EP0026812B1 - Vorrichtung zur Herstellung von amorphen Metallbändern - Google Patents

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EP0026812B1
EP0026812B1 EP80104056A EP80104056A EP0026812B1 EP 0026812 B1 EP0026812 B1 EP 0026812B1 EP 80104056 A EP80104056 A EP 80104056A EP 80104056 A EP80104056 A EP 80104056A EP 0026812 B1 EP0026812 B1 EP 0026812B1
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EP
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nozzle opening
nozzle
width
opening
melt
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EP80104056A
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EP0026812A1 (de
Inventor
Hans-Reiner Dr. Hilzinger
Stefan Dipl.-Ing. Hock
Kurt Krüger
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars

Definitions

  • the invention relates to a device for producing amorphous metal strips with a movable heat sink and a nozzle which is arranged in the immediate vicinity and can be closed with a stopper, which is connected to a storage container containing a metallic melt, and at the opening of which the surface of the heat sink is at a speed of is moved past at least 5 m / s.
  • Amorphous tapes are produced, for example, by quenching a corresponding melt, typically at a cooling rate of about 10 4 to 10 6 K / s, so rapidly that solidification occurs without crystallization.
  • the molten amorphous metal alloy is usually pressed under pressure through one or more nozzle openings and the emerging melt jet is directed against a moving cooling surface.
  • the inner or outer surface of a rotating roller or an endlessly rotating belt can be used as the cooling surface.
  • the thickness of the strips obtained in this way can be, for example, a few hundredths of a millimeter, and the width can be a few millimeters to several centimeters.
  • the amorphous alloys can be distinguished from the crystalline alloys by means of X-ray diffraction measurements.
  • the intensity in the X-ray diffraction pattern in amorphous metal alloys changes only slowly with the diffraction angle, similarly as is the case with liquids or ordinary glass.
  • the ribbons made from amorphous alloys can be completely amorphous or comprise a two-phase mixture of the amorphous and the crystalline state.
  • An amorphous metal alloy is generally understood to mean an alloy whose molecular structure is at least 50%, preferably at least 80%, amorphous.
  • the known device has a slot nozzle which is connected to a reservoir for molten metal and which is arranged in the immediate vicinity, for example at a distance of 0.03 to 1 mm, from the surface of a suitable heat sink.
  • the width of the slot measured in the direction of movement of the cooling surfaces is approximately 0.2 to a maximum of 1 mm, the width of the nozzle edges on both sides being regarded as particularly critical. While the first edge arranged in the direction of movement of the cooling surface has a width which is at least equal to the width of the slot, the width of the second edge is approximately 1.5 to 3 times the width of the slot.
  • the distance between the nozzle opening and the cooling surface lies in a range between 0.1 times and 1 times the width of the slot.
  • the molten metal pressed from such a nozzle opening forms under these conditions when it comes into contact with the heat sink surface, the longitudinal movement of which moves at a speed of about 100 to 2000 m / min. takes place, a solidification front that just passes the second edge of the nozzle without touching it.
  • the flow rate of the molten metal is primarily controlled by the viscous flow between the first edge of the nozzle and the solidified metal strip.
  • nozzles with such small dimensions require extremely pure melts. Otherwise there is a risk that the nozzle opening will be blocked by particles of the melt which are not completely dissolved or have prematurely solidified.
  • a considerably greater machining effort is also necessary in order to produce such a nozzle opening with the corresponding tolerance.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned, with the evenly formed metal strips at higher production speeds and reduced requirements for the purity of the melt and the tolerances of the nozzle opening can be achieved.
  • this is achieved in that the width of the nozzle opening in the direction of movement of the surface of the heat sink is 1.5 to 6 mm and in that the protective tube of a thermocouple immersed in the metallic melt is provided as a stopper.
  • the device according to the invention differs in that the nozzle opening is much wider.
  • the protective tube of a thermocouple immersed in the metallic melt is provided as a stopper. This combination of features enables in particular uniformly formed metal strips to be achieved at high production speeds.
  • the considerably wider nozzle opening compared to the prior art has the further advantage that the nozzle shape is less decisive for the strip geometry and clogging in the production process and, with a correspondingly low pressure of the melt, premature wear of the nozzle opening is avoided.
  • the preferred process parameters to be selected each depend on the width or thickness of the metal strips to be produced. It has proven to be particularly advantageous if the surface of the heat sink is guided past a 2 to 4 mm wide nozzle opening at a speed of approximately 20 to 40 m / s at a distance which is less than 0.1 times the width of the nozzle opening.
  • the exact shape of the nozzle opening at a width above 1.5 mm is less important for the band geometry, it is particularly advantageous if the opening cross section of the nozzle opening is circular or almost circular.
  • other nozzle shapes for example nozzles with a rectangular opening cross section or multiple nozzles, can also be used. With a correspondingly wider opening cross section, these nozzles are much easier to manufacture because of the reduced requirements for the dimensional tolerances.
  • thermocouple protection tube provided as a plug can also be easily adapted to the shape of the outlet opening of the nozzle.
  • the figure shows schematically the essential parts of a device according to the invention.
  • the nozzle opening 1 is arranged in the immediate vicinity of a heat sink surface 2, for example the surface of a strip, the arrow being intended to indicate its direction of movement.
  • Molten metal 3 is pressed under pressure of a preferably inert gas through the nozzle opening 1, a drop of melt being formed on the surface of the moving heat sink 2, on the underside of which the metal strip 4 is formed by progressive solidification.
  • the width of the nozzle opening 1 is greater than the distance a between the nozzle opening 1 and the surface of the heat sink 2.
  • the lateral extent of the melting drop determined by the boundary surfaces 5 is determined by the extrusion pressure and the distance a.
  • the expansion of the melting drop is approximately equal to the width of the nozzle opening 1 measured in the direction of movement of the heat sink surface of the heat sink 2.
  • the extent of the melt drop thus determines not only the speed of the heat sink 2, but primarily the thickness of the amorphous metal strip produced.
  • a further influence on the strip thickness is the rate of solidification of the molten metal, which depends on the one hand on the thermal conductivity of the heat sink material and on the other hand on the heat transfer coefficient between the solidified strip 4 and the surface of the heat sink 2.
  • 500 g of this alloy were inductively heated in a storage container or crucible made of quartz glass to a temperature about 50 to 100 ° C above its melting point.
  • the nozzle attached to the lower end of the storage container had an opening with a circular cross section and a diameter of 2.5 mm.
  • a protective tube of a thermocouple immersed in the metallic melt as a stopper adapted to the shape of the outflow opening, prevented the melt from flowing out prematurely. After the required temperature of the melt had been reached, the stopper was pulled out and an excess pressure was then immediately applied to squeeze out the melt.
  • Example 2 In a modification of Example 1, the peripheral speed of the cooling roll was increased to 48 m / s. An amorphous 3 mm wide band was also obtained, the thickness of which was now 0.03 mm.
  • Example 1 In a further modification of Example 1, a quartz crucible with a circular nozzle opening cross section of 3 mm was selected. The peripheral speed of the chill roll was increased to 60 m / s. At an extrusion pressure of 0.13 bar, an amorphous tape with a width of 3 mm was obtained, the thickness of which was only 0.022 mm.
  • Example 2 Under otherwise identical conditions as in Example 1, a storage container with a circular nozzle opening of 4 mm in diameter was selected and the peripheral speed was set to 50 m / s. The amorphous ribbon produced was 5 mm wide and 0.04 mm thick.
  • Example 2 Under the same conditions as in Example 1, a quartz crucible with a circular nozzle opening of 1.5 mm in diameter was used. The peripheral speed was reduced to 20 m / s. An amorphous metal tape was obtained, the width of which was 2 mm and the thickness of which was 0.04 mm.
  • Example 2 In a further modification according to Example 1, a quartz crucible with a circular nozzle opening of 5.5 mm in diameter was used. A 7 mm wide and 0.05 mm thick amorphous tape was obtained at an extrusion pressure of 0.13 bar and a speed of the cooling roll surface of 30 m / s.
  • Example 2 In a further modification according to Example 1, a quartz crucible with a circular nozzle opening of 6 mm in diameter was selected. At an extrusion pressure reduced to 0.06 bar and a peripheral speed of the cooling roller of 45 m / s, the melt jet solidified into a 6 mm wide and 0.04 mm thick amorphous band.
  • Example 1 In a further modification according to Example 1, instead of the cooling roll made of pure copper, a cooling roll of the same diameter made of a copper-beryllium alloy with about 1.7% by weight beryllium content was used, the thermal conductivity of which was about 1.13 W / cm - K Factor 3 is smaller than pure copper. Due to the lower solidification rate of the melt on this cooling roll surface, a 3 mm wide amorphous band was obtained, the thickness of which was only 0.03 mm.
  • a crucible made of boron nitride was used to produce an amorphous metal strip of the composition Fe 4o Ni 4o B 2o , and a nozzle with a rectangular opening cross section was inserted at the lower end of the crucible.
  • the opening of this slot nozzle had a width of 2.5 mm in the direction of movement of the heat sink surface, while its longitudinal dimension was 10 mm across it.
  • the moving chill roll was located at a distance of 0.15 mm from the crucible, the peripheral speed of which was set at approximately 30 m / s. At a gas pressure of 0.12 bar prevailing over the melt, the pressed melt jet solidified into a 10 mm wide amorphous band with a thickness of 0.04 mm.
  • An alloy of the composition was prepared under the same conditions as in Example 9 Zung CoysShsBic used, which was heated to about 1200 ° C before pressing.
  • the metal strip produced was 10 mm wide and 0.04 mm thick.
  • Example 9 In a further modification of Example 9, a nozzle with a rectangular outflow opening was used, the width of which was 2 mm in the direction of movement of the heat sink and the length of which was 20 mm transversely thereto.
  • the tape produced with this nozzle was 20 mm wide and 0.035 mm thick. Its structure could be determined to be completely amorphous using X-ray diffraction measurements.
  • the amorphous metal tape can be made in air, in a vacuum, or in any other suitable atmosphere, such as an inert gas atmosphere. If an oxidative attack on the surface of amorphous metal strips is to be avoided during the production process, an inert gas is preferably used under vacuum or in the absence of air.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von amorphen Metallbändern mit einem beweglichen Kühlkörper und einer in unmittelbarer Nähe angeordneten, mit einem Stopfen verschließbaren Düse, die mit einem eine metallische Schmelze enthaltenden Vorratsbehälter verbunden ist, und an deren Öffnung die Oberfläche des Kühlkörpers mit einer Geschwindigkeit von mindestens 5 m/s vorbeibewegt wird.
  • Vorrichtungen, die eine Herstellung von amorphen Metallbändern direkt aus der Schmelze gestatten, sind bekannt. Amorphe Bänder werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß man eine entsprechende Schmelze typischerweise mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 104 bis 106 K/s so rasch abschreckt, daß ein Erstarren ohne Kristallisation eintritt. Dabei wird die geschmolzene amorphe Metallegierung in der Regel unter Druck durch eine oder mehrere Düsenöffnungen gepreßt und der austretende Schmelzstrahl gegen eine bewegte Kühlfläche gerichtet. Als Kühlfläche kann hierzu beispielsweise die innere oder äußere Oberfläche einer rotierenden Walze oder eines endlos umlaufenden Bandes verwendet werden. Die Dicke der auf diese Weise erhaltenen Bänder kann beispielsweise einige hundertstel mm, die Breite einige mm bis zu mehreren cm betragen.
  • Von den kristallinen Legierungen lassen sich die amorphen Legierungen durch Röntgenbeugungsmessungen unterscheiden. Im Gegensatz zu kristallinen Materialien, die charakteristische, scharfe Beugungslinien zeigen, verändert sich bei amorphen Metallegierungen die Intensität im Röntgenbeugungsbild nur langsam mit dem Beugungswinkel, ähnlich wie dies auch bei Flüssigkeiten oder gewöhnlichem Glas der Fall ist.
  • Je nach den Herstellungsbedingungen können die aus amorphen Legierungen hergestellten Bänder vollständig amorph sein oder ein zweiphasiges Gemisch des amorphen und des kristallinen Zustandes umfassen. Im allgemeinen versteht man unter einer amorphen Metallegierung eine Legierung, deren Molekülstruktur zu wenigstens 50%, vorzugsweise zu wenigstens 80%, amorph ist.
  • Bekannt ist es bereits, bei der Herstellung sehr schmaler amorpher Metallbänder runde Düsen mit einem Durchmessser von 0,5 bis 1 mm zu verwenden. Der durch die Düsenöffnung gepreßte Schmelzstrahl trifft bei diesem Verfahren nach Durchlaufen einer freien Strecke von etwa 1 bis 20 mm auf eine bewegte Kühlkörperoberfläche und weitet sich dort zu einem stationären Schmelztropfen auf. An der Unterseite entsteht dann das Metallband durch fortschreitende Erstarrung. Dieses Verfahren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres, beispielsweise unter Verwendung einer größeren Düsenöffnung, auf die Herstellung von breiten Metallbändern übertragen, da die Bandgeometrie sehr stark von der Ausdehnung des Schmelztropfens abhängt. Bei zu großen Düsenöffnungen wird nämlich bei entsprechend höherer Geschwindigkeit der Kühlkörperoberfläche der Schmelztropfen zu lang und damit instabil. Ferner wird die Bandqualität durch alle Oszillationen des freien Schmelztropfens nachteilig beeinflußt. Die auch für breitere Bänder geforderten glatten und gleichmäßigen Oberflächen sowie gleiche Dicke und Breite über die gesamte Länge lassen sich mit diesem Verfahren nicht erreichen.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von amorphen Metallbändern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind aus der DE-A-2 746 238 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist eine mit einem Vorratsbehälter für geschmolzenes Metall in Verbindung stehende Schlitzdüse auf, die in unmittelbarer Nähe, beispielsweise in einer Entfernung von 0,03 bis 1 mm, von der Oberfläche eines geeigneten Kühlkörpers angeordnet ist. Die Breite des in der Bewegungsrichtung der Kühlflächen gemessenen Schlitzes beträgt dabei etwa 0,2 bis maximal 1 mm, wobei insbesondere die Breite der beiderseitigen Düsenberandungen als besonders kritisch angesehen wird. Während der in Bewegungsrichtung der Kühlfläche angeordnete erste Rand eine Breite aufweist, die wenigstens gleich der Breite des Schlitzes ist, beträgt die Breite des zweiten Randes etwa das 1,5- bis 3fache der Breite des Schlitzes. Ferner liegt der Abstand zwischen der Düsenöffnung und der Kühlfläche in einem Bereich zwischen der 0,lfachen und der lfachen Breite des Schlitzes. Das aus einer derartigen Düsenöffnung gepreßte geschmolzene Metall bildet unter diesen Bedingungen bei der Berührung mit der Kühlkörperoberfläche, deren Längsbewegung mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 2000 m/Min. erfolgt, eine Verfestigungsfront, die gerade an dem zweiten Rand der Düse vorbeigeht, ohne diesen zu berühren. Die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls wird dabei primär durch den viskosen Fluß zwischen dem ersten Rand der Düse und dem erstarrten Metallband gesteuert. Düsen mit derart kleinen Abmessungen erfordern aber extrem reine Schmelzen. Sonst besteht nämlich die Gefahr, daß die Düsenöffnung durch nicht vollständig gelöste beziehungsweise bereits vorzeitig erstarrte Teilchen der Schmelze verstopft wird. Neben der geringeren Produktionsgeschwindigkeit, die sich im allgemeinen mit engen Düsenöffnungen erreichen läßt, ist ferner auch ein erheblich größerer Bearbeitungsaufwand notwendig, um eine derartige Düsenöffnung mit der entsprechenden Toleranz herzustellen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit der gleichmäßig ausgebildete Metallbänder auch bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten und verringerten Anforderungen an die Reinheit der Schmelze und die Toleranzen der Düsenöffnung erzielt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Breite der Düsenöffnung in Bewegungsrichtung der Oberfläche des Kühlkörpers gesehen 1,5 bis 6 mm beträgt und daß als Stopfen das Schutzrohr eines in die metallische Schmelze eintauchenden Thermoelements vorgesehen ist.
  • Gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen zur Herstellung amorpher Metallbänder unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch eine wesentlich breitere Düsenöffnung. Zur Vermeidung eines vorzeitigen Ausfließens der metallischen Schmelze durch die Düsenöffnung ist das Schutzrohr eines in die metallischeSchmelzeeintauchendenThermoelementes als Stopfen vorgesehen. Durch diese Merkmalskombination können insbesondere gleichmäßig ausgebildete Metallbänder bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten erzielt werden.
  • Wie sich ferner überraschend herausgestellt hat, hat die gegenüber dem Stand der Technik wesentlich breitere Düsenöffnung den weiteren Vorteil, daß die Düsenform weniger entscheidend für die Bandgeometrie ist und beim Herstellungsprozeß ein Verstopfen sowie bei entsprechend geringem Auspreßdruck der Schmelze ein vorzeitiges Verschleißen der Düsenöffnung vermieden wird. Die vorzugsweise zu wählenden Verfahrensparameter hängen jeweils von der Breite beziehungsweise Dicke der herzustellenden Metallbänder ab. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn die Oberfläche des Kühlkörpers mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 bis 40 m/s an einer 2 bis 4 mm breiten Düsenöffnung in einem Abstand vorbeigeführt wird, der geringer ist als die 0,1fache Breite der Düsenöffnung.
  • Wird jedoch die Düsenöffnung wesentlich breiter als 6 mm gewählt, sind aufgrund der dann auf die Kühlkörperoberfläche auftreffenden größeren Schmelzmengen nur noch entsprechend dickere Bänder herstellbar. Dies hängt auch damit zusammen, daß der Wärmeableitung über die Kühlkörperoberfläche technische Grenzen gesetzt sind. Es wird daher angenommen, daß bei Düsenöffnungen, die wesentlich breiter als 6 mm sind, Probleme mit der notwendigen Kühlung des Kühlkörpers beziehungsweise mit der Amorphstruktur der hergestellten Bänder auftreten können.
  • Obwohl, wie bereits erwähnt, die genaue Form der Düsenöffnung bei einer Breite oberhalb von 1,5 mm weniger entscheidend für die Bandgeometrie ist, ist es besonders günstig, wenn der Öffnungsquerschnitt der Düsenöffnung kreisförmig oder nahezu kreisförmig ist. Jedoch können auch andere Düsenformen, beispielsweise Düsen mit rechteckigem Öffnungsquerschnitt oder Mehrfachdüsen verwendet werden. Bei entsprechend breiterem Öffnungsquerschnitt lassen sich diese Düsen wegen der verrringerten Anforderungen an die Abmessungstoleranzen wesentlich einfacher herstellen.
  • Das als Stopfen vorgesehene Thermoelementschutzrohr kann ebenfalls einfach an die jeweilige Form der Ausflußöffnung der Düse angepaßt werden.
  • Anhand einer Figur und einiger Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
  • Die Figur zeigt schematisch die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Düsenöffnung 1 ist in unmittelbarer Nähe einer Kühlkörperfläche 2, beispielsweise der Oberfläche eines Bandes angeordnet, wobei der Pfeil dessen Bewegungsrichtung andeuten soll. Schmelzflüssiges Metall 3 wird unter Druck eines vorzugsweise inerten Gases durch die Düsenöffnung 1 gepreßt, wobei auf der Oberfläche des bewegten Kühlkörpers 2 ein Schmelztropfen gebildet wird, an dessen Unterseite das Metallband 4 durch fortschreitende Erstarrung entsteht. Von entscheidender Bedeutung ist, daß die Breite der Düsenöffnung 1 größer ist als der Abstand a der Düsenöffnung 1 von der Oberfläche des Kühlkörpers 2. Die durch die Grenzflächen 5 bestimmte seitliche Ausdehnung des Schmelztropfens wird durch den Auspreßdruck und den Abstand a bestimmt. Bei sehr kleinem a, im Bereich von etwa 0,03 bis 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm, ist die Ausdehnung des Schmelztropfens etwa gleich der in Bewegungsrichtung der Kühlkörperoberfläche des Kühlkörpers 2 gemessenen Breite der Düsenöffnung 1. Die Ausdehnung des Schmelztropfens bestimmt somit neben der Geschwindigkeit des Kühlkörpers 2 vornehmlich die Dicke des hergestellten amorphen Metallbandes. Als weiterer Einfluß auf die Banddicke kommt ferner noch die Erstarrungsrate des schmelzflüssigen Metalls hinzu, die einerseits von der Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpermaterials und andererseits aber auch von dem Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem erstarrten Band 4 und der Oberfläche des Kühlkörpers 2 abhängt. Insgesamt hat es sich gezeigt, daß mit steigender Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpermaterials, zunehmender Breite der Düsenöffnung sowie abnehmender Geschwindigkeit der Kühlkörperoberfläche die Banddicke erhöht wird.
    • Beispiel 1
  • Zur Herstellung eines amorphen Metallbandes diente zunächst eine Legierung der Zusammensetzung FeaoNiaoBzo, deren Schmelztemperatur bei etwa 1050°C liegt. 500 g dieser Legierung wurden in einem Vorratsbehälter, beziehungsweise Tiegel aus Quarzglas auf eine Temperatur etwa 50 bis 100° C oberhalb ihres Schmelzpunktes induktiv erhitzt. Die am unteren Ende des Vorratsbehälters angebrachte Düse hatte eine Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser von 2,5 mm. Während des Aufheizens verhinderte ein an die Form der Ausflußöffnung angepaßtes Schutzrohr eines in die metallische Schmelze eintauchenden Thermoelements als Stopfen das vorzeitige Ausfließen der Schmelze. Nach Erreichen der erforderlichen Temperatur der Schmelze wurde der Stopfen herausgezogen und sofort anschließend ein Überdruck zum Auspressen der Schmelze angelegt. Hierzu wurde eine Argonatmosphäre mit einem Überdruck von 0,18 bar verwendet. Der schmelzflüssige Stahl traf auf die 0,2 mm entfernte Oberfläche einer bewegten Kühlwalze aus sauerstofffreiem Kupfer. Die verwendete Kühlwalze hatte einen Durchmesser von 42 cm. Sie rotierte mit einer Geschwindigkeit von etwa 1400 U/min entsprechend einer linearen Geschwindigkeit der Kühlwalzenoberfläche von etwa 30 m/s. Die aus der Düse ausgepreßte metallische Schmelze erstarrte auf der Oberfläche der Kühlwalze zu einem 3 mm breiten und 0,04 mm dicken Band. Röntgenstrahlbeugungsmessungen ergaben, daß das erzeugte Band vollständig amorph war. Bei der Kontrolle der Bandgeometrie wurde eine äußerst gleichmäßige Breite und Dicke über die gesamte Länge des Bandes festgestellt.
    • Beispiel 2
  • In Abänderung des Beispiels 1 wurde die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze auf 48 m/s erhöht. Es wurde ebenfalls ein amorphes, 3 mm breites Band erhalten, dessen Dicke nunmehr0,03 mm betrug.
    • Beispiel 3
  • In weiterer Abänderung des Beispiels 1 wurde ein Quarztiegel mit kreisförmigem Düsenöffnungsquerschnitt von 3 mm gewählt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze wurde auf 60 m/s erhöht. Bei einem Auspreßdruck von 0,13 bar wurde ein amorphes Band von 3 mm Breite erhalten, dessen Dicke nur noch 0,022 mm betrug.
    • Beispiel 4
  • Bei sonst gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurde ein Vorratsbehälter mit einer kreisförmigen Düsenöffnung von 4 mm Durchmesser gewählt und die Umfangsgeschwindigkeit auf 50 m/s eingestellt. Das erzeugte amorphe Band war 5 mm breit und 0,04 mm dick.
    • Beispiel 5
  • Bei gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurde ein Quarztiegel mit einer kreisförmigen Düsenöffnung von 1,5 mm Durchmesser verwendet. Die Umfangsgeschwindigkeit wurde auf 20 m/s erniedrigt. Es wurde ein amorphes Metallband erhalten, dessen Breite 2 mm und dessen Dicke 0,04 mm betrug.
    • Beispiel 6
  • In weiterer Abänderung nach Beispiel 1 wurde ein Quarztiegel mit einer kreisförmigen Düsenöffnung von 5,5 mm Durchmesser verwendet. Bei einem Auspreßdruck von 0,13 bar und einer Geschwindigkeit der Kühlwalzenoberfläche von 30 m/s wurde ein 7 mm breites und 0,05 mm dickes amorphes Band erhalten.
    • Beispiel 7
  • In weiterer Abänderung nach Beispiel 1 wurde ein Quarztiegel mit einer kreisförmigen Düsenöffnung von 6 mm Durchmesser gewählt. Bei einem auf 0,06 bar reduzierten Auspreßdruck und einer Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze von 45 m/s erstarrte der Schmelzstrahl zu einem 6 mm breiten und 0,04 mm dicken amorphen Band.
    • Beispiel 8
  • In weiterer Abänderung nach Beispiel 1 wurde statt der Kühlwalze aus reinem Kupfer eine KühlWalze gleichen Durchmessers aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung mit etwa 1,7 Gew.-% Berylliumgehalt verwendet, deren Wärmeleitfähigkeit mit 1,13 W/cm - K etwa um den Faktor 3 kleiner ist als die reinen Kupfers. Bedingt durch die geringere Erstarrungsgeschwindigkeit der Schmelze auf dieser Kühlwalzenoberfläche wurde ein 3 mm breites amorphes Band erhalten, dessen Dicke nur noch 0,03 mm betrug.
    • Beispiel 9
  • Für die Herstellung eines amorphen Metallbandes der Zusammensetzung Fe4oNi4oB2o wurde ein Tiegel aus Bornitrid verwendet, an dessen unterem Ende eine Düse mit rechteckigem Öffnungsquerschnitt eingesetzt war. Die Öffnung dieser Schlitzdüse wies in der Bewegungsrichtung der Kühlkörperoberfläche eine Breite von 2,5 mm auf, während ihre Längsabmessung quer hierzu 10 mm betrug. In einem Abstand von 0,15 mm vom Tiegel befand sich die bewegte Kühlwalze, deren Umfangsgeschwindigkeit auf etwa 30 m/s eingestellt war. Bei einem über der Schmelze herrschenden Gasdruck von 0,12 bar erstarrte der ausgepreßte Schmelzstrahl zu einem 10 mm breiten amorphen Band mit einer Dicke von 0,04 mm.
    • Beispiel 10
  • Unter gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 9 wurde eine Legierung der Zusammensetzung CoysShsBic verwendet, die vor dem Auspressen auf etwa 1200°C erhitzt wurde. Das erzeugte Metallband war 10 mm breit und 0,04 mm dick.
    • Beispiel 11
  • In weiterer Abänderung des Beispiels 9 wurde eine Düse mit rechteckiger Ausflußöffnung verwendet, deren Breite in der Bewegungsrichtung des Kühlkörpers 2 mm und deren Länge quer hierzu 20 mm betrug. Das mit dieser Düse erzeugte Band war 20 mm breit und 0,035 mm dick. Seine Struktur konnte mit Hilfe von Röntgenbeugungsmessungen als vollständig amorph bestimmt werden.
  • Das amorphe Metallband kann in Luft, in einem Vakuum oder in irgendeiner anderen geeigneten Atmosphäre, wie zum Beispiel einer Inertgasatmosphäre, hergestellt werden. Wenn ein oxidativer Angriff auf die Oberfläche von amorphen Metallbändern während des Herstellungsvorgangs vermieden werden soll, wird man vorzugsweise unter Vakuum beziehungsweise unter Luftabschluß mit einem Inertgas arbeiten.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Herstellung von amorphen Metallbändern (4) mit einem beweglichen Kühlkörper (2) und einer in unmittelbarer Nähe angeordneten, mit einem Stopfen verschließbaren Düse, die mit einem eine metallische Schmelze (3) enthaltenden Vorratsbehälter verbunden ist, und an deren Öffnung die Oberfläche des Kühlkörpers (2) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 5 m/s vorbeibewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Düsenöffnung (1) in Bewegungsrichtung der Oberfläche des Kühlkörpers (2) gesehen 1,5 bis 6 mm beträgt und daß als Stopfen das Schutzrohr eines in die metallische Schmelze (3) eintauchenden Thermoelements vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Düsenöffnung (1) 2 bis 4 mm beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (1) einen nahezu kreisförmigen Querschnitt aufweist.
EP80104056A 1979-09-25 1980-07-12 Vorrichtung zur Herstellung von amorphen Metallbändern Expired EP0026812B1 (de)

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DE19792938709 DE2938709A1 (de) 1979-09-25 1979-09-25 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von amorphen metallbaendern
DE2938709 1979-09-25

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EP0026812A1 EP0026812A1 (de) 1981-04-15
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EP (1) EP0026812B1 (de)
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CA (1) CA1149577A (de)
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