[发明专利]具有优异耐蚀性的超细晶粒合金

说明书

本发明涉及一种超细晶粒的合金，这种合金具有优异的软磁性及耐蚀性。

硅钢、Fe-Si合金，非晶态合金等是众所周知的软磁材料，其重要的性质是具有高的相对磁导率μ及高的饱和磁通密度Bs。

除磁学性质以外，因这些磁性材料将用于各种环境中，故其耐蚀性也是一种重要的性能。

然而曾认为，使这种磁性材料同时具有高的饱和磁通密度Bs和高的相对磁导率μ是困难的。例如，铁基非晶态合金具有高的饱和磁通密度，但其软磁特性却逊于钴基非晶态合金。另一方面，钴基非晶态合金虽然有优异的软磁特性，但它却不具有足够的饱和磁通密度Bs。

通常认为高的饱和磁通密度Bs和高的相对磁导率μ两者是不可兼有的，但一项美国专利No.4,881,989披露了一种具有超细晶粒的铁基软磁性合金，该超细晶粒具有高的饱和磁通密度Bs和高的相对磁导率μ。这种铁基合金的平均晶粒尺寸为500或更小，是通过将其迅速急冷至非晶态后再进行结晶化处理而制备的。这种具有超细晶粒的铁基合金因含有铌等元素，故其耐蚀性能在某种程度上是好的。然而，在不同的使用环境中，其耐蚀性是不够的。

本发明的一个目的是提供一种具有超细晶粒的合金，这种合金具有改善了的耐蚀性。

作为为解决上述问题而进行的深入研究的结果，发明人发现具有一种特殊的表面层的合金具有极大改善的耐蚀性。

根据本发明的具有超细晶粒的合金具有一种合金组织，其中至少有50％是超细晶粒，并且这种合金具有一种表面层，在该表面层中氢氧化物组份的总量占氧化物组份量的65％或以上，因而表现出优异的耐蚀性。

图1为本发明细晶合金表面层中氧原子的1s电子能量谱图；

图2为本发明细晶合金表面层中铁原子的2p_3/2电子能量谱图；

图3为本发明细晶合金表面层中硅原子的2p电子能量谱图；

图4为本发明细晶合金表面层中氧原子的1s电子能量谱图；

图5为本发明细晶合金表面层中铁原子的2p_3/2电子能量谱图；

图6为本发明细晶合金表面层中硅原子的2p电子能量谱图；

图7为本发明细晶合金表面经阳极化处理而形成的表面层中氧原子的1s电子能量谱图。

下面将对此项发明进行详细的叙述。

可以用X射线光电子谱ESCA来鉴别出本发明细晶合金的表面层。ESCA是一种化学元素分析方法，是将X射线施加于试样上并检测试样发射出的光电子从而通过键能的化学位移值来鉴定出元素的化学键。在本发明中，由于在ESCA谱中观察到氢氧化物的峰，从而证实了氢氧化物的存在。同样也证实了氧化物的存在。可通过下述实施例来得到更深入的理解。

如下面的实施例所示，当细晶粒合金在其表面层中的氢氧化物含量比氧化物含量大时，该合金则具有优异的耐蚀性。在这种情况下，当铁基合金的表面层薄时，表层之下(在合金内部)的Fe⁰会被很强地检测到。另一方面，在表面层中观察到Fe²⁺和Fe³⁺。此外，对含有Si的细晶粒合金来说，如其表面层含有Si⁴⁺，则合金具有优异的耐蚀性。如果Si⁴⁺以SiO₂的形式存在，则此种细晶合金在大多数情况下都显示出优异的耐蚀性。

当细晶合金的表面层含有至少一种选自Ta、Nb和Cr组的元素的氧化物时，合金具有特别优异的耐蚀性。在这种情况下，这些元素没有必要呈完全的氧化物状态，通常呈介于氧化物和金属之间的状态。当表面层含有至少一种选自Zr、Hf和W组的元素时，合金在碱性环境中的耐蚀性则获得改善。

当细晶合金中的平均晶粒尺寸小到500A或更小时，合金的耐蚀性得到进一步改善，同时其磁性及机械性能也得到改善，达到实际应用乐于接收的水平。特别理想的平均晶粒尺寸是20A至200A，因为在该平均晶粒尺寸范围内合金组织是细小且均匀的。

作为本发明中细晶合金的一个实例，其组成可以用如下通式来表达：