DE69213005T2

DE69213005T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von amorphem metalldraht auf eisenbasis

Info

Publication number: DE69213005T2
Application number: DE69213005T
Authority: DE
Inventors: Denis Bijaoui; Guy Jarrige; Michel Legras; Jean Roche
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2012-05-23
Also published as: WO1992021460A1; FR2676946A1; DE69213005D1; JPH06508066A; CA2109512A1; RU2090303C1; ES2093260T3; US5477910A; EP0586481A1; BR9206035A; EP0586481B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorichtungen, die das Herstellen von Drähten aus amorphen Metallegierungen durch schnelles Abkühlen in einem flüssigen Medium gestatten, wobei die Legierungen solche auf Eisenbasis sind.
Bekannt ist die Durchführung eines solchen Überabschreckverfahrens durch Einspritzen eines Strahls aus einer geschmolzenen, in den amorphen Zustand überführbaren Legierung auf Eisenbasis in eine flüssige Kühlschicht, beispielsweise eine Wasserschicht, die durch die Zentrifugalkraft die Innenwand einer Drehtrommel bedeckt. Dieses Verfahren wird häufig "in rotating water spinning" (Verspinnen in rotierendes Wasser) genannt, obwohl es nicht auf die Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit begrenzt ist, und dieses Verfahren wird häufig unter der Form "INROWASP" abgekürzt, die auch nachfolgend aufgrund des in der technischen Literatur häufigen Gebrauchs benutzt wird.
Das INROWASP-Verfahren ermäglicht es, feine amorphe Drähte zu erhalten, die gegenüber Korrosion sehr beständig sind und bei Zug eine Bruchlast aufweisen, die 3200 MPa erreichen oder sogar überschreiten kann.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in den Patenten US 4 495 691 und 4 523 626 beschrieben.
Das Verfahren weist gegenwärtig jedoch die folgenden Nachteile auf:
- die Gießöffnung, durch die die geschmolzene Legierung extrudiert wird, nutzt sich deutlich ab, und zwar bereits nach einigen Minuten des Gießvorgangs;
- wenn die Häufigkeit des Abreißens des Strahls oder des abgeschreckten Drahts während des Gießvorgangs vermindert werden soll, ist ein niedriger Wert des Einfallwinkels des Strahls bezüglich der Umdrehungsrichtung der Kühlflüssigkeit vorteilhaft, wobei dieser Winkel beispielsweise von 40 bis 70 º beträgt; auf der anderen Seite ist es zur Vermeidung der Ausbildung von Tropfen des flüssigen Metalls vor dessen Kontakt mit der Kühlflüssigkeit notwendig, daß die Distanz zwischen dieser Flüssigkeit und der Öffnung der Ziehdüse sehr niedrig ist, beispielsweise gleich 5 mm oder sogar weniger; nun sind diese beiden Bedingungen aber wegen des Platzbedarf 5 der Vorrichtungen, die zum Erhitzen und Extrudieren der Legierung dienen, sehr schwierig einzuhalten;
- bei bestimmten Zusammensetzungen tritt die Oxidation des flüssigen Strahls in dem Moment, wo dieser aus der Ziehdüse austritt, sehr schnell ein; diese Oxidation führt dazu, daß ein wesentlicher Außenteil der Ziehdüse von dem gebildeten Oxid bedeckt wird, was störungen in der Höhe der Strömung und als Folge davon ein häufiges Abreißen des Strahls oder Drahts bewirkt, wobei dies selbst bei einem niedrigen Abstand zwischen dem Austritt der Ziehdüse und dem flüssigen Kühlmittel auftritt;
- die erwähnten Probleme des Platzbedarfs und die Notwendigkeit eines geringen Abstands zwischen der Gießöffnung und dem flüssigen Kühlmittel machen es sehr schwierig, das flüssige Metall im Bereich der Gießöffnung wirksam zu erhitzen; somit ist es notwendig, die flüssige Legierung vor deren Eintreten in die Ziehdüse zu überhitzen, damit diese während des Spritzvorgangs flüssig bleibt, jedoch kann dieses Überhitzen Instabilitäten des Strahls hydrodynamischer Natur bewirken und zu einer schlechten Oberfläche des nach Abschrecken erhaltenen Drahts oder sogar zu einem Draht führen, der gegenüber Wärmeversprödung anfälliger ist.
Die unter der Nr. 63-10044 offengelegte japanische Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren, bei dem man ein inertes oder leicht reduzierendes Schutzgas in ein Gehäuse einbringt, das das Schmelzgefäß umgibt. Durch dieses Schutzgehäuse entsteht jedoch ein erheblicher Platzbedarf, der ein wirksames Erhitzen der Gießöffnung nicht gestattet, und ein Überhitzen der in den amorphen Zustand überführbaren Legierung kann nicht vermieden werden. Andererseits befindet sich das Schutzgas nicht in dem Bereich der Gießöffnung, und der Schutz des Strahls ist nicht zufriedenstellend.
Die unter der Nr. 1-271040 offengelegte japanische Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren, bei dem das Erhitzen der in den amorphen Zustand überführbaren Legierung im oberen Teil des Schmelzgefäßes durch eine erste mit Mittelfrequenzstrom betriebene Induktionsspule und das Erhitzen im unteren Teil des Schmelzgefäßes durch eine zweite mit Hochfrequenzstrom betriebenen Induktionsspule geschieht. Diese Anordnung ist durch eine große Komplexität der Heizvorrichtungen gekennzeichnet, und die Nähe der beiden Induktionskreise mit verschiedenen Frequenzen kann ebenfalls zu unerwünschten Effekten im Bereich der Generatoren als Folge eines Kopplungsphänomens zwischen den beiden Kreisen führen.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.
