JP2001293551A - アモルファス合金製部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 穴または雌ネジ穴を有するアモルファス合金
製部材の製造方法において、穴や雌ネジ穴を切削加工で
形成しなくても、穴や雌ネジ穴が形成可能なアモルファ
ス合金製部材の製造方法を提供する。 【解決手段】 融解したアモルファス合金の母合金を鋳
型に鋳込むアモルファス合金製部材の製造方法おいて、
所望の穴と等しい内径を有する中空パイプ材を鋳型中に
仕込んでおいてから、母合金を鋳込む。または、所望の
雌ネジ穴と等しい雌ネジ穴を有するナットを鋳型中に仕
込んでおいてから、母合金を鋳込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファス合金
からなる部材の製造方法に関する。さらに詳しくは、穴
を有するアモルファス合金製部材、雌ネジ穴を有するア
モルファス合金製部材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アモルファス合金は、その名が示すとう
り結晶構造をとらない非晶質な合金であり、通常の結晶
質の金属材料に比べて、非晶質であるが故に耐食性に優
れ、なおかつ高い硬度と強度とを有するという特性があ
る。近年は、これらの特性に着目して、多岐の分野にわ
たる応用が期待または展開されている。

【０００３】アモルファス合金は、通常、多元素から成
る合金であって、原子の配置が不規則に乱れた液体状態
の原子配列のままに固化している合金あり、上述した様
に結晶構造をとらない非晶質な合金である。

【０００４】この様なアモルファス合金を作製する方法
としては、結晶質の多元素合金を融解して液体状態に
し、原子配列が不規則に乱れている液体状態から一気に
強制的に急冷する方法が一般的に採られている。すなわ
ち、液体状態からの急冷によっては、不規則に乱れてい
る原子配置が規則的な配列に移行して結晶化してしまう
間髪を与えずに、不規則に乱れている原子配置を保持し
たままに一瞬で固化せしめている訳である。

【０００５】但し、ここで現実的には、如何なる多元素
合金でも融解して液体状態から一気に強制急冷すればア
モルファス合金が得られるという訳ではなく、多元素合
金の元素の組み合わせや組成比によっては、アモルファ
ス合金に成り易い多元素合金もあれば、アモルファス合
金に成り難い多元素合金もある。ちなみに、アモルファ
ス合金に成り易い、あるいはアモルファス合金に成り得
る多元素合金の代表例としては、ジルコニウム系アモル
ファス合金（組成：ジルコニウム５５ａｔ％、アルミニ
ウム１０ａｔ％、ニッケル５ａｔ％、銅３０ａｔ％）
や、パラジウム系アモルファス合金（組成：パラジウム
４０ａｔ％、銅１０ａｔ％、ニッケル１０ａｔ％、リン
２０ａｔ％）などがあり、知られている。

【０００６】以下には、上述したアモルファス合金の作
製方法を、手順を追って、より具体的に説明する。

【０００７】まず最初の工程は、複数の元素を高周波誘
導電気炉またはアーク融解装置などを使って融解し、複
数の元素を均一に混合させた後に、冷却して凝固させ、
母合金を作製する。なお、ここで用いる高周波誘導電気
炉あるいはアーク融解装置などは、融解した試料を強制
的に急冷する手段を有していない。よって、ここでの冷
却は、自然な放熱による冷却速度の遅い冷却となる。し
たがって、ここで作製された母合金状態の段階において
は、まだアモルファス合金ではなくて、原子配置が規則
的な配列に移行した結晶質の合金となっている。

【０００８】次は、上記の工程で作製した結晶質の母合
金を非晶質化してアモルファス合金にする工程である
が、図面を基に説明する。

【０００９】図２は、結晶質の母合金を非晶質化してア
モルファス合金を作製する為に用いるアモルファス合金
作製装置の概略説明図である。非晶質化すべき母合金１
１は、石英ガラス製のシリンジ１２の中に納める。な
お、シリンジ１２の上端部には不活性ガス導入ポート１
２ａが設けてあり、シリンジ１２の下先端にはノズル穴
１２ｂが設けてある。また、シリンジ１２の外周部に
は、高周波誘導電気炉の高周波誘導コイル１３が設置し
てある。さらに、ノズル穴１２ｂの下方部には、銅製の
鋳型１４を配置してある。そして、上記の全ての物は、
チャンバ１５の中に納められている。チャンバ１５に
は、真空引きポート１６と、不活性ガス導入ポート１７
とが設けてある。

【００１０】図２に示したアモルファス合金作製装置に
よっては、次の様な作業手順により鋳造作業を行って母
合金１１の非晶質化、すなわちアモルファス合金の作製
を行う。まずは、真空引きポート１６に接続されている
真空ポンプ（図示しない）によって、チャンバ１５内を
排気して真空にする。真空排気を終了したら、チャンバ
１５内の圧力を負圧に保つ程度のわずかな量の不活性ガ
スを不活性ガス導入ポート１７からチャンバ１５内に導
入し、チャンバ１５内を負圧の不活性ガス雰囲気に調整
する。チャンバ１５内の圧力と雰囲気との調整が終了し
たら、高周波誘導コイル１３に電流を流して、シリンジ
１２中に納めた母合金１１を加熱し、融解させる。母合
金１１の融解を終了させたら、不活性ガス導入ポート１
２ａから適切な圧力で適切な時間だけ不活性ガスを導入
してシリンジ１２内を加圧し、融解させておいた母合金
１１をノズル穴１２ｂから噴射させて、鋳型１４内へ鋳
込む。

【００１１】上述の作業手順中で、チャンバ１５内を負
圧の不活性ガス雰囲気に調整するのは、母合金１１を加
熱処理する過程において、母合金１１が酸化してしまう
のを防止する為である。

