JPS6213419B2

JPS6213419B2 -

Info

Publication number: JPS6213419B2
Application number: JP54117103A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Wakamya; Eiichi Hirota; Harufumi Sakino; Hiroshi Sakakima
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1987-03-26
Also published as: JPS5641345A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は非晶質合金に関するものである。

最近、新しい材料として、非晶質合金が注目さ
れている。この非晶質合金は、従来の結晶質金属
合金とは異なり、結晶構造をもたない金属であ
り、その性質も従来の金属材料にはみられない、
より耐熱性の優れた強度，耐腐食性あるいは磁気
特性等を有しているものが多い。本発明は、これ
らの合金材料としてより優れた非晶質合金を提供
しようとするものである。

一般に、鉄，コバルトあるいはニツケル等の周
期律表等族元素あるいはそれらの混合物と、硼
素，炭素，珪素，あるいは燐等の半金属からなる
合金を1000℃以上の高温度で溶融し、その溶融金
属を、室温あるいはそれ以下の温度に保持された
銅，鉄等の熱伝導のよい金属に直接接触させ、約
10⁶℃／秒の急激な冷却によつて非晶質が得られ
ている。これらの方法により作られた非晶質合金
は、結晶質金属に比べてより高い強度，耐腐食性
など、優れた種々の特性を有する。さらに、これ
らの性質を向上させるために、スカンジウム、チ
タン、バナジウム、クロム、マンガン、イツトリ
ウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テク
ネチウム、ハフニウム、タンタル、タングステ
ン、レニウム等の周期律表第_a〜_a族元素、ラ
ンタン系元素、およびアクチニウム系元素からな
る群より選ばれた一つまたは二つ以上の金属を加
えた非晶質合金について検討し、それぞれの付加
金属元素に依存する特性を得ている。たとえば、
鉄を主成分とし、クロムを添加含有させた非晶質
合金は、強度、耐腐食性などで優れている。しか
し、これらの非晶質合金にも、次のような欠点が
ある。

最も重要なことは、非晶質という準安定状態に
あるため、高温度の雰囲気中などで簡単に結晶化
し、非晶質合金が有する種々の特性を失つてしま
うことである。

これらのことから、本発明は、望ましい種々の
特性を有するより安定な非晶質合金を提供するも
のである。

本発明の非晶質合金は、鉄，コバルト，ニツケ
ルの元素の群から選ばれた一つ以上の金属(A)、硼
素，炭素，珪素，燐の半金属元素の群から選ばれ
た一つ以上の半金属(B)、ナトリウム，マグネシウ
ム，カルシウム，バリウムの元素の群から選ばれ
た一つ以上の金属(C)、および、チタン、ジルコニ
ウム、ニオブ、クロム、モリブデンの元素の群か
ら選ばれた一つ以上の金属(D)で構成されるもので
ある。

典型的な非晶質合金形成元素である上記構成元
素Ａ，Ｂに、構成元素Ｃ，Ｄの両者をともに添加
すると、非晶質合金の結晶化温度を大巾に高める
ことができるだけでなく、その強度、耐食性をも
向上させることができる。結晶化温度の上昇は、
上記構成元素Ｃ，Ｄ、それらの組合わせによつて
異なるが、構成元素Ｃの原子百分率が0.5〜３
％、構成元素Ｄの原子百分率が２〜50％の範囲内
にある場合、良好なもので約50℃ほど、Ｃ，Ｄ両
構成元素を含まない類似非晶質合金に比べて結晶
化温度上昇を示す。この効果は、上記構成元素
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤのＣおよびＤの同時添加効果であ
り、構成元素ＣおよびＤのどちらか一方が構成要
素として欠如している場合、最大35℃の結晶化温
度上昇を示すに過ぎない。また、この構成元素
Ｃ，Ｄの同時添加による結晶温度上昇効果は、構
成元素Ｃが0.01原子％、構成元素Ｄが0.01原子％
から顕著になり、それぞれ0.5〜３原子％、２〜
50原子％の領域で最大となり、さらに相方の濃度
を増してやると、前記効果は減少する。そして、
構成元素Ｃ，Ｄがそれぞれ0.01原子未満であるの
とき、ならびに構成元素Ｃが６原子％を超えたと
き、同Ｄが60原子％を超えたとき、結晶化温度を
上昇させる効果は、他の非晶質合金と比較して同
程度あるいはそれ以下となる。このように、構成
元素Ｃが0.01〜６原子％の範囲内にあつて、同Ｄ
が0.01〜60原子％の範囲内にあるときに、上述の
高い結晶化温度を生じる。

さらに、構成元素Ｃ，Ｄを上述の濃度範囲で含
ませることにより、非晶質合金の強度と耐食性を
も向上させ、その効果は、結晶化温度上昇にみら
れたと同様な構成元素ＣおよびＤ濃度依存性を有
していた。その最高値は従来の類似非晶質合金と
比較して、それぞれ最大10％，40％の向上を示し
た。またＤ＝CrであるＡ―Ｂ―Ｃ―Cr系におい
ても上述の効果を示すが、Crが15原子％を超え
て50原子％以下の範囲内にある場合は特に顕著で
あつた。

