JPS5924556A - アモルフアス金属の連続ストリツプ成形方法 - 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】 この発明はアモルファス金属の連続スｌ−ＩＪツブ成形
の方法に関し、それは溶融金属用のリザーバーのノヅル
内のオリフィスの対応する列を通して溶融金属のジェッ
トの列を前記列を横切って動くチル表面上へまた前記ノ
ヅルから２，５？ηｐの距離１．−１゜内で突き進ませ
ることよりなり、その表面上でジェットはチル表面によ
り得られるアモルファスストリップへの金属の凝固のた
めのメルトパドルを形成するように一度に結合する。

上に示した形式の方法は米国特許明細書４２２１２５７
から知られる。この特許明細書は６間中以上で均一な厚
さを持つアモルファス金属ス）　ＩＪツブの溶融スピン
プロセスによる製造の問題に関する。それの目的に使用
されるメルトスピニングプロセスニオいて液体金属の短
いジェットは、回転チルロールのような、速く動くチル
表面に対し向けられ、その上てジェットはストＩＪツブ
に固まるために冷却スるパ１−ルを形成する。そのプロ
セスにおいて、非常に速い冷却を適用することによりア
モルファス状態の金属凝固物を得ることは可能である。

この特許明細書において、液体金属の単一ジェットを使
用することは約６藺の最大重を有するストＩＪツブを得
る結果上なるかしかし均一な断面をなお有するより１Ｊ
広いストリップを作ることは不可能と認められることが
注目される。この困難は溶融金属パドルが小滴の平衡形
、ずなわち中心て厚く端て薄い、とみなされる傾向があ
るという事実に帰する。結果として、もし不可能てない
ならは、約６門より大きい巾および断面ｔこおける均一
な厚さを有する完全に冷されたストリップを作ることは
困難である。

前記特許明細書はまた液状金属のジェットの列を用いる
ことは均一な性質を有する１Ｊ広のストリップを導かな
いことを言及する。事実において、複数のジェットの使
用に属すると考えられる原理的な困難はジェットが普通
のパ）・ルを成形するためにデル表面上に一緒に結合し
ないが、あるいはジェットがストリップ上にリッヂを形
成するように走るかということである。これらの因子は
そのような不ぞろいにおいて形成されたアモルファスス
）　ＩＪツブは均一な厚さあるいは同位性を何さないこ
とを生じさせる。

６闘より広巾のストリップの製造におけるこれらの問題
の解決として、前記特許明細書は液体金属のジェット用
にスロットノヅルの使用を捉案じ、そのツノ゛ル（ま、
例えはノヅルリソブの距離が影響される限り、特別な要
求を満足することである。

米国特許４１５４３８０　　は２つの共軸スリット形オ
リフィスおよび液体金属のジェット用の３ケの円い開口
の列を備えたノヅルを用いてアモルファス状１ル）　Ｉ
Ｊツブを作るためのノヅルを示すことか加えられるべき
である。

ｌ・イソ特許出願２９３８７０９は詰まりを避けるため
に比較的大きいオリフィスを用いて−ｒモルファス金属
スｌ−ＩＪツブを作るための方法および装置を開示する
。これらオリフィスζまチル表面の動きの方向ｌこおい
て］’、　５−６．０　ｍ、ｍの範囲内の寸法を有する
。

ヨーＩＪソバ特許出願５０３９７　　ｉ；Ｊ複数の異な
る長子部分を含む急７速焼入された鋳造金属ストリップ
を作るための方法および装置を開示する。ストリップの
各別個の部分（１鋳造中ストＩＪツブの長手範囲ζこ沿
った隣接部分の端部へ冶金的合金接合される。その端）
°？シへ分離された溶融金属の流れが分離したるつほか
ら鋳造表面上へ送られろ。るつほおよびそれのノヅルは
鋳造表面において１つの流れの周囲端部分に接触するよ
うに配置される。

アモルファス状態にある金属で金属ストリップを作るこ
とにおいて、なお他の問題が存在する。

金属かアモルファス状態において凝固するために少なく
とも１０’　Ｉ＜７８　　であるが通常（まＩＯＪ＜、
：／Ｓ　より高い冷却速度の使用が要求される。勿論、
これら高い冷却速度は得られることができるストリップ
厚さに対する限度の状態であるストリップ上さを通して
実現化されなけ４％はならない。かくして、幾らかの鉄
合金の溶融スピニング方法における使用６．１３０−４
０７．ｉｒｎのストリップ厚さを得ることを可能にする
ことは知られている。より大きい厚さを得るための試み
において、特にチル表面によって直接冷却されない成形
されたストリップの側−ヒて冷却速度はアモルファス状
１ルにおいて金属を凝固するために不十分な高さである
ことが現出する。