Daher betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung eines Drahts aus einer amorphen Metallegierung auf Eisenbasis, wobei dieses Verfahren darin besteht, einen Strahl aus einer in den amorphen Zustand überführbaren, geschmolzenen Legierung durch die Öffnung einer Ziehdüse zu schicken und den Strahl in eine Kühlflüssigkeit einzuführen, die durch die Zentrifugalkraft die Innenwand einer Drehtrommel bedeckt, wobei dieses Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
a) Verwendung eines die Legierung enthaltenden Schmelzgefäßes und einer Ziehdüse, die sich an einem Ende des Schmelzgefäßes befindet, wobei das Schmelzgefäß und die Ziehdüse aus verschiedenen Materialien bestehen und über ein Verbindungsstück, das aus einem anderen Material besteht als das Schmelzgefäß und die Ziehdüse, miteinander in Verbindung stehen;
b) Verwendung ein und derselben Mittel, um die Legierung auf einmal in dem Schmelzgefäß und in der Ziehdüse zu erhitzen;
c) Zuführen eines inerten oder reduzierenden Gases in eine in der Nähe der Ziehdüse befindliche Kammer derart, daß es direkt in Kontakt mit dem Strahl bei dessen Austreten aus der Ziehdüse tritt.
Die Erfindüng betrifft gleichermaßen eine Vorrichtung zur Gewinnung eines Drahts aus amorpher Metallegierung auf Eisenbasis, wobei diese Vorrichtung ein zur Aufnahme einer in den amorphen Zustand überführbaren flüssigen Legierung auf Eisenbasis geeignetes Schmelzgefäß, eine an einem Ende des Schmelzgefäßes befindliche Ziehdüse, Mittel zum Anlegen eines Drucks, um die flüssige Legierung durch die Öffnung der Ziehdüse als Strahl in Richtung einer Kühlflüssigkeit zu gießen, eine Trommmel und Mittel zum Drehen der Trommel um eine Achse derart, daß die Kühlflüssigkeit als Schicht die Innenwand der Trommel bedeckt, so daß durch schnelles Erstarren des Strahls der amorphe Draht erhalten wird, enthält, wobei diese Vorrichtung durch folgende Punkte gekennzeichnet ist:
a) das Schmelzgefäß und die Ziehdüse sind aus verschiedenen Materialien gefertigt und stehen über ein Verbindungsstück, das aus einem anderen Material als das Schmelzgefäß und die Ziehdüse gefertigt ist, miteinander in Verbindung;
b) die Vorrichtung enthält ein und dieselben Mittel, um die Legierung auf einmal in dem Schmelzgefäß und in der Ziehdüse zu erhitzen;
c) die Vorrichtung enthält Mittel, um ein inertes oder reduzierendes Gas in eine in der Nähe der Ziehdüse befindliche Kammer so einzuführen, daß es direkt in Kontakt mit dem Strahl bei dessen Austreten aus der Ziehdüse tritt.
Der Draht kann beispielsweise zur Verstärkung von Artikeln aus Plastik oder Kautschuk benutzt werden, insbesondere von Laufflächen von Autoreifen, und die Erfindung betrifft gleichermaßen diese Artikel.
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen ebenso wie die lediglich schematischen Figuren der diesen Beispielen entsprechenden Zeichnung zur Verdeutlichung der Erfindung und zur Erleichterung des Verständnisses, ohne jedoch den Bereich einzuschränken.
In der Zeichnung findet sich Folgendes:
- Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Drehtrommel in einer Darstellung, die einem Schnitt in der zur Achse der Trommel senkrechten Ebene entspricht;
- Figur 2 zeigt die Vorrichtung nach Figur 1 in einer Darstellung, die einem Schnitt in der die Achse der Trommel enthaltenden Ebene entspricht;
- Figur 3 zeigt detaillierter einen Teil der in Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung mit einem Teil des in dieser Vorrichtung benutzten Schmelzgefäßes und der Ziehdüse in einer Darstellung, die einem Schnitt in der Ebene entspricht, die die Achse des Schmelzgefäßes und der Ziehdüse enthält und senkrecht zur Achse der Trommel ist;
- Figur 4 zeigt einen Teil einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei diese Figur einem analogen Schnitt wie dem in Figur 3 gezeigten entspricht.
Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Herstellung amorpher Metalldrähte aus Legierungen auf Eisenbasis. Diese Vorrichtung 1 enthält ein Schmelzgefäß 2, um das herum sich eine Induktionsspule 3 befindet, die das Aufschmelzen der in dem Schmelzgefäß befindlichen, in den amorphen Zustand überführbaren metallischen Legierung 4 auf Eisenbasis ermöglicht, und ein unter Druck stehendes Gas 5, beispielsweise Helium, wodurch es ermöglicht wird, die flüssige Legierung durch die Öffnung 60 der Ziehdüse 6 derart zu gießen, daß ein Strahl 7 erhalten wird, wobei das Gas 5 gegenüber der Legierung 4 inert ist.
Dieser beispielsweise nach unten gerichtete Strahl 7 gelangt in die Schicht 8 der Kühlflüssigkeit 9, wobei diese Schicht an der Innenwand der Trommel 11 haftet; die Kühlflüssigkeit 9 ist beispielsweise Wasser. Der Strahl 7 wird daher sehr schnell fest und liefert den amorphen Metalldraht 12.
