DE69213640T2 - Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierungen - Google Patents

Hochkorrosionsbeständige amorphe Legierungen

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft neue amorphe Legierungen mit vorteilhaften Eigenschaften, wie etwa einer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit, einer hohen Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen und einer hohen Verschleißfestigkeit, die in chemischen Anlagen oder anderen industriellen und Heimanwendungen nützlich sind.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Im allgemeinen sind Legierungen im festen Zustand kristallin. Durch Verhindern der Ausbildung einer Fernordnung in der atomaren Anordnung während der Erstarrung, beispielsweise durch rasches Erstarren aus dem flüssigen Zustand, durch eine Sputterabscheidung unter Verwendung spezieller Targets usw., wird jedoch aus speziellen Legierungszusammensetzungen eine amorphe Struktur gebildet, die einer Flüssigkeit ähnlich ist, jedoch keine kristalline Struktur aufweist. Die so erhaltenen Legierungen werden amorphe Legierungen genannt. Die amorphen Legierungen sind im allgemeinen aus einer homogenen übersättigten Feststofflösung gebildet und besitzen eine deutlich höhere Festigkeit, verglichen mit herkömmlichen in der Praxis eingesetzten metallischen Materialien. Die amorphen Legierungen besitzen ferner eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit und in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung verschiedene andere vorteilhafte Eigenschaften.
  • Die Erfinder haben verschiedenartige amorphe Legierungen mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit entwickelt, die mit kristallinen Legierungen nicht erhalten wurde. Diese amorphen Legierungen werden grob in zwei Kategorien eingeordnet, von denen eine amorphe Metall-Halbmetall-Legierungen umfaßt und die andere aus Metall-Metall-Legierungen. Die Metall-Halbmetall-Legierungen bestehen aus Elementen aus der Eisenfamilie, d.h. Fe, Ni und Co, in Verbindung mit Halbmetallelementen, wie etwa P, C, B oder Si, mit einem Anteil von etwa 10 bis 25 Atom-%, wobei die Halbmetalle zur Ausbildung einer amorphen Phase benotigt werden. Die Korrosionsbeständigkeit der Metall-Halbmetall-Legierungen wurde durch Zugabe von Cr verbessert. Auf der anderen Seite bestehen die Legierungen aus dem Metall-Metall-System aus Elementen der Gruppen VIII und 1b, wie etwa Fe, Co, Ni, Cu usw. sowie aus Ventilmetallen aus den Gruppen IVA und Va, wie etwa Ta, Nb, Zr, Ti usw. Die Korrosionsbeständigkeit der zuletzt genannten Legierungen wird auf das Vorliegen der Ventilmetalle, die die amorphen Legierungen ausbilden, zurückgeführt. Unter diesen Legierungen liefern insbesondere amorphe Legierungen, die Ta oder Nb aus der Gruppe Va enthalten, eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit.
  • Wie vorstehend erläutert, werden für amorphe Legierungen, die Chrom enthalten, was zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeitseigenschaften der amorphen Legierungen wirksam ist, Halbmetalle zur Bildung einer amorphen Phase benötigt (vgl. EP-A-9 210 779). Darüber hinaus wurden amorphe Metall-Metall-Legierungen lediglich aus solchen Elementen erhalten, die zu verschiedenen Gruppen gehören, welche im periodischen System der Elemente in einer Entfernung voneinander angeordnet sind. In diesen beiden Kategorien amorpher Legierungen wird, falls einphasige Cr-Legierungen mit Ta und/oder Nb erhalten werden können, von solchen Legierungen erwartet, daß sie ideale Legierungen mit einer extrem hohen Korrosionsbeständigkeit sind, weil diese Elemente die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen der oben angegebenen beiden unterschiedlichen Systeme verbessern.
