JPS5877750A - 細長いまたは連続的な等方性の非晶質金属のストリツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属を冷たい物体（以下「冷却体」とい
う）の表面に近接して位置するスロット付きノズルから
出すことによシ、冷却体の動く表面上へ溶融金属を置く
ことによって製造した連続な金属ス）　ＩＪノツプとく
に非晶質分子構造をもつ金属ストリップ−関する。

本発明の目的とする非晶質金属スロップは横断面が規則
的または不規則的な針金、１）ボンおよびシートなどを
含む、横寸法がその長さよシ非常に短かい細長い物体で
ある。

溶融金属から針金、リボンやシートのような仕上または
半仕上製品を直接に製造できる方法の必要性が長い間認
められてきた。ン”　−）　（Ｈｕｂｅｒｔ）らは、こ
のような方法′の批評を提供し、次（，１で有効な技術
を［溶融スピン法（ｒｎｅＬｔ　５ｐｉｎ　ｙｏｃｅｓ
ｓ月と［溶融ドラグ法（ｍｅｌｔ　ｄｒａｇ　ｐｒｏｃ
ｅｓｓ）Ｊとに分類した（Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ　ｆ
ｕｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｋｕｎｄｅ　６４゜８８５−８１
３（１９７Ｂ））。

溶融スピン法においては、溶融金属の噴射を、自由飛行
中にまたはこれを冷た（Ａ）゛ロックに対して噴射する
ことによって、冷却して連続フィラメントを得る。これ
らの方法はいずれも加圧第１ノフイスを用いる。オリフ
ィスを用いない溶融スピン法も存在し、この方法におい
ては溶融金属はみぞ付きスピニングディスクのような噴
射形成装置へ供給されその装置から発射される。フバー
トらは、溶融スピン法における成功の秘訣は液状の噴射
をそれが固化するまで安定に保つことである、と述べて
いる。溶融金属の噴射は、溶融金属の低粘度および高い
表面張力に起因して滴を形成する強い傾向をもつため、
本来不安定である。噴射の安定性の基本的問題は、プト
ラー（Ｂｕｔｌｅｒ）らによって、Ｆｉｂｅｒ　５ｃｉ
ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ’／　５　。

２４８−２６２（１９７２）中で議論されている。

溶融ドラグ法（米国特許８，５２２，８３６および８６
０５８６８参照）においては、溶融金属をつくり、ノズ
ルの出口で表面張力によって保持されたメニスカスを形
成する。次いで、このメニスカスから、溶融金属を回転
する連続な冷却されたドラムまたはベルト上へ引きずら
せる。この方法は溶融スピン法につきものの噴射物安定
化の困難性を回避する。しかしながら、不幸なことには
、溶融ドラグ法における動く冷たい表面（以下「冷却表
面」という。）の速度は、メニスカスにおけるメルトフ
ローについての制限のため、きびしく制限されるか、あ
るいは不連続なフィラメントのみが得られるだけである
。また、溶融ドラグ法は、非晶質金属のストリップを製
造できるほどに速（、Ｎ溶融金属の冷却速度を提供する
ように適合させることは容易でないと、信じられる。そ
のようなストリップを得るためには、少なくとも１０４
０Ｇ／秒、さらにいえば通常１０’℃／秒の冷却速度で
、ある種の溶融合金を急速に急冷することを要する。

従来、幅が狭くかつ薄い連続な非晶質金属のストリップ
は、回転するロールの内側もしくは外側、または動くベ
ルトのような動く冷却面に向けて噴射された溶融金属の
噴射物の急冷を含む溶融スピン法によって作られてきた
。急冷すべき溶融金属′の噴射物は、距離が、たとえば
８〜約６１１と比較的短かいのに対して高速度であるた
め、安定である。噴射物が急速に動く冷たい支持体（以
下「冷却基材」という。）（典型的には約１８００〜約
２０００ｍ／分）に衝突するとき、噴射物は基材をぬら
し、パドル（ｐｕｄｄＬｅ）を形成する。このノ々ドル
（水たまり状に存在する小量の溶融金属）は一定の空間
を占めて実質上静止しており、運動する基材はこれを引
っばってストリップを形成し、該ス）　ＩＪツブは運動
する基材と同一の速度で動く。

実際の応用において、単一噴射を用し）るときは、実質
的に円形の横断面をもつ噴射物から上述のようにして得
られたス）　ＩＪツブの最大幅は約５〜°６朋に制限さ
れることがわかった。シート様噴射を動く冷却表面に対
して衝突させることによって幅の広いス）　ＩＪツブを
形成しようとした試みは、不成功に終った。なぜなら、
幅広い噴射物は初め、均一な幅広い製品を得るのに要求
されるような、なめらかな線状のパドルを形成せず、結
局よれよれの不均一な急冷ス）　ＩＪツブを生ずるから
である。

