特許

J-GLOBAL ID：200903053528341278

非平衡軽量合金及び製品のために選択される処理

発明者： ヘーマン、 フランツ ,  バイデマン、 ミハエル
出願人/特許権者： ヘーマン、 フランツ
代理人 (1件)： 鈴江 武彦 (外4名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平8-506141
公開番号（公開出願番号）：特表平10-506150
出願日： 1995年07月19日
公開日（公表日）： 1998年06月16日
要約：

【要約】熱蒸着及び/又はプラズマ及びマグネトロンスパッタリング方法を用いた蒸気溶着を介した超急冷凝固技術の非常に極限の処理条件によって可能となった対応する合金化能力の適切な拡大によって、腐蝕耐性の高い製錬軽量合金及び製品、特に0.1-0.2から30-35重量%の軽量希土類金属及び/又は対応するミッシュメタル及び/又はY(及びEu)及び/又は0.1-40重量%の早期遷移金属及び/又はメタロイドを含有するアルミニウム及びマグネシウム合金を製造する方法。全て、より優れた特性の形材にとって必要とされる独特のミクロ構造を達成するために用いられる機械的合金、機械的粉砕及び/又は反力摩砕のための5つの特殊な方法を含む融解紡糸、平面流鋳造、レーザービーム表面融解及びボール摩砕技術を介した、生産性、品質及び収量を制御するためのエンジニアリング上の解決法が記述されている。これらの作業の後には、押出し成形、圧延、鍛造、引抜き加工及び超塑性成形を含む固化手順が続いている。合金は、過酸化水素(H2O2)を含む塩性環境に露呈された場合でさえ腐蝕性攻撃に対する驚くべき耐性を示す。合金は、(利用される合金合成方法に応じて)合金化された表面の不動態化に関して希土類及び早期遷移金属と類似の特性をもつ遷移及び単純金属ならびにメタロイドの少量及び大量の添加物を含有している可能性がある。