  • Die Erfinder haben zuvor neue amorphe Legierungen entwickelt und verschiedene ausgedehnte Studien hinsichtlich deren Eigenschaften ausgeführt. Als Ergebnis wurde herausgefunden, daß aus Metallen mit hohen Schmelzpunkten und Metallen mit niedrigen Schmelzpunkten bestehende amorphe Legierungen unter Verwendung eines Sputterabscheidungsverfahrens, welches während des Vorgangs des Legierens keinen Schmelzschritt erfordert, hergestellt werden können. Auf diese Weise waren die Erfinder bei der Herstellung von amorphen Legierungen erfolgreich, die aus mindestens einem aus der aus Ti, Zr, Nb, Ta, Mo, W usw. bestehenden Gruppe ausgewählten Element, das zur Gruppe IVA, Va oder VIa gehört, und mindestens einem aus der aus Cu, Al usw. bestehenden Gruppe ausgewählten Element, das zur Gruppe Ib oder IIIb gehört, bestehen. Für einige der so erhaltenen Legierungen wurden die japanischen Patentanmeldungen 62-103296, 63-51567, 63-51568 und 63-260020 eingereicht. Unter diesen japanischen Patentanmeldungen entsprechen die ersten drei Anmeldungen den US Patenten mit den Nummern 5 030 300 und 5 041 175 und die vierte Anmeldung entspricht den US Patenten mit den Nummern 5 076 865 und 5 123 980.
  • Die Untersuchungen der Erfinder wurden weiter fortgesetzt und es wurden Versuche unternommen, amorphe Metall- Metall-Legierungen mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit aus Elementen herzustellen, die zu einander benachbarten Gruppen im periodischen System der Elemente gehören. Als Ergebnis wurden amorphe Legierungen erfolgreich hergestellt, die aus den zur Elementengruppe IVa gehörenden Elementen Ti und/oder Zr und dem zur Gruppe VIa gehörenden Element Cr bestehen, und dafür wurde die japanische Patentanmeldung mit der Nummer 3-138575 eingereicht.
  • Die Erfinder haben Ihre Studium weiter fortgesetzt und die Bedingungen der Legierungsbildung usw. untersucht. Sie hatten bei der Herstellung von amorphen Legierungen aus einer Kombination der aus der Gruppe Va ausgewählten Elemente Nb und/oder Ta mit dem aus der Gruppe VIa ausgewählten Element Cr Erfolg. Diese Gruppen sind einander benachbarte Gruppen im periodischen System der Elemente und die ausgewählten Elemente, d.h.: Nb, Ta und Cr, sind im Hinblick auf eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit besonders wirksam. Diese Erfindung wurde auf Grundlage dieser Erkenntnis erhalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung richtet sich daher auf die Bereitstellung amorpher Legierungen mit einer extrem hohen Korrosionsbeständigkeit, die aus Cr, welches zum Erhalt einer hohen Korrosionsbeständigkeit in hauptsächlich aus Elementen aus der Eisenfamilie bestehenden amorphen Legierungen wesentlich ist, und mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, welches effektiv zum Erhalt amorpher Legierungen aus dem Metall-Metallsystem mit einer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit beiträgt, mit oder ohne Zugabe verschiedener anderer Elemente bestehen. Cr und Ta sowie Nb gehören zu einander benachbarten Gruppen, d.h. der Gruppe VIa bzw. der Gruppe V im periodischen System der Elemente.
  • Die Erfindung umfaßt die folgenden acht Gesichtspunkten:
  • 1. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus 25 bis 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, wobei der Rest im wesentlichen aus Cr besteht.
  • 2. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus 25 bis 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, 45 Atom-% oder weniger Al, wobei der Rest im wesentlichen aus 30 Atom-% oder mehr Cr besteht.
  • 3. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus zwei Gruppen, d.h. mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element und weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element, wobei der Rest im wesentlichen aus Cr besteht.
  • 4. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus zwei Gruppen, d.h. mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element von weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element, und 45 Atom-% oder weniger Al, wobei der Rest im wesentlichen aus 30 Atom-% oder mehr Cr besteht.
  • 5. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus zwei Gruppen, d.h. 20 Atom-% oder mehr von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element und 20 Atom-% oder weniger von mindestens einem aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element, wobei der Rest im wesentlichen aus Cr besteht.
  • 6. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus drei Gruppen, d.h. mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element und 20 Atom-% oder weniger von mindestens einem aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element, wobei der Rest im wesentlichen aus Cr besteht.
  • 7. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus zwei Gruppen, d.h. 20 Atom-% oder mehr von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element und 20 Atom-% oder weniger von mindestens einem aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element, und 45 Atom-% oder weniger Al, wobei der Rest im wesentlichen aus 30 Atom-% oder mehr Cr besteht.
  • 8. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom-% von Elementen aus drei Gruppen, d.h. mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element und 20 Atom-% oder weniger von mindestens einem aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element, und 45 Atom-% oder weniger Al, wobei der Rest im wesentlichen aus 30 Atom-% oder mehr Cr besteht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine Sputtervorrichtung zum Herstellen der erfindungsgemäßen amorphen Legierungen dargestellt ist.
  • Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine andere Sputtervorrichtung zum Herstellen der erfindungsgemäßen amorphen Legierungen dargestellt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung liefert die vorstehend beschriebenen extrem hochkorrosionsbeständigen amorphen Legierung. Tabelle 1 zeigt die Bildungselemente und die Anteile dieser Elemente in den erfindungsgemäßen Legierungen. Tabelle 1 Erfindungsgemäße Legierungszusammensetzung (Atom-%)
  • *1 mindestens ein aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewähltes Element
  • -*2 mindestens ein aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewähltes Element
  • *3 mindestens ein aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewähltes Element
  • *4 wesentlicher Rest
  • *5 die Summe aus zwei Gruppen, bestehend aus mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element und weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element
  • *6 die Summe aus zwei Gruppen, bestehend aus mindestens 20 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element und höchstens 20 Atom-% von mindestens einem aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element
  • *7 die Summe aus drei Gruppen, bestehend aus mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, 20 Atom-% oder weniger von mindestens einem aus der Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Element und weniger als 70 Atom-% von mindestens einem aus der aus Ti und Zr bestehenden Gruppe ausgewählten Element.
  • Sputtern ist ein Verfahren zum Herstellen amorpher Legierungen. Im einzelnen werden amorphe Legierungen durch Sputtern unter Verwendung eines Targets hergestellt, das hinsichtlich seiner mittleren Zusammensetzung der herzustellenden amorphen Legierung entspricht, jedoch aus mehreren (nicht einer einzigen) kristallinen Phasen besteht. Das verwendete Target kann durch Sintern oder Schmelzen hergestellt werden. Alternativ kann das Target aus einer Metallfolie oder -platte des Hauptelementes der herzustellenden Legierung und anderen legierenden Elementen, die auf der Metallfolie angeordnet oder darin eingebettet sind, gebildet sein.
  • Bei dieser Erfindung wurde das oben genannte Herstellungsverfahren verwendet oder auf geeignete Weise modifiziert, wie nachstehend erläutert. Es ist nicht einfach ein Cr- Ta- oder Cr-Nb-Legierungstarget durch Schmelzen oder dergleichen herzustellen. Amorphe Cr-Ta-, Cr-Nb- oder Cr-Ta-Nb-Legierungen mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit können jedoch durch Sputtern unter Verwendung eines Targets erhalten werden, das aus einer Cr-Platte und darauf angeordnetem oder in der Cr-Platte eingebettetem Ta und/oder Nb besteht. Bei diesen Verfahren ist es zur Vermeidung lokaler Zusammensetzungsheterogenitäten der resultierenden amorphen Legierungen wünschenswert, mehrere Substrate dazu zu veranlassen, sich um ihre Achsen 7 zu drehen, zusätzlich zu einem Umlauf der Substrate 2 um eine zentrale Achse 1 in einer Sputterkammer 6, wie in Fig. 1 dargestellt. Alternativ kann das Sputtern im Hinblick auf eine breite Variation der Zusammensetzung der gebildeten amorphen Legierung wie in Fig. 2 dargestellt ausgeführt werden. Dabei besteht ein Target 4 beispielsweise aus einer Cr-Platte und in der Cr-Platte eingebettetem Ta und/oder Nb und das andere Target 5 besteht aus Ta, Nb oder Cr. Diese beiden Targets 4 und 5 werden in Schräglage in der Sputterkammer 6 installiert, so daß das Substrat 2 in der Nähe des Schnittpunktes der auf den Zentren der Targets 4 und 5 errichteten Flächennormalen angeordnet ist. Die beiden Targets 4 und 5 werden unter gesteuerten Bedingungen mit zwei Leistungsquellen gleichzeitig betrieben. Auf diese Weise können die Anteile der legierenden Elemente in den resultierenden amorphen Legierungen in einem weiten Bereich geändert werden. Wenn unterschiedliche verschiedenartige