適切に間隔を置いた複数の平行な均一な噴射を動く基材
上へ衝突させて、比較的幅広いス）　ＩＪツブを形成す
ることもできる。しかしながら、この方法は、噴射の速
度および間隔と基材の速度との関係を厳密に調節するこ
とが要求されるので固有の困難性を有する。主な困難性
は、噴射が一緒になってパドルを形成しないか、あるい
はジェットは一緒に走ってうねを形成し、その結果実際
的観点から、均一な横断面をもつストリップを得ること
が困難であるということである。その上、冷却基材上に
噴射によって置かれた溶融金属のパドルは中央が厚くへ
りが薄い滴の平衡形態をとる傾向があるので、約７．５
ｍｍよシ広いほぼ均一な横断面をもつストリップを「引
き出す（ｄｒａｗｉｎｇ　ｏｕｔ）Ｊのに十分に均一な
厚さにパドルを維持することは、不可能でないとしても
、非常に困難である。

いずれにせよ、非晶質構造をもつ金属ストリップは少な
くともその引張り性質に関して等方性でアシ、そして鋳
造多結晶構造をもつ金属ストリップはほぼ等方性である
が、幅広く、たとえば約６酊以上の幅をもち、等方性の
強さ、すなわち横方向ならびに縦方向、ま′たけ任意の
方向において測の引張り強さと伸びを有する金属 ス）　ＩＪツブを、単一または複数噴射の鋳造法によっ
て得ることは可能ではなかった。複数噴射の鋳造法によ
って得られた非晶質金属の幅広いス）　ＩＪツブが異方
性の引張り特性を有するのは、その方法によって得られ
るストリップにつきものの不完全さに起因するものと信
じられる。しかしながら、噴射鋳造法によって作られた
ストリップは、幅に関係なく横方向に測定した厚さの均
一性に欠け、そしてその長さ方向に沿った横幅の変化も
かなり大きくなりやすい。このス）　＋）ツブは、溶融
金属の高い表面張力のため滴の平衡形態をとる強い傾向
をもつ液状金属のパドルから引き出されるため、そのよ
うな厚さの均一性に欠ける；オリフィスを経て噴射を形
成する溶融金属の流速におけるほんのわずかな避けるこ
とができない変動も、パドルの直径を変動させ、その結
果パドルから引き出されるストリップの幅を変動させる
ので、ストリップの幅は変動しやすい。

なかでも、Ｂｅｄ、ａｌｌの米国特許３，８６２，６５
８は、僅かな間隔を置いて平行に並べられた反対方向に
回転する２つの鋼製ロールのニップ中に溶融金属を噴出
させることによって、非晶質ストリップ（フィラメント
）を製造する方法を開示する。

この方法は溶融物を急速に効果的に冷却するが、鋼製ロ
ールの間で固化したス）　＋）ツブの圧延を含み、その
結果製品は異方性の引張り性質をもつ。

その方法により、Ｂｅｄｅ　ｌ　ｌは厚さが０．０１２
ｃｍ、幅が１２７ＣＩｎの非晶質リボンを得た（米国特
許８．８６２，６５８の実施例４）。

Ｓｔｒａｎｇｅの英国特許２０，５１８およびＳｔｒａ
ｎｇｅおよびＰｌｍの米国特許９０５，７５８号は、溶
融金属を動く冷却表面上に置くこ゛とによって金属のシ
ート、はく、ストリップまたはリボンを製造する方法を
例示している。

本発明によ゛れば、本発明で採用する方法および装置に
よって、溶融金属の薄い均一な層を冷却表面上へ機械的
に支持することにより、後述するように、幅／厚さの比
が１〜任意の所望値におよぶ針金、リボンおよびシート
の形で金属ス）　ＩＪツブを引き菖すことが可能、にな
ることがわかった。

したがって、本発明においては溶融物から連続な金属ス
トリップを製造する装置を用いて金属ストリップを製造
する。この装置は、可動な冷却体と、溶融金属の保持用
の溜めと連絡するスロット付きノズルと、そして溶融金
属を溜めからノズルを経て、動く冷却表面上へ排出させ
る手段とからなる。

可動の冷却体は、溶融金属を固化のためその上に置く冷
却表面を提供する。この冷却体は、約１００〜約２００
０　ｍ／分の範囲の速度で、冷却表向を縦方向に動かす
ことができる。

溶融金属の保持用の溜めは、金属の温度をその融点以上
に維持する加熱手段を含む。溜めは、溶融金属を冷却表
面上へ置くスロット付きノズルに連絡する。

スロット付きノズルは：冷却表面に密に近接して位置す
る。そのスロットは、冷却表面の動く方向に対して垂直
に配列されている。スロットは１対の通常平行なリップ
によって構成されている。

これら１対のリップを、冷却表面の動く方向に沿って手
前から順に、第１リツプおよび第２リツプと呼ぶことに
する。スロットは、冷却表面の動く方向に測定して、約
０．８〜約１龍の幅をもたなくてはならない。スロット
は冷却表面の幅より長くあってはならないという実際的
考慮以外に、スロットの長さく冷却表面の動く方向に垂
直に測定して）についての制限は存在゛しない。スロッ
トの長さは、鋳造されるストリップまたはシートの幅を
決定する。

