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JPH0611909B2 - Corrosion resistant coated composite material and method for producing the same - Google Patents
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JPH0611909B2 - Corrosion resistant coated composite material and method for producing the same - Google Patents

Corrosion resistant coated composite material and method for producing the same

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JPH0611909B2
JPH0611909B2 JP5812190A JP5812190A JPH0611909B2 JP H0611909 B2 JPH0611909 B2 JP H0611909B2 JP 5812190 A JP5812190 A JP 5812190A JP 5812190 A JP5812190 A JP 5812190A JP H0611909 B2 JPH0611909 B2 JP H0611909B2
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valve
layer
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常昭 林
修司 飛田
良孝 玉生
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐食性被覆複合材料及びその製造方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a corrosion resistant coated composite material and a method for producing the same.

[従来の技術及び課題] Ta金属に代表されるバルブメタルは、一般に耐食性に
優れていることが知られている。また、Ni−Taをベ
ースとしたバルブメタル−鉄属金属のアモルファス合金
は、一般的な耐食性金属材料では腐食が進行する沸騰濃
塩酸又は沸騰濃硝酸のように腐食性の激しい環境下でも
比較的良好な耐食性を有することが特開昭61-210143号
公報に開示されている。
[Prior Art and Problems] Valve metals represented by Ta metal are generally known to have excellent corrosion resistance. Further, a valve metal-iron group metal amorphous alloy based on Ni-Ta is relatively corrosive even in an environment with severe corrosiveness such as boiling concentrated hydrochloric acid or boiling concentrated nitric acid in which corrosion is advanced in a general corrosion resistant metal material. It has been disclosed in JP-A-61-210143 that it has good corrosion resistance.

しかしながら、上述したアモルファス合金は通常、液体
急冷法により造られるため、その手法から薄帯、細線、
粉末等の形状に制約されるため、種々の形状での利用が
考えられる耐食材料としては必ずしも満足するものでは
なかった。
However, since the above-mentioned amorphous alloy is usually produced by the liquid quenching method, it is possible to use thin ribbons, thin wires,
Since it is restricted by the shape of powder or the like, it is not always satisfactory as a corrosion resistant material that can be used in various shapes.

一方、金属基材に成膜法によりアモルファス膜を形成す
ることが検討されている。例えば、各種のイオンプレー
ティング法、各種のスパッタ蒸着方、イオンビームミキ
シング法等がある。しかしながら、これらの膜形成の場
合には膜中に生じるピンホールや微小なクラック等の欠
陥を皆無にすることが困難であり、これらの欠陥を通し
て腐食液が下地の金属基材に達して膜と基材の界面等の
腐食が進行するアンダーマイニング現象等を生じる問題
があった。
On the other hand, forming an amorphous film on a metal substrate by a film forming method has been studied. For example, there are various ion plating methods, various sputter vapor deposition methods, ion beam mixing methods, and the like. However, in the case of forming these films, it is difficult to eliminate defects such as pinholes and minute cracks generated in the film, and the corrosive liquid reaches the underlying metal base material through these defects to form a film. There has been a problem that an undermining phenomenon or the like in which the corrosion of the interface of the base material progresses progresses.

以上の問題点から、より効率的な成膜、高品位の膜質の
確保、耐食性の優れた基材と膜の界面形成等が要望され
ている。
From the above problems, there is a demand for more efficient film formation, ensuring high-quality film quality, and forming an interface between a base material and a film having excellent corrosion resistance.

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、過酷な環境下で優れた耐食性を有する窒素含有T
aアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブ
メタル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積
層被覆された耐食性被覆複合材料、並びに前記積層膜を
基材に対して密着性よくかつ効率よく成膜して耐食性被
覆複合材料を製造し得る方法を提供しようとするもので
ある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is a nitrogen-containing T that has excellent corrosion resistance in a harsh environment.
a Corrosion resistant coating composite material in which two or more kinds selected from an amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) are laminated and the laminated film is adhered and efficiently to a substrate. It is an object of the present invention to provide a method capable of forming a corrosion resistant coating composite material by forming a film.

