JP2002086258A

JP2002086258A - 非晶質合金の製造方法及び非晶質合金製造装置

Info

Publication number: JP2002086258A
Application number: JP2000276998A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Setogawa; 広人瀬戸川; Yoshie Takano; 由重高ノ
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】金型の耐久性の低下を防止する。【解決手段】下型４と、この下型４に向かって押圧さ
れることにより下型４に接して成型キャビティを形成し
うる上型３とからなる金型２、及び成型キャビティ内に
満たされた溶融金属を臨界冷却速度以上で冷却する冷却
装置を用いることにより非晶質合金を製造する非晶質合
金の製造方法である。上型３の下型４への押圧時の最大
の押圧力Ｆと、前記上型３と下型４とが接する接触全面
積Ａとの比（Ｆ／Ａ）である型締め圧力を５ｋＰａ以上
かつ１×１０⁷ｋＰａ未満として前記押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質合金製造装
置及びそれを用いた非晶質合金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】結晶構
造を実質的に持たない非晶質合金（アモルファス合金、
金属ガラスなどとも称される。）は、高硬度、高強度、
高靱性を併せ持つ高性能な素材として注目されており、
各種の工業製品やゴルフクラブヘッドといったスポーツ
用品に採用されつつある。例えば、Ｚｒ−Ａｌ−Ｃｏ−
Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ
−Ｔｉ−Ｎｂ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｈｆ
−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系又はＺｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃ
ｕ系の非晶質合金においては、臨界冷却速度が１〜１０
０（Ｋ／ｓ）と非常に小さいものが既に開発され、これ
に伴い、塊状（バルク状）の非晶質合金成型品が種々の
方法により製造されている。

【０００３】塊状の非晶質合金は、例えば、溶融金属を
金型のキャビティに押し込んで所定形状に変形させて急
冷する鍛造法（例えば特開２０００−６１６１４号公
報）、溶融金属を鋳型に流し込んで急冷する鋳造法など
が知られている。前記鍛造法は、例えば図１０（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、上型ａ、下型ｂからなる金型ｃの
前記下型ｂに設けられた例えば保温性に優れるグラファ
イト等からなる金属溶解部ｄで、アーク放電などにより
成型材料を溶解するとともに、上型ａを押圧し、一端側
から下型ｂに斜めに接触させていき、溶解された溶融金
属ｆを押圧し前記金属溶解部ｄに隣接して設けたキャビ
ティｇへと流し込むものである。そして、金型ｃを冷却
してキャビティｇ内に充填された溶融金属ｆを臨界冷却
速度以上で冷却、凝固させることにより非晶質合金ｉを
成型している。

【０００４】このような鍛造法は、上型ａと下型ｂとを
当接させて型締めするに際し、溶融金属ｆをキャビティ
ｇ側へと流し込む工程を有するため、溶融金属ｆとキャ
ビティｇとの接触圧が高く、両者の接触部で効率の良い
熱伝導が得られる結果、極めて大きな冷却速度を得るこ
とができ、鋳造法などに比べて良好かつ大型のバルク状
の非晶質合金成型品を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造方法では、
上型ａと下型ｂとを大きな圧力で型締めし、溶融金属ｆ
を前記金属溶解部ｄに隣接して設けたキャビティｇへと
流し込むことが行われている。ところが、このような大
きな圧力での型締めを繰り返すと、金型ｃへの負荷が過
大となるため、早期に変形等の損傷が生じやすく、ひい
ては金型ｃの耐久性が低下するという問題があった。

【０００６】発明者らは、このような実状に鑑み鋭意研
究を重ねたところ、型締め力を従来に比して小さな一定
の値に限定したときには、金型の耐久性低下を防ぎつつ
意外にも良好な成型品を得ることが可能であることを見
出し本発明を完成させるに至った。

【０００７】以上のように本発明は、上型を押圧する最
大の押圧力Ｆと、上型と下型とが接触する接触全面積Ａ
との比（Ｆ／Ａ）である型締め圧力を５ｋＰａ以上かつ
１×１０⁷ｋＰａ未満ととすることを基本として金型の
耐久性の低下を防止しつつ品質良く比較的大型の非晶質
合金を製造しうる非晶質合金の製造方法及び非晶質合金
製造装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１記
載の発明は、下型と、この下型に向かって押圧されるこ
とにより下型に接して成型キャビティを形成しうる上型
とからなる金型、及び成型キャビティ内に満たされた溶
融金属を臨界冷却速度以上で冷却する冷却装置を用いる
ことにより非晶質合金を製造する非晶質合金の製造方法
であって、前記下型は、前記成型キャビティの下部側を
なす下成形部と、成型金属を溶融する金属溶融部とが下
型上面に隣接して凹設され、かつ前記上型は、前記下成
形部と合体し前記成形キャビティを形成する上成形部
と、前記金属溶融部で溶融した溶融金属を押し下げて前
記成型キャビティに送り出す湯押し部とを上型下面に有
し、しかもこの上型を押圧する最大の押圧力Ｆと、前記
上型と下型とが接する接触部、前記成型キャビティ及び
前記湯押し部を含む金型全面積Ａとの比（Ｆ／Ａ）であ
る型締め圧力を５ｋＰａ以上かつ１×１０⁷ｋＰａ未満
として前記押圧することを特徴としている。

【０００９】また請求項２記載の発明は、下型と、この
下型に向かって押圧されることにより下型に接し成型キ
ャビティを形成しうる上型とからなる金型、及び成型キ
ャビティ内に満たされた溶融金属を臨界冷却速度以上で
冷却する冷却装置を用いることにより非晶質合金を製造
する非晶質合金製造装置であって、前記下型は、前記成
型キャビティの下部側をなす下成形部と、成型金属を溶
融する金属溶融部とが下型上面に隣接して凹設され、か
つ前記上型は、前記下成形部と合体し前記成形キャビテ
ィを形成する上成形部と、前記金属溶融部で溶融した溶
融金属を押し下げて前記成型キャビティに送り出す湯押
し部とを上型下面に有し、しかもこの上型を押圧する最
大の押圧力Ｆと、前記上型と下型とが接する接触部、前
記成型キャビティ及び前記湯押し部を含む金型全面積Ａ
との比（Ｆ／Ａ）である型締め圧力が５ｋＰａ以上かつ
１×１０⁷ｋＰａ未満とすることを特徴としている。

【００１０】また請求項３記載の発明は、前記金型は、
銅、銅合金、銀、クロムニッケル鋼、鋳鉄、ニッケル
鋼、ケイ素鋼、炭素鋼、純鉄又はＦｅ、Ｎｉ又はＣｏを
基材とする耐熱合金から形成されたことを特徴とする請
求項２記載の非晶質合金製造装置である。

【００１１】また請求項４記載の発明は、前記非晶質合
金が、Ｚｒ系非晶質合金である請求項２又は３記載の非
晶質合金製造装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非晶質合金の製造
方法及び製造装置を、ゴルフクラブヘッドのフェース部
材を成型する場合を例に取り図面に基づき説明する。図
１には、本実施形態の非晶質合金の製造装置１（以下、
単に「製造装置」ということがある。）の概略構成図を
例示している。図において、製造装置１は、本例では、
開閉可能な上型３、下型４を有する金型２と、成型金属
を溶解するための熱源としてアーク放電を行うアーク電
極５と、前記上型３、下型４、アーク電極５にそれぞれ
冷却水を循環供給しうる冷却装置としての冷却水供給装
置６と、前記金型２、アーク電極５等を収納しうる真空
チャンバー７と、モータＭ１により駆動されかつ下型４
を、上型３とアーク電極５の下方との間で移動させる下
型移動装置９と、モータＭ２により駆動されかつ上型３
を下型４に向けて押圧する上型移動装置１０とを含むも
のが例示される。

【００１３】前記アーク電極５は、アーク電源１１に接
続されるとともに、例えばステッピングモータＭ３等に
よってＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に位置調整可能に構成さ
れる。さらに、アーク電極５の近傍には、下型５に載置
された成型金属との間の間隔を測定しうる例えば半導体
レーザセンサＳ等が付設される。これによってアーク電
極５は、加熱する成型材料との間隔が略一定となるよう
制御され、安定したアークを生じさせて均一な成型金属
の溶解をなしうる。なおアーク電極５のアーク発生部近
傍に、例えばＡｒガス等を充填したガス供給源（ガスボ
ンベ）Ｇ１からの冷却用ガスを噴出する冷却ガス噴出口
１２を設け、加熱後の急速冷却を促進してもよい。

【００１４】また、成型金属を溶解する高エネルギー熱
源としては、本例のアーク熱源は比較的設備構成が簡単
でコストも低い点で好ましいが、これ以外にも、例えば
高周波熱源、プラズマ熱源、電子ビーム、レーザービー
ムなどを種々のものが用いられる。また、これらの熱源
は、複数個であってもよい。また前記金型２、アーク電
極５を冷却する媒体には、水以外にも他の媒体（例えば
冷媒ガス）などを適宜用いることができる。

【００１５】前記真空チャンバー７は、例えばＳＵＳ製
水冷ジャケット構造であって、真空引きするために例え
ば真空排気口によって油拡散真空ポンプ（ディフュージ
ョンポンプ）ＤＰ及び油回転真空ポンプ（ロータリポン
プ）ＲＰが連結される。また真空チャンバー７には、真
空引後、不活性ガスによる置換が可能なようにガス供給
源（ガスボンベ）Ｇ２が連結される。従って、真空チャ
ンバー７内は、高真空、例えば５×１０-4Ｐａ（液体窒
素トラップ使用）にした後、ガス供給源Ｇ２からアルゴ
ンガスを供給して該チャンバー７内をアルゴンガスにて
置換しうる。

【００１６】また、上型３、下型４及びアーク電極５
は、冷却水供給装置６から供給される冷却水によって所
定の温度まで冷却される。なお、本例の冷却水供給装置
６は循環戻り冷却水をクーラントにより冷却した後に、
再び冷却水として上型３、下型４及びアーク電極５に供
給しうる。

【００１７】図２は前記金型２の長手方向に沿う中央断
面図、図３は下型の平面図を示している（なお図２は、
図３のＸ−Ｘ線断面に相当する）。該金型２は、上型３
と下型４とからなり、開閉可能かつ上型３と下型４とを
所定の合わせ面Ｐ１、Ｐ２で接触させることにより、内
部に製品形状に近似した成型キャビティＣを形成しう
る。

【００１８】前記下型４は、図２、図３に示す如く、本
実施形態では、上型３側を向く下型上面４ａに、前記キ
ャビティＣの下側部分を形成する下成形部１３と、成型
金属を溶融する金属溶融部１４とを隣接して凹設してい
る。

【００１９】前記金属溶融部１４は、本例では非金属材
料からなる浅底容器体１５を、金属材料からなる下型本
体１６に装着することにより形成している。前記浅底容
器体１５は、略円形状ないしおむすび状をなす底部１５
ａの周囲に、周囲壁１５ｂを一体に立ち上げた受け皿状
に構成されている。また、この浅底容器体１５には、主
として成型金属の溶解時の熱の散逸を防ぐために保温性
に優れ、かつ成型金属の溶解時に反応を生じない材料で
形成することが特に望ましいが、熱源が本例の如くアー
ク放電のような場合には導電性をも必要となる。本実施
形態では、この浅底容器体１５を炭素から形成したもの
を例示する。ただし、浅底容器体１５は、このような材
料に限定されるものではなく、実施形態に応じて種々の
非金属材料を採用しうるのは言うまでもない。

【００２０】またこの浅底容器体１５は、本実施形態で
は、金属材料からなる前記下型本体１６に設けた凹所１
７に装着されている。前記凹所１７は、図２に示す如
く、第１の底面１７Ａと、この第１の底面１７Ａの周囲
に段差を介しかつ該第１の底面１７Ａよりも高所に設け
た第２の底面１７Ｂとを含むものを例示する。そして、
前記浅底容器体１５の底部１５ａと前記第２の底面１７
Ｂとが接するように装着している。これにより、浅底容
器体１５の底部１５ａと前記第１の底面１７Ａとの間
に、空所からなる断熱部１９を介在させることができ
る。これにより、浅底容器体１５で溶解された成型金属
の熱が金属材料からなる下型本体１６へと散逸するのを
防止し、品質の良い非晶質合金を成型するのに役立つ。

【００２１】ここで、前記断熱部１９の厚さｔは、特に
限定はされないが、例えば０．５〜４mm、より好ましく
は１〜３mmとするのが望ましい。前記高さｔが０．５mm
未満であると、下型本体１６に熱エネルギーを奪われや
すくなって断熱効果が低下する傾向があり、逆に４mmを
超えると、不必要に凹所１７を大型化する結果、下型の
厚さが増大化し金型コストの上昇を招きやすい。

【００２２】また下型上面４ａには、上型３と合うこと
により該上型３と接する合わせ面Ｐ１を具えている。本
例の合わせ面Ｐ１は、下型４の最も高い位置に形成され
た同一高さの水平面からなる。なお図３においては、こ
の合わせ面Ｐ１にドットを付して表示している。

【００２３】前記上型３は、図２に示す如く、本例では
前記下型４を向く上型下面３ａを面一な水平面で形成し
た略板状をなすものを例示している。この上型下面３ａ
は前記下型４の合わせ面Ｐ１と面一に接触する合わせ面
Ｐ２を含むとともに、前記下型４の下成形部１３と合体
し前記成形キャビティＣを形成する上成形部２１と、前
記金属溶融部１４で溶融した溶融金属を押し下げること
により該溶融金属を成型キャビティＣに送り出す湯押し
部２２とを兼ねている。

【００２４】なお成形キャビティＣには、本例では製品
としては余分（バリ）となる成型金属が流れ込む空間Ｃ
ａが付設されたものを例示する。また図２に示すよう
に、上型３、下型４を合わせた際に、前記成形キャビテ
ィＣは、前記金属溶融部１４へと連なり、該金属溶融部
１４から成形キャビティＣへの湯道が確保される。なお
本実施形態では、前記成型キャビティＣについては、そ
の余剰材料が流れ込む空所Ｃａを除く平面視での底面積
が例えば６０００mm²以上、さらに好ましくは７０００
mm²以上、より好ましくは９０００mm²以上とし、非晶
質合金としては比較的大型のバルク状材を形成可能なも
のを例示している。なお前記底面積の下限値は、特に限
定されないが、実用上、例えば１２０００mm²以下とし
うる。

【００２５】そして、例えば上型３の前記湯押し部２２
を金属溶融部１４の成形キャビティＣとは反対側の一端
部Ｅ１から徐々に該金属溶融部１４に向けて近接させる
ことにより、金属溶融部１４上の溶融金属を成形キャビ
ティＣへと送り込みしうる。

【００２６】次にこのような製造装置１を用いて非晶質
合金を製造する具体的工程について説明する。図４に示
すように、金属溶融部１４の浅底容器体１５に成型金属
Ｍ１を山盛り状に載置する。この成型金属Ｍ１として
は、例えばＺｒを最大成分、好ましくはＺｒを５０原子
％以上含むＺｒ系合金、例えばＺｒ−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ
−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔ
ｉ−Ｎｂ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｈｆ−Ａ
ｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系又はＺｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系
の合金材料とすることにより、冷却速度を小さくしても
比較的容易に非晶質組織を得ることが可能になる。特に
これらの合金は、Ｂｅのような毒性成分がなく、環境問
題や商業化への障害とならずコストも低下しうる点で好
ましい。なおアーク電極５による金属材料の急速な溶融
を容易にするため、成型金属Ｍ１には、粉末状やペレッ
ト状の合金材料を用いるのが好ましい。

【００２７】また前記上型３は、上型移動装置１０に装
着されている。上型移動装置１０は、例えば上下に移動
しうる昇降軸１０ａと、この昇降軸１０ａに固着された
取付部材１０ｂとを含み、この取付部材１０ｂの下面に
前記上型３が装着されている。また取付部材１０ｂと上
型３とは、下型４の下成型部１３側の他端部Ｅ２をリン
ク３１を介して枢結される。また一端部Ｅ１側かつ取付
部材１０ｂと上型３とは、上型４を下に向けて付勢する
例えばコイルスプリングなどの弾性部材３０を介在させ
て連結している。これにより、取付部材１０ｂの下面に
は、前記上型３が、前記一端部Ｅ１側を下方とする傾斜
状態で取付けられる。このときの傾斜角度αは、例えば
１〜１５°、より好ましくは３〜５゜とすることができ
る。

【００２８】しかる後、図５に示すように、前記下型移
動装置９（図１に示す）を駆動し、下型４だけをアーク
電極５の下方に移動して位置決め停止させる。なお前記
下型移動装置９には、例えば公知の並進機構や往復動機
構等を用いることができる。またアーク電極５は、必要
な位置調整がなされ、成型金属Ｍ１との間の相対距離な
どが正しくセットされる。そして、アーク電源１１をＯ
Ｎにし、アーク電極５からプラズマアークを発生させ、
成型金属Ｍ１を完全に溶解する。これにより溶融金属Ｍ
２が浅底容器体１５の上にその表面張力で山盛り状に形
成される。成型金属Ｍ１が完全に溶解されると、アーク
電源１１をＯＦＦとし、プラズマアークを消す。

【００２９】また成型金属Ｍ１の溶解を終えると、図６
に示す如く、速やかに下型４を上型３の下方に移動させ
るとともに、上型移動装置１０により上型３を下型に向
かって押圧して下降させる。このとき下型４は、移動不
能に固定されている。また上型３は下型４に対して前記
傾斜状態のまま下降することにより、先ず下型４の前記
一端部Ｅ１側から下型４に接し、徐々に前記傾斜を減じ
て最終的には互いに前記合わせ面Ｐ１、Ｐ２を水平とし
て接触しうる。これにより上型３、下型４は、型締めさ
れる（図７）。この型締めに際して、上型３の傾斜状態
から水平状態への揺動に伴ない該上型３に設けた湯押し
部２２が浅底容器体１５の上の溶融金属Ｍ２を押し下げ
ることにより前記成型キャビティＣに送り出しでき、該
溶融金属Ｍ２は一気にかつ圧延状に押圧されつつ流れ込
むことが可能になる。本例では、前記上型移動装置１０
を制御するコントローラ（図示せず）により、上型３の
下型４に向かう押圧力を、上型３と下型４とが接触を始
めた時点から徐々に上昇させ、上型３と下型４とが完全
に合わされた時点で最大となるように制御しているもの
を示す。

【００３０】また本発明では、前記上型３を押圧する最
大の押圧力Ｆと、前記上型３と下型４とが前記合わせ面
Ｐ１、Ｐ２にて接する接触部Ｋ、前記成型キャビティＣ
及び前記湯押し部２２を含む金型全面積Ａとの比（Ｆ／
Ａ）である型締め圧力を５ｋＰａ以上かつ１×１０⁷ｋ
Ｐａ未満、より好ましくは５ｋＰａ以上かつ１×１０ ⁴
ｋＰａ未満、さらに好ましくは５００ｋＰａ以上かつ１
０００ｋＰａ以下として前記押圧することを特徴事項の
一つとしている。このように、型締め圧力を限定するこ
とにより、金型２の前記合わせ面Ｐ１、Ｐ２などに早期
に摩耗や変形等が生じるのを防止でき、金型２を長期に
亘り使用することができ耐久性を向上できる。なお前記
成型キャビティＣなどは立体形状をなすため、前記金型
全面積Ａは、水平面に投影された面積として計算され
る。

【００３１】なお前記型締め圧力が５ｋＰａ未満である
と、型締め圧力が低くなりすぎるため、溶融金属Ｍ２か
らの反力により例えば大型のバルク材の成型や複雑な形
状の成型が困難となり、また溶融金属Ｍ２の粘性抵抗が
大きい場合には溶融金属Ｍ２を成型キャビティＣに十分
に充填することができず、品質の良い非晶質合金を得る
ことができない。特に、溶融金属Ｍ２の粘性抵抗を減じ
るために、該溶融金属Ｍ２をより高い温度で溶解させる
必要があり、溶融工程においてより多くの熱エネルギー
が必要となる不具合もある。逆に前記型締め圧力が１×
１０⁷ｋＰａ以上になると、金型２の変形が早期に生じ
易く金型の耐久性を低下させてしまう。

【００３２】なお前記金型２は、熱伝導性に優れかつ加
工性にも優れた材料、例えば銅、銅合金、銀、クロムニ
ッケル鋼、鋳鉄、ニッケル鋼、ケイ素鋼、炭素鋼、純鉄
又はＦｅ、Ｎｉ又はＣｏを基材とする耐熱合金（例え
ば、Ｆｅ基超耐熱合金、Ｎｉ基超耐熱合金、Ｃｏ基超耐
熱合金）から形成することが望ましく、特に望ましくは
コストが低く熱伝導性に優れる銅、銅合金、クロムニッ
ケル鋼が好ましい。このような材料からなる金型に前記
型締め圧力を適用することにより、金型耐久性をより一
層良好としうるとともに、前記銅や各鋼合金が本来有し
ている優れた熱伝導率に基づき、良好な組成を有する非
晶質合金を安定して供給しうる。

【００３３】次にこの溶融金属Ｍ２の変形と同時もしく
は変形後に、金型２にて溶融金属Ｍ２を臨界冷却速度以
上で急速に冷却し、溶融金属Ｍ２が急冷固化された非晶
質合金を得ることができる。型締めを行っている時間
は、成型材料の配合や非晶質合金成型体の大きさなどに
よっても異なるが、概ね５〜１２０秒程度に設定され、
しかる後、上型３を上方に持ち上げ、成型品が脱型され
る。なお図８（Ａ）には、冷却を終えて脱型された非晶
質合金成型品２５の断面図を示しており、切断線Ｌ１、
Ｌ２にて不要な部分を削除することにより、図８（Ｂ）
の如く、ゴルフクラブヘッドのフェース部材２６として
形成できる。

【００３４】

【実施例】次に本発明を具現化した実施例についてさら
に説明する。先ず本発明の実施例として、図１〜３に示
した非晶質合金製造装置を用いてかつ図４〜図７にて説
明した製造工程を経て非晶質合金を製造し、種々の評価
を行った。

【００３５】実施例、比較例とも、上型には、図２に示
した上型下面が平坦な板状のものを用いるとともに、下
型は、図２、図３に示すものとし、図３におけるＸ寸法
を８０mm、Ｙ寸法を１５０mmとした下成型部と、略円形
（おむすび状）の金属溶融部とを隣接して形成したもの
を用いている。なお金属溶融部に配した浅底容器体は炭
素（ＩＧ−１１）により形成した。

【００３６】また成型材料には、Ｚｒ55Ａｌ10Ｎｉ5 Ｃ
ｕ30（数字は原子％）の組成を採用した。また成型金属
を溶解するアーク放電を停止した後、下型を上型の下ま
で移動させるのに要した下型移動時間は１．６秒であ
り、上型が下降を始めたときから下型と完全に合わされ
るまでの型閉め時間は１．３秒であった。

【００３７】本実施例では、成型キャビティに充填され
る溶融金属の量を７段階（成型キャビティの底面積が１
２０００mm²に対して、該成型キャビティに充填される
溶融金属の底面積がほぼ６０００mm²（その状態を図９
に略示する）、７０００mm²、８０００mm²、９０００m
m²、１００００mm²又は１２０００mm²の７段階）に
変化させ、合金試作を行った。そして、金型が完全に閉
じ合わされる前に合金が固まり成型不良となったものを
「×」、金型が完全に閉じ合わされ溶融金属が良好に成
型キャビティに流れ込んでいたものを「○」で評価し
た。「−」表示は、それ以前の試作で評価が×となった
ため、試作を行わなかったことを示す。この実験によっ
て良好な非晶質状態で成形できる非晶質合金の最大面積
（平面視での最大面積）を明らかにしている。従って、
成型キャビティ全体を溶融金属で満たすことを意図して
はいない。また実施例１〜４では、本来成形できない大
きさのキャビティが用いているに過ぎない。テスト結果
を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１において、アーク電源の電流値が大き
いほど溶融金属に加えられた熱エネルギーが大きいこと
を示し、従って、該電流値の大きいものほど溶融金属の
粘性抵抗が相対的に小さくなっている。また型締め圧力
は、最大の押圧力Ｆを、上型と下型とが完全に閉じ合わ
されるか否かを問わず予め計算される金型全面積Ａで除
すことにより求めた値である。

【００４０】また試作後の金型の損傷状態を目視により
調べたところ、実施例１〜６については、変形等は一切
生じていなかった。実施例７については、図９のα部に
変形が見られたが、成型キャビティ付近には変形がなく
以後の使用に耐えうる程度のものであった。なお実施例
８では、図９のα部、β部のいずれにも変形が見られ、
成型キャビティ付近にも変形が生じており、以後の使用
には耐え得ない程度の損傷が生じていた。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は請求
項２に記載した非晶質合金の製造方法及び製造装置にあ
っては、金型の寿命を延ばしつつ安定した非晶質合金を
製造することができる。

【００４２】また請求項３記載の発明は、金型の材料を
限定したことにより、金型耐久性をより一層良好としう
るとともに、前記銅や各鋼合金が本来有している優れた
熱伝導率に基づいて、良好な組成を有する非晶質合金を
安定して供給しうる。

【００４３】また請求項４記載の発明は、前記非晶質合
金が、Ｚｒ系非晶質合金からなることにより、冷却速度
を小さくしても比較的容易に非晶質組織を得ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の非晶質合金製造装置の概略構成図
である。

【図２】上型、下型を合わせた長手方向に沿う断面図で
ある。

【図３】下型の下型上面から見た平面図である。

【図４】上型を傾斜させて保持する状態を示す断面図で
ある。

【図５】溶融金属を形成する状態を示す断面図である。

【図６】上型にて溶融金属を押圧した状態を示す説明図
である。

【図７】金型の型閉め状態を示す説明図である。

【図８】（Ａ）は非晶質合金の成型品を例示する断面
図、（Ｂ）はその部品図である。

【図９】実施例を説明する下型の平面図である。

【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は従来の非晶質合金の製造方
法を説明する断面図である。

【符号の説明】

１非晶質合金製造装置２金型３上型４下型５アーク電極１３下成型部１４金属溶融部２１上成型部２２湯押し部Ｃ成形キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/09 Ｂ２２Ｄ 27/09 ＡＣ２２Ｃ 1/00 Ｃ２２Ｃ 1/00 Ａ // Ｃ２２Ｃ 45/10 45/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下型と、この下型に向かって押圧されるこ
とにより下型に接して成型キャビティを形成しうる上型
とからなる金型、及び成型キャビティ内に満たされた溶融金属を臨界冷却
速度以上で冷却する冷却装置を用いることにより非晶質
合金を製造する非晶質合金の製造方法であって、前記下型は、前記成型キャビティの下部側をなす下成形
部と、成型金属を溶融する金属溶融部とが下型上面に隣
接して凹設され、かつ前記上型は、前記下成形部と合体し前記成形キャビ
ティを形成する上成形部と、前記金属溶融部で溶融した
溶融金属を押し下げて前記成型キャビティに送り出す湯
押し部とを上型下面に有し、しかもこの上型を押圧する最大の押圧力Ｆと、前記上型
と下型とが接する接触部、前記成型キャビティ及び前記
湯押し部を含む金型全面積Ａとの比（Ｆ／Ａ）である型
締め圧力を５ｋＰａ以上かつ１×１０⁷ｋＰａ未満とし
て前記押圧することを特徴とする非晶質合金の製造方
法。
【請求項２】下型と、この下型に向かって押圧されるこ
とにより下型に接し成型キャビティを形成しうる上型と
からなる金型、及び成型キャビティ内に満たされた溶融金属を臨界冷却
速度以上で冷却する冷却装置を用いることにより非晶質
合金を製造する非晶質合金製造装置であって、前記下型は、前記成型キャビティの下部側をなす下成形
部と、成型金属を溶融する金属溶融部とが下型上面に隣
接して凹設され、かつ前記上型は、前記下成形部と合体し前記成形キャビ
ティを形成する上成形部と、前記金属溶融部で溶融した
溶融金属を押し下げて前記成型キャビティに送り出す湯
押し部とを上型下面に有し、しかもこの上型を押圧する最大の押圧力Ｆと、前記上型
と下型とが接する接触部、前記成型キャビティ及び前記
湯押し部を含む金型全面積Ａとの比（Ｆ／Ａ）である型
締め圧力が５ｋＰａ以上かつ１×１０⁷ｋＰａ未満とす
ることを特徴とする非晶質合金製造装置。
【請求項３】前記金型は、銅、銅合金、銀、クロムニッ
ケル鋼、鋳鉄、ニッケル鋼、ケイ素鋼、炭素鋼、純鉄又
はＦｅ、Ｎｉ又はＣｏを基材とする耐熱合金から形成さ
れたことを特徴とする請求項２記載の非晶質合金製造装
置。
【請求項４】前記非晶質合金が、Ｚｒ系非晶質合金であ
る請求項２又は３記載の非晶質合金製造装置。