冷却表面の動く方向に測定した、リップの幅は、臨界的
パラメーターである。第１リツプはスロットの幅と少な
くとも等しい幅をもつ。第２リツプはスロットの幅の約
１．５〜約８倍の幅である。リップと冷却表面との間の
間隔は、スロットの幅の少なくとも約０．１倍であるが
、スロットの幅と等しいほど十分に大きくあることがで
きる。

溜めの中に含まれる溶融金属をノズルから動く冷却表面
上へ排出させる手段は、たとえば不活性ガスによる溜め
の加圧、あるいは溜めが十分に高い位置にある場合溶融
金属の静落差の利用を包含する。、。

本発明によれば、冷却体の表面を、スロット付きノズル
のオリフィスを通過せしめて、約１００〜約２０００ｍ
／分の一定の予定速度で縦方向に動かし、該ノズルは該
表面へ近接して位置する概して平行な１対のリップによ
って定められて、リップと表面との間の間隔は約０．０
８〜約１ＩＩＩ１１であり、そして溶融金属の流れをノ
ズルのオリフィスから動く冷却体の表面と接触させて、
該金属をその上で固化させて連続なス）　ＩＪツブを形
成する、ことを特徴とする、動′く冷却体の表面上へ溶
融金属を置くことによって形成された連続なス）　ＩＪ
ツブが提供される。スロット付きノズルのオリフィスは
、冷却体の表面の動く方向に概して垂直に配列されてい
る。望ましくは、溶融金属は、溶融物から冷却され、少
なくとも約１０’℃／秒の速度で急冷されるとき、非晶
質固体を形成すや合金である；それは多結晶質金属も形
成できる。

さらに、本発明は、余得に例外的性質を伝える非晶質構
造をもつ金属から構成された新規なストリップ製品を提
供する。このような非晶質製品は、リボン塘たはシート
として、少なくとも約７龍、好ましくは少なくとも約１
ｃｍの幅をもち、等方性の強さおよび他の等方性の物理
的性質、たきえば磁化性をもつ。

本発明の連続ス）　Ｉ）ツブを製造するために用いる鋳
造法を、「平坦流鋳造」と名付けることができる。その
運転の原理を、第１図を参照しながら次に説明する。

第１図は、本発明の方法を例示する部分断面側面図を示
す。第１図に示すように、冷却体１は、ここではベルト
として例示されており、第１リツプ８と第２リツプ４と
から定められるスロット付きノズルに密に近接して、矢
印の方向に移動する。

溶融金属２は、加圧下にノズルを経て、冷却体の動く表
面に接触させられる。金属が運動している冷却体の表面
と接触して固化するとき、第１図中に線６で示す”固化
前面”が形成される。該固化前面の上部では、溶融金属
の本体が溶融状態に維持されている・こ♀固化前面は極
く僅かな部分だけが第２リツプ４の端部からはみ出すだ
けで、ある。

第１１Ｊツブ３は、実質的には固化ス）　ＩＪツブ５が
一定の状態で継続的に取り除かれる結果生じるポンピン
ク作用の助けを借シて、溶融金属を支えている。動く冷
却体ｌの表面は、約１００〜約２０００ｍ／分の範囲内
の速度で移動する。溶融金属の流速は、固体のス）　＋
３ツブの形の金属の取シ出し速度に等しく、自己制御さ
れる。流速は圧力により補助されるが、形成する固化前
面と溶融金属をその下に機械的に支持する第２リツプ４
とによって制御される。したがって、溶融金属の流速は
、第２リツプと形成されつつある固体のストリップとの
間の粘性流によって主として制御されるが、スロットの
幅によって主として制御されない。非晶質リボンを作る
のに十分に高い急冷速度を得るためには、冷却体の表面
は通常少なくとも約２００ｍ／分の速度で動かなくては
ならない。これより低い速度では、急冷速度、すなわち
非晶質ストリップを得るために要求されるような、少な
くとも１０４℃／秒の固化温度における冷却速度を得る
ことは一般に不可能である。もちろん、約１００ｍ／分
程度に低い速度は通常使用できるが、多結晶質ストリッ
プを生ずる。いずれにせよ、非晶質固体を形成しない金
属合金を本発明で用いる方法によシ鋳造する場合は、冷
却表面の移動速度如何に拘らず、多結晶質ストリップを
生ずることになろう。支持体の速度が増加するにつれて
、固化前面の高さは固化に有効な時間が短かくなるため
低下するので、冷却表面の動く速度は約２０００ｍ／分
を越えるべきではない。これは薄い（約０．０２ｍｍよ
り薄い）ストＩＪツブの形成に導く。本発明の金属スト
リップを得る方法の成功は溶融金属の冷却基材の完全な
ぬれによって決定されるので、そして非常に薄い（たと
えば、約０．０２ｉｉよシ薄い）溶融金属の層は冷却基
材を適切にぬらさないので、商業的に許容されない、薄
くて多孔質のストリ了プが得られる。これは鋳造操作を
真空中以外で実施する場合に顕著である。なぜなら、周
囲のガス、たとえば空気の流れはよシ高い支持体速度に
おけるストリップの形成に悪影響をおよぼすからである
。一般的定理として、冷却表面の速度の増加はより薄い
ストリップを形成させ、逆にその速度が減少するとよシ
厚いストリップが形成すると述べることができる。好ま
しくは、速度の範囲は約８００〜約１５００ｍ／分、さ
らに好ましくは約６００〜約１０００７）Ｚ／分である
。