[課題を解決するための手段] 本発明に係わる耐食性被覆複合材料は、金属基材表面に
窒素含有Taアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金
属−バルブメタル)アモルファス合金層から選ばれる2
種以上を積層被覆してなるものである。
[Means for Solving the Problems] The corrosion-resistant coating composite material according to the present invention is selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and a different composition (iron group metal-valve metal) amorphous alloy layer on the surface of a metal substrate.
One or more kinds are laminated and coated.

上記金属基材は、耐食性の金属であればいかなるもので
よく、例えばNi基合金、Ti基合金、SUS等を用い
ることができる。
The metal base material may be any metal as long as it is a corrosion resistant metal, and for example, a Ni-base alloy, a Ti-base alloy, SUS or the like can be used.

上記鉄属金属としては、例えばFe、Ni、Co等を挙
げることができる。
Examples of the iron group metal include Fe, Ni, Co and the like.

上記バルブメタルとしては、例えばTa、Ti、Zr、
Nb等を挙げることができ、特にTa単独、又はTaと
Ti、Zr、Nbとを併用することが望ましい。
Examples of the valve metal include Ta, Ti, Zr,
Nb and the like can be mentioned, and it is particularly preferable to use Ta alone or Ta and Ti, Zr, and Nb in combination.

上記の異なる(鉄属金属−バルブメタル)アモルファス
合金層とは、窒素含有する(鉄属金属−バルブメタル)
アモルファス合金層、窒素を含まない(鉄属金属−バル
ブメタル)アモルファス合金層が挙げられる。
The above different (iron group metal-valve metal) amorphous alloy layer contains nitrogen (iron group metal-valve metal)
Examples thereof include an amorphous alloy layer and an amorphous alloy layer containing no nitrogen (iron group metal-valve metal).

本発明に係わる耐食性被覆複合材料は、以下に示す方法
により製造される。
The corrosion-resistant coated composite material according to the present invention is manufactured by the following method.

.金属基材表面にTaを窒素雰囲気中で蒸着する工程
と1種以上の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを窒
素雰囲気中で蒸着する工程とにより窒素含有Taアモル
ファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)
アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆せ
しめて耐食性被覆複合材料を製造する。
. The nitrogen-containing Ta amorphous layer and the composition are different depending on the step of depositing Ta on the surface of the metal base material in a nitrogen atmosphere and the step of depositing one or more iron group metals and one or more valve metals in a nitrogen atmosphere. Metal-valve metal)
Two or more kinds selected from amorphous alloy layers are laminated and coated to produce a corrosion-resistant coated composite material.

.金属基材表面にTaを蒸着せしめると同時に窒素イ
オン照射を行うイオンビームミキシング工程と1種以上
の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを蒸着せしめる
ると同時に窒素イオン又は不活性ガスイオンの照射を行
うイオンビームミキシング工程とにより窒素含有Taア
モルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタ
ル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被
覆せしめて耐食性被覆複合材料を製造する。
. Ion beam mixing step of irradiating nitrogen ions at the same time as Ta is deposited on the surface of a metal substrate, and irradiating nitrogen ions or inert gas ions at the same time as depositing at least one iron group metal and at least one valve metal The Ta-amorphous layer containing nitrogen and the amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) are laminated and coated to produce a corrosion-resistant coated composite material.

また、本発明に係わる別の耐食性被覆複合材料は表層に
鉄属金属及びバルブメタルの少なくとも一方の金属相が
形成された金属基材表面に窒素含有Taアモルファス層
及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)アモルフ
ァス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆してなるも
のである。
Another corrosion-resistant coated composite material according to the present invention has a nitrogen-containing Ta amorphous layer on the surface of a metal substrate having a metal phase of at least one of an iron group metal and a valve metal formed on the surface layer and a different composition (iron group metal- (Valve metal) A layered coating of two or more selected from amorphous alloy layers.

本発明に係わる別の耐食性被覆複合材料は、以下に示す
方法により製造される。
Another corrosion resistant coated composite material according to the present invention is manufactured by the following method.

.金属基材の表層に鉄属金属及びバルブメタルの少な
くとも一方をイオン注入して金属相を形成した後、該基
材表面にTaを窒素雰囲気中で蒸着する工程と1種以上
の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを窒素雰囲気中
で蒸着する工程とにより窒素含有Taアモルファス層及
び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)アモルファ
ス合金膜から選ばれる2種以上を積層被覆せしめて耐食
性被覆複合材料を製造する。
. At least one of an iron group metal and a valve metal is ion-implanted into the surface layer of the metal base material to form a metal phase, and then Ta is vapor-deposited on the surface of the base material in a nitrogen atmosphere. Corrosion-resistant coating composite by layer-coating two or more kinds selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and an amorphous alloy film having a different composition (iron group metal-valve metal) by a step of depositing one or more kinds of valve metals in a nitrogen atmosphere Manufacture materials.