しかし「１」広いストリップを作ることを促進するスロ
ソトノヅルの使用（１なおアモルファスであるより厚い
ストリップを作ることに寄与することは認められない。

しかし、種々の使用のために、約３０−４０μｍの最大
厚さを有するアモルファス金属ス）　ＩＪツブは薄ずぎ
る。この購めて小さい厚さのため、ストリップは非常に
機械的に抵抗力がなく、結果としてそれは固さおよび強
さのセット基準および形状の安定性を全く満足しない。

したがって、物質は種々の用途に対し適格でないかある
いは手段は固さおよび強さの要求に適合するためにアモ
ルファスストリップの数個の層を組立ての高価なかつ複
雑な方法を持たねばならない。それ故鉄合金のストリッ
プを含み、３０−４０μｍ　の知られた範囲の厚さより
大きい厚さを有しまた均一な性質を有するアモルファス
金属ストリップに対し大きい要求がある。

合本発明は、チル表面で作られることが用いられそして
金属はアモルファス状態実質的に凝固されそごで得られ
る金属ス）　ＩＪツブは前から知られた方法で得られる
ものより大きい厚さを有しそして均一な厚さと巾を有す
るところの溶融スピニング方法により金属ストリップを
作るための目的を有する。アモルファス金属によりここ
では非結晶相がＸ線回折により検出され得ない金属であ
ることが理解される。

本発明による方法は、金属が同しノヅル中のオリフィス
の平行な列から出て来るジェットの少なくとも２個の平
行な列を用いてチル表面に対して突き進まされそしてす
べての列のジェットは溶融パドルを共に形成することに
おいて特徴づけられる。この方法の予期しない結果は得
られるアモルファスストリップの厚さが液体金属のジェ
ットの１列を用いることにより得られるよりかなり大き
くはるかに均整のとれたものであり、さらに、がなり巾
広いストリップがジェットの１列を用いたものより得る
ことができる。これは、先行技術における開示において
複数のジェットの使用が均一な性質を有する巾広いス）
　ＩＪツブを導き出し得なかったことが考えられたこと
において驚くべきことである。

さらに、液体金属のジェットの２あるいはそれ以上の平
行な列の使用はまた溶融パドルにおいておよびその後ス
）　ＩＪツブ厚さと巾における変化の抑制において大き
く減少した不安定を発生することが説明ができないが認
められた。アモルファスストリップの製造において得ら
れる有利な結果は保有するアモルフつ′ス相と共に金属
スｌ−ＩＪツブは同じ条件下てスｆコソトノヅルからス
ピニングによるものの厚さの少なくとも１．５倍に作ら
れ得ることにおいて特に明白である。液体金属のジェッ
トは３−４列において配置されるべきであることが望ま
しい。列は等距離において間隔を置かれる必要はなくま
た連続する列のジェットは千鳥足である心安はない。ま
た列当りのジェットの数は異なっていてもよい。列（ま
各々完全に真直であるべきことが望ましいが、しかしそ
れ（Ｊ総体に必要ではない。１つあるいはそれ以上の列
６まス）　ＩＪツブの断面形状に影響を与えるためにわ
つかに曲って配置されてもよくあるいは中断されてもよ
い。簡単にするために、ジェットが形成されるノヅルオ
リフイスは円であるのが一番よいかもしれないが、しか
し短スロットのような他の形もまた用いられてもよい。

チル表面の運動の方向において見られるオリフィスの最
終列の金属凝固にょる詰まりを防止するために、第１列
のジェットの中心から最終列のそれ迄の距離はｌＯｍａ
より大きくあるへきことが望ましい。合金の性質および
金属がまたアモルファス状態において凝固する速度範囲
により、５闘より大きくない距離を選ぶことは望ましい
がも知れない。円い断面を持っジェットの直径は０．５
から１．０ｍａの範囲また列の２個のジェットの間の中
心から中心の距離は直径の１．１−２倍の範囲において
選はれるのがイ１−利であるかも知れない。列のジェッ
トはス）　ｌ）ツブの断面形状に影響を与えるために違
った厚さのものであってもよい。

