DD225360A5

DD225360A5 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CHANNELS OR THIN LAYERS OF METALLIC OR METAL OXYDIC MATERIAL

Info

Publication number: DD225360A5
Application number: DD83256551A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Heinemann; Peter Reimann; Thomas Gabriel; Hans-Joachim Guentherodt
Original assignee: Concast Standard Ag
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1985-07-31
Also published as: JPS59113960A; CA1229464A; CH666840A5; ZA838391B

Abstract

Ziel und Aufgabe ist es, die Herstellung duenner Metallbaender und Folien jeder beliebigen Breite und mit getrennten Bereichen unterschiedlicher Strukturen zu ermoeglichen, die Herstellungskosten zu reduzieren sowie Qualitaet und Anwendungsbereich zu erhoehen. Erfindungsgemaess werden Gruppen von nebeneinanderliegenden Schlitzduesen (3A, 3B, 3C) mit gleichen oder unterschiedlichen Schmelzen beaufschlagt. Die Schmelzen werden als geschlossene Lache auf einer bewegten Kuehlkoerperoberflaeche, z. B. einer rotierenden Trommel, aufgebracht, wo die Lache zum geschlossenen Metallband erstarrt. Diesen Gruppen, die in Bewegungsrichtung der Kuehlkoerperoberflaeche versetzt angeordnet sind, koennen mit unterschiedlichen Schmelzen beaufschlagt sein, so dass sich ein Metallband mit nebeneinanderliegenden, scharf abgegrenzten Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften ergibt. Es lassen sich amorphe oder gemischt amorphe/kristalline oder auch nur kristalline Materialstrukturen herstellen. Das Verfahren eignet sich auch zum Herstellen von breiten Baendern fuer die Herstellung von Transformatoren, ferner von Beschichtungsfolien fuer Behaelter oder Leitungen, sowie zur Herstellung von Ausgangsmaterial fuer Sandwich- oder Verbundmaterial mit Lagen unterschiedlicher Metallfolien, z. B. aus unterschiedlichen Legierungen. Fig. 1The aim and task is to enable the production of thin metal strips and foils of any width and with separate regions of different structures, to reduce the manufacturing costs and to increase the quality and scope. According to the invention groups of juxtaposed Schlitzduesen (3A, 3B, 3C) are applied with the same or different melts. The melts are used as a closed pool on a moving Kuehlkoerperoberflaeche, z. As a rotating drum, applied where the pool solidifies to the closed metal strip. These groups, which are arranged offset in the direction of movement of the Kuehlkoerperoberflaeche, can be acted upon with different melts, so that there is a metal band with adjacent, sharply demarcated areas of different properties. It is possible to produce amorphous or mixed amorphous / crystalline or even crystalline material structures. The method is also suitable for the production of wide bands for the production of transformers, also of coating films for containers or lines, as well as for the production of starting material for sandwich or composite material with layers of different metal foils, for. B. of different alloys. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bändern oder dünnen Schichten aus metallischem oder metalloxydischem Material direkt aus der Schmelze, wobei die Schmelze aus einem Vorratsbehälter durch wenigstens eine Düsenöffnung auf einen kontinuierlich bewegten Kühlkörper aufgebracht wird und sich beim Abkühlen der Schmelze eine Materialbahn oder eine Materialschicht bildet.The invention relates to a method and an apparatus for producing strips or thin layers of metallic or metal-oxide material directly from the melt, wherein the melt is applied from a reservoir through at least one nozzle opening on a continuously moving heat sink and a material web during cooling of the melt or forms a material layer.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von amorphen Metallbändern bekannt (EP 0026812), wobei eine metallische Schmelze aus einem Vorratsbehälter durch wenigstens eine Düsenöffnung ausgepreßt und auf der Oberfläche eines an der Düsenöffnung in unmittelbarer Nähe vorbeigeführten Kühlkörpers erstarren gelassen wird. Ausgegangen wird dabei von runden Düsen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 mm, bei deren Verwendung ein für die Herstellung amorpher Metallbänder optimaler Zusammenhang zwischen der Düsenöffnung, dem Abstand der Düsenöffnung von der Kühlkörperoberfläche sowie der Geschwindigkeit der Oberfläche des Kühlkörpers angegeben wird. Damit sollen gleichmäßig ausgebildete Metallbänder bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten hergestellt werden können. Solche Bänder können entweder vollständig amorph sein oder ein zweiphasiges Gemisch des amorphen und des kristallinen Zustandes umfassen. Dabei wird unter einer amorphen Metallegierung eine Legierung verstanden, deren Molekülstruktur zu wenigstens 50%, vorzugsweise zu wenigstens 80%, amorph ist.It is a method and an apparatus for producing amorphous metal strips known (EP 0026812), wherein a metallic melt is squeezed out of a reservoir through at least one nozzle opening and solidified on the surface of a guided past the nozzle opening in the immediate vicinity of the heat sink. It is based on round nozzles with a diameter of 0.5 to 1 mm, the use of an optimal for the production of amorphous metal strips relationship between the nozzle opening, the distance of the nozzle opening from the heat sink surface and the speed of the surface of the heat sink is specified. In order for uniformly formed metal strips can be produced at higher production speeds. Such ribbons may be either completely amorphous or comprise a biphasic mixture of the amorphous and crystalline states. Here, by an amorphous metal alloy is meant an alloy whose molecular structure is at least 50%, preferably at least 80%, amorphous.