.金属基材の表層に鉄属金属及びバルブメタルの少な
くとも一方をイオン注入して金属相を形成した後、該基
材表面にTaを蒸着せしめると同時に窒素イオン照射を
行うイオンビームミキシング工程と1種以上の鉄属金属
及び1種以上のバルブメタルを蒸着せしめると同時に窒
素イオン又は不活性ガスイオンの照射を行うイオンビー
ムミキシング工程とにより窒素含有Taアモルファス層
及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)アモルフ
ァス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆せしめて耐
食性被覆複合材料を製造する。
. An ion beam mixing step of ion-implanting at least one of an iron group metal and a valve metal into the surface layer of a metal base material to form a metal phase, and then performing Ta ion deposition on the surface of the base material and simultaneously irradiating nitrogen ions A nitrogen-containing Ta amorphous layer and a different composition (iron group metal-valve metal) are formed by an ion beam mixing process in which the above iron group metal and one or more kinds of valve metals are vapor-deposited and at the same time irradiation of nitrogen ions or inert gas ions is performed. ) Two or more kinds selected from amorphous alloy layers are laminated and coated to produce a corrosion resistant coated composite material.

上記〜の方法において鉄属金属とバルブメタルの蒸
着手段としては、例えばエレクトロンビームによる蒸着
法、鉄属金属やバルブメタルのターゲットを利用したイ
オンビームスパッタ蒸着法等が採用し得る。スパッタ蒸
着法の場合には、通常、Arイオンビームが利用され
る。但し、窒素含有(鉄属金属−バルブメタル)アモル
ファス合金膜を形成する関係からスパッタ率が低いが、
窒素イオンビームを利用することも条件によっては得策
である。
In the above methods (1) to (3), as the vapor deposition means of the iron group metal and the valve metal, for example, an electron beam vapor deposition method, an ion beam sputter vapor deposition method using a target of the iron group metal or the valve metal can be adopted. In the case of the sputter deposition method, an Ar ion beam is usually used. However, although the sputtering rate is low due to the formation of the nitrogen-containing (iron group metal-valve metal) amorphous alloy film,
Using a nitrogen ion beam is also a good idea under some conditions.

上記及びの方法において、(鉄属金属−バルブメタ
ル)アモルファス合金相は窒素を含有するものとなる。
なお、これらの方法において1種以上の鉄属金属及び1
種以上のバルブメタルをアモルファス化に適した組成比
とすれば、窒素雰囲気に代わって真空雰囲気中で蒸着し
ても所定のアモルファス状態の(鉄属金属−バルブメタ
ル)合金層を成膜することが可能となる。
In the above methods and, the (iron group metal-valve metal) amorphous alloy phase contains nitrogen.
In these methods, one or more iron group metals and
If the composition ratio of more than one kind of valve metal is suitable for amorphization, a predetermined amorphous (iron group metal-valve metal) alloy layer can be formed even if vapor deposition is performed in a vacuum atmosphere instead of a nitrogen atmosphere. Is possible.

上記及びの方法において、1種以上の鉄属金属及び
1種以上のバルブメタルの蒸着時に窒素イオンを照射す
ると窒素含有(鉄属金属−バルブメタル)アモルファス
合金層が成膜され、不活性ガスイオンを照射すると窒素
を含まない(鉄属金属−バルブメタル)アモルファス合
金層が成膜される。
In the above methods (1) and (2), when nitrogen ions are irradiated during deposition of one or more iron group metals and one or more valve metals, a nitrogen-containing (iron group metal-valve metal) amorphous alloy layer is formed, and inert gas ions are formed. Is irradiated, a nitrogen-free (ferrous metal-valve metal) amorphous alloy layer is formed.