前述の米国特許明細１）４２２１２５７′″において記
載されたようなス１ｊットノヅルにおいて形成された単
一ジェットで作られたものの使用と本発明によるジェッ
トの数列のものの使用である比較溶融スピニング実験は
本発明の方法において得られた厚さおよびｌＪの絶対的
均一さは単一スＩＩソトを用いて得られたストリップの
それよりはとんと小さくないこと、しかし厚さの相対的
均一性は一般に幾らかさらに有利なものであることを証
明した。

本発明の方法で得られる他の利点はいイ）ゆるフランク
角、すなわちストリップの側面と基部との間の角、かス
ロソトノヅルで得られたそれより大きいことよりなる○ 大きいフランク角および厚さの高い相対的均一性（才特
に層に組立てられるアモルファスストリップを作る時に
望ましい。それからス！・リップは並んであるいは１つ
か他の上に置かれた峙てきるだけ密接して共にぴったり
と合うべきことが望ましＧ）ｏこれはオランダ特許出願
８２０１４２７　　において記載されるように電磁コア
を作るためにアモルファスストリップブを層にする工程
において非常に重要なことである。コアにおける金属の
種重ね割合はできるたけ高くあるへきである。

上記は特にｈ１ｍＺＺ型の合金のアモルファスストリッ
プに適用され、そこにおいてＭはＦｅ　、　Ｎｉ　、　
Ｃ。

あるいはそれらの混合物てありＺはＣ、Ｐ　、　Ｂ　。

Ｓｉ、Ａｔあるいはそれらの混合物の類金属てありまた
ｍは％において７０−９０てあり、またＺは％において
３０−１０である。Ｆｅ　、　Ｎｉす５よひ／またはＣ
ｏ含有附の１部分Ｃｔ　Ｍｎ　、　Ｍｏ　、　Ｃｒ　　
および類似のもののような他の金属で置換えてもよい。

非常に速い冷却によりアモルファスにされた合金のその
ような組成は、他の刊行物、’、　Ａｃｔａ　Ｍｅｔａ
ｌｌ−ｕｒｇｉｃａ　　Ｖｏ、２０　、Ａｐｒｉｌ　　
ｌ　９７２　、円’、４８５−４９、および米国特許明
細書３８５６５１　：３　　の中に言及されている。

これら合金の金属ストリップは非常に延性かありそして
低いヒステリシスロスのような優れた磁気特性を有しま
た電磁コア用に用いるのに優れた適合性がある。これら
コアはそれからアモルファス金属ス）　ＩＪツブを積重
ねて作り上げてもよい。

これらストリップの積重ねはそれらピより厚くなるよう
にさらに容易に実現されることができ、目標はできるた
け厚い金属ストリップを作ることであり、一方金属のア
モルファス組織は保持されることである。

本発明は同曲を参照して例示される。

第１図において、■は金属２用の石英るつほを示ず。金
属１＃ｈ４＋ｙインダクンヨンコイル３の援助で溶かさ
れつる。その底においてるつほはオリフィス９を備えた
ノヅル４に変化する。ノヅル４はユニット６から動かさ
れ、それから特別なガス圧がるつほに適用されるハルツ
５て閉ぢられることかできる。

ツノ゛ル４の下側からある調節可能な距離において配置
されるものは０から５０　ｍ、／ｓの範囲におけるスビ
ニノグ速度を有するよ・うなある装置（図示せず）によ
り、１駆動される千ルアコール７の内部水冷された表面
である。

装［首の作動において、液体金属はオリフィスを通り冷
却された表面ヒへその一ヒて乗った溶融）＜トルを形成
するために流れそして実際に即時にストリップ８に原因
する。スピニノグ速度によりチルの円周法１（が推測さ
れる。

第２および３図はノヅル４のさらに詳細な図であって、
その／ノルは８　’ｒ各々の２列に配置された１６ケの
オリフィスを備える。下側ｈａｔデルＤ　−ルの表面の
曲率と同じ曲率を有する。第４図は技術の知られた状態
のようなス１コツト形オリフ・ｒス１０を備えたノヅル
を示す。第５図（に３列に配置された４４ケのオリフィ
ス９を備えたノヅルを示す。

