JPS6362838A - Ｔａ−Ｗ系非晶質合金及びその製造方法 - Google Patents
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金及びその製造方法Info
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- JPS6362838A JPS6362838A JP61208193A JP20819386A JPS6362838A JP S6362838 A JPS6362838 A JP S6362838A JP 61208193 A JP61208193 A JP 61208193A JP 20819386 A JP20819386 A JP 20819386A JP S6362838 A JPS6362838 A JP S6362838A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
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。
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、高い結晶化温度を有する非晶質合金及びその
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
（従来の技術）
近年、各種の非晶質材料が開発され、金属材料の分野に
おいて、多くの注目を集めている。これらの合金は従来
の結晶合金とは異なり、結晶構造を持たない金属であり
、その性質も従来の金属材料にはみられないものが多く
、機械的性質、耐磨耗性、耐食性、軟磁性などにすぐれ
ているため、結晶質金属に代わりうる材料として、各種
の用途開発が行なわれ、さらに、その用途に適した材料
開発も行なわれている。これらの合金は、スパッタリン
グ法等の気相急冷法あるいは液体急冷法によって作製し
うるが、工業的には最も生産性の高い液体急冷法が多く
用いられている。
おいて、多くの注目を集めている。これらの合金は従来
の結晶合金とは異なり、結晶構造を持たない金属であり
、その性質も従来の金属材料にはみられないものが多く
、機械的性質、耐磨耗性、耐食性、軟磁性などにすぐれ
ているため、結晶質金属に代わりうる材料として、各種
の用途開発が行なわれ、さらに、その用途に適した材料
開発も行なわれている。これらの合金は、スパッタリン
グ法等の気相急冷法あるいは液体急冷法によって作製し
うるが、工業的には最も生産性の高い液体急冷法が多く
用いられている。
（発明が解決しようとする問題点）
非晶質合金の最大の問題点は、熱的に不安定な点にある
。これは、非晶質状態が熱力学的に非平衡な準安定状態
であるということに由来するもので、非晶質合金の宿命
ともいえることである。すなわち、非晶質合金は一般に
、それぞれ特有の結晶化温度を有し、その温度を越える
とより熱的に安定な結晶合金に変化してしまい、非晶質
状態のときにみられたすぐれた緒特性がすべて失われて
しまうのである。この結晶化温度は、材料によって異な
るが、一般に絶対温度で測定した融点の０゜４〜０．６
倍程度の値をとることが知られている。従って、結晶化
温度の高い非晶質合金を得るためには、融点の高い合金
を液体急冷法などの方法で非晶質化しなければならない
。
。これは、非晶質状態が熱力学的に非平衡な準安定状態
であるということに由来するもので、非晶質合金の宿命
ともいえることである。すなわち、非晶質合金は一般に
、それぞれ特有の結晶化温度を有し、その温度を越える
とより熱的に安定な結晶合金に変化してしまい、非晶質
状態のときにみられたすぐれた緒特性がすべて失われて
しまうのである。この結晶化温度は、材料によって異な
るが、一般に絶対温度で測定した融点の０゜４〜０．６
倍程度の値をとることが知られている。従って、結晶化
温度の高い非晶質合金を得るためには、融点の高い合金
を液体急冷法などの方法で非晶質化しなければならない
。
しかしながら、従来の液体急冷装置は、鉄系合金等の比
較的融点の低い物質用に作られているものが多く、石英
等の耐熱性のノズルを抵抗加熱もしくは高周波加勢によ
って加熱するという方式のものがほとんどである。従っ
て、最高使用温度はノズル材質の耐火度によって制限さ
れ、１２００〜１４００°Ｃ程度が限度である。また、
温度が高くなるとノズル材質と合金が反応することによ
る吠料の汚染も起こりうるため、急冷できる合金の種類
は限られていた。
較的融点の低い物質用に作られているものが多く、石英
等の耐熱性のノズルを抵抗加熱もしくは高周波加勢によ
って加熱するという方式のものがほとんどである。従っ
て、最高使用温度はノズル材質の耐火度によって制限さ
れ、１２００〜１４００°Ｃ程度が限度である。また、
温度が高くなるとノズル材質と合金が反応することによ
