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JPH0579751B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0579751B2
JPH0579751B2 JP63051568A JP5156888A JPH0579751B2 JP H0579751 B2 JPH0579751 B2 JP H0579751B2 JP 63051568 A JP63051568 A JP 63051568A JP 5156888 A JP5156888 A JP 5156888A JP H0579751 B2 JPH0579751 B2 JP H0579751B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous
alloy
target
alloys
present
Prior art date
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Application number
JP63051568A
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English (en)
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JPS6425934A (en
Inventor
Koji Hashimoto
Hideaki Yoshioka
Katsuhiko Asami
Asahi Kawashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YKK Corp
Original Assignee
Yoshida Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yoshida Kogyo KK filed Critical Yoshida Kogyo KK
Priority to JP63051568A priority Critical patent/JPS6425934A/ja
Priority to DE8888106054T priority patent/DE3867120D1/de
Priority to EP88106054A priority patent/EP0289835B1/en
Priority to CA000564867A priority patent/CA1329711C/en
Priority to KR1019880004870A priority patent/KR930006294B1/ko
Publication of JPS6425934A publication Critical patent/JPS6425934A/ja
Priority to US07/454,412 priority patent/US5030300A/en
Priority to US07/593,745 priority patent/US5041175A/en
Publication of JPH0579751B2 publication Critical patent/JPH0579751B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超高耐食性、高耐摩耗性などの優れた
特性と共に靭性を備え、化学プラントをはじめ産
業および民生上の種々の分野に利用可能な新しい
アモルフアスアルミニウム合金に関するものであ
る。
[従来の技術] 従来、耐食性の材料として、種々のアルミニウ
ム合金が実用されている。一方、Ta、Nb、Zr、
Tiは共に高融点金属であつて、特にTaおよびNb
はAlの沸点でも溶融しないため、溶融を伴うよ
うな通常の方法では、TaおよびNbとAlとの合金
およびこれら合金のTaおよびNbの一部をZrある
いはTiで置換した合金は得難い。
[発明が解決しようとする問題点] 穏やかな環境では金属材料を保護し得る不働態
皮膜も、塩酸中では容易に破壊される。塩酸は特
に腐食性が激しくて安全に使用し得る金属材料が
なく、前述の従来知られているアルミニウム合金
なども当然かかる目的には使用し難い。したがつ
て、通常の金属材料の使用がきわめて困難なこの
ような腐食性環境において、使用に耐える新しい
金属材料の出現が切望されている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記の問題点を解決するため、通常
の溶融法では作成が困難なAl合金を、不均一な
結晶合金としてではなく、高耐食性、高耐摩耗性
と共に靭性を備えたアモルフアス合金として得る
ものである。
すなわち、その第1の発明はTaおよびNbのい
ずれか1種又は2種の合計で7〜〜75原子%含
み、残部は実質的にAlからなる高耐食アモルフ
アスアルミニウム合金であり、又、第2の発明は
TaおよびNbのいずれか1種又は2種の合計で5
原子%以上とZrおよびTiのいずれか1種又は2