Die von dem Motor 13 angetriebene Trommel 11 dreht sich in der Richtung des Pfeils F&sub1;&sub1; um ihre Achse, wobei diese Achse in Figur 2 mit xx' und in Figur 1 mit x bezeichnet ist. Die so erhaltene Zentrifugalkraft drückt die Flüssigkeit 9 als regeläßige zylindrische Schicht 8 gegen die Innenwand 10, wie oben beschrieben. Figur 1 entspricht einem Schnitt in einer zur Achse xx' senkrechten Ebene, und Figur 2 entspricht einem Schnitt in einer durch die Achse xx' führenden Ebene, wobei diese Ebene durch die Abschnitte der geraden Linie II-II der Figur 1 defiiert wird.
Figur 3 zeigt detaillierter einen Teil 14 der Vorrichtung 1, wobei diese Figur 3 einem dem in Figur 1 gezeigten analogen Schnitt entspricht, der somit zu der Achse xx' senkrecht ist. Auf diesem Teil 14 erkennt man den unteren Teil des Schmelzgefäßes 2, die Ziehdüse 6 mit deren Öffnung 60 sowie die unteren Spiralen der Spule 3 ebenso wie die freie Oberfläche 80 der flüssigen Schicht 8.
Das Schmelzgefäß 2 enthält einen oberen zylindrischen Teilabschnitt 2A, einen Zwischenteilabschnitt 2B, der einen Konusteil bildet, und einen unteren Teilabschnitt 2C, der ebenfalls konisch ausgebildet ist und von einer abgeschrägten konischen Fläche 2D abgeschlossen wird, die eine Öffnung 21 in dem unteren Teilabschnitt definiert.
Das Schrnelzgefäß 2 enthält eine mit yy' bezeichnete, beispielsweise vertikale Drehachse, die gleichfalls die Drehachse der Ziehdüse 6 und deren Öffnung 60 ist, wobei diese Achse yy' in der Ebene der Figur 3 enthalten ist. Die Dicke des Schmelzgefäßes 2 ist in den mit 2A und 2B bezeichneten Abschnitten praktisch konstant, und die Dicke des mit 2C bezeichneten Abschnitts, der der abgeschrägten Fläche 2D entspricht, verringert sich nach unten hin. Die an der Außenfläche des Schmelzgefäßes 2 gemessenen Winkel der mit 2B und 2C bezeichneten konischen Teilabschnitte sind mit α2B bzw. α2C bezeichnet. Der Winkel der konischen Fläche 2D wird mit α2D bezeichnet. Der Strahl 7 tritt nach unten in Richtung der Achse yy' aus der Austrittsöffnung 60 durch die Öffnung 21 in Richtung der Oberfläche 80 der Schicht 8 aus; der Austritt wird durch den Pfeil F7 dargestellt, der mit der Oberfläche 80 den spitzen Winkel α7 in der Ebene der Figur 3 bildet, wobei diese Oberfläche sich in einer von dem Pfeil F8 wiedergegebenen Rotationsbewegung befindet. Die Pfeile F7 und F8 befinden sich in der Ebene der Figur 3 und bilden zwischen sich den Winkel α7, der der Einfaliswinkel des Strahls 7 bezüglich der Umdrehungsrichtung der Flüssigkeit 9 ist. Die obere Fläche 6A der Ziehdüse 6 ist plan und bildet eine Krone, und die untere Fläche der Ziehdüse 6B ist ebenfalls plan und wird von der Öffnung 60 durchstoßen.
Die Ziehdüse 6 ist im Inneren des konischen Teilabschnitts 2C des Schmelzgefäßes angeordnet. Ein Teil der Innenseite des Teilabschnitts 2C, das mit 20C bezeichnet wird, die unterste, stromab liegende Fläche 6B der Ziehdüse 6, wo sich die Öffnung 60 befindet, und die Öffnung 21 definieren eine Kammer 22, in die ein feines Röhrchen 23 mündet, das die abgeschrägte Fläche 2D durchquert. Beim Gießen der Legierung 4 wird ein neutrales oder reduzierendes Gas 24 durch das Röhrchen 23 eingeleitet. Dieses Gas 24 füllt die Kammer 22 und berührt die Fläche 6B und somit auch den Strahl 7 beim Austritt aus der Öffnung 60. Das Gas 24 tritt langsam aus der Kammer 22 über die Öffnung 21 aus. Das Gas 24 kann beispielsweise Stickstoff, Argon, Wasserstoff und Ammoniakspaltgas sein, wobei Wasserstoff oder eine wasserstoffhaltige Mischung bevorzugt sind, reiner Wasserstoff jedoch noch bevorzugter ist.
Ein im Sandwich zwischen der Ziehdüse 6 und dem Schmelzgefäß 2 angebrachtes Verbindungsstück 25 sorgt für eine dichte Verbindung zwischen den beiden Teilen. Die Ziehdüse 6 und das Schmelzgefäß 2 sind aus verschiedenen Materialien gefertigt und sind so an die verschiedenen an die Ziehdüse 6 und das Schmelzgefäß 2 gestellten Anforderungen angepaßt. Das für das Verbindungsstück 25 verwendete Material ist von den für die Ziehdüse 6 und das Schmelzgefäß 2 benutzten Materialien verschieden.
Die Spule 3 wird durch Einfachspiralwicklung eines feinen Kupferrohrs 30, das durch Wasserumlauf an der Innenseite gekühlt wird, um die Achse yy' gebildet, wobei die Windungen 30A entstehen, die gegenüber der Achse yy' geneigt sind (Figuren 2 und 3) und in einem geringen Abstand den konischen Teilabschnitten 2B und 2C und dem Zylinder 2A folgen. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden lediglich 4 Windungen 30A in der Figur 3 wiedergegeben. Die unterste Windung 30A, also die der Oberfläche 80 nächstliegende, befindet sich beispielsweise praktisch in einer Ebene, die zu dem Teil der Oberfläche 80, die ihr gegenübersteht, parallel ist, wobei diese unterste Windung bis auf das Niveau der Öffnung 60 in Richtung der Achse yy' herunterreicht. Die Kammer 22 ist bezüglich der Schmelzvorichtung 2 und der Ziehdüse 6 klein.
Die abgeschrägte Fläche 2D des unteren Teilabschnitts 2C gestattet die Ausbildung einer niedrigen Höhe für die Kammer 22 und einens geringen Abstands zwischen der Öffnung 60 und der Oberfläche 80. Der Winkel α2D dieser abgeschrägten Fläche 2D ist hierzu beispielsweise gleich dem oder nahe dem Doppelten des Winkels α7.