Targets, beispielsweise solche, die durch Einbetten von mindestens einem aus der aus Ti, Zr, Fe, Co, Ni, Mo, W und Al bestehenden Gruppe ausgewählten Element, zusammen mit Nb und/oder Ta in Cr hergestellt werden, auf geeignete Weise mit dem vorstehend angegebenen Verfahren kombiniert werden, können ferner verschiedenartige amorphe Legierungen mit einer extrem hohen Korrosionsbeständigkeit erhalten werden. Als Beispiele für derartige Legierungen können Cr-Ta, Cr-Nb, Cr-Ta-Nb, Cr-Ta-Al, Cr-Nb-Al, Cr-Ta-Nb-Al, Cr-Ta-Ti, Cr-Ta-Zr, Cr-Nb-Ti, Cr-Nb-Zr, Cr-Ta-Nb-Ti, Cr-Ta-Nb- Zr, Cr-Ta-Nb-Ti-Zr, Cr-Ta-Ti-Al, Cr-Ta-Zr-Al, Cr-Nb-Ti-Al, Cr-Nb-Zr-Al, Cr-Ta-Nb-Ti-Al, Cr-Ta-Nb-Zr-Al, Cr-Ta-Nb-Ti-Zr-Al, Cr-Ta-Fe, Cr-Ta-Co, Cr-Ta-Ni, Cr-Ta-Cu, Cr-Ta-Mo, Cr-Ta-W, Cr-Nb-Fe, Cr- Nb-Co, Cr-Nb-Ni, Cr-Nb-Cu, Cr-Nb-Mo, Cr-Nb-W, Cr-Ta- Nb-Ti-Zr-Fe-Co-Ni-Cu-Mo-W-Al erwähnt werden. Insbesondere beim Einsatz von zwei Targets werden sowohl der Umlauf des Substrates 2 um die zentrale Achse 1 als auch die Drehung des Substrates 2 um seine eigene Achse 7 zur Herstellung homogener amorpher Legierungen benötigt.
  • Die Legierungen mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die durch Sputtern hergestellt werden, sind einphasige amorphe Legierungen, in denen die oben angegebenen legierenden Elemente zur Bildung einer gleichmäßigen Feststofflösung gelöst sind. Die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen in Form einer gleichmäßigen Feststofflösung können darauf einen extrem gleichmäßigen und in hohem Maße korrosionsbeständigen Schutzfilm ausbilden. Metallische Materialien können einfach in einer schwach oxidierenden und sehr korrosiven Umgebung gelöst werden, wie etwa in Chlorwasserstoffsäure. Daher wird von metallischen Materialien, die zum Einsatz in einer derartigen Umgebung gedacht sind, verlangt, daß sie die Fähigkeit zur Ausbildung eines stabilen Schutzfilms aufweisen und dieses Erfordernis kann durch Herstellen von Legierungen erfüllt werden, die so viele wirksame Elemente enthalten wie benötigt. Wenn verschiedenartige legierende Elemente in großen Mengen zu einem kristallinen Metall zugegeben werden, besitzt die resultierende Legierung jedoch eine chemisch heterogene, mehrphasige Struktur, wobei jede Phase unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweist, und es kann kein eine hohe Korrosionsbeständigkeit sicherstellender gleichmäßiger Schutzfilm ausgebildet werden. Daher kann eine zufriedenstelle Korrosionsbeständigkeit nicht erhalten werden. Darüber hinaus ist die chemische Heterogenität ziemlich schädlich für die Korrosionsbeständigkeit.
  • Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen aus einer gleichmäßigen Feststofflösung gebildet und enthalten die wirksamen Elemente in einer benötigten Menge in gleichmäßiger Weise, zur gleichmäßigen Ausbildung eines stabilen Schutzfilms. Aufgrund der Ausbildung eines derartigen gleichmäßigen Schutzfilms zeigen die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit. Genauer gesagt, wird von metallischen Materialien im Hinblick auf eine Beständigkeit in ernsthaft korrosiven Umgebungen gefordert, daß sie eine Fähigkeit zur Ausbildung eines in hohem Maße schützenden Films aufweisen, zur gleichmäßigen Ausbildung eines stabilen Schutzfilms auf den Materialien, selbst in nicht oxidierenden Umgebungen Derartigen Anforderungen kann mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung genügt werden. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße amorphe Legierungsstruktur die Herstellung von Legierungen mit komplexen Zusammensetzungen in einem einphasigen Feststofflösungszustand und gestattet auch die Ausbildung eines gleichmäßigen Schutzfilms.
  • Nachstehend wird eine Erläuterung hinsichtlich der Gründe für die Einschränkungen hinsichtlich der legierenden Elemente und Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Legierungen angegeben.
