(57)【要約】【課題】チタン基非晶質合金の非晶質形成能と加工性を飛躍的に向上させると共に、その材料の保有する耐食性と強度を活かし、工業材料として十分適用できるチタン基非晶質合金を提供する。【解決手段】酸素含有量が０．１ｗｔ％以下であること、またガス成分を除く不純物含有量が１０００ｗｔｐｐｍ以下であること、ガス成分含有量が１ｗｔ％以下であること、非晶質の体積分率が８０％以上であることを特徴とするチタン基非晶質合金。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有量が０．１ｗｔ％以下であることを特徴とするチタン基非晶質合金。
【請求項２】
酸素含有量が０．０５ｗｔ％以下であることを特徴とするチタン基非晶質合金。
【請求項３】
ガス成分を除く不純物含有量が１０００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のチタン基非晶質合金。
【請求項４】
ガス成分含有量が１ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチタン基非晶質合金。
【請求項５】
非晶質の体積分率が８０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のチタン基非晶質合金。
【請求項６】
非晶質の体積分率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のチタン基非晶質合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた耐食性、強度及び加工性を有するチタン基非晶質合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アモルファス金属（金属ガラス）を製造する場合、結晶化を抑制するために溶融状態から一挙に凝固させる方法が採られている。良く知られた方法として、大きな冷却速度が得られる双ロール法、片ロール法等がある。
金属又は合金の種類によって、アモルファス化し易いものとそうでないないものがあるが、このような中で、特にチタン合金は非晶質形成能が小さいために、１ｍｍ程度の線しか作製できないという問題がある。
【０００３】
一方、チタン基非晶質合金は他の非晶質材料に比べて、優れた耐食性を有し、生体への反応がなく（生体毒性がない）、高強度であるという格段に優れた特性を有している。例えばＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系非晶質合金は、３０°Ｃ以上の過冷却液体領域と１０００ＭＰａを超える強度を備えている。
このような材料の特性を活かして、医用材料や化学機器等の材料に利用が検討されている。しかし、上記のように製造できる形状が著しく制限されているために、実用化できる範囲が極めて小さい。
このようなことから、チタン基非晶質合金の実用化のために、主に合金成分の組合せに力点をおいて、過冷却液体領域温度幅、製造できる形状や寸法、加工性等を向上させる工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、依然として非晶質形成能が劣り、１ｍｍ程度の細線の製造しかできず、また加工性が著しく劣るという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開番号ＷＯ９９／４９０９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、チタン基非晶質合金の非晶質形成能と加工性を飛躍的に向上させると共に、その材料の保有する耐食性と強度を活かし、工業材料として十分適用できるチタン基非晶質合金を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らは、チタン基非晶質合金の不純物が非晶質形成能と加工性に悪影響を与えていると考え、これを改善することにより、非晶質形成能と加工性を向上させ、かつ耐食性と強度を良好に活かすことができるとの知見を得た。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づき、
１．酸素含有量が０．１ｗｔ％以下であることを特徴とするチタン基非晶質合金
２．酸素含有量が０．０５ｗｔ％以下であることを特徴とするチタン基非晶質合金
３．ガス成分を除く不純物含有量が１０００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする上記１又は２記載のチタン基非晶質合金
４．ガス成分含有量が１ｗｔ％以下であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載のチタン基非晶質合金
５．非晶質の体積分率が８０％以上であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載のチタン基非晶質合金
６．非晶質の体積分率が９０％以上であることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載のチタン基非晶質合金
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のチタン基非晶質合金は、酸素含有量０．１ｗｔ％以下であり、好ましくは酸素含有量０．０５ｗｔ％以下である。不純物の中で酸素の量は極めて重要であり、酸素が多量に存在すると非晶質化が著しく低下する。
酸素含有量０．１ｗｔ％以下とすることにより、急冷凝固によるアモルファス化の寸法（サイズ）を大型化が可能となる。すなわち、急冷凝固によって、直径１０ｍｍ以上、さらには５０ｍｍ以上のチタン基非晶質合金丸棒の製造が可能となり、加工性も向上する。
【０００９】
さらに、ガス成分を除く不純物含有量が１０００ｗｔｐｐｍ以下であることが望ましい。ガス成分を除く不純物含有量が１０００ｗｔｐｐｍを超えると非晶質化に影響を与え、過冷却液体領域温度幅を縮小させ、また組成的にも安定しない。
また、酸素を含むガス成分含有量の総量が１ｗｔ％以下であることが望ましい。ガス成分としては、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｃｌ、Ｓ、Ｐ及びＣが挙げられる。このガス成分の存在は酸素と同様の影響を与える。
【００１０】
本発明のチタン基非晶質合金は、非晶質の体積分率が８０％以上、さらには非晶質の体積分率が９０％以上を達成することができる。
