JP2008018454A - Metal vitrification promoting tool, and manufacturing method and manufacturing device using the tool - Google Patents
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Description
本発明は、金属ガラス体の連続製造における金属ガラス化促進のための金属ガラス化促進治具、その治具を用いた金属ガラス連続体の製造方法、及び装置に関するものであり、更に詳しくは、金属ガラス化促進治具を用いて溶融金属（溶湯）を鋳型に密着させ、冷却及び形状を付与することにより、金属ガラス連続体の大型化を可能とする金属ガラス化促進治具、該治具を用いた金属ガラス連続体の製造方法、及び装置に関するものである。従来、金属ガラス連続体の製造技術の分野においては、非常に大きな急冷速度が得られる水冷銅鋳型で作製できる最大断面積の１／１０程度の断面積を持つ金属ガラス連続体しか製造できなかったが、本発明は、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体の量産化を実現する金属ガラス連続体の製造方法及び製造装置に関する新技術を提供するものである。 The present invention relates to a metal vitrification accelerating jig for promoting metal vitrification in continuous production of a metal glass body, a method for manufacturing a metal glass continuum using the jig, and an apparatus. A metal vitrification promoting jig capable of increasing the size of a continuous metal glass by bringing a molten metal (molten metal) into close contact with a mold using a metal vitrification promoting jig, and providing cooling and shape, and the jig The present invention relates to a method and apparatus for producing a metallic glass continuum using a glass. Conventionally, in the field of metal glass continuum manufacturing technology, only a metal glass continuum having a cross-sectional area of about 1/10 of the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold capable of obtaining a very high quenching rate can be produced. However, the present invention provides a new technique relating to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a metal glass continuous body that realizes mass production of a metal glass continuous body having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced by a water-cooled copper mold. It is.
一般に、金属ガラスは、例えば、マイクロマシン用の超精密部材や精密機械部品、コリオリ流量計、圧力センサー、リニア・アクチュエーター等の高精度測定機器の機能部材等への応用が期待され、その他、例えば、飛行機や自動車等に対して、軽量で高強度な構造材料として高度な機能を発揮する材料としても大きく期待されている。従来、金属ガラスを製造するためには、合金溶湯をある臨界の冷却速度以上で急冷することが必須である。合金溶湯が急冷されない場合には、金属ガラスにならず、金属結晶になってしまう。金属ガラス連続体を製造する場合においても急冷が必要となるため、種々の方法が提案されている。 In general, metallic glass is expected to be applied to functional members of high-precision measuring devices such as ultra-precision members and precision machine parts for micromachines, Coriolis flowmeters, pressure sensors, linear actuators, etc. It is also highly expected as a material that exhibits advanced functions as a lightweight and high-strength structural material for airplanes and automobiles. Conventionally, in order to produce metallic glass, it is essential to quench the molten alloy at a critical cooling rate or higher. If the molten alloy is not rapidly cooled, it does not become a metal glass but a metal crystal. Since rapid cooling is required also in the case of producing a metallic glass continuum, various methods have been proposed.
金属ガラス体の製造に関する先行技術として、例えば、回転駆動される冷却ロールの冷却面に向けて、ノズルから合金の溶湯を噴出して溶湯を冷却して帯状の非晶質合金を製造する際に、ノズルの吹出し口の形状、吹出し幅、ノズルと冷却ロールの間隔、冷却ロールの周速、及び溶湯の射出圧を設定することにより、厚さが厚く、幅が広い帯状の非晶質軟磁性合金帯を製造する方法（特許文献１参照）、が提案されている。 As a prior art related to the production of a metallic glass body, for example, when a molten amorphous alloy is ejected from a nozzle toward a cooling surface of a rotationally driven cooling roll to cool the molten metal to produce a strip-shaped amorphous alloy. By setting the shape of the nozzle outlet, the blowing width, the interval between the nozzle and the cooling roll, the peripheral speed of the cooling roll, and the injection pressure of the molten metal, the thick and wide strip-shaped amorphous soft magnetism A method of manufacturing an alloy strip (see Patent Document 1) has been proposed.
また、他の先行技術として、溶融金属中に鋳型の柱状中空部の先端を挿入し、鋳型の柱状中空部の内部を瞬時に負圧にすることにより、鋳型の内部に溶融金属を急速に移動させ、鋳型の柱状中空部の内面に接する溶融金属を臨界冷却温度以上で急冷して固化し、管状金属ガラスを製造する方法（特許文献２参照）、原料合金の溶融室及び急冷室を減圧雰囲気で実行し、溶湯と冷却ロールとの密着性を向上させ、それによって、均一な金属ガラス状態にある急冷凝固合金を製造する方法（特許文献３参照）、が提案されている。 As another prior art, the molten metal is rapidly moved into the mold by inserting the tip of the columnar hollow part of the mold into the molten metal and instantaneously applying a negative pressure inside the columnar hollow part of the mold. A molten metal in contact with the inner surface of the columnar hollow portion of the mold is rapidly cooled and solidified at a critical cooling temperature or higher to produce a tubular metallic glass (see Patent Document 2), and the melting chamber and the quenching chamber of the raw material alloy are in a reduced-pressure atmosphere. And a method of producing a rapidly solidified alloy in a uniform metallic glass state (see Patent Document 3) by improving the adhesion between the molten metal and the cooling roll.
また、金属ガラス体の製造に関するその他の事例として、例えば、金属不純物の混入を防ぎ、金属ガラス構造を維持したまま金属ガラスを微粉砕することが可能な金属ガラスの粉砕技術（特許文献４参照）、金属ガラスの表層領域だけを局所的に加熱して流動化することにより、エネルギー利用効率の高い金属ガラスの微細加工方法（特許文献５参照）、が提案されている。 Further, as another example relating to the production of a metallic glass body, for example, a metallic glass grinding technique capable of preventing metallic impurities from being mixed and finely grinding the metallic glass while maintaining the metallic glass structure (see Patent Document 4). In addition, a method for finely processing metal glass with high energy utilization efficiency (see Patent Document 5) is proposed by locally heating and fluidizing only the surface layer region of metal glass.
また、他に、溶融金属に電磁振動力を付与しながら凝固させることにより、金属ガラスを形成すること、その際に、直流磁場と交流磁場を同時に印加して電磁振動を発生させ、溶融金属に作用させて上記金属ガラス体を製造する金属ガラス体の製造方法及びその装置（特許文献６参照）、粒度の揃った、より真球に近い金属ガラス球を安定的に量産製造することが可能な金属ガラス球とその製造方法、及び装置（特許文献７参照）、が提案されている。 In addition, the metallic glass is formed by solidifying while applying electromagnetic vibration force to the molten metal. At that time, a DC magnetic field and an AC magnetic field are simultaneously applied to generate electromagnetic vibration, Metal glass body production method and apparatus (see Patent Document 6) for producing the above-mentioned metal glass body by allowing it to act, and it is possible to stably mass-produce and produce metal glass spheres having a uniform particle size and closer to true spheres. A metal glass sphere, a manufacturing method thereof, and an apparatus (see Patent Document 7) have been proposed.