請求項（抜粋）：

20nm-800mmの範囲内の溶着状態の断面(溶着接触表面に対して垂直)特に0.5μm-100mmの断面を結果としてもたらすべく蒸気溶着方法及び技術によって作られた溶着された薄膜及び/又は溶着された層、シート及び/又はデイスク形及び/又はプレート及び/又はデイスク様の形状及び/又は製品を含む平坦及び/又は湾曲した矩形及び/又は丸い及び/又は不規則な形の溶着物を含むあらゆるタイプの塊状予備的形成品の形での、純粋マグネシウム又は純粋カルシウム又は純粋アルミニウム又は純粋Sr又は純粋Ba又は純粋希土類金属、La,Ce,Nd,Pr,Sm又はEu又は純粋ガリウム又は純粋(かつ多孔質)シリコン又はあらゆる種類の水及び/又は水溶液又はマグネシウムベースの合金において、- 希土類金属; 0.1-30重量%、特に0.2-14重量%のLa、又は 0.1-30重量%、特に0.2-16重量%のCe、又は 0.1-30重量%、特に0.3-18重量%のPr、又は 0.1-32重量%、特に0.3-20重量%のNd、又は 0.1-35重量%、特に0.2-20重量%のSm、又は- 特にモナズ石、バストネス石、及びXun-WuタイプのRE鉱石組成物に由来しかつ/或いはこの鉱石組成物に対応し、しかもいずれにせよLa,Ce,Nd及びPrの対応する化合物が支配的である、0.2-35重量%、特に0.3-25重量%のミッシュメタルであって、5-97重量%のLa,5-97重量%のCe及び5-98重量%の(Nd+Pr)を含み、かつ残りはGd及びTbひいてはYといったその他の希土類金属であり、(La,Ce,Nd及びPr)の和は、合計で40-100重量%、特に80-99重量%であるミッシュメタル又は 0.2-30重量%、特に0.5-7重量%のY(及びEu)、又は 0.1-30重量%、特に0.2-20重量%のSc、又は 0.1-15%、特に0.5-6%のcph-Mg内Gd、及び/又は 0.1-15%、特に0.5-7%のcph-Mg内Dy、及び/又は 0.1-10%、特に0.5-7%のcph-Mg内Ho、及び/又は- 単純金属; 0.2-15重量%、特に4-12重量%のAl、又は 0.2-15重量%、特に4-12重量%のGa、又は- 遷移金属; 0.1-30重量%、特に0.2-18重量%のMn、又は 0.1-30重量%、特に0.2-16重量%のZr、又は 0.1-40重量%、特に0.2-25重量%のTi、又は 0.1-20重量%、特に0.2-16重量%のRe、又は 0.1-30重量%、特に0.2-16重量%のHf、又は 0.1-25重量%、特に0.2-10重量%のTa、又は 0.1-25重量%、特に0.2-20重量%のW、又は 0.1-20重量%、特に0.2-15重量%のMo、又は 0.1-25重量%、特に0.3-17重量%のNb、又は 0.1-30重量%、特に0.2-18重量%のCr、又は 0.1-40重量%、特に0.2-25重量%のV、又は- メタロイド 0.1-35重量%、特に0.5-15重量%のB、又は 0.1-35重量%、特に0.5-15重量%のBe、又は 0.1-20重量%、特に0.5-12重量%のSi、又は 0.1-15重量%、特に0.5-10重量%のSb、又は 0.1-15重量%、特に0.5-10重量%のGe、又はを含んで成るMg合金。1.1. さらに1.1.1 ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオシミウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、及び/又はイットリウム及び/又はミッシュメタルに由来するその他の重希土類元素、スカンシウム、又はアルミニウム又はガリウム、マンガン又はシルコニウム、チタン、レニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオシウム、クロム、タングステン又はバナシウム又はホウ素、ベリリウム、シリコン、アンチモン又はゲルマニウム又はシスプロシウム、ガドリニウム又はホルミウムは、溶着された状態で固溶体中に実質的に保持され、対応する固溶体が(Tiを除いて)cph-Mgであるか又は(Tiを含めて)その他のいずれかの準安定な結晶質及び/又は非結晶質相であることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項記載のMg-合金、及び/又は1.1.2 最高50重量%のcph-Mg-Ti合金をも含み、かつ原子長スケース上での均質な溶質原子(合金化用添加物)分布をさらに特徴とする、請求の範囲第1項及び1.1.1項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.1.3 合金化用原子の原子及び/又はイオン間隔の最低1倍から最高10倍の値の範囲内の同一同合金化用原子(即ちB-B,C-Cなど)の距離を伴う、原子長スケール上の均質な溶質原子(合金化用添加物)分布をさらに特徴とする、請求の範囲第1項-1.1.2項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.1.4 合金化用原子の原子間隔の最高498倍の最大値を持つ同一同合金化用原子(即ちB-B,C-Cなど)の距離を伴う、原子長スケール上の均質な溶質原子(合金化用添加物)分布をさらに特徴とする、請求の範囲第1.1.3項記載のMg合金、及び/又は1.1.5 