均一な横断面の固体の連続なストリップを得るためには
、ノズルおｉびノズルと冷却表面との相互関係に関する
ある種の寸法が成否を決定する臨界性を有している。そ
れらを第４図について説明する。第４図を参照すると、
冷却表面の動く方向に対して垂直に配列されているスロ
ット付きノズルのスロットの幅ａは、約０．８〜約１ｍ
ｍ、好１しくは約０．６〜約０．９　ｍｍであるべきで
ある。前述のように、スロットの幅はスロットを通過ン
る溶融金属の流速を側斜せず、しかしそれはあ１り狭す
ぎると制限要因となることがある。それは狭いスロット
に要求される速度で溶融金属を高い圧力で強制的に通す
ことによっであるてぃど捕われるが、十分な幅のスロッ
トを形成するこさがいっそう便利である。これに対し、
スロットが広すぎると、たとえば約１　ｍｍより広いと
、冷却表面の任意の一定の動く速度において、金属が冷
却表面上に固化するとき金属によって形成される固化前
面はそれに相応して厚くなシ、非晶質ス）　ＩＪツブを
望む場合、それを得るのに十分な速度で冷却できない厚
いストリップが生ずるであろう。

第４図をさらに参照すると、第２リツプ４の幅すはスロ
ットの幅の約１．５〜約３倍、好ましくは約２〜約２．
５倍である。最適な幅は簡単なふつうの実験によって決
定できる。第２リツプは狭す墓゛ると、溶融金属を適切
に支持できなくなり、不連続なストリ°ツブのみが生成
する。これに対し、第２リツプが広すぎると、リップと
ストリップとの間の固体対固体の摩擦が生じ、ノズルの
急速な破壊に導びくであろう。さらに第４図を参照する
と、第１リツプ８の幅Ｃはスロットの幅に少なくとも等
しく、好ましくはスロットの幅の少なくとも約１．５倍
である。第１リツプが狭すぎると、溶融金属はだらだら
流れ出不傾向となり、溶融金属は冷却表面を均一にぬら
さず、ストリップは形成しないか、または不規則な艮ト
リップのみが形成するであろう。第１リツプの好ましい
寸法はスロットの幅の約１．５〜約３倍、さらに好まし
くは約２〜約２．５倍である。

さらにまた第４図を参照すると、冷却体１と第１および
第２のリップ８および４との間のそれぞれｄおよびｅで
表わされる間隔は、約０６０３〜約ｌ朋、好ましくは約
０．０８〜約０．２５龍、さらに好ましくは約０．０８
〜約０．１５ｍｍであることができる。前記間隔が約１
１１１１を越える場合は、溶融金属の流れがリップによ
ってではなくてスロットの幅によって規制されることに
なるであろう。こめ状態のもとで生成するストリップは
、より厚くなるが、厚さが不均一である。その上、スト
リップは急冷が不十分であり、結局不均一な性質をもつ
。

このような製品は、商業的に許容されえない。これに対
し、約ｏ、ｏ８ｍｍより小さい間隔は、スロットの幅が
約０．３朋を越えるとき固化前面とノズルとの固体対固
体の接触に導びき、ノズルを急速に破壊させる。前述の
パラメーターの範囲内で、冷却体の表面とリップとの間
の間隔は変化できる。

これは、たとえば、一方の側を他方の側より太きくして
、幅方向の厚さの変化するストリップを得るようにする
ことができる。

冷却表面がベルトのように平らな表面であるとき、第４
図において寸法ｄおよびｅで表わされる、冷却表面と第
１および第２のリップとの間の間隔は等しくすることが
できる。しかしながら、冷却表面を提供する可動の冷た
い゛物体が環状の冷却ロールである場合、これらの間隔
は等しくしなくてもよい。さもないと形成されるストリ
ップは冷却ロールから離脱せず、ロールの周囲に付いて
運ばれ、ノズルに衝突しこれを破壊することになシ得る
からである。これは間隔ｅよりも小さい間隔ｄを作るこ
とにより、すなわち第２リツプと冷却表面との間よりも
第１１Ｊツブき冷却表面との間の間隔を小さくすること
によって、避けることができることが、驚ろくべきこと
には、わかった。さらに、驚ろくべきことには、第１１
Ｊツブおよび第２リツプと冷却表面との間のそれぞれの
間隔の差が大きくなればなるほどストリップは、より一
層ノズルに近い位置で冷却面から離れる。したがって、
これらの間隔の差を調節することによって環状の冷却ロ
ールからス）　ＩＪツブが離れる点を調節できることが
わかった。間隔におけるこのような差は、ノズルを少し
傾斜させて、その出口が冷却ロールの回転方向に向くよ
うにすることによって、あるいはノズルの設置を中心か
らずらせることによって、達成できる。さらに、ストリ
ップの環状の冷却ロール上の滞留時間は、ノズルと冷却
表面との間の間隔の増加によって長くなる傾向があるこ
とが認められた。