また、他に、ガラス金属の溶湯を、回転体に形成された凹溝に連続的に流し込み、急冷して金属ガラス線を形成する連続した大径金属ガラス線材の製造方法（特許文献８参照）、筒状のスリーブ内の金属ガラス素材を成形型によって押圧成形する金属ガラスの成形装置において、スリーブの外周面に密着して、スリーブ内の金属ガラス素材を加熱する加熱手段と、スリーブ内の金属ガラス素材を冷却する冷却手段を具備した装置（特許文献９参照）、が提案されている。 In addition, a continuous large-diameter metallic glass wire manufacturing method in which a molten glass metal is continuously poured into a concave groove formed in a rotating body and rapidly cooled to form a metallic glass wire (see Patent Document 8). In a metal glass molding apparatus in which a metal glass material in a cylindrical sleeve is press-molded by a molding die, a heating means for heating the metal glass material in the sleeve in close contact with the outer peripheral surface of the sleeve, and a metal in the sleeve An apparatus (see Patent Document 9) provided with a cooling means for cooling a glass material has been proposed.
しかし、それらの方法を用いても、実際は、少量の金属ガラス体が作製できる水冷銅鋳型により作製した金属ガラス体の断面積の１／１０以下の断面積を持つ金属ガラス連続体しか製造できないのが現状である。そのため、金属ガラス連続体が種々の部品に応用される実用材用として適用可能となるためには、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体の製造技術及び製造装置が必要であり、当技術分野においては、それらを可能とする新しい金属ガラス連続体の製造技術を開発することが強く要請されていた。 However, even if these methods are used, only a metal glass continuous body having a cross-sectional area of 1/10 or less of the cross-sectional area of a metal glass body produced by a water-cooled copper mold capable of producing a small amount of metal glass body can be produced. Is the current situation. Therefore, in order for the metal glass continuum to be applicable as a practical material applied to various parts, a technology for producing a metal glass continuum having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold In addition, there is a strong demand in the art to develop new metal glass continuum manufacturing techniques that enable them.
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体を簡便な手法及び手段で製造することを可能とする金属ガラス連続体の新しい製造技術を開発することを目標として鋭意研究を重ねた結果、既存の金属ガラス連続体の製造設備に特定の金属ガラス化促進治具を取り付けることにより所期の目的を達成し得ることを見出し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。 Under such circumstances, the present inventors manufactured a metallic glass continuous body having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced by a water-cooled copper mold by simple methods and means in view of the above-described conventional technology. As a result of intensive research aimed at developing a new manufacturing technology for metallic glass continuums that makes it possible, by attaching specific metal vitrification promotion jigs to existing metal glass continuum manufacturing equipment The inventors have found that the intended purpose can be achieved, and have further researched to complete the present invention.
本発明は、金属ガラス連続体の製造工程における金属ガラス化促進のための金属ガラス化促進治具、既存の金属ガラス体の製造設備と金属ガラス化促進治具からなることを特徴とする金属ガラス連続体の製造装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記方法により、完全な金属ガラス連続体のみならず、結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を製造し、提供することを目的とするものである。 The present invention is a metal glass comprising a metal vitrification promoting jig for promoting metal vitrification in a manufacturing process of a metal glass continuous body, an existing metal glass body manufacturing facility, and a metal vitrification promoting jig. An object of the present invention is to provide a continuous body manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof. In addition, the present invention aims to produce and provide not only a complete metal glass continuum but also a metal glass continuum having crystals and a metal glass continuum having quasicrystals by the above method. is there.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）金属ガラス連続体を製造する装置の溶湯冷却部分において、溶湯に当接して該溶湯を上記溶湯冷却部分に密着させるように保持して金属ガラス化を促進するための保持手段であって、溶湯の金属ガラス化を促進する作用を有することを特徴とする金属ガラス化促進治具。
（２）上記金属ガラス化促進治具が、溶湯から熱を奪い、それを冷却する熱伝導性の材料からなる手段を有する上記（１）に記載の金属ガラス化促進治具。
（３）上記金属ガラス化促進治具が、溶湯冷却部分との組み合わせにより溶湯に形状を付与する鋳型を形成している上記（１）に記載の金属ガラス化促進治具。
（４）上記金属ガラス化促進治具が、ブロック式、ベルト式、又はキャタピラ式の部材からなる上記（１）に記載の金属ガラス化促進治具。
（５）金属ガラス連続体を製造する装置の冷却部分において、上記（１）から（４）のいずれかに記載の金属ガラス化促進治具を配設したことを特徴とする金属ガラス連続体の製造装置。
（６）溶湯冷却部及び／又は金属ガラス化促進治具に設けた凹溝を組み合わせることで溶湯に形状を付与する鋳型を形成している上記（５）に記載の金属ガラス連続体の製造装置。
（７）上記（５）又は（６）に記載の金属ガラス連続体を製造する装置を用いて金属ガラス連続体を製造することを特徴とする金属ガラス連続体の製造方法。
（８）水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体を製造する上記（７）に記載の金属ガラス連続体の製造方法。
（９）棒材、板材、又は線材の形状を有する金属ガラス連続体を製造する上記（７）に記載の金属ガラス連続体の製造方法。
（１０）金属ガラス化促進治具を用いて溶湯の冷却条件を制御することにより、結晶を有する金属ガラス連続体、又は準結晶を有する金属ガラス連続体を製造する上記（７）に記載の金属ガラス連続体の製造方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A holding means for promoting metal vitrification by holding the molten metal in contact with the molten metal so that the molten metal is in close contact with the molten metal cooling part in the molten metal cooling part of the apparatus for producing the metallic glass continuous body. A metal vitrification accelerating jig characterized by having an action of promoting the vitrification of molten metal.
(2) The metal vitrification promotion jig according to (1), wherein the metal vitrification promotion jig has means made of a heat conductive material that takes heat from the molten metal and cools it.
(3) The metal vitrification promotion jig according to (1), wherein the metal vitrification promotion jig forms a mold for imparting a shape to the molten metal in combination with the molten metal cooling portion.
(4) The metal vitrification accelerating jig according to (1), wherein the metal vitrification accelerating jig is a block type, belt type, or caterpillar type member.
(5) In a cooling part of an apparatus for producing a metallic glass continuum, the metallic vitrification promoting jig according to any one of (1) to (4) above is disposed. Manufacturing equipment.
(6) The apparatus for producing a metallic glass continuous body according to (5), wherein a mold for imparting a shape to the molten metal is formed by combining concave grooves provided in the molten metal cooling section and / or the metal vitrification promoting jig. .
(7) A method for producing a metal glass continuum, comprising producing a metal glass continuum using the apparatus for producing the metal glass continuum according to (5) or (6).
(8) The manufacturing method of the metallic glass continuous body as described in said (7) which manufactures the metallic glass continuous body which has a cross-sectional area comparable as the largest cross-sectional area which can be produced with a water-cooled copper mold.
(9) The manufacturing method of the metallic glass continuous body as described in said (7) which manufactures the metallic glass continuous body which has the shape of a bar, a board | plate material, or a wire.
(10) The metal according to (7), wherein a metal glass continuum having a crystal or a metal glass continuum having a quasicrystal is produced by controlling a cooling condition of the molten metal using a metal vitrification promoting jig. A method for producing a glass continuum.
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、金属ガラス化促進治具であって、金属ガラス連続体を製造する装置の溶湯冷却部分において、溶湯に当接して該溶湯を上記溶湯冷却部分に密着させるように保持して金属ガラス化を促進するための保持手段であって、溶湯の金属ガラス化を促進する作用を有することを特徴とするものである。また、本発明は、金属ガラス連続体の製造装置であって、金属ガラス連続体を製造する装置の冷却部分において、上記金属ガラス化促進治具を配設したことを特徴とするものである。更に、本発明は、金属ガラス体の製造方法であって、上記金属ガラス連続体を製造する装置を用いて金属ガラス連続体を製造することを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention is a metal vitrification accelerating jig, and in a molten metal cooling part of an apparatus for producing a continuous metallic glass body, the molten glass is held in contact with the molten metal so as to be in close contact with the molten metal cooling part. It is a holding means for promoting crystallization, and has a function of promoting the vitrification of the molten metal. Moreover, this invention is a manufacturing apparatus of a metallic glass continuous body, Comprising: The said metal vitrification acceleration | stimulation jig | tool has been arrange | positioned in the cooling part of the apparatus which manufactures a metallic glass continuous body. Furthermore, this invention is a manufacturing method of a metallic glass body, Comprising: A metallic glass continuous body is manufactured using the apparatus which manufactures the said metallic glass continuous body.
本発明は、金属ガラス体の連続製造において使用される、金属ガラス化促進のための金属ガラス化促進治具を提供するものである。本発明の金属ガラス化促進治具は、（１）従来の金属ガラス連続体を製造する装置の溶湯冷却部に金属ガラスが安定になるまで溶湯を密着させることができる、（２）金属ガラス化促進治具自体も溶湯から熱を奪い冷却できる、（３）溶湯に形状を付与できる、という機能を有している。 The present invention provides a metal vitrification promoting jig for promoting metal vitrification used in continuous production of a metal glass body. The metal vitrification accelerating jig of the present invention is capable of (1) bringing a molten metal into close contact with a molten metal cooling part of a conventional apparatus for producing a continuous metallic glass until the metallic glass becomes stable. The accelerating jig itself also has a function of removing heat from the molten metal and being cooled, and (3) imparting a shape to the molten metal.
また、本発明は、上記金属ガラス化促進治具と既存の金属ガラス連続体の製造設備からなることを特徴とする金属ガラス連続体の製造装置を提供するものである。本発明の金属ガラス連続体の製造装置は、既存の金属ガラス連続体の製造設備と上記金属ガラス化促進治具を組み合わせて構築される。 Moreover, this invention provides the manufacturing apparatus of the metal glass continuous body characterized by consisting of the said metal vitrification acceleration | stimulation jig and the manufacturing equipment of the existing metal glass continuous body. The apparatus for producing a metal glass continuum of the present invention is constructed by combining existing metal glass continuum production equipment and the metal vitrification promoting jig.
更に、本発明は、上記金属ガラス連続体の製造装置を用いた金属ガラス連続体の製造方法を提供するものである。本発明の金属ガラス連続体の製造方法は、（１）上記金属ガラス化促進治具を用い、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体を製造すること、（２）棒材、板材、線材の形状を有する金属ガラス連続体を製造すること、（３）金属ガラス連続体のみならず、金属ガラス化促進治具を用いて、結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を製造すること、を好ましい態様としている。 Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the metallic glass continuous body using the manufacturing apparatus of the said metallic glass continuous body. The manufacturing method of the metallic glass continuous body of this invention is (1) Manufacturing the metallic glass continuous body which has a cross-sectional area comparable as the largest cross-sectional area which can be produced with a water-cooled copper mold using the said metal vitrification promotion jig. , (2) producing a metal glass continuous body having the shape of a bar, plate, wire, (3) not only a metal glass continuous body but also a metal glass continuous having a crystal using a metal vitrification promoting jig And producing a metallic glass continuum having a quasicrystal.
本発明では、上記金属ガラス化促進治具から金属ガラス連続体が離れるときに、目的とした形状を付与した連続体が安定な状態で得られる、上記金属ガラス化促進治具自体も溶湯から熱を奪い冷却することができる、上記金属ガラス化促進治具により、金属ガラス連続体の製造装置の溶湯冷却部分に密着される溶湯量を制御できる、という金属ガラス化促進に著効を発揮する利点が得られる。 In the present invention, when the metal glass continuum is separated from the metal vitrification accelerating jig, the continuum having the intended shape is obtained in a stable state. The metal vitrification accelerating jig itself is also heated from the molten metal. The above-mentioned metal vitrification promoting jig can take advantage of and can be cooled, so that the amount of molten metal adhered to the molten metal cooling portion of the metal glass continuous body manufacturing apparatus can be controlled, which is effective for promoting the vitrification of metal. Is obtained.
本発明では、溶融金属を鋳型に密着させ、冷却及び形状を付与する機能を有する上記金属ガラス化促進治具を用いることにより、金属ガラス連続体の大型化を可能とする金属ガラス連続体の製造方法及び装置を提供することができる。尚、本発明において、結晶を有する金属ガラス連続体とは、結晶化した金属結晶を有する金属ガラス連続体であり、準結晶を有する金属ガラス連続体とは、準結晶化した金属結晶を有する金属ガラス連続体であり、これらは、完全な金属ガラス連続体とは組織構造の点で相違している。 In the present invention, by using the metal vitrification promoting jig having the function of bringing molten metal into close contact with the mold and imparting cooling and shape, the metal glass continuous body can be made large in size. Methods and apparatus can be provided. In the present invention, the metal glass continuum having a crystal is a metal glass continuum having a crystallized metal crystal, and the metal glass continuum having a quasicrystal is a metal having a quasicrystallized metal crystal. These are glass continuums, which are different from the complete metal glass continuums in terms of tissue structure.
本発明では、好適には、金属ガラス化が容易な金属及び合金が対象とされる。本発明は、ガラス形成能を有する合金系の全てに適用されるが、これらに限定されるものではなく、金属ガラス化、結晶を有する金属ガラス化、及び準結晶を有する金属ガラス化が可能なものであれば、その種類は特に制限されるものではない。金属ガラス化が可能な合金組成としては、好適には、例えば、鉄系では、（Ｆｅ０．６Ｃｏ０．４）７２Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ４が、また、マグネシウム系では、Ｍｇ６５Ｙ１０Ｃｕ２５（Ｙ：０〜３０、Ｃｕ：０〜４０）が例示される。 In the present invention, it is preferable to use metals and alloys that are easily vitrified. The present invention is applicable to all alloy systems having glass-forming ability, but is not limited thereto, and can be made into metal vitrification, metal vitrification having crystals, and metal vitrification having quasicrystals. If it is a thing, the kind in particular will not be restrict | limited. As an alloy composition that can be converted to metal vitrification, for example, (Fe 0.6 Co 0.4 ) 72 Si 4 B 20 Nb 4 is preferable for iron-based alloys, and Mg 65 Y 10 is preferable for magnesium-based alloys. Cu 25 (Y: 0 to 30, Cu: 0 to 40) is exemplified.
その他の具体例として、鉄系では、（Ｆｅ０．８Ｃｏ０．２）７４Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ２、Ｆｅ−Ａｌ−Ｐ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｃ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｎｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｚｒ、（Ｆｅ０．７７５Ｓｉ０．１０Ｂ０．１２５）９８Ｎｂ２、（Ｆｅ０．７５Ｓｉ０．１０Ｂ０．１５）９９Ｚｒ１、（Ｆｅ０．７５Ｓｉ０．１０Ｂ０．１５）９６Ｎｂ４、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ−Ｃ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ、Ｆｅ７５Ｓｉ１０Ｂ１５、Ｆｅ７２Ｓｉ６Ｂ１８Ｎｂ４、Ｆｅ７０Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ６、Ｆｅ６８Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ８、Ｆｅ７０Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ６、Ｆｅ６８Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ８等が例示される。 As other specific examples, in the iron system, (Fe 0.8 Co 0.2 ) 74 Si 4 B 20 Nb 2 , Fe—Al—P, Fe—Al—C, Fe—Al—B, Fe—Si— B—Nb, Fe—Si—B—Zr, (Fe 0.775 Si 0.10 B 0.125 ) 98 Nb 2 , (Fe 0.75 Si 0.10 B 0.15 ) 99 Zr 1 , (Fe 0.75 Si 0.10 B 0.15 ) 96 Nb 4 , Fe—Co—Ni—PCB, Fe—Si—B, Fe—PC—Fe—Co—Si—B, Fe 75 Si 10 B 15 , Fe 72 Si 6 B 18 Nb 4 , Fe 70 Si 4 B 20 Nb 6 , Fe 68 Si 4 B 20 Nb 8 , Fe 70 Si 4 B 20 Nb 6 , Fe 68 Si 4 B 20 Nb 8 Is exemplified.
また、マグネシウム系では、Ｍｇ−Ｃａ、Ｍｇ−Ｎｉ、Ｍｇ−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｚｎ、Ｍｇ−Ｙ、Ｍｇ−Ｃａ−Ａｌ、Ｍｇ−Ｃａ−Ｌｉ、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｌａ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｌａ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｙ、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｙ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｃｅ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｎｄ、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｇｅ、Ｍｇ−Ｃｕ−Ｇｅ、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｇｅが例示される。 In the case of magnesium, Mg—Ca, Mg—Ni, Mg—Cu, Mg—Zn, Mg—Y, Mg—Ca—Al, Mg—Ca—Li, Mg—Ni—La, Mg—Cu—La, Mg-Cu-Y, Mg-Ni-Y, Mg-Cu-Ce, Mg-Cu-Nd, Mg-Zn-Si, Mg-Al-Zn, Mg-Ni-Si, Mg-Cu-Si, Mg- Ni-Si, Mg-Ca-Si, Mg-Ni-Ge, Mg-Cu-Ge, Mg-Zn-Ge are exemplified.
更に、鉄系、マグネシウム系以外の合金系として、Ｌａ（ランタン）系、Ｚｒ（ジルコニウム）系、Ｐｄ（パラジウム）系、Ｃｏ（コバルト）系、Ｎｉ（ニッケル）系、Ｔｉ（チタン）系、Ａｌ（アルミニウム）系、Ｃｕ（銅）系、Ｎｄ（ネオジウム）系、Ｐｒ（プラセオジウム）系、Ｐｔ（白金）系が例示される。 Further, other alloy systems than iron and magnesium are La (lanthanum), Zr (zirconium), Pd (palladium), Co (cobalt), Ni (nickel), Ti (titanium), Al. Examples are (aluminum), Cu (copper), Nd (neodymium), Pr (praseodymium), and Pt (platinum).
本発明において、上記金属ガラス化促進治具は、従来の金属ガラス連続体を製造する装置の溶湯冷却部分に金属ガラスが安定になるまで溶湯を密着させる機能を有することを特徴としている。従来の金属ガラス連続体の製造装置では、溶湯を臨界冷却速度以上で急冷するための溶湯冷却部分が回転又は移動できるようになっている。それらの装置として、例えば、回転ロール外周面又は内周面に設けた凹溝を鋳型として、これに溶湯を供給して急冷し、金属ガラス連続体を製造する装置、また、水平回転するディスクの回転平面上に設けた凹溝を鋳型として、あるいは、回転ベルト上に連続して配設した凹溝を鋳型として、これらに溶湯を供給して急冷する装置、等が例示される。 In the present invention, the metal vitrification accelerating jig has a function of bringing the molten metal into close contact with a molten metal cooling portion of a conventional apparatus for producing a continuous metallic glass until the metallic glass becomes stable. In the conventional apparatus for producing a continuous metallic glass, a molten metal cooling portion for rapidly cooling the molten metal at a critical cooling rate or higher can be rotated or moved. As such devices, for example, a concave groove provided on the outer peripheral surface or inner peripheral surface of a rotating roll is used as a mold, molten metal is supplied to this and rapidly cooled to produce a continuous metallic glass, or a horizontally rotating disc. Examples include a device for rapidly cooling by supplying molten metal to a concave groove provided on a rotating plane as a mold or a concave groove continuously provided on a rotating belt as a mold.
このように、従来の金属ガラス連続体の製造装置では、溶湯は、凹溝を有する溶湯冷却部分との接触により急冷されて金属ガラスとなる。そのため、溶湯は、金属ガラスが安定になるまで溶湯冷却部分と接触している必要がある。本発明の金属ガラス化促進治具は、溶湯冷却部分に溶湯を密着させるために、回転又は移動している溶湯冷却部分の溶湯に該治具を当接させて該溶湯を保持する機能を有する。 Thus, in the conventional apparatus for producing a metal glass continuous body, the molten metal is rapidly cooled by contact with a molten metal cooling portion having a concave groove to become a metallic glass. Therefore, the molten metal needs to be in contact with the molten metal cooling portion until the metal glass becomes stable. The metal vitrification accelerating jig of the present invention has a function of holding the molten metal by bringing the jig into contact with the molten metal of the rotating or moving molten metal cooling portion in order to bring the molten metal into close contact with the molten metal cooling portion. .
本発明の金属ガラス化促進治具は、溶湯冷却部分の溶湯に当接して該溶湯冷却部分に密着させるように保持して、臨界冷却速度以上の速度で冷却させることができるものであれば、その形状、構造、材質は問わないが、好適には、例えば、ベルト式、キャタピラ式、及び潤滑性を有する材質でできたブロック式で、溶湯を溶湯冷却部分に密着させるように保持する作用を有するものが例示される。 If the metal vitrification promoting jig of the present invention is capable of being held in contact with the molten metal at the molten metal cooling portion and being in close contact with the molten metal cooling portion, it can be cooled at a speed equal to or higher than the critical cooling rate, The shape, structure, and material are not limited, but preferably, for example, a belt type, a caterpillar type, and a block type made of a material having lubricity, and the action of holding the molten metal in close contact with the molten metal cooling portion. What has is illustrated.
図１に、溶湯冷却部分が回転ロール状である場合の金属ガラス化促進治具の形式の例を示す。例えば、図１に示すように、回転ロールの溶湯冷却部分に対して、ブロック式、ベルト式、及びキャタピラ式の金属ガラス化促進治具を配設することができる。本発明では、溶湯冷却部分の形状、構造に対応して、溶湯冷却部分に溶湯を密着させるための金属ガラス化促進治具の形状、構造を、適宜設計することができる。 In FIG. 1, the example of the format of the metal vitrification promotion jig | tool in case a molten metal cooling part is a rotating roll shape is shown. For example, as shown in FIG. 1, a block-type, belt-type, and caterpillar-type metal vitrification promoting jig can be disposed on the molten metal cooling portion of the rotary roll. In the present invention, the shape and structure of the metal vitrification accelerating jig for bringing the molten metal into close contact with the molten metal cooling portion can be appropriately designed in accordance with the shape and structure of the molten metal cooling portion.
図２に、溶湯冷却部分が、水平回転ディスク状、又はキャタピラ状である場合のブロック式の金属ガラス化促進治具の形状の例を示す。例えば、ブロック式の金属ガラス化促進治具は、回転ディスクに刻設された鋳型に接して覆うように配設されている。本発明の金属ガラス化促進治具は、該治具自体も溶湯から熱を奪い冷却できるものが好適である。そのため、該治具のベルト、キャタピラ、ブロック等の素材として、例えば、銅、カーボン等の熱伝導性の良好なものが好適である。また、場合によっては、治具自体に水冷機構等による冷却機能を具備させることも可能である。 FIG. 2 shows an example of the shape of the block-type metal vitrification promoting jig in the case where the molten metal cooling portion has a horizontal rotating disk shape or a caterpillar shape. For example, the block-type metal vitrification promoting jig is disposed so as to be in contact with and cover a mold engraved on a rotating disk. The metal vitrification accelerating jig of the present invention is preferably one that can also cool the jig itself by removing heat from the molten metal. Therefore, materials having good thermal conductivity such as copper and carbon are suitable as materials for the belt, caterpillar, block, etc. of the jig. In some cases, the jig itself can be provided with a cooling function by a water cooling mechanism or the like.
また、本発明の金属ガラス化促進治具は、溶湯を冷却する機能を有する他に、溶湯に形状を付与できることを特徴としている。そのために、金属ガラス化促進治具、及び既存の装置の溶湯冷却部分の一方もしくは両方に凹溝があることが必要である。この凹溝の断面形状を変えることにより、丸棒、角材、線材、板材等、種々の形状を金属ガラス連続体に付与することができる。図３は、金属ガラス連続体に角材の形状を付与する場合の凹溝の一例であり、溶湯冷却部分及び／又は金属ガラス化促進治具に設けた凹溝を組み合わせることにより、断面形状が四角形形状、その他適宜の形状の鋳型を構成することができる。 In addition, the metal vitrification promoting jig of the present invention is characterized in that, besides having a function of cooling the molten metal, a shape can be imparted to the molten metal. Therefore, it is necessary to have a groove in one or both of the metal vitrification promoting jig and the molten metal cooling portion of the existing apparatus. By changing the cross-sectional shape of the concave groove, various shapes such as a round bar, a square, a wire, and a plate can be imparted to the metallic glass continuum. FIG. 3 is an example of a concave groove in the case of imparting the shape of a square bar to a metal glass continuum. By combining the concave groove provided in the molten metal cooling portion and / or the metal vitrification promoting jig, the cross-sectional shape is rectangular. A mold having a shape and other appropriate shapes can be formed.
本発明の金属ガラス化促進治具と既存の設備からなる金属ガラス連続体の製造装置は、既存の設備に上記金属ガラス化促進治具を組み合わせたことを特徴とするものであり、該金属ガラス連続体の製造装置は、具体的には、例えば、金属材料を溶融させる高温加熱源、この熱源により溶融された溶湯を貯留すると共に、溶湯を鋳型内に連続して供給するための溶湯供給部分、鋳込まれた溶湯を冷却するための鋳型が配設された溶湯冷却部分、溶湯冷却部分の鋳型面に接して配設された、溶湯を溶湯冷却部分に密着させるための金属化ガラス化促進治具、及び鋳型から金属ガラス成形体を取り出す取出部から構成される。 An apparatus for producing a metal glass continuum comprising the metal vitrification promoting jig of the present invention and existing equipment is characterized by combining the metal vitrification promoting jig with the existing equipment. Specifically, the continuum manufacturing apparatus specifically includes, for example, a high-temperature heating source for melting a metal material, a molten metal supply portion for storing the molten metal melted by the heat source and continuously supplying the molten metal into the mold. The molten metal cooling part where the mold for cooling the cast molten metal is arranged, the metallization vitrification promotion for contacting the molten metal to the molten metal cooling part, which is arranged in contact with the mold surface of the molten metal cooling part It is comprised from the taking-out part which takes out a metallic glass molded object from a jig | tool and a casting_mold | template.
本発明において、上記溶湯冷却部分は、例えば、回転ロール、キャタピラ式の回転ベルト、回転ディスクにより、回転又は移動可能に構成され、その表面には連続した凹溝からなる鋳型が形成される。該鋳型は、例えば、回転ディスクの平面に刻設された、連続した凹溝からなり、その断面は、所望の成形体の形状に応じて、四角形、円形、半円形等から選ばれた形状を有する。溶湯冷却部分に形成される鋳型は、溶湯冷却部分と金属ガラス化促進治具を組み合わせて形成することも可能であり、その一実施例を、図３に示す。本発明の溶湯冷却部分は、溶湯を、その臨界冷却速度よりも早く冷却して、ガラス相化し、金属ガラス体を連続して成形できるものであれば、その具体的な構成は、特に制限されるものではない。 In the present invention, the molten metal cooling portion is configured to be rotatable or movable by, for example, a rotating roll, a caterpillar type rotating belt, and a rotating disk, and a mold made of continuous concave grooves is formed on the surface thereof. The mold is composed of, for example, continuous concave grooves engraved on the plane of the rotating disk, and the cross section has a shape selected from a square, a circle, a semicircle, etc., depending on the shape of the desired molded body. Have. The mold formed in the molten metal cooling portion can be formed by combining the molten metal cooling portion and the metal vitrification promoting jig, and one example thereof is shown in FIG. The specific structure of the molten metal cooling portion of the present invention is not particularly limited as long as the molten metal can be cooled faster than its critical cooling rate to form a glass phase and continuously form a metallic glass body. It is not something.
本発明において、上記金属ガラス化促進治具は、溶湯を溶湯冷却部分に、金属ガラスが冷却されて安定状態になるまで密着させる作用を発揮するものであり、その具体的な形状、構造は、溶湯冷却部分、及び成形する連続体の形状、構造、溶湯の性質等に応じて適宜構成され、例えば、ブロック式、ベルト式、キャタピラ式等が例示される。該治具と溶湯冷却部分の接触の程度は、溶湯が急冷されてガラス相として安定化するように適宜調整される。上記金属ガラス促進治具を溶湯冷却部分の溶湯に当接するための具体的な方法及び手段は、特に制限されるものではなく、それらについては任意に設計することができる。 In the present invention, the metal vitrification accelerating jig exhibits an action of bringing the molten metal into close contact with the molten metal cooling portion until the metallic glass is cooled and becomes a stable state. It is appropriately configured according to the shape and structure of the molten metal cooling portion and the continuous body to be molded, the properties of the molten metal, etc., and examples thereof include a block type, a belt type, and a caterpillar type. The degree of contact between the jig and the molten metal cooling portion is appropriately adjusted so that the molten metal is rapidly cooled and stabilized as a glass phase. Specific methods and means for bringing the metallic glass promoting jig into contact with the molten metal in the molten metal cooling portion are not particularly limited, and any of them can be designed arbitrarily.
上記高温加熱源、及び溶湯供給部については、所定の金属材料を所定の温度に加熱して溶融し、所定の供給量で連続して鋳型内に鋳込むことができるものであれば、従来使用されている装置を適宜選択して使用することができる。また、金属ガラス成形体取出部についても、同様に従来の装置を適宜使用することができる。 For the above high-temperature heating source and molten metal supply section, if a predetermined metal material can be heated to a predetermined temperature and melted and continuously cast into a mold at a predetermined supply amount, it can be used conventionally. A suitable device can be selected and used. Similarly, a conventional apparatus can be used as appropriate for the metallic glass molded body take-out portion.
本発明において、上記金属ガラス連続体の製造装置を用いた金属ガラス連続体の製造方法では、上記金属ガラス化促進治具を用いることで、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有し、棒材、板材、線材等の様々な形状をした金属ガラスを連続的に製造することができる。 In the present invention, in the method for producing a metal glass continuum using the apparatus for producing a metal glass continuum, by using the metal vitrification accelerating jig, the same cross section as the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold is obtained. Metal glass having an area and various shapes such as a bar, a plate, and a wire can be continuously manufactured.
そのためには、金属ガラス化促進治具から金属ガラス連続体が離れるときには、目的とする形状を付与した連続体が安定な状態であること、及び上記金属ガラス化促進治具により、金属ガラス連続体の製造装置の溶湯冷却部分に密着される溶湯量を制御できることが重要である。それにより、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有し、棒材、板材、線材の形状をした金属ガラス連続体を製造することが可能となる。 For this purpose, when the metal glass continuum is separated from the metal vitrification promoting jig, the continuum imparted with the target shape is in a stable state, and the metal vitrification promotion jig allows the metal glass continuum. It is important to be able to control the amount of molten metal closely attached to the molten metal cooling portion of the manufacturing apparatus. Thereby, it becomes possible to manufacture a continuous metallic glass having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold and in the shape of a bar, a plate, and a wire.
本発明において、例えば、回転ディスク方式の溶湯冷却部分を有する金属ガラス連続体の製造装置を使用して、断面が四角形の線材を製造するには、まず、金属ガラス化が容易な金属又は合金原料を加熱溶融して得られる溶湯を、回転ディスク方式の溶湯冷却部分の平面端部付近に刻設された凹溝の鋳型中に供給する。このとき、金属ガラス化促進治具は、上記溶湯冷却部分の溶湯表面に当接して、上記凹溝からなる鋳型と金属ガラス化治具により、連続体の断面形状は四角形に形成される（図３参照）。 In the present invention, for example, in order to produce a wire rod having a rectangular cross section using a metal glass continuous body production apparatus having a rotating disk type molten metal cooling portion, first, a metal or alloy raw material that can be easily converted into metal vitrification The molten metal obtained by heating and melting is supplied into a mold having a groove formed in the vicinity of the flat end of the rotating disk type molten metal cooling portion. At this time, the metal vitrification promoting jig is in contact with the molten metal surface of the molten metal cooling portion, and the cross-sectional shape of the continuum is formed in a quadrangular shape by the mold made of the concave groove and the metal vitrification jig (see FIG. 3).
溶湯は、金属ガラス化促進治具の上流側から凹溝に連続して供給され、ディスクの回転に伴い、該治具と溶湯冷却部分により挟持された箇所を通過する間に、溶湯は急冷されて固体状態となり、金属ガラス化された後に、該治具の下流側に到達する。次いで、連続体は、回転ディスクの水平面に沿って配設された取出部により、凹溝から取出されて、断面形状が四角形の線材が連続して製造される。 The molten metal is continuously supplied to the concave groove from the upstream side of the metal vitrification accelerating jig, and the molten metal is rapidly cooled while passing through the portion sandwiched between the jig and the molten metal cooling portion as the disk rotates. After reaching a solid state and vitrified into metal, it reaches the downstream side of the jig. Next, the continuous body is taken out from the concave groove by the take-out portion disposed along the horizontal plane of the rotating disk, and a wire having a square cross-sectional shape is continuously manufactured.
本発明において、上記金属ガラス連続体の製造装置を用いた金属ガラス連続体の製造方法では、金属ガラス連続体のみならず、結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を製造することができる。この場合、合金組成を選択し、更に、溶湯冷却部分に密着される溶湯量、連続製造速度、及び製造する連続体の断面積を調整することにより、結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を選択的に製造することが可能となる。これらのことは、例えば、図４から６に記載の実験結果に示される。 In this invention, in the manufacturing method of the metallic glass continuous body using the said manufacturing apparatus of a metallic glass continuous body, not only a metallic glass continuous body but the metallic glass continuous body which has a crystal | crystallization, and the metallic glass continuous body which has a quasicrystal. Can be manufactured. In this case, by selecting the alloy composition, and further adjusting the amount of molten metal closely adhered to the molten metal cooling portion, the continuous production speed, and the cross-sectional area of the produced continuous body, the metallic glass continuous body having crystals, and the quasicrystal It becomes possible to selectively produce a metallic glass continuum having the following. These are shown in the experimental results described in FIGS. 4 to 6, for example.
図４に、金属ガラス化促進治具を使用して、又は金属ガラス化促進治具なしで製造された金属ガラス連続体を、それらの断面組織写真により対比して示す。これにより、金属ガラス化促進治具を使用すると金属ガラス化が完全に進行することが分かる。また、図５に、金属ガラス化促進治具の材質（カーボン、ステンレスベルト、離型剤塗布ステンレスベルト）の金属ガラス化への影響を示す。これにより、熱伝導性及び潤滑性の高いカーボンを用いたブロック式金属ガラス化促進治具を用いると、金属ガラス化が促進され、完全に金属ガラス化した連続体が得られることが分かる。図６に、鋳造装置のロール回転速度を変えて、生成した金属ガラス連続体の組織構造を比較した透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）を示す。これにより、ロール回転速度が２０ｒｐｍの場合には、数ｎｍのナノ結晶が分散した金属ガラスが製造できることが分かる。 In FIG. 4, the metal glass continuous body manufactured using the metal vitrification promotion jig | tool or without the metal vitrification promotion jig | tool is shown by contrast with those cross-sectional structure | tissue photographs. Thereby, when a metal vitrification acceleration | stimulation jig | tool is used, it turns out that metal vitrification advances completely. FIG. 5 shows the influence of the material of the metal vitrification promoting jig (carbon, stainless steel belt, release agent-coated stainless steel belt) on metal vitrification. Thus, it can be seen that when a block-type metal vitrification promoting jig using carbon having high thermal conductivity and lubricity is used, metal vitrification is promoted and a continuous body completely converted to metal vitrification is obtained. FIG. 6 shows a transmission electron micrograph (TEM) comparing the structure of the metal glass continuum produced by changing the roll rotation speed of the casting apparatus. Thereby, when a roll rotational speed is 20 rpm, it turns out that the metal glass in which the nanocrystal of several nm was disperse | distributed can be manufactured.
本発明は、上述のように、上記金属ガラス化促進治具を使用することを特徴とするものであり、該金属ガラス化促進治具、該治具を用いた金属ガラス連続体の製造方法及び装置を提供するものであり、本発明により、水冷銅鋳型で作製できる最大面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体を製造し、提供することが可能であり、更に、結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を製造し、提供することが可能である。 As described above, the present invention is characterized by using the metal vitrification promotion jig, the metal vitrification promotion jig, a method for producing a metal glass continuous body using the jig, and According to the present invention, it is possible to manufacture and provide a metallic glass continuum having a cross-sectional area comparable to the maximum area that can be produced by a water-cooled copper mold, and further, a metal having a crystal. It is possible to produce and provide a glass continuum and a metallic glass continuum having quasicrystals.
本発明により次のような効果が奏される。
（１）水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体を製造することができる。
（２）棒状、板状、線状等、任意の形状を付与した金属ガラス連続体を製造することができる。
（３）結晶を有する金属ガラス連続体、及び準結晶を有する金属ガラス連続体を製造することができる。
（４）これにより、今までは、小さな形状の製品、即ち、マイクロマシンの部品やセンサー類の微小部品等としての利用しかできなかった金属ガラスが、一般的な構造材料として利用可能になる。
（５）本発明の金属ガラス体は、具体的には、例えば、輸送機器においては、自動車の足回り部品（アッパーアーム、ロアーアーム等）、エンジン周りの動弁系のスプリング等の可動部品、飛行機のストラットカバー等の部品、情報電子機器においては、例えば、収納ケース、ヒートシンク等へ利用可能である。
（６）本発明の金属ガラス体は、通常の金属材料では対応できない耐食性、耐久性を有する部品、構造材料として利用することが可能である。
The following effects are exhibited by the present invention.
(1) A metallic glass continuous body having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold can be produced.
(2) A metallic glass continuous body having an arbitrary shape such as a rod shape, a plate shape, or a linear shape can be produced.
(3) A metallic glass continuum having crystals and a metallic glass continuum having quasicrystals can be produced.
(4) This makes it possible to use, as a general structural material, a metal glass that has been used only as a product having a small shape, that is, a micromachine component, a sensor microcomponent, or the like.
(5) Specifically, the metallic glass body of the present invention is, for example, in transportation equipment, an automobile suspension part (upper arm, lower arm, etc.), a movable part such as a valve spring around an engine, an airplane In parts such as strut covers and information electronic devices, it can be used for storage cases, heat sinks, and the like.
(6) The metallic glass body of the present invention can be used as a corrosion-resistant and durable component or structural material that cannot be handled by ordinary metal materials.
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
本実施例では、既存の設備である単ロール鋳造装置における金属ガラス化促進治具の有効性について説明する。
１）方法
金属ガラス化促進治具を具備した直径１００ｍｍφの単ロール鋳造装置において、深さ２ｍｍ、幅（上部）３ｍｍ、幅（下部）２ｍｍの凹溝をロール側に施し、組成が（Ｆｅ０．６Ｃｏ０．４）７２Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ４である合金溶湯（１４００℃）を、回転速度１０ｒｐｍにて連続鋳造した場合の金属ガラス化促進治具の有効性を調べた。
In this example, the effectiveness of the metal vitrification promoting jig in a single roll casting apparatus which is an existing facility will be described.
1) Method In a single roll casting apparatus having a diameter of 100 mmφ equipped with a metal vitrification promoting jig, a groove having a depth of 2 mm, a width (upper part) of 3 mm, and a width (lower part) of 2 mm is applied to the roll side, and the composition is (Fe 0 .6 Co 0.4 ) 72 Si 4 B 20 Nb 4 was examined for the effectiveness of the metal vitrification promoting jig when continuously casting a molten alloy (1400 ° C.) at a rotational speed of 10 rpm.
２）結果
その結果、図４の断面組織写真に示すように、金属ガラス化促進治具を使用しない場合は、ロールに接触した付近のみ単調な白色の金属ガラス相が僅かに出現しただけで、その他の部分には結晶が出現したが、金属ガラス化促進治具を使用した場合は、全体が単調な白色の金属ガラス相のみである。また、金属ガラス化促進治具を使用することにより、金属ガラス連続体に凹溝と同じ形状を付与できていることが分かる。
2) Results As a result, as shown in the cross-sectional structure photograph of FIG. 4, when the metal vitrification promoting jig is not used, only a monotonous white metallic glass phase appears only in the vicinity of the contact with the roll. Crystals appeared in other portions, but when a metal vitrification promoting jig was used, the whole was only a monotonous white metal glass phase. Moreover, it turns out that the same shape as the ditch | groove can be provided to the metal glass continuous body by using a metal vitrification promotion jig | tool.
本実施例では、既存の設備である単ロール鋳造装置における金属ガラス化促進治具の材質の影響について説明する。
１）方法
金属ガラス化促進治具を用いた直径１００ｍｍφの単ロール鋳造装置において、深さ２ｍｍ、幅（上部）３ｍｍ、幅（下部）２ｍｍの凹溝をロール側に施し、組成が（Ｆｅ０．６Ｃｏ０．４）７２Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ４である合金溶湯（１４００℃）を、回転速度１０ｒｐｍにて連続鋳造した場合の金属ガラス化促進治具の材質の影響について調べた。金属ガラス化促進治具として、厚さ４０ｍｍのカーボンブロック、厚さ０．２ｍｍのステンレス無端ベルト、又は離型剤を塗布した厚さ０．１ｍｍのステンレス無端ベルトを使用した。
In the present embodiment, the influence of the material of the metal vitrification promoting jig in a single roll casting apparatus which is an existing facility will be described.
1) Method In a single roll casting apparatus having a diameter of 100 mmφ using a metal vitrification promoting jig, a groove having a depth of 2 mm, a width (upper part) of 3 mm, and a width (lower part) of 2 mm is applied to the roll side, and the composition is (Fe 0 .6 Co 0.4 ) The influence of the material of the metal vitrification promoting jig when the molten alloy (1400 ° C.) 72 Si 4 B 20 Nb 4 was continuously cast at a rotational speed of 10 rpm was examined. As a metal vitrification promoting jig, a 40 mm thick carbon block, a 0.2 mm thick stainless endless belt, or a 0.1 mm thick stainless endless belt coated with a release agent was used.
２）結果
その結果、図５の断面組織写真に示すように、ブロック式の金属ガラス化促進治具として厚さ４０ｍｍのカーボンを用いた場合は、完全に金属ガラス化した連続体が得られたが、ロール式の金属ガラス化促進治具として厚さ０．２ｍｍのステンレスベルトを用いた場合は、中央に結晶相が点在していることが分かる。このことから、治具による冷却効果が得られずに結晶相が出現したことが分かる。次にロール式の金属ガラス化促進治具として離型材を塗布した厚さ０．１ｍｍのステンレスベルトを用いた場合は、更に治具による冷却効果が得られずに、半分以上が結晶相となり、金属ガラス連続体を得ることができなかった。
2) Results As a result, as shown in the cross-sectional structure photograph of FIG. 5, when carbon having a thickness of 40 mm was used as a block-type metal vitrification promoting jig, a continuum completely vitrified was obtained. However, when a stainless steel belt having a thickness of 0.2 mm is used as a roll-type metal vitrification promoting jig, it can be seen that crystal phases are scattered in the center. From this, it can be seen that the crystal phase appeared without obtaining the cooling effect by the jig. Next, when using a 0.1 mm thick stainless steel belt coated with a release material as a roll-type metal vitrification promoting jig, a cooling effect by the jig is not obtained, and more than half becomes a crystalline phase, A metallic glass continuum could not be obtained.
本実施例では、連続製造速度の影響について説明する。
１）方法
厚さ４０ｍｍのカーボンを用いたブロック式の金属ガラス化促進治具を具備した直径１００ｍｍφの単ロール鋳造装置において、深さ２ｍｍ、幅（上部）３ｍｍ、幅（下部）２ｍｍの凹溝をロール側に施し、組成が（Ｆｅ０．６Ｃｏ０．４）７２Ｓｉ４Ｂ２０Ｎｂ４である合金溶湯（１４００℃）を、１０ｒｐｍと２０ｒｐｍの異なるロール回転速度にて連続鋳造した場合の影響について調べた。
In this embodiment, the influence of the continuous production rate will be described.
1) Method In a single roll casting apparatus having a diameter of 100 mmφ equipped with a block-type metal vitrification promoting jig using carbon having a thickness of 40 mm, a groove having a depth of 2 mm, a width (upper part) of 3 mm, and a width (lower part) of 2 mm Is applied to the roll side, and a molten alloy (1400 ° C.) whose composition is (Fe 0.6 Co 0.4 ) 72 Si 4 B 20 Nb 4 is continuously cast at different roll rotation speeds of 10 rpm and 20 rpm. The effect was investigated.
２）結果
その結果、回転速度が１０ｒｐｍの場合と２０ｒｐｍの場合の金属ガラス連続体の組織構造について、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）で調査すると、図６に示すように、回転速度が１０ｒｐｍの場合では、原子配列を示す白黒のコントラストが完全にランダムであり、金属ガラス連続体であることが分かるが、回転速度が２０ｒｐｍの場合では、ランダムな中に縞模様を呈した数ｎｍのナノ結晶相が分散していることが分かる。このことより、２０ｒｐｍの回転速度で連続体を製造すると、ナノ結晶が分散した金属ガラス連続体を製造することができた。
2) Results As a result, the structure of the metallic glass continuum when the rotational speed is 10 rpm and 20 rpm is examined with a TEM (transmission electron microscope). As shown in FIG. The black-and-white contrast indicating the atomic arrangement is completely random, and it can be seen that it is a metallic glass continuum. However, when the rotational speed is 20 rpm, the nanocrystal phase of several nanometers with a stripe pattern in the random is formed. It can be seen that they are dispersed. From this, when a continuous body was manufactured at a rotation speed of 20 rpm, a metallic glass continuous body in which nanocrystals were dispersed could be manufactured.
以上詳述したように、本発明は、金属ガラス連続体の製造における金属ガラス化促進のための金属ガラス化促進治具、その治具を用いた金属ガラス連続体の製造方法、及び装置に係るものであり、本発明により、金属ガラス化促進治具を使用することにより、簡便な手段で、溶融金属を鋳型に密着させ、冷却及び形状を付与して、金属ガラス連続体の大型製品を製造することが可能となる。従来、金属ガラス体の製造技術の分野においては、非常に大きな急冷速度が得られる水冷銅鋳型で作製できる最大断面積の１／１０程度の断面積を持つ金属ガラス連続体しか製造できなかったが、本発明により、水冷銅鋳型で作製できる最大断面積と同程度の断面積を有する金属ガラス連続体の量産化を実現することが可能となる。本発明は、マイクロマシン用の超精密部材やセンサー類の精密部品の他に、飛行機や自動車等に対して、軽量で高強度な構造材料として、高度な機能を発揮する材料として期待されている金属ガラス連続体の新しい量産化技術を提供するものとして有用である。 As described above in detail, the present invention relates to a metal vitrification promotion jig for promoting metal vitrification in the production of a metal glass continuous body, a method for manufacturing a metal glass continuous body using the jig, and an apparatus thereof. According to the present invention, by using a metal vitrification accelerating jig, a molten metal is brought into close contact with a mold by a simple means, and cooling and shape are imparted to produce a large product of a continuous metal glass. It becomes possible to do. Conventionally, in the field of metal glass body manufacturing technology, only a metal glass continuous body having a cross-sectional area of about 1/10 of the maximum cross-sectional area that can be produced with a water-cooled copper mold capable of obtaining a very rapid quenching speed can be produced. According to the present invention, it becomes possible to realize mass production of a continuous metallic glass having a cross-sectional area comparable to the maximum cross-sectional area that can be produced by a water-cooled copper mold. The present invention is a metal that is expected as a material that exhibits advanced functions as a lightweight, high-strength structural material for airplanes, automobiles, etc., in addition to ultra-precision members for micromachines and precision parts for sensors. This is useful for providing new mass production technology for glass continuums.
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