Es sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallstreifens bekannt (DE-PS 2746238), wonach verschiedene, in der Praxis jedoch kompliziert herzustellende Düsenformen zur Herstellung „breiter" Metallstreifen vorgeschlagen werden. Die größte damit erzielte Streifenbreite betrug 12mm. Im Rahmen dieses Vorschlages wird auch darauf hingewiesen, daß es grundsätzlich möglich sein müsse, eine Vielzahl von parallelen gleichmäßigen Düsenstrahlen aus geeignetem Abstand auf ein sich bewegendes Substrat auftreffen zu lassen, um einen relativ breiten Streifen zu bilden. Dieser Versuch bereite jedoch Schwierigkeiten, insbesondere da die Düsenstrahlen sich nicht unter Bildung einer Lache vereinigen, so daß es praktisch schwierig sei, Streifen mit gleichförmigem Querschnitt zu erhalten. Außerdem sei es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, eine Lache von ausreichend gleichmäßiger Dicke zum Ziehen von Streifen mit nur annähernd gleichmäßigem Querschnitt breiter als etwa 7,5 mm zu erhalten. Es wurden gemäß der DE-PS 2746238 zur Überwindung solcher Schwierigkeiten Vorrichtungen mit sehr nahe an der Kühlkörperoberfläche abgestuften Düsenformen vorgeschlagen, mit deren Hilfe sich Streifen mit gleichförmigeren Abmessungen bezüglich der Breite und Dicke sowie mit gleichmäßigen Festigkeitseigenschaften bis zum Bereich der oben angegebenen Breite herstellen lassen.Furthermore, a method and an apparatus for producing a metal strip are known (DE-PS 2746238), according to which different nozzle shapes for producing "wide" metal strips, which in practice are complicated to produce, are proposed, the largest strip width achieved thereby being 12 mm It is also suggested that in principle it should be possible to impinge a plurality of parallel, uniform jets of suitable distance on a moving substrate to form a relatively wide strip, but this approach presents difficulties, particularly as the jets are jetted In addition, it would be difficult, if not impossible, to create a pool of sufficiently uniform thickness to draw strips of approximately uniform cross-section wider than about 7.5 mm. There have been proposed according to DE-PS 2746238 to overcome such difficulties devices with very close to the heat sink surface stepped nozzle shapes, can be produced with the help of strips with uniform dimensions in width and thickness and with uniform strength properties up to the range of the above width.

In Verbindung mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Materialbändern mit hoher Geschwindigkeit ist ein Düsenkörper mit gekrümmter Oberfläche und einer schlitzartigen Düsenöffnung zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse zwischen dem Düsenkörper und der Oberfläche des Kühlkörpers bekannt (EP 0040069).In connection with an apparatus for producing material strips at high speed, a nozzle body with a curved surface and a slot-like nozzle opening for influencing the flow conditions between the nozzle body and the surface of the heat sink is known (EP 0040069).

Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Bändern der eingangs erwähnten Art sind mit dem entscheidenden Nachteil behaftet, daß die praktische Herstellung von Bändern, welche wesentlich breiter sind als etwa 15cm, bisher nicht möglich war. Dies trotz eines starken und großen Bedarfs an solchen Bändern, die bisher immer noch über aufwendige und kostenintensive Walzverfahren hergestellt werden. Außerdem besteht ein Verlangen nach breiteren Bändern mit amorpher Struktur, welche beispielsweise die Herstellung von Transformatoren ermöglichen. Solche Transformatoren weisen um ca. 30% geringere Ummagnetisierungsverluste auf als aus konventionellen Blechpaketen gefertigte.All known methods and devices for the production of tapes of the type mentioned are subject to the decisive disadvantage that the practical production of tapes, which are much wider than about 15 cm, has not been possible. This despite a strong and large demand for such bands, which are still produced by costly and expensive rolling processes. In addition, there is a demand for wider ribbons of amorphous structure, which allow, for example, the manufacture of transformers. Such transformers have approximately 30% lower core losses than those produced from conventional laminated cores.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Herstellungskosten von Bändern oder dünnen Schichten aus metallischem oder metalloxydischem Material zu reduzieren und ihre Qualität sowie ihren Anwendungsbereich zu erhöhen.The object of the invention is to reduce the manufacturing costs of tapes or thin layers of metallic or metal-oxide material and to increase their quality and their field of application.

Explanation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche die Herstellung von Bändern aus metallischem oder metalloxydischem Material jeder beliebigen Breite erlaubt und welche außerdem die Herstellung von Bändern mit getrennten Bereichen unterschiedlicher Strukturen (amorph bzw. kristallin) ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method and a device which allows the production of strips of metallic or metal-oxide material of any width and which also allows the production of strips with separate regions of different structures (amorphous or crystalline).

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus mehreren nebeneinander liegenden Düsenöffnungen ausströmende Schmelzen beim Auftreffen auf die Kühlkörperoberfläche zu einem geschlossenen Schmelzenbad vereinigt werden und daß die Schmelze im Augenblick der Vereinigung zum Erstarren gebracht wird, so daß sich eine geschlossene Materialschicht der gewünschten Breite bildet.According to the invention the object is achieved in that from several juxtaposed nozzle openings escaping melts are combined when hitting the heat sink surface to a closed melt bath and that the melt is solidified at the moment of unification, so that forms a closed material layer of the desired width.

Dabei wird unmittelbar nach Erstarren der Schmelze aus mindestens einer quer zur Bewegungsrichtung der Kühlkörperoberfläche versetzten Düse mindestens eine von der ersten Schmelze verschiedene zweite Schmelze auf die gleiche Kühlkörperoberfläche aufgebracht, wobei die zweite Schmelze unmittelbar an das aus der ersten Schmelze gebildete Teilband angeschmolzen wird, so daß sich eine geschlossene Materialschicht mit nebeneinander liegenden Bereichen unterschiedlicher Zusammensetzung ergibt.At least one second melt different from the first melt is applied to the same heat sink surface immediately after solidification of the melt from at least one nozzle offset transversely to the direction of movement of the heat sink surface, wherein the second melt is melted directly onto the sub-strip formed from the first melt, so that a closed material layer results with adjacent areas of different composition.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere nebeneinander liegende Düsenöffnungen mit einem oder mehreren Vorratsbehältern verbunden sind, so daß die Wirkungsbereiche der Düsenöffnungen auf der Oberfläche des Kühlköpers direkt aneinander anschließen oder einander überlappen.The apparatus for carrying out the method according to the invention is characterized in that a plurality of juxtaposed nozzle openings are connected to one or more storage containers, so that the areas of action of the nozzle openings on the surface of the cooling body directly adjoin one another or overlap each other.

