JPH083137B2 - 耐食性アルミニウム基合金 - Google Patents

耐食性アルミニウム基合金

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JPH083137B2
JPH083137B2 JP5182390A JP5182390A JPH083137B2 JP H083137 B2 JPH083137 B2 JP H083137B2 JP 5182390 A JP5182390 A JP 5182390A JP 5182390 A JP5182390 A JP 5182390A JP H083137 B2 JPH083137 B2 JP H083137B2
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和夫 相川
まどか 中島
恵子 山形
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は硬度及び強度が高く、高耐熱性、高耐摩耗性
を備え、かつ耐食性に優れた特性を有し、産業上の種々
の分野に利用可能なアルミニニウム基合金に関するもの
である。
[従来の技術] 従来のアルミニウム基合金としては、純Al系、Al−Mg
系、Al−Cu系、Al−Mn系等の成分系の合金が知られてお
り、その材料特性に応じて、例えば航空機、車輌、船舶
等の部材として、又、建築用外装材、サッシ、屋根材等
として、あるいは海水機器用部材、原子炉用部材等とし
て広範囲の用途に供されている。
[発明が解決しようとする課題] 従来のアルミニウム基合金において、穏やかな環境で
は金属材料を保護し得る不働態皮膜も、塩酸水溶液中又
は水酸化ナトリウム水溶液中では容易に破壊され、又、
塩化ナトリウム水溶液(海水等)中では長期に亘って安
全に使用できない。特に、塩酸水溶液、水酸化ナトリウ
ム水溶液は腐食作用が激しく安全に使用し得る金属材料
がなく、前記従来知られているアルミニウム基合金も当
然かかる目的には使用し難く、腐食性環境(腐食されや
すい環境)下での使用に長期に亘り十分耐えうる新規な
アルミニウム基合金の出現が切望されていた。そこで本
発明は上記に鑑み、上記腐食性環境下において、高硬
度、高強度、高耐熱性、高耐摩耗性を備え、かつ耐食性
に優れた特性を有する新規なアルミニウム基合金を比較
的安価に提供することを目的としたものである。
[課題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、通常の溶融鋳
造法では作成が困難なAl合金を、不均一な結晶質合金と
してではなく、高耐食性、高耐摩耗性等を備えたアモル
ファス(非晶質)合金として得るものである。
すなわち、本発明は、 一般式:AlaMbMocHfdCre ただし、MはNi、Fe、Coから選ばれる一種もしくは二種
以上の金属元素、a、b、c、d、eは原子パーセント
で 50%≦a≦88% 2%≦b≦25% 2%≦c≦15% 4%≦d≦20% 4%≦e≦20% で示される組成を有し、非晶質もしくは少なくとも50パ
ーセント(体積率)の非晶質と結晶質との複合体からな
る耐食性アルミニウム基合金である。
通常、合金は固体状態で結晶化しているが、合金組成
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
モルファス構造が得られ、このような構造の合金をアモ
ルファス合金という。アモルファス合金は多くは過飽和
固溶体の均一な単相合金であって、従来の実用金属に比
べて著しく高い強度を保有し、かつ組成に応じて非常に
高い耐食性をはじめ種々の優れた特性を示す。
本発明のアルミニウム基合金は、上記組成を有する合
金の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得るこ
とができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速
に冷却させる方法をいい、例えば単ロール法、双ロール
法、回転液中紡糸法などが特に有効であり、これらの方
法では104〜107k/sec程度の冷却速度が得られる。この
単ロール法、双ロール法等により薄帯材料を製造するに
は、ノズル孔を通して約300〜10000rpmの範囲の一定速
度で回転している直径30〜300mmの例えば銅あるいは鋼
製のロールに溶湯を噴出する。これにより幅が約1〜30
0mmで厚さが約5〜500μmの各種薄帯材料を容易に得る
ことができる。又、回転液中紡糸法により細線材料を製
造するにはノズル孔を通じ、アルゴンガス背圧にて、約
50〜500rpmで回転するドラム内に遠心力により保持され