[作用] 本発明によれば、金属基材表面に窒素含有Taアモルフ
ァス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)ア
モルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆せし
めることによって、複数のアモルファス合金層の緻密性
と高耐食性により過酷な環境下で優れた耐食性を有する
複合材料を得ることができる。
[Operation] According to the present invention, a plurality of amorphous materials are formed by coating the surface of a metal substrate with at least two kinds selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal). Due to the denseness and high corrosion resistance of the alloy layer, it is possible to obtain a composite material having excellent corrosion resistance in a harsh environment.

また、高耐食性のアモルファス層を複数積層することに
よって、各アモルファス層へのピンホールや微小なクラ
ック等の欠陥に起因する積層膜と金属基材の界面での腐
食の進行を防止できる。即ち、本発明者らはアモルファ
ス層へのピンホールや微小欠陥の発生箇所はその成分組
成により変動することに着目し、成分組成の異なるアモ
ルファス層を積層することによって、同一の成分組成の
アモルファス層内で万が一ピンホール等が発生しても、
積層界面でピンホール等の成長を阻止して積層膜全体を
貫通してその表面に達するピンホール等の生成を防止で
き、その結果、腐食液がピンホールに侵入しても、積層
膜の途中で下地としての金属基材まで腐食液が到達する
のを遮断できるため、積層膜と基材の界面での腐食の進
行を防止し得る耐食性被覆複合材料を見出だした。
Further, by stacking a plurality of amorphous layers having high corrosion resistance, it is possible to prevent the progress of corrosion at the interface between the laminated film and the metal substrate due to defects such as pinholes and minute cracks in each amorphous layer. That is, the present inventors pay attention to the fact that pinholes and minute defects are generated in the amorphous layer depending on the component composition, and by stacking the amorphous layers having different component compositions, the amorphous layer having the same component composition is formed. In the unlikely event that a pinhole etc. occurs,
It is possible to prevent the growth of pinholes, etc. at the stacking interface and prevent the formation of pinholes, etc. that penetrate the entire stacked film and reach its surface. As a result, even if the corrosive liquid enters the pinhole, In order to prevent the corrosive liquid from reaching the metal base material as an underlayer, the inventors have found a corrosion resistant coating composite material that can prevent the progress of corrosion at the interface between the laminated film and the base material.

更に、金属基材表面にTaを窒素雰囲気中で蒸着する工
程と1種以上の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを
窒素雰囲気中で蒸着する工程とにより窒素含有Taアモ
ルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタ
ル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被
覆せしめることによって、緻密性と高耐食性の優れたア
モルファス層の積層膜を基材上に効率よく形成でき、ひ
いては過酷な環境下で優れた耐食性を有する複合材料を
製造できる。
Further, the nitrogen-containing Ta amorphous layer and the composition differ depending on the step of depositing Ta on the surface of the metal substrate in a nitrogen atmosphere and the step of depositing one or more iron group metals and one or more valve metals in a nitrogen atmosphere. (Ferrous metal-Valve metal) By laminating and coating two or more kinds selected from amorphous alloy layers, it is possible to efficiently form a laminated film of an amorphous layer excellent in denseness and high corrosion resistance on a base material, which in turn leads to harshness. A composite material having excellent corrosion resistance under the environment can be manufactured.

更に、金属基材表面にTaを蒸着せしめると同時に窒素
イオン照射を行うイオンビームミキシング工程と1種以
上の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを蒸着せしめ
ると同時に窒素イオン又は不活性ガスイオンの照射を行
うイオンビームミキシング工程とにより窒素含有Taア
モルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタ
ル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被
覆せしめることによって、イオンビームの加速電圧、電
流、照射角度等を変えることにより形成される膜のスパ
ッタ率を制御することができ、ミキシングの程度もコン
トロールし易いため、耐食性を高めるための各アモルフ
ァス層の緻密化、最適な界面組織の形成、基材に対する
密着性の向上等を達成できる。
Further, an ion beam mixing step of irradiating nitrogen ions at the same time as Ta is vapor-deposited on the surface of the metal substrate, and at least one iron group metal and one or more valve metals are vapor-deposited, and at the same time, nitrogen ions or inert gas ions By accelerating the ion beam accelerating voltage, current, by stacking and coating two or more kinds selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) by an irradiation ion beam mixing step. The sputter rate of the film formed can be controlled by changing the irradiation angle, etc., and the degree of mixing can be easily controlled.Therefore, each amorphous layer is densified to improve the corrosion resistance, the optimum interface structure is formed, and the substrate is formed. It is possible to improve the adhesion to the material.

