JPS63303032A

JPS63303032A - アモルファス合金

Info

Publication number: JPS63303032A
Application number: JP13778987A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Onaka; 大中　逸雄; Hidehisa Tatsuoka; 立岡　秀久; Isamu Yamauchi; 勇山内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1988-12-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は強度及び耐食性の優れたアモルファス合金に関
し、更に言えばクロム−リン−鉄系の改良アモルファス
合金に関する。

本発明に係るアモルファス合金はフィルターや各種耐食
性を要求する分野で用いられる素材の補強材、充填材ま
たはセンサーなどに利用価値があるものである。

［従来の技術］耐食性鉄合金として最も周知なものに３０４鋼や３１６
Ｌ鋼の如きステンレス鋼があり、各種の分野で必要な素
材として用いられている。

しかしながら、係る素材は応力腐食割れ、隙間腐食ある
いは水素脆性などを生じて耐久性は充分ではなく、しば
しば問題を生じている。

これは結晶金属において、通常多くの偏析や格子欠陥が
存在するために生ずるものと考えられている。

最近、従来のような結晶性の実用金属が有する前記の如
き固有の問題を考慮し、アモルファス合金について、そ
の有する特徴のために数多くの提案がなされ、実用的な
開発が急がれている。

通常、金属固体は結晶状態を示すものであるが、合金組
織や溶融金属の急冷凝固などの条件の如何によって固体
であっても液体と同様に結晶構造を有しない非晶質性を
示し、これがアモルファス合金である。

すなわち、溶融金属を急冷凝固させて得られるアモルフ
ァス合金は規則的な長周期の結晶構造をもたないため、
従来の結晶質金属にない優れた機械的、化学的あるいは
磁気的特性を有しているものである。

例え−ば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ系の鉄系合金は一般に３０４
鋼の如きステンレス鋼に比して著しく耐食性が優れてい
ることから、就中、係る系の合金の開発研究が盛んであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来知られているＦｅ−Ｃｒ−Ｐ系アモ
ルファス合金はアモルファス化に必要な臨界冷却速度が
一般に高く、片ロール法や双ロール法でないと、作製し
難く、また、回転液や紡糸法などによる細線の成形性が
悪いなどの欠点があつた。

また、耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆
性等の特性あるいは耐熱性や機械的特性を改善したＦｅ
−Ｃｒ−Ｐ−Ｂ系のアモルファス合金が知られている（
特開昭５８−９１１５４号公報、特開昭５８−９１１５
６号公報）、シかしながら、これらの公報には本発明に
係る合金組成のものは具体的には開示されてはいない。

［問題点を解決するための手段］本発明者らは蒸上のような問題点に鑑み、純鉄にＣｒ、
Ｐ、Ｂ、Ｃ１及び少量の所望の金属を添加してアモルフ
ァス化あるいは細線が得られ易い合金組成について鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は原子％として、Ｃｒ：３〜１０％、
Ｐ：８〜１４％及びＭ　ｅ（Ｍ　ｅはＢまたはＣを表す
）２６〜１２％、Ｓ　ｉ：０〜５％及び希土類元素：０
〜０．０５％を含み、残部が実質的にＦｅの組成からな
ることを特徴とするアモルファス合金に係るものである
。

［作　用］本発明に係るアモルファス合金の組成は次のような方法
により決定したものである。

すなわち、種々の組成の原料金属を第１図に示すような
回転水噴霧装置（ｒｏｔａｔｉｎｇ　−ｗａｔｅｒ　−
ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ）を用いて急冷凝固
粉末化し、得られた各種の試料合金粉末からアモルファ
ス合金組成を求めた。

第１図に示す実験装置は本発明における溶融金属を水冷
凝固してアモルファス合金を製造する実施態様としての
実験装置であるが、石英管（３）の内部に原料金属が装
入されており、誘電加熱炉（ＨＦ炉）（４）により原料
金属は溶解される。この際、石英管（３）の内部温度は
熱電対（１）で測定されるようになっている。

溶融金属はアルゴン（Ａ　ｒ）ガス供給口（２）より、
加圧アルゴンガスを導入させてノズル（５）より噴射さ
れるとモーター（９）により高速に回転している回転ド
ラム（８）中の遠心力により形成される水層。

（７）中へ溶湯ジェットが噴流接触して急冷凝固し、粉
末金属となって回収される。

また、アモルファス形成能の評価法は上記の方法により
得られる各試料金属粉末につき一定粒度のものを１００
個無作為抽出し、その断面の顕微鏡による組織観察とア
モルファス相の面積率から測定する方法に依った。