Zweckmäßigerweise sind die Düsenöffnungen in der Bewegungsrichtung des als Substrat wirkenden Kühlkörpers gegeneinander versetzt angeordnet.Appropriately, the nozzle openings are arranged offset in the direction of movement of the heat sink acting as a substrate against each other.

Die Schlitzdüse wird aus mehreren nebeneinander liegenden Düsenkörpern gebildet, wobei jeder Düsenkörper eine oder mehrere Düsenöffnungen enthält.The slot nozzle is formed from a plurality of adjacent nozzle bodies, each nozzle body containing one or more nozzle openings.

Die Schlitzdüse kann auch durch mehrere, formschlüssig aneinandergefügte Düsenmodule gebildet werden.The slot nozzle can also be formed by a plurality of nozzle modules joined together in a form-fitting manner.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Schlitzdüse aus einer ungeraden Anzahl von Düsenöffnungen besteht, usw. derart, daß die beiden randäußeren Düsenöffnungen bezüglich der Bewegungsrichtung der Substratoberfläche in einer Linie liegen.It is also advantageous if the slot nozzle consists of an odd number of nozzle openings, etc., such that the two outer edge nozzle openings are in line with the direction of movement of the substrate surface.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander liegende Vorratsbehälter mit getrennt geregelten Steuerungseinrichtungen verbunden sind, zur getrennten Regelung der Verfahrensparameter bezüglich der beiden Vorratsbehälter.The device for carrying out the method is further characterized in that adjacent storage containers are connected to separately controlled control devices for the separate control of the process parameters with respect to the two reservoir.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß überlappen sich nebeneinander liegende Düsenöffnungen einander, wobei alle Anfangsbereiche der Düsenöffnungen in einer ersten Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung der Substratoberfläche liegen und alle Endbereiche der Düsenöffnungen in einer zweiten Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung.According to another feature of the invention, juxtaposed nozzle orifices overlap one another, with all initial regions of the nozzle orifices in a first line perpendicular to the direction of movement of the substrate surface and all end regions of the nozzle orifices in a second line perpendicular to the direction of movement.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, daß die zu unterschiedlichen Schmelzen gehörenden Düsen oder Düsengruppen in der Bewegungsrichtung der Kuhlkörperoberfläche um einen derartigen Abstand versetzt angeordnet sind, daß die Wirkungsbereiche der Düsen oder Düsengruppen quer zur Bewegungsrichtung der Kühlkörperoberfläche nahtlos aneinander anschließen.In a further embodiment of the invention, it is possible that the belonging to different melts nozzles or nozzle groups are arranged offset in the direction of movement of the Kuhlkörperoberfläche by such a distance that connect the areas of action of the nozzle or nozzle groups transversely to the direction of movement of the heat sink surface seamlessly together.

Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Düsenöffnungen eine Schlitzbrette zwischen 0,3 und 0,8mm und eine Schlitzlänge zwischen 20 und 100mm aufweisen sowie der gegenseitige Versatz der Düsenöffnung maximal 5mm beträgt.It has proven to be advantageous if the nozzle openings have a slit board between 0.3 and 0.8 mm and a slot length between 20 and 100 mm and the mutual offset of the nozzle opening is a maximum of 5 mm.

Bei Anwendung einer Druckdifferenz zwischen Vorratsbehältern und Düsenöffnungen ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß der gegenseitige Versatz der Düsenöffnungen in der Bewegungsrichtung des Kühlkörpers im Bereich zwischen 5mm und 12mm liegt und daß die kontinuierlich bewegte Kühlkörperoberfläche durch zu beschichtendes Halbzeug gebildet ist.When using a pressure difference between reservoirs and nozzle openings, the device is designed so that the mutual offset of the nozzle openings in the direction of movement of the heat sink in the range between 5mm and 12mm and that the continuously moving heat sink surface is formed by semifinished product to be coated.

Es ist auch möglich, daß eine oder mehrere der Materialschichten durch Aufbringen zusätzlicher Materialschichten gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Struktur oder durch isostatisches Pressen zu Verbundwerkstoffen weiterverarbeitet werden.It is also possible that one or more of the material layers be further processed by applying additional material layers of the same or different composition and / or structure or by isostatic pressing to composite materials.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oberflächenveredlung von Halbzeug werden Stoßbereiche zwischen nebeneinander verlaufenden Materialbahnen in einem zusätzlichen Verfahrensschritt lokal kurzzeitig aufgeschmolzen und es wird das aufgeschmolzene Volumen zum glasartigen Erstarren gebracht. Dabei kann das Aufschmelzen mit Hilfe eines LasersWhen using the method according to the invention for the surface finishing of semifinished products, impact areas between adjacent material webs are locally briefly melted in an additional process step, and the molten volume is brought to glassy solidification. It can melt with the help of a laser

zum glasartigen Erstarren gebracht werden. Auf diese Weise lassen sich teilweise in Überwindung bisheriger praktischer Schwierigkeiten und damit verbundener Vorurteile Bänder nahezu beliebiger Breite herstellen, und es lassen sich Bänder mit getrennten Bereichen unterschiedlicher Strukturen (amorph bzw. kristallin) herstellen, für welche sich ein breites Anwendungsspektrum eröffnet. Es ist damit beispielsweise möglich, eine Folie herzustellen, welche im mittleren Teil amorphe Struktur aufweist und damit steif und formbeständig ist und in den Randbereichen, in welchen die Folie mit anderen Elementen verbunden, beispielsweise verfalzt werden soll, eine weiche und biegsame kristalline Struktur aufweist. Durch kombinierte Steuerung der Verfahrensparameter für nebeneinander liegende Düsen oder Düsengruppen lassen sich auf vorteilhafte Weise die Materialeigenschaften der herzustellenden Bänder weitgehend bestimmen. Nach diesem Verfahren hergestellte Bänder lassen sich auf besonders vorteilhafte Weise zur Verkleidung oder Auskleidung mechanisch oder chemisch beanspruchter Teile verwenden, beispielsweise von Rohrleitungen, um sie korrosionsfest zu machen, oder von Gleitlagern. Solche Produkte lassen sich bei Verwendung von erfindungsgemäß hergestellten Bändern oder Folien einfacher und billiger herstellen als die nach traditionellen Verfahren hergestellten Produkte. Außerdem weisen die nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Produkte besser technologische Eigenschaften auf als konventionell, beispielsweise nach einem pulvermetallurgischen Verfahren, hergestellte Produkte.be brought to the glassy solidification. In this way, it is possible in part to overcome existing practical difficulties and associated prejudices to produce strips of virtually any width, and it is possible to produce strips with separate regions of different structures (amorphous or crystalline), for which a wide range of applications opens up. It is thus possible, for example, to produce a film which has an amorphous structure in the middle part and is thus stiff and dimensionally stable and has a soft and flexible crystalline structure in the edge regions in which the film is connected to other elements, for example to be folded. By combined control of the process parameters for juxtaposed nozzles or nozzle groups, the material properties of the strips to be produced can be advantageously determined to a large extent. Tapes produced by this process can be used in a particularly advantageous manner for lining or lining mechanically or chemically stressed parts, for example pipelines, to make them corrosion-resistant, or plain bearings. Such products can be more easily and inexpensively manufactured using the tapes or films produced according to the invention than the products produced by traditional processes. In addition, the products produced by the proposed method have better technological properties than conventional, for example, by a powder metallurgy process, manufactured products.

embodiment

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1: die schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig.2: ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Düsenkörper mit mehreren Einzelschlitzen, Fig.3: ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer aus Einzeldüsen zusammengesetzten Schlitzdüse, Fig.4: ein weiteres Ausführungsbeispiel mit versetzten Einzeldüsen und getrennten Düsenkörpern, Fig. 5: die Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig.4,2 shows a first exemplary embodiment of a nozzle body with a plurality of individual slots, FIG. 3 shows a second exemplary embodiment with a slot nozzle composed of individual nozzles, FIG. 4 shows a further exemplary embodiment with staggered individual nozzles and separate nozzle bodies, FIG. 5: the top view of the apparatus according to FIG. 4,

Fig.6A bis 6B: die Unteransicht unter einen Düsenkörper mit versetzten Düsenschlitzen, Fig.7A bis 7C: Düsenmodule mit durchgehendem Düsenschlitz,6A to 6B: the bottom view under a nozzle body with offset nozzle slots, Fig. 7A to 7C: nozzle modules with a continuous nozzle slot,

Fig.8A bis 8C: Düsenmodule mit versetztem Düsenschlitz, und8A to 8C: nozzle modules with offset nozzle slot, and

Fig.9A bis 9B: Düsenmodule mit schräg verlaufenden Düsenschlitzen.9A to 9B: nozzle modules with slanted nozzle slots.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält eine als Kühlkörper wirkende kontinuierlich rotierende Trommel !,Vorratsbehälter 2, mit einer oder mehreren Düsen 3, beispielsweise mit einem Düsen schlitz, und einer induktiven Heizvorrichtung 4 zum Aufheizen der in den Vorratsbehältern 2 befindlichen Schmelze. Anstelle der induktiven Heizvorrichtung kann auch eine beliebige andere temperaturstabilisierende Vorrichtung verwendet werden.The apparatus shown schematically in Fig. 1 for carrying out the method comprises acting as a cooling body continuously rotating drum!, Reservoir 2, with one or more nozzles 3, for example with a nozzle slot, and an inductive heating device 4 for heating the in the storage containers. 2 located melt. Instead of the inductive heating device, any other temperature-stabilizing device can also be used.

In den Vorratsbehältern 2 ist schmelzflüssiges Metall enthalten, welches gegebenenfalls aus einer Quelle 5 nachgeführt wird.In the reservoirs 2 molten metal is contained, which is optionally tracked from a source 5.

Sowohl der Vorratsbehälter 2 als auch die gesamte Vorrichtung können an ein Inertgassystem angeschlossen sein, was in Fig. 1 schematisch durch einen an die Vorratsbehälter 2 angeschlossenen Gasbehälter 6 angedeutet ist. Ferner kann der Bereich der Düsenöffnung von einer Schutzgasatmosphäre umgeben sein. Auch kann der Vorratsbehälter 2 mit leichtem Überdruck aus dem Gasbehälter 6 beaufschlagt sein. Es können aber auch beliebige andere Vorrichtung zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Vorratsbehälter und den Düsenöffnungen vorgesehen sein, beispielsweise an sich bekannte mechanische oder elektromagnetische Durckdifferenzerzeuger. An die induktive Heizvorrichtung 4 ist eine geregelte Stromversorgungseinrichtung 7 angeschlossen. Zum besseren Abiösen des sich bildenden Bandes 8 von der Trommel 1 kann eine Abstreiferdüse 9 für Luft oder Schutzgas vorgesehen sein, die an ein Reservoir 10 angeschlossen ist.Both the storage container 2 and the entire apparatus can be connected to an inert gas system, which is indicated schematically in FIG. 1 by a gas container 6 connected to the storage container 2. Furthermore, the region of the nozzle opening may be surrounded by a protective gas atmosphere. Also, the reservoir 2 can be acted upon with slight pressure from the gas tank 6. However, it is also possible to provide any other device for generating a pressure difference between the reservoir and the nozzle openings, for example known mechanical or electromagnetic pressure differential generators. To the inductive heating device 4, a regulated power supply device 7 is connected. For better detachment of the forming belt 8 from the drum 1, a scraper nozzle 9 may be provided for air or inert gas, which is connected to a reservoir 10.

Im gezeigten Beispiel ist die Düsenkonfiguration 3 gemäß Fig. 1 auf die im folgenden beschriebene Weise aus mehreren Einzeldüsen zusammengesetzt. Dabei werden im wesentlichen zwei Ausführungsarten unterschieden, welche jedoch miteinander kombinierbar sind. In einer ersten Ausführungsart ist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein einziger, mit dem Vorratsbehälter 2 integrierter Düsenkörper vorgesehen, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel drei schlitzförmige Düsenöffnungen 3A, 3B, 3C enthält. In einer zweiten Ausführungsart, die in den Fig.3, 4 und 5 schematisch dargestellt ist, sind mehrere Düsenkörper vorgesehen, welche jeweils entweder Einzeldüsen 3 oder Düsengruppen 3 A, 3 B, 3 C enthalten können und welche jeweils mit getrennten Vorratsbehältern 2A, 2B, 2C verbunden sind.In the example shown, the nozzle configuration 3 according to FIG. 1 is composed of a plurality of individual nozzles in the manner described below. Essentially, two embodiments are distinguished, which, however, can be combined with each other. In a first embodiment, as shown in Fig. 2, a single, integrated with the reservoir 2 nozzle body is provided, which contains three slot-shaped nozzle openings 3A, 3B, 3C in the illustrated embodiment. In a second embodiment, which is shown schematically in Figures 3, 4 and 5, a plurality of nozzle bodies are provided, which may contain either individual nozzles 3 or nozzle groups 3 A, 3 B, 3 C and which each with separate storage containers 2A, 2B , 2C are connected.

Die sich gemäß den Fig.2 und 3 aus den Düsenöffnungen 3A, 3B, 3C zusammensetzende Schlitzdüse 3 verläuft senkrecht zur Bewegungsrichtung Y der Trommel 1 und im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Trommel. Die Düsenöffnungen 3 A, 3 B, 3C sind derart nebeneinanderliegend angeordnet, daß die aus dem Vorratsbehälter 2 oder den Vorratsbehältern 2A, 2B, 2C strömende Schmelze auf der als Substrat dienenden Oberfläche der Trommel 1 eine durchgehende und geschlossene Schmelze bildet. Die als Kühlkörper ausgebildete Trommel 1 erzeugt innerhalb der dünnen Schmelzenschicht ein Temperaturgefälle, welches zur sofortigen Erstarrung der Schmelze und zur Bildung einer mechanisch geschlossenen Materialbahn auf dem Substrat führt. Durch Wahl der Schmelztemperatur, z. B. mit Hilfe der regelbaren Stromversorgungseinrichtung 7, sowie durch Wahl der Bewegungsgeschwindigkeit für die Trommel 1, sowie durch Wahl des Temperaturgradienten auf der Substratoberfläche lassen sich Materialbahnen verschiedener Struktur, also vorwiegend amorph oder auch kristallin, herstellen.2 and 3 composed of the nozzle openings 3A, 3B, 3C slot nozzle 3 is perpendicular to the direction of movement Y of the drum 1 and substantially parallel to the surface of the drum. The nozzle openings 3 A, 3 B, 3 C are arranged side by side so that the melt flowing from the reservoir 2 or the reservoirs 2 A, 2 B, 2 C forms a continuous and closed melt on the serving as a substrate surface of the drum 1. Trained as a heat sink drum 1 generated within the thin melt layer, a temperature gradient, which leads to the immediate solidification of the melt and to form a mechanically closed material web on the substrate. By choosing the melting temperature, z. B. by means of the adjustable power supply device 7, as well as by selecting the speed of movement of the drum 1, and by selecting the temperature gradient on the substrate surface can be webs of different structure, ie predominantly amorphous or crystalline, produced.

Am erzeugten Produkt lassen sich derartige Kristallstrukturen beispielsweise durch Röntgenbeugungsmessungen feststellen.On the product produced, such crystal structures can be determined, for example, by X-ray diffraction measurements.

Kristalline Materialien zeigen charakteristische scharfe Beugungslinien, während sich bei amorphen Materialien die Intensität im Röntgenbeugungsbild nur langsam mit dem Beugungswinkel ändert.Crystalline materials exhibit characteristic sharp diffraction lines, while with amorphous materials, the intensity in the X-ray diffraction pattern changes only slowly with the diffraction angle.

Bei Verwendung von getrennten Düsenkörpern, welche mit getrennten Vorratsbehältern 2A, 2 B verbunden sind, lassen sich Materialbahnen herstellen, welche nebeneinander Amorph/Amorph- oder Amorph/Kristallin-Struktur enthalten. Eine auf diese Weise hergestellte Folie erscheint als geschlossene Materialbahn, welche jedoch in verschiedenen Bereichen die bekannten unterschiedlichen Eigenschaften für kristalline bzw. amorphe Strukturen zeigt. Beispielsweise ist eine auf diese Weise hergestellte Folie im mittleren Bereich hochelastisch und fest, während sie in den Randbereichen weich und damit leicht verformbar ist, so daß sie sich hervorragend als Verpackungsfolie eignet. Ein anspruchsvolleres Anwendungsgebiet wäre die Herstellung von nebeneinanderliegenden und miteinander verbundenen Leiterbahnen aus normal- und supraleitenden Gebieten auf einer Folie. Derartige Folien lassen sich zur Herstellung von Hochfeldspulen für Fusionsanlagen verarbeiten.When using separate nozzle bodies, which are connected to separate storage containers 2A, 2 B, can produce material webs which contain side by side amorphous / amorphous or amorphous / crystalline structure. A film produced in this way appears as a closed material web, which, however, shows in different areas the known different properties for crystalline or amorphous structures. For example, a film produced in this way in the middle region is highly elastic and strong, while it is soft in the edge regions and thus easily deformable, so that it is ideal as a packaging film. A more demanding field of application would be the production of juxtaposed and interconnected interconnects of normal and superconducting regions on a film. Such films can be processed for the production of high-field coils for fusion systems.

Gemäß dem in den Fig.4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Düsenköpfe an getrennten Vorratsbehältern 2 A, 2 B, 2C in der Bewegungsrichtung Y der Trommel 1 gegeneinander versetzt. Dabei schließen die Wirkungsbereiche der zu den einzelnen Vorratsbehältern gehörenden Düsen oder Düsengruppen quer zur Bewegungsrichtung Y der Trommel 1 nahtlos aneinander an. Mit dieser Anordnung lassen sich unterschiedliche Materialbahnen mit direkt aneinander anschließendenAccording to the embodiment shown in Figures 4 and 5, the nozzle heads at separate storage containers 2 A, 2 B, 2 C in the direction of movement Y of the drum 1 are offset from each other. In this case, the regions of action of the nozzles or nozzle groups belonging to the individual storage containers close transversely to the direction of movement Y of the drum 1 seamlessly against one another. With this arrangement, different material webs can be connected directly to one another

Bereichen unterschiedlichen Materials herstellen, wobei die Übergänge zwischen den Bereichen längs einer scharfen Trennungslinie erfolgen. Erreicht wird dies durch Steuerung der Verfahrensparameter, Schmelzentemperatur, Abstand der Düsen voneinander und Bewegungsgeschwindigkeit der Trommeloberfläche derart, daß unmittelbar an die bereits erstarrte Schmelze aus dem Vorratsbehälter 2 A eine zweite Schmelze unterschiedlicher Zusammensetzung aus dem zweiten Vorratsbehälter 2B angeschmolzen wird. Dabei bildet sich eine einheitliche Materialschicht, die als Ganzes von der Trommeloberfläche abgetragen werden kann.Produce areas of different material, with the transitions between the areas along a sharp dividing line. This is achieved by controlling the process parameters, melt temperature, distance of the nozzles from each other and movement speed of the drum surface such that directly to the already solidified melt from the reservoir 2 A, a second melt of different composition from the second reservoir 2B is melted. This forms a uniform layer of material that can be removed as a whole from the drum surface.

Zur Erzielung von optimalen Anschlußbereichen zwischen den Düsenöffnungen 3A, 3B, 3C ist es besonders vorteilhaft, nebeneinanderliegende Düsenöffnungen in der Bewegungsrichtung Y versetzt zueinander anzuordnen. Die grundsätzliche Ausführung ist in den Fig. 6 A und 6 B gezeigt. Dabei können auf der Unterseiteeines Vorratsbehälters 2 derartige Düsenmodule einzeln oder zu mehreren formschlüssig nebeneinander eingesetzt sein. Ein solches Düsenmodul enthält mehrere Düsenöffnungen 3A, 3B, 3C mit einer Schlitzbreite a, einer Schlitzlänge b, einem Versatz c einer Überlappung d. Mit dieser Anordnung ergibt sich eine besonders vorteilhafte gleichmäßige Überdeckung der Wirkungsbereiche der Düsenöffnungen. Besonders vorteilhaft haben sich die folgenden Werte erwiesen: a = 0,3 bis 0,8mm, b = 20 bis 100mm, c = 0 bis 5mm und d = 0 bis 3mm.To achieve optimum connection areas between the nozzle openings 3A, 3B, 3C, it is particularly advantageous to arrange juxtaposed nozzle openings in the direction of movement Y offset from one another. The basic embodiment is shown in Figs. 6 A and 6 B. In the process, on the underside of a storage container 2, such nozzle modules can be inserted individually or in a plurality of form-fitting manner next to one another. Such a nozzle module contains a plurality of nozzle openings 3A, 3B, 3C with a slot width a, a slot length b, an offset c of an overlap d. With this arrangement, a particularly advantageous uniform coverage of the effective ranges of the nozzle openings results. The following values have proven particularly advantageous: a = 0.3 to 0.8 mm, b = 20 to 100 mm, c = 0 to 5 mm and d = 0 to 3 mm.

Die Fig.7 bis 9 zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele für derartige Düsenmodule. Gemäß den Fig.7A bis 7C weisen die nebeneinander liegenden Düsenmodule einen durchgehenden Düsenschlitz 3 auf. Gemäß Fig.7 A verläuft die Stoßfläche zwischen den Modulen senkrecht zum Düsenschlitz. Fig.7 B zeigt schräg verlaufende Stoßflächen, was in der Praxis zu besonders guten Übergängen zwischen den einzelnen Düsenmodulen führt, so daß die Stoßstellen am hergestellten Produkt praktisch nicht erkennbar sind. Gemäß Fig.7C sind gekrümmte Stoßflächen zwischen den Modulen vorgesehen, welche auf besonders vorteilhafte Weise eine Selbstzentrierung des durchgehenden Düsenschlitzes erlauben.FIGS. 7 to 9 show further advantageous embodiments of such nozzle modules. According to FIGS. 7A to 7C, the adjacent nozzle modules have a continuous nozzle slot 3. According to Figure 7 A, the abutting surface between the modules is perpendicular to the nozzle slot. Fig.7 B shows oblique abutting surfaces, which leads in practice to particularly good transitions between the individual nozzle modules, so that the joints on the product produced are practically not visible. According to Figure 7C curved abutment surfaces are provided between the modules, which allow in a particularly advantageous manner, a self-centering of the continuous nozzle slot.

Die Düsenmodule nach Fig.8A enthalten je eine Schlitzdüse und schräg verlaufende Stoßflächen. Gemäß Fig.8B enthält ein Modul mehrere, im Beispiel zwei versetzt angeordnete Schlitzdüsen, wobei schräg verlaufende Stoßflächen zwischen den Modulen vorgesehen sind und die Düsenschlitze auch über die Stoßstellen versetzt verlaufen. Demgegenüber verlaufen die Düsenschlitze nach Fig.8C durchgehend über rechtwinklig zu den Düsenschlitzen angeordnete Stoßflächen. Fig.9B zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem nebeneianderliegende, schräg verlaufende Düsenöffnungen einander derart überlappen, daß die abgeknickten oder erweiterten Enden der Düsenöffnungen in das benachbarte Düsenmodul übergreifen; damit werden keine besonderen Anfangs- und Endmodule benötigt.The nozzle modules according to FIG. 8A each contain a slot nozzle and obliquely extending abutment surfaces. According to FIG. 8B, a module contains a plurality of slit nozzles, which are offset in the example in the example, oblique abutment surfaces being provided between the modules and the nozzle slots also being offset over the abutment points. On the other hand, the nozzle slots in FIG. 8C extend continuously over abutment surfaces arranged at right angles to the nozzle slots. Fig. 9B shows an embodiment in which adjacent, obliquely extending nozzle openings overlap one another such that the bent or widened ends of the nozzle openings engage in the adjacent nozzle module; so no special start and end modules are needed.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines amorphen Bandes aus der Legierung Fe₄₀Ni₄₀B₂₀ wurde eine Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 benutzt, bei welchen eine Mehrfachdüsenanordnung mit einer Überlappung G von 1 mm, einem Versatz D von 3mm, einer Düsenschlitzbreite von 0,3mm und einem Abstand der Düsen von der Substratoberfläche von 0,3mm eingestellt wurde. Bei einer Drehgeschwindigkeit der Trommel von 1'200U/min und einem Durchmesser der Trommel von 30 cm ergibt sich eine Gießgeschwindigkeit von 1,2 km/m in.In a preferred embodiment for making an Fe ₄₀ Ni ₄₀ B ₂₀ alloy amorphous ribbon, a device according to Figs. 1 and 2 was used, in which a multiple nozzle arrangement with an overlap G of 1 mm, an offset D of 3 mm, a die slot width of 0.3mm and a distance of nozzles from the substrate surface of 0.3mm was set. At a rotational speed of the drum of 1,200 rpm and a diameter of the drum of 30 cm, a casting speed of 1.2 km / m in.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Moduldüse gemäß Fig.7 verwendet wurde, betrug die Größe der Einzeldüse 2,0 χ 0,3 χ 35mm, der Düsenabstand von der Substratoberfläche 0,3mm. Die Gießgeschwindigkeit wurde gleich gewählt wie im zuvor erwähnten Beispiel.In a further embodiment in which a module nozzle according to FIG. 7 was used, the size of the individual nozzle was 2.0 × 0.3 × 35 mm and the nozzle spacing from the substrate surface was 0.3 mm. The casting speed was chosen to be the same as in the aforementioned example.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Abstand d der Düsen von der Substratoberfläche so zu wählen, daß er einerseits größer als die Dicke des herzustellenden Bandes oder der herzustellenden Schicht ist, andererseits kleiner als 0,5mm. Zur Herstellung von amorphen Bändern oder Schichten hat sich eine Gießgeschwindigkeit im Bereich von 1,2 bis 2,0km/min. als besonders vorteilhaft für die oben erwähnten bevorzugten Ausführungsbeispiele erwiesen. Es wurden im Beispiel Bänder mit einer Breite von 5 bis 30cm hergestellt.It has proven expedient to choose the distance d of the nozzles from the substrate surface such that it is greater than the thickness of the strip to be produced or the layer to be produced, on the one hand, and less than 0.5 mm on the other hand. To produce amorphous ribbons or layers, a casting speed in the range of 1.2 to 2.0km / min. proved to be particularly advantageous for the above-mentioned preferred embodiments. In the example, ribbons with a width of 5 to 30 cm were produced.

Auf besonders vorteilhafte Weise lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren und den beschriebenen Vorrichtungen Folien aus Legierungen herstellen, beispielsweise mit Ni und Pd für katalytisch^ Reaktionen, Cu-Ti, Cu-Zr, Ni-Zr, Mg-Nn-Legierungen, beispielsweise für Wasserstoffspeicher, ferner Lötfolien auf Fe-Basis zum Schweißen von rostfreiem Stahl und Ni-Legierungen und zum Verbinden von Keramik mit Metallteilen. Ferner lassen sich Transformatorenbleche oder Ge- bzw. Si-haltige Legierungen für Halbleiteranwendungen herstellen bzw. Trägermaterial, ζ. B. Silizium-Solarzeilen, damit beschichten. Auch Legierungen für die Supraleitung sind auf diese Weise herstellbar. Solche hochwertigen Folien können gemäß dem beschriebenen Verfahren an den Rändern von weniger wertvollen Transportmaterialien gehalten sein, welche die maschinelle Verarbeitung derartiger Folien mit Hilfe von am Rand angreifenden Transportvorrichtungen bei Schonung der Nutzfolie erlauben.In a particularly advantageous manner can be produced from the alloys with the described method and the described devices, for example, with Ni and Pd for catalytic reactions, Cu-Ti, Cu-Zr, Ni-Zr, Mg-Nn alloys, for example for hydrogen storage , Fe-based brazing foils for welding stainless steel and Ni alloys, and bonding ceramic to metal parts. Furthermore, transformer plates or Ge or Si-containing alloys for semiconductor applications can be produced or carrier material, ζ. B. silicon solar cells, so coat. Also alloys for superconductivity can be produced in this way. Such high-quality films can be kept according to the described method at the edges of less valuable transport materials, which allow the machine processing of such films by means of acting on the edge transport devices while sparing the Nutzfolie.

Mit solchen Produkten bzw. unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens lassen sich Verbundmaterialien verschiedenster Art herstellen, beispielsweise als Sandwich unterschiedlicher Metall-Legierungen, oder im Rahmen des isostatischen Pressens von Fasermaterialien, Bändern und dergleichen. Mit den gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellten Folien oder Bändern lassen sich auch Rohre oder Transportleitungen aus- oder verkleiden, so daß sie beispielsweise eine korrosionsfeste Oberfläche aus hochwertigem Material aufweisen, während das Trägermaterial ein einfaches und preiswertes Massenprodukt sein kann.With such products or using the method described composite materials of various kinds can be prepared, for example as a sandwich of different metal alloys, or in the context of isostatic pressing of fiber materials, tapes and the like. With the films or tapes produced according to the method described can also pipes or transport lines or dress so that they have, for example, a corrosion-resistant surface made of high quality material, while the carrier material may be a simple and inexpensive mass product.

Großflächige Beschichtungen solcher Art lassen sich durch mehrere aneinanderstoßende Materialbahnen realisieren, wobei die Stoßbereiche zwischen den nebeneinander verlaufenden Materialbahnen in einem zusätzlichen Verfahrensschritt derart nachbehandelt werden können, daß sich eine homogene Oberfläche gleichmäßiger Struktur ergibt. Der zusätzliche Verfahrensschritt kann beispielsweise mit Hilfe des „Laserglassing" durchgeführt werden. Dabei werden bis auf eine einstellbare Eindringtiefe die Materialschichten an den Stoßbereichen kurzzeitig örtlich aufgeschmolzen. Das Kühl potential des umgebenden Materials reicht dabei aus, um das aufgeschmolzene Volumen mit sehr hohen Kühlraten, z. B. im Bereich zwischen 10⁴ und 10⁵ Grad Celsius pro Sekunde, glasartig erstarren zu lassen, so daß sich auch dort eine amorphe Materialstruktur erzeugen läßt. Mit dieser Methode lassen sich beispielsweise Oberflächen von Rohren oder Wellen hochvergüten, wobei sich auch Werkstücke mit relativ großen Abmessungen mit einer vergüteten bzw. gehärteten Oberfläche versehen lassen.Large-area coatings of this type can be realized by a plurality of abutting material webs, wherein the impact areas between the adjacent material webs can be aftertreated in an additional process step such that a homogeneous surface of uniform structure results. The additional process step can be carried out, for example, with the aid of "laser glazing." In this process, the material layers at the abutting regions are temporarily locally melted down to an adjustable penetration depth B. in the range between 10 ⁴ and 10 ⁵ degrees Celsius per second, glassy solidify, so that there can also produce an amorphous material structure with this method, for example, surfaces of tubes or waves hochvergüten, which also includes workpieces relatively large dimensions can be provided with a tempered or hardened surface.

Claims

Invention claims:

1. A process for producing strips or thin layers of metallic or metal-oxide material directly from the melt, wherein the melt is applied from a reservoir through at least one nozzle opening on a continuously moving heat sink and forms a material web or layer of material during cooling of the melt characterized in that from a plurality of juxtaposed nozzle openings (3A, 3B, 3C) effluent melting when hitting the heat sink surface are combined to form a closed melt bath and that the melt is solidified at the moment of unification, such that a closed material layer of the desired Width forms.

2. The method according to item 1, characterized in that immediately after solidification of the melt from at least one offset transversely to the direction of movement of the heat sink surface nozzle at least one different from the first melt second melt is applied to the same heat sink surface, wherein the second melt directly to the the first melt formed sub-band is melted, such that there is a closed layer of material with adjacent areas of different composition.

3. The method according to item 1, characterized in that between reservoirs and nozzle openings, a pressure difference is produced, wherein the mutual offset (C) of the nozzle openings (3A, 3B, 3C) in the direction of movement (Y) of the heat sink (1) in the range between 5mm and 12mm is chosen.

4. The method according to item 1, characterized in that the continuously moving heat sink surface is formed by semifinished product to be coated.

5. The method according to item 4, characterized in that impact areas are melted locally between adjacent MateriaIbahnen in an additional process step and that the molten volume is brought to glassy solidification.

6. The method according to item 5, characterized in that the melting is carried out with the aid of a laser and that the molten material with a temperature gradient between 10 ⁴ and 10 ⁵ degrees Celsius per second is brought to the glassy solidification.

7. Apparatus for carrying out the method according to item 1, characterized in that a plurality of juxtaposed nozzle openings (3A, 3B, 3C) are connected, such that the areas of action of the nozzle openings on the surface of the heat sink (1) directly adjacent to each other or overlap.

8. The device according to item 7, characterized in that the nozzle openings (3 A, 3 B, 3 C) in the direction of movement (Y) of the heat sink acting as a substrate (1) are arranged offset from one another.

9. The device according to item 7, characterized in that the slot nozzle (3) of a plurality of adjacent nozzle bodies (2 A, 2 B, 2 C) is formed, each nozzle body containing one or more nozzle openings (3 A, 3 B, 3 C).

10. The device according to item 7, characterized in that the slot nozzle (3) by a plurality of positively joined together nozzle modules (Fig. 6, 7, 8) is formed.

11. The device according to item 8, characterized in that the slot nozzle (3) consists of an odd number of nozzle openings (3A, 3B, 3C), such that the two outer edge nozzle openings (3A, 3C) with respect to the direction of movement (Y) of the Substrate surface lie in a line.

12. The device according to item 7, characterized in that adjacent storage containers (2 A, 2 B) with separately controlled control means (7) are connected for the separate control of the process parameters with respect to the two reservoir.

13. Device according to item 11, characterized in that juxtaposed nozzle openings (3 A, 3 B, Fig. 9) overlap each other, wherein all initial areas of the nozzle openings in a first line perpendicular to the direction of movement (Y) of the substrate surface and all end of the Nozzle openings in a second line perpendicular to the direction of movement (Y, Fig.9B)

14. The device according to item 7, characterized in that the nozzle openings (3 A, 3 B, 3 C) have a slot width (a) between 0.3 and 0.8 mm and a slot length (b) between 20 and 100 mm.

15. The device according to item 8, characterized in that the mutual offset (c) of the nozzle opening (3A, 3B, 3C) is a maximum of 5mm.

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