前記のパラメーターの範囲内で、たとえば冷却表面が約
７００ｍ／分の速度で動くことができるとき、スロット
の幅は約０．５〜０．８朋の間であることができる。第
２リツプはスロットの幅の約１．５〜２倍であシ、そし
て第１リツプはスロットの幅の約１−１．５倍であるべ
きである。溜め中の金属は約０．５〜２　、ｐｓｉ　（
０，Ｑ　８５〜０．１４１Ａ：ｇ／ｃＩｎ２）ゲージに
加圧すべきである。第２リツプと冷却基材との間の間隔
は約０．０５〜０．２　ｍｍであることができる。環状
の冷却ロールを用いる場合、第１リツプと冷却物体の表
面との間の間隔は、前に説明したように、第２リツプと
冷却物体の表面との間の間隔よりも小さくなくてはなら
ない。これは、たとえば、ノズルの偏心設置によって達
成できる。間隔および／またはガス圧力が増加する゛と
、冷却表面の動く速度が未変化のとき、ス）　ＩＪツブ
の厚さは増加する。

第２図を参照すると、この図は本発明の方法を実施する
ための装置の斜視図であり、ここにはその縦軸のまわり
に回転自在に設置された環状の冷却ロール７と、誘導加
熱コイル９を備える金属保持用の溜め８が示されている
。溜め８はスロット付きノズル１０と連絡し、このノズ
ルｌＯは前述のように環状の冷却ロール７の表面に密に
近接して設置されている。環状の冷却ロール７は、冷却
液体、たとえば水をその内部に循環させる手段として、
冷却手段（図示せず）を必要に応じて有することができ
る。溜め８はその中に含まれる溶融金属を加圧してノズ
ル１０から排出する手段（図示せず）をさらに備える。

運転において、溜め８内に加圧下に維持された溶融金属
はノズル１ｏから回転する冷却ロール７の表面上へ排出
さ、れ、その上で直ちに固化してストリップ１１を形成
する。

前述したように、ノズルの第１および第２のリップと冷
却ロール表面との間の間隔は等しくないため、ス）　Ｉ
Ｊツブ１１は冷却ロールから離れ、それから振り飛ばさ
れて適当な収集装置（（財）示せず）によって収集され
る。第２図において、不活性ガス、たとえばヘリウム、
アルゴンまたは窒素の流れを、スロット付きノズルｌＯ
の前の冷却ロールの表面に対して、以下にさらに説明す
る目的で、向けることができるノズル１１αが示されて
いる。

第３図に示される態様は、冷却体としてエンドレスベル
ト１２を使用スる。エンドレスベルト１２ｑ、ロール１
８および１８α上に位置し、これらのロール、１３およ
び１８αは外部の手段（図示せず）によって回転させら
れる。溶融金属は溜め１４から供給され、この溜め１４
はその中の溶融金属を加圧する手段（図示せず）を備え
る。溜め１４内の溶融金属は電気誘導加熱コイル１５に
ょつて加熱される。溜め１４はスロット付きオリフィス
を有するノズル１６と連絡する。運転において、ベル）
１０は少なくとも約６００　ｍ／分の縦方向の速度で動
く。溜め１４からの溶融金属は加圧されてノズル１６を
経てベル）１２と接触させられ、その上で固化して固体
のス）　ＩＪツブ１７となり、このストリップ１７は図
示しない手段によってベルト１２から分離される。

実際の冷却表面を提供する冷たい物体の表面は、比較的
高い熱伝導率をもつ任意の金属、たとえば銅であること
ができる。この要件は非晶質または準安定ストリップを
作ろうとする場合に適用できる。必要に応じて、冷却表
面は高度にみがかれているか、または高度に均一な表面
、たとえばクロムメッキの表面を有して、平滑な表面特
性をもつフィラメントを得ることができる。腐食または
熱的波れに対する保護を提供するため、冷却体の表面は
適当な抵抗性または高い融点の被膜、たとえばセラミッ
ク被膜、あるいは耐食性の高融点金属の被膜で被覆でき
°ミこれらの被膜は各場合に冷却基材上の溶融金属のぬ
れが適切であるかぎシ既知の方法によって施こすことが
できる。