Die Öffnung 21 weist vorzugsweise einen Durchmesser von 1 bis 2 mm auf.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
a) Die Verwendung unterschiedlicher Materialien für das Schmelzgefäß 2 und die Ziehdüse 6 gestattet, verschiedene Anforderungen zu erfüllen, die für diese Teilelemente erfüllt werden sollten.
- Das Schmelzgefäß 2 muß bei vorgegebenem Volumen aus einem Material gefertigt sein, dessen Kosten nicht sehr hoch sind und das thermischen Belastungen und großen Temperaturgradienten widersteht, wobei es außerdem gegenüber der flüssigen Legierung inert sein muß. Ein solches Material ist beispielsweise Glasquarz, wobei das Schmelzgefäß insbesondere durch Warmziehen hergestellt wird.
-Die Ziehdüse 6 muß gegenüber der flüssigen Legierung sehr inert sein, das heißt, daß sie einer mechanischen Erosion durch die flüssige Legierung, also dem Auflösen in dieser Legierung, ebenso wie auf der anderen Seite der Reduktion durch die aktiven Elemente der flussigen Legierung widerstehen muß. Für in den amorphen Zustand überführbare Legierungen mit einem hohen Gehalt an Silizium und Bor, was häufig der Fall ist, kann das Material der Ziehdüse z. B. ein stabilisiertes Zirkonoxid kubischer Kristallform sein, insbesondere ein Zirkonoxid, das mit wenigstens einem der folgenden Verbindungen stabilisiert wurde: Yttriumoxid, Magnesia, oder Kalk, wodurch eine lange Benutzungsdauer garantiert wird. Auf der anderen Seite ist es möglich, die Ziehdüse Formen und Sintern herzustellen, um eine perfekte Reproduzierbarkeit seines inneren Profils sicherzustellen.
- Da diese Materialien von unterschiedlicher Natur sind, ist es notwendig, sie mit einem Verbindungsstück 25 zusammenzufügen, das aus einem Material hergestellt sein kann, das bei der Arbeitstemperatur genügend fluid ist, um die Probleme der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen dem Schmelzgefäß 2 und der Ziehdüse 6 auszugleichen, aber auch bei der Arbeitstemperatur genügend viskos ist, um die Dichtigkeit gegenüber der unter Druck stehenden flüssigen Legierung 4 sicherzustellen. Das Material des Verbindungsstücks 25 ist beispielsweise ein Pulver, das aus einer Mischung aus Siliciumdioxid und Boroxid besteht.
b) Durch die allgemeine Form des Gießteilabschnitts 14 mit der eingefügten Ziehdüse 6 am unteren Teil des Schmelzgefäßes 2 ergeben sich gleichzeitig folgende Vorteile:
- Es ist möglich, die Ziehdüse 6 sogar auf Höhe der Öffnung 60 zu erhitzen, wodurch sich ein Überhitzen der Legierung 4 vermeiden läßt;
- Die von dem Strahl 7 zwischen der Öffnung 60 und der Oberfläche 80 der Flüssigkeit 9 zurückgelegt Strecke kann kurz, vorzugsweise höchstens gleich 15 mm und vorteilhafterweise höchstens gleich 5 mm sein, wobei diese Strecke mindestens gleich 2 mm ist, jedoch erlaubt die Anwesenheit des Schutzgases eine größere Beweglichkeit bei der Regelung dieses Abstands, als wenn ein solches Gas nicht vorhanden wäre. Der niedrige Abstand verhindert jede anfängliche Tropfenbildung des Strahls und ermöglicht gleichzeitig, sollte dies erwünscht sein, mit einem relativ niedrigen Wert des Winkels α7 zu arbeiten, wodurch oft eine gute einheitliche Beschaffenheit des Drahts 12 gewährleistet wird. Der Wert des Winkels α7 reicht vorzugsweise von 40 bis 90 º, noch bevorzugter von 50 bis 70 º.
- Dadurch, daß der Gasstrom 24 die Ziehdüse 6 um die Öffnung Öffnung 60 und den Strahl 7 herum berührt, werden ein effektiver Schutz der Seite 68 der Ziehdüse 6 vor einem Bedecken mit dem Oxid, das sich auf dem Strahl 7 in Abwesenheit eines solchen Schutzes bilden würde, und damit eine Verlängerung deren Lebensdauer möglich, wobei gleichzeitig die Oxidation der Legierung 4 des Strahls 7 vermieden wird, und dies mit einem sehr niedrigen Durchsatz des Gases 24. Vorzugsweise beträgt dieser Durchsatz von 0,5 bis 5 cm³/s.
c) Alle diese Punkte weisen den Vorteil auf, daß sie die Verwendung von in den amorphen Zustand überführbaren Legierungen 4 ermöglichen, die reich an Eisen und somit ökonomisch sind und den Drähten hohe Widerständsfähigkeit verleihen, während solche Legierungen bis jetzt nicht verwendbar waren.
Vorzugsweise entspricht die Legierung 4 der Formel FeαCrβSiγ BδNi&epsi;Co Moη, und die Legierung ist frei von anderen Elementen, mit Ausnahme von unvermeidbaren Verunreinigungen.
α,β,γ,δ,&epsi;, ,η sind die Atomprozente der Elemente, auf die sie sich beziehen, und diese Prozentangeben entsprechen den folgenen Beziehungen:
α ≥ 55 ; 5 ≤ β ≤ 10 ; 7,5 ≤ γ ≤ 15 ;
8 ≤ δ ≤ 15 ; 0 ≤ &epsi; + ≤ 15 ; 0 ≤ η ≤ 2.
Noch bevorzugter läßt sich wenigstens eine der folgenden Bezieungen anwenden:
α ≥ 60 ; 5 ≤ β ≤ 7 ; 0 ≤ &epsi; + ≤ 10 ;
Diese Legierung weist also einen sehr hohen Gehalt an Eisen auf, da dieser oberhalb von 60 Atom-% liegt. Die Legierungen sind ökonomisch, und die Erfindung ermöglicht deren Verwendung zur
Darstellung hoher Längen amorpher Drähte ohne Abriß, wobei diese Drähte interessante mechanische Eigenschaften aufweisen, während bekannte Verfahren deren Verwendung nicht ermöglichten, da sie zu häufigen Abrissen führten und Drähte mit schlechten mechanischen Eigenschaften ergaben.