一方、複合材料の基材としては耐食性の金属であるNi
基合金、Ti基合金、SUS材等が用いられる。これら
の材料からなる基材が組成的に成膜される組成成分を含
有しないか、含有量が少ない場合には該基材の表層に鉄
属金属及びバルブメタルの少なくとも一方の金属相を形
成することによって、該基材とこの上に成膜される窒素
含有Taアモルファス層や(鉄属金属−バルブメタル)
アモルファス合金層との成分の連続性が得られ、基材に
対する積層膜の密着性を向上できると共に、それらの界
面での耐食性を向上できる。
On the other hand, Ni, which is a corrosion-resistant metal, is used as the base material of the composite material.
A base alloy, a Ti base alloy, a SUS material, etc. are used. When the base material made of these materials does not contain a composition component that compositionally forms a film, or when the content is small, a metal phase of at least one of an iron group metal and a valve metal is formed on the surface layer of the base material. As a result, the base material and a nitrogen-containing Ta amorphous layer or a film formed on the base material (iron group metal-valve metal)
The continuity of components with the amorphous alloy layer can be obtained, the adhesion of the laminated film to the base material can be improved, and the corrosion resistance at the interface between them can be improved.

上記基材表層への金属相の形成は、鉄属金属及びバルブ
メタルの少なくとも一方のイオン注入方法で行なう。か
かるイオン注入方法は、前記金属相の濃度、分布等を任
意にコントロールすることが可能で、深さ方向への金属
相の傾斜構造形成も可能である。なお、基材の表層に形
成される金属層相は、アモルファス相であることが好ま
しいが、結晶質であっても効果が大きく、また窒素が含
有されていてもよい。従って、鉄属金属及びバルブメタ
ルの少なくとも一方のイオン注入後に既述した積層膜を
形成することによって、表層に形成された金属相による
界面組織の改質により、積層膜と基材の界面で耐食性を
より一層向上できる。特に、鉄属金属及びバルブメタル
の少なくとも一方のイオン注入とイオンミキシング法に
よる積層膜の形成との組み合わせにより密着性が優れ、
より優れた耐食性を有する複合材料を得ることができ
る。
The metal phase is formed on the surface layer of the base material by an ion implantation method of at least one of an iron group metal and a valve metal. In such an ion implantation method, the concentration, distribution, etc. of the metal phase can be arbitrarily controlled, and a gradient structure of the metal phase in the depth direction can be formed. The metal layer phase formed on the surface layer of the base material is preferably an amorphous phase, but even if it is crystalline, the effect is large and nitrogen may be contained. Therefore, by forming the above-mentioned laminated film after ion implantation of at least one of the iron group metal and the valve metal, the interfacial structure is modified by the metal phase formed in the surface layer, so that the corrosion resistance at the interface between the laminated film and the substrate is improved. Can be further improved. In particular, the adhesion is excellent due to the combination of the ion implantation of at least one of the iron group metal and the valve metal and the formation of the laminated film by the ion mixing method,
A composite material having better corrosion resistance can be obtained.

なお、窒素含有タンタルアモルファス膜の形成に際し、
その形成条件によってTEM等による電子回析観察によ
り成膜中に極微細な結晶質相が混在する場合も認められ
る。但し、従来よりよく知られている事実として急冷凝
固された微結晶ステンレス鋼が微粒のため、結晶欠陥で
ある粒界密度が高くても粒界部に偏析などの組成の揺ら
ぎを生じず、アモルファス相と同等の高耐食性を示す。
本発明においても、極微細な結晶質相の存在が膜の高耐
食性を何等阻害するものでないことが確認されている。
When forming the nitrogen-containing tantalum amorphous film,
Depending on the formation conditions, it may be observed by electron diffraction observation with a TEM or the like that an extremely fine crystalline phase is mixed during film formation. However, it is a well-known fact that the rapidly solidified microcrystalline stainless steel is a fine grain, so even if the grain boundary density, which is a crystal defect, is high, composition fluctuation such as segregation does not occur at the grain boundary part, and the amorphous Shows high corrosion resistance equivalent to that of phase.
Also in the present invention, it has been confirmed that the presence of the extremely fine crystalline phase does not hinder the high corrosion resistance of the film.

