JP2003290876A - 非晶質金属薄板の製造方法 - Google Patents

非晶質金属薄板の製造方法

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JP2003290876A JP2003085472A JP2003085472A JP2003290876A JP 2003290876 A JP2003290876 A JP 2003290876A JP 2003085472 A JP2003085472 A JP 2003085472A JP 2003085472 A JP2003085472 A JP 2003085472A JP 2003290876 A JP2003290876 A JP 2003290876A
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Michael M Mcrae
エム マックリー マイケル
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/01Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
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Abstract

(57)【要約】 【課題】非晶質金属材料の薄板の製造方法を改良する。 【解決手段】非晶質金属材料の薄板を製造する方法にお
いて、急速に凝固して非晶質ミクロ組織となりうる溶融
金属材料を冷却液溜りの平らな静止状態の表面上に排出
する。前記冷却液溜りは、その上に排出される非晶質金
属材料の温度より低い温度を有する溶融金属または合金
等の熱伝導性液体材料からなる。溶融金属材料は、液溜
り上に排出されて、前記液溜りの幅寸法を呈する。凝固
した非晶質薄板は、溶融材料が液溜り上に排出される位
置から遠い位置において液溜り表面から連続的に取り出
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質金属材料の
薄板の製造方法に関する。
【0002】
【関連の技術】非晶質(しばしばガラス質と呼ばれる)
金属材料は、急速凝固法により製造されてきた。たとえ
ば、非晶質金属粉末は、溶融金属材料が噴霧ノズルから
排出され、圧力および/または気体噴霧され、急速に冷
却されて、凝固して非晶質粉末となるさまざまな種類の
噴霧法により製造されてきた。非晶質金属薄帯は、溶融
金属材料が回転冷却輪上に排出されて、急速に凝固して
平らな薄帯となるいわゆる溶融紡糸法により製造されて
きた。溶融紡糸される平らな薄帯の幅寸法は、その上で
該薄帯が急速に凝固する、相対的に幅狭の冷却輪により
制限されてきた。たとえば、溶融紡糸される薄帯は、一
般に、約1 1/2インチ以下の幅寸法を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、非晶
質金属材料の薄板の製造方法を改良することである。
【0004】
【発明の実施の形態】本発明のひとつの実施例は、非晶
質金属材料の薄板の製造方法において、急速に凝固して
非晶質ミクロ組織になりうる溶融金属材料が冷却液溜り
上に排出される方法である。この冷却液溜りは、その上
に排出される溶融金属材料の温度より低い温度を有する
溶融金属または合金等の熱伝導性液体材料からなる。溶
融金属材料は、前記液溜り上に排出されて、前記液溜り
の幅寸法を呈する。溶融金属材料が前記液溜りの表面上
において急速に凝固すると、凝固した非晶質薄板は、こ
の幅寸法を有することになる。凝固した非晶質薄板は、
溶融材料が前記液溜り上に排出される位置から遠い位置
において前記液溜りの表面から取り出される。溶融非晶
質金属材料は、ある速度で前記液溜りの表面に供給され
て、非晶質薄板の厚さ寸法が制御される。
【0005】
【実施例】本発明の前記利点およびその他の利点は、添
付の図面と以下の詳細な説明とからより容易に明らかに
なろう。
【0006】本発明は、薄板が少なくとも50%非晶質
またはガラス質のミクロ組織を有する場合、特に実質的
に100%非晶質またはガラス質のミクロ組織を有する
場合に非晶質であるとみなされる非晶質金属材料の薄板
Sを製造する方法を提供する。非晶質またはガラス質の
ミクロ組織は、X線回折パターンから明らかになる非結
晶質の不規則な構造である。
【0007】本発明を実施することにより非晶質薄板と
なりうる非晶質金属材料は、アルミニウムを基本とする
合金、鉄を基本とする合金、チタンを基本とする合金、
ビトレロイ非晶質合金等のジルコニウムを基本とする合
金およびその他の非晶質合金を含むが、これらに制限さ
れない。適切な相対的に高い冷却速度で急速に凝固させ
ると、これらの金属材料は、前記の非晶質ミクロ組織を
形成しうる。最大約103°F/秒の冷却速度が用いら
れうる。本発明を実施することにより非晶質金属材料の
薄板Sを製造することができ、この場合、薄板は、例と
して、約3インチ以上、たとえば約4〜約12インチ等
の幅寸法と、最大約2インチ、たとえば約0.1インチ
〜約0.5インチ以上等の厚さと、あらゆる所望の長さ
とを有しうるが、これに制限されるわけではなく、達成
されうる個々の薄板寸法は凝固せしめられる個々の非晶
質合金に依存する。
【0008】図1を参照すると、急速に凝固して非晶質
ミクロ組織となりうる溶融金属材料Mは、溶解槽14の
誘導コイル12内において受けられる誘導溶解るつぼ1
0内において溶解されるとともに、所定の鋳込温度に加
熱される。前記るつぼは、矩形のノズル開口16をるつ
ぼ底壁10aおよびその下のるつぼ支持板15に含む。
このノズル開口16は、るつぼ底壁10aおよびるつぼ
支持板15内において受けられ、かつ密封されるセラミ
ック製挿入ノズル17により形成される。相補的形状の
セラミック製ノズル支持棒18は、ノズル開口16内に
おいて受けられるとともに、栓止棒作動装置21により
移動せしめられて、溶融金属材料を計量しながら、槽2
2内に入れられた冷却液溜り20の水平な静止状態の上
表面20a上に供給する態様でノズル開口16を閉開す
る。
【0009】非晶質金属材料の固体インゴットIは、連
続的な溶解と液溜り20の上表面20aへの溶融金属材
料の供給とが達成される態様でハウジング31の扉31
aを介してるつぼ10内に供給されうる。これに代わる
方法として、予め溶解された金属材料を供給トリベ等と
いったような適切な供給源からるつぼ10に供給しても
よい。
【0010】るつぼ10と液溜り20とは、ハウジング
31の共通室30内に配置されてもよく、室30は、ア
ルゴンまたは溶融金属材料Mと反応しないその他の気体
等の不活性ガス源Arを用いて、大気圧を若干上回る圧
力(たとえば1.1気圧)に加圧される。室30内にお
いて不活性または非反応性の気体を使用することによ
り、前記室内の酸素量を制御(低減)して、溶融および
凝固非晶質金属材料と酸素およびその他の気体との望ま
しくない反応を回避することができる。
【0011】これに代わる方法として、同じ特徴に同じ
参照符号が付されている図4に示されるように、るつぼ
10は、液溜り20より上に位置するとともに不活性ま
たは非反応性ガス雰囲気を用いて若干加圧される溶解室
33内に配置される一方で、槽22内の液溜り20は、
周囲空気中に配置されてもよい。前記溶解室33は、不
活性または非反応性ガスを用いて大気圧を若干上回る圧
力に加圧されるとともに、それを介して溶融金属材料が
液溜り表面20a上に排出されうる開口33aを含む。
アルゴンまたはその他の不活性または非反応性ガスのブ
ランケットBは、気体アルゴン(空気より重い)を配管
して液溜り表面20a上の溶融状態および凝固状態の非
晶質金属材料の上表面上に滞留させることにより設けら
れる。この気体のブランケットBは、空気より高い密度
を有するため、金属材料の上表面上の正位置に留まると
ともに、該ブランケットを維持するために必要に応じて
時間をかけて追加のガス供給を受けうる。
【0012】冷却液溜り20は、ノズル開口16から自
身上に排出される非晶質金属材料Mの融点より低い融点
を有する溶融金属または合金等の熱伝導性液体材料から
なる。冷却液溜り20を構成する該液体材料は、その上
に排出されて凝固する非晶質金属材料と、該金属材料の
非晶質特性に悪影響を与える態様で反応することまたは
合金化することがなく、かつ前記非晶質金属材料が液溜
り20の表面20a上に浮かぶような密度を有すること
が好ましい。冷却液溜り20の温度は、るつぼ10から
排出される溶融金属材料Mの温度より低温に維持され
る。冷却液溜り20は、溶融金属材料Mを、たとえば液
溜り表面20aとの接触後わずか10秒以内に急速に凝
固させうるだけの十分に高い冷却速度を提供する。
【0013】例として、450〜500°Fの温度に維
持される溶融スズ溜りを用いて、溶融非晶質金属材料を
急速に凝固させることができるが、これに制限されるわ
けではない。たとえば、溶融スズ溜りを用いて、るつぼ
10から1300°Fの温度(合金の融点は1200〜
1250°F)で1〜10ポンド/秒の速度で排出され
る従来のアルミニウムを基本とする非晶質合金を急速に
凝固させることができる。凝固した非晶質薄板は、たと
えば約0.1〜約0.3インチの厚さと、たとえば約4
〜約12インチの幅と、たとえば約12〜約36インチ
の長さと、実質的に100%非晶質またはガラス質であ
るミクロ組織とを有して製造されうる。槽22は、ノズ
ル開口16に近接するとともに、実質的にノズル開口1
6と平行に延在する横長セラミック製端止め32を含
む。このセラミック製端止め32は、溶融金属材料Mが
液溜り20の平らな静止状態の上表面20a上に排出さ
れ、該上表面上において一面に広がるときに、前記溶融
金属材料の薄板の端を限定する。図2において、槽22
の側壁22a間における液溜り20の幅寸法Wは、ノズ
ル開口16から排出される溶融非晶質金属材料が液溜り
表面20a上において一面に広がって、対向する横側壁
22aに当接し、かつ該壁により制限されるため、製造
される非晶質薄板Sの幅寸法を限定する。ノズル開口1
6は、任意で、図示されたノズルの大きさではなしに、
一般に側壁22a間の幅寸法に等しい幅寸法を有しう
る。これに代わる方法として、図3において、非晶質薄
板の幅寸法は、槽壁22aから離間するとともに槽壁2
2aから適切な距離位置において液溜り20内に浸漬せ
しめられて、製造される薄板の所望の幅を限定する耐火
側部材23間に限定されてもよい。側部材23は、前記
目的を達成するために槽壁22aに調節可能に取り付け
られうる。
【0014】製造される非晶質薄板Sの厚さは、栓止棒
18により制御されるところの、溶融金属材料Mがノズ
ル開口16から液溜り表面20a上に排出される速度
と、凝固した非晶質薄板が液溜り表面20aから、一部
または全部のローラが1個以上の従来式ローラ駆動モー
タ55(略図には1個だけを図示)により駆動されて回
転するローラ40上に引き出される速度とにより制御さ
れる。特に、一次厚さ制御装置には、液溜り表面20a
上における金属材料M(溶融または凝固状態のいずれ
か)の高さ(厚さ)を検知するとともに、電動式栓止棒
作動装置等の栓止棒作動装置21に帰還信号を供給する
レーザ式高さ制御センサ50が用いられる。作動装置2
1は、液溜り表面20a上における溶融金属材料Mの高
さ(厚さ)を表す帰還信号に呼応して、ノズル開口16
に対する栓止棒18の位置を制御して、液溜り20への
溶融非晶質金属材料の供給速度を調節することで均一な
薄板厚さを維持する。
【0015】非晶質薄板Sの凝固端部Eは、ローラ40
により、これもまた前記目的達成のために制御された速
度で引き出される。非晶質薄板Sは、液溜り表面20a
から液溜り表面20aに対して平行な方向に引き出され
る。薄板Sの凝固端部は、液溜り20の冷却液の漏出を
最小限に抑えるシール60を介して引き出される。
【0016】非晶質薄板Sの長さは、るつぼ10からノ
ズル開口16を介して液溜り表面20a上に時間をかけ
て連続供給されるとともに、凝固した非晶質薄板Sとな
って引き出される溶融金属材料Mの全量により制御され
る。凝固した非晶質薄板は、任意で、渦巻状に巻き取ら
れうる所定の長さに製造されうる。
【0017】前記実施例に関して本発明を詳細に説明し
たが、当業者には、請求項に記載されている本発明の精
神および範囲から逸脱することなしに本発明の改変およ
び変更等を行ないうることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による1つの実施例の方法を実施する装
置の縦断面図である。
【図2】前記装置の平面図である。
【図3】本発明による他の実施例の方法を実施する装置
の平面図である。
【図4】本発明による、さらに他の実施例の方法を実施
する装置の縦断面図である。
【符号の説明】
10 誘導溶融るつぼ 10a るつぼ底壁 12 誘導コイル 14 溶解槽 15 るつぼ支持板 16 ノズル開口 17 挿入ノズル 18 ノズル支持棒 20 冷却液溜り 21 栓止棒作動装置 22 槽 23 耐火側部材 30 共通室 31 ハウジング 32 端止め 33 溶解室 40 ロ−ラ 50 レ−ザ式高さ制御センサ 55 従来式ロ−ラ駆動モ−タ 60 シ−ル

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非晶質金属材料の薄板を製造する方法に
    おいて、溶融金属材料を冷却液溜りの表面上に排出する
    段階と、前記溶融金属材料を前記表面上において十分に
    急速に凝固させて、前記表面上において前記金属材料の
    非晶質薄板を形成させる段階を含む方法。
  2. 【請求項2】 前記表面上に排出される前記溶融金属材
    料は、前記液溜りの幅寸法を呈する請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記表面上に排出される前記溶融金属材
    料は、前記液溜りが入れられている槽の幅寸法を呈する
    請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記表面上に排出される前記溶融金属材
    料は、前記液溜り内に浸漬せしめられる側部材の幅寸法
    を呈する請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記溶融金属材料は、前記溶融金属材料
    の温度より低い温度の熱伝導性液体材料からなる前記液
    溜りの前記表面上に排出される請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記熱伝導性液体材料は、その上に排出
    される前記溶融金属材料の融点より低い融点を有する溶
    融金属または合金からなる請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記溶融金属または合金は、溶融スズか
    らなる請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記非晶質薄板を前記表面から前記表面
    に対して平行な方向に引き出す段階を含む請求項1に記
    載の方法。
  9. 【請求項9】 前記溶融金属材料は、ある速度で前記液
    溜り表面上に供給されて、前記非晶質薄板の厚さ寸法が
    制御される請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記表面上における前記金属材料の高
    さが検知される請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記溶融金属材料は、前記検知された
    高さに応じて、るつぼから前記液溜り表面上に供給され
    る請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記表面上に排出される前記溶融金属
    材料の上かつ前記非晶質薄板の上に不活性または非反応
    性ガスを供給する段階を含む請求項1に記載の方法。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081429B (zh) * 2004-01-13 2012-09-05 明柱文 L、r、c法及设备铸造非晶、超微晶、微晶等金属型材
WO2007012217A1 (en) * 2005-07-25 2007-02-01 Zhuwen Ming L, r, c method and equipment for continuous casting amorphous, ultracrystallite and crystallite metallic slab or strip
US8613814B2 (en) 2008-03-21 2013-12-24 California Institute Of Technology Forming of metallic glass by rapid capacitor discharge forging
US8613816B2 (en) 2008-03-21 2013-12-24 California Institute Of Technology Forming of ferromagnetic metallic glass by rapid capacitor discharge
SG191693A1 (en) 2008-03-21 2013-07-31 California Inst Of Techn Forming of metallic glass by rapid capacitor discharge
US8499598B2 (en) * 2010-04-08 2013-08-06 California Institute Of Technology Electromagnetic forming of metallic glasses using a capacitive discharge and magnetic field
KR101524583B1 (ko) 2010-12-23 2015-06-03 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 급속 커패시터 방전에 의한 금속 유리의 시트 형성
JP5939545B2 (ja) 2011-02-16 2016-06-22 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー 急速コンデンサ放電による金属ガラスの射出成形
US8485245B1 (en) 2012-05-16 2013-07-16 Crucible Intellectual Property, Llc Bulk amorphous alloy sheet forming processes
JP5819913B2 (ja) 2012-11-15 2015-11-24 グラッシメタル テクノロジー インコーポレイテッド 金属ガラスの自動急速放電形成
US9845523B2 (en) 2013-03-15 2017-12-19 Glassimetal Technology, Inc. Methods for shaping high aspect ratio articles from metallic glass alloys using rapid capacitive discharge and metallic glass feedstock for use in such methods
US10273568B2 (en) 2013-09-30 2019-04-30 Glassimetal Technology, Inc. Cellulosic and synthetic polymeric feedstock barrel for use in rapid discharge forming of metallic glasses
US9963763B2 (en) 2013-09-30 2018-05-08 Glassimetal Technology, Inc. Production of metallic glass by melt deposition
JP5916827B2 (ja) 2013-10-03 2016-05-11 グラッシメタル テクノロジー インコーポレイテッド 金属ガラスを急速放電形成するための絶縁フィルムで被覆された原料バレル
US10029304B2 (en) 2014-06-18 2018-07-24 Glassimetal Technology, Inc. Rapid discharge heating and forming of metallic glasses using separate heating and forming feedstock chambers
US10022779B2 (en) 2014-07-08 2018-07-17 Glassimetal Technology, Inc. Mechanically tuned rapid discharge forming of metallic glasses
US10166740B2 (en) 2014-07-24 2019-01-01 Glassimetal Technology, Inc. Methods of forming metallic glass multilayers
US10589349B2 (en) 2015-03-30 2020-03-17 Glassimetal Technology, Inc. Production of metallic glass objects by melt deposition
US10682694B2 (en) 2016-01-14 2020-06-16 Glassimetal Technology, Inc. Feedback-assisted rapid discharge heating and forming of metallic glasses
US10632529B2 (en) 2016-09-06 2020-04-28 Glassimetal Technology, Inc. Durable electrodes for rapid discharge heating and forming of metallic glasses
CN106270427B (zh) * 2016-11-01 2018-06-29 东莞市逸昊金属材料科技有限公司 一种非晶母合金锭连铸系统及其使用方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1083491A (en) * 1964-05-14 1967-09-13 Davy & United Eng Co Ltd Continuous casting
JPS5874249A (ja) * 1981-10-28 1983-05-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 平板の浮遊式連続製造方法
ATE18726T1 (de) * 1982-07-15 1986-04-15 Akzo Nv Verfahren zur herstellung eines fortlaufenden bandes aus amorphem metall.
FR2652019B3 (fr) * 1989-06-19 1991-07-26 Siderurgie Fse Inst Rech Coulee continue directe de toles minces en acier.
EP0679459A4 (en) * 1992-11-13 1996-03-13 Toshihiko Miura CONTINUOUS CASTING INSTALLATION FOR STEEL.

Also Published As

Publication number Publication date
US20030183310A1 (en) 2003-10-02
EP1348502A1 (en) 2003-10-01
KR20030078716A (ko) 2003-10-08

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