原子の(N*dA*cA/2+N*dB*cB/2)、[なお式中cA,cB及びdA,dBは対応する基本金属A(例えばMg又はAl)及び溶質B(なお三元合金についてはC,平均長さスケールが(N*dA*A/3+N*dB*B/3+N*dc*C/3)などで求められた以下のクレームを参照のこと)のそれぞれの濃度及び原子及び/又はイオン間隔]によって求められるマトリクス原子の一定の与えられた数Nの(均質な)分布の平均長スケールをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.1.4項のいずれか1項又は複数項記載のMg-合金、及び/又は1.1.6 固体中の均質な溶質分布が不規則な及び/又は規則的な原子配置をしていることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.1.5項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.1.7 腐食耐性に破滅的な影響をもたらすことなく密集することのできる同一同合金化用原子の数が2-420個、特に3-20個の範囲内にあることを特徴とする、請求の範囲第1項-1.1.6項のいずれか1項又は複数項に記載のMg-合金、及び/又は、1.1.8 前記集合体は、構成要素である境界内外及び/又は境界内元素Bタイプの第2相、及び/又は境界内外及び/又は境界内超格子(即ち規則的かつ整合な相)及び/又は境界内外及び/又は境界間平衡及び/又は非平衡半整合及び/又は非整合第2相に自然時効を行うことによって形成されたものであることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-1.1.7項のいずれか1項又は複数項に記載のMg合金、及び/又は、1.1.9 少なくとも1つの規則相の関与には,NB-B=(N*Z/2)*p(1-p)という式によって求められる単位セルあたりの原子及び/又はイオンB-B対の数が必要とされ、ここで(1-p)はα部位(これは対応する超格子内のA原子の規則的部位である)のB原子の分率であり、Zは対応する超格子内の原子の配位数であり、pはβ部位上のB原子の数であり、Nは、規則(即ち超格子)構造の単位セルあたりの原子数であり、pは0.5-1.0の範囲内にあり、結果として得られるNB-Bは0.5-400,特に1-200までの範囲内にあることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.1.8項のいずれか1項又は複数項に記載のMg合金、及び/又は、1.2 誘導及び/又は抵抗加熱及び/又は溶融を含む熱蒸着方法及び/又はアーク及び/又は電子ビ-ム加熱及び溶融方法、及び/又はマイクロ波加熱及び/又は溶融方法及び/又は対応する加熱及び昇華方法及び/又はプラズマ及び/又はマグネトロンスパッタリング技術を用いることによって蒸着させられることを特徴とする、請求の範囲第1項及び第1.1.9項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は1.3 プロセスに関与する凝縮相のいずれかの中への電力入力が蒸着及び/又はスパッタリング表面1cm2につき0.1-300W,特に蒸着及び/又はスパッタリング表面1cm2につき0.5-50Wであることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.2項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は1.4 Mg,Ca及びGaが1-0.01バール、特に0.1-0.01バールの範囲の真空圧で蒸着され、希土類元素Sr及びBaが1-0.01バール特に0.1-0.05バールの真空圧で蒸着され、遷移金属及びメタロイドが0.1-0.001バール特に0.1-0.01バーリの真空圧で蒸着され、アルミニウムが1-0.001バール特に0.1-0.05バールの真空圧で蒸着されることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.3項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は、1.5 Mg及びGaが-50°C-1200°C、特に200°C-900°Cの表面温度で蒸着させられ、希土類元素が-20°C-1800°C特に200°C-1500°Cの表面温度で蒸着させられ、遷移金属及びメタロイドが-20°C-4000°C特に300°C-3200°Cの表面温度で蒸着させられ、アルミニウムが-20°C-2000°C特に200°C-1900°Cの表面温度で蒸着させられることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.4項のいずれか1項又は複数項に記載の材料、及び/又は1.6 相安定性及び/又は多孔性を制御するべく、-200°C-500°Cの間、特に-10°C-200°Cの間に保持された下地物質温度で溶着されることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.5項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は1.7 