種との合計で7〜75原子%含み、残部は実質的に
Alからなる高耐食アモルフアスアルミニウム合
金である。
通常、合計は固体状態で結晶化しているが、合
計組成を限定して溶融状態から超急冷凝固させる
など、固体形成の過程で原子配列に長周期的規則
性を形成させない方法を適用すると、結晶構造を
持たず、液体に類似したアモルフア構造が得ら
れ、このような構造の合金をアモルフアス合金と
いう。アモルフアス合金は、多くは過飽和固溶体
の均一な単相合金であつて、従来の実用金属に比
べて著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて
異常に高い耐食性をはじめ種々の特性を示す。
本発明者らは、未知のアモルフアス合金につい
て、その特性に関する研究を広く行つた結果、合
金の形成のために溶融による混合の必要がないス
パツター法を活用することによつて、低融点金属
と高融点金属とのアモルフアス合金を作製し得る
ことを見出し、前記本発明合金を完成し、さらに
これらが塩酸のような酸化力に乏しく、過酷な腐
食性酸中でも安定な保護皮膜を形成して自己不働
態化する高耐食性を備えていることを見出した。
本発明合金を作製するにはスパツター法が用い
られる。スパツター法は作製しようとするアモル
フアス合金と平均組成が等しいが単相ではない複
数の結晶相からなるターゲツトを焼結や溶融によ
つて作製して用いたり、作製しようとするアモル
フアス合金の主成分からなる金属板に合金化しよ
うとする元素を埋め込んで用いたりして実施され
る。
本発明におけるAl−TaあるいはAl−Nb合金
を溶融法によりターゲツトとすることは困難であ
るが、Al板にTaおよびNbのいずれかあるいはこ
の両者を埋め込んでターゲツトとすることは可能
であるから、かかる埋め込みターゲツトを用いる
スパツター法によつて、本発明のアモルフアスア
ルミニウム合金を得ることができる。この場合生
成するアモルフアス合金に、場所による不均一性
が発生することを避けるために、例えば第1図に
示すように、スパツター装置チヤンバー6内で複
数のサブストレイト2(図では便宜上1つ示して
ある)をチヤンバー6に取付けた中心軸1の囲り
に回転させる公転とともに、サブストレイト2自
体も自転させることが望ましい。そしてサブスト
レート2の軌跡に対応してターゲツト3を配置し
ておく。さらに、生成するアモルフアス合金の組
成を広い範囲で変化させるために、例えば第2図
に示すように一つのターゲツト4はAl板にTaお
よびNbのいずれかあるいはこの両者を埋め込ん
だものとし、もう一つのターゲツト5はTaおよ
びNbのいずれかとして、これら2つのターゲツ
ト4,5を互いに傾斜させて2つのターゲツトの
垂線の交わる付近に中心軸1により公転し、かつ
自転するサブストレイト2を配置し、これら2つ
のターゲツトを2つの電源で出力を互いに制御し
ながら同時に作動させる。この方法によつて生成
するアモルフアス合金中の合金元素の濃度を自由
に変えたり、さらにこのバリエーシヨンとして、
AlにTaやNbとともにTiがZrを埋め込んだター
ゲツトを用いるなど、いろいろなターゲツトと方
法を組合せることによつて、Al−Ta、Al−Nb、
Al−Ta−Nb、Al−Ta−Ti、Al−Ta−Zr、Al
−Nb−Ti、Al−Nb−Zr、Al−Nb−Ti−Zr、
Al−Ta−Ti−Zr、Al−Ta−Nb−Ti、Al−Ta
−Nb−Zr、Al−Ta−Nb−Ti−Zrなどの高耐食
アモルフアス合金が得られる。2つのターゲツト
を用いる方法においては均一なアモルフアス合金
を作成するために、特にサブストレイトの公転と
自転が必要である。
スパツター法で作製した本発明合金は、前記各
元素が均一に固溶した単相のアモルフアス合金で
ある。均一固溶体である本発明のアモルフアス合
金には、きわめて均一で高耐食性を保証する保護
皮膜が形成される。
酸化力の乏しい塩酸溶液中で、金属材料は容易
に溶解するため、このような環境で金属材料を使
用するためには、安定な保護皮膜を形成する能力
を金属材料に付与する必要がある。これは有効元
素を必要量含む合金を作ることによつて実現され
る。しかし、結晶質金属の場合、多種多量の合金
元素を添加すると、しばしば化学的性質の異なる
多相構造となり、所定の耐食性が実現し得ないこ
とがある。また、化学的不均一性の発生はむしろ
耐食性に有害である。
これに対し、本発明のアモルフアス合金は均一
固溶体であり、安定な保護皮膜を形成させ得る所
要量の有効元素を均一に含むものであるため、こ
のようなアモルフアス合金には、均一な保護皮膜
が生じ、十分に高い耐食性を発揮する。
すなわち、酸化力の弱い塩酸に耐える金属材料
が備えるべき条件は、非酸化性環境で安定な保護
皮膜が材料に均一に生じる高い保護皮膜形成能力
を持つことである。これは本発明の合金組成で実
現され、また合金がアモルフアス構造を有するこ
とは、複雑な組成の合金を単相固溶体として作製
することを可能にし、均一な保護皮膜形成を保証
するものである。
次に本発明における各成分組成を限定する理由
を述べる。
TaおよびNbは共にAlと共存するとアモルフア