  • Cr kann eine amorphe Struktur ausbilden, wenn es zusammen mit mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element vorliegt und benotigt Ta und/oder Nb in einer Menge von 25 bis 70 Atom-% zur Ausbildung der beabsichtigten amorphen Struktur durch Sputtern. Daher sollte die in Anspruch 1 angegebene Legierung 25 bis 70 Atom-% Ta und/oder Nb enthalten. In dieser Legierung können Ta und Nb teilweise durch Ti und/oder Zr ersetzt werden. Zur Sicherstellung einer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit sollte jedoch mindestens ein aus der aus Nb und Ta bestehenden Gruppe ausgewähltes Element in der Legierung enthalten sein. Bei den Ansprüchen 3 und 4 sollten die Elemente aus den beiden Gruppen zur Ausbildung der amorphen Struktur insgesamt im Bereich von 25 bis 70 Atom-% enthalten sein.
  • Al ist ein Element, das in Kombination mit Ta, Nb, Zr und/oder Ti eine amorphe Struktur bildet. Daher kann Cr teilweise durch Al ersetzt werden und dadurch wird eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen bereitgestellt. Zum Erhalt der beabsichtigten sehr hohen Korrosionsbeständigkeit sollte Cr jedoch in einer Menge von 30 Atom-% oder mehr vorliegen und die Ersetzung von Cr durch Al darf 45 Atom% nicht überschreiten. Das ist der Grund, aus dem die Anteile von Al und Cr in den Ansprüchen 2, 4, 7 und 8 auf nicht mehr als 45 Atom-% bzw. nicht weniger als 30 Atom-% eingeschränkt sind.
  • Wenngleich bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen amorphen Legierungen Ta, Nb, Ti und Zr teilweise durch Fe, Co, Ni, Cu, Mo und/oder W ersetzt werden können, sollte diese Ersetzung jedoch auf insgesamt 20 Atom-% oder weniger der oben angegebenen ersetzenden Elemente Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W beschränkt werden, zur Ausbildung der amorphen Struktur und zum Erhalt der gewünschten sehr hohen Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund ist der Anteil der aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewählten Elemente in den Ansprüchen 5 bis 8 auf insgesamt 20 Atom-% oder weniger begrenzt. In den Legierungen, die Ta und/oder Nb sowie mindestens ein aus der aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W bestehenden Gruppe ausgewähltes Element enthalten, die in Anspruch 7 angegeben sind, sollten Ta und/oder Nb in einer Gesamtmenge von 20 Atom-% oder mehr enthalten sein, im Hinblick auf die gewünschte sehr hohe Korrosionsbeständigkeit, obwohl Cr in einer Menge von 30 Atom-% oder mehr enthalten ist.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele weiter erläutert.
  • Beispiel 1
  • Durch Anordnen von 4 bis 9 Ta-Scheiben mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 1 mm auf einer Cr-Scheibe mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 6 mm wurden Targets so hergestellt, daß die Zentren der Ta-Scheiben auf einem konzentrischen Kreis mit einem Radius von 29 mm bezogen auf das Zentrum der Cr-Scheibe angeordnet waren. Die so hergestellten Targets wurden in der in Fig. 1 dargestellten Sputtervorrichtung verwendet. Mit einer Leistung von etwa 400 W wurde eine Sputterabscheidung auf Substrate aus Al und Glas ausgeführt, die sich um ihre Achsen 7 drehten und auch um die zentrale Achse 1 umliefen. Während der Sputterabscheidung wurde ein Ar-Gasstrom mit elner Flußrate von 5 ml/Min. und ein Vakuum von 2 x 10&supmin;&sup4; Torr aufrechterhalten.
  • Durch eine Röntgenbeugungsanalyse wurde bestätigt, daß alle resultierenden Legierungen amorph waren. Ferner zeigte eine Elektronensondenmikroanalyse, daß die amorphen Legierungen aus Cr-26 Atom-% Ta, Cr-33 Atom-% Ta, Cr-45 Atom-% Ta, Cr-52 Atom-% Ta, Cr-64 Atom-% Ta und Cr-69 Atom-% Ta bestanden.
  • Diese Legierungen wurden in 12 N-HCL bei 30ºC spontan passiviert und mit einer Mikrowaage konnte selbst nach einer Eintauchdauer von einem Monat kein Korrosionsverlust nachgewiesen werden.