短時間の運転において、冷却体はそれがかなり大きい質
量をもちヒートシンク（ｈｅαｔ　５ｉｎｋ）として作
用できかつかなりの量の熱を吸収できるかぎり、その冷
却手段を有することは通常不必要である。しかしながら
、長い運転において、ことに冷却体が比較的質量の小さ
いベルトである場合、冷却体の冷却手段を設けることが
望ましい。これは冷却体を液体または気体であることが
できる冷却媒体と接触させることによって都合よく達成
できる。冷却体が冷却ロールである場合、水または他の
液状冷却媒体はその中に循環させるこさができ、あるい
は空気または他の気体はその−Ｆに吹、き付けることが
できる。別法として、蒸発的冷却を用いることができ、
たとえば蒸発により冷却を提供する水または他の液状媒
体と冷却体の外側を接触させることができる。鋳造過程
が進行するにつれて冷却表面の熱膨張のためストリップ
の長さに沿って厚さがかなシ変動することが期待される
が、平衡状態が非−常に急速に、数メートルのストリッ
プの製造中に達成されること、そしてその後このストリ
ップは端から端筐で厚さが著しく均一であることが、実
験において篤ろくべきことには見出された。たとえば、
ス）　ＩＪツブの長さに沿った厚さは約±５％程度に少
なく変動することがわかった。これは特に注目すべきこ
とである。なぜならば通常避けることができない冷却ロ
ールの回転による心振れ（ｒｒｂｎｏｕｔ　）は大きさ
が厚さの変動よシ大きいであろうからである。本発明の
方法は、リップと冷却面との間隔が摩耗の発生によって
変化しても、それをある程度自動的に補正する効果があ
る。さらに、本発明の方法によって製造されたストリッ
プは幅が著しく均一であり、長さに沿った幅の変動は約
十００００４ｃＩｎ程度に小さいと測定された。このよ
うな幅の均一性は従来の溶融スピン法によっては得られ
ないと信じられる；このような均一な幅のス）　ＩＪツ
ブは通常切削法を用いることによってのみ得られるであ
ろう。

溶融金属を冷却表面上に置くのに使用するスロット付き
ノズルは、任意の適当な材料から構成できる。望ましく
は、溶融金属でぬれない材料を選ぶ。便利な構成材料は
溶融シリカであり、これは所望の形状に吹込み成形し、
次いで機械加工によりスロ゛ット付きオリフィスを設け
る。便宜上、溜めとノズルは単一の材料から形成する。

末端部がスロットを形成している凹形の下壁を用いるノ
ズルの適当な形を第５図に示す。その形状のノズルは非
常に有効であることがわかった。スロットの形状は第６
図に示すように実質的に長方形であることができる。好
捷しくけ、スロットの両端は、第７図に丸い形で示すよ
うに、葉形であって、周縁部において溶融金属の適切な
流れを形成するようにする。ノズル壁に近い金属の流速
は、中央付近の流速よシ常に低い。したがって、第６図
に示すような長方形のスロットを用いると、周縁部に存
在する溶融金属の量は中央におけるよりも少なく、その
結果光ａまたはのこぎシ歯状のヘシをもつフィラメント
が生ずる。これに対し、第７図に示すように葉形の端を
もつスロットを形成すると、スロットの両端における溶
融金属の流れは適切となり、なめらかなへりをもつフィ
ラメントが得られる。

本発明の方法によってス）　ｌ）ツブに成形する溶融金
属は、好ましくは不活性ふん囲気中で、その融点より約
５０〜１００℃高い温度以上に加熱することが好ましい
。溶融金属を保持する容器を多少減圧して、ノズルを経
る溶融２属の早期の流れを防ぐ。ノズルを経る溶融金属
の排出は、必要であシ、溜め内の溶融金属の静落差の圧
力によって、好ましくは溜めを、たとえば０．５〜１　
ｐｓｚ（０，０８５〜０．０　Ｖ　Ｏｋｇ７ａｍつゲー
ジに、または溶融金属が排出されるまで加圧することに
よって、実施できる。圧力が高すぎると、溶融金属は冷
却表面によって運び去られるよりも多くがスロットを経
て押し出され、その結果制御されない圧力の流れが生ず
る。きびしい場合において、溶融金属のスプラッチリン
グ（ｓｐｌａｔｔｅｒｉｎｇ）が起こることがある。

これよシきびしさに劣る場合において、でこぼこな、不
規則なへりをもち、厚さが不規則であるストリップが形
成されるであろう。圧力の正しさはストリップの外観に
よって判断できる。ストリップが均一な寸法をもつ場合
、正しい圧力が加わっている。圧力の正しさは、鋳造操
作中、第２リツプ付近のス）　ＩＪツブの外観によって
判断できる。

制御されない圧力流の条件下では、赤熱状外観を呈する
ことによって識別できる溶融態の金属が、第２リツプを
かなり過ぎたところまで延びる。制御された条件下では
、溶融態の金属が第２リツプをかなりな程度に過ぎて流
れるということはなく、また赤熱外観を呈゛してはいな
い。このようにして正しい圧力は、環境の各特定の組に
対して、簡単なふつうの実験によって容易に決定できる
。

本発明に係る方法によって溶融物から多結晶質ス）　Ｉ
Ｊツブに直接に成形できる金属には、アルミニウム、す
す、銅、鉄、鋼、ステンレス鋼などが含まれる。

溶融物から急速な冷却によって固体の非晶質構造を形成
する金属合金は好ましい。このよろな合金の例は、米国
特許８，４２７，１５４および３．９８１，７２２など
に開示されている。