本発明は以下の実施例においてさらに説明される。

実施例 第１図に従って作られた装置を使用して、その装置は２
２　’Ｉ　ｍｙｎ直径のチルロール、２９　ｍ、ｍの内
１条を何しまた下側に交換可能な７ノ゛ルを装備した石
英るつほを備えており、以下の条件のもとて合金Ｆｅ６
２．５　、Ｎｉ　１５．４　、Ｊ３１４．］　、Ｓｉ８
．０Ｃ％）をｊ′モルファスストリソブを製造する：合
金の融点　　　　　　　　　　１０８０℃溶融扁度　　
　　　　　　　１２＋）５°−１２２０℃スピニング速
度　　　　　　　　　２６．６ｍ／ｓノヅルｌ、スロッ
ト寸法　　　８Ｘ０．７ｍｆｆ１ノヅル２．スロット寸
法　　　８Ｘ０．９ｍａノヅル３．スロット寸法　　　
８Ｘ１．１ｍａノヅル４．直径０．７ｍａの８個のオリ
フィスの３列、土足でなくそして第１列の中心から第３
列の距離３．６ｍａ（発明）　、ｄＪ６．Ｏｍｘス）　
ＩＪツブ厚さに対し認められた値は第　表において与え
らイする。

第　　１　　表 先行技術のストリップ厚さ値対本発明ｌこより得られた
値 １．１ｍａよい広巾のス１コツトを通すスピニングは詰
りのために不可能であった。ノヅル４を用いることによ
り得られたストリップは均一な厚さおよび巾を有する〇 比較実験は３列の７エツトの使用がス１コツト形オリフ
ィスからの単一ジェットで得られたストリップよりかな
り厚いストリップを得る結果となることを証明している
。またこの実験（まスロソトノヅルの使用で前記合金が
約３０μｍの最大厚さを有するアモルファスストリップ
に形成されることを示す。

実施例２ 実施例１に記載された方法において、そこで示された合
金を使用し、ストＩＪツブは異ったスピニング速度で作
られた。３０　ｍ／ｓの値から出発しチル表面のスピニ
ング速度は各々連続の実験的操業に減少された。

スロット寸法Ｐ、×０．６ｍｓのスｌコントツノ゛ルを
用いて得られｌ；ニストリップは、それぞれ中心−中心
距離１．６ｍａの間隔を置いた５、４および５オリ′ノ
イスの３列において配置された０゜７１１＋Ｊ直径の１
／１オリフイスを有する７、１　ｍｘ巾のノヅルを用い
て得られたス）　ＩＪツブと比較された。第１の中心か
ら°　第３列のそれまでの距離は２．６闘である。第２
列のオリフィスは第１および第３列の中心−中心に関し
て中心−中心オリフ・ｆス距離は半分千鳥にされた。認
められた値は第２表において与えられる。

第２表 スピニング速度の関係としてのストリップ厚さス；フン
トノヅルを用いて得られたス）　ＩＪツブのＩＩ〕は８
．２鰭でまた多数の列のノヅルを用いて得られたものは
６．３ｍ、ＩＩｌであった。またこの実験は多数列ノヅ
ルの使用が、スピニング速度にかかわらず、スロツトノ
ヅルを用いて得られるものよりもかなり大きいストリッ
プ厚さをもたらすことを示す〇さらにその実験はそこで
用いられる合金１こ対しスピニング速度は−ｒモルソア
ス状態においてストリップが凝固するために２０ｍ／ｓ
ｅｅより高くなりれはならないことを証明している。

実施例３ 実施例１の装置および合金′５：使用して、ストリップ
は以下のものを用いて系統的に行なわれたＯノヅルｌ　
スｌコツト寸法８Ｘ０．７闘；ノヅル２　直径０．７ｍ
ｓオリフィス８　’ｒ　１列、１１」６．３１輯； ツノ゛ル３　直径０．７ｍａｍミオリソイス’／’　２
列、＋ｌ＋６．３ｍ１Ｓ列の中心間の距１１？Ｉ　２．
　ｌ　ｍｘ　ニオリフイスは千鳥でない。

測定は平均ス）　ＩＪソゾ厚さ、ストリップ＋ＩＪ、お
よび振幅として関連するスｌ−ＩＪツブ厚さにおける最
大変化である。認められた価は第３表に与えられる。

第３表 スロットスピニングおよび１列と２列ノヅルてのスピニ
ングにより作られたアモルファスストリップの厚さおよ
び均一性 この実験は１列のノエソトの使用（Ｊ−貫したストリッ
プを得ることが達成されないが２列ツノ゛ルは達成され
、そしてさらに後者の場合（・こ得られる厚さくまス１
ｊソトノヅルて作られたものよりかなり大きいと云うこ
とを確証する。