【００１２】上述の作業手順によって鋳型１４内へ鋳込
まれた融解状態の母合金１１は、鋳型１４との接触によ
って急速に熱を奪われて急冷され、不規則に乱れている
原子配置を保持したままで一瞬にして、鋳型１４のキャ
ビティ（図示しない）と同形状に固化し、結晶構造をと
らない非晶質な合金となる。すなわち、鋳型１４のキャ
ビティ（図示しない）と同形状のアモルファス合金の塊
が作製される訳である。

【００１３】なお、ここで、鋳型１４は上述した様に銅
製としているが、その理由は、銅は熱伝導性が良好であ
って、融解状態の母合金１１から急速に熱を奪って急冷
するのに適しているからである。より急速に冷却するこ
とが、不規則に乱れている原子配置を保持したままで一
瞬に固化させることにつながり、アモルファス合金を作
製する上ではこの急冷が重要であり、必要な条件だから
である。

【００１４】また、図２では示さなかったが、鋳型１４
を銅製にするのと同様に、より急速な冷却とする為の手
段としては、鋳型１４中に冷却水を通す水路を設けて、
鋳型１４を水冷する方法がしばしば採られている。他に
は、鋳型１４のサイズを大きくして、鋳型１４の熱容量
を大きくすることも、冷却速度を速くする手段として採
られていたりもする。

【００１５】アモルファス合金は、以上に説明した方法
により作製されている。

【００１６】そして、アモルファス合金からなるアモル
ファス合金製部材を製造するには、以上に説明したアモ
ルファス合金の製造方法において、鋳型１４に所望とし
ている部材の形状とは凹凸を反転させた形状のキャビテ
ィ（図示しない）を設けておいて、溶融させた母合金１
１を急冷鋳造する方法が採られている。

【００１７】すなわち、アモルファス合金製部材の製造
方法としては、結晶質の母合金１１を急冷鋳造すること
により非晶質のアモルファス合金とすると同時に、鋳型
１４のキャビティ形状を転写することにより所望の外観
形状の付与が行われる。

【００１８】そして、所望としているアモルファス合金
製部材の形状が穴を有する場合には、鋳型１４のキャビ
ティ形状の転写で外形状を得た部材に、ドリルなどの穴
開け切削工具による切削加工を施して、穴が形成されて
いる。

【００１９】また、所望としているアモルファス合金製
部材の形状が雌ネジ穴を有する場合には、鋳型１４のキ
ャビティ形状の転写で外形状を得た部材に、ドリルなど
の穴開け切削工具による切削加工を施して下穴を形成し
た後に、タップなどのネジ山切削工具による切削加工を
施して雌ネジ山を形成し、雌ネジ穴が形成されている。

【００２０】上述のように、穴または雌ネジ穴を有する
アモルファス合金製部材を製造する方法においては、従
来技術として、母合金１１を急冷鋳造してアモルファス
合金とする際に鋳型１４のキャビティ形状の転写によっ
てアモルファス合金に所望の部材の外形状を付与してか
ら、その後に、切削加工によって穴または雌ネジ穴を形
成する方法がある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アモル
ファス合金は、上述したように、通常の結晶質の金属材
料に比べて、高い硬度を有するという特性がある。例え
ば、アモルファス合金の代表例として前記したジルコニ
ウム系アモルファス合金（組成：ジルコニウム５５ａｔ
％、アルミニウム１０ａｔ％、ニッケル５ａｔ％、銅３
０ａｔ％）や、パラジウム系アモルファス合金（組成：
パラジウム４０ａｔ％、銅１０ａｔ％、ニッケル１０ａ
ｔ％、リン２０ａｔ％）などでは、ビッカース硬度でＨ
ｖ５００以上もの硬度を有している。そして、この硬度
が高いと言うことは、切削加工を困難にする要因でもあ
って、アモルファス合金は切削加工が困難な難削材料で
もある。

【００２２】したがって、穴または雌ネジ穴を有するア
モルファス合金製部材の製造において、前記の従来技
術、すなわち母合金１１を急冷鋳造してアモルファス合
金とする際に鋳型１４のキャビティ形状の転写によって
アモルファス合金に所望の部材の外観形状を付与した後
に切削加工によって穴または雌ネジ穴を形成する方法
は、アモルファス合金は高い硬度を有しているが故の難
削材料である為、実施するには難しい方法であるという
課題を有する。

【００２３】具体的には、高品質な穴または雌ネジ穴を
形成する為には、どのような工具を用いたら良いか、切
削速度はどのくらいにしたら良いか、どのような切削油
剤を用いたら良いかなどの切削加工に関わる諸条件を最
適に設定しなければならないと言った課題を有する。

【００２４】切削加工中に、アモルファス合金製部材の
切削部と切削工具の先端部、すなわち加工点に潤滑性を
与えると同時に、加工点で生じる加工熱を冷却する役目
をする切削油剤に関しては、特に慎重な条件設定が必要
であり、難しい。その理由は、アモルファス合金は原子
配置が不規則で結晶構造をとっていない非晶質な合金で
あるが、加熱によっては、ある温度に達すると原子配置
が規則的に並んで結晶質の合金へと変化してしまうから
である。

【００２５】この非晶質状態から結晶質状態への変化を
引き起こす温度は、再結晶温度と言う。ちなみに、アモ
ルファス合金の代表例として前記したジルコニウム系ア
モルファス合金（組成：ジルコニウム５５ａｔ％、アル
ミニウム１０ａｔ％、ニッケル５ａｔ％、銅３０ａｔ
％）における再結晶温度は、約３６０℃であり、パラジ
ウム系アモルファス合金（組成：パラジウム４０ａｔ
％、銅１０ａｔ％、ニッケル１０ａｔ％、リン２０ａｔ
％）における再結晶温度は、約４７０℃である。