BEISPIELE

In den beiden folgenden erfindungsgemäßen Beispielen wird die Vorrichtung 1 zur Herstellung von amorphen Drähten 12 mit Hilfe von zwei in den amorphen Zustand überführbaren Legierungen verwendet. Zur Durchführung dieser beiden Beispiele weist die Vorrichtung 1 die folgenden Eigenschaften auf:
- Innendurchmesser der Trommel 11: 470 mm;
- verwendete Flüssigkeit 9: Wasser; Dicke der Schicht 8: 20 mm; Wassertemperatur: 5 ºC; die Oberfläche 80 der Schicht 8 steht unter Atmosphärendruck;
- Winkel a7: 52 º
- Gas 5: Helium, gewählter Gasdruck: 4,5 bar (450 000 Pa);
- Abstand zwischen der Öffnung 60 der Ziehdüse 6 und der freien Oberfläche 80 in Richtung der Achse yy': 3 mm;
- Schutzgas 24: Wasserstoff; Durchsatz dieses Gases 24 bei einem Druck von 1 bar bei Raumtemperatur (etwa 20 ºC): 2,22 cm³/s, was einer Geschwindigkeit von 270 cm/s in dem Rohr 23 entspricht;
- Schmelzgefäß 2 aus glasartigem transparenten Quarz; Dicke des Schmelzgefäßes 2 in den Teilabschnitten 2A, 2B und 2C (vor der abgeschrägten Fläche 2D): etwa 3 mm; Winkel α2B: etwa 90 º; Winkel α2C: etwa 35 º; Winkel α2D: etwa 120 º;
- die Ziehdüse 6 ist aus mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid durch einachsige Druckformungs- und Sintertechnik gefertigt; Dicke dieser Ziehdüse: etwa 1 mm; Höhe in Richtung der Achse yy': etwa 5 mm; diese Ziehduse weist an der Innen- und Außenseite die Form eines Konus auf, dessen Winkel (nicht angegeben) gleich α2C ist, also etwa 35 º,
- das Verbindungsstück 25 besteht aus einer Mischung von Siliziumdioxid und Boroxid;
- Höhe der Kammer 22 in Richtung der Achse yy': etwa 2 mm; Durchmesser der Öffnung 21: etwa 1 mm.

BEISPIEL 1

Es wird eine in den amorphen Zustand überführbare Legierung der Zusammensetzung Fe&sub6;&sub1; Co&sub1;&sub0; Cr&sub7; Si&sub9; B&sub1;&sub3; verwendet.
Die tiefgestellten Zahlen geben die Atom-% wieder.
Die Herstellung des Drahts wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Temperatur der flüssigen Legierung: 1250 ºC;
- Durchmesser der Gießöffnung 60: 110 µm;
- Lineargeschwindigkeit der Innenwand 10 der Trommel 11: 9,04 m/s
Es wird ein amorpher Draht 12 einer durchgehenden Länge von 1760 m mit einem Durchmesser von 98 µm und einer im Rohzustand nach dem Abschrecken gemessenen mittleren Bruchlast bei Zug von 3237 mPa mit einer Standardabweichung von 59 gemessen.

BEISPIEL 2

Es wird eine in den amorphen Zustand überführbare Legierung der Zusammensetzung Fe&sub7;&sub1; Cr&sub7; Si&sub9; B&sub1;&sub3; verwendet.
Die tiefgestellten Zahlen geben die Atom-% wieder.
Die Herstellung des Drahts wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Temperatur der flüssigen Legierung: 1260 ºC;
- Durchmesser der Gießöffnung 60: 118 µm;
- Lineargeschwindigkeit der Innenwand 10 der Trommel 11: 9,33 m/s
Es wird ein amorpher Draht 12 einer durchgehenden Länge von 1145 m mit einem Durchmesser von 109 µm und einer im Rohzustand nach dem Abschrecken gemessenen mittleren Bruchlast bei Zug von 3219 MPa mit einer Standardabweichung von 38 gemessen.
Figur 4 zeigt einen Teil einer anderen erfindungsgemßen Vorrichtung 40. Diese Vorrichtung 40 ähnelt der Vorrichtung 1 mit den nachfolgend beschriebenen Unterschieden. In der Vorrichtung 40 enthält das Schmelzgefäß 41 einen oberen zylindrischen Teilabschnit 41A, der dem Teilabschnitt 2A der Vorrichtung 1 analog ist. Dieser Teilabschnitt 41A verläuft nach unten in einen konischen Teilabschnitt 41B, dessen unteres Ende eine ebenfalls konische abgeschrägte Fläche 41C aufweist. Die Konuswinkel des Teilabschnitts 41B und der Fläche 41C sind mit α41B und α41C bezeichnet.
Die Ziehdüse 42 besitzt eine ähnliche Form wie die Ziehdüse 6 der Vorrichtung 1, befindet sich aber so in dem unteren Teil des Teilabschnitts 41B, daß ihre Gießöffnung 420 sich außer- und unterhalb des Schmelzgefäßes 41 befindet, wobei die Ziehdüse 42 so einen Vorsprung außerhalb des konischen Teilabschnitts 41B, an der Außenseite des Schmelzgefäßes 41, bildet.
Der Teil der Ziehdüse 42, der sich unter dem Teilabschnitt 41B des Schmelzgefäßes 41 befindet, ist von einem Ring 44 umgeben, der mit einem Loch 45 versehen ist, worin das Rohr 43 mündet, aus dem das Gas 24 in den Ring 44 strömt. Dieser Ring 44 weist beispielsweise an der Außenseite die Form eines Zylinderabschnitts auf, dessen oberes Ende 46 sich dicht an die abgeschrägte Fläche 41C anschließt und die Öffnung 420 umgibt, während sein unteres Ende 47 praktisch zu dem Teil der Oberflche 80, der ihm gegenübersteht, parallel ist und zu diesem einen geringen Abstand aufweist Bei dieser Anordnung ist der Winkel α4B beispielsweise kleiner als der Winkel α2B der Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 40 erlaubt es, das Gas 24 um den unteren Teilabschnitt der Ziehdüse 42 gegen die Öffnung 420 und den Strahl 7 herum in die Kammer zu leiten, die von der Innenseite des Rings 44 und den davon umgebenen Teilabschnitten der Oberfläche 41C und der Ziehdüse 42 gebildet wird.
Das Material des Rings 44 kann beispielsweise dasselbe sein wie das des Schmelzgefäßes 41.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Es ist daher beispielsweise so, daß die oben gegebenen geometrischen Abmessungen, insbesondere die Winkel und die Dicken des Schmelzgefäßes 2 und der Ziehdüse 6, in weiten Grenzen variieren können.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung eines Drahts (12) aus einer amorphen Metallegierung auf Eisenbasis, wobei dieses Verfahren darin besteht, einen Strahl (7) aus einer in den amorphen Zustand überführbaren, geschmolzenen Legierung (4) durch die Öffnung (40,420) einer Ziehdüse (6,42) zu schicken und den Strahl (7) in eine Kühlflüssigkeit (9) einzuführen, die durch die Zentrifugalkraft die Innenwand (10) einer Drehtrommel (11) bedeckt, wobei dieses Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

a) Verwendung eines die Legierung (4) enthaltenden Schmelzgefäßes(2,41) und einer Ziehdüse (6,42), die sich an einem Ende des Schmelzgefäßes befindet, wobei das Schmelzgefäß (2,41) und die Ziehdüse (6,42) aus verschiedenen Materialien bestehen und über ein Verbindungsstück (25), das aus einem anderen Material besteht als das Schmelzgefäß (2,41) und die Ziehdüse (6,42), miteinander in Verbindung stehen;

b) Verwendung ein und derselben Mittel (3), um die Legierung (4) auf einmal in dem Schmelzgefäß (2,41) und in der Ziehdüse (6,42) zu erhitzen;

c) Zuführen eines inerten oder reduzierenden Gases (24) in eine in der Nähe der Ziehdüse (6,42) befindliche Kammer (22) derart, daß es direkt in Kontakt mit dem Strahl bei dessen Austreten aus der Ziehdüse (6,42) tritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (2,41) wenigstens einen konischen Teilabschnitt (2C,41B) mit einer Öffnung (21) enthält, durch die der Strahl (7) strömt, wobei die Ziehdüse wenigstens zum Teil in diesem konischen Teilabschnitt angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6) ganz in dem konischen Teilabschnitt (2C) angeordnet ist, wobei dieser konische Teilabschnitt und die äußerste, stromab liegende Seite (68) der Ziehdüse (6), wo sich deren Öffnung (60) befindet, eine Kammer (22) definieren, in die ein Röhrchen (23) mündet, wodurch das Gas (24) in die Kammer (22) eingeleitet wird, und diese Kammer eine Öffnung (21) enthält, durch die der Strahl (7) in Richtung der Kühlflüssigkeit (9) strömt

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (42) nur zum Teil in dem konischen Teilabschnitt (418) angeordnet ist und mit ihrer Öffnung einen Vorsprung außerhalb dieses konischen Teilabschnitts, an der Außenseite des Schmelzgefäßes (41), bildet, und ein Röhrchen (43), das ein Zuführen des Gases (24) derart gestattet, daß es direkt in Kontakt mit dem Strahl (7) bei dessen Austritt aus der Ziehdüse (42) kommt und in eine die Öffnung der Ziehdüse umgebende Kammer mündet, wobei diese Kammer eine Öffnung aufweist, durch die der Strahl in Richtung der Kühlflüssigkeit strömt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (2,41) aus Glasquarz gefertigt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6,42) aus stabilisiertem Zirkonoxid kubischer Kristallform gefertigt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6,42) aus Zirkonoxid gefertigt ist, das mit wenigstens einer der folgenden Verbindungen stabilisiert wurde: Yttriumoxid, Magnesia, oder Kalk

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (25) aus einer Mischung von Siliziumdioxid und Boroxid gefertigt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer teilweise aus Glasquarz gefertigt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung (4) der Formel FeαCrβSiγBδNi&epsi;Co Moη verwendet wird, wobei α,β,γ,δ,&epsi;, ,η die Atomprozente der Elemente, auf die sie sich beziehen, sind, und diese Prozentangeben den folgenden Beziehungen entsprechen:

α ≥ 55 ; 5 ≤ β ≤ 10 ; 7,5 ≤ γ ≤ 15 ;

8 ≤ δ ≤ 15 ; 0 ≤ &epsi; + ≤ 15 ; 0 ≤ η ≤ 2.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dort wenigstens eine der folgenden Beziehungen besteht:

α ≥ 60 ; 5 ≤ β ≤ 7 ; 0 ≤ &epsi; + ≤ 10

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Strahl (7) zurückgelegte Strecke zwischen der Öffnung (60,420) der Ziehdüse (6,42) und der Kühlflüssigkeit (9) mindestens gleich 2 mm und höchstens gleich 15 mm ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Strecke mindestens gleich 2 mm und höchstens gleich 5 mm ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl (7) auf die Kühlflüssigkeit (9) in einem Einfallswinkel ((17) von 40 bis 90 bezüglich der Umfangsdrehrichtung der Flüssigkeit auftrifft.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Einfallswinkel (α7) von 50 bis 70 º reicht.