実施例４ 実験１用に使用された装置および合金が異ったスピニン
グ速度において広Ｉ４］アルモファスストリップを作る
ために使用された。使用されたノヅルは１５．１４およ
びＩ５オリフィスの３列に配置された０、７ｍａの４４
オリフイスをイ１する。第１および第３列の中心間の距
離は１．６ｍａそして１１ｊ１２闘である。列のオリフ
ィスの中心、と中心との距離Ｉｔ　０．８　ｍｙｎであ
る。測定はストリップ厚さ、ストリップ厚およびストリ
ップ厚さの振幅である。認められた価は第４表において
刀えられる。

第４表 ４オリフイスを有する３列ノヅルで得られたアルモファ
スストリップの寸法 この実験は３列ノヅルの使用は均一性を失なうことなく
６朋より広［１］のアモルファスストリップを容易にう
ることを証明する。

実施例５ 実施ｆり！Ｉ　】て使用されたものと同じの装置を用い
、アモルファスストリップは合金Ｌ’ｅ７２５、Ｍｎ　
２．０−１３９．０　、　Ｓｉ　１６．２、Ｃｏ０．３
（％）から作られた。実施例２において記載されたよう
な０．７ｍａの１／Ｉオ　／リフイスを備えた３列ノヅ
ルが用いられた。

認められた価は第５表において与えられる。

第５表 Ｉ４オリフィスをイｊする３列ノヅルで得られたアモル
フーｒスストリップＯ戸Ｊ°法 ６　Ｘ　０．７　ｍ、ｍのスロソトノヅルを用い他の点
て同一の条件下で実施される工程を用いる時、アルモフ
ァスストリノブは２６．６ｍ／ｓの速度において得られ
なかった。ストリップがアルモファス状態に凝固するた
めに、スピニング速度は３３　ｍ、／’Ｓより高くある
へきで；まだ得られるストリップ厚さく１３０μｍより
小さくなるであろう。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は本発明の方法を実施するだめの装置の部分断面
における何ｊ面図、第２図は２列における１６オリフイ
スを与えられたノヅルの詳細断面図・第３図は第２図の
ノヅルの図、第４図は知られた技術の方法としてのスロ
ット形オリフィスを備えたノヅルの図、第５図は本発明
の方法により使用される列に配置された４４オリフイス
を備えた／ヅルの図である。 ｌ二石英るつは ２：金属 ３：インダクションコイル ４：ノヅル ５：バルブ ６：ユニット ７：チルロール ８ニストリツプ ９ニオリフイス ｌＯニスｌコツト形オリフイス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属のジェットの列を溶融金属用リザーバー
   のノヅル中のオリフィスの対応する列を通して談判に横
   方向に動かしかつ該ノヅルから２．５関の距離以内のチ
   ル面に突き進ませ、そのノヅル上でジェットはチル面に
   より得られるアモルファスス）　ＩＪツブへ金属を非常
   に速（冷却することによる凝固のための溶融パドルを形
   成するために一緒に結合することよりなるアモルファス
   金属の連続ス）　ＩＪツブ成形方法において、金属は同
   しノヅル内のオリフィスの平行な列から出て来るジェッ
   トの少なくとも２個の列を用いてチル面に対して突き進
   まされそしてすへての列のシェツトは一緒に溶融パ１ニ
   ルを形成することを特徴とするアモルファス金属の連続
   ストリップ成形方法。
2. （２）　　シェツトは３−４列に配置されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）　　チル面の動きの方向で見て第１列のジェット
   の中心から最後の列のそれまでの距離はｌ’ｏｍｓより
   大きくないことを特徴とする特許請求の範囲第１または
   ２項に記載の方法。
4. （４）　　チル面の動きの方向で見て第１列のジェット
   の中心から最後の列のそれまでの距離は５関より大きく
   ない事を特徴とする特許請求の範囲第１ないし３項いず
   れかに記載の方法。
5. （５）　　円形断面を有するジェットの直径は０．５な
   いし１．ＯｍＪＩ＋の範囲内でありまた列のジェットの
   中心から中心の距、離は直径の１．１ないし２倍の範囲
   内であることを特徴とする特許請求の範囲第１ないし４
   項いずれかに記載の方法。