ス構造を形成する元素であつて、スパツター法で
アモルフアス構造を形成するためには、Taおよ
びNbのいずれか1種あるいは2種を7〜75原子
%含む必要がある。またこれらの合金のTaおよ
びNbの一部をTiおよびZrのいずれか1種または
2種で置換することができるが、アモルフアス構
造の形成のためには、TaおよびNbのいずれか1
種または2種を少なくとも5原子%含む必要があ
るため、本第2発明では5原子%以上のTaおよ
びNbのいずれか1種または2種とZrおよびTiの
いずれか1種または2種との合計を7〜75原子%
とする必要がある。
また、Ta、Nb、Ti、Zrはいずれも非酸化性
の酸中で保護皮膜を形成して耐食性を担う元素で
あり、本発明の合金はいずれも塩酸中で十分な耐
食性を示す。
なお、本発明のアモルフアス合金が、5原子%
以下のMoおよびWを含んでも本発明の目的に支
障はない。
[実施例] 以下に本発明の実施例について述べる。
実施例 1 直径100mm、厚さ6mmのAl円盤上の中心から半
径29mmの円周上に、直径20mmおよび10mmのTaを
交互に等間隔で4個づつ埋め込んだターゲツトを
用い、Arを5ml/minの速度で流しながら1×
10-4Torrの真空に保ち、自転ならびに公転して
いるアルミニウムおよびガラスのサブストレイト
に640Wの出力でスパツターデポジシヨンを行つ
た。X線回折の結果、生じた合金はアモルフアス
であることが確認され、またX線マイクロアナラ
イザーを用いた分析によつてその組成はAl−19.7
原子%Ta合金であることが明らかになつた。こ
の合金のアノード分極曲線を30℃の1N HC1中で
測定したところ自己不働態化しており皮膜破壊電
位が0.48V(SCE)と極めて高い高耐食アモルフ
アス合金であることが判明した。
実施例 2 直径100mm、厚さ6mmのAlターゲツトと、同じ
形状のTaターゲツトを用い、Arを5ml/minの
速度で流しながら1×10-4Torrの真空に保ち、
自転ならびに公転しているアルミニウムおよびガ
ラスのサブストレイトを用い、Alターゲツトは
172Wの出力でまたTaターゲツトは460Wの出力
でスパツターデポジシヨンを行つた。X線回折の
結果生じた合金はアモルフアスであることが確認
され、またX線マイクロアナライザーを用いた分
析によつてその組成はAl−74.0原子%Ta合金で
あることが明らかになつた。この合金のアノード
分極曲線を30℃の1N HC1中で測定したところ自
己不働態化しており皮膜破壊電位が1.54V(SCE)
と極めて高い高耐食アモルフアス合金であること
が判明した。
実施例 3 直径100mm、厚さ6mmのNbターゲツトと、同じ
形状のAl円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmおよび10mmのNbを交互に等間隔で4個
づつ埋め込んだ埋め込みターゲツトを用い、Ar
を5ml/minの速度で流しながら1×10-4Torrの
真空に保ち、自転ならびに公転しているアルミニ
ウムおよびガラスのサブストレイトにNbターゲ
ツトは140Wの出力でまた埋め込みターゲツトは
246Wの出力でスパツターデポジシヨンを行つた。
X線回折の結果、生じた合金はアモルフアスであ
ることが確認され、またX線マイクロアナライザ
ーを用いた分析によつてその組成はAl−52.0原子
%Nb合金であることが明らかになつた。この合
金のアノード分極曲線を30℃の1N HC1中で測定
したところ自己不働態化しており皮膜破壊電位が
1.84V(SCE)と極めて高い高耐食アモルフアス
合金であることが判明した。
実施例 4 直径100mm、厚さ6mmのAlターゲツトと、同じ
形状のAl円盤上の中心から半径29mmの円周上に、
直径20mmおよび10mmのNbを交互に等間隔で4個
づつ埋め込んだ埋め込みターゲツトを用い、Ar
を5ml/minの速度で流しながら1×10-4Torrの
真空に保ち、自転ならびに公転しているアルミニ
ウムおよびガラスのサブストレイトにAlターゲ
ツトは172Wの出力でまた埋め込みターゲツトは
344Wの出力でスパツターデポジシヨンを行つた。
X線回折の結果、生じた合金はアモルフアスであ
ることが確認され、またX線マイクロアナライザ
ーを用いた分析によつてその組成はAl−14.0原子
%Nb合金であることが明らかになつた。この合
金のアノード分極曲線を30℃の1N HC1中で測定
したところ自己不働態化しており皮膜破壊電位が
−0.07V(SCE)と極めて高い高耐食アモルフア
スであることが判明した。
実施例 5 種々ターゲツトの組合せ、例えばTa埋め込み
ターゲツトとNb埋め込みターゲツト、Taおよび
Tiを埋め込んだターゲツトとTa埋め込みターゲ
ツト、Ta埋め込みターゲツトとZr埋め込みター
ゲツト、TaおよびNbを埋め込んだターゲツトと
Tiを埋め込んだターゲツトなどを用い、実施例
3および実施例4に示したのと同様な方法によつ
て表に示す種々のアモルフアス合金を作成した。
これらは何れもアモルフアスであることがX線回
折で確認された。これらの合金のアノード分極曲