以下、本発明の非晶質合金を、実施例によつて
詳述する。

〔実施例１〕鉄，硼素，珪素、マグネシウムおよびクロムか
らなる組成Fe₄₂Si₈B₁₀Mg₁Cr₃₉（ただし、添文字
は原子百分率を示す）の合金を、20mmの外径で16
mmの内径の石英管中において1200℃のアルゴン雰
囲気中で溶融させ、石英管の一方の側からアルゴ
ンで加圧して、他の一端の石英管ノズル（ノズル
径0.3mm）から噴出させ、この噴出溶融金属を、
直径300mm，200rpmで回転する鉄製ローラーに、
すぐに接触させ冷却させた。この急冷して得られ
た試料は、Ｘ線回折測定の結果、非晶質であるこ
とを確認した。その結晶化温度は、MgおよびCr
を含まない合金に比べて48℃高められていた。

〔実施例２〕コバルト，ニツケル，燐，炭素，バリウム，カ
ルシウム、チタンおよびモリブデンからなる組成
Co₄₀Ni₄₀P₁₃C₃Ba₀.₅Ca₀.₅Ti₁.₅Mo₁.₅（ただし添え
字は原子百分率を示す）の合金を1200℃で溶融
し、実施例１と同様な方法で急冷した。Ｘ線回折
により、非晶質合金であることを確認した。その
結晶化温度は、BaとCa、Ti、Moを含まない合金
に比べて、51℃高められていた。

〔実施例３〕鉄，ニツケル，硼素，珪素，燐，ナトリウム，
ジルコニウムおよびニオブからなる組成
Fe₄₀Ni₂₀B₁₀Si₈P₂Na₀.₅Zr₁₀Nb₉.₅（ただし添え字は
原子百分率を示す）の合金を1250℃で溶融し、実
施例１と同様の方法で急冷した。Ｘ線回折により
非晶質であることを確認した。その結晶化温度
は、NaとZr、Nbを含まない合金に比べて、50℃
高められていた。

このようにして作製した非晶質合金は、ナトリ
ウム，マグネシウム，カルシウム，バリウムの元
素の群から選択された一つまたは二つ以上の金属
Ｃとチタニウム，ジルコニウム，ニオブ，クロ
ム，モリブデンの元素の群から選択された一つま
たは二つ以上の金属Ｄ元素を同時に含まない同様
な組成の非晶質合金に比べて、その結晶化温度を
約50℃上昇させ、より非晶質合金を安定化させる
効果がある。さらに、これらの強度および耐食性
においても、それぞれ０〜10％，15〜40％の特性
向上がみられた。ただし、強度は破壊強度であ
り、耐腐食性は１規定のNaCl水溶液中に試料を
浸漬させ、その重量測定により判定した。

このような効果は、鉄，コバルト，ニツケルの
金属元素の一つ以上(A)と、硼素，炭素，珪素，燐
の半金属元素の一つ以上(B)と、ナトリウム，マグ
ネシウム，バリウムの少なくとも一種以上の金属
(C)と、さらにチタン，ジルコニウム，ニオブ，ク
ロム，モリブデンから選ばれた少なくとも一種以
上の金属(D)とを含む非晶質合金において、すべて
観測される。

また、構成元素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの組成がそれぞ
れ33〜93原子％、６〜35原子％、0.01〜６原子
％、0.01〜60原子％の範囲内のときに、特に上述
の効果が著しく、これらの組成での非晶質化も組
成を適当に選択すれば容易であつた。

Claims

【特許請求の範囲】１Ａ_xＢ_yＣ_zＤ_vなる式で表わされ、この式にお
いてＡがFe（鉄），Co（コバルト），Ni（ニツケ
ル）の元素の群から選択された一つまたは二つ以
上の金属、ＢがSi（珪素），Ｂ（ホウ素），Ｐ（リ
ン），Ｃ（炭素）の半金属元素の群から選ばれた
一つまたは二つ以上の半金属、ＣがNa（ナトリ
ウム），Mg（マグネシウム），Ca（カルシウ
ム），Ba（バリウム）の元素の群から選ばれた一
つまたは二つ以上の金属、ＤがTi（チタン），Zr
（ジルコニウム），Nb（ニオブ），Mo（モリブデ
ン）の元素の群から選ばれた一つまたは二つ以上
の金属であつて、ｘ，ｙ，ｚ，ｖはそれぞれＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの原子百分率を示し、33ｘ93，６
ｙ35，0.01ｚ６，15∠ｖ60である（た
だし、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｖ＝100）ことを特徴とする
耐熱性を有する非晶質合金。２Ａ_xＢ_yＣ_zＣ_rvなる式で表わされ、この式にお
いてＡがFe（鉄），Co（コバルト），Ni（ニツケ
ル）の元素の群から選択された一つまたは二つ以
上の金属、ＢがSi（珪素），Ｂ（ホウ素），Ｐ（リ
ン），Ｃ（炭素）の半金属元素の群から選ばれた
一つまたは二つ以上の半金属、ＣがNa（ナトリ
ウム），Mg（マグネシウム），Ca（カルシウ
ム），Ba（バリウム）の元素の群から選ばれた一
つまたは二つ以上の金属であつて、ｘ，ｙ，ｚ，
ｖはそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Crの原子百分率を示
し、33ｘ93，６ｙ35，0.01ｚ６，15
∠ｖ60である（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｖ＝
100）ことを特徴とする耐熱性を有する非晶質合
金。