本発明のチタン基非晶質合金は、特に鉄、コバルト、ニッケル及び銅から成る群から選択した１種又は２種以上の元素を含有し、残余チタン及び不可避的不純物であるチタン基非晶質合金、また上記に、アルミニウム、シリコン、錫及びアンチモンから成る群から選択した１種又は２種以上の元素をさらに含有するチタン基非晶質合金に有効である。
なお、酸素を中心とする不純物を低減させることによって、非晶質形成能及び非晶質の体積成分を向上させ、過冷却液体領域温度幅を広げ、さらには加工性を向上させる効果は他のチタン基非晶質合金にも適用できるものであり、本発明はこれらの適用を制限するものではなく、これらを包含するものである。
また、本発明のチタン基非晶質合金は加工性に富むことから、自動車の圧力センサー用歪ゲージ、マイクロマシンのギア等の機能性材料に使用が可能である。
【００１１】
【実施例及び比較例】
以下に実施例及び比較例を説明するが、本実施例は理解を容易にするためのものであり、本発明を制限するものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内での他の変形あるいは他の実施例は、当然本発明に含まれる。
【００１２】
（実施例１）
酸素含有量４００ｐｐｍであるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させ、直径５ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）を得た。
本合金のその他の主な不純物はＦｅ、Ｚｒである。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で９０％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は５０°Ｃとなり、強度は１９００ＭＰａに達した。加工性も向上し、耐食性も優れたチタン基非晶質合金が得られた。
【００１３】
（実施例２）
ガス成分（Ｏ：２００ｗｔｐｐｍ、Ｎ：１０ｗｔｐｐｍ、Ｈ：４ｗｔｐｐｍ、Ｃ：５０ｗｔｐｐｍ、Ｃｌ：１ｗｔｐｐｍ、Ｓ：２ｗｔｐｐｍ、Ｐ：１ｗｔｐｐｍ）、総量が５００ｐｐｍ以下であるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｒ合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させ、直径１０ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）を得た。
本合金のその他の主な不純物はＦｅ、Ｃｒ等である。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で９０％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は５０°Ｃとなり、強度は２０００ＭＰａに達した。加工性も向上し、耐食性にも優れたチタン基非晶質合金が得られた。
【００１４】
（実施例３）
Ｏ含有量が５００ｗｔｐｐｍ、Ｏ以外のガス成分の総量が１０００ｗｔｐｐｍであり、不純物金属元素の合計量が約３００ｐｐｍであるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させ、直径４ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）を得た。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で８０％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は３０°Ｃとなり、強度は１８００ＭＰａに達した。加工性も向上し、耐食性にも優れたチタン基非晶質合金が得られた。
【００１５】
（実施例４）
Ｏ含有量が９００ｗｔｐｐｍ、Ｏ以外のガス成分の総量が１０００ｗｔｐｐｍであり、不純物金属元素の合計量が約３００ｐｐｍであるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させ、直径３ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）を得た。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で７５％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は３０°Ｃとなり、強度は１８５０ＭＰａに達した。加工性も向上し、耐食性にも優れたチタン基非晶質合金が得られた。
【００１６】
（比較例１）
ガス成分（Ｏ：８０００ｗｔｐｐｍ、Ｎ：２０００ｗｔｐｐｍ、Ｈ：１０ｗｔｐｐｍ、Ｃ：４００ｗｔｐｐｍ、Ｃｌ：１０００ｗｔｐｐｍ、Ｓ：３０ｗｔｐｐｍ、Ｐ：１００ｗｔｐｐｍ）、総量が１ｗｔ％以上であるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させ、直径０．１ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）を得た。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で５０％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は１０°Ｃとなり、強度は３００ＭＰａであった。
【００１７】
（比較例２）
Ｏ含有量が１５００ｗｔｐｐｍ、Ｏ以外のガス成分の総量が１０００ｗｔｐｐｍであり、不純物金属元素の合計量が約３００ｐｐｍであるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金をアルゴン雰囲気の石英管内で溶解した後、噴出圧０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ２で銅製の金型に充填凝固させた。この場合、直径０．３ｍｍの非晶質合金塊（丸棒）しか得られなかった。
この非晶質合金塊の非晶質の大きさは体積成分率で６０％であった。また、この非晶質合金の過冷却液体領域温度幅は１５°Ｃとなり、強度は８００ＭＰａであり、強度的にも満足できるチタン基非晶質合金が得られなかった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のチタン基非晶質合金は、該チタン基非晶質合金の非晶質形成能と加工性を飛躍的に向上させると共に、その材料の保有する耐食性と強度を活かし、工業材料として十分適用できるチタン基非晶質合金を提供することができるという優れた効果を有する。