線を30℃の1N HC1中で測定したところ何れも自
己不働態化しており表に示す極めて高い皮膜破壊
電位を持つ高耐食アモルフアス合金であることが
判明した。
表 アモルフアス合金と30℃の1NHC1中におけ
る皮膜破壊電位 合 金 皮膜破壊電位 [V(SCE)] Al−7Ta 0.08 Al−15Ta 0.10 Al−22Ta 0.55 Al−37Ta 0.67 Al−48Ta 0.73 Al−52Ta 0.79 Al−7Nb 0.07 Al−22Nb 0.59 Al−33Nb 0.81 Al−42Nb 0.99 Al−22Ta−30Nb 2.02 合 金 皮膜破壊電位 [V(SCE)] Al−6Ta−30Ti −0.15 Al−37Ta−13Ti 0.72 Al−40Nb−15Ti 1.12 Al−41Ta−10Zr 0.72 Al−7Nb−40Zr −0.25 Al−39Nb−20Zr 0.93 Al25Ta−23Nb−15Ti 0.53 Al−15Ta−35Nb−17Zr 1.77 Al−15Ta−15Nb−10Ti−10Zr 0.58 [発明の効果] 以上詳述したとおり、本発明のアモルフアス
は、スパツター法で容易に作製されるTaおよび
Nbを必須元素として含むAl−バルブメタル合金
であつて、酸化力の乏しい塩酸のような激しい腐
食性環境においても安定な保護皮膜を形成して自
己不働態化し、皮膜破壊電位が極めて高い高耐食
合金である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明品の製造例の説明
図である。 1…中心軸、2…サブストレイト、3,4,5
…ターゲツト、6…チヤンバー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 TaおよびNbのいずれか1種又は2種の合計
    で7〜75原子%含み、残部は実質的にAlからな
    る高耐食アモルフアスアルミニウム合金。 2 TaおよびNbのいずれか1種又は2種の合計
    で5原子%以上とZrおよびTiのいずれか1種ま
    たは2種との合計で7〜75原子%含み、残部は実
    質的にAlからなる高耐食アモルフアスアルミニ
    ウム合金。
JP63051568A 1987-04-28 1988-03-07 High corrosion-resistant amorphous aluminum alloy Granted JPS6425934A (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63051568A JPS6425934A (en) 1987-04-28 1988-03-07 High corrosion-resistant amorphous aluminum alloy
DE8888106054T DE3867120D1 (de) 1987-04-28 1988-04-15 Amorphe alluminiumlegierungen.
EP88106054A EP0289835B1 (en) 1987-04-28 1988-04-15 Amorphous aluminum alloys
CA000564867A CA1329711C (en) 1987-04-28 1988-04-22 Amorphous aluminum alloys
KR1019880004870A KR930006294B1 (ko) 1987-04-28 1988-04-27 무정형 알루미늄-내화금속 합금
US07/454,412 US5030300A (en) 1987-04-28 1989-12-21 Amorphous aluminum alloys
US07/593,745 US5041175A (en) 1987-04-28 1990-10-05 Amorphous aluminum alloys

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10329687 1987-04-28
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JPS6425934A JPS6425934A (en) 1989-01-27
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US5500301A (en) 1991-03-07 1996-03-19 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho A1 alloy films and melting A1 alloy sputtering targets for depositing A1 alloy films

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JPS6425934A (en) 1989-01-27

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