た深さ約1〜10cmの溶液冷媒層中に溶湯を噴出して、細
線材料を容易に得ることができる。この際のノズルから
の噴出溶湯と冷媒面とのなす角度は、約60〜90度、噴出
溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は約0.7〜0.9であること
が好ましい。
更に本発明のアルミニウム基合金は上記一般式で示さ
れる組成になるように配合した材料をスパッタ蒸着、真
空蒸着、イオンプレーティングの如き薄膜形成手段を用
いて基体表面に付着させ、上記組成の薄膜を形成するこ
とにより得ることができる。
スパッタ蒸着法には、2極スパッタ法、3極、4極ス
パッタ法、マグネトロンスパッタ法、対向ターゲット式
スパッタ法、イオンビームスパッタ法、デュアルイオン
ビームスパッタ法等があり、更に前者4方式には直流印
加式と高周波印加式がある。
スパッタ蒸着法について説明すると、スパッタ蒸着法
とは、形成させようとする薄膜物質と同一組成からなる
ターゲットにイオンガンまたはプラズマ等により発生さ
せたイオン源を衝突させ、その衝撃によりターゲットか
ら発生した原子状、分子状又はクラスタ状の中性粒子ま
たはイオン粒子を基板上に沈着させることにより製造す
るもので種々のものが知られている。
その中でもイオンビームスパッタ法、プラズマスパッ
タ法等が特に有効であり、これらの方法では105〜107K/
sec程度の冷却速度が得られる。かかる冷却速度によ
り、少なくとも50パーセント(体積比)のアモルファス
相からなる合金薄膜を製造することができる。また薄膜
の厚さは処理時間の長さにより制御することができ、通
常は1時間当り2〜7μmの形成速度で厚みが形成され
る。
更にマグネトロンプラズマスパッタ法を用いて本発明
を実施する場合について具体的に説明すると、スパッタ
ガスを1×10-3〜10×10-3mbarの低圧に保った容器内に
電極(+極)と上記組成からなるターゲット(−極)を
電極間距離40〜80mmで対向させ、電極間に200〜500vを
印加し、電極間にプラズマを発生させる。このプラズマ
領域内又はプラズマ領域近傍に薄膜を沈着させようとす
る基体を配置し薄膜を形成させる。
尚、上記方法によらず高圧ガス噴霧法などの各種アト
マイズ法やスプレー法により急冷粉末を得ることができ
る。
そして、得られた急冷アルミニウム基合金が非晶質で
あるかどうかは通常のX線回析法によって非晶質組織特
有のハローパターンが存在するか否かによって知ること
ができる。
上記一般式で示される本発明のアルミニウム基合金に
おいて、原子%でa、b、c、d、eをそれぞれ上記の
ように限定したのは、各々その範囲から外れるとアモル
ファス化しにくくなったり、脆弱になって曲げ加工がし
にくくなり、スパッタ蒸着等の工業的な手段では、少く
とも50パーセント(体積比)のアモルファス相からなる
複合体を得ることができなくなるからである。
M元素はNi、Fe、Coより選ばれる金属元素であり、こ
のM元素、Mo元素、Hf元素はアモルファス形成能を向上
させる効果を持ち、併せて硬度と強度とを向上させ、
又、耐熱性を向上させる。特にHf元素は本発明の合金系
のアモルファス形成能を向上させるのに有用である。
Cr元素は、重要な効果として、前記合金中でMo及びHf
元素と共存させることにより、両元素の相互作用で不働
態皮膜を形成し、前記合金の耐食性を向上させる効果を
奏す。ここで、Cr元素(e)の原子%を上記のように限
定したもう1つの理由は、Cr元素を4原子%未満とした
場合、本発明の目的である耐食性の向上が期待できず、
又、Cr元素を20原子%を越える値とした場合、前記合金
が脆くなり過ぎて工業的に使用しがたく、実用的ではな
くなるからである。
本発明のアルミニウム基合金を薄膜とした場合、組成
によっては高度の粘さを持ち、180゜の密着曲げを行な
っても亀裂の発生がなかったり、基体からの剥離を生じ
ないものもある。
[実施例] 以下本発明の実施例を説明する。
実施例1 高周波溶解炉により所定の成分組成を有する溶融合金
3をつくり、これを第1図に示す先端に小孔5(孔径:
0.5mm)を有する石英管1に装入し、加熱溶解した後、
その石英管1を銅製ロール2の直上に設置し、回転数50
00rpmの高速回転下、石英管1内の溶融合金3をアルゴ
ンガスの加圧(0.7kg/cm2)により、石英管1の小孔5
から噴射し、ロール2の表面と接触させることにより急
冷凝固させて合金薄帯4を得る。
上記製造条件により、合金薄帯を得て、X線回析の結
果、生じた合金はアモルファス性を有することが確認さ
れ、また薄帯組成は急冷凝固後、X線マイクロアナライ
ザーにより定量分析を行ったものである。
ここで本発明のアルミニウム基合金の薄帯を一定の長