【００２６】したがって、アモルファス合金の切削加工
においては、加工点を冷却する切削油剤に関して、慎重
な条件設定が必要になる。もしも仮に、アモルファス合
金部材の切削加工中に切削油剤による加工点の冷却が不
十分であった場合には、アモルファス合金部材には加工
熱の蓄熱が生じ、その温度が再結晶温度に達すれば、非
晶質であるべきアモルファス合金部材が結晶質の合金部
材になってしまうといった問題点がある。

【００２７】さらに、切削工具に関する条件設定につい
ては、上述のしたような高い高度を有するアモルファス
合金に対しては、それ以上に十分に硬い工具を選択しな
ければならいといった問題もある。また、たとえ十分な
硬度を有した工具を選択したとしても、硬度の高いアモ
ルファス合金を切削加工すると、工具先端の摩耗は激し
く進行し、工具寿命が著しく短いといった問題点もあ
る。

【００２８】したがって、本発明は、かかる問題点を鑑
みなされたものであり、その目的とするところは、穴ま
たは雌ネジ穴を有するアモルファス合金製部材の製造方
法において、穴や雌ネジ穴を切削加工で形成しなくて
も、穴または雌ネジ穴の形成が可能なアモルファス合金
製部材の製造方法を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のアモルファス合金製部材の製造方法では、
下記に記載の手段を採用する。

【００３０】本発明のうちで請求項１に記載の発明は、
他の工程によって製造された部材の少なくとも一部分を
鋳型中に挿入して、前記鋳型中に挿入した一部分の周囲
に母合金を鋳込むことによっては、前記他の工程によっ
て製造された部材と前記母合金を鋳造することによって
得られるアモルファス合金部とを、一体の部材に形成す
ることを特徴とする。

【００３１】本発明のうちで請求項２に記載の発明は、
融解したアモルファス合金の母合金を鋳型に鋳込んで急
冷鋳造して穴を有するアモルファス合金製部材を製造す
る方法であって、鋳型中の穴位置には所望の穴と等しい
内径を有する中空パイプ材を仕込んでおいてから、前記
中空パイプ材の周囲に母合金を鋳込んでアモルファス合
金製部材を鋳造し、前記中空パイプ材の中空部からなる
穴をアモルファス合金製部材中に形成することを特徴と
する。

【００３２】本発明のうちで請求項３に記載の発明は、
融解したアモルファス合金の母合金を鋳型に鋳込んで急
冷鋳造して雌ネジ穴を有するアモルファス合金製部材を
製造する方法であって、鋳型中の雌ネジ穴位置には所望
の雌ネジ穴と等しい雌ネジ穴を有するナットを仕込んで
おいてから、前記ナットの周囲に母合金を鋳込んでアモ
ルファス合金製部材を鋳造し、前記ナットの雌ネジ穴か
らなる雌ネジ穴をアモルファス合金製部材中に形成する
ことを特徴とする。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の実施
例を、図面を基に説明する。

【００３４】図３は、本発明によるアモルファス合金製
部材の製造方法によって、製造される穴または雌ネジ穴
を有するアモルファス合金製部材の実施例を示す要部断
面図を含む説明図である。

【００３５】図３（ａ）と図３（ｂ）とは、穴を有する
アモルファス合金製部材の実施例である。図３（ａ）は
貫通穴１８ａを有するアモルファス合金製部材１８であ
って、図３（ｂ）は袋穴１８ｂを有するアモルファス合
金製部材１８である。

【００３６】図３（ｃ）と図３（ｄ）とは、雌ネジ穴を
有するアモルファス合金製部材の実施例である。図３
（ｃ）は貫通雌ネジ穴１８ｃを有するアモルファス合金
製部材１８であって、図３（ｄ）は袋雌ネジ穴１８ｄを
有するアモルファス合金製部材１８である。

【００３７】（第一の実施例）まず、ここでは最初に、
第一の実施例として、本発明のアモルファス合金製部材
の製造方法により、図３（ａ）に示した貫通穴１８ａを
有するアモルファス合金製部材１８を製造する方法を以
下に説明をする。

【００３８】本発明のアモルファス合金製部材の製造方
法によって、図３（ａ）に示した貫通穴１８ａを有する
アモルファス合金製部材１８を製造するには、鋳型中の
穴位置に所望の穴と等しい内径を有する中空パイプ材を
仕込んで置いてから、前記中空パイプ材の周囲に母合金
を鋳込んでアモルファス合金製部材１８を鋳造して、前
記中空パイプ材の中空部からなる穴をアモルファス合金
製部材１８中に形成する訳であるが、母合金を鋳込む事
前に、鋳型中における穴位置に所望の穴と等しい内径を
有する中空パイプ材を仕込んで置く方法については、図
１を基に説明する。

【００３９】図１は、本発明のアモルファス合金製部材
の製造方法において、鋳型１４中における穴位置に所望
の穴と等しい内径を有する中空パイプ材１９ａを仕込ん
だ状態を示す鋳型１４の分解説明図であって、図３
（ａ）に示した貫通穴を有するアモルファス合金製部材
を製造する場合の第一の実施例である。

【００４０】鋳型１４は、キャビティブロック１４ａと
キャビティブロック１４ｂとの二体の銅製部品からな
り、二分割することが可能で、鋳造作業後に二分割する
ことによっては鋳造したアモルファス合金製部材（図示
しない）を容易に取り出すことが可能な構造にしてい
る。一方のキャビティブロック１４ａには雌ネジ穴２０
ａが設けてあって、もう一方のキャビティブロック１４
ｂにはボルト穴２０ｂが設けあり、ボルト２０の着脱に
よっては、キャビティブロック１４ａとキャビティブロ
ック１４ｂとを一体の鋳型１４に組み立てたり、二分割
して分解することが可能になっている。

【００４１】なお、ここで、鋳型１４を構成するキャビ
ティブロック１４ａおよび１４ｂを銅製としているの
は、銅は熱伝導性が良好であって、融解状態の母合金１
１から急速に熱を奪って急冷するのに適しているからで
ある。より急速に冷却することが、不規則に乱れている
原子配置を保持したままで一瞬に固化させることにつな
がり、アモルファス合金を作製する上ではこの急冷が重
要、かつ必要な条件だからである。また、図１では省略
しており図示しなかったが、より急速な冷却とする為の
手段として、キャビティブロック１４ａと１４ｂとには
冷却水を流し通す水路も設けている。

【００４２】キャビティブロック１４ａとキャビティブ
ロック１４ｂとには、それぞれに、所望のアモルファス
合金製部材の外観形状を二分割して凹凸を反転させた形
状の凹部、すなわちキャビティ２１が設けてある。図１
では、図３（ａ）に示した外形状が直方体のアモルファ
ス合金製部材を製造する場合についての実施例を示して
いる。したがって、図１におけるキャビティ２１は、図
３（ａ）に示したアモルファス合金製部材の外観形状で
ある直方体を二分割して凹凸を反転させた形状にしてい
る。

【００４３】また、キャビティブロック１４ａとキャビ
ティブロック１４ｂとには、それぞれに、湯口溝２２ａ
と湯口溝２２ｂとが、対で設けてある。キャビティブロ
ック１４ａとキャビティブロック１４ｂとが一体の鋳型
１４に組み立てられた状態においては、湯口溝２２ａと
湯口溝２２ｂとが対向することによって、鋳型１４の外
部からキャビティ２１へと連通する湯口穴２２が形成さ
れる。この湯口穴２２からは、図２に示したアモルファ
ス合金作製装置によって、融解させた母合金１１を鋳型
１４のキャビティ２１内へ噴射して鋳込んで、アモルフ
ァス合金製部材を製造することになる。

【００４４】さらに、キャビティブロック１４ａとキャ
ビティブロック１４ｂとには、それぞれに、ガス抜き溝
２３ａとガス抜き溝２３ｂとが、対で設けてある。キャ
ビティブロック１４ａとキャビティブロック１４ｂとが
一体の鋳型１４に組み立てられた状態において、ガス抜
き溝２３ａとガス抜き溝２３ｂとが対向することによっ
て、キャビティ２１内から鋳型１４の外部へと連通する
ガス抜き穴２３が形成される。鋳型１４にガス抜き穴２
３を設ける目的は、鋳造欠陥の発生を防止することにあ
る。鋳型１４にガス抜き穴２３を設けておくと、融解さ
せた母合金１１をキャビティ２１内へ鋳込んだ際に、キ
ャビティ２１内に滞留しているガスがガス抜き穴２３を
通り抜けてキャビティ２１内からスムーズに抜け出すこ
とができるようになる。すると、キャビティ２１内への
母合金１１の流入もスムーズになって、キャビティ２１
内は母合金１１で充分に満たされるようになる。その結
果、鋳造欠陥の発生が防止される訳である。

【００４５】以上ここまでに説明してきた上述の構成を
有する鋳型１４に、図２に示した構成のアモルファス合
金作製装置により、融解させた母合金１１を噴射して鋳
込めば、キャビティ２１の凹凸形状を反転して転写した
外観形状が直方体のアモルファス合金製部材が鋳造され
る訳である。

【００４６】しかし、この第一の実施例は、図３（ａ）
に示した貫通穴１８ａを有するアモルファス合金製部材
を製造する場合の実施例であるので、鋳型１４の構成は
上述の構成には留まらず、さらには、鋳型１４中におけ
る穴位置に所望の穴と等しい内径を有する中空パイプ材
１９ａを仕込んでいる。

【００４７】中空パイプ材１９ａは以下のようにして、
鋳型１４中における穴位置に仕込んでいる。

【００４８】まずは、貫通穴１８ａと等しい内径を有す
る中空パイプ材１９ａを用意して、長さを貫通穴１８ａ
の長さと等しく切断しておく。さらには、中空パイプ材
１９ａの中空部と嵌合する外径を有する丸棒２４を用意
する。なお、丸棒２４の長さは、貫通穴１８ａの長さと
等しくした中空パイプ材１９ａの長さよりも適度に長い
物とする。

【００４９】続いて、以上で用意した中空パイプ材１９
ａの中空部に丸棒２４を挿入する。なお、このとき、丸
棒２４の端部２４ａおよび２４ｂは、均等な長さが中空
パイプ材１９ａの両端から突き出した状態にしておく。

【００５０】引き続いては、中空パイプ材１９ａを外嵌
した丸棒２４の端部２４ａおよび２４ｂそれぞれをキャ
ビティブロック１４ａに設けてある半円溝２５ａと２５
ｂとに、はめ込み入れる。すなわち、中空パイプ材１９
ａを外嵌した丸棒２４が、キャビティ２１上で両端支持
梁の状態となるようにしてセットする。また、このと
き、丸棒２４に外嵌してある中空パイプ材１９ａは、外
径方向の半分をキャビティ２１内に挿入させた状態にし
てセットする。

【００５１】なお、ここで、キャビティブロック１４ａ
に設けてある半円溝２５ａおよび２５ｂは、断面形状が
半円形をしている溝である。そして、半円溝２５ａおよ
び２５ｂの半径は、丸棒２４が填め込み可能なように、
丸棒２４の半径よりは僅かに大きくしてある。また、半
円溝２５ａおよび２５ｂは、キャビティブロック１４ａ
側の半円溝２５ａおよび２５ｂと対になるようにして、
もう一方のキャビティブロック１４ｂ側にも設けてあ
る。

【００５２】したがって、上述のように中空パイプ材１
９ａを外嵌させた丸棒２４をセットした状態でキャビテ
ィブロック１４ａと１４ｂとを一体の鋳型１４に組み立
てると、丸棒２４の端部２４ａおよび２４ｂは、キャビ
ティブロック１４ａと１４ｂとに対で設けてある半円溝
２５ａおよび２５ｂとによって、挟み込まれて保持され
ることになる。

【００５３】上述のようにして鋳型１４を組み立てた状
態においては、中空パイプ材１９ａが丸棒２４に外嵌し
た状態で、鋳型１４のキャビティ２１に内挿される。す
なわち、中空パイプ材１９ａが鋳型１４中に仕込まれる
訳である。

【００５４】なお、本発明のアモルファス合金製部材の
製造方法では、中空パイプ材１９ａの中空部からなる穴
をアモルファス合金製部材中に形成する。すなわち、中
空パイプ材１９ａの中空部を利用した穴をアモルファス
合金製部材中に形成する訳である。したがって、中空パ
イプ材１９ａを鋳型１４中に仕込むにあたっては、鋳型
１４のキャビティ２１内の然るべき位置に中空パイプ材
１９ａを仕込まなければならない。然るべき位置とは、
製造するアモルファス合金製部材の穴位置に相当するキ
ャビティ２１内における穴位置である。

【００５５】よって、キャビティ２１内での中空パイプ
材１９ａの位置を決定付ける半円溝２５ａおよび２５ｂ
については、上記の然るべき位置に中空パイプ材１９ａ
を仕込める位置に、キャビティブロック１４ａ上および
１４ｂ上で適宜決定されている。

【００５６】以上の説明のようにして、キャビティ２１
内の穴位置に相当する位置に所望の穴と等しい内径を有
する中空パイプ材１９ａを仕込んでおいて組み立てた鋳
型１４へ、図２に示した構成のアモルファス合金作製装
置によって、融解させた母合金１１を噴射して鋳込め
ば、キャビティ２１内に仕込んだ中空パイプ材１９ａを
包み込むようにして、中空パイプ材１９ａの周囲に母合
金１１が流れ込み、アモルファス合金製部材が鋳造され
る訳である。

【００５７】ちなみに、本実施例に用いた母合金１１
は、ジルコニウム５５ａｔ％、アルミニウム１０ａｔ
％、ニッケル５ａｔ％、銅３０ａｔ％の組成からなるジ
ルコニウム系結晶質合金であって、鋳造後に得られるア
モルファス合金は同組成のジルコニウム系アモルファス
合金である。但し、母合金１１については、本実施例に
用いた組成のジルコニウム系結晶質合金に限らず、鋳造
した後にアモルファス合金に成り得る組成の合金であれ
ば他組成の合金であっても構わない。

【００５８】また、本実施例における中空パイプ材１９
ａは、市販のステンレス製の中空パイプ材である。

【００５９】なお、本実施例における中空パイプ材１９
ａの外周側面は単なる滑らかな円筒側面としている。し
かし、中空パイプ材１９ａの外周側面単なる滑らかな円
筒側面に限定される訳ではない。例えば、中空パイプ材
１９ａの円筒側面に溝を設けたり、表面粗さを荒らした
りするなどして、表面に凹凸形状を付与しても良い。こ
の場合には、中空パイプ材１９ａの円筒表面に付与して
おいた凹凸形状の凹部に母合金１１の鋳造により形成さ
れるアモルファス合金が入り込むことによって、アンカ
ー効果が発揮され、中空パイプ材１９ａとアモルファス
合金部との接合部の接合強度を高めることができる。

【００６０】またさらに、本実施例において、母合金１
１を鋳型１４へ鋳込む為に用いたアモルファス合金作製
装置は、日新技研株式会社製の非晶質金属作製装置（型
式：ＮＥＶ−Ａ１型）であり、同装置は図２に示したア
モルファス合金作製装置と同様の構成を有する装置であ
る。

【００６１】同装置による鋳造作業は、次の様な手順に
従って行う。まずは、真空引きポート１６に接続されて
いる真空ポンプ（図２には示していない）によって、チ
ャンバ１５内を真空排気する。次に、チャンバ１５内が
負圧に保つ程度に、僅かな量のアルゴンガスを不活性ガ
ス導入ポート１７からチャンバ１５内に導入し、チャン
バ１５内を負圧の不活性ガス雰囲気に調整する。次に、
高周波誘導コイル１３に電流を流して、シリンジ１２中
に納めてある母合金１１すなわち上記組成のジルコニウ
ム系結晶質合金を融点以上の１０００℃までに加熱し、
融解させる。母合金１１が全体的に均一に融解したなら
ば、高周波誘導コイル１３への電流供給を停止して、母
合金１１の加熱を停止する。その後、そのままの状態
で、融解させた母合金１１の温度が９００℃に下がるま
で数秒間待つ。そして、融解状態の母合金１１の温度が
９００℃になった瞬間に、不活性ガス導入ポート１２ａ
から０．６Ｋｇｆ／平方センチメートルの圧力でアルゴ
ンガスを導入してシリンジ１２内を加圧し、融解させて
おいた母合金１１をノズル穴１２ｂから噴射させて鋳型
１４内へ鋳込む。なお、ここで、母合金１１の温度を検
出方法としては、母合金１１の加熱融解状態が目視で確
認できるようにチャンバ１５に設けられている覗き窓
（図２には示していない）越しに、非接触型の放射温度
計を用いて、母合金１１の温度測定をしている。

【００６２】母合金１１を鋳込んだ後には、ボルト２０
を取り外し、鋳型１４を分解することによって、鋳造物
すなわち鋳造されたアモルファス合金製部材を鋳型１４
から取り出すことができる。なお、ここで、鋳型１４か
ら取り出したばかりのアモルファス合金製部材を図４に
示す。図４に示したように、鋳型１４から取り出したば
かりのアモルファス合金製部材１８は、所望の穴位置に
所望の穴と等しい内径を有する中空パイプ材１９ａと、
中空パイプ材１９ａの中空部に挿入された状態の丸棒２
４とを内包している状態にある。

【００６３】そこで、中空パイプ材１９ａに挿入されて
いる丸棒２４については、中空パイプ材１９ａから抜き
取って、取り外す。すると、所望の位置に、所望の穴と
等しい内径を有する中空パイプ材１９ａを内包しただけ
のアモルファス合金製部材が得られる。すなわち、所望
の位置に、中空パイプ材１９ａの中空部からなる所望内
径の貫通穴１８ａが設けられたアモルファス合金製部材
１８が得られる訳である。

【００６４】なお、アモルファス合金製部材１８の外観
形状は、キャビティ２１の凹凸形状を反転して転写した
結果の形状が得られる。しかしながら、図４にも示した
ように、鋳型１４から取り出した時点では、鋳型１４の
湯口穴２２の部分およびガス抜き穴２３の部分によっ
て、形成された不要部２６が付属している。したがっ
て、この不要部２６については、後工程において切り落
とし除去することは言うまでもない。なお、上述したよ
うに、アモルファス合金は高い硬度を有しており、切削
加工が困難な材料である。よって、後工程において不要
部２６を切り落として除去する方法としては、アモルフ
ァス合金以上の高硬度を有するダイヤモンド砥粒の薄刃
回転砥石による研削切断加工が有効である。また、この
ダイヤモンド砥粒薄刃回転砥石による研削切断加工にお
いても、加工熱の蓄熱によっては加工部近傍が再結晶温
度までに昇温して、アモルファス合金が結晶化してしま
わないように十分な注意を払うことは言うまでもない。
加工部近傍には、充分に研削液をかけて冷却しながら、
湿式の研削切断加工を行う。

【００６５】斯くして、この第一の実施例においては、
図３（ａ）に示した貫通穴１８ａを有するアモルファス
合金製部材１８が製造される訳である。

【００６６】また、上述した第一の実施例においては、
中空パイプ材１９ａの長さは、貫通穴１８ａの長さと、
あらかじめ等しくしておいたが、貫通穴１８ａの長さよ
りも長くしておいても構わない。その場合には、後工程
で不要部２６を切り落とすのと同様にして、中空パイプ
材１９ａも切り落として、所望の長さに揃えれることに
なる。

【００６７】（第二の実施例）次には、第二の実施例と
して、本発明のアモルファス合金製部材の製造方法によ
って、図３（ｃ）に示した貫通雌ネジ穴１８ｃを有する
アモルファス合金製部材１８を製造する方法を以下に説
明をする。図３（ｃ）に示した貫通雌ネジ穴１８ｃを有
するアモルファス合金製部材１８は、上述した第一の実
施例と同様の方法により、製造することができる。鋳型
１４中の雌ネジ穴位置に、所望の貫通雌ネジ穴１８ｃと
等しい雌ネジ穴を有するナット１９ｃを仕込んでおいて
から、ナット１９ｃの周囲に母合金を鋳込んでアモルフ
ァス合金製部材１８を鋳造すれば、図３（ｃ）に示した
貫通雌ネジ穴１８ｃを有するアモルファス合金製部材１
８は製造可能である。すなわち、図１における中空パイ
プ材１９ａを所望の貫通雌ネジ穴１８ｃと等しい雌ネジ
穴を有するナット１９ｃに置き換えれば、図３（ｃ）に
示した貫通雌ネジ穴１８ｃを有するアモルファス合金製
部材１８が製造できる訳である。ちなみに、本実施例に
おけるナット１９ｃには、ステンレス製のナットを用い
ている。

【００６８】（第三の実施例）次には、第三の実施例と
して、本発明のアモルファス合金製部材の製造方法によ
って、図３（ｂ）に示した袋穴１８ｂを有するアモルフ
ァス合金製部材１８を製造する方法を以下に説明をす
る。図３（ｂ）に示した袋穴１８ｂを有するアモルファ
ス合金製部材１８もまた、上述した第一の実施例と同様
の方法によって製造することができる。鋳型１４中の袋
穴位置に、所望の袋穴１８ｂと等しい内径と深さの穴を
有する袋状パイプ材１９ｂを仕込んでおいてから、袋状
パイプ材１９ｂの周囲に母合金を鋳込んでアモルファス
合金製部材１８を鋳造すれば、図３（ｂ）に示した袋穴
１８ｂを有するアモルファス合金製部材１８は製造可能
である。すなわち、図１における中空パイプ材１９ａを
所望の袋穴１８ｂと等しい内径と深さの穴を有する袋状
パイプ材１９ｂに置き換えれば、図３（ｂ）に示した袋
穴１８ｂを有するアモルファス合金製部材１８が製造で
きる訳である。

【００６９】なお、第一の実施例では、図１に示したよ
うに、中空パイプ材１９ａをキャビティ２１上に両端支
持梁の状態にセットする。しかし、この第三の実施例に
おいて袋状パイプ材１９ｂと称した物は、第一の実施例
における中空パイプ材１９ａの両端にある中空開口部の
うち一方の中空開口部を封止した形状の中空パイプ材で
ある。したがって、この第三の実施例で鋳型１４中に、
袋状パイプ材１９ｂを仕込む時には、キャビティ２１上
に袋状パイプ材１９ｂを片持ち梁の状態にセットするこ
とになる。ちなみに、本実施例における袋状パイプ材１
９ｂには、ステンレス製の袋状パイプ材を用いている。

【００７０】（第四の実施例）次には、第四の実施例と
して、本発明のアモルファス合金製部材の製造方法によ
って、図３（ｄ）に示した袋雌ネジ穴１８ｄを有するア
モルファス合金製部材１８を製造する方法を以下に説明
をする。図３（ｄ）に示した袋雌ネジ穴１８ｄを有する
アモルファス合金製部材１８もまた、上述した第一の実
施例と同様の方法によって製造することができる。鋳型
１４中の袋穴位置に、所望の袋雌ネジ穴１８ｄと等しい
雌ネジ山と深さの雌ネジ穴を有する袋状ナット１９ｄを
仕込んでおいてから、袋状ナット１９ｄの周囲に母合金
を鋳込んでアモルファス合金製部材１８を鋳造すれば、
図３（ｄ）に示した袋雌ネジ穴１８ｄを有するアモルフ
ァス合金製部材１８は製造可能である。すなわち、図１
における中空パイプ材１９ａを所望の袋雌ネジ穴１８ｄ
と等しい雌ネジ山と深さの雌ネジ穴を有する袋状ナット
１９ｄに置き換えれば、図３（ｄ）に示した袋雌ネジ穴
１８ｄを有するアモルファス合金製部材１８が製造でき
る訳である。

【００７１】なお、この第四の実施例で鋳型１４中に、
袋状ナット１９ｄを仕込む時には、第三の実施例と同様
に、キャビティ２１上に袋状ナット１９ｄを片持ち梁の
状態にセットすることになる。

【００７２】ちなみに、本実施例における袋状ナット１
９ｄには、ステンレス製の袋状ナットを用いている。

【００７３】以上、ここまでには、図３に示した穴また
は雌ネジ穴を有するアモルファス合金製部材が、本発明
によるアモルファス合金製部材の製造方法によって、製
造可能であることを説明してきた。

【００７４】（第五の実施例）しかし、本発明によるア
モルファス合金製部材の製造方法によって製造が可能な
のは、図３に示した外観形状が単純な直方体のアモルフ
ァス合金製部材に限定される訳ではない。あらゆる複雑
な外観形状をしたアモルファス合金製部材の製造も可能
である。

【００７５】そこで、以下には、本発明によるアモルフ
ァス合金製部材の製造方法によって製造可能なアモルフ
ァス合金製部材であり、なおかつ図３に示した実施例よ
りも複雑な外観形状を有した二つの実施例を、第五の実
施例として示しておく。

【００７６】図５は、本発明によるアモルファス合金製
部材の製造方法によって製造した腕時計用の外装部材を
示す説明図である。図５（ａ）はアモルファス合金から
成るアモルファス合金製腕時計ケース２７であり、図５
（ｂ）はアモルファス合金から成るアモルファス合金製
腕時計用バンド駒２８である。

【００７７】図５（ａ）に示したアモルファス合金製腕
時計ケース２７においては、竜頭軸（図示しない）を通
すための竜頭穴２９と、バンド（図示しない）を取り付
けるためのバンド取り付け穴３０とをステンレス製の中
空パイプ材１９ａによって形成している。さらには、裏
蓋（図示しない）を取り付けるための裏蓋用雌ネジ穴３
１をステンレス製のナット１９ｃによって形成してい
る。

【００７８】図５（ｂ）に示したアモルファス合金製腕
時計用バンド駒２８においては、複数のアモルファス合
金製腕時計用バンド駒２８を連結して、腕時計用バンド
として組み立てる際に、ピン（図示しない）を通すため
のピン穴３２をステンレス製の中空パイプ材１９ａによ
って形成している。

【００７９】（第六の実施例）以上、ここまでに説明し
た第一、第二、第三、第四、第五の実施例では、他の工
程によって製造されたステンレス製の部材を鋳型中に仕
込んでおいてから、前記部材の周囲へ母合金を鋳込むこ
とによっては、前記部材と前記母合金を鋳造することに
よって得られるアモルファス合金部とを、一体の部材に
形成する実施例を説明してきた。しかし、本発明による
アモルファス合金製部材の製造方法によって、鋳型中に
仕込んでおく他の工程によって製造された部材は、ステ
ンレス製ばかりに限定される訳ではない。鋳型中に仕込
んでおく他の工程によって製造された部材の材質として
は、母合金の鋳造温度に耐えうる材質であれば、ステン
レス以外の金属でも構わないし、セラミックスなどでも
構わない。場合によっては、最終的に製造される部材に
均一組成が望まれるならば、鋳造する母合金と同一組成
の結晶質合金、あるいは母合金を鋳造することによって
得られるアモルファス合金であっても一向に構わない。

【００８０】そこで、次には、鋳型中に仕込んでおく他
の工程によって製造された部材がステンレス以外の他の
材質である場合を第六の実施例として示す。

【００８１】図６は、本発明によるアモルファス合金製
部材の製造方法において、鋳型中に仕込んでおく他の工
程によって製造された部材が、ステンレス以外の他の材
質である場合の第六の実施例を示す説明図である。

【００８２】具体的には、図６（ａ）は、本発明による
アモルファス合金製部材の製造方法において、他の工程
によって製造された軸受け用合金製の中空パイプ材１９
ａを鋳型中に仕込んでおいてから、軸受け用合金製の中
空パイプ材１９ａの周囲に、母合金を鋳込むことによっ
て製造したアモルファス合金製回転軸受け部材３３であ
る。図６（ａ）に示したアモルファス合金製回転軸受け
部材３３は、矢印Ａ方向に回転する回転軸３４を保持す
る部材であるが、回転軸３４との嵌合穴３５を軸受け用
合金製の中空パイプ材１９ａによって形成している。

【００８３】図６（ｂ）は、本発明によるアモルファス
合金製部材の製造方法において、他の工程によって製造
された軸受け用合金製の溝付きブロック３６を鋳型中に
仕込んでおいてから、溝付きブロック３６の溝部３７を
除く周囲に、母合金を鋳込むことによって製造したアモ
ルファス合金製摺動部材３８である。図６（ｂ）に示し
たアモルファス合金製摺動部材３８は、軌道レール３９
上を矢印Ｂ方向に摺動する部材であるが、軌道レール３
９との接触面４０を軸受け用合金製の溝付きブロック３
６によって形成している。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明にお
けるアモルファス合金製部材の製造方法は、他の工程に
よって製造された部材の少なくとも一部分を鋳型中に挿
入し、前記鋳型中に挿入した前記部材の一部分の周囲へ
母合金を鋳込むことによっては、前記他の工程によって
製造された部材と前記母合金を鋳造することによって得
られるアモルファス合金部とを、一体の部材に形成す
る。

【００８５】また、本発明におけるアモルファス合金製
部材の製造方法は、穴を有するアモルファス合金製部材
を製造する方法において、鋳型中の穴位置には所望の穴
と等しい内径を有する中空パイプ材を仕込んでおいてか
ら、前記中空パイプ材の周囲に母合金を鋳込んでアモル
ファス合金製部材を鋳造して、前記中空パイプ材の中空
部からなる穴をアモルファス合金製部材中に形成する。

【００８６】あるいは、本発明におけるアモルファス合
金製部材の製造方法は、雌ネジ穴を有するアモルファス
合金製部材を製造する方法において、鋳型中の雌ネジ穴
位置には所望の雌ネジ穴と等しい雌ネジ穴を有するナッ
トを仕込んでおいてから、前記ナットの周囲に母合金を
鋳込んでアモルファス合金製部材を鋳造して、前記ナッ
トの雌ネジ穴からなる雌ネジ穴をアモルファス合金製部
材中に形成する。

【００８７】したがって、本発明におけるアモルファス
合金製部材の製造方法によれば、穴または雌ネジ穴を有
するアモルファス合金製部材の製造方法において、穴や
雌ネジ穴を切削加工で形成しなくても、穴または雌ネジ
穴の形成が可能なアモルファス合金製部材の製造方法を
提供することができる。

【００８８】ひいては、非晶質であるが故に、耐食性に
優れて、なおかつ高い硬度と高い強度とを有するアモル
ファス合金製の部材において、穴または雌ネジ穴を有す
る部材を提供することができる。具体例としては、耐食
性に優れ、傷付き難くて、堅固な第五の実施例に示した
アモルファス合金製腕時計ケースや、アモルファス合金
製腕時計用バンドなどを提供することができる。

【００８９】さらには、他の工程によって製造された部
材が有する優れた特性とアモルファス合金が有する優れ
た特性とを合わせ持った部材の製造方法を提供すること
ができる。

【００９０】ひいては、他の工程によって製造された部
材が有する優れた特性とアモルファス合金が有する優れ
た特性とを合わせ持った新規部材を提供することができ
る。具体例としては、耐食性に優れ、傷付き難くて、堅
固な第六の実施例に示したアモルファス合金製回転軸受
け部材や、アモルファス合金製摺動部材などを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアモルファス合金製部材の製造方
法において、鋳型中における穴位置に所望の穴と等しい
内径を有する中空パイプ材を仕込んだ状態を示す鋳型の
分解説明図である。

【図２】結晶質の母合金を非晶質化してアモルファス合
金を作製する為に用いるアモルファス合金作製装置の概
略説明図である。

【図３】本発明によるアモルファス合金製部材の製造方
法によって、製造される穴または雌ネジ穴を有するアモ
ルファス合金製部材の実施例を示す要部断面図を含む説
明図である。

【図４】本発明によるアモルファス合金製部材の製造方
法の実施例において、鋳型から取り出したばかりのアモ
ルファス合金製部材を示す説明図である。

【図５】本発明によるアモルファス合金製部材の製造方
法によって製造したアモルファス合金製腕時計用外装部
材を示す説明図である。

【図６】本発明によるアモルファス合金製部材の製造方
法によって製造したアモルファス合金製回転軸受け部材
およびアモルファス合金製摺動部材を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１１ 母合金金 １４ 鋳型 １８ アモルファス合金製部材 １８ａ 貫通穴 １８ｂ 袋穴 １８ｃ 貫通雌ネジ穴 １８ｄ 袋雌ネジ穴 １９ａ 中空パイプ材 １９ｂ 袋状パイプ材 １９ｃ ナット １９ｄ 袋状ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 19/00 Ｂ２２Ｄ 19/00 Ｚ 19/08 19/08 Ｃ 23/00 23/00 Ｅ Ｆ１６Ｂ 37/00 Ｆ１６Ｂ 37/00 Ｘ (72)発明者 佐藤 雅浩 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 別工程によって製造された部材の一部分
   を鋳型中に仕込む工程と、鋳型中に仕込んだ部材の一部
   分の周囲へ母合金を鋳込んでアモルファス合金製部材を
   鋳造する工程とを有し、別工程によって製造された部材
   の一部分を有するアモルファス合金製部材を製造するこ
   とを特徴とするアモルファス合金製部材の製造方法。
2. 【請求項２】 融解したアモルファス合金の母合金を鋳
   型に鋳込んで急冷鋳造して穴を有するアモルファス合金
   製部材を製造する方法であって、鋳型中の穴位置には所
   望の穴と等しい内径を有する中空パイプ材を仕込んでお
   いてから、前記中空パイプ材の周囲に母合金を鋳込んで
   アモルファス合金製部材を鋳造し、前記中空パイプ材の
   中空部からなる穴をアモルファス合金製部材中に形成す
   ることを特徴とするアモルファス合金製部材の製造方
   法。
3. 【請求項３】 融解したアモルファス合金の母合金を鋳
   型に鋳込んで急冷鋳造して雌ネジ穴を有するアモルファ
   ス合金製部材を製造する方法であって、鋳型中の雌ネジ
   穴位置には所望の雌ネジ穴と等しい雌ネジ穴を有するナ
   ットを仕込んでおいてから、前記ナットの周囲に母合金
   を鋳込んでアモルファス合金製部材を鋳造し、前記ナッ
   トの雌ネジ穴からなる雌ネジ穴をアモルファス合金製部
   材中に形成することを特徴とするアモルファス合金製部
   材の製造方法。