  • Beispiel 2
  • Eine Cr-Scheibe und eine Nb-Scheibe, beide mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 6 mm, wurden als Targets in der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung installiert. Auf Substraten aus Al und Glas, die sich um ihre Achsen 7 drehten und auch um die zentrale Achse 1 der Vorrichtung umliefen wurde mit einer Leistung von etwa 400 W eine Sputterabscheidung ausgeführt. Während der Sputterabscheidung wurde ein Ar-Gasstrom mit einer Flußrate von 5 ml/Min und ein Vakuum von 1x10&supmin;&sup4; - 4x10&supmin;&sup4; Torr aufrechterhalten.
  • Durch eine Röntgenbeugungsanalyse wurde bestätigt, daß die resultierende Legierung amorph war. Ferner zeigte eine Elektronensondenmikroanalyse, daß die amorphe Legierung eine Cr-43 Nb-Legierung war.
  • Diese Legierung wurde in 12 N-HCl bei 30ºC spontan passiviert und zeigte eine geringe mittlere Korrosionsgeschwindigkeit von 0,5 mm/Jahr, berechnet aus dem Korrosionsverlust durch einmonatiges Eintauchen in die 12 N-HCl. Folglich wurde herausgefunden, daß die amorphe Legierung in hohem Maße korrosionsbeständig ist.
  • Beispiel 3
  • Durch Anordnen von Ta-Scheiben und anderen verschiedenartigen Metall- oder Legierungsscheiben, jeweils mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von 1 mm, auf einer Cr- Scheibe mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 6 mm wurden Targets so hergestellt, daß die Zentren der Ta-Scheiben oder der anderen Scheiben auf einem konzentrischen Kreis mit einem Radius von 29 mm, bezogen auf das Zentrum der Cr-Scheibe angeordnet waren. Die Targets wurden in der in Fig. 1 dargestellten Sputtervorrichtung verwendet. Bei einer Leistung von etwa 400 W wurde eine Sputterabscheidung auf Substrate aus Al und Glas ausgeführt, wobei die Substrate sich um ihre Achsen 7 drehten und auch um die zentrale Achse der Vorrichtung umliefen. Während der Sputterabscheidung strömte ein Ar-Gasstrom mit einer Rate von 5 ml/Min und ein Vakuum 2 x 10&supmin;&sup4; Torr wurde aufrechterhalten.
  • Durch eine Röntgenbeugungsanalyse wurde bestätigt, daß die resultierenden Legierungen alle amorph waren. Die durch eine Elektronensondenmikroanalyse erhaltenen Zusammensetzungen dieser amorphen Legierungen sind in Tabelle 2 dargestellt. Diese Legierungen wurden in 12 N-HCl bei 30ºC spontan passiviert und es wurde herausgefunden, daß sie in hohem Maße korrosionsbeständig waren. Tabelle 2 Korrosionsgeschwindigkeit der amorphen Legierungen, gemessen in 12 N-HCl bei 30ºC Tabelle 2 (Fortsetzung
  • Wie vorstehend im einzelnen erläutert, sind die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen amorphe Legierungen die Cr und mindestens ein aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewähltes Element als wesentliche Elemente enthalten, und die amorphen Legierungen können durch Sputtern einfach hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen amorphen Legierungen besitzen eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit durch eine spontane Passivierung aufgrund der Ausbildung stabiler Schutzfilme, selbst in sehr korrosiven Umgebungen, wie etwa schwach oxidierender, konzentrierter Chlorwasserstoffsäure.