要素(対応する平衡及び非平衡Mg合金の合金溶媒及び/又は溶質及び/又は合金構成成分)の溶着表面と蒸発源の間の大量輸送のための駆動力が、関係する構成成分の少なくとも1つの蒸気圧及び/又は凝縮を提供する温度差及び、吸着の時点及び/又はその直前に、蒸気が凝縮した相へと崩壊する溶着表面のすぐ近くで結果として得られる過少圧力によって提供され、かくして蒸気圧が前記全体的大量輸送を制御できるようになっていることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.6項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は,1.8 いずれにせよ、50-1200Mpa特に250-700Mpaの範囲内の圧力で、少なくとも2つの原子単層の厚みをもつ差動層の蒸発後の溶着プロセス中に真空下で現場にて固化され、かつ/又は冷間静水圧形成(ClPed)され、インサイチュ固化技術が、マイクロハンマー、及び/又はピーニング技術及び/又は圧延、及び/又はマイクロ圧延技術及び/又はマイクロ鍛造技術及び/又はマイクロースウエージング技術のいずれかであることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.7項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は1.9 インサイチュ固化された状態は、0.005-5体積%の多孔率特に0.01-1体積%の多孔率によって特徴づけられることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.8項のいずれか1項又は複数項記載の材料、及び/又は1.10 蒸気溶着されたMg-合金の原料として使用されるマグネシウムが、純度グレード2N5-5N(即ち99.5-99.999)を含む、及び/又は商業的に純粋なMgから(作られた)ものであることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.9項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.11 蒸気溶着されたMg-合金の原料として使用されるマグネシウムが0.001-0.1Al,0.0001-0.2Mn,0.0001-0.001Ni,0.0005-0.1Si,0.0005-0.005Ca,0.0001-0.005Cd,0.001-0.01Zn,0.0001-0.06Fe,0.0001-0.05Cu,0.0005-0.01Pb,0.0005-0.1Sn,0.0005-0.02Na,0.00002-0.1B,0.0001-0.1Co,0.0001-0.1C,という重量%で表わしたの不純度レベルを特徴とし、残りの微量元素が0.1重量%未満である商業的に純粋なMgで作られたものであることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.10項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.12 蒸気溶着されたMg合金の原料として使用されるマグネシウムが少なくとも1回蒸気溶着された、ひいては少なくとも1回精製され純化された、純度グレード2N5-6N(即ち99.5-99.9999)を含む/及び/又は商業的に純粋なMgから作られたものであることを特徴とする、請求の範囲第1項-第1.9項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.13 蒸気溶着されたMg-合金の原料として使用されるマグネシウムが0.001-0.1Al,0.0001-0.1Mn,0.0001-0.002Ni,0.0005-0.05Si,0.0005-0.005Ca,0.0001-0.005Cd,0.001-0.01Zn,0.0001-0.05Fe,0.0001-0.04Cu,0.0005-0.01Pb,0.0005-0.1Sn,0.0005-0.02Na,0.00002-0.004B,0.0001-0.05Co,0.0001-0.1C重量%の不純度レベルを特徴とし残りの微量元素が0.1重量%未満である、少なくとも1回蒸気溶着され、ひいては精製及び純化された商業的に純粋なMgから作られたものであることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.12項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金。1.14 合金化用要素の主要部分及び/又はわずかな部分が、焼なまし及び/又は固溶体熱処理、特に80°C-600°Cの間の温度での焼なまし及び/又は溶体熱処理によって固溶体の中に取り込まれることをさらに特徴とする、請求の範囲第1項-第1.13項のいずれか1項又は複数項記載のMg合金、及び/又は1.15 熱-機械処理及び/又は高温成形作業の後に、焼なまし及び/又は固溶体熱処理が利用されることを特徴とする、請求の範囲第1.14に記載のMg合金、及び/又は、1.16 下記のHClO4/ClO-4(-9),HCl/Cl-(-6),H2SO4/HSO4-(-3),H3O+/H2O(1.74),HNO3/NO3-(-1.32)HClO3/ClO3-(0),HSO4-/SO4--(1.92),H2SO3/HSO3-(1.96),H3PO4/H2PO4-(1.96),[Fe(H2O)6]3+/[Fe(OH)(H2O)5]2+(

IPC (4件)：

C23C 14/14 ,  C22C 21/00 ,  C22C 23/00 ,  C22C 45/00

FI (4件)：

C23C 14/14 D ,  C22C 21/00 N ,  C22C 23/00 ,  C22C 45/00