本発明の方法および装置は、いくつかの独特の利点をも
つ。これらによると、非晶質合金の幅広いストリップを
鋳造でき、前述の自由噴射鋳造の欠点を回避できる。そ
れらは、幅ならびに厚さに関して、不完全さをより少な
くして、等方性の引張り性質をもつ、よりいっそう均一
な寸法のストリップを提供する。本発明に係る方法は既
知の噴射衝突法によって得ることができる急冷速度より
も約１０倍はやい急冷速度を得ることができるので、厚
さの大きい非晶質ストリップを鋳造できる。

これは、先行技術の噴射衝突法によって非晶質の形で得
ることができない合金、たとえばＰｄ７５Ｓｉ２゜から
、本発明の方法は、非晶質ス）　Ｉ）ツブを鋳造できる
という事実によって、証明される。さらに、先行技術の
噴射衝突法は、幅が約６闘以上でありかつ等方性の引張
シ性質をもつス）　ＩＪツブを作ることはできない。本
発明の方法においては運動エネルギーの伝達やへ少ない
ので、とりわけ、均一な急冷ができるという利点がある
。これは高品質の製品ストリップを得るために重要な因
子と考えられる。

さらに、本発明の方法は、不活性ふん囲気中で金属を鋳
造する容易な手段を提供する。このようなふん囲気は、
窒素、アルゴンまたはヘリウムのような不活性ガスの流
れを、第２図に示すように、ノズルの前の動く冷却表面
に対して向ける簡単な手段によって、容易に形成できる
。この簡単な手段により、溶融状態で空気にさらされた
とき燃焼しやすくかつ従来の噴射衝突法によっては空気
中で鋳造できない反応性の合金、たとえばＦｅ７゜Ｍ　
ｏ　１ｏＣ１ｓ　Ｚ？２を鋳造できる。

本発明の方法は、空気中で、減圧もしくは高真空中で、
あるいは不活性ガス、たとえば窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどによって形成できる任意の所望のふん囲気中で、
実施できる。真空中で実施するとき、本発明の方法は約
１００〜約３０００ミクロンＨ２の範囲内の真空中で実
施することが望ましい。本発明の方法において、約１０
０または５０ミクロンＨりより低い真空を用いると金属
ス）　ＩＪツブの冷たい表面への接着は予期されなＧ）
ことには悪影響を受け、その結果不完全な、不十分に急
冷されたス）　ＩＪツブが形成する９とが、驚ろくべき
ことには発見された。非晶質の急冷合金は延性に欠け、
もろいことがある。現在、この現象について説明できな
い。本発明の方法におし）て、真空中での実施の利益、
たとえばス）　ＩＪツブ製品の改良された均一性および
酸化的攻撃の減少は、前述の範囲内の真空下の実施によ
り、好ましくは約２００〜約２０００ミクロンの範囲内
の実施により、得られる。不活性ふん囲気中の実施の利
益は、前述のようにノズルの前の動く冷却体の表面に対
して不活性ガスを単に向けることによって得られる。別
法として、装置を適当なノ・ウジングで囲み、次いで排
気するか、あるいは−・ウジング内の空気を所望の不活
性ガスで置換できる。本発明に係る方法は、前述のよう
に、改良された急冷を提供するため、非晶質金属ストリ
ップの製造にとくに適するが、多結晶質金属および従来
法によってはストリップを容易に形成できない非延性も
し〈はもろい合金のス）　ＩＪツブの製造にもことに適
する。

本発明の製品は、幅が少なくとも約７關、好ましくは少
なくとも約１　ｃ１７１　％さらに好ましくは少なくと
も約８（ｍの、非晶質分子構造をもつ金属のストリップ
である。本発明のストリップは、厚さが少なくとも約０
．０２　ｍｍであシ、そして使用する合金の融点、固化
および結晶化特性に依存して約０．１４龍以上程度に厚
くあることができる。製品は、前述のように、等方性の
引張シ性質をもつ。

これらの引張り性質は、種々の方向、たとえば縦方向、
横方向およびそれらの間の角度でス）　ＩＪツブから切
った引張り試験試料について、標準の引張り試験方法お
よび装置を用いて、都合よく測定される。製品は、さら
に、なめらかな平らな表面、断面ならびにその長さに沿
った厚さおよび幅の均一性によって特徴づけられる。製
品は既知の金属ス）　ＩＪツブの有利な性質のすべてを
有するので、このようなス）　ＩＪツブが従来使用され
た用途、たとえば切削器具および磁気じゃへい装置にお
ける使用に適する。これらの用途において、その製品の
幅が広いということは決定的な利点である。さらに、そ
の幅が広いということとその等方性の引張り性質との組
み合わせによって、製品は強化材、とくに複合構造にお
ける強化材としての使用にことに適する。