16. Vorrichtung (1,40) zur Gewinnung eines Drahts (12) aus amorpher Metallegierung auf Eisenbasis, wobei diese Vorrichtung (1,40) ein zur Aufnahme einer in den amorphen Zustand überführbaren flüssigen Legierung (4) auf Eisenbasis geeignetes Schmelzgefäß (2,41),eine an einem Ende des Schmelzgefäßes (2,41) befindliche Ziehdüse (6,42), Mittel (5) zum Anlegen eines Drucks, um die flüssige Legierung (4) durch die Öffnung (60,420) der Ziehdüse (6,42) als Strahl (7) in Richtung einer Kühlflüssigkeit (9) zu gießen, eine Trommmel (11) und Mittel (13) zum Drehen der Trommel (11) um eine Achse x,x' derart, daß die Kühlflüssigkeit (9) als Schicht (8) die Innenwand (10) der Trommel (11) bedeckt, so daß durch schnelles Erstarren des Strahls (7) der amorphe Draht (12) erhalten wird, enthält, wobei diese Vorrichtung durch folgende Punkte gekennzeichnet ist:

a) das Schmelzgefäß (2,41) und die Ziehdüse (6,42) sind aus verschiedenen Materialien gefertigt und stehen über ein Verbindungsstück (25), das aus einem anderen Material als das Schmelzgefäß und die Ziehdüse gefertigt ist, miteinander in Verbindung;

b) die Vorrichtung (1,40) enthält ein und dieselben Mittel (3), um die Legierung (4) auf einmal in dem Schmelzgefäß und in der Ziehdüse zu erhitzen;

c) die Vorrichtung enthält Mittel (23,43), um ein inertes oder reduzierendes Gas (24) in eine in der Nähe der Ziehdüse (6,42) befindliche Kammer (22) so einzuführen, daß es direkt in Kontakt mit dem Strahl (7) bei dessen Austreten aus der Ziehdüse (6,42) tritt.

17. Vorrichtung (1,40) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (2,41) wenigstens einen konischen Teilabschnitt (2C,41B) mit einer Öffnung (21) enthält, durch die der Strahl (7) strömt, wobei die Ziehdüse wenigstens zum Teil in diesem konischen Teilabschnitt angeordnet ist.

18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6) ganz in dem konischen Teilabschnitt (2C) angeordnet ist, wobei dieser konische Teilabschnitt und die äußerste, stromab liegende Seite (68) der Ziehdüse (6), wo sich deren Öffnung (60) befindet, eine Kammer (22) definieren, die Mittel zum Einleiten des Gases ein Röhrchen (23) aufweisen, das in diese Kammer so einmündet, daß das Gas (24) in die Kammer (22) eingeleitet wird, und diese Kammer (22) eine Öffnung (21) für den Durchlaß des Strahls (7) in Richtung der Kühlflüssigkeit (9) aufweist.

19. Vorrichtung (40) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (42) nur zum Teil in dem konischen Teilabschnitt (418) angeordnet ist und mit ihrer Öffnung einen Vorsprung außerhalb dieses konischen Teilabschnitts, an der Außenseite des Schmelzgefäßes (41), bildet, die Mittel zum Einleiten des Gases ein Röhrchen (43) aufweisen, das in eine die Öffnung (420) der Ziehdüse (42) umgebende Kammer mündet, wobei die Kammer eine Öffnung für den Durchlaß des Strahls in Richtung der Kühlflüssigkeit aufweist.

20. Vorrichtung (1,40) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzgefäß (6,42) aus Glasquarz gefertigt ist.

21. Vorrichtung (1,40) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6,42) aus stabilisiertem Zirkonoxid kubischer Kristallform gefertigt ist.

22. Vorrichtung (1,40) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüse (6,42) aus Zirkonoxid gefertigt ist, das mit wenigstens einer der folgenden Verbindungen stabilisiert wurde: Yttriumoxid, Magnesia, oder Kalk

23. Vorrichtung (1,40) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (25) eine Mischung von Siliziumdioxid und Boroxid ist.

24. Vorrichtung (40) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer teilweise aus Glasquarz gefertigt ist.

25. Vorrichtung (1,40) nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie so angeordnet ist, daß die von dem Strahl (7) zurücklegbare Strecke zwischen der Öffnung (60,420) der Ziehdüse (6,42) und der Kühlflüssigkeit (9) mindestens gleich 2 mm und höchstens gleich 15 mm ist.

26. Vorrichtung (1,40) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß diese Strecke mindestens gleich 2 mm und höchstens gleich 5 mm ist.

27. Vorrichtung (1,40) nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie so angeordnet ist, daß der Kontakt des Strahls (7) mit der Kühlflüssigkeit (9) mit einem Einfallswinkel (α7) von 40 bis 90 bezüglich der Umfangsdrehrichtung der Flüssigkeit eintritt.

28. Vorrichtung (1,40) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Einfallswinkel ((17) von 50 bis 70 reicht.