Claims (8)

1. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus 25 bis 70 Atom % von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, wobei der Rest aus Zr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
2. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus 25 bis 70 Atom % von mindestens einem aus der aus Ta und Nb bestehenden Gruppe ausgewählten Element, 45 Atom % oder weniger Al, wobei der Rest aus 30 Atom % oder mehr Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
3. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus zwei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ta und Nb besteht, und mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ti und Zr besteht, wobei der Rest aus Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
4. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus zwei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ta und Nb besteht, und mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ti und Zr besteht, und 45 Atom % oder weniger Al, wobei der Rest aus 30 Atom % oder mehr Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
5. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus zwei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. aus 20 Atom % oder mehr von mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ta und Nb besteht, und 20 Atom % oder weniger von mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W besteht, wobei der Rest aus Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
6. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus drei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. aus mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ta und Nb besteht, aus mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ti und Zr besteht, und aus 20 Atom % oder weniger von mindestens einem aus einer dritten Gruppe ausgewählten Element, die aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W besteht, wobei der Rest aus Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
7. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus zwei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. aus 20 Atom % oder mehr von mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die Ta und Ni besteht, und 20 Atom % oder weniger von mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W besteht, und 45 Atom % oder weniger Al, wobei der Rest aus 30 Atom % oder mehr Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
8. Hochkorrosionsbeständige, amorphe Legierung, gebildet aus einer gleichmäßigen Feststofflösung und bestehend aus insgesamt 25 bis 70 Atom % von aus drei Gruppen ausgewählten Elementen, d.h. mindestens einem aus einer ersten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ta und Nb besteht, weniger als 70 Atom % von mindestens einem aus einer zweiten Gruppe ausgewählten Element, die aus Ti und Zr besteht, und 20 Atom % oder weniger von mindestens einem aus einer dritten Gruppe ausgewählten Element, die aus Fe, Co, Ni, Cu, Mo und W besteht, und 45 Atom % oder weniger Al, wobei der Rest aus 30 Atom % oder mehr Cr und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0564998B1 (de) * 1992-04-07 1998-11-04 Koji Hashimoto Temperatur resistente amorphe Legierungen
DE19614458C2 (de) * 1996-04-12 1998-10-29 Grundfos As Druck- oder Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19614459A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Grundfos As Elektronisches Bauelement
US20020162605A1 (en) * 2001-03-05 2002-11-07 Horton Joseph A. Bulk metallic glass medical instruments, implants, and methods of using same
US6692586B2 (en) 2001-05-23 2004-02-17 Rolls-Royce Corporation High temperature melting braze materials for bonding niobium based alloys
US6562156B2 (en) 2001-08-02 2003-05-13 Ut-Battelle, Llc Economic manufacturing of bulk metallic glass compositions by microalloying
EP1434034A1 (de) 2002-12-24 2004-06-30 Grundfos a/s Strömungssensor
US8161811B2 (en) 2009-12-18 2012-04-24 Honeywell International Inc. Flow sensors having nanoscale coating for corrosion resistance
FR2989923B1 (fr) * 2012-04-26 2014-05-16 Commissariat Energie Atomique Materiau multicouche resistant a l'oxydation en milieu nucleaire.
WO2014164859A2 (en) 2013-03-11 2014-10-09 Rolls-Royce Corporation Compliant layer for ceramic components and methods of forming the same
CN103302287B (zh) * 2013-06-18 2015-12-09 华北电力大学 一种用于耐磨耐蚀涂层的铁基非晶粉末及制备方法
KR20150062557A (ko) * 2013-11-29 2015-06-08 삼성전기주식회사 아몰펄스 합금막의 형성방법 및 그 형성방법에 의한 프린트 배선판
US10239376B2 (en) 2016-09-22 2019-03-26 Beijingwest Industries Co., Ltd. Hydraulic damper with an x-flow piston assembly

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4059441A (en) * 1974-08-07 1977-11-22 Allied Chemical Corporation Metallic glasses with high crystallization temperatures and high hardness values
JPS5694602A (en) * 1979-12-27 1981-07-31 Taisei Koki Kk Chrome tantalum thin film resistor
US4696703A (en) * 1985-07-15 1987-09-29 The Standard Oil Company Corrosion resistant amorphous chromium alloy compositions
JPS6233735A (ja) * 1985-08-06 1987-02-13 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 高耐食アモルフアス合金
DE3853190T2 (de) * 1987-05-07 1995-08-24 Koji Hashimoto Hochkorrosionsbeständige amorphe legierung.
US4854980A (en) * 1987-12-17 1989-08-08 Gte Laboratories Incorporated Refractory transition metal glassy alloys containing molybdenum
JPH02182897A (ja) * 1989-01-10 1990-07-17 Nippon Steel Corp 耐食性に優れた缶用鋼板
EP0564998B1 (de) * 1992-04-07 1998-11-04 Koji Hashimoto Temperatur resistente amorphe Legierungen

Also Published As

Publication number Publication date
DE69213640D1 (de) 1996-10-17
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JPH05105996A (ja) 1993-04-27
EP0537710B1 (de) 1996-09-11
JP2937580B2 (ja) 1999-08-23

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