[実施例] 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。[Examples] Examples of the present invention will be described in detail below.

実施例1 まず、基材としての30×30×2mmの寸法の純鉄(SPH
C)板を用意し、この片面を鏡面研磨し、超音波洗浄を
施し、乾燥したた後、イオン照射と蒸着機能を備えた真
空チャンバ内のホルダ上に設置した。つづいて、このチ
ャンバ内を5×10-6torrに真空引きした後、イオン源か
らArイオンを加速電圧5kVの条件で純鉄板の鏡面に
5分間照射して表面清浄化のための前処理を施した。
Example 1 First, pure iron (SPH) having a size of 30 × 30 × 2 mm was used as a base material.
C) A plate was prepared, one surface of which was mirror-polished, ultrasonically cleaned, dried, and then placed on a holder in a vacuum chamber equipped with ion irradiation and vapor deposition functions. Then, after evacuating the chamber to 5 × 10 -6 torr, Ar ions from the ion source were irradiated on the mirror surface of the pure iron plate for 5 minutes at an acceleration voltage of 5 kV for pretreatment for surface cleaning. gave.

次いで、ホルダ上の純鉄板を300℃に加熱し、Taをシ
ングルハース方式の電子ビーム蒸着法で前記純鉄板表面
に3Å/secの速度で蒸着すると同時に、イオン源から
窒素イオンを引きだし、加速電圧33kV、イオン電流16
mAの条件でイオン照射してイオンビームミキシングを
行なうことによ前記純鉄板に厚さ0.2μmの窒素含有T
アモルファス層を成膜した。ひきつづいて、Taをシン
グルハース方式の電子ビーム蒸着を行うと同時にNiタ
ーゲットを用いてスパッタ蒸着を行い、同時に別のイオ
ン源から窒素を引出し、加速電圧33kV、ビーム電流16
mAの条件でイオン照射を行い、前記アモルファス層上
に厚さ0.2μmのNi−40at%Taアモルファス層を成
膜した。この時のスパッタ条件は、Arイオンを加速電
圧3kV、イオン電流1.5Aで照射し、成膜速度は2.7A
/secとした。このような2種の成膜を交互に5回行っ
て総厚さ2.0μmの積層膜を純鉄板上に形成して複合材
料を製造した。
Then, the pure iron plate on the holder is heated to 300 ° C., Ta is vapor-deposited on the surface of the pure iron plate at a rate of 3Å / sec by a single hearth electron beam evaporation method, and at the same time, nitrogen ions are extracted from the ion source to accelerate voltage. 33kV, ion current 16
The pure iron plate was irradiated with ions under the condition of mA to perform ion beam mixing, so that the pure iron plate had a nitrogen-containing T of 0.2 μm.
An amorphous layer was formed. Subsequently, Ta is subjected to single-hearth method electron beam evaporation and at the same time sputter evaporation is performed using a Ni target. At the same time, nitrogen is extracted from another ion source, acceleration voltage is 33 kV, and beam current is 16
Ion irradiation was performed under the condition of mA to form a 0.2 μm thick Ni-40 at% Ta amorphous layer on the amorphous layer. The sputtering conditions at this time were as follows: Ar ions were irradiated at an acceleration voltage of 3 kV and an ion current of 1.5 A, and the film formation rate was 2.7 A.
/ Sec. Such two kinds of film formation were alternately performed 5 times to form a laminated film having a total thickness of 2.0 μm on a pure iron plate to manufacture a composite material.

比較例1 実施例1と同様に純鉄板を前処理した後、ホルダ上の純
鉄板を300℃に加熱し、Taをシングルハース方式の電
子ビーム蒸着法で3Å/secの速度で蒸着を行うと共
に、Niターゲットを用いてスパッタ蒸着(Arイオン
を加速電圧3kV、イオン電流1.5Aで照射)で2.7A/
secの速度でNi蒸着を行い、同時に別のイオン源から
窒素イオンを引出し、加速電圧33kV、ビーム電流16m
Aの条件でイオン照射を行い厚さ2.0μmのNi−40at
%Taアモルファス膜を前記純鉄板上に成膜して複合材
料を製造した。
Comparative Example 1 After pretreating a pure iron plate in the same manner as in Example 1, the pure iron plate on the holder was heated to 300 ° C., and Ta was vapor-deposited at a rate of 3 Å / sec by a single hearth electron beam evaporation method. , Sputter deposition using Ni target (irradiation with Ar ions at accelerating voltage 3 kV, ion current 1.5 A) 2.7 A /
Ni vapor deposition is performed at a speed of sec, and at the same time, nitrogen ions are extracted from another ion source, acceleration voltage 33 kV, beam current 16 m.
Ion irradiation was performed under the condition of A and the thickness of Ni-40at was 2.0μm.
A% Ta amorphous film was formed on the pure iron plate to manufacture a composite material.