さに切り取り、30℃1規定塩酸水溶液中に浸漬し、塩酸
に対する耐食性試験を行った。又、この一定長さに切り
取ったアルミニウム基合金薄膜を30℃1規定水酸化ナト
リウム水溶液中に浸漬し、水酸化ナトリウムに対する耐
食性試験を行った。これらの結果を表1に示す。表中、
耐食性の評価は腐食速度により表し、又、比較の対象と
して市販の4N−A1(99.99%A1)、A1−Cu系合金(ジェ
ラルミン)を用いた。表1によれば、本発明のアルミニ
ウム基合金が市販のアルミニウム基合金に比し、塩酸水
溶液、水酸化ナトリウム水溶液に対し優れた耐食性を示
すことが分かる。
又、本発明の合金であるAl70.0Fe9.4Mo4.7Hf9.4Cr6.5
薄帯とAl74.8Ni6.5薄帯とについて30℃の30g/−NaCl
水溶液中で測定した結果を表2に表し、更にAl74.8Ni
6.5Mo4.7Hf7.5Cr6.5を24時間1規定の塩酸水溶液中に浸
漬した薄帯と、8時間1規定の水酸化ナトリウム水溶液
中に浸漬した薄帯とについて、分極曲線を30℃の30g/
−NaCl水溶液中で測定し耐食性の評価を行った。この結
果を表2、第2図、第3図に示す。表2中、耐食性の評
価は孔食電位により表し、又、比較の対象として市販の
4N−Alを用いた。表2によれば、本発明のアルミニウム
基合金が市販のアルミニウム基合金に比し30℃の30g/
の塩化ナトリウムを含む水溶液中において自己不働態化
することで強固な不働態皮膜を形成し、更に塩酸水溶液
中又は水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬し、本発明の合
金を自己不働態化させることで更に強固な不働態皮膜を
形成することができる。特に、前記合金(Al74.8Ni6.5M
o4.7Hf7.5Cr6.5)を24時間1規定の塩酸水溶液中に浸漬
したものは、孔食電位が+380mVと貴金属であるCu
(銅)にも匹敵する値である。これらのことより、本発
明のアルミニウム基合金が極めて高い耐食性を有するア
ルミニウム基合金であることが判る。
実施例2 上記実施例1の製造方法により得られた本発明の非晶
質合金を粉砕又は切断して粉末とすることにより、これ
をメタリック塗料の顔料として使用した場合、塗料中で
の腐食にも長期に亘って耐えうる耐久性に優れたメタリ
ック塗料が得られる。
[発明の効果] 以上のように本発明のアルミニウム基合金は少くとも
50%の非晶質を有する複合体であるから、アモルファス
合金の特性である高高度、高強度、高耐熱性、高耐摩耗
性のすぐれた特性を有する他、自己不働態化した安定な
保護皮膜は塩酸、塩化ナトリウムなどの水溶液中におけ
る塩素イオンや水酸化ナトリウムなどの水溶液中におけ
る水酸イオンを含む激しい腐食性環境においても長期に
亘って耐えうるので、極めて高い耐食性を発揮するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製法の一例の説明図であり、第2図は
本発明の合金を24時間、30℃、1N−HCl水溶液中に浸漬
したものを30℃、30g/−NaCl水溶液中で測定した分極
曲線であり、第3図は本発明の合金を8時間、30℃、1N
−NaOH水溶液中に浸漬したものを30℃、30g/−NaCl水
溶液中で測定した分極曲線である。 1……石英管、2……銅ロール、3……溶融合金、4…
…急冷薄帯、5……小孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大寺 克昌 神奈川県大和市中央林間4―11―20 (72)発明者 相川 和夫 富山県滑川市上小泉526―2 (72)発明者 中島 まどか 兵庫県神戸市垂水区舞子台6丁目6番 (72)発明者 山形 恵子 富山県中新川郡立山町道源寺1008 (56)参考文献 特開 平1−47831(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式:AlaMbMocHfdCre ただし、MはNi、Fe、Coから選ばれる一種もしくは二種
    以上の金属元素、a、b、c、d、eは原子パーセント
    で 50%≦a≦88% 2%≦b≦25% 2%≦c≦15% 4%≦d≦20% 4%≦e≦20% で示される組成を有し、非晶質もしくは少なくとも50パ
    ーセント(体積率)の非晶質と結晶質との複合体からな
    る耐食性アルミニウム基合金。
JP5182390A 1989-04-25 1990-03-05 耐食性アルミニウム基合金 Expired - Fee Related JPH083137B2 (ja)

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