本発明に係るアモルファス合金組成の範囲は上記の製法
と評価法に基づいて定められたものであるが、その１例
を第２図で説明する。

Ｆ　ｅ７５Ｃｒ５−　Ｐ　−Ｃ系合金では、Ｐ及びＣが
約１０原子％で、また、ＦｅｔｓＣｒｓ　　Ｐ　　Ｂ系
合金では、同様にＰ及びＢが約１０原子％でアモルファ
ス粒子形成率が最大となる。

上記はＦ　ｅｔｓｃ　ｒｓとしたＦｅ及びＣｒの組成を
一定にした場合であるが、これを変化させた場合にも上
記の傾向は同様に認められ、この範囲はＣｒ：３〜１０
原子％、好ましくはＣｒ：４〜８原子％が実質的である
。

このように、Ｃｒ：３〜１０原子％において、Ｐ：８〜
１４原子％、好ましくは９〜１２原子％、Ｍｅ（Ｍｅは
ＣまたはＢを表す）＝６〜１２原子％、好ましくは６〜
１０原子％の範囲が実質的にアモ！ルファス化し易い組成範囲であることが明らかとなった
。

なお、このような結果はＸ線回折や走査示差熱量計など
の測定においても確認することができる。

本発明に係るアモルファス合金は上記のようにアモルフ
ァス化し易い組成範囲を構成するものであるが、係る組
成はどアモルファス化する際の臨界冷却速度が低くなる
ので工業的に有利に製造することかできるものであるこ
とは明らかであろう。

更に、上記組成のアモルファス合金において、これを粉
末化する場合、あるいはリボン状（テープ状線）や細線
とする場合、成形性を考慮すると、所望金属として少量
のＳｉ及び／または希土類元素を含有させると、多くの
場合、作業性や物性の改善が得られる。例えば、少量の
Ｃｅを含むと、紡糸用ノズルに石英を使用した場合、溶
湯と石英との反応を抑制して紡糸性を改善することがで
きる。

これらの金属の添加量は基本となる原料金属の組成やア
モルファス化の操作条件及び用途等によって一様ではな
いが、原子％としてＳｉは０〜５％、希土類元素は０〜
０．０５％、好ましくは０．０４％までである。

なお、これら金属の添加量が前記の上限を超えると、ア
モルファス形成能が劣化するので好ましくない。

［実　施　例］火薙ｔ口＝第１図に示す実験装置により回転水噴霧法によりアモル
ファス合金を作製した。

すなわち、Ｆ　ｅｔｏｃｒ＋ｏＰ　ｓＢ　ｚ（試料１）
の合金組成となる原料金属粉末１５ｇを石英管（３）に
装入した後、誘導加熱炉（４）により加熱して溶解する
。

このとき、熱電対による内部温度は１３００’Ｃであっ
た。

次いで、Ａｒガスを０．１５ＭＰａの圧力で供給口（２
）より導入して直径０．５ｍｍのノズルより溶湯ジェッ
トを４２ｍ／秒の回転水層中へ噴流下させて急冷凝固さ
せた。

得られた金属粉末をメタノールで洗浄した後、乾燥して
顕微鏡による断面組織観察、Ｘ線回折等により調べたと
ころ、いずれの粉末も実質的にアモルファス合金である
ことが確認された。

丸１九ムヱ支Ｆｅ、Ｃｒ５Ｐ　ｌ０ＥＩ　＋ｏ（試料２）及びＦ　ｅ
、ｓＣｒｓＰ　＋ｏＢ　ｉｓ　ｉｚ（試料３）の合金組
織となる原料金属をそれぞれ実施例１と同様に操作して
金属粉末を回収した。