本実施例1及び比較例1の複合材料についてフェロキシ
ル試験(ピンホール試験JIS H8663の有孔度試験)を行
った。その結果を、比較例1の複合材料のアモルファス
膜ではピンホール面積率が0.10であったの対し、本実施
例1における複合材料のアモルファス状態の積層膜では
ピンホールフリーであり、積層化による効果が確認され
た。
A ferroxil test (pinhole test JIS H8663 porosity test) was performed on the composite materials of Example 1 and Comparative Example 1. The result shows that the amorphous film of the composite material of Comparative Example 1 had a pinhole area ratio of 0.10, whereas the laminated film of the composite material of the present Example 1 in the amorphous state was pinhole-free, and the effect of lamination was obtained. Was confirmed.

実施例2〜10 実施例1と同様な前処理を施した30×30×2mmの寸法の
耐食性合金(SUS304L、ハステロイ)の基材に下記第1
表に示す条件で種々の積層膜を成膜して9種の複合材料
を製造した。
Examples 2 to 10 A base material of a corrosion-resistant alloy (SUS304L, Hastelloy) having a size of 30 × 30 × 2 mm, which was subjected to the same pretreatment as in Example 1, was used as follows.
Nine kinds of composite materials were manufactured by forming various laminated films under the conditions shown in the table.

比較例2、3 実施例1と同様な前処理を施した30×30×2mmの寸法の
SUS304L板に下記第1表に示す条件で窒素含有アモルフ
ァス合金膜を成膜して2種の複合材料を製造した。
Comparative Examples 2 and 3 Pretreated in the same manner as in Example 1 and having dimensions of 30 × 30 × 2 mm
Two kinds of composite materials were manufactured by forming a nitrogen-containing amorphous alloy film on the SUS304L plate under the conditions shown in Table 1 below.

しかして、本実施例2〜10の複合材料及び比較例2、3
の複合材料を80℃の6N−HCl溶液中に浸漬して腐蝕
試験を行った。その結果を同第1表に併記した。
Thus, the composite materials of Examples 2 to 10 and Comparative Examples 2 and 3
Corrosion test was carried out by immersing the composite material of (1) in a 6N-HCl solution at 80 ° C. The results are also shown in Table 1 above.

[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によれば金属基材表面に窒素
含有Taアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−
バルブメタル)アモルファス合金層から選ばれる2種以
上を積層被覆せしめることによって、高耐食性で膜内で
の貫通ピンホールの発生のないアモルファス状態の積層
膜を形成でき、過酷な腐蝕性環境下でも優れた耐食性を
有し、かつ形状的な制約を受けない汎用性の高い耐食性
被覆複合材料、並びにかかる耐食性被覆複合材料を簡単
に製造し得る方法を提供できる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, a nitrogen-containing Ta amorphous layer and a different composition (iron group metal-
(Valve metal) By stacking two or more selected from amorphous alloy layers, it is possible to form a laminated film in an amorphous state with high corrosion resistance and no penetration pinholes in the film, which is excellent even in a severe corrosive environment. It is possible to provide a highly versatile corrosion-resistant coating composite material that has excellent corrosion resistance and is not restricted in shape, and a method for easily producing such a corrosion-resistant coating composite material.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属基材表面に窒素含有Taアモルファス
層及び組成の異なる窒素含有(鉄属金属−バルブメタ
ル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被
覆してなる耐食性被覆複合材料。
1. A corrosion-resistant coated composite material comprising a surface of a metal base material and two or more selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and a nitrogen-containing (iron group metal-valve metal) amorphous alloy layer having a different composition.
【請求項2】金属基材表面にTaを窒素雰囲気中で蒸着
する工程と1種以上の鉄属金属及び1種以上のバルブメ
タルを窒素雰囲気中で蒸着する工程とにより窒素含有T
aアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブ
メタル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積
層被覆せしめることを特徴とする請求項1記載の耐食性
被覆複合材料の製造方法。
2. A nitrogen-containing T is deposited by a step of depositing Ta on a surface of a metal substrate in a nitrogen atmosphere and a step of depositing at least one iron group metal and at least one valve metal in a nitrogen atmosphere.
2. The method for producing a corrosion-resistant coated composite material according to claim 1, wherein two or more kinds selected from an amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) are laminated and coated.
【請求項3】金属基材表面にTaを蒸着せしめると同時
に窒素イオン照射を行うイオンビームミキシング工程と
1種以上の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを蒸着
せしめると同時に窒素イオン又は不活性ガスイオンの照
射を行うイオンビームミキシング工程とにより窒素含有
Taアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バル
ブメタル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を
積層被覆せしめることを特徴とする請求項1記載の耐食
性被覆複合材料の製造方法。
3. An ion beam mixing process in which Ta is vapor-deposited on a surface of a metal substrate and at the same time nitrogen ion irradiation is performed, and at least one iron group metal and one or more valve metals are vapor-deposited, and at the same time nitrogen ions or an inert gas is deposited. 2. An ion beam mixing process of irradiating with gas ions, to laminate-coat two or more kinds selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal). A method for producing the corrosion-resistant coated composite material as described.
【請求項4】表層に鉄属金属及びバルブメタルの少なく
とも一方の金属相が形成された金属基材表面に窒素含有
Taアモルファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バル
ブメタル)アモルファス合金層から選ばれる2種以上を
積層被覆してなる耐食性被覆複合材料。
4. A nitrogen-containing Ta amorphous layer or an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) on the surface of a metal substrate on which at least one metal phase of an iron group metal and a valve metal is formed on the surface layer. A corrosion-resistant coated composite material obtained by laminating and coating two or more of the above.
【請求項5】金属基材の表層に鉄属金属及びバルブメタ
ルの少なくとも一方をイオン注入して金属相を形成した
後、該基材表面にTaを窒素雰囲気中で蒸着する工程と
1種以上の鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを窒素
雰囲気中で蒸着する工程とにより窒素含有Taアモルフ
ァス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)ア
モルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆せし
めることを特徴とする請求項4記載の耐食性被覆複合材
料の製造方法。
5. A step of depositing Ta in a nitrogen atmosphere after forming a metal phase by ion-implanting at least one of an iron group metal and a valve metal into the surface layer of a metal substrate, and at least one kind. Of at least two selected from a nitrogen-containing Ta amorphous layer and an amorphous alloy layer having a different composition (iron group metal-valve metal) by a step of depositing an iron group metal and one or more valve metals in a nitrogen atmosphere. The method for producing a corrosion-resistant coated composite material according to claim 4, wherein the composite material is corrosion-resistant.
【請求項6】金属基材の表層に鉄属金属及びバルブメタ
ルの少なくとも一方をイオン注入して金属相を形成した
後、該基材表面にTaを蒸着せしめると同時に窒素イオ
ン照射を行うイオンビームミキシング工程と1種以上の
鉄属金属及び1種以上のバルブメタルを蒸着せしめると
同時に窒素イオン又は不活性ガスイオンの照射を行うイ
オンビームミキシング工程とにより窒素含有Taアモル
ファス層及び組成の異なる(鉄属金属−バルブメタル)
アモルファス合金層から選ばれる2種以上を積層被覆せ
しめることを特徴とする請求項4記載の耐食性被覆複合
材料の製造方法。
6. An ion beam in which at least one of an iron group metal and a valve metal is ion-implanted into a surface layer of a metal base material to form a metal phase, and then Ta is vapor-deposited on the surface of the base material and at the same time, nitrogen ion irradiation is performed. The mixing step and the ion beam mixing step of depositing at least one iron-group metal and at least one valve metal and at the same time irradiating nitrogen ions or inert gas ions differ in the nitrogen-containing Ta amorphous layer and composition (iron. Metal-valve metal)
The method for producing a corrosion-resistant coated composite material according to claim 4, wherein two or more kinds selected from amorphous alloy layers are laminated and coated.
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