次の実施例によって、本発明を例示し、現在その実施に
ついて考えられている最良の方式を説明する。

実施例１ 第２図に示す装置に似た装置を用いる。使用した冷却ロ
ールは直径が１６インチ（４０，６ｃｒｎ）、幅が５イ
ンチ（１２，？ｃｎｔ）である。これを約８９５ｍ／分
の冷却ロールの周囲表面の線速度に相当する約７０　Ｏ
ｒｐｍの速度で回転する。１．８１１１１Ｉの幅の第１
１Ｊツブと２．４ｍｍの幅の第２リツプ（リップは冷た
いロールの回転方向に番号を付す）とによって定められ
た、０．９１！ＩＩの幅と５１ｍｍの長さのスロット付
きオリフィスを有するノズルを、冷却ロールの周囲表面
の動く方向に垂直に設置して、第１リツプと冷却ロール
の表面との間の間隔を０．０５ｍｍとし、そして第２リ
ツプと冷却ロールの表面との間の間隔を０．ＯｔＳ＋ｍ
とする。融点が約９５０“Ｃであり、組成がＦ　ｅ＜ｏ
Ｎ　ｉ＜ｏ　Ｐ　１４　Ｚ？ａである金属を用いる。こ
れを約Ｑ　７　ｐｓｉ　（０，０４９に９７ｃｍつゲー
ジの圧力下に１０００℃の温度に維持された加圧るつぼ
からノズルに供給する。圧力はアルゴンふん囲気によっ
て加える。溶融金属はスロット付きオリフィスから１４
に９／分の速度で排出する。これは冷たいロールの表面
上で固化して、幅が５１Ｚｍ、厚さが０．０５ｍｍであ
るストリップとなる。Ｘ線回折分析により検査すると、
このス）　ＩＪツブは構造が非晶質であることがわかっ
た。ス）　ＩＪツブから縦方向と横方向に切った引張試
験試料は、等しい引張り強さと伸びを示す。このス）　
ＩＪツブは等方性の引張り性質を有する。このような広
幅で連続の細長い等方性非晶質金属を製造することは従
来の方法では不可能であり、従ってそのような金属スト
リップは従来存在しなかった。既に述べたように従来の
方法で製造し得た細長い連続的な等方性非晶質金属の最
大幅はせいぜい約５〜６ｍ１Ｎであった。したがって少
なくとも約７順の幅をもちそして等方性の引張り特性を
もつ細長いまたは連続的な非晶質金属のス）　ＩＪツブ
は新規な工業材料であシ、本発明者が初めて世に送シ出
した物質である。本実施例においては幅５ｃＩｎのスト
リップの製造を例示したが、もつと幅の狭いス）　ＩＪ
ツブの製造はさらに容易であ、９．７ｍｍ以上任意の幅
をもつ非晶質金属のス）　ＩＪツブを同様の方法によっ
て容易に製造できることは理解されよう。

本発明の精神および本質的特徴を逸脱しないで本発明に
おいて種々の変更および変形をなすことができるので、
前記説明に含まれるすべての事項は例示の目的だけのも
のであり、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う、特定の形状をもつノズルから
動く冷たい表面上へ置かれた溶融金属からのストリップ
の形成と、冷却表面に関する位置づけとを例示する、部
分断面側面図である。 第２図および第８図のおのおのは、本発明の装置の運転
中の２つの態様の多少簡素化した斜視図である。第２図
において、ス）　Ｉ）ツブの形成はその軸線のまわシに
回転自在に設置された冷却ローールの表面上で起こる。 第８図において、ストリップの形成は動くエンドレスベ
ルトの表面上で起こる。 第４図は、スロットの幅、リップの寸法、およびリップ
と冷却表面との間の間隔の相対的寸法を説明するための
、冷却基材の表面と関係づけたノズルの側断面図である
。 第５図は、凹面形の内部側壁を形成する本発明の実施に
使用するノズルの好ましい態様を例示する、冷却表面の
動く方向に対して垂直の平面において取った断面図であ
る。 第６図および第７図のおのおのは、冷却基材の表面から
見た、本発明に従゛うスロット付きノズルのスロットの
形状の略図である。第６図は概して長方形のスロットを
例示し、そして第７図は拡大した（葉形の）端区域を有
するスロットを例示する。 ｌ・・・冷却体　２・溶融金属　８・・第１１７ツブ４
・・・第２リツプ　５．１１．１７・・・ストリップ６
・固化前面　？・冷却ロール　８、■４・・溜め９、１
５　、・誘導加熱コイル　１０．１６・・　スロット付
きノズル　−１１α・ノズル　１２・・エンドレスベル
ト１３．１８α・・・ロール α・・・スロット付Ｎノズルのスロットの幅ｂ・・・第
２リツプの幅　Ｃ・・・第１リツプの幅ｄ・冷却体の表
面と第１　＋３ツブとの間の間隔ｅ・・冷却体の表面と
第２リツプとの間の間隔特許出願人　　アライド・コー
ポレーション（外２名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　少なくとも約７龍の幅をもち、そして等方性
   の引張シ特性をもつことを特徴とする細長いまたは連続
   的な非晶質金属のスト；ノツプ。
2. （２）少なくとも約０．０２１ｇの厚さを有する特許請
   求の範囲第１項に記載の非晶質金属ストリップ０
3. （３）少なくきも約１（１ｍの巾を有する特許請求の範
   囲第２項に記載の非晶質金属ストリップ。
4. （４）少なくとも約８ｃｒｎの巾を有する特許請求の範
   囲第２項に記載の非晶質金属ス）　ＩＪノツプ