これらいずれの試料も試料１と同様にアモルファス合金
であることを確認したが、試料３の粉末は粒度分布が試
料１または２よりも良く整っており、良好なものであっ
た。

大Ｊ！−例４〜６試料１〜３の各原料金属を用いて片ロール法により操作
してそれぞれ厚さ０．０３ｍｍ、幅３ＩＩ１ｍのリボン
状アモルファス合金を得た。

Ｋ１鰺り第３図に示す実験装置による回転水中紡糸法により試料
２及び試料３の原料金属を用いてそれぞれ細線の作製を
行なった。

第３図において、Ａは概略側面図、Ｂは概略正面図であ
る。原料金属２ｇを装入した石英るっぽ（１３）を誘導
加熱コイル（１６）により加熱し、その内部温度を熱電
対（１７）により測定しながら、１１００℃において溶
融する０次いで、アルゴン（Ａ　ｒ）ガスを供給口（１
８）より０．３２ＭＰａの圧力で導入して石英るつぼ（
１３）の下部のノズルより溶湯ジェット（１４）を３２
ＯＲＰＭで回転しているドラム（１１）内で遠心力によ
り形成された水層（１２）中へ流下させて１００μ鍮φ
のアモルファス合金細線をそれぞれ得た。

℃ｌ−影Ｆｅｗ＜、＊１ＣｒｓＰ　＋ｏＢ　ａｓ　１ｔｃｅｏ、
ｏ＜（試料４）の合金組成となる原料金属を用いた以外
は実施例７と全く同様の操作条件にて細線化を試みたと
ころ、アモルファス合金細線が得られた。

なお、試料１または２を用いた場合には、粉末となり、
細線は得られなかった。

試」１例」一実施例８で得られた１００μｍφのアモルファス合金細
線の耐食性を調べるため、公知のＦ　ｅｇｓｃ　ｒｉｓ
　ｉ＋ｏＢ　Ｉｓのアモルファス合金細線（１００μ−
φ）と対比して３０℃の１規定Ｈ２ＳＯ４溶液中におけ
る不動態化電流密度を測定したところ、本発明品は６．
１４Ａ／＋＊２であり、比較品の２．２Ｘ１０”Ａ／涌
２より著しく優れていた。

試１１殊３ユ実施例８で得られたアモルファス合金細線の強度を調べ
るため、ステンレス線（３０４鋼３５０μ輸φ）と対比
して引張強度を測定したところ、次の結果が得られた。

細」Ｌ　　　　　　　用層１１１Ｃ（ハエ試料４　　　
　　　　１８５０ステンレス鋼　　　　　８００［発明の効果〕本発明に係るアモルファス合金はアモルファス化し易い
、換言すればアモルファス化臨界冷却速度が低いので、
従来の片ロール法、双ロール法等のアモルファス合金製
造法は勿論のこと回転水噴霧法や回転水中紡糸法などに
て、より容易に粉末、リボンあるいは細線の形態でアモ
ルファス合金を作製することができる。

また、本発明に係るアモルファス合金は耐食性、抗張力
性あるいは磁性を有するものであるので、フィルターや
センサーあるいは各種耐食性等を要求される場合の素材
の補強材、充填材などの用途が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアモルファス合金を作製する場合
の実施態様として示した回転水中噴霧装置を示す概略図
であり、第２図は本発明に係るアモルファス合金の１例
として示す合金組成とアモルファス粒子形成率との関係
を表すグラフであり、第３図は本発明に係るアモルファ
ス合金の細線を作製する場合の実施態様として示した回
転水中紡糸装置の概略図であり、Ａはその側面図であり
、Ｂは正面図である。図中：　１・・・熱電対、２・・・アルゴン（Ａ　ｒ）
ガス供給口、３・・・石英管、４・・・誘電加熱炉（Ｈ
Ｆ炉）、５・・・溶湯ノズル、６・・・溶湯ジェット、
７・・・水層、８・・・回転ドラム、９・・・モーター
、１１・・・ドラム、１２・・・水層、１３・・・石英
るつぼ、１４・・・溶湯ジェット、１５・・・石英管、
１６・・・誘導加熱コイル、１７・・・熱電対、１８・
・・アルゴン（Ａｒ）ガス供給口。第２図 ×　（原子％）第３図Ａ　　　　　　　　Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１、原子％として、Ｃｒ：３〜１０％、Ｐ：８〜１４％
及びＭｅ（ＭｅはＢまたはＣを表す）：６〜１２％、Ｓ
ｉ：０〜５％及び希土類元素：０〜０．０５％を含み、
残部が実質的にＦｅの組成からなることを特徴とするア
モルファス合金。２、アモルファス合金が粉末またはリボンである特許請
求の範囲第１項記載のアモルファス合金。３、アモルファス合金が細線である特許請求の範囲第１
項記載の合金。４、アモルファス合金が溶湯ジェットを回転水層中で急
冷凝固させることにより得られる特許請求の範囲第１項
から第３項までのいずれか１項に記載のアモルファス合
金。