る吠料の汚染も起こりうるため、急冷できる合金の種類
は限られていた。
これに対して、融点が約２４００°Ｃ程度ときわめて高
いＴａ−８ｉ−Ｂ三元系非晶質合金はその結晶化温度が
８００６Ｃ〜９６０°Ｃと非常に高く、非晶質合金の問
題点を大幅に改善することが可能となった。（特願昭６
１−０１２３８５号） さらに、このＴａ−８ｉ−Ｂ三元系非晶質合金は、一般
の非晶質合金に特有の高強度、高硬度などのすぐれた機
械的特性を有しているために、例えば、耐磨耗性材料、
高温で使われる構造材料の複合強化材、および温度上昇
を伴う電極用材料などへの応用が考えられる。
いＴａ−８ｉ−Ｂ三元系非晶質合金はその結晶化温度が
８００６Ｃ〜９６０°Ｃと非常に高く、非晶質合金の問
題点を大幅に改善することが可能となった。（特願昭６
１−０１２３８５号） さらに、このＴａ−８ｉ−Ｂ三元系非晶質合金は、一般
の非晶質合金に特有の高強度、高硬度などのすぐれた機
械的特性を有しているために、例えば、耐磨耗性材料、
高温で使われる構造材料の複合強化材、および温度上昇
を伴う電極用材料などへの応用が考えられる。
しかしながら、実際に前記Ｔａ−８ｉ−Ｂ系非晶質合金
を高温環境下で使用する場合には経時変化が問題をなっ
てくるために、使用温度範囲は最高６００°Ｃ程度に限
定されてしまう。
を高温環境下で使用する場合には経時変化が問題をなっ
てくるために、使用温度範囲は最高６００°Ｃ程度に限
定されてしまう。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決して、結
晶化温度が高く、前記Ｔａ系非晶質合金よりもさらに高
温環境に耐えることができ、かつ、機械的特性、耐食性
等にすぐれたＴａ−Ｗ非晶質合金及びその製造方法を提
供することにある。
晶化温度が高く、前記Ｔａ系非晶質合金よりもさらに高
温環境に耐えることができ、かつ、機械的特性、耐食性
等にすぐれたＴａ−Ｗ非晶質合金及びその製造方法を提
供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は（Ｔａｌ−ｘＷｘ）ｙＢｚなる式で表わされ、
ｘ ＝０．０１〜１． ｙ ＝０．７〜０．９． ｚ＝
０．１〜０．３であることを特徴とするＴａ−Ｗ系非晶
質合金である。さらにまた、本発明は、前記Ｔａ−Ｗ系
非晶質合金を得るための製造方法として、すなわち前記
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金と同じ合金組成の原料合金を、水
冷された金属製のるつぼの中で溶解し、該溶解合金を水
冷された金属製のノズルもしくは高融点材料製のノズル
を用いて、高速回転している冷却用ロールの表面上に噴
射して急速凝固させることによって非晶質化することを
特徴とするＴａ−Ｗ系非結晶質合金の製造方法である。
ｘ ＝０．０１〜１． ｙ ＝０．７〜０．９． ｚ＝
０．１〜０．３であることを特徴とするＴａ−Ｗ系非晶
質合金である。さらにまた、本発明は、前記Ｔａ−Ｗ系
非晶質合金を得るための製造方法として、すなわち前記
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金と同じ合金組成の原料合金を、水
冷された金属製のるつぼの中で溶解し、該溶解合金を水
冷された金属製のノズルもしくは高融点材料製のノズル
を用いて、高速回転している冷却用ロールの表面上に噴
射して急速凝固させることによって非晶質化することを
特徴とするＴａ−Ｗ系非結晶質合金の製造方法である。
また、この際、前記冷却用ロールの表面周速が９０ｍ／
ｓｅｃであるならば、製造方法としてはより好ましい。
ｓｅｃであるならば、製造方法としてはより好ましい。
（作用）
Ｔａ−Ｗ−Ｂ系合金では、後に実施例で示すように、Ｔ
ａおよびＷが合計で７０ａｔ％〜９０ａｔ％の組成範囲
で、非晶質合金を得ることができることを本発明者は見
い出した。この組成範囲をはずれると非晶質構造がほと
んどみちれなくなり、非晶質合金に特徴的なすぐれた特
性がすべて消失してしまう。この組成範囲で非晶質相が
形成される詳細な理由は不明であるが、一般に非晶質相
は共晶組成付近で形成されやすいという傾向があり、こ
の場合にもその傾向にほぼあてはまると思われる。
ａおよびＷが合計で７０ａｔ％〜９０ａｔ％の組成範囲
で、非晶質合金を得ることができることを本発明者は見
い出した。この組成範囲をはずれると非晶質構造がほと
んどみちれなくなり、非晶質合金に特徴的なすぐれた特
性がすべて消失してしまう。この組成範囲で非晶質相が
形成される詳細な理由は不明であるが、一般に非晶質相
は共晶組成付近で形成されやすいという傾向があり、こ
の場合にもその傾向にほぼあてはまると思われる。
また、Ｘの範囲を０．０１以上に限定したのは、Ｔａの
みの場合よりもＷを添加した場合のほうが結晶化温度が
高くなるからである。これらの非晶質合金の結晶化温度
は、その融点の高さに対応して、１０００°Ｃ〜１２０
０°Ｃという高い値である。これらの非晶質合金の機械
的特性は、非晶質合金に一般的にみられるように、高強
度かつ高硬度であ、る。また、耐食性においても、Ｔａ
およびＷのすぐれた耐食性に匹敵するほどの耐食性を有
している。
みの場合よりもＷを添加した場合のほうが結晶化温度が
高くなるからである。これらの非晶質合金の結晶化温度
は、その融点の高さに対応して、１０００°Ｃ〜１２０
０°Ｃという高い値である。これらの非晶質合金の機械
的特性は、非晶質合金に一般的にみられるように、高強
度かつ高硬度であ、る。また、耐食性においても、Ｔａ
およびＷのすぐれた耐食性に匹敵するほどの耐食性を有
している。
次に、本発明による製造方法は、液体急冷法の一種であ
るが、原料合金の溶解を水冷された金属製のるつぼの中
で行なうので、原料合金とるつぼ金属との反応はほとん
どおこらない。るつぼ金属が水冷されている場合には、
たとえ高温度の溶解金属が接触したとしても、るつぼ金
属の温度が低すぎるために合金化反応がきわめておこり
にくいからである。るつぼ金属の材質としては、水冷効
果を大きくするという点から熱伝導度の大きな物質が望
ましい。また、反応しにくいという点からは高融点の物
質も適当である。−例を挙げるならば、銅、銀あるいは
それらの合金もしくはタングステン、モリブデンなどが
考えられる。
るが、原料合金の溶解を水冷された金属製のるつぼの中
で行なうので、原料合金とるつぼ金属との反応はほとん
どおこらない。るつぼ金属が水冷されている場合には、
たとえ高温度の溶解金属が接触したとしても、るつぼ金
属の温度が低すぎるために合金化反応がきわめておこり
にくいからである。るつぼ金属の材質としては、水冷効
果を大きくするという点から熱伝導度の大きな物質が望
ましい。また、反応しにくいという点からは高融点の物
質も適当である。−例を挙げるならば、銅、銀あるいは
それらの合金もしくはタングステン、モリブデンなどが
考えられる。
また、溶解手段としては、アーク溶解、プラズマ溶解電
子ビーム溶解、レーザビーム溶解などのよく知られた方
法を用いることができる。
子ビーム溶解、レーザビーム溶解などのよく知られた方
法を用いることができる。
このようにして溶解された原料合金は、水冷された金属
製のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて高速
回転している冷却用ロールの表面上に噴射されて、急冷
薄帯となる。この際、ノズル口を通過させる理由は、融
体の安定な流れを形成することによって、均一な連続し
た急冷薄帯を得るためである。もし、ノズル口を通過さ
せずに、直接ロール表面に溶融物質を落下させるならば
、不均一かつ不連続的な薄帯しか得られないであろう。
製のノズルもしくは高融点材料製のノズルを用いて高速
回転している冷却用ロールの表面上に噴射されて、急冷
薄帯となる。この際、ノズル口を通過させる理由は、融
体の安定な流れを形成することによって、均一な連続し
た急冷薄帯を得るためである。もし、ノズル口を通過さ
せずに、直接ロール表面に溶融物質を落下させるならば
、不均一かつ不連続的な薄帯しか得られないであろう。
また、この時、溶融物質とノズルが接触するので両者の
間の反応が問題になるがノズルが水冷された金属製もし
くは窒化ボロン、グラファイト、酸化マグネシウム等の
高融点材料製であれば、接触時間がきわめて短いために
、両者の間の反応はほとんどおこらない。
間の反応が問題になるがノズルが水冷された金属製もし
くは窒化ボロン、グラファイト、酸化マグネシウム等の
高融点材料製であれば、接触時間がきわめて短いために
、両者の間の反応はほとんどおこらない。
以上のように、本発明の特許請求の範囲第１項に記載の
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金は、第２項に記載の製造方法によ
って容易に作製することができる。また、液体急冷法は
、通常、冷却ロールの表面周速が５０ｍ／ｓｅｃ以下で
行われることがほとんどであるが、これを９０ｍ／ｓｅ
ｅ以上にすることにより、本発明のＴａ−Ｗ系合金をよ
り容易に非晶質化することができる。
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金は、第２項に記載の製造方法によ
って容易に作製することができる。また、液体急冷法は
、通常、冷却ロールの表面周速が５０ｍ／ｓｅｃ以下で
行われることがほとんどであるが、これを９０ｍ／ｓｅ
ｅ以上にすることにより、本発明のＴａ−Ｗ系合金をよ
り容易に非晶質化することができる。
溶解合金を急冷凝固して非晶質化するには、急冷速度が
大きいほど有利であるが、ロール周速を上げることは急
冷薄帯の厚さを薄くすることにつながるので、急冷速度
が大きくなり、非晶質化がより容易になるのである。
大きいほど有利であるが、ロール周速を上げることは急
冷薄帯の厚さを薄くすることにつながるので、急冷速度
が大きくなり、非晶質化がより容易になるのである。
（実施例）
第１図に、本発明のＴａ−Ｗ系非晶質合金を作製する装
置の一例を示す。図において、１は水冷された銅製るつ
ぼ、２は原料合金、３は窒化ボロン製のノズル、４は急
冷用ロール、５はプラズマトーチである。るつば１は左
右のブロックに分かれており、棒６によって左右に開閉
できるようになっている。
置の一例を示す。図において、１は水冷された銅製るつ
ぼ、２は原料合金、３は窒化ボロン製のノズル、４は急
冷用ロール、５はプラズマトーチである。るつば１は左
右のブロックに分かれており、棒６によって左右に開閉
できるようになっている。
従って、棒６を内側に押し込んだ状態で試料２をプラズ
マによって溶解し、その後、棒６を外側に引っ張ると、
るつぼ１が左右に開き、試料２は敢力によって、ノズル
３の中に落下する。その際、あらかじめ、上側のチャン
バーにはガス導入ロアからガスを導入し、下側のチャン
バーは真空ポンプ８によって排気しておけば、上下間の
圧力差によって、試料２はノズル３よりロール４の表面
上に噴出して急冷薄帯となる。ノズル３の穴径は０．５
ｍｍ〜１．０ｍｍとした。ロール４は直径２５０ｍｍの
銅製で、これを８０００ｒｐｍの速度で回転させて用い
た。周速度は約１０５ｍ／ｓｅｅである。
マによって溶解し、その後、棒６を外側に引っ張ると、
るつぼ１が左右に開き、試料２は敢力によって、ノズル
３の中に落下する。その際、あらかじめ、上側のチャン
バーにはガス導入ロアからガスを導入し、下側のチャン
バーは真空ポンプ８によって排気しておけば、上下間の
圧力差によって、試料２はノズル３よりロール４の表面
上に噴出して急冷薄帯となる。ノズル３の穴径は０．５
ｍｍ〜１．０ｍｍとした。ロール４は直径２５０ｍｍの
銅製で、これを８０００ｒｐｍの速度で回転させて用い
た。周速度は約１０５ｍ／ｓｅｅである。
この装置を用いて、Ｔａ−Ｗ−Ｂ系合金の液体急冷を行
ない、得られた薄帯の構造をＸ線回折によって調べた。
ない、得られた薄帯の構造をＸ線回折によって調べた。
その結果、ＴａおよびＷが合計で７０〜９０ａｔ％の組
成範囲では、いずれの薄帯も結晶による鋭い回折ピーク
はみられず、ブロードなハローパターンが得られたこと
から非晶質相であることが確認された。次に第１表に示
差熱分析によって測定したこれらの試料の結晶化温度を
示す。いずれの試料も１０００°Ｃ以上の高い結晶化温
度を示しており、Ｔａ−８ｉ−Ｂ系非晶質合金の場合よ
りもさらに５０６Ｃ〜２００°Ｃ高い結晶化温度を有し
ていることがわかる。またこれらの試料は８００°Ｃで
１０００時間焼鈍した後も非晶質構造を維持しており、
非常に耐熱性の高い非晶質合金であることが判明した。
成範囲では、いずれの薄帯も結晶による鋭い回折ピーク
はみられず、ブロードなハローパターンが得られたこと
から非晶質相であることが確認された。次に第１表に示
差熱分析によって測定したこれらの試料の結晶化温度を
示す。いずれの試料も１０００°Ｃ以上の高い結晶化温
度を示しており、Ｔａ−８ｉ−Ｂ系非晶質合金の場合よ
りもさらに５０６Ｃ〜２００°Ｃ高い結晶化温度を有し
ていることがわかる。またこれらの試料は８００°Ｃで
１０００時間焼鈍した後も非晶質構造を維持しており、
非常に耐熱性の高い非晶質合金であることが判明した。
さらにこれらの試料の機械的性質は、ビッカース硬さが
９００〜１６００の範囲であるというすぐれた特性を示
しており、また、これらの試料を濃塩酸、濃硝酸、濃硫
酸、濃王水の中に一日放置しても何ら腐食された様子を
見られず、重量変化も認められなか２つ、た。
９００〜１６００の範囲であるというすぐれた特性を示
しており、また、これらの試料を濃塩酸、濃硝酸、濃硫
酸、濃王水の中に一日放置しても何ら腐食された様子を
見られず、重量変化も認められなか２つ、た。
ｍ−・。
第１表
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明におけるＴａ−Ｗ系
非晶質合金及びその製造方法は高い結晶化温度を有し、
かつ、機械的性質、耐食性等にすぐれた非晶質合金が容
易に得られ、その効果は大きい。
非晶質合金及びその製造方法は高い結晶化温度を有し、
かつ、機械的性質、耐食性等にすぐれた非晶質合金が容
易に得られ、その効果は大きい。
第１図は、本発明のＴａ−Ｗ系非晶質合金を作製する装
置の一例を示す図である。図において、１は水冷された
銅製のるつぼ、２は原料合金、３は窒化ボロン製のノズ
ル、４は急冷用ロール、５はプラズマトーチ、６はるつ
ぼを開閉するための棒、７はガス井 １ 図
置の一例を示す図である。図において、１は水冷された
銅製のるつぼ、２は原料合金、３は窒化ボロン製のノズ
ル、４は急冷用ロール、５はプラズマトーチ、６はるつ
ぼを開閉するための棒、７はガス井 １ 図
Claims (3)
- （１）（Ｔａ１−ｘＷｘ）ｙＢｚなる式で表わされ、ｘ
＝０．０１〜１、ｙ＝０．７〜０．９、ｚ＝０．１〜０
．３であることを特徴とする非晶質合金。 - （２）（Ｔａ１−ｘＷｘ）ｙＢｚなる式で表わされ、ｘ
＝０．０１〜１、ｙ＝０．７〜０．９、ｚ＝０．１〜０
．３である組成の原料合金を水冷された金属製のるつぼ
の中で溶解し、該溶解合金を水冷された金属製のノズル
もしくは高融点材料製のノズルを用いて、高速回転して
いる冷却用ロールの表面上に噴射して急冷凝固させるこ
とによって非晶質化させることを特徴とするＴａ−Ｗ系
非晶質合金の製造方法。 - （３）冷却用ロールの表面周速が９０ｍ／ｓｅｃ以上で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の
Ｔａ−Ｗ系非晶質合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208193A JPS6362838A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ｔａ−Ｗ系非晶質合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208193A JPS6362838A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ｔａ−Ｗ系非晶質合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362838A true JPS6362838A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0448861B2 JPH0448861B2 (ja) | 1992-08-07 |
Family
ID=16552201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61208193A Granted JPS6362838A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | Ｔａ−Ｗ系非晶質合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362838A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875318A1 (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-04 | Ykk Corporation | Method and apparatus for production of amorphous alloy article by metal mold casting under pressure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499035A (en) * | 1972-12-26 | 1979-08-04 | Allied Chem | Noncrystalline metal wire |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61208193A patent/JPS6362838A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5499035A (en) * | 1972-12-26 | 1979-08-04 | Allied Chem | Noncrystalline metal wire |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875318A1 (en) * | 1997-05-01 | 1998-11-04 | Ykk Corporation | Method and apparatus for production of amorphous alloy article by metal mold casting under pressure |
| US6044893A (en) * | 1997-05-01 | 2000-04-04 | Ykk Corporation | Method and apparatus for production of amorphous alloy article formed by metal mold casting under pressure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0448861B2 (ja) | 1992-08-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |