JP2004154835A

JP2004154835A - Amorphous alloy plate, its manufacturing method, and its manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP2004154835A
Application number: JP2002323942A
Authority: JP
Inventors: Takuji Nakahata; 拓治中畑; Yoshiaki Yamade; 善章山出; Hisashi Maeda; 尚志前田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amorphous alloy plate whose thickness is ≥ 0.1 mm, whose microcrystal phase has a volume fraction of ≤ 30%, and which is manufactured at a low cost, and to provide its manufacturing method and its manufacturing apparatus. <P>SOLUTION: An amorphous alloy plate 6 is manufactured by feeding molten amorphous alloy on to the surface of a cooling roll 2 being rotated in one direction. The manufacture of the amorphous alloy plate 6 is conducted as follows: a molten amorphous alloy 5 is fed in such a way that, with respect to the vertical cross section of the cooling roll 2, the molten alloy is fed to a predetermined range extending from the apex of the roll 2 along the direction opposite to the rotational direction of the roll 2; and the peripheral velocity of the cooling roll 2 is made 1-200 m/min. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非晶質合金板、その製造方法および製造装置に関するものであり、ガスケットや板バネに用いるのに好適な非晶質合金板、その製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微結晶相の体積分率が３０％以下である非晶質合金は、結晶構造を有する金属材料に比較すると、（強度／ヤング率）比が約２倍であり、弾性変形能が大きいことから、非晶質合金板には、ガスケットや板バネの素材としての利用が期待されている。
【０００３】
非晶質合金板は、一般的に、単ロールに直上から溶湯を噴出する方法により、製造されてきた。この方法では、原料は主にＦｅ系原料であるために、非晶質化のために１０^５Ｋ／Ｓ程度の大きな冷却速度が必要である。したがって、単ロールの回転周速を数１０ｍ／ｓと高く設定せざるを得ないため、板厚が０．１ｍｍ超の厚い非晶質合金板を製造することはできなかった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、単ロールの表面に溶湯を噴出し非晶質薄合金板を製造する際に、溶湯を吹き出すノズルの吹出し口の形状、ノズルと単ロールの表面との間の距離、単ロールのロール周速さらには溶湯噴出圧を限定することにより、厚さの厚い非晶質薄合金帯を製造する発明が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１により開示された発明により得られた非晶質薄合金帯の板厚は０．１ｍｍ未満であり、ガスケットや板バネとして使用するには不適当である。
【０００６】
また、１９８０年代の後半になって、Ｌｎ−Ａｌ−ＴＭ（遷移金属）系や、Ｚｒ−Ａｌ−ＴＭ系等の、１０^３Ｋ／Ｓ程度の低い冷却速度で非晶質化する合金系が発見されたことから、板厚の厚い非晶質合金板を製造する可能性が開かれた。これにより、バッチ式の鋳造法によれば、板厚が１０ｍｍ以上に達するような非晶質合金板が得られるようになった。しかしながら、バッチ式の鋳造法であるためにその生産性は極めて悪く、量産性を強く要求されるガスケットや板バネ等に適した、板厚が０．１ｍｍ以上の非晶質合金板を連続的に製造する技術は、未だ実現されていない。
【０００７】
一方、特許文献２には、第一段冷却ゾーンと第二段成形加工ゾーンとを並設することにより、溶湯を非晶質化させるのと同時に成形を行うことにより、連続的にエネルギ−効率よく、非晶質合金からなる棒材やパイプ材を製造する発明が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１１７３９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０２８４５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２により開示された発明は、第一段冷却ゾーンに第二段成形加工ゾーンを付加するものであるため、必然的に製造装置が大型化してしまい、設備費用が嵩むという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、例えばガスケットや板バネの素材として用いるのに好適な、板厚が０．１ｍｍ以上であるとともに微結晶相の体積分率が３０％以下であり、低廉なコストで製造できる非晶質合金板、その製造方法および製造装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一方向へ回転する冷却ロールの表面に非晶質合金の溶湯を供給することによって非晶質合金板を製造する方法であって、この溶湯が、鉛直断面において、この冷却ロールの頂点からこの冷却ロールの回転方向と反対方向へ向けた所定の範囲に供給されるとともに、冷却ロールのロール周速を１〜２００ｍ／ｍｉｎとすることを特徴とする非晶質合金板の製造方法である。
【００１２】
この本発明にかかる非晶質合金板の製造方法では、反対方向へ向けた所定の範囲が、前記反対方向へ１０°以上１２０ °以下をなす範囲であることが、例示される。
【００１３】
これらの本発明にかかる非晶質合金板の製造方法では、冷却ロールの表面に供給される前の溶湯を加熱することが望ましい。
これらの本発明にかかる非晶質合金板の製造方法では、さらに、冷却ロールの表面に供給された非晶質合金の溶湯がこの合金のガラス遷移温度以上結晶化温度以下の温度で存在するうちに、厚み調整加工を行うことが、例示される。
【００１４】
別の観点からは、本発明は、一方向へ回転する冷却ロールと、非晶質合金の溶湯を収容してこの冷却ロールの表面に供給するためのタンディッシュとを備える非晶質合金板の製造装置であって、このタンディッシュが、その底部が、鉛直断面において、この冷却ロールの頂点からこの冷却ロールの回転方向と反対方向へ向けた所定の範囲に、設置されるとともに、冷却ロールが、１〜２００ｍ／ｍｉｎのロール周速で回転可能であることを特徴とする非晶質合金板の製造装置である。
【００１５】
この本発明にかかる非晶質合金板の製造装置では、反対方向へ向けた所定の範囲が、反対方向へ１０°以上１２０ °以下をなす範囲であることが例示される。
これらの本発明にかかる非晶質合金板の製造装置では、さらに、タンディッシュが、収容する非晶質合金の溶湯を加熱するための加熱機構を備えることが例示される。
【００１６】
これらの本発明にかかる非晶質合金板の製造装置では、さらに、冷却ロールの表面に供給された非晶質合金の溶湯がこの合金のガラス遷移温度以上結晶化温度以下の温度で存在するうちに厚み調整加工を行うための成形用治具が、設けられることが望ましい。
【００１７】
さらに別の観点からは、本発明は、板厚が０．１ｍｍ以上であるとともに微結晶体積分率が３０％以下であり、上述した本発明にかかる非晶質合金板の製造方法により製造されることを特徴とする非晶質合金板である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる非晶質合金板、その製造方法および製造装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の非晶質合金の製造装置１の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、この製造装置１は、冷却ロール２と、タンディッシュ３と、成形用治具４とを備える。そこで、製造装置１のこれらの構成要素について、順次説明する。
【００２０】
（冷却ロール２）
本実施の形態の製造装置１は、単ロールとして、一方向へ回転する冷却ロール２を備える。本実施の形態において単ロールを冷却ロール２として用いる理由を説明する。
【００２１】
本発明者らは、水冷されたロールを使用して連続的に溶湯を急冷することによって厚みが０．１ｍｍ以上である非晶質合金板を連続的に製造するため、鋭意検討した。そして、水冷された双ロールを用いて試作を行ったところ、双ロールの場合は、溶湯とロールとの接触距離が単ロールに比較して短くなるため、溶湯の冷却が十分に行われず、微結晶を３０％以上内包した組織となった。これに対し、単ロールを用いると、溶湯とロールとの接触距離を長く確保できるため、溶湯の冷却を十分に行うことができ、製造される非晶質合金板の組織における微結晶を３０％未満とすることができる。このため、本実施の形態では、単ロールを冷却ロール２として用いる。
【００２２】
冷却ロール２の直径は、１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることが望ましい。冷却ロール２の直径が１０ｃｍ未満であると、溶湯の供給位置を後述する所定の範囲にしても、冷却ロール２と溶湯との接触距離を十分に確保することができなくなり、微結晶相の体積分率が３０％以上になるおそれがある。また、冷却ロール２の直径が１００ｃｍを超えると設備の大型化に起因して装置費用の増加を招くおそれがある。
【００２３】
また、冷却ロール２は、１〜２００ｍ／ｍｉｎのロール周速で回転することができる。すなわち、本実施の形態では、適切なロール周速は１ｍ／ｍｉｎ以上２００ｍ／ｍｉｎ以下である。ロール周速が１ｍ／ｍｉｎ未満であると溶湯が引き上げられる前に固化してしまい、非晶質合金板を製造することができない。逆に、ロール周速が２００ｍ／ｍｉｎを超えると板材厚みが０．１ｍｍ以下となり、厚さの厚い非晶質合金板は製造することはできない。
【００２４】
また、冷却ロール２の材質としては、十分な冷却能を有するものであればよく、特定のものには限定されない。例えば、熱伝導性が良好な銅製や耐久性を向上させたＣｒメッキ銅等が例示される。
【００２５】
さらに、冷却ロール２の表面粗さＲａが０．１μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましい。表面粗さＲａが０．１未満の場合には溶湯と冷却ロール２との接触抵抗が小さくなり過ぎて溶湯が引き上がらない現象や、逆に表面粗さがＲａ５００μｍより大きい場合にはロール表面の凹凸に冷却された合金が噛み込んでしまい、冷却ロール２の表面から板材が外れ難くなる現象が発生するおそれがある。
【００２６】
本実施の形態における冷却ロール２は、以上のように構成される。
（タンディッシュ３）
本実施の形態の製造装置１は、タンディッシュ３を有する。タンディッシュ３は、非晶質合金の溶湯５を収容して冷却ロール２の表面に供給するためのものである。
【００２７】
本発明者らは、水冷されたロールを使用して連続的に溶湯を急冷し非晶質板材を製造する際に、溶湯とロールとの接触距離が重要であることを知見し、種々の検討を行った結果、タンディッシュ３をロールの頂点からロール回転方向とは逆方向に設置した、いわば引き上げ型とすることが好ましいことを知見した。
【００２８】
すなわち、本実施の形態のタンディッシュ３は、その底部３ａが、鉛直断面において、冷却ロール２の頂点２ａからこの冷却ロール２の回転方向と反対方向へ向けた所定の範囲に、設置される。これにより、溶湯３は、鉛直断面において、この冷却ロール２の頂点２ａからこの冷却ロール２の回転方向と反対方向へ向けた所定の範囲に供給される。
【００２９】
本実施の形態では、鉛直断面において、底部３ａが冷却ロール２の頂点２ａから冷却ロール２の回転方向と反対方向へ１０°以上１２０ °以下をなす範囲に位置するように、タンディッシュ３は設置される。このように、溶湯３の供給位置を冷却ロール２の回転方向と逆方向に１０°以上１２０ °以下の範囲とすると、厚みが０．１ｍｍ以上で微結晶が３０％以下の非晶質合金板６を確実に得ることができる。
【００３０】
これに対し、溶湯３の供給位置が冷却ロール２の回転方向と逆方向に１０°未満であると、冷却ロール２と溶湯５との接触距離が短くなり、溶湯３の冷却が十分に行われなくなるため、微結晶を３０％以上内包した組織となり易い。一方、溶湯の供給位置が冷却ロール２の回転方向と逆方向に１２０ °より大きいと、冷却ロール２の回転による溶湯５の引き上げが十分に生じず、非晶質合金板を確実に製造することが難しくなる。そこで、本実施の形態では、溶湯３の供給位置を冷却ロール２の回転方向と逆方向に１０°以上１２０ °以下の範囲とすることが望ましい。同様の観点から、溶湯３の供給位置を冷却ロール２の回転方向と逆方向に１０°以上９０°以下の範囲とすることがより望ましく、この範囲とすることにより、厚さが０．５ｍｍ以上の非晶質合金板６を安定して製造することができる。
【００３１】
図示していないが、本実施の形態のタンディッシュ３は、収容する非晶質合金の溶湯５を加熱するための加熱機構を備える。タンディッシュ３に加熱機構を設けて溶湯５を加熱すると、溶湯５の温度が一定になり、操業の最終段階まで安定して非晶質合金板６を作製することができる。加熱機構としては、抵抗発熱型ヒータや赤外線ヒータ等を用いることができる。加熱機構による設定温度は、固化温度＋５０〜２００ ℃程度とすることが望ましい。
【００３２】
本実施の形態におけるタンディッシュ３は、以上のように構成される。
（成形用治具４）
本実施の形態の製造装置１は、成形用治具４を有する。本実施の形態では、成形用治具４として、冷却ロール２の近傍にこの冷却ロール２の表面に接近および離反する方向（図１における両矢印方向）に移動自在に配置された、小径の押圧ロールを用いた。
【００３３】
この押圧ロールからなる成形用治具４は、冷却ロール２の表面に供給された非晶質合金の溶湯５がこの表面に、この合金のガラス遷移温度以上結晶化温度以下の温度で存在するうちに、厚み調整加工を行うためのものである。
【００３４】
すなわち、例えばタンディッシュから冷却ロールの表面に溶湯を供給する場合のように、溶湯と冷却ロールとの接触距離が短い場合、粘性流動加工を利用した成形が可能な結晶化温度未満ガラス化温度以上での温度範囲はさらに短い範囲の中に現れるため、その部位に正確に成形用治具を設置することは極めて難しくなる。このため、上述した特許文献２に開示されたように、第一段でその直前の温度まで冷却し、その後に成形加工を行うという多段処理を行う必要が生じ、必然的に製造装置１が大型化してしまう。
【００３５】
これに対し、本実施の形態の製造装置１では、上述したように、タンディッシュ３を引き上げ型として配置するため、溶湯５と冷却ロール２との接触時間を長く確保できる。これにより、冷却ロール２の上での溶湯５の温度変化量が大きくできることから結晶化温度未満ガラス化温度以上での温度範囲は比較的長い距離の中に現れ、冷却ロール２上で溶湯５が融点以下ガラス化温度以上の部位に成型用治具４を設けることにより、製造装置１を大型化させることなく、容易に非晶質合金板の成形を行うことができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、非晶質合金板６の厚みのバラツキを１０％以下に抑制することができる。ここで、厚みのバラツキは、長さ方向に３０ｃｍ間隔で測定した厚みのデータの標準偏差／平均値として算出される。
【００３７】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、成形用治具４の各種の横断面形状を示す説明図である。本実施の形態では、図２（ａ）に示す横断面形状のロール型の成型用治具４を用いたが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、図２（ｂ）に示す矩形の横断面形状の四角柱型の成型用治具４’ や、図２（ｃ）に示す三角形の横断面形状の三角柱型の成型用治具４’’等を用いてもよいことはいうまでもない。
【００３８】
なお、成形用治具４の材質は、結晶化温度＋５０〜２００ ℃程度まで安定するものであればいかなるものも使用することができる。また、成形用治具４の表面粗さは、前述のロール表面粗さと同様にＲａ：５００ μｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
本実施の形態の製造装置１は、以上のように構成される。次に、この製造装置１を用いて非晶質合金板６を製造する状況を説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、まず、溶解用ルツボ７に収容された非晶質合金の溶湯５を、タンディッシュ３に注ぐ。そして、タンディッシュ３に注がれた溶湯５を、図示しない加熱機構により所定温度に加熱することにより、冷却ロール２の表面に供給される前の溶湯を加熱する。
【００４０】
次に、冷却ロール２を、ロール周速が１〜２００ｍ／ｍｉｎとなるように一方向（図１における白抜き矢印方向）へ回転駆動する。そして、回転する冷却ロール２の表面に非晶質合金の溶湯５をタンディッシュ３から供給する。これにより、溶湯５は、鉛直断面において、冷却ロール２の中心に関して冷却ロール２の頂点２ａから冷却ロール２の回転方向と反対方向へ１０°以上１２０ °以下をなす範囲に、供給される。
【００４１】
引き続いて、冷却ロール２の表面に供給された非晶質合金の溶湯５が、この合金のガラス遷移温度以上結晶化温度以下の温度で存在するうちに、成形用治具４により押圧することにより、厚み調整加工を行う。
【００４２】
本実施の形態では、このようにして、非晶質合金板６を製造する。このようにして本発明にかかる非晶質合金板の製造方法により製造される非晶質合金板６は、板厚が０．１ｍｍ以上であるとともに微結晶体積分率が３０％以下である。
【００４３】
このようにして、本実施の形態により、例えばガスケットや板バネの素材として用いるのに好適な、板厚が０．１ｍｍ以上であるとともに微結晶相の体積分率が３０％以下であり、低廉なコストで製造できる非晶質合金板６、その製造方法および製造装置１が提供される。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を参照しながらより具体的に説明する。
図１に示す製造装置１を用いて、Ｚｒ５５−Ａｌ１０−Ｎｉ５−Ｃｕ３０（ガラス遷移温度：７００Ｋ、結晶化温度：７５０Ｋ）を溶解して、厚み０．１ｍｍ以上の非晶質合金板６を製造した。
【００４５】
すなわち、本実施例では合金の溶解には高周波誘導加熱を用いたが、例えばアーク溶解等のその他の手段でもよい。溶解後に、直径が２０ｃｍの銅製の冷却ロール２を用いて溶湯５を急冷して、非晶質合金板６を製造した。
【００４６】
タンディッシュ３の設置位置、冷却ロール２のロール周速、タンディッシュ３の加熱機構の有無、冷却ロール２の表面粗さＲａと、非晶質合金板６の作製結果とを表１にまとめて示す。なお、本例では、成形用治具４は用いなかった。
【００４７】
次に、図１に示す位置に配置した成形用治具４を用いて、非晶質合金板６を製造した。なお、本例では、成形用治具４の設置場所は、予備調査時に放射温度計を用いて測定した、溶湯５がガラス化温度＋２０℃となる部位とした。成形用治具４は、銅製の直径５ｃｍロール型、またはステンレス鋼製の三角柱（断面：短辺４ｃｍ直角二等辺三角形）を使用した。同様に結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
表１に示すように、本発明で規定する条件を満足すれば、微結晶相の体積分率が３０％以下である厚みが０．１ｍｍ以上の非晶質合金板６を製造することができる。これに対し、比較例として、双ロールを用いたもの（比較例１）、図１に示す製造装置１において冷却ロール２のロール周速が本発明の下限を下回るもの（比較例２）、および図１に示す製造装置１において冷却ロール２のロール周速が本発明の上限を上回るもの（比較例３）を用いて、同様に非晶質合金板６の製造を試みた。結果を表２にまとめて示す。
【００５０】
【表２】

【００５１】
表２に示すように、比較例１〜３では、微結晶相の体積分率が３０％以下である厚みが０．１ｍｍの非晶質合金板６を製造することができなかった。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、例えばガスケットや板バネの素材として用いるのに好適な、板厚が０．１ｍｍ以上であるとともに微結晶相の体積分率が３０％以下であり、低廉なコストで製造できる非晶質合金板、その製造方法および製造装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の非晶質合金の製造装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、成形用治具の各種の横断面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
１製造装置
２冷却ロール
２ａ頂点
３タンディッシュ
３ａ底部
４成形用治具
５溶湯
６非晶質合金板
７溶解用ルツボ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an amorphous alloy plate, a method of manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof, and more particularly to an amorphous alloy sheet suitable for use in a gasket and a leaf spring, a method of manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof.
[0002]
[Prior art]
An amorphous alloy having a volume fraction of a microcrystalline phase of 30% or less has a (strength / Young's modulus) ratio of about twice that of a metal material having a crystalline structure, and has a large elastic deformability. The use of amorphous alloy sheets as materials for gaskets and leaf springs is expected.
[0003]
In general, an amorphous alloy plate has been manufactured by a method in which a molten metal is jetted onto a single roll from directly above. In this method, since the raw material is mainly a Fe-based raw material, a large cooling rate of about 10 ⁵ K / S is required for amorphization. Therefore, since the rotation peripheral speed of the single roll must be set as high as several tens m / s, a thick amorphous alloy plate having a plate thickness of more than 0.1 mm cannot be manufactured.
[0004]
Therefore, Patent Document 1 discloses that the shape of the outlet of a nozzle that blows out molten metal and the distance between the nozzle and the surface of the single roll when manufacturing an amorphous thin alloy plate by blowing molten metal onto the surface of a single roll Also, there is disclosed an invention in which a thick amorphous thin alloy strip is manufactured by limiting the roll peripheral speed of a single roll and the molten metal ejection pressure.
[0005]
However, the thickness of the amorphous thin alloy strip obtained by the invention disclosed in Patent Document 1 is less than 0.1 mm, which is unsuitable for use as a gasket or a leaf spring.
[0006]
Also, in the latter half of the 1980's, alloy systems that became amorphous at a low cooling rate of about 10 ³ K / S, such as Ln-Al-TM (transition metal) system and Zr-Al-TM system, were introduced. The discovery has opened up the possibility of producing thick amorphous alloy sheets. Thus, according to the batch-type casting method, an amorphous alloy plate having a thickness of 10 mm or more can be obtained. However, since it is a batch type casting method, its productivity is extremely poor, and amorphous alloy sheets having a thickness of 0.1 mm or more suitable for gaskets and leaf springs, etc., which require high mass productivity, can be continuously produced. Technology has not yet been realized.
[0007]
On the other hand, Patent Literature 2 discloses that the first-stage cooling zone and the second-stage forming zone are arranged side by side so that the molten metal can be made amorphous and formed at the same time, so that energy efficiency can be continuously obtained. An invention for producing a rod or pipe made of an amorphous alloy is disclosed.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-117399 [Patent Document 2]
JP 2000-102845 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the invention disclosed in Patent Literature 2 involves adding a second-stage molding zone to the first-stage cooling zone, which inevitably increases the size of the manufacturing apparatus and increases equipment costs. is there.
[0010]
An object of the present invention is to provide a gasket or a leaf spring, which has a plate thickness of 0.1 mm or more and a volume fraction of a microcrystalline phase of 30% or less, and can be manufactured at low cost. An object of the present invention is to provide an amorphous alloy plate, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for producing an amorphous alloy plate by supplying a melt of an amorphous alloy to the surface of a cooling roll rotating in one direction, wherein the molten metal has a vertical cross section, A method for producing an amorphous alloy sheet, comprising: supplying a roll from a top to a predetermined range directed in a direction opposite to a rotation direction of the cooling roll; and setting a peripheral speed of the cooling roll to 1 to 200 m / min. It is.
[0012]
In the method for producing an amorphous alloy sheet according to the present invention, it is exemplified that the predetermined range directed in the opposite direction is a range forming 10 ° or more and 120 ° or less in the opposite direction.
[0013]
In the method for producing an amorphous alloy sheet according to the present invention, it is desirable to heat the molten metal before being supplied to the surface of the cooling roll.
In the method for manufacturing an amorphous alloy sheet according to the present invention, further, the melt of the amorphous alloy supplied to the surface of the chill roll exists at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature and equal to or lower than the crystallization temperature of the alloy. Next, performing thickness adjustment processing is exemplified.
[0014]
From another viewpoint, the present invention relates to an amorphous alloy plate provided with a cooling roll rotating in one direction and a tundish for containing a melt of the amorphous alloy and supplying it to the surface of the cooling roll. In a manufacturing apparatus, the bottom of the tundish is installed in a vertical section in a predetermined range from the top of the cooling roll to a direction opposite to the rotation direction of the cooling roll, and the cooling roll is installed. An apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet, which is rotatable at a roll peripheral speed of 1 to 200 m / min.
[0015]
In the apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet according to the present invention, it is exemplified that the predetermined range directed in the opposite direction is a range forming 10 ° or more and 120 ° or less in the opposite direction.
In the apparatus for manufacturing an amorphous alloy plate according to the present invention, it is exemplified that the tundish further includes a heating mechanism for heating the melt of the contained amorphous alloy.
[0016]
In the apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet according to the present invention, the melt of the amorphous alloy supplied to the surface of the chill roll exists at a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the crystallization temperature of the alloy. It is desirable to provide a molding jig for performing thickness adjustment processing.
[0017]
From still another viewpoint, the present invention is characterized in that the plate thickness is 0.1 mm or more and the microcrystalline volume fraction is 30% or less, and the amorphous alloy plate is produced by the above-described method for producing an amorphous alloy plate according to the present invention. An amorphous alloy plate characterized by the following.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an amorphous alloy sheet, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an amorphous alloy manufacturing apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 1 includes a cooling roll 2, a tundish 3, and a forming jig 4. Therefore, these components of the manufacturing apparatus 1 will be described sequentially.
[0020]
(Cooling roll 2)
The manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes a cooling roll 2 that rotates in one direction as a single roll. The reason why a single roll is used as the cooling roll 2 in the present embodiment will be described.
[0021]
The present inventors have made intensive studies to continuously produce an amorphous alloy plate having a thickness of 0.1 mm or more by continuously quenching the molten metal using a water-cooled roll. When a trial production was performed using a water-cooled twin roll, in the case of the twin roll, the contact distance between the molten metal and the roll was shorter than that of a single roll, so that the molten metal was not sufficiently cooled, and A structure containing crystals in an amount of 30% or more was obtained. On the other hand, when a single roll is used, a long contact distance between the molten metal and the roll can be ensured, so that the molten metal can be sufficiently cooled, and the microcrystals in the structure of the produced amorphous alloy plate can be reduced by 30%. Can be less than. For this reason, in this embodiment, a single roll is used as the cooling roll 2.
[0022]
The diameter of the cooling roll 2 is desirably 10 cm or more and 100 cm or less. If the diameter of the cooling roll 2 is less than 10 cm, the contact distance between the cooling roll 2 and the molten metal cannot be sufficiently secured even if the supply position of the molten metal is set to a predetermined range described later, and the volume of the microcrystalline phase is reduced. The fraction may be 30% or more. On the other hand, if the diameter of the cooling roll 2 exceeds 100 cm 2, the cost of the apparatus may increase due to the enlargement of the equipment.
[0023]
The cooling roll 2 can rotate at a roll peripheral speed of 1 to 200 m / min. That is, in the present embodiment, the appropriate roll peripheral speed is 1 m / min or more and 200 m / min or less. If the roll peripheral speed is less than 1 m / min, the molten metal is solidified before being pulled up, and an amorphous alloy plate cannot be manufactured. Conversely, if the roll peripheral speed exceeds 200 m / min, the thickness of the sheet material becomes 0.1 mm or less, and a thick amorphous alloy sheet cannot be manufactured.
[0024]
The material of the cooling roll 2 may be any material having sufficient cooling ability, and is not limited to a specific material. For example, copper made of copper having good thermal conductivity and Cr-plated copper having improved durability are exemplified.
[0025]
Further, it is desirable that the surface roughness Ra of the cooling roll 2 is 0.1 μm or more and 500 μm or less. If the surface roughness Ra is less than 0.1, the contact resistance between the molten metal and the cooling roll 2 becomes too small to prevent the molten metal from being pulled up. Conversely, if the surface roughness Ra is greater than Ra 500 μm, the roll surface becomes rough. The cooled alloy may bite into the unevenness of the cooling roll 2, and a phenomenon may occur in which the plate material hardly comes off from the surface of the cooling roll 2.
[0026]
The cooling roll 2 in the present embodiment is configured as described above.
(Tundish 3)
The manufacturing apparatus 1 of the present embodiment has a tundish 3. The tundish 3 is for accommodating the melt 5 of the amorphous alloy and supplying it to the surface of the cooling roll 2.
[0027]
The present inventors have found that the contact distance between the molten metal and the roll is important when manufacturing the amorphous sheet material by continuously quenching the molten metal using a water-cooled roll, and conducting various studies. As a result, it was found that the tundish 3 was preferably installed in a direction opposite to the roll rotation direction from the top of the roll, that is, a so-called pull-up type.
[0028]
That is, the bottom 3a of the tundish 3 of the present embodiment is installed in a vertical cross section in a predetermined range from the apex 2a of the cooling roll 2 to the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2. Thereby, the molten metal 3 is supplied to a predetermined range in the vertical section from the apex 2a of the cooling roll 2 in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2.
[0029]
In the present embodiment, the tundish 3 is installed such that the bottom 3a is located in a range of 10 ° or more and 120 ° or less from the vertex 2a of the cooling roll 2 in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2 in the vertical cross section. Is done. As described above, when the supply position of the molten metal 3 is in the range of 10 ° or more and 120 ° or less in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2, the amorphous alloy plate having a thickness of 0.1 mm or more and microcrystals of 30% or less is provided. 6 can be obtained with certainty.
[0030]
On the other hand, if the supply position of the molten metal 3 is less than 10 ° in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2, the contact distance between the cooling roll 2 and the molten metal 5 becomes short, and the molten metal 3 is sufficiently cooled. Therefore, the structure tends to have a structure containing 30% or more of microcrystals. On the other hand, when the supply position of the molten metal is larger than 120 ° in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2, the molten metal 5 is not sufficiently pulled up by the rotation of the cooling roll 2, and the amorphous alloy plate is reliably manufactured. Becomes difficult. Therefore, in the present embodiment, it is desirable that the supply position of the molten metal 3 be in the range of 10 ° or more and 120 ° or less in the direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2. From the same viewpoint, it is more preferable that the supply position of the molten metal 3 is in a range of 10 ° or more and 90 ° or less in a direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2. Can be manufactured stably.
[0031]
Although not shown, the tundish 3 of the present embodiment includes a heating mechanism for heating the melt 5 of the amorphous alloy to be contained. If the molten metal 5 is heated by providing a heating mechanism in the tundish 3, the temperature of the molten metal 5 becomes constant, and the amorphous alloy plate 6 can be manufactured stably until the final stage of the operation. As the heating mechanism, a resistance heating type heater, an infrared heater, or the like can be used. The temperature set by the heating mechanism is desirably set to a solidification temperature of about 50 to 200 ° C.
[0032]
The tundish 3 in the present embodiment is configured as described above.
(Molding jig 4)
The manufacturing apparatus 1 of the present embodiment has a molding jig 4. In the present embodiment, a small-diameter pressing jig 4 is disposed as a molding jig 4 in the vicinity of the cooling roll 2 so as to be movable toward and away from the surface of the cooling roll 2 (the direction of the double arrow in FIG. 1). A roll was used.
[0033]
The forming jig 4 composed of the pressing roll is characterized in that the melt 5 of the amorphous alloy supplied to the surface of the cooling roll 2 exists on the surface at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the alloy and equal to or lower than the crystallization temperature. In addition, it is for performing thickness adjustment processing.
[0034]
That is, when the contact distance between the molten metal and the cooling roll is short, for example, when the molten metal is supplied from the tundish to the surface of the cooling roll, if the contact distance between the molten metal and the cooling roll is short, the vitrification processing is possible, and the vitrification temperature is lower than the crystallization temperature. Since the temperature range at the point appears in a shorter range, it is extremely difficult to accurately set a molding jig at that portion. For this reason, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, it is necessary to perform a multi-stage process of cooling to a temperature immediately before the first stage, and then performing a molding process. It will be.
[0035]
On the other hand, in the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, as described above, since the tundish 3 is arranged as a lifting die, a long contact time between the molten metal 5 and the cooling roll 2 can be ensured. Thereby, since the amount of temperature change of the molten metal 5 on the cooling roll 2 can be increased, the temperature range below the crystallization temperature and above the vitrification temperature appears within a relatively long distance, and the molten metal 5 on the cooling roll 2 By providing the molding jig 4 at a portion below the melting point and above the vitrification temperature, the amorphous alloy plate can be easily formed without increasing the size of the manufacturing apparatus 1.
[0036]
According to the present embodiment, the variation in the thickness of the amorphous alloy plate 6 can be suppressed to 10% or less. Here, the variation in thickness is calculated as the standard deviation / average value of the thickness data measured at intervals of 30 cm in the length direction.
[0037]
FIGS. 2A to 2C are explanatory views showing various cross-sectional shapes of the molding jig 4. In the present embodiment, the roll-shaped forming jig 4 having the cross-sectional shape shown in FIG. 2A is used, but the present invention is not limited to such a form, and is shown in FIG. It is also possible to use a quadrangular prism-shaped molding jig 4 ′ having a rectangular cross section, a triangular prism-shaped molding jig 4 ″ having a triangular cross section shown in FIG. Not even.
[0038]
Any material can be used for the molding jig 4 as long as it is stable up to a crystallization temperature of about +50 to 200 ° C. The surface roughness of the molding jig 4 is desirably Ra: 500 μm or less, similarly to the above-described roll surface roughness.
[0039]
The manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is configured as described above. Next, a situation in which the amorphous alloy plate 6 is manufactured using the manufacturing apparatus 1 will be described.
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, first, a molten metal 5 of an amorphous alloy contained in a melting crucible 7 is poured into a tundish 3. The molten metal 5 poured into the tundish 3 is heated to a predetermined temperature by a heating mechanism (not shown), thereby heating the molten metal before being supplied to the surface of the cooling roll 2.
[0040]
Next, the cooling roll 2 is rotationally driven in one direction (the direction of the white arrow in FIG. 1) so that the roll peripheral speed is 1 to 200 m / min. Then, the melt 5 of the amorphous alloy is supplied from the tundish 3 to the surface of the rotating cooling roll 2. As a result, the molten metal 5 is supplied in a vertical section in a range of 10 ° or more and 120 ° or less from the apex 2a of the cooling roll 2 with respect to the center of the cooling roll 2 in a direction opposite to the rotation direction of the cooling roll 2.
[0041]
Subsequently, while the melt 5 of the amorphous alloy supplied to the surface of the cooling roll 2 exists at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the alloy and equal to or lower than the crystallization temperature, the molten metal 5 is pressed by the forming jig 4. Perform thickness adjustment processing.
[0042]
In the present embodiment, the amorphous alloy plate 6 is thus manufactured. Thus, the amorphous alloy plate 6 manufactured by the method for manufacturing an amorphous alloy plate according to the present invention has a thickness of 0.1 mm or more and a microcrystal volume fraction of 30% or less.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, for example, the plate thickness is 0.1 mm or more and the volume fraction of the microcrystalline phase is 30% or less, which is suitable for use as a material of a gasket or a leaf spring. An amorphous alloy plate 6 that can be manufactured at a low cost, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus 1 are provided.
[0044]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Using a production apparatus 1 shown in FIG. 1, Zr55-Al10-Ni5-Cu30 (glass transition temperature: 700K, crystallization temperature: 750K) is melted to produce an amorphous alloy plate 6 having a thickness of 0.1 mm or more. did.
[0045]
That is, in this embodiment, high-frequency induction heating is used for melting the alloy, but other means such as arc melting may be used. After melting, the molten metal 5 was quenched by using a copper cooling roll 2 having a diameter of 20 cm to produce an amorphous alloy plate 6.
[0046]
Table 1 summarizes the installation position of the tundish 3, the roll peripheral speed of the cooling roll 2, the presence or absence of a heating mechanism for the tundish 3, the surface roughness Ra of the cooling roll 2, and the production result of the amorphous alloy plate 6. Show. In this example, the molding jig 4 was not used.
[0047]
Next, the amorphous alloy plate 6 was manufactured using the molding jig 4 arranged at the position shown in FIG. In addition, in this example, the setting place of the molding jig 4 was a part where the molten metal 5 had a vitrification temperature of + 20 ° C. measured using a radiation thermometer at the time of the preliminary investigation. As the molding jig 4, a copper roll type having a diameter of 5 cm or a triangular prism made of stainless steel (cross section: isosceles triangle with a short side of 4 cm and a right angle). Table 1 also shows the results.
[0048]
[Table 1]

[0049]
As shown in Table 1, if the conditions specified in the present invention are satisfied, an amorphous alloy plate 6 having a volume fraction of a microcrystalline phase of 30% or less and a thickness of 0.1 mm or more can be manufactured. . On the other hand, as comparative examples, those using twin rolls (Comparative Example 1), those in which the peripheral speed of the cooling roll 2 in the production apparatus 1 shown in FIG. 1 is lower than the lower limit of the present invention (Comparative Example 2), and Using the production apparatus 1 shown in FIG. 1 in which the peripheral speed of the cooling roll 2 exceeds the upper limit of the present invention (Comparative Example 3), production of an amorphous alloy plate 6 was similarly attempted. The results are summarized in Table 2.
[0050]
[Table 2]

[0051]
As shown in Table 2, in Comparative Examples 1 to 3, an amorphous alloy plate 6 having a thickness of 0.1 mm and a volume fraction of the microcrystalline phase of 30% or less could not be produced.
[0052]
【The invention's effect】
As described in detail above, for example, the plate thickness is 0.1 mm or more and the volume fraction of the microcrystalline phase is 30% or less, which is suitable for use as a material for a gasket or a leaf spring. An amorphous alloy plate that can be manufactured, a method for manufacturing the same, and a manufacturing apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an apparatus for manufacturing an amorphous alloy according to an embodiment.
FIGS. 2A to 2C are explanatory views showing various cross-sectional shapes of a molding jig.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 2 Cooling roll 2a Top 3 Tundish 3a Bottom 4 Forming jig 5 Molten metal 6 Amorphous alloy plate 7 Melting crucible

Claims

A method for producing an amorphous alloy plate by supplying a melt of an amorphous alloy to the surface of a cooling roll rotating in one direction,
In a vertical section, the molten metal is supplied to a predetermined range from the top of the cooling roll to a direction opposite to the rotation direction of the cooling roll, and the peripheral speed of the cooling roll is set to 1 to 200 m / min. A method for producing an amorphous alloy sheet, characterized in that:

The method for manufacturing an amorphous alloy sheet according to claim 1, wherein the predetermined range directed in the opposite direction is a range forming 10 ° or more and 120 ° or less in the opposite direction.

The method for producing an amorphous alloy sheet according to claim 1, wherein the molten metal before being supplied to the surface of the cooling roll is heated.

Further, the thickness adjustment processing is performed while the melt of the amorphous alloy supplied to the surface of the cooling roll exists at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature and equal to or lower than the crystallization temperature of the alloy. The method for producing an amorphous alloy sheet according to any one of claims 1 to 3.

A cooling roll rotating in one direction, a manufacturing apparatus for an amorphous alloy plate comprising a tundish for containing a melt of an amorphous alloy and supplying it to the surface of the cooling roll,
The tundish is installed in a predetermined range whose bottom is in a vertical cross section from the top of the cooling roll in a direction opposite to the rotation direction of the cooling roll,
An apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet, wherein the cooling roll is rotatable at a roll peripheral speed of 1 to 200 m / min.

The apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet according to claim 5, wherein the predetermined range directed in the opposite direction is a range forming 10 ° or more and 120 ° or less in the opposite direction.

The said tundish is further provided with the heating mechanism for heating the molten metal of the contained amorphous alloy, The manufacturing apparatus of the amorphous alloy plate of Claim 6 or Claim 7 characterized by the above-mentioned.

Further, a molding jig for performing thickness adjustment while the molten metal of the amorphous alloy supplied to the surface of the cooling roll exists at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the alloy and equal to or lower than the crystallization temperature, The apparatus for manufacturing an amorphous alloy sheet according to any one of claims 5 to 7, which is provided.

It is manufactured by the method for manufacturing an amorphous alloy sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the sheet thickness is 0.1 mm or more and the microcrystalline volume fraction is 30% or less. An amorphous alloy plate, characterized in that: