JP2017198444A - Design of boat and coil - Google Patents

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coil
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クォック ファム,トラン
Tran Pham Quoc
クォック ファム,トラン
デミング,マイケル
Deming Michael
ワニューク,セオドア,エー.
A Waniuk Theodore
ティモシー オキーフ,ショーン
Timothy O'keeffe Sean
ティモシー オキーフ,ショーン
ステヴィック,ジョセフ
Stevick Joseph
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a container used in melting a material for injection molding to form a component.SOLUTION: One container 40 has a main body 42 composed of a plurality of elongated segments 46 electrically insulated from each other, and including a melting part for melting a meltable material inside. A material is supplied between the segments 46 adjacent to each other. The material in the main body 42 can be melted by using an induction coil 26. The other container 40 is the container 40 having a main body 42 including the induction coil 26 buried therein. The buried coil 26 can be configured while surrounding the melting part, or can be disposed below the melting part and/or in adjacent to the melting part, thus the container 40 capable of being used in melting the meltable material, for example, an amorphous alloy, is provided.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、全体として、金型に射出する材料などの材料を溶融するために使用されるボ
ート又は容器に関する。
The present disclosure relates generally to boats or containers used to melt materials, such as materials that are injected into a mold.

射出成形システムにおいて材料を溶融させる際、高品質の成形部品を製造するためには
、その溶融可能材料に適切な範囲の均一な温度が実施及び維持されなければならない。溶
融中に有効な容器を利用することで、そのような品質を改善することができる。
When melting a material in an injection molding system, in order to produce high quality molded parts, a uniform temperature in the range appropriate to the meltable material must be implemented and maintained. Such quality can be improved by utilizing a container that is effective during melting.

成形される物品又は部品の改良のために本明細書の実施形態により提案される解決策で
は、バルク凝固アモルファス合金を使用する。
The solution proposed by the embodiments herein to improve the molded article or part uses a bulk solidified amorphous alloy.

本開示の一態様は、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶融部分
を備えた本体を有する、溶融可能材料を溶融するための容器を提供し、この本体は、互い
に電気的に絶縁されるよう構成された複数の細長いセグメントを有する。
One aspect of the present disclosure provides a container for melting meltable material having a body with a melted portion configured to receive meltable material to be melted therein, the bodies being electrically connected to each other. A plurality of elongated segments configured to be electrically insulated.

本開示の別の一態様は、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶融
部分を備えた本体と、溶融部分内に受容した溶融可能材料を溶融するよう構成された、本
体内に埋め込まれた誘導コイルとを有する、溶融可能材料を溶融するための容器を提供す
る。
Another aspect of the present disclosure includes a body with a melted portion configured to receive a meltable material to be melted therein, and a body configured to melt the meltable material received within the melted portion. A container for melting a meltable material having an induction coil embedded therein is provided.

本開示の他の特徴及び利点は、下記の「発明を実施するための形態」、それに伴う図面
、及び添付の請求項から明らかとなろう。
Other features and advantages of the disclosure will be apparent from the following Detailed Description, the accompanying drawings, and the appended claims.

例示的なバルク凝固アモルファス合金の温度−粘度図である。FIG. 3 is a temperature-viscosity diagram of an exemplary bulk solidified amorphous alloy.

例示的なバルク凝固アモルファス合金に関する、時間−温度−変態(TTT)図の概略図である。1 is a schematic diagram of a time-temperature-transformation (TTT) diagram for an exemplary bulk solidified amorphous alloy. FIG.

本明細書に開示されるもののような容器を使用するための例示的なシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of an exemplary system for using containers such as those disclosed herein. FIG.

本開示の一実施形態に係る、周縁誘導コイルを備えた容器の概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a container with a peripheral induction coil according to an embodiment of the present disclosure.

図4の容器及びコイル構成の端面図である。FIG. 5 is an end view of the container and coil configuration of FIG. 4.

図4のセグメント端及び容器の間の材料を図示する詳細末端図である。FIG. 5 is a detailed end view illustrating the material between the segment end of FIG. 4 and the container.

更に別の一実施形態に係る、埋め込み誘導コイルを備えた容器の概略平面図である。It is a schematic top view of the container provided with the implantation induction coil based on another one Embodiment.

図7に示すようにコイルを中に備えた容器の端面図である。FIG. 8 is an end view of a container with a coil therein as shown in FIG. 7.

一実施形態に係る、容器の、図8中の線分9−9に沿った断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the container, taken along line 9-9 in FIG. 8, according to one embodiment.

本開示の別の一実施形態に係る、容器に使用するための、別のコイル構成である。4 is another coil configuration for use in a container, according to another embodiment of the present disclosure.

本開示の更に別の一実施形態に係る、別のコイル構成及び容器である。Figure 6 is another coil configuration and container according to yet another embodiment of the present disclosure.

本開示の実施形態に係る、更に別のコイル構成及び容器である。Figure 6 is yet another coil configuration and container according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る、更に別のコイル構成及び容器である。Figure 6 is yet another coil configuration and container according to an embodiment of the present disclosure.

使用中の誘導コイルを冷却するために使用される冷却システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a cooling system used to cool an induction coil in use. FIG.

本明細書に引用される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、全体が参照により本明細
書に組み込まれる。
All publications, patents, and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

冠詞「a」及び「an」は、本明細書では、1つ又は2つ以上(すなわち、少なくとも
1つ)の、その冠詞の文法的対象語を指すために使用される。例として、「ポリマー樹脂
(a polymer resin)」は、1つのポリマー樹脂又は2つ以上のポリマー樹脂を意味する
。本明細書に記載されるいずれの範囲も、包括的である。本明細書の全体を通して使用さ
れる用語「実質的に」及び「約」は、小規模な変動を記述及び説明するために使用される
。例えば、それらの用語は、±2%以下など、±1%以下など、±0.5%以下など、±
0.2%以下など、±0.1%以下など、±0.05%以下などの、±5%以下を指すこ
とができる。
The articles “a” and “an” are used herein to refer to one or more (ie, at least one) grammatical objects of the article. By way of example, “a polymer resin” means one polymer resin or more than one polymer resin. Any ranges set forth herein are inclusive. The terms “substantially” and “about” as used throughout this specification are used to describe and explain minor variations. For example, the terms are ± 2% or less, such as ± 1% or less, such as ± 0.5% or less, ±
± 5% or less, such as 0.2% or less, ± 0.1% or less, or ± 0.05% or less.

バルク凝固アモルファス合金、すなわちバルク金属ガラス(「BMG」)は、最近開発
された部類の金属材料である。これらの合金は、比較的穏やかな速度で、凝固及び冷却さ
せることができ、それらはアモルファスの、非晶質(すなわち、ガラス質)状態を室温で
保持する。アモルファス合金は、それらの結晶性の対応物よりも、多くの優れた特性を有
する。しかしながら、冷却速度が十分に高速ではない場合には、冷却の間にその合金の内
部で結晶が形成される恐れがあり、そのため、アモルファス状態の利益が失われる恐れが
ある。例えば、バルクアモルファス合金部品の製造に伴う1つの重要な課題は、徐冷又は
合金原料中の不純物のいずれかによる、それらの部品の部分的な結晶化である。BMG部
品内では、高い程度のアモルファス化度(また反対に、低い程度の結晶化度)が望ましい
ため、制御された量のアモルファス化度を有するBMG部品を鋳造するための方法を開発
する必要性がある。
Bulk solidified amorphous alloys, or bulk metallic glass (“BMG”), is a recently developed class of metallic materials. These alloys can be solidified and cooled at a relatively moderate rate, and they maintain an amorphous, amorphous (ie, glassy) state at room temperature. Amorphous alloys have many superior properties than their crystalline counterparts. However, if the cooling rate is not sufficiently high, crystals may form within the alloy during cooling, thus losing the benefits of the amorphous state. For example, one important challenge associated with the manufacture of bulk amorphous alloy parts is the partial crystallization of those parts, either by slow cooling or by impurities in the alloy raw material. In BMG parts, a high degree of amorphization (and conversely, a low degree of crystallinity) is desirable, so there is a need to develop a method for casting BMG parts with a controlled amount of amorphization. There is.

図1(米国特許第7,575,040号より入手)は、Liquidmetal Te
chnologyによって製造されたZr−−Ti−−Ni−−Cu−−Beファミリー
のVIT−001シリーズからの、例示的なバルク凝固アモルファス合金の粘度−温度グ
ラフを示す。アモルファス固体の形成の間、バルク凝固アモルファス金属に関しては、明
確な液体/固体変態が存在しないことに留意するべきである。この溶融合金は、ガラス転
移温度近傍で固体形態に近づくまで、過冷却の増大と共に、ますます粘稠になる。したが
って、バルク凝固アモルファス合金に関する凝固前面の温度は、ガラス転移温度近傍であ
り得、その温度近傍で、この合金は、急冷アモルファスシート製品を取り出すために、実
際に固体として作用する。
FIG. 1 (obtained from US Pat. No. 7,575,040) is Liquidmetal Te.
Figure 3 shows viscosity-temperature graphs of exemplary bulk solidified amorphous alloys from the VIT-001 series of the Zr--Ti--Ni--Cu--Be family produced by chemistry. It should be noted that there is no clear liquid / solid transformation for bulk solidifying amorphous metals during the formation of amorphous solids. This molten alloy becomes increasingly viscous with increasing supercooling until it approaches a solid form near the glass transition temperature. Thus, the temperature of the solidification front for the bulk solidified amorphous alloy can be near the glass transition temperature, where it actually acts as a solid to remove the quenched amorphous sheet product.

図2(米国特許第7,575,040号より入手)は、例示的なバルク凝固アモルファ
ス合金の時間−温度−変態(TTT)冷却曲線、すなわちTTT図を示す。バルク凝固ア
モルファス金属は、従来の金属と同様に、冷却の際の液体/固体の結晶化変態を起こさな
い。その代わりに、高温で(「融解温度」Tm近傍で)見出される、流動性の高い非晶質
形態の金属は、温度が低下するにつれて(ガラス転移温度Tg近傍まで)より粘稠になり
、最終的に従来の固体の外面的な物理的特性を呈する。
FIG. 2 (obtained from US Pat. No. 7,575,040) shows a time-temperature-transformation (TTT) cooling curve, or TTT diagram, of an exemplary bulk solidified amorphous alloy. Bulk solidified amorphous metals, like conventional metals, do not undergo liquid / solid crystallization transformations upon cooling. Instead, the highly flowable amorphous form of the metal found at high temperatures (near the “melting temperature” Tm) becomes more viscous as the temperature decreases (to near the glass transition temperature Tg) In particular, it exhibits the external physical properties of a conventional solid.

バルク凝固アモルファス金属に関しては、液体/結晶化変態は存在しないにも関わらず
、対応する結晶相の熱力学的液相温度として、「融解温度」Tmを定義することができる
。この体系の下では、バルク凝固アモルファス合金の融解温度での粘度は、約0.1ポア
ズ〜約10,000ポアズの範囲に、更に場合によっては、0.01ポアズ未満にあるこ
とが可能である。この「融解温度」でのより低い粘度は、BMG部品を成形するためのバ
ルク凝固アモルファス金属による、シェル/金型の複雑な部分のより速く完全な充填をも
たらす。更には、BMG部品を成形するための溶融金属の冷却速度は、冷却の間の時間−
温度プロファイルが、図2のTTT図内の結晶化領域を境界付けるノーズ形状領域を横断
しないようなものでなければならない。図2では、Tノーズは、結晶化が最も急速であり
、かつ最短の時間スケールで生じる、臨界結晶化温度Txである。
For bulk solidified amorphous metals, the “melting temperature” Tm can be defined as the thermodynamic liquid phase temperature of the corresponding crystal phase, even though there is no liquid / crystallization transformation. Under this regime, the viscosity at the melting temperature of the bulk solidified amorphous alloy can be in the range of about 0.1 poise to about 10,000 poise, and in some cases less than 0.01 poise. . This lower viscosity at the “melting temperature” results in faster and complete filling of complex parts of the shell / mold with bulk solidified amorphous metal to form BMG parts. Furthermore, the cooling rate of the molten metal to form the BMG part is the time between cooling-
The temperature profile must be such that it does not cross the nose shaped region that bounds the crystallization region in the TTT diagram of FIG. In FIG. 2, T nose is the critical crystallization temperature Tx where crystallization is most rapid and occurs on the shortest time scale.

過冷却液体領域、すなわちTg〜Txの温度領域は、バルク凝固合金の結晶化に対する
極度の安定性を明示するものである。この温度領域内では、バルク凝固合金は、高粘度の
液体として存在し得る。この過冷却液体領域内でのバルク凝固合金の粘度は、ガラス転移
温度での1012Pa・sから、結晶化温度である過冷却液体領域の高温限界での105
a・sに至るまでの間で変化し得る。そのような粘度を有する液体は、加圧力の下で、実
質的な塑性歪みを経験し得る。本明細書の実施形態は、成形及び分離方法として、この過
冷却液体領域内での大きい塑性成形性を利用する。
The supercooled liquid region, i.e., the temperature region from Tg to Tx, demonstrates extreme stability against crystallization of the bulk solidified alloy. Within this temperature range, the bulk solidified alloy can exist as a highly viscous liquid. The viscosity of the bulk solidified alloy in this supercooled liquid region is from 10 12 Pa · s at the glass transition temperature to 10 5 P at the high temperature limit of the supercooled liquid region, which is the crystallization temperature.
It can change in the range up to a · s. A liquid having such a viscosity can experience substantial plastic strain under pressure. Embodiments herein utilize the large plastic formability within this supercooled liquid region as a forming and separating method.

Txについて明確にする必要がある。技術的には、TTT図に示されるノーズ形状の曲
線は、Txを温度及び時間の関数として説明する。それゆえ、金属合金を加熱又は冷却す
る間に辿る軌跡とは関係なく、このTTT曲線に当る場合に、Txに到達している。図1
(b)では、Txは破線として示されるが、これは、Tmの近位からTgの近位まで、T
xが変化し得るためである。
It is necessary to clarify Tx. Technically, the nose shaped curve shown in the TTT diagram describes Tx as a function of temperature and time. Therefore, Tx is reached when it hits this TTT curve, regardless of the trajectory followed during heating or cooling of the metal alloy. FIG.
In (b), Tx is shown as a dashed line, which is from Tm proximal to Tg proximal,
This is because x can vary.

図2の概略的なTTT図は、時間−温度の軌跡(例示的軌跡として、(1)として示す
)がTTT曲線に当ることがない、Tm以上〜Tg未満のダイカストの加工処理方法を示
す。ダイカストの間、この成形は、軌跡がTTT曲線に当ることを回避するために、実質
的に急速冷却と同時に行われる。時間−温度の軌跡(例示的軌跡として、(2)、(3)
及び(4)として示す)がTTT曲線に当ることがない、Tg以下からTm未満までの超
塑性成形(SPF)に関する加工処理方法。SPFでは、アモルファスBMGは、過冷却
液体領域内へと再加熱され、利用可能な加工処理ウインドウは、ダイカストよりも遙かに
大きく、より良好なプロセスの可制御性をもたらすことが可能である。SPFプロセスは
、冷却の間の結晶化を回避するための急速冷却を必要としない。また、例示的軌跡(2)
、(3)、及び(4)によって示されるように、SPFの間の最高温度が、Tノーズ超又
はTノーズ未満、最大約Tmとなる状態で、SPFを実施することができる。アモルファ
ス合金の断片を昇温させつつ、TTT曲線に当ることを回避させた場合には、「Tg〜T
m」に加熱しても、Txには到達していない。
The schematic TTT diagram of FIG. 2 shows a die casting processing method in which the time-temperature trajectory (shown as (1) as an exemplary trajectory) does not hit the TTT curve and is greater than or equal to Tm and less than Tg. During die casting, this shaping is performed at the same time as the rapid cooling to avoid the trajectory hitting the TTT curve. Time-temperature trajectory ((2), (3) as exemplary trajectories
And (shown as (4)) does not hit the TTT curve, a processing method for superplastic forming (SPF) from Tg or less to less than Tm. In SPF, amorphous BMG is reheated into the supercooled liquid region and the available processing window can be much larger than die casting, resulting in better process controllability. The SPF process does not require rapid cooling to avoid crystallization during cooling. An exemplary trajectory (2)
, (3), and (4), SPF can be performed with the highest temperature during SPF being above or below T nose and up to about Tm. In the case of avoiding hitting the TTT curve while raising the temperature of the piece of amorphous alloy, “Tg˜T
Even when heated to “m”, Tx has not been reached.

20℃/分の加熱速度で得られる、バルク凝固アモルファス合金の典型的な示差走査熱
量計(DSC)加熱曲線は、大部分は、TTTデータを横切る具体的な軌跡を説明するも
のであり、特定温度のTgと、DSC加熱傾斜がTTT結晶化開始と交差する場合のTx
と、最終的に、同じ軌跡が融解に関する温度範囲と交差する場合の融解ピークとが認めら
れるであろう。図2の軌跡(2)、(3)、及び(4)の上り傾斜部分によって示される
ような急速な加熱速度で、バルク凝固アモルファス合金を加熱する場合には、TTT曲線
を完全に回避することが可能であり、DSCデータは、加熱の際、ガラス転移を示すが、
Txは示さない。このことについての別の考察方法は、軌跡(2)、(3)、及び(4)
は、結晶化曲線に当らない限り、TTT曲線のノーズ(及び更にその上方)〜Tg線の温
度内の、いずれの場所にも収まることができる点である。そのことは、加工処理温度が上
昇するにつれて、軌跡内の水平な平坦部が遙かに短くなり得ることを単に意味する。
The typical differential scanning calorimeter (DSC) heating curve of bulk solidified amorphous alloys, obtained at a heating rate of 20 ° C./min, largely describes the specific trajectory across the TTT data. Temperature Tg and Tx when DSC heating ramp intersects TTT crystallization start
And finally the melting peak where the same trajectory intersects the temperature range for melting. Avoid TTT curves completely when heating bulk solidified amorphous alloys at a rapid heating rate as shown by the up-tilted portions of trajectories (2), (3), and (4) in FIG. And DSC data show a glass transition upon heating,
Tx is not shown. Another way of thinking about this is the trajectories (2), (3), and (4)
Is that it can fit anywhere within the TTT curve nose (and further above) to the temperature of the Tg line, as long as it does not hit the crystallization curve. That simply means that as the processing temperature increases, the horizontal flats in the trajectory can become much shorter.
phase

本明細書での用語「相」は、熱力学状態図内で見出すことができるものを指すことがで
きる。相は、その全体にわたって、材料の全ての物理的特性が本質的に均一である、空間
の領域(例えば、熱力学系)である。物理的特性の例としては、密度、屈折率、化学組成
、及び格子周期性が挙げられる。相の単純な説明は、化学的に均一で、物理的に異なって
おり、及び/又は機械的に分離可能な材料の領域である。例えば、ガラスジャー内の、氷
及び水からなる系では、その角氷が1つの相であり、水が第2の相であり、その水の上の
湿り空気が第3の相である。ジャーのガラスは、別の分離相である。相は、2成分、3成
分、4成分以上の溶体などの固溶体、又は金属間化合物などの化合物を指すこともある。
別の例としては、アモルファス相は、結晶相とは区別ができる。
金属、遷移金属、及び非金属
As used herein, the term “phase” can refer to what can be found in a thermodynamic phase diagram. A phase is a region of space (eg, a thermodynamic system) throughout which all physical properties of the material are essentially uniform. Examples of physical properties include density, refractive index, chemical composition, and lattice periodicity. A simple description of a phase is a region of material that is chemically uniform, physically different, and / or mechanically separable. For example, in a system consisting of ice and water in a glass jar, the ice cube is one phase, water is the second phase, and humid air above the water is the third phase. Jar glass is another separate phase. The phase may refer to a solid solution such as a solution of two components, three components, four components or more, or a compound such as an intermetallic compound.
As another example, the amorphous phase can be distinguished from the crystalline phase.
Metals, transition metals, and non-metals

用語「金属」は、電気陽性の化学元素を指す。本明細書での用語「元素」は、一般的に
周期表に見出すことができる元素を指す。物理的には、基底状態の金属原子は、占有状態
に近い、空状態を有する部分的充満帯を含む。用語「遷移金属」とは、不完全な内部電子
殻を有し、一連の元素内の、最も電気陽性のものと最も電気陽性ではないものとの間の遷
移リンクとして役立つ、周期表の第3族〜第12族の範囲内の金属元素のうちのいずれか
である。遷移金属は、複数の原子価、着色化合物、及び安定な錯イオンを形成する能力に
よって特徴付けられる。用語「非金属」は、電子を失って陽イオンを形成する能力を有さ
ない化学元素を指す。
The term “metal” refers to an electropositive chemical element. The term “element” as used herein generally refers to an element that can be found in the periodic table. Physically, a ground state metal atom includes a partially filled band with an empty state close to the occupied state. The term “transition metal” is the third in the periodic table that has an incomplete internal electron shell and serves as a transition link between the most electropositive and the least electropositive in a set of elements. It is one of the metal elements within the range of Group 12 to Group 12. Transition metals are characterized by multiple valences, colored compounds, and the ability to form stable complex ions. The term “nonmetal” refers to a chemical element that does not have the ability to lose electrons and form a cation.

用途に応じて、任意の好適な非金属元素、又はそれらの組み合わせを使用することがで
きる。合金(又は「合金組成物」)は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4
つ以上の非金属元素などの複数の非金属元素を含み得る。非金属元素は、周期表内の第1
3族〜第17族内に見出される、いずれかの元素とすることができる。例えば、非金属元
素は、F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、B
i、C、Si、Ge、Sn、Pb、及びBのうちの、いずれか1つとすることができる。
場合により、非金属元素はまた、第13族〜第17族内の特定の半金属(例えば、B、S
i、Ge、As、Sb、Te、及びPo)を指すこともある。一実施形態では、非金属元
素としては、B、Si、C、P、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。したが
って、例えば、その合金は、ホウ化物若しくは炭化物、又は双方を含み得る。
Depending on the application, any suitable non-metallic elements, or combinations thereof, can be used. The alloy (or “alloy composition”) has at least 2, at least 3, at least 4
It may include a plurality of non-metallic elements such as one or more non-metallic elements. Nonmetallic elements are the first in the periodic table.
It can be any element found within Group 3 to Group 17. For example, the nonmetallic elements are F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, Po, N, P, As, Sb, B
Any one of i, C, Si, Ge, Sn, Pb, and B can be used.
In some cases, the non-metallic element may also be a specific metalloid within group 13 to group 17 (eg, B, S
i, Ge, As, Sb, Te, and Po). In one embodiment, the non-metallic element can include B, Si, C, P, or a combination thereof. Thus, for example, the alloy can include borides or carbides, or both.

遷移金属元素は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチ
ウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タ
ングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザホージウム、ド
ブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウ
ム、ウンウンウニウム、及びウンウンビウムのうちのいずれかとすることができる。一実
施形態では、遷移金属元素含有BMGは、Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V
、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、I
r、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、及びHgのうちの少なくとも1
つを有し得る。用途に応じて、任意の好適な遷移金属元素、又はそれらの組み合わせを使
用することができる。合金組成物は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ
以上の遷移金属元素など、複数の遷移金属元素を含み得る。
Transition metal elements are scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, ruthenium, rhodium, palladium, silver, cadmium, hafnium, tantalum, tungsten , Rhenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury, rutherfordium, dobnium, seaborgium, bolium, hassium, mitonium, ununnilium, ununnium, and ununbium. In one embodiment, the transition metal element-containing BMG is Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V
Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, I
at least one of r, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, and Hg
Can have one. Depending on the application, any suitable transition metal element, or combinations thereof, can be used. The alloy composition may include a plurality of transition metal elements, such as at least 2, at least 3, at least 4 or more transition metal elements.

本明細書で説明される、合金又は合金「サンプル」又は「試料」合金は、任意の形状又
はサイズを有し得る。例えば、合金は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状、シート状、フ
レーク状、又は不規則形状などの形状を有し得る、微粒子の形状を有し得る。この微粒子
は、任意のサイズを有し得る。例えば、その微粒子は、約5マイクロメートル〜約80マ
イクロメートルなど、約10マイクロメートル〜約60マイクロメートルなど、約15マ
イクロメートル〜約50マイクロメートルなど、約15マイクロメートル〜約45マイク
ロメートルなど、約20マイクロメートル〜約40マイクロメートルなど、約25マイク
ロメートル〜約35マイクロメートルなどの、約1マイクロメートル〜約100マイクロ
メートルの平均直径を有し得る。例えば、一実施形態では、微粒子の平均直径は、約25
マイクロメートル〜約44マイクロメートルである。一部の実施形態では、ナノメートル
の範囲のものなどの、より小さい微粒子、又は100マイクロメートルよりも大きいもの
などの、より大型の微粒子を使用することができる。
An alloy or alloy “sample” or “specimen” alloy described herein may have any shape or size. For example, the alloy can have a particulate shape, which can have a shape such as a sphere, ellipse, wire, rod, sheet, flake, or irregular shape. The microparticles can have any size. For example, the microparticles can be about 5 micrometers to about 80 micrometers, such as about 10 micrometers to about 60 micrometers, such as about 15 micrometers to about 50 micrometers, such as about 15 micrometers to about 45 micrometers, etc. It may have an average diameter of about 1 micrometer to about 100 micrometers, such as about 25 micrometers to about 35 micrometers, such as about 20 micrometers to about 40 micrometers. For example, in one embodiment, the average diameter of the microparticles is about 25.
Micrometer to about 44 micrometers. In some embodiments, smaller particles, such as those in the nanometer range, or larger particles, such as those larger than 100 micrometers, can be used.

合金のサンプル又は試料はまた、遙かに大きい寸法のものにすることもできる。例えば
、インゴットなどのバルク構造構成要素、電子デバイスの筺体/ケーシング、又は更にミ
リメートル、センチメートル、又はメートルの範囲の寸法を有する構造的構成要素の一部
分とすることができる。
固溶体
The alloy sample or specimen can also be of much larger dimensions. For example, it can be a bulk structural component such as an ingot, a housing / casing of an electronic device, or even a part of a structural component having dimensions in the millimeter, centimeter, or meter range.
Solid solution

用語「固溶体」は、溶体の固体形態を指す。用語「溶体」は、固体、液体、気体、又は
これらの組み合わせとすることができる、2種以上の物質の混合物を指す。この混合物は
、均質又は不均質とすることができる。用語「混合物」とは、互いに組み合わされ、一般
的には分離することが可能である、2種以上の物質の組成物である。一般的には、それら
の2種以上の物質は、互いに化合されない。
合金
The term “solid solution” refers to the solid form of the solution. The term “solution” refers to a mixture of two or more substances that can be a solid, liquid, gas, or a combination thereof. This mixture can be homogeneous or heterogeneous. The term “mixture” is a composition of two or more substances that can be combined with each other and generally separated. In general, the two or more substances are not combined with each other.
alloy

一部の実施形態では、本明細書で説明される合金組成物は、完全に合金化することがで
きる。一実施形態では、「合金」とは、一方の原子が他方の原子に置き換わるか、又は原
子間の格子間位置を占有する、2種以上の金属の均質な混合物又は固溶体を指すものであ
り、例えば、黄銅は、亜鉛及び銅の合金である。合金とは、複合材料とは対照的に、金属
マトリックス中の1種以上の化合物などの、金属マトリックス中の1種以上の元素の部分
的又は完全な固溶体を指すことができる。本明細書での合金という用語は、単一の固相の
微細構造を呈し得る全率固溶合金、及び2つ以上の相を呈し得る部分的溶体の双方を指す
ことができる。本明細書で説明される合金組成物は、合金を含むもの、又は合金含有複合
材料を含むものを指すことができる。
In some embodiments, the alloy compositions described herein can be fully alloyed. In one embodiment, an “alloy” refers to a homogenous mixture or solid solution of two or more metals in which one atom replaces another atom or occupies an interstitial position between atoms. For example, brass is an alloy of zinc and copper. An alloy can refer to a partial or complete solid solution of one or more elements in a metal matrix, such as one or more compounds in the metal matrix, as opposed to a composite material. The term alloy herein may refer to both a fully solid solution alloy that may exhibit a single solid phase microstructure and a partial solution that may exhibit two or more phases. The alloy compositions described herein can refer to those comprising an alloy or those comprising an alloy-containing composite material.

それゆえ、完全に合金化した合金は、固溶体相であれ、化合物相であれ、又は双方であ
れ、その構成成分の均質な分布を有し得る。本明細書で使用される用語「完全に合金化さ
れた」は、許容誤差範囲内の僅かな変異を説明することができる。例えば、その用語は、
少なくとも95%の合金化など、少なくとも99%の合金化など、少なくとも99.5%
の合金化など、少なくとも99.9%の合金化などの、少なくとも90%の合金化を指す
ことができる。本明細書での百分率は、文脈に応じて、体積百分率又は重量百分率のいず
れかを指すことができる。これらの百分率は、合金の部分ではない組成又は相の観点によ
るものとすることができる不純物によって均衡させることができる。
アモルファスすなわち非晶質固体
Thus, a fully alloyed alloy can have a homogeneous distribution of its constituents, whether in solid solution phase, compound phase, or both. As used herein, the term “fully alloyed” can describe slight variations within tolerances. For example, the term is
At least 99.5%, such as at least 95% alloyed, such as at least 99% alloyed
May refer to at least 90% alloying, such as at least 99.9% alloying. Percentages herein can refer to either volume percentages or weight percentages, depending on the context. These percentages can be balanced by impurities that can be in terms of compositions or phases that are not part of the alloy.
Amorphous or amorphous solid

「アモルファス」すなわち「非晶質固体」は、結晶に特徴的な格子周期性を欠く固体で
ある。本明細書で使用するとき、「アモルファス固体」は、ガラス転移を通じて、加熱さ
れると液体状の状態へと軟化及び変態するアモルファス固体である、「ガラス」を含む。
一般的には、アモルファス材料は、結晶に特徴的な長距離秩序を欠くが、それらのアモル
ファス材料は、化学結合の性質による、原子の長さスケールでの何らかの短距離秩序を保
有し得る。アモルファス固体と結晶性固体との区別は、X線回折及び透過型電子顕微鏡検
査などの構造特性評価技術によって判定される、格子周期性に基づいて行なうことができ
る。
An “amorphous” or “amorphous solid” is a solid that lacks the lattice periodicity characteristic of crystals. As used herein, “amorphous solid” includes “glass”, which is an amorphous solid that softens and transforms into a liquid state upon heating through the glass transition.
In general, amorphous materials lack the long-range order characteristic of crystals, but these amorphous materials can possess some short-range order on the atomic length scale due to the nature of chemical bonds. A distinction between an amorphous solid and a crystalline solid can be made based on lattice periodicity determined by structural property evaluation techniques such as X-ray diffraction and transmission electron microscopy.

用語「秩序」及び「無秩序」とは、多粒子系内での何らかの対称性又は相関性の有無を
指示する。用語「長距離秩序」及び「短距離秩序」は、長さスケールに基づいて、材料内
の秩序を区別する。
The terms “order” and “disorder” indicate the presence or absence of any symmetry or correlation within a multiparticulate system. The terms “long-range order” and “short-range order” distinguish order within a material based on a length scale.

固体における秩序の最も厳密な形態は格子周期性であり、特定のパターン(単位格子内
の原子配列)が何度も繰り返され、空間の並進的な一様の空間充填を形成する。この格子
周期性は、結晶の定義特性である。可能な対称性は、14種のブラベー格子及び230種
の空間群に分類されている。
The most rigorous form of order in a solid is lattice periodicity, and a specific pattern (atom arrangement in a unit cell) is repeated many times to form a translational uniform space filling of the space. This lattice periodicity is a defining characteristic of crystals. The possible symmetries are grouped into 14 Bravey lattices and 230 space groups.

格子周期性は、長距離秩序を示唆するものである。1つの単位格子のみが知られる場合
には、その並進対称性によって、任意の距離での、全ての原子配置を正確に予測すること
が可能である。一般に逆も真であるが、ただし、例えば、完全に確定的な充填を有するが
、格子周期性を保有しない、準結晶の場合は例外である。
Lattice periodicity suggests long-range order. If only one unit cell is known, its translational symmetry makes it possible to accurately predict all atomic arrangements at an arbitrary distance. The converse is generally true, except in the case of, for example, quasicrystals that have a completely deterministic filling but do not possess lattice periodicity.

長距離秩序は、同じサンプルの遠隔の部分が、相関する挙動を呈する、物理系を特徴付
ける。この長距離秩序は、相関関数、すなわち次のスピン−スピン相関関数として表現す
ることができる。

Figure 2017198444
Long-range order characterizes a physical system in which remote parts of the same sample exhibit correlated behavior. This long-range order can be expressed as a correlation function, that is, the next spin-spin correlation function.
Figure 2017198444

上記の関数では、sはスピン量子数であり、xは特定の系内の距離関数である。この関
数は、x=x’である場合、単位元に等しく、距離|x−x’|が増大するにつれて減少
する。典型的には、この関数は、長距離で、指数関数的にゼロまで減衰し、その系は無秩
序であると見なされる。しかしながら、この相関関数が大きい|x−x’|で一定値へと
減衰する場合には、その系は長距離秩序を保有すると述べることができる。この関数が、
距離の累乗でゼロまで減衰する場合には、準長距離秩序と呼ぶことができる。大きい値の
|x−x’|を構成するものは、相対的であることに留意されたい。
In the above function, s is a spin quantum number and x is a distance function in a specific system. This function is equal to the identity element when x = x ′ and decreases as the distance | x−x ′ | increases. Typically, this function decays exponentially to zero over long distances and the system is considered disordered. However, if this correlation function decays to a constant value with a large | x−x ′ |, it can be stated that the system possesses long-range order. This function is
If it decays to zero with a power of distance, it can be called quasi-long-range order. Note that what constitutes a large value of | x−x ′ | is relative.

系は、その挙動を定義する一部のパラメータが、経時的に進展しないランダム変数であ
る(すなわち、それらが急冷又は凍結される)場合、急冷無秩序、例えば、スピングラス
を呈すると延べることができる。この急冷無秩序は、ランダム変数自体が進展することが
可能な、焼鈍無秩序とは反対である。本明細書の実施形態は、急冷無秩序を含む系を包含
する。
A system can be extended to exhibit a quenching disorder, such as a spin glass, if some parameters that define its behavior are random variables that do not evolve over time (ie, they are quenched or frozen). it can. This quenching disorder is the opposite of the annealing disorder in which the random variable itself can develop. Embodiments herein include systems that include a quenching disorder.

本明細書で説明される合金は、結晶性、部分結晶性、アモルファス、又は実質的アモル
ファスとすることができる。例えば、合金サンプル/試料は、少なくともある程度の結晶
化度を含み得るものであり、結晶粒/結晶は、ナノメートル及び/又はマイクロメートル
の範囲のサイズを有する。あるいは、合金は、完全にアモルファスであるなどの、実質的
アモルファスとすることができる。一実施形態では、合金組成物は、完全に結晶性である
など、実質的に結晶性であり、少なくとも実質的にアモルファスではない。
The alloys described herein can be crystalline, partially crystalline, amorphous, or substantially amorphous. For example, an alloy sample / specimen can include at least some degree of crystallinity, and the grains / crystals have a size in the nanometer and / or micrometer range. Alternatively, the alloy can be substantially amorphous, such as completely amorphous. In one embodiment, the alloy composition is substantially crystalline, such as fully crystalline, and at least not substantially amorphous.

一実施形態では、他のアモルファス合金中の1種の結晶又は複数種の結晶の存在は、そ
の合金中の「結晶相」として解釈することができる。合金の結晶化度の程度(又は一部の
実施形態では、略して「結晶化度」)とは、その合金中に存在する結晶相の量を指すこと
ができる。その程度とは、例えば、合金中に存在する結晶の分率を指すことができる。こ
の分率は、文脈に応じて、体積分率又は重量分率を指すことができる。アモルファス合金
がどの程度「アモルファス」であるかの尺度を、アモルファス化度とすることができる。
アモルファス化度は、結晶化度の程度の観点により測定することができる。例えば、一実
施形態では、低い程度の結晶化度を有する合金は、高い程度のアモルファス化度を有する
と述べることができる。一実施形態では、例えば、60体積%の結晶相を有する合金は、
40体積%のアモルファス相を有し得る。
アモルファス合金又はアモルファス金属
In one embodiment, the presence of one or more crystals in another amorphous alloy can be interpreted as a “crystalline phase” in that alloy. The degree of crystallinity of an alloy (or in some embodiments, “crystallinity” for short) can refer to the amount of crystalline phase present in the alloy. The degree can refer, for example, to the fraction of crystals present in the alloy. This fraction can refer to a volume fraction or a weight fraction, depending on the context. A measure of how “amorphous” an amorphous alloy can be is the degree of amorphization.
The degree of amorphization can be measured from the viewpoint of the degree of crystallinity. For example, in one embodiment, an alloy having a low degree of crystallinity can be described as having a high degree of amorphousness. In one embodiment, for example, an alloy having 60 volume percent crystalline phase is
It can have 40 volume% amorphous phase.
Amorphous alloy or amorphous metal

「アモルファス合金」とは、50体積%超のアモルファス含有量、好ましくは90体積
%超のアモルファス含有量、より好ましくは95体積%超のアモルファス含有量、最も好
ましくは99体積%超〜ほぼ100体積%のアモルファス含有量を有する合金である。上
述のように、アモルファス化度が高い合金は、結晶化度の程度が同等に低いことに留意さ
れたい。「アモルファス金属」とは、無秩序な原子スケール構造を有するアモルファス金
属材料である。結晶性であり、したがって高度に秩序化された原子配置を有する、殆どの
金属とは対照的に、アモルファス合金は非晶質である。そのような無秩序構造が、冷却の
間に液体状態から直接作り出される材料は、「ガラス」と称される場合がある。したがっ
て、アモルファス金属は、一般に「金属ガラス」又は「ガラス金属」と称される。一実施
形態では、バルク金属ガラス(「BMG」)とは、その微細構造が少なくとも部分的にア
モルファスである合金を指すことができる。しかしながら、アモルファス金属を作り出す
ためには、極度な急速冷却の他にも、物理蒸着、固相反応、イオン照射、メルトスピニン
グ、及び機械的合金化を含めた、幾つかの方法が存在する。アモルファス合金は、それら
が調製される方法とは関係なく、単一の部類の材料とすることができる。
“Amorphous alloy” means an amorphous content greater than 50% by volume, preferably greater than 90% by volume, more preferably greater than 95% by volume, most preferably greater than 99% by volume to almost 100% by volume. % Is an alloy with an amorphous content. As noted above, it should be noted that alloys with a high degree of amorphization have an equally low degree of crystallinity. An “amorphous metal” is an amorphous metal material having a disordered atomic scale structure. In contrast to most metals, which are crystalline and thus have a highly ordered atomic arrangement, amorphous alloys are amorphous. The material in which such a disordered structure is created directly from the liquid state during cooling may be referred to as “glass”. Thus, amorphous metals are commonly referred to as “metallic glass” or “glass metal”. In one embodiment, bulk metallic glass (“BMG”) can refer to an alloy whose microstructure is at least partially amorphous. However, in addition to extreme rapid cooling, there are several ways to create amorphous metals, including physical vapor deposition, solid phase reaction, ion irradiation, melt spinning, and mechanical alloying. Amorphous alloys can be a single class of materials regardless of how they are prepared.

アモルファス金属は、様々な急冷法を通じて作り出すことができる。例えば、アモルフ
ァス金属は、回転する金属ディスク上に溶融金属をスパッタリングすることによって、作
り出すことができる。1秒当り約数百万度の急冷は、結晶が形成するには過度に高速であ
る得るため、その金属は、ガラス状態で「固定」される。また、アモルファス金属/合金
は、厚い層のアモルファス構造、例えば、バルク金属ガラスの形成を可能にするための、
十分に低速な臨界冷却速度で作り出すこともできる。
Amorphous metal can be produced through various quenching methods. For example, amorphous metal can be created by sputtering molten metal onto a rotating metal disk. A quench of about several million degrees per second can be too fast for crystals to form, so that the metal is “fixed” in the glassy state. Amorphous metals / alloys are also used to enable the formation of thick layer amorphous structures, such as bulk metallic glass.
It can also be produced at a sufficiently low critical cooling rate.

用語「バルク金属ガラス」(「BMG」)、バルクアモルファス合金(「BAA」)、
及びバルク凝固アモルファス合金は、本明細書で互換的に使用される。それらの用語は、
少なくともミリメートルの範囲の最小寸法を有する、アモルファス合金を指す。例えば、
その寸法は、少なくとも約1mmなど、少なくとも約2mmなど、少なくとも約4mmな
ど、少なくとも約5mmなど、少なくとも約6mmなど、少なくとも約8mmなど、少な
くとも約10mmなど、少なくとも約12mmなどの、少なくとも約0.5mmとするこ
とができる。幾何学形状に応じて、その寸法は、直径、半径、厚さ、幅、長さなどを指す
ことができる。BMGはまた、少なくとも約1.0cmなど、少なくとも約2.0cmな
ど、少なくとも約5.0cmなど、少なくとも約10.0cmなどの、センチメートルの
範囲の少なくとも1つの寸法を有する、金属ガラスとすることもできる。一部の実施形態
では、BMGは、少なくともメートルの範囲の、少なくとも1つの寸法を有し得る。BM
Gは、金属ガラスに関連する、上述の形状又は形態のうちの、いずれかを呈することがで
きる。したがって、本明細書で説明されるBMGは、一部の実施形態では、重要な一態様
での従来の堆積技術によって作製される薄膜とは異なるものとすることができ、前者のB
MGは、後者の薄膜よりも遙かに大きい寸法のものとすることができる。
The terms “bulk metallic glass” (“BMG”), bulk amorphous alloy (“BAA”),
And bulk-solidifying amorphous alloys are used interchangeably herein. These terms are
Refers to an amorphous alloy having a minimum dimension in the range of at least millimeters. For example,
The dimension is at least about 0.5 mm, such as at least about 1 mm, at least about 2 mm, at least about 4 mm, at least about 5 mm, at least about 6 mm, at least about 8 mm, at least about 10 mm, at least about 12 mm, etc. It can be. Depending on the geometry, the dimensions can refer to diameter, radius, thickness, width, length, etc. The BMG may also be a metallic glass having at least one dimension in the centimeter range, such as at least about 1.0 cm, such as at least about 2.0 cm, such as at least about 5.0 cm, such as at least about 10.0 cm. You can also. In some embodiments, the BMG may have at least one dimension in the range of at least meters. BM
G can take on any of the shapes or forms described above associated with metallic glass. Thus, the BMG described herein may differ from thin films made by conventional deposition techniques in one important aspect in some embodiments, the former B
MG can be much larger in size than the latter thin film.

アモルファス金属は、純金属ではなく、合金とすることができる。この合金は、著しく
異なるサイズの原子を含有し得ることにより、溶融状態で、低い自由体積がもたらされる
(またそれゆえ、他の金属及び合金よりも、桁違いとなるまでの高い粘度を有する)。こ
の粘度は、原子が、規則格子を形成するために十分に移動することを防ぐ。この材料構造
は、冷却の間の低収縮性、及び塑性変形に対する抵抗性をもたらし得る。一部の場合には
結晶性材料の弱点である、この結晶粒界の不在は、例えば、磨耗及び腐食に対する、より
良好な抵抗性をもたらし得る。一実施形態では、技術的にはガラスであるが、アモルファ
ス金属はまた、酸化物ガラス及びセラミックよりも遙かに強靭であり、脆性ではないもの
にすることもできる。
The amorphous metal can be an alloy rather than a pure metal. This alloy can contain atoms of significantly different sizes, resulting in a low free volume in the molten state (and therefore has a viscosity that is orders of magnitude higher than other metals and alloys). . This viscosity prevents atoms from moving sufficiently to form an ordered lattice. This material structure can provide low shrinkage during cooling and resistance to plastic deformation. This absence of grain boundaries, which in some cases is a weakness of crystalline materials, can result in better resistance to wear and corrosion, for example. In one embodiment, although technically glass, amorphous metals can also be much stronger and less brittle than oxide glasses and ceramics.

アモルファス材料の熱伝導率は、それらの結晶性対応物の熱伝導率よりも低いものにす
ることができる。より緩徐な冷却の間でも、アモルファス構造の形成を達成するために、
3種以上の構成成分で合金を作製して、より高いポテンシャルエネルギー、及びより低い
形成の確率を有する、複合結晶単位をもたらすことができる。アモルファス合金の形成は
、以下の幾つかの因子:合金の構成成分の組成、構成成分の原子半径(好ましくは、高い
押し詰め密度及び低い自由体積を達成するために、12%超の有意差を有する)、並びに
結晶核生成を阻止し、溶融金属が過冷却状態に留まる時間を延長する、構成成分の組み合
わせの負の混合熱によって決まり得る。しかしながら、アモルファス合金の形成は、多種
多様な変数に基づくものであるため、合金組成物がアモルファス合金を形成するか否かを
事前に判定することは、困難な場合がある。
The thermal conductivity of amorphous materials can be lower than the thermal conductivity of their crystalline counterparts. To achieve the formation of an amorphous structure even during slower cooling,
Alloys with more than two components can be made to yield composite crystal units with higher potential energy and lower probability of formation. The formation of an amorphous alloy is dependent on several factors: the composition of the alloy constituents, the atomic radii of the constituents (preferably more than 12% to achieve high compaction density and low free volume). As well as the negative mixing heat of the combination of components that prevents crystal nucleation and extends the time that the molten metal remains supercooled. However, since the formation of an amorphous alloy is based on a wide variety of variables, it may be difficult to determine in advance whether the alloy composition forms an amorphous alloy.

例えば、ホウ素、ケイ素、リン、及び他のガラス形成剤と、磁性金属(鉄、コバルト、
ニッケル)とのアモルファス合金は、低い保磁力及び高い電気抵抗を有する、磁性のもの
とすることができる。この高い抵抗は、例えば、トランス用磁心として有用な特性である
、交番磁界に晒された場合の渦電流による低損失をもたらす。
For example, boron, silicon, phosphorus, and other glass formers and magnetic metals (iron, cobalt,
The amorphous alloy with nickel) can be magnetic with low coercivity and high electrical resistance. This high resistance results in low loss due to eddy currents when exposed to an alternating magnetic field, which is a characteristic useful as a magnetic core for a transformer, for example.

アモルファス合金は、潜在的に有用な様々な特性を有し得る。具体的には、アモルファ
ス合金は、同様の化学組成の結晶性合金よりも強固である傾向にあり、それらは結晶性合
金よりも大きい可逆性(「弾性」)変形に耐え得る。アモルファス金属は、それらの強度
を、それらの非晶質構造から直接導き出すものであり、この非晶質構造は、結晶性合金の
強度を制限する欠陥(転位などの)を全く有し得ない。例えば、Vitreloy(商標
)として知られる、1つの最新のアモルファス金属は、高級チタンのほぼ2倍の引張り強
さを有する。一部の実施形態では、室温での金属ガラスは延性ではなく、張力が負荷され
ると突然破損するが、このことは、差し迫った破壊が明白ではないため、信頼性が重要な
用途での、その材料の適用性を制限する。それゆえ、この課題を克服するために、延性の
結晶性金属の樹枝状の粒子又は繊維を含有する金属ガラスマトリックスを有する、金属マ
トリックス複合材料を使用することができる。あるいは、障害を生じる傾向がある元素(
例えば、Ni)が少ないBMGを、使用することができる。例えば、Niを含まないBM
Gを使用することにより、そのBMGの延性を改善することができる。
Amorphous alloys can have a variety of potentially useful properties. Specifically, amorphous alloys tend to be stronger than crystalline alloys of similar chemical composition, and they can withstand greater reversible (“elastic”) deformation than crystalline alloys. Amorphous metals derive their strength directly from their amorphous structure, which can have no defects (such as dislocations) that limit the strength of the crystalline alloy. For example, one state-of-the-art amorphous metal, known as Vitreloy ™, has a tensile strength approximately twice that of high-grade titanium. In some embodiments, the metallic glass at room temperature is not ductile and breaks suddenly when tension is applied, which is not evident in imminent failure, so in applications where reliability is important, Limit applicability of the material. Therefore, to overcome this challenge, a metal matrix composite having a metallic glass matrix containing ductile crystalline metal dendritic particles or fibers can be used. Or an element that tends to cause damage (
For example, BMG with low Ni) can be used. For example, BM without Ni
By using G, the ductility of the BMG can be improved.

バルクアモルファス合金の別の有用な特性は、これらが真性のガラスであり、換言すれ
ば、加熱により軟化及び流動し得ることである。これは、ポリマーと同様に射出成形など
の容易な加工処理を可能にする。結果として、アモルファス合金は、スポーツ用品、医療
用デバイス、電子部品及び電子装備、並びに薄膜を作製するために使用することができる
。アモルファス金属の薄膜は、高速酸素燃料技術を介して、保護コーティングとして堆積
させることができる。
Another useful property of bulk amorphous alloys is that they are intrinsic glasses, in other words they can soften and flow with heating. This allows easy processing such as injection molding as well as polymer. As a result, amorphous alloys can be used to make sports equipment, medical devices, electronic components and equipment, and thin films. Amorphous metal thin films can be deposited as protective coatings via high speed oxygen fuel technology.

材料は、アモルファス相、結晶相、又は双方を有し得る。これらのアモルファス相及び
結晶相は、同じ化学組成を有し、微細構造のみが異なる(すなわち、一方はアモルファス
であり、他方は結晶質である)ものとすることができる。一実施形態での微細構造は、2
5×以上の倍率の顕微鏡によって明らかとなるような材料の構造を指す。あるいは、これ
らの2つの相は、異なる化学組成及び微細構造を有し得る。例えば、組成物は、部分的ア
モルファス、実質的アモルファス、又は完全アモルファスとすることができる。
The material can have an amorphous phase, a crystalline phase, or both. These amorphous and crystalline phases can have the same chemical composition and differ only in microstructure (ie, one is amorphous and the other is crystalline). The microstructure in one embodiment is 2
It refers to the structure of a material as revealed by a microscope with a magnification of 5 × or more. Alternatively, these two phases can have different chemical compositions and microstructures. For example, the composition can be partially amorphous, substantially amorphous, or fully amorphous.

上述のように、アモルファス化度の程度(また反対に結晶化度の程度)は、合金中に存
在する結晶の分率によって測定することができる。その程度とは、合金中に存在する結晶
相の体積分率又は重量分率を指すことができる。部分的アモルファス組成物とは、少なく
とも約10体積%など、少なくとも約20体積%など、少なくとも約40体積%など、少
なくとも約60体積%など、少なくとも約80体積%など、少なくとも約90体積%など
の、少なくともその約5体積%がアモルファス相である組成物を指すことができる。用語
「実質的に」及び「約」は、本明細書中の他の場所で定義されている。したがって、少な
くとも実質的にアモルファスである組成物とは、少なくとも約95体積%など、少なくと
も約98体積%など、少なくとも約99体積%など、少なくとも約99.5体積%など、
少なくとも約99.8体積%など、少なくとも約99.9体積%などの、少なくともその
約90体積%がアモルファスであるものを指すことができる。一実施形態では、実質的ア
モルファス組成物は、内部に存在する、何らかの付随的な少量の結晶相を有し得る。
As described above, the degree of amorphization (and conversely, the degree of crystallinity) can be measured by the fraction of crystals present in the alloy. The degree can refer to the volume fraction or weight fraction of the crystalline phase present in the alloy. A partially amorphous composition includes at least about 10%, such as at least about 20%, such as at least about 40%, such as at least about 60%, such as at least about 80%, such as at least about 90%. , Which can refer to a composition at least about 5% by volume of which is in an amorphous phase. The terms “substantially” and “about” are defined elsewhere in this specification. Thus, a composition that is at least substantially amorphous includes at least about 95%, such as at least about 98%, such as at least about 99%, such as at least about 99.5%.
It can refer to at least about 90% by volume of which is amorphous, such as at least about 99.8% by volume, such as at least about 99.9% by volume. In one embodiment, the substantially amorphous composition may have some accompanying small amount of crystalline phase present inside.

一実施形態では、アモルファス合金組成物は、アモルファス相に関して均質とすること
ができる。組成が均一である物質は、均質である。このことは、不均質である物質とは対
照的である。用語「組成」とは、物質中の化学組成及び/又は微細構造を指す。物質は、
その物質の体積を半分に分割して、両半分が実質的に同じ組成を有する場合に均質である
。例えば、微粒子懸濁液は、その微粒子懸濁液の体積を半分に分割して、両半分が実質的
に同じ体積の粒子を有する場合に均質である。しかしながら、顕微鏡下で個々の粒子を視
認することが可能な場合もある。均質な物質の別の例は、空気であり、その空気中の種々
の成分は等しく浮遊するが、空気中の粒子、気体、及び液体は、個別に分析することがで
き、又は空気から分離することもできる。
In one embodiment, the amorphous alloy composition can be homogeneous with respect to the amorphous phase. A substance with a uniform composition is homogeneous. This is in contrast to materials that are heterogeneous. The term “composition” refers to the chemical composition and / or microstructure in a substance. The substance is
It is homogeneous when the volume of the material is divided in half and both halves have substantially the same composition. For example, a particulate suspension is homogeneous when the volume of the particulate suspension is divided in half and both halves have substantially the same volume of particles. However, it may be possible to see individual particles under a microscope. Another example of a homogeneous material is air, where the various components in the air are equally floating, but the particles, gases, and liquids in the air can be analyzed separately or separated from the air. You can also.

アモルファス合金に関して均質である組成とは、その微細構造の全体にわたって実質的
に均一に分布するアモルファス相を有するものを指すことができる。換言すれば、その組
成物は、組成物の全体にわたって実質的に均一に分布するアモルファス合金を巨視的に含
む。代替の実施形態では、この組成は、非アモルファス相を内部に有する、アモルファス
相を有する複合材料のものとすることができる。この非アモルファス相は、1つの結晶又
は複数の結晶とすることができる。それらの結晶は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状、
シート状、フレーク状、又は不規則形状などの、任意の形状の微粒子の形態とすることが
できる。一実施形態では、結晶は、樹枝状形態を有し得る。例えば、少なくとも部分的に
アモルファスの複合組成物は、アモルファス相マトリックス中に分散する樹枝状結晶の形
状の結晶相を有し得るものであり、この分散は、均一又は不均一なものとすることができ
、アモルファス相と結晶相とは、同じ化学組成又は異なる化学組成を有し得る一実施形態
では、それらの相は実質的に同じ化学組成を有し得る。別の実施形態では、結晶相は、B
MG相よりも延性とすることができる。
A composition that is homogeneous with respect to an amorphous alloy can refer to one having an amorphous phase that is distributed substantially uniformly throughout its microstructure. In other words, the composition macroscopically comprises an amorphous alloy that is distributed substantially uniformly throughout the composition. In an alternative embodiment, the composition can be of a composite material having an amorphous phase with a non-amorphous phase therein. This non-amorphous phase can be a single crystal or multiple crystals. These crystals are spherical, elliptical, wire-like, rod-like,
It can be in the form of particulates of any shape, such as sheet, flake, or irregular shape. In one embodiment, the crystals can have a dendritic morphology. For example, an at least partially amorphous composite composition may have a crystalline phase in the form of dendrites dispersed in an amorphous phase matrix, and this dispersion may be uniform or non-uniform. In one embodiment, the amorphous phase and the crystalline phase can have the same chemical composition or different chemical compositions, and the phases can have substantially the same chemical composition. In another embodiment, the crystalline phase is B
It can be made more ductile than the MG phase.

本明細書で説明される方法は、任意のタイプのアモルファス合金に適用可能とすること
ができる。同様に、組成物又は物品の成分として、本明細書で説明されるアモルファス合
金は、任意のタイプのものとすることができる。このアモルファス合金は、Zr、Hf、
Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、B
eの元素、又はこれらの組み合わせを含み得る。すなわち、この合金は、その化学式又は
化学組成中に、これらの元素のいずれかの組み合わせを含み得る。それらの元素は、種々
の重量百分率又は体積百分率で存在し得る。例えば、鉄「ベース」合金とは、内部に存在
する有意な重量百分率の鉄を有する、合金を指すことができ、その重量百分率は、例えば
、少なくとも約40重量%など、少なくとも約50重量%など、少なくとも約60重量%
など、少なくとも約80重量%などの、少なくとも約20重量%などとすることができる
。あるいは、一実施形態では、上述の百分率は、重量百分率の代わりに、体積百分率とす
ることができる。したがって、アモルファス合金は、ジルコニウムベース、チタンベース
、白金ベース、パラジウムベース、金ベース、銀ベース、銅ベース、鉄ベース、ニッケル
ベース、アルミニウムベース、モリブデンベースなどとすることができる。この合金はま
た、特定の目的に適合するように、上述の元素のうちのいずれかを含まない場合もある。
例えば、一部の実施形態では、この合金、又はこの合金を含む組成物は、ニッケル、アル
ミニウム、チタン、ベリリウム、又はこれらの組み合わせを実質的に含まないものであり
得る。一実施形態では、この合金又は複合材料は、ニッケル、アルミニウム、チタン、ベ
リリウム、又はこれらの組み合わせを全く含まない。
The methods described herein may be applicable to any type of amorphous alloy. Similarly, the amorphous alloy described herein as a component of the composition or article can be of any type. This amorphous alloy is composed of Zr, Hf,
Ti, Cu, Ni, Pt, Pd, Fe, Mg, Au, La, Ag, Al, Mo, Nb, B
e elements, or combinations thereof. That is, the alloy may include any combination of these elements in its chemical formula or chemical composition. These elements can be present in various weight or volume percentages. For example, an iron “base” alloy can refer to an alloy having a significant weight percentage of iron present therein, such as at least about 50 wt%, such as at least about 40 wt%. At least about 60% by weight
At least about 20% by weight, such as at least about 80% by weight. Alternatively, in one embodiment, the percentages described above can be volume percentages instead of weight percentages. Thus, the amorphous alloy can be a zirconium base, a titanium base, a platinum base, a palladium base, a gold base, a silver base, a copper base, an iron base, a nickel base, an aluminum base, a molybdenum base, and the like. The alloy may also not include any of the above-described elements to suit a particular purpose.
For example, in some embodiments, the alloy, or a composition comprising the alloy, can be substantially free of nickel, aluminum, titanium, beryllium, or combinations thereof. In one embodiment, the alloy or composite material does not include any nickel, aluminum, titanium, beryllium, or combinations thereof.

例えば、このアモルファス合金は、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,
A1,Si,B)cを有し得るものであり、式中、a、b、及びcはそれぞれ、重量百分
率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは30〜75の範囲であり
、bは5〜60の範囲であり、cは0〜50の範囲である。あるいは、このアモルファス
合金は、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)cを有し得るものであり、式中、a
、b、及びcはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分
率で、aは40〜75の範囲であり、bは5〜50の範囲であり、cは5〜50の範囲で
ある。この合金はまた、式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)cを有し得るもので
もあり、式中、a、b、及びcはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形
態では、原子百分率で、aは45〜65の範囲であり、bは7.5〜35の範囲であり、
cは10〜37.5の範囲である。あるいは、この合金は、式(Zr)a(Nb,Ti)b
(Ni,Cu)c(A1)dを有し得るものでもあり、式中、a、b、c、及びdはそれぞ
れ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、aは45〜65
の範囲であり、bは0〜10の範囲であり、cは20〜40の範囲であり、dは7.5〜
15の範囲である。上述の合金系の例示的一実施形態は、Liquidmetal Te
chnologies(CA,USA)によって製作されるような、Vitreloy−
1及びVitreloy−101などの、商品名Vitreloy(商標)の、Zr−T
i−Ni−Cu−Beベースのアモルファス合金である。種々の系のアモルファス合金の
一部の実施例が、表1に記載される。
For example, this amorphous alloy has the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu, Fe) b (Be,
A1, Si, B) c , where a, b, and c each represent a weight percentage or an atomic percentage. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 30-75, b is in the range of 5-60, and c is in the range of 0-50. Alternatively, the amorphous alloy can have the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu) b (Be) c , where a
, B, and c each represent a weight percentage or an atomic percentage. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 40-75, b is in the range of 5-50, and c is in the range of 5-50. The alloy may also have the formula (Zr, Ti) a (Ni, Cu) b (Be) c , where a, b, and c represent weight percentage or atomic percentage, respectively. In one embodiment, in atomic percent, a is in the range of 45-65, b is in the range of 7.5-35,
c is in the range of 10-37.5. Alternatively, the alloy has the formula (Zr) a (Nb, Ti) b
(Ni, Cu) c (A1) may also have d , where a, b, c, and d each represent a weight percentage or an atomic percentage. In one embodiment, in atomic percent, a is 45-65.
B is in the range of 0 to 10, c is in the range of 20 to 40, and d is in the range of 7.5 to
A range of 15. An exemplary embodiment of the above alloy system is Liquidmetal Te.
Vitreloy- as produced by technologies (CA, USA)
Zr-T under the trade name Vitreloy ™, such as 1 and Vitreloy-101
It is an amorphous alloy based on i-Ni-Cu-Be. Some examples of various systems of amorphous alloys are listed in Table 1.

これらのアモルファス合金はまた、(Fe,Ni,Co)ベース合金などの、鉄合金と
することもできる。かかる組成物の例は、米国特許第6,325,868号、同第5,2
88,344号、同第5,368,659号、同第5,618,359号、及び同第5,
735,975号、InoueらのAppl.Phys.Lett.,Volume 7
1,p 464(1997)、ShenらのMater.Trans.,JIM,Vol
ume 42,p 2136(2001)、並びに日本特許出願第200126277号
(公開番号2001303218(A))で開示されている。1つの例示的な組成物は、
Fe72Al5Ga21164である。別の実施例は、Fe72Al7Zr10Mo5215
ある。本明細書でのコーティングに使用することができる、別の鉄ベース合金系が、米国
特許出願公開第2010/0084052号で開示されており、そのアモルファス金属は
、例えば、括弧内に記される組成の範囲で、マンガン(1〜3原子%)、イットリウム(
0.1〜10原子%)、及びケイ素(0.3〜3.1原子%)を含有し、また括弧内に記
される組成の指定範囲で以下の元素:クロム(15〜20原子%)、モリブデン(2〜1
5原子%)タングステン(1〜3原子%)、ホウ素(5〜16原子%)、炭素(3〜16
原子%)、及び残部の鉄を含有する。
These amorphous alloys can also be iron alloys, such as (Fe, Ni, Co) based alloys. Examples of such compositions are described in US Pat. Nos. 6,325,868, 5,2
88,344, 5,368,659, 5,618,359, and 5,
735,975, Inoue et al., Appl. Phys. Lett. , Volume 7
1, p 464 (1997), Shen et al., Mater. Trans. , JIM, Vol
ume 42, p 2136 (2001), and Japanese Patent Application No. 200126277 (publication number 2001303218 (A)). One exemplary composition is:
Fe is 72 Al 5 Ga 2 P 11 C 6 B 4. Another example is Fe 72 Al 7 Zr 10 Mo 5 W 2 B 15 . Another iron-based alloy system that can be used for coating herein is disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0084052, the amorphous metal having a composition described in parentheses, for example. In the range of manganese (1-3 atomic%), yttrium (
0.1 to 10 atomic%) and silicon (0.3 to 3.1 atomic%), and within the specified range of the composition described in parentheses, the following elements: chromium (15 to 20 atomic%) , Molybdenum (2-1
5 atom%) tungsten (1-3 atom%), boron (5-16 atom%), carbon (3-16
Atom%), and the balance iron.

上述のアモルファス合金系は、Nb、Cr、V、及びCoを含めた添加遷移金属元素な
どの、添加元素を更に含み得る。これらの添加元素は、約20重量%以下など、約10重
量%以下など、約5重量%など、約30重量%以下で存在し得る。一実施形態では、この
任意選択の添加元素は、コバルト、マンガン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、タング
ステン、イットリウム、チタン、バナジウム、及びハフニウムのうちの少なくとも1つで
あり、炭化物を形成して、耐摩耗性及び耐食性を更に改善する。更なる任意選択の元素と
しては、融点を低下させるための、合計で最大約2%の、好ましくは1%未満のリン、ゲ
ルマニウム、及びヒ素を挙げることができる。他の少量の不純物は、約2%未満、好まし
くは0.5%未満とするべきである。

Figure 2017198444
The amorphous alloy system described above may further include additional elements, such as additional transition metal elements including Nb, Cr, V, and Co. These additive elements may be present at about 30 wt% or less, such as about 20 wt% or less, such as about 10 wt% or less, such as about 5 wt%. In one embodiment, the optional additive element is at least one of cobalt, manganese, zirconium, tantalum, niobium, tungsten, yttrium, titanium, vanadium, and hafnium, forming carbides and wear resistant. Further improve the properties and corrosion resistance. Further optional elements may include up to about 2% total, preferably less than 1% phosphorus, germanium, and arsenic to reduce the melting point. Other minor impurities should be less than about 2%, preferably less than 0.5%.
Figure 2017198444

一部の実施形態では、アモルファス合金を有する組成物は少量の不純物を含み得る。不
純物元素を意図的に添加することにより、機械的特性(例えば、硬度、強度、破壊機構な
ど)の改善、及び/又は耐食性の改善などの、その組成物の特性を修正することができる
。あるいは、それらの不純物は、加工処理及び製造の副生成物として得られるもののよう
な、不可避の付随的な不純物として存在し得る。これらの不純物は、約5重量%など、約
2重量%など、約1重量%など、約0.5重量%など、約0.1重量%などの、約10重
量%以下とすることができる。一部の実施形態では、これらの百分率は、重量百分率の代
わりに、体積百分率とすることができる。一実施形態では、この合金サンプル/組成物は
、アモルファス合金から本質的になる(少量の付随的な不純物のみを有する)。別の実施
形態では、この組成物はアモルファス合金を含む(観察可能な微量の不純物を全く有さな
い)。
In some embodiments, a composition having an amorphous alloy can include a small amount of impurities. By intentionally adding impurity elements, the properties of the composition, such as improved mechanical properties (eg, hardness, strength, fracture mechanism, etc.) and / or improved corrosion resistance can be modified. Alternatively, the impurities may be present as inevitable incidental impurities, such as those obtained as processing and manufacturing by-products. These impurities can be up to about 10 wt%, such as about 5 wt%, such as about 2 wt%, such as about 1 wt%, such as about 0.5 wt%, such as about 0.1 wt%. . In some embodiments, these percentages can be volume percentages instead of weight percentages. In one embodiment, the alloy sample / composition consists essentially of an amorphous alloy (with only a small amount of incidental impurities). In another embodiment, the composition comprises an amorphous alloy (having no observable trace impurities).

一実施形態では、最終部品は、バルク凝固アモルファス合金の臨界鋳造厚さを超過する
ものであった。
In one embodiment, the final part exceeded the critical cast thickness of the bulk solidified amorphous alloy.

本明細書の実施形態では、バルク凝固アモルファス合金が高粘度の液体として存在する
ことができる過冷却液体領域の存在により、超塑性成形が可能となる。大きい塑性変形を
得ることができる。過冷却液体領域内で大きく塑性変形する能力は、成形プロセス及び/
又は切断プロセスに使用される。固体とは対照的に、この液体のバルク凝固合金は、局所
的に変形し、このことが、切断及び成形のために必要とされるエネルギーを大幅に低下さ
せる。切断及び成形の容易性は、合金、金型、及び切断工具の温度に応じて変化する。温
度が高くなるにつれて、粘度が低下し、その結果として、切断及び成形が容易になる。
In embodiments herein, superplastic forming is possible due to the presence of a supercooled liquid region in which the bulk solidified amorphous alloy can exist as a highly viscous liquid. Large plastic deformation can be obtained. The ability to plastically deform significantly in the supercooled liquid region is the
Or used in the cutting process. In contrast to solids, this liquid bulk solidified alloy deforms locally, which greatly reduces the energy required for cutting and forming. The ease of cutting and forming varies with the temperature of the alloy, mold and cutting tool. As the temperature increases, the viscosity decreases, resulting in easier cutting and molding.

本明細書の実施形態は、例えば、Tg〜Txで実施される、アモルファス合金を使用す
る熱可塑性成形プロセスを利用することができる。本明細書では、Tx及びTgは、結晶
化の開始の温度、及びガラス転移の開始の温度として、典型的な加熱速度(例えば、20
℃/分)での標準的なDSC測定から決定される。
Embodiments herein can utilize a thermoplastic molding process using amorphous alloys, for example, performed at Tg-Tx. As used herein, Tx and Tg are the typical heating rates (eg, 20
Determined from standard DSC measurements in ° C / min).

アモルファス合金構成要素は、臨界鋳造厚さを有し得るものであり、最終部品は、その
臨界鋳造厚さよりも厚い厚さを有し得る。更には、加熱及び整形操作の時間並びに温度は
、アモルファス合金の弾性歪み限界が、1.0%以上、好ましくは1.5%以上であるこ
とを実質的に維持し得るように選択される。本明細書の実施形態との関連では、ガラス転
移近傍の温度とは、成形温度がガラス転移未満、ガラス転移温度若しくはガラス転位温度
近傍、及びガラス転移温度超とすることができることを意味するが、結晶化温度Txより
低い温度であることが好ましい。冷却工程は、加熱工程での加熱速度と同様の速度で、好
ましくは、加熱工程での加熱速度を超える速度で実施される。冷却工程はまた、好ましく
は、形成荷重及び成形荷重が依然として維持されている間にも達成される。
電子デバイス
The amorphous alloy component can have a critical casting thickness, and the final part can have a thickness greater than its critical casting thickness. Furthermore, the time and temperature of the heating and shaping operations are selected such that the elastic strain limit of the amorphous alloy can be substantially maintained at 1.0% or higher, preferably 1.5% or higher. In the context of embodiments herein, the temperature near the glass transition means that the molding temperature can be less than the glass transition, near the glass transition temperature or glass transition temperature, and above the glass transition temperature, it is preferably a temperature lower than the crystallization temperature T x. The cooling step is performed at a rate similar to the heating rate in the heating step, preferably at a rate exceeding the heating rate in the heating step. The cooling step is also preferably accomplished while the forming and forming loads are still maintained.
Electronic devices

本明細書の実施形態は、BMGを使用する電子デバイスの製作で有用であり得る。本明細書での電子デバイスとは、当該技術分野において既知の任意の電子デバイスを指すことができる。例えば、この電子デバイスは、携帯電話及び固定電話などの電話、あるいは、例えばiPhone(登録商標)を含めたスマートフォン、及び電子eメール送信/受信デバイスなどの、いずれかの通信デバイスとすることができる。この電子デバイスは、デジタルディスプレイ、TVモニタ、電子ブックリーダ、携帯ウェブブラウザ(例えば、iPad(登録商標))、及びコンピュータモニタなどの、ディスプレイの一部とすることができる。この電子デバイスはまた、携帯DVDプレーヤ、従来型DVDプレーヤ、ブルーレイディスクプレーヤ、ビデオゲームコンソール、携帯音楽プレーヤ(例えば、iPod(登録商標))などの音楽プレーヤなどを含めた、娯楽デバイスとすることもできる。この電子デバイスはまた、画像、ビデオ、音声のストリーミングを制御することなどの、制御を提供するデバイス(例えば、Apple TV(商標))の一部とすることもでき、又は電子デバイス用の遠隔制御装置とすることができる。この電子デバイスは、コンピュータ、あるいはハードディスクドライブタワーの筐体若しくはケーシング、ラップトップ筐体、ラップトップキーボード、ラップトップトラックパッド、デスクトップキーボード、マウス、及びスピーカなどの、コンピュータ付属品の一部とすることができる。この物品はまた、腕時計又は時計などのデバイスにも適用することができる。   Embodiments herein may be useful in the fabrication of electronic devices that use BMG. As used herein, an electronic device can refer to any electronic device known in the art. For example, the electronic device can be a telephone such as a mobile phone and a landline phone, or any communication device such as a smartphone including, for example, iPhone®, and an e-mail sending / receiving device. . The electronic device can be part of a display, such as a digital display, TV monitor, electronic book reader, portable web browser (eg, iPad®), and computer monitor. The electronic device may also be an entertainment device, including music players such as portable DVD players, conventional DVD players, Blu-ray disc players, video game consoles, portable music players (eg, iPod®), and the like. it can. The electronic device can also be part of a device that provides control (eg, Apple TV ™), such as controlling image, video, audio streaming, or remote control for an electronic device It can be a device. This electronic device shall be part of a computer accessory such as a computer or hard disk drive tower enclosure or casing, laptop enclosure, laptop keyboard, laptop trackpad, desktop keyboard, mouse and speakers. Can do. This article can also be applied to devices such as watches or watches.

本明細書に記述される方法、技法、及び装置は、記述されている実施形態を限定するこ
とを意図したものではない。
The methods, techniques, and apparatus described herein are not intended to limit the described embodiments.

本明細書に開示されるように、装置又はシステム(あるいはデバイス又は機械)は、材
料(例えばアモルファス合金)の溶融及び射出成形を行うよう構成され得る。この装置は
、高融解温度で溶融してから、その溶融材料を金型に注入して成形を行うことにより、そ
のような材料又は合金を加工するよう構成される。下記で更に述べられるように、この装
置の部品は互いに一線上に配置される。いくつかの実施形態により、この装置の部品(又
はこのシステムへのアクセス)は、水平軸に沿っている。
As disclosed herein, an apparatus or system (or device or machine) may be configured to melt and injection mold a material (eg, an amorphous alloy). The apparatus is configured to process such a material or alloy by melting at a high melting temperature and then pouring the molten material into a mold for forming. As will be described further below, the parts of this device are placed in line with each other. According to some embodiments, the parts of the device (or access to the system) are along a horizontal axis.

下記の実施形態は単に例示目的のためのものであり、限定することを意図するものでは
ない。
The following embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

図3は、そのような例示的システムの概略図を示す。より具体的には、図3は、射出成
形装置又はシステム10を示す。一実施形態により、射出成形システム10は、内部に受
容した溶融可能材料を溶融するよう構成された溶融ゾーン12と、溶融した材料を溶融ゾ
ーン12から金型16内に射出するよう構成された少なくとも1本のプランジャロッド1
4とを有する。一実施形態では、少なくとも、プランジャロッド14及び溶融ゾーン12
は一直線上にかつ水平軸(例えばX軸)上に設けられ、これによりプランジャロッド14
は実質的に溶融ゾーン12を通って水平方向に(例えばX軸に沿って)移動し、溶融材料
を金型16内に移動させる。この金型は、溶融ゾーンに隣接して配置され得る。
FIG. 3 shows a schematic diagram of such an exemplary system. More specifically, FIG. 3 shows an injection molding apparatus or system 10. According to one embodiment, the injection molding system 10 includes a melting zone 12 configured to melt the meltable material received therein, and at least configured to inject the molten material from the melting zone 12 into the mold 16. One plunger rod 1
4. In one embodiment, at least the plunger rod 14 and the melting zone 12
Are provided on a straight line and on a horizontal axis (for example, the X-axis).
Moves substantially through the melting zone 12 in the horizontal direction (eg, along the X axis) to move the molten material into the mold 16. The mold can be placed adjacent to the melting zone.

溶融される材料、すなわち「溶融可能材料」は、任意の数の形状でこの溶融ゾーンに受
容され得る。例えば、溶融可能材料は、インゴット(固体状態)、半固体状態、予熱され
たスラリー、粉末、ペレットなどの形態で溶融ゾーン12に供給され得る。単に例示目的
のため、本開示全体で、溶融可能材料は、固体状態の原材料であるインゴット25の形態
であるものとして説明及び図示される。ただし、溶融される材料は、固体状態、半固体状
態、予熱されたスラリー、粉末、ペレットなどの形態で、射出成形システム又は装置10
内に受容されてもよく、材料の形態は限定されないことに留意されたい。いくつかの実施
形態において、搭載ポート(例えばインゴット搭載ポート18の図示例)が、射出成形シ
ステム10の一部として提供され得る。搭載ポート18は、任意の数の場所で装置内に提
供される別々の開口部又は領域であってもよい。一実施形態において、搭載ポート18は
、装置の1つ以上の部分を通過する経路であり得る。例えば、材料(例えばインゴット)
は、プランジャ14によって容器20内に水平方向に挿入することができ、あるいは、射
出システム10の金型側から水平方向に挿入することができる(例えば、金型16を通っ
て、及び/又は移送スリーブ30を通って、容器20内へ)。他の実施形態において、溶
融可能材料は、他の方法及び/又は他の装置を用いて(例えば射出システムの反対側を通
して)溶融ゾーン12内に供給することができる。
The material to be melted, or “meltable material”, can be received in this melting zone in any number of shapes. For example, the meltable material may be supplied to the melting zone 12 in the form of an ingot (solid state), semi-solid state, preheated slurry, powder, pellets, and the like. For purposes of illustration only, throughout this disclosure, the meltable material is described and illustrated as being in the form of an ingot 25 that is a solid state raw material. However, the material to be melted is in the form of a solid state, semi-solid state, preheated slurry, powder, pellets, etc., and an injection molding system or apparatus 10.
Note that the form of the material may be received within and is not limited. In some embodiments, a loading port (eg, the illustrated example of the ingot loading port 18) may be provided as part of the injection molding system 10. The loading port 18 may be a separate opening or region provided in the device at any number of locations. In one embodiment, the loading port 18 can be a path through one or more portions of the device. For example, material (eg ingot)
Can be inserted horizontally into the container 20 by the plunger 14 or can be inserted horizontally from the mold side of the injection system 10 (eg, through the mold 16 and / or transported). Through the sleeve 30 and into the container 20). In other embodiments, the meltable material can be fed into the melting zone 12 using other methods and / or other devices (eg, through the opposite side of the injection system).

溶融ゾーン12は、溶融可能材料を受容し、その材料が溶融状態に加熱された際にそれ
を保持するよう構成された溶融機構を有する。溶融機構は、容器20の形態であってよく
、これは例えば、溶融可能材料を受容し、かつ、中にある材料を溶融するよう構成された
本体を有する。本開示全体にわたって使用されている容器は、物質を高温に加熱するため
に採用された材料で作製された容器である。例えば、一実施形態において、この容器はる
つぼであってよく、例えばボート形るつぼであり得る。一実施形態において、容器20は
、真空下(例えば真空装置38又はポンプによって適用される)で溶融可能材料用に利用
できるよう構成された低温炉床溶融装置である。いくつかの実施形態において、容器は温
度調節された容器である。容器20はまた、本体の受容部分又は溶融部分24内に材料(
例えば原材料)を投入するための入口も有し得る。いくつかの実施形態において、容器2
0の本体は、実質的にU字型の構造を含む。ただし、この図示されている形状は、限定を
意味するものではない。容器20は、任意の数の形状又は構成を含み得る。この容器の本
体は、ある長さを有し、長手かつ水平方向に延在していてよく、これにより溶融した材料
がプランジャ14を用いてここから水平方向に移送される。加熱又は溶融のための材料は
、容器の溶融部分24に受容することができる。溶融部分24は、溶融される溶融可能材
料を内部に受容するよう構成される。例えば、溶融部分24は材料を受容するための表面
を有する。容器20は、送達のための射出システムの1つ以上の装置(例えば搭載ポート
及びプランジャ)を使用して溶融部分24内に材料(例えばインゴットの形態)を受容す
ることができる。システム10に採用するための容器の実施形態に関する更なる説明は、
図4〜図9を参照して下記に記載される。
Melting zone 12 has a melting mechanism configured to receive a meltable material and hold it as it is heated to a molten state. The melting mechanism may be in the form of a container 20, which has, for example, a body configured to receive the meltable material and to melt the material therein. Containers used throughout this disclosure are containers made of materials that have been employed to heat substances to high temperatures. For example, in one embodiment, the container may be a crucible, for example a boat crucible. In one embodiment, vessel 20 is a low temperature hearth melting device configured to be available for meltable material under vacuum (eg, applied by vacuum device 38 or a pump). In some embodiments, the container is a temperature controlled container. The container 20 also has a material (within the receiving or melting portion 24 of the body).
For example, it may have an inlet for charging raw materials. In some embodiments, container 2
The zero body includes a substantially U-shaped structure. However, this illustrated shape is not meant to be limiting. The container 20 can include any number of shapes or configurations. The body of the container may have a length, extend longitudinally and horizontally, whereby molten material is transferred from here horizontally using the plunger 14. The material for heating or melting can be received in the molten portion 24 of the container. The molten portion 24 is configured to receive a meltable material to be melted therein. For example, the molten portion 24 has a surface for receiving material. The container 20 can receive material (eg, in the form of an ingot) within the molten portion 24 using one or more devices (eg, loading ports and plungers) of the injection system for delivery. Further descriptions of container embodiments for use in the system 10 include
This is described below with reference to FIGS.

容器20の本体は、溶融した材料を移動させるために、プランジャロッドを、内部を通
じて水平方向に受容するよう構成され得る。すなわち、一実施形態において、溶融機構は
プランジャロッドと同じ軸上にあり、本体は、このプランジャロッドの少なくとも一部分
を受容するような構成及び/又は寸法にすることができる。よって、プランジャロッド1
4は、実質的に容器20内を通じて移動することにより、溶融した材料(加熱/溶融後)
を容器から金型16内に移動させるよう構成することができる。図3に図示されているシ
ステム10の実施形態を参照し、例えば、プランジャロッド14は、容器20を通じて、
右から左に向かって水平方向に動き、溶融した材料を金型16内へと移動させて押し出す
The body of the container 20 can be configured to receive a plunger rod horizontally through the interior for moving the molten material. That is, in one embodiment, the melting mechanism is on the same axis as the plunger rod, and the body can be configured and / or dimensioned to receive at least a portion of the plunger rod. Therefore, the plunger rod 1
4 is a material melted by moving substantially through the container 20 (after heating / melting)
Can be moved from the container into the mold 16. Referring to the embodiment of the system 10 illustrated in FIG. 3, for example, the plunger rod 14 passes through the container 20 and
It moves horizontally from right to left and moves the molten material into the mold 16 and pushes it out.

溶融ゾーン12を加熱して、容器20内に受容した溶融可能材料を溶融させるために、
射出システム10には、その溶融可能材料を加熱して溶融させるのに使用する熱源も含ま
れる。本体自体の実質的に全体ではなくとも、少なくとも容器の溶融部分24は、内部に
受容した材料を溶融させるべく、加熱されるよう構成される。加熱は、例えば、溶融可能
材料を溶融させるよう構成された、溶融ゾーン12内に配置された誘導源26を使用して
達成される。一実施形態において、誘導源26は容器20に隣接して配置される。例えば
、誘導源26は、実質的に、容器本体の一定の長さにわたってその周囲に、螺旋状に配置
されたコイルの形状であり得る(図4〜図6も参照)。別の一実施形態において、誘導源
26はコイルの形状であり、容器20の本体に埋め込まれている(図7〜図9の説明を参
照)。したがって、容器20は、電源供給又は電源を用いて、誘導源/コイル26に電力
を供給することにより、溶融部分24内の溶融可能材料(例えば挿入されたインゴット)
を電磁誘導により溶融させるよう構成され得る。よって、溶融ゾーン12には誘導ゾーン
が含まれ得る。誘導コイル26は、容器20を溶融させて濡らすことなしに、容器20に
収容されている任意の材料を加熱し溶融させるよう構成される。誘導コイル26は、溶融
部分24に向けて(及び、図4〜図6に示す構成の容器20に向けて)無線周波(RF)
を放射する。容器の本体20とコイル26は、水平軸(例えばX軸)に沿って水平方向の
長手方向に配置されるよう構成され得る。
In order to heat the melting zone 12 to melt the meltable material received in the container 20,
The injection system 10 also includes a heat source that is used to heat and melt the meltable material. At least the molten portion 24 of the container, if not substantially the entire body itself, is configured to be heated to melt the material received therein. Heating is accomplished, for example, using an induction source 26 disposed in the melting zone 12 that is configured to melt the meltable material. In one embodiment, the induction source 26 is disposed adjacent to the container 20. For example, the induction source 26 may be substantially in the form of a coil disposed in a spiral around its length over the length of the container body (see also FIGS. 4-6). In another embodiment, the induction source 26 is in the form of a coil and is embedded in the body of the container 20 (see description of FIGS. 7-9). Accordingly, the container 20 can be powered using a power supply or power supply to power the induction source / coil 26 to provide a meltable material (eg, an inserted ingot) within the melted portion 24.
Can be configured to melt by electromagnetic induction. Thus, the melting zone 12 can include an induction zone. Induction coil 26 is configured to heat and melt any material contained in container 20 without melting and wetting container 20. The induction coil 26 is radio frequency (RF) towards the melted portion 24 (and towards the container 20 configured as shown in FIGS. 4-6).
Radiate. The container body 20 and the coil 26 may be configured to be disposed in a horizontal longitudinal direction along a horizontal axis (eg, the X axis).

一実施形態において、容器20は温度調節された容器である。そのような容器は、1本
以上の温度調節管を含んでもよく、これは、容器内に受容した材料の溶融中に容器20の
本体の温度を調節する(例えば容器を強制的に冷やす)ために、流体(例えば水又はその
他の流体)を内部に流すよう構成される。そのような強制冷却されたるつぼはまた、プラ
ンジャロッドと同じ軸上に提供され得る。冷却管は、容器20の本体自体が過熱して溶融
するのを防ぐのに役立つことができる。冷却管は、容器内の液体の流れを誘導するよう構
成された冷却システムに接続することができる。冷却管は、液体又は流体が内部を通じて
流れるための1つ以上の入口及び出口を含み得る。この冷却管の入口及び出口は、任意の
数の方法で構成することができ、限定することを意図したものではない。例えば、冷却管
は、中の材料が溶融して容器温度が調節されるように(すなわち、熱が吸収され、かつ容
器が冷却されるように)、溶融部分24に対して配置され得る。冷却管の数、配置及び/
又は方向は限定されるべきではない。図4〜図6の実施形態は、容器の本体内にある冷却
管48を使用する例を示す。冷却液体又は冷却流体は、誘導源26が通電されているとき
に、溶融可能材料の溶融中に冷却管を流れるよう構成され得る。
In one embodiment, the container 20 is a temperature controlled container. Such a container may include one or more temperature control tubes, which adjust the temperature of the body of the container 20 during melting of the material received in the container (eg, to force the container to cool). In addition, a fluid (eg, water or other fluid) is configured to flow inside. Such a forced-cooled crucible can also be provided on the same axis as the plunger rod. The cooling tube can help prevent the body of the container 20 itself from overheating and melting. The cooling tube can be connected to a cooling system configured to direct the flow of liquid within the container. The cooling tube may include one or more inlets and outlets for liquid or fluid to flow therethrough. The inlet and outlet of the cooling tube can be configured in any number of ways and is not intended to be limiting. For example, the cooling tube may be positioned relative to the melted portion 24 so that the material therein melts and the container temperature is adjusted (ie, heat is absorbed and the container is cooled). Number of cooling pipes, arrangement and / or
Or the direction should not be limited. The embodiment of FIGS. 4-6 shows an example using a cooling tube 48 in the body of the container. The cooling liquid or cooling fluid may be configured to flow through the cooling tube during melting of the meltable material when the induction source 26 is energized.

材料が容器20内で溶融された後、プランジャ14を使用して、その溶融した材料を、
物体、部品又は構成片へと成形するために、容器20から金型16へと押し出すことがで
きる。溶融可能材料が合金(例えばアモルファス合金)である場合において、金型16は
、成形されたバルクアモルファス合金の物体、部品又は構成片を形成するよう構成される
。金型16は、それを通じて溶融した材料を受容するための入口を有する。容器20の出
口と金型16の入口は、一直線上かつ水平軸上に設けることができ、これによりプランジ
ャロッド14は、容器の本体22を通って水平方向に移動し、溶融した材料を、金型16
の入口を介して金型内に射出する。
After the material is melted in the container 20, the plunger 14 is used to
It can be extruded from the container 20 into the mold 16 for molding into an object, part or component. In the case where the meltable material is an alloy (eg, an amorphous alloy), the mold 16 is configured to form a shaped bulk amorphous alloy object, part or component. Mold 16 has an inlet for receiving molten material therethrough. The outlet of the container 20 and the inlet of the mold 16 can be provided in a straight line and on a horizontal axis, whereby the plunger rod 14 moves horizontally through the body 22 of the container and the molten material is removed from the mold. Type 16
It is injected into the mold through the inlet.

前述のように、金属又は合金などの材料を成形するのに使用される射出成形システム1
0のようなシステムは、金型又はダイキャビティ内に溶融した材料を押し出す際、真空を
利用することができる。射出成形システム10は、少なくとも溶融ゾーン12及び金型1
6に真空圧を適用するよう構成された少なくとも1つの真空源38又はポンプを更に含み
得る。この真空圧は、中の材料を溶融し、移動又は移送し、成形するのに使用される射出
成形システム10の少なくとも部分に適用され得る。例えば容器20、移送スリーブ30
、及びプランジャロッド14は、すべて真空下であってよく、及び/又は真空チャンバ内
で密閉されていてもよい。
As described above, an injection molding system 1 used for molding a material such as a metal or an alloy.
A system such as 0 can utilize a vacuum when extruding molten material into a mold or die cavity. The injection molding system 10 includes at least a melting zone 12 and a mold 1
6 may further include at least one vacuum source 38 or pump configured to apply a vacuum pressure to 6. This vacuum pressure can be applied to at least a portion of the injection molding system 10 used to melt, move or transfer, and mold the material therein. For example, the container 20 and the transfer sleeve 30
, And the plunger rod 14 may all be under vacuum and / or may be sealed in a vacuum chamber.

一実施形態において、金型16は、材料を成形する際に内部の真空圧を調節するよう構
成された封入構造である真空金型である。例えば、一実施形態において、真空金型16は
、互いに対して隣接して(それぞれ)配置された、第1プレート(「A」金型又は「A」
プレートとも呼ばれる)、第2プレート(「B」金型又は「B」プレートとも呼ばれる)
を含む。第1プレートと第2プレートはそれぞれ一般的に、それらの間で溶融した材料を
成形するために、それぞれに伴う金型キャビティを有する。この金型キャビティは、注入
スリーブ又は移送スリーブ30を介してその間に受容される溶融した材料を成形するよう
構成される。金型キャビティは、部品を内部で形成及び成形するために、部品の金型キャ
ビティを含んでもよい。
In one embodiment, the mold 16 is a vacuum mold that is an encapsulating structure configured to adjust the internal vacuum pressure when molding the material. For example, in one embodiment, the vacuum mold 16 is a first plate ("A" mold or "A") that is positioned adjacent (respectively) to each other.
Second plate (also called “B” mold or “B” plate)
including. Each of the first plate and the second plate typically has a mold cavity associated therewith to mold the molten material therebetween. The mold cavity is configured to mold a molten material received therebetween via an infusion sleeve or transfer sleeve 30. The mold cavity may include a mold cavity for the part to form and mold the part therein.

一般に、第1プレートは、移送スリーブ30に接続することができる。一実施形態によ
り、プランジャロッド14は、溶融した材料を、容器20から、移送スリーブ30を介し
て、金型16へと移動させるよう構成される。移送スリーブ30(時に、当該技術分野及
び本明細書においてショットスリーブ、コールドスリーブ又は注入スリーブと呼ばれる)
は、溶融ゾーン12と金型16との間に提供され得る。移送スリーブ30は開口部を有し
、開口部は、これを通じて溶融した材料を受容し、(プランジャ14を用いて)金型16
内に移送するよう構成される。この開口部は、水平軸(例えばX軸)に沿って水平方向に
設置され得る。移送スリーブは、コールドチャンバである必要はない。一実施形態におい
て、少なくともプランジャロッド14、容器20(例えばその受容部分又は溶融部分)、
及び移送スリーブ30の開口部は、一直線上にかつ水平軸上に設けられ、これによりプラ
ンジャロッド14は、溶融した材料を移送スリーブ30の開口部内に移動させる(及び、
その後通過させる)ために、容器20を通って水平方向に移動できる。
In general, the first plate can be connected to the transfer sleeve 30. According to one embodiment, the plunger rod 14 is configured to move the molten material from the container 20 through the transfer sleeve 30 to the mold 16. Transfer sleeve 30 (sometimes referred to in the art and herein as a shot sleeve, cold sleeve or infusion sleeve)
May be provided between the melting zone 12 and the mold 16. The transfer sleeve 30 has an opening through which the molten material is received and the mold 16 (using the plunger 14) is received.
Configured to be transported in. The opening may be installed in the horizontal direction along the horizontal axis (for example, the X axis). The transfer sleeve need not be a cold chamber. In one embodiment, at least the plunger rod 14, the container 20 (e.g. its receiving or melting part),
And the opening of the transfer sleeve 30 is provided in a straight line and on a horizontal axis so that the plunger rod 14 moves the molten material into the opening of the transfer sleeve 30 (and
Can be moved horizontally through the container 20 for subsequent passage).

溶融した材料は、移送スリーブ30を通って水平方向に押され、入口(例えば第1プレ
ート内)を介し、第1プレートと第2プレートとの間を通って金型キャビティ内に入る。
材料の成形中、少なくとも第1プレート及び第2プレートは、その間にある材料(例えば
アモルファス合金)が少なくとも酸素及び窒素に曝露するのを実質的に排除するよう構成
される。具体的には、プレート並びにそれらのキャビティから、大気空気が実質的に排除
されるよう、真空が適用される。真空ラインに接続された少なくとも1つの真空源38を
使用して、真空金型16の内部に真空圧を適用する。例えば、システムの真空又は真空レ
ベルは、溶融及びその後の成形サイクル中において、1×10-1〜1×10-4Torrに
保持され得る。別の一実施形態において、この真空レベルは、溶融及び成形プロセス中に
おいて、1×10-2〜約1×10-4Torrに維持される。当然、他の圧力レベル又は範
囲、例えば、1×10-9Torr〜1×10-3Torr、及び/又は1×10-3Torr
〜0.1Torrも使用することができる。真空イジェクタボックス(図示なし)は、金
型16の第1プレートと第2プレートとの間の金型キャビティから、成形された(アモル
ファス合金)材料(または溶融した部品)を取り出すよう構成される。この取り出し機構
は、成形された材料又は部品を外すために、作動するよう構成された作動機構(図示なし
)に関連付けられ又は接続される(例えば、少なくともプレート間の真空圧が解放された
後、第1部品及び第2部品が互いからに離れるよう水平方向に動いた後に)。
The molten material is pushed horizontally through the transfer sleeve 30 and enters the mold cavity through the inlet (eg, in the first plate), between the first plate and the second plate.
During molding of the material, at least the first plate and the second plate are configured to substantially eliminate exposure of the material therebetween (eg, an amorphous alloy) to at least oxygen and nitrogen. Specifically, a vacuum is applied so that atmospheric air is substantially excluded from the plates as well as their cavities. A vacuum pressure is applied inside the vacuum mold 16 using at least one vacuum source 38 connected to a vacuum line. For example, the vacuum or vacuum level of the system can be maintained at 1 × 10 −1 to 1 × 10 −4 Torr during melting and subsequent molding cycles. In another embodiment, the vacuum level is maintained from 1 × 10 −2 to about 1 × 10 −4 Torr during the melting and molding process. Of course, other pressure levels or ranges, for example, 1 × 10 -9 Torr~1 × 10 -3 Torr, and / or 1 × 10 -3 Torr
~ 0.1 Torr can also be used. A vacuum ejector box (not shown) is configured to remove the molded (amorphous alloy) material (or melted part) from the mold cavity between the first and second plates of the mold 16. This removal mechanism is associated with or connected to an actuating mechanism (not shown) configured to actuate to remove the molded material or part (e.g., after at least the vacuum pressure between the plates is released, After the first and second parts move horizontally away from each other).

装置10には、任意の数又はタイプの金型を採用することができる。例えば、任意の数
のプレートを、第1プレートと第2プレートとの間及び/又はこれらに隣接するように設
けて、金型を形成することができる。例えば「A」シリーズ、「B」シリーズ、及び/又
は「X」シリーズの金型として知られる金型を、射出成形システム/装置10に設けるこ
とができる。
The apparatus 10 can employ any number or type of molds. For example, any number of plates can be provided between and / or adjacent to the first and second plates to form the mold. For example, molds known as “A” series, “B” series, and / or “X” series molds may be provided in the injection molding system / apparatus 10.

したがって、部品が均一に成形かつ形成される可能性は、射出成形システム10内の材
料に対して実施されるプロセスに依存する。溶融可能材料を均一に加熱し、このような射
出成形装置10の中にある溶融した材料の温度を維持することが、均一に成形された部品
を形成するのに役立つ。容器20及び溶融ゾーン12の構成を改善して、そのような機能
を提供することができる。
Thus, the likelihood that the part will be molded and formed uniformly depends on the process performed on the material in the injection molding system 10. Uniformly heating the meltable material and maintaining the temperature of the molten material in such an injection molding apparatus 10 helps to form a uniformly molded part. The configuration of vessel 20 and melting zone 12 can be improved to provide such functionality.

例えば、図4は、溶融可能材料を内部で溶融させるための本体42(又はベース)を含
む容器40の例示的概略図を示す。容器40は、真空下(例えば真空装置38によって適
用される)で溶融可能材料用に利用できるよう構成された低温炉床溶融装置である。本体
42は、(例えば、図8に示すように搭載ポートを介して)溶融する溶融可能材料を内部
で受容するよう構成された溶融部分44又は領域(例えば溶融部分24など)を有する。
溶融部分44は、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成される。例えば、溶
融部分44は材料を受容するための表面を有する。加熱は、容器40の本体42の長さを
実質的に取り巻く螺旋パターンで、本体42に隣接して配置される誘導コイル26を使用
して達成される。したがって、容器40は、誘導コイル26に電力を供給することにより
、溶融部分44の中で、材料(例えば金属又は合金)を誘導により溶融するよう構成され
る。
For example, FIG. 4 shows an exemplary schematic of a container 40 that includes a body 42 (or base) for melting meltable material therein. Vessel 40 is a cryogenic hearth melting device configured to be utilized for meltable materials under vacuum (eg, applied by vacuum device 38). The body 42 has a melted portion 44 or region (eg, melted portion 24, etc.) configured to receive meltable material therein that melts (eg, via a loading port as shown in FIG. 8).
The melted portion 44 is configured to receive meltable material to be melted therein. For example, the molten portion 44 has a surface for receiving material. Heating is accomplished using an induction coil 26 disposed adjacent to the body 42 in a spiral pattern that substantially surrounds the length of the body 42 of the container 40. Accordingly, the container 40 is configured to inductively melt material (eg, metal or alloy) in the melted portion 44 by supplying power to the induction coil 26.

図に示すように、容器40を取り巻く本体42及びコイル26は、水平方向に配置され
るよう構成される。例えば、容器40は、材料を溶融して水平方向(かつ長手方向)に材
料を移動させるために配置された射出成形システム内で使用されるよう構成することがで
きる。
As shown in the figure, the main body 42 and the coil 26 surrounding the container 40 are configured to be arranged in the horizontal direction. For example, the container 40 can be configured to be used in an injection molding system that is arranged to melt the material and move the material horizontally (and longitudinally).

好ましい一実施形態において、セグメント46は、誘導コイル26の巻きとは異なる面
に提供され、例えば、セグメント46の長手方向はコイルの回転方向に対して実質的に垂
直である。別の一実施形態において、端子部は、コイルの巻きと同じ面にある。
In a preferred embodiment, the segment 46 is provided on a different plane than the winding of the induction coil 26, for example, the longitudinal direction of the segment 46 is substantially perpendicular to the direction of coil rotation. In another embodiment, the terminal portion is in the same plane as the coil turns.

一実施形態において、容器40の本体42は、実質的にU字形構造を含む。すなわち、
セグメント46は、側壁がそれ自体から延出する底部を本体が有するよう構成及び配置さ
れる。一実施形態において、各セグメントは、実質的に丸くなった、及び/又は滑らかな
表面を含み得る。例えば、溶融部分44の表面は、曲がった上面及び底面を備えた各セグ
メントを形成することにより、(例えば図5に示すように)円弧状に形成することができ
る。ただし、本体の形状及び/又は表面は、限定することを意図したものではない。
In one embodiment, the body 42 of the container 40 includes a substantially U-shaped structure. That is,
Segment 46 is constructed and arranged such that the body has a bottom with a sidewall extending from itself. In one embodiment, each segment may include a substantially rounded and / or smooth surface. For example, the surface of the melted portion 44 can be formed in an arc shape (eg, as shown in FIG. 5) by forming segments with curved top and bottom surfaces. However, the shape and / or surface of the body is not intended to be limiting.

容器40の本体42は、複数の細長いセグメント46又は端子部から形成され、これは
互いに電気的に絶縁されるよう構成される。図5及び図6により詳しい細部を示すように
、セグメント46は互いに間隔をあけて配置され、これにより隣接するセグメントの間に
は隙間がある。各隙間には、絶縁材料54が提供される。この絶縁材料はセグメント46
を互いに電気的に絶縁し、これにより、セグメントが溶融に使用されるとき(コイルが加
熱されているとき)、電流は各セグメントに別々に生成される。最終的な結果として、容
器40に吸収される全体の電力が減少する。したがって、容器40の効率が改善される。
The body 42 of the container 40 is formed from a plurality of elongated segments 46 or terminals that are configured to be electrically isolated from one another. As shown in more detail in FIGS. 5 and 6, the segments 46 are spaced apart from each other so that there is a gap between adjacent segments. Each gap is provided with an insulating material 54. This insulating material is segment 46.
Are electrically isolated from each other so that when the segments are used for melting (when the coil is heated), a current is generated separately for each segment. The net result is that the total power absorbed by the container 40 is reduced. Therefore, the efficiency of the container 40 is improved.

一実施形態により、絶縁材料54の層が容器10の1つ以上の表面に適用され、そのよ
うな改善が実施される。一実施形態において、材料54は、セグメント46の間の層の形
で適用され得る。ただし、この材料54は均一である必要はなく、完全に覆う必要はなく
、特定の厚さ又は寸法である必要はなく、また表面全体が端から端まで覆われている必要
はないことが理解されよう。実際、セグメント46の間に提供される絶縁材料54の量は
変化してもよい。一実施形態において、図6に詳細を示すように、絶縁材料54は、溶融
可能材料を受容するため、表面に陥凹52が形成されるように適用することができる。陥
凹は、表面との接触を減らすよう構成された、構造表面内の空間として定義される。容器
40内の陥凹は、少なくとも、溶融可能材料と溶融部分44の表面との間の接触を減少さ
せ、これによって、熱損失及び熱移動が減少する。陥凹52の数及び位置は、所定又は不
規則であり得る。例えば、陥凹の数は、セグメント46の数、又は絶縁材料54が制限さ
れている隙間の数(すなわち、隣接するセグメント間の隙間のすべてが陥凹を有している
必要はなく、むしろ、一部のものはその間に完全な層を含み得る)。容器の表面にある陥
凹は、少なくとも溶融部分44の表面に沿ってその中へと延在する。この陥凹は、その全
体長さに沿って互いに平行であり得る。別の一実施形態において、材料54は、各セグメ
ント46の長さに沿って不規則に適用され得る。
According to one embodiment, a layer of insulating material 54 is applied to one or more surfaces of the container 10 to implement such improvements. In one embodiment, material 54 may be applied in the form of a layer between segments 46. However, it is understood that this material 54 need not be uniform, need not be completely covered, need not be of a particular thickness or dimension, and need not be covered from end to end. Let's be done. Indeed, the amount of insulating material 54 provided between segments 46 may vary. In one embodiment, as shown in detail in FIG. 6, the insulating material 54 can be applied such that a recess 52 is formed on the surface to receive the meltable material. A recess is defined as a space in the structural surface that is configured to reduce contact with the surface. The recesses in the container 40 at least reduce the contact between the meltable material and the surface of the melted portion 44, thereby reducing heat loss and heat transfer. The number and location of the recesses 52 can be predetermined or irregular. For example, the number of recesses may be the number of segments 46, or the number of gaps in which the insulating material 54 is limited (i.e., not all of the gaps between adjacent segments need to have recesses; Some may include a complete layer in between). A recess in the surface of the container extends into and along at least the surface of the melted portion 44. The recesses can be parallel to each other along their entire length. In another embodiment, material 54 may be applied irregularly along the length of each segment 46.

図6に戻って参照し、各陥凹52は本体42内へと延在する(例えば、外表面に向かっ
て)。陥凹52の大きさ及び寸法は、限定することを意図しない。一実施形態において、
陥凹52は、ある幅及びある深さを含む。例えば、幅は、横方向(例えば、容器40の長
手方向に対して垂直)の開口部の寸法であり得る。一実施形態において、陥凹はまた、あ
る長さ(例えば、容器40の長手方向に対する長さ)を含み得る。陥凹52の寸法は、隣
接するセグメント間の隙間の大きさによって変わり得る。一実施形態において、様々な深
さの沢山の陥凹が、容器40の溶融部分44の表面に提供されてもよい。更に別の一実施
形態において、陥凹52は複数の深さ又は寸法を含み得る。例えば、陥凹52は階段状形
状を含んでもよく、これによって、陥凹の一部は本体内で更なる距離にわたって延在し得
る。別の一例として、陥凹の列(又は溝)は、セグメント46間への絶縁材料54の適用
に応じて、容器表面に沿って様々な深さで提供されてもよい。
Returning to FIG. 6, each recess 52 extends into the body 42 (e.g., toward the outer surface). The size and dimensions of the recess 52 are not intended to be limiting. In one embodiment,
The recess 52 includes a width and a depth. For example, the width can be the dimension of the opening in the lateral direction (eg, perpendicular to the longitudinal direction of the container 40). In one embodiment, the recess may also include a length (eg, a length relative to the longitudinal direction of the container 40). The dimensions of the recess 52 can vary depending on the size of the gap between adjacent segments. In one embodiment, many recesses of varying depths may be provided on the surface of the molten portion 44 of the container 40. In yet another embodiment, the recess 52 may include multiple depths or dimensions. For example, the recess 52 may include a stepped shape, whereby a portion of the recess may extend a further distance within the body. As another example, the rows (or grooves) of recesses may be provided at various depths along the container surface, depending on the application of insulating material 54 between the segments 46.

一実施形態において、陥凹52の幅又は直径Dは約0.01mm〜約1.5mmである
。別の一実施形態において、陥凹52の幅又は直径Dは約0.01mm〜約1.0mmで
ある。一実施形態において、陥凹52の深さ又は高さHは約0.01mm〜約4.0mm
である。別の一実施形態において、陥凹52の深さ又は高さHは約0.01mm〜約2.
0mmである。これらの寸法は例示的であり、限定的なものではない。
In one embodiment, the width or diameter D of the recess 52 is about 0.01 mm to about 1.5 mm. In another embodiment, the width or diameter D of the recess 52 is about 0.01 mm to about 1.0 mm. In one embodiment, the depth or height H of the recess 52 is about 0.01 mm to about 4.0 mm.
It is. In another embodiment, the depth or height H of the recess 52 is from about 0.01 mm to about 2.
0 mm. These dimensions are exemplary and not limiting.

また、容器40の1つ以上の領域に適用される際の絶縁材料54の厚さは、限定的であ
るべきではない。一実施形態において、材料54の厚さは、例えば材料54の配置の位置
によって異なってもよい。
Also, the thickness of the insulating material 54 when applied to one or more regions of the container 40 should not be limiting. In one embodiment, the thickness of the material 54 may vary depending on, for example, the location of the material 54 placement.

任意の数及び/又はタイプの方法を使用して、容器40のセグメント46に絶縁材料5
4を適用することができ、この方法は限定的であるべきではない。例えば、材料54は、
いくつかの実施形態において、コーティングとして適用することができる。加えて又は別
の方法として、スプレーコーティング、ラミネート、シールディング、浸漬、熱溶射、フ
レーム溶射、若しくはプラズマ溶射(thermal, flame, or plasma spraying)、めっき、
化学蒸着、物理蒸着プロセス、及び/又は他の熱若しくは化学的プロセスなどの技法を使
用して、材料54をセグメント46に追加することができる。本明細書で記述される容器
の任意の表面又は領域に材料を適用するのに使用されるプロセスは、一貫した及び/又は
均一な被覆を含むことに限定されるべきではない。
Any number and / or types of methods may be used to isolate the insulating material 5 on the segment 46 of the container 40.
4 can be applied and this method should not be limiting. For example, the material 54 is
In some embodiments, it can be applied as a coating. In addition or alternatively, spray coating, laminating, shielding, dipping, thermal spraying, flame spraying, or plasma spraying (thermal, flame, or plasma spraying), plating,
Material 54 can be added to segment 46 using techniques such as chemical vapor deposition, physical vapor deposition processes, and / or other thermal or chemical processes. The process used to apply the material to any surface or region of the container described herein should not be limited to including a consistent and / or uniform coating.

他の一実施形態により、絶縁材料54は、セグメント46全体を包むジャケットとして
適用され得る。よって、セグメント46はそれぞれ、その側面、上面、底面に絶縁性コー
ティングを有し得る。
According to another embodiment, the insulating material 54 may be applied as a jacket that encloses the entire segment 46. Thus, each segment 46 may have an insulating coating on its side, top, and bottom.

一実施形態において、断熱特性を有する材料54(例えばセラミック)が本体42の表
面に提供される場合、本体42(又はセグメント46及び/若しくは材料54)を形成す
るのに使用される材料は限定されない。例えば、容器40のセグメント46は、RF感受
性であり得る材料で形成することができる。例えば、セグメント46が材料54などの断
熱材で覆われている場合、本体42の感受性は実質的に低減され得る。また、より硬く、
耐摩耗性が高く、伝導性が低い合金(例えばベリリウム銅)を使用して、材料54でコー
ティングすることにより、電力消費が増加し得る。
In one embodiment, the material used to form the body 42 (or segment 46 and / or material 54) is not limited when a material 54 (eg, ceramic) having thermal insulation properties is provided on the surface of the body 42. . For example, the segment 46 of the container 40 can be formed of a material that can be RF sensitive. For example, if the segment 46 is covered with a thermal insulator such as material 54, the sensitivity of the body 42 may be substantially reduced. Also harder,
Coating with material 54 using an alloy with high wear resistance and low conductivity (eg, beryllium copper) can increase power consumption.

絶縁材料54は、1つ以上の材料で形成されてよく、また材料の組み合わせで形成され
てもよい。実施形態において、材料54は熱伝導性が良くない材料であり、すなわち熱伝
導率が低い材料である。例えば、一実施形態において、材料54は、本体/セグメントを
形成するのに使用される材料に比べ、熱を伝達する能力が3分の1未満の割合の材料であ
り得る。一実施形態において、材料54は磁性材料であり得る。別の一実施形態において
、材料54は非磁性であり得る。
Insulating material 54 may be formed of one or more materials or a combination of materials. In the embodiment, the material 54 is a material with poor thermal conductivity, that is, a material with low thermal conductivity. For example, in one embodiment, the material 54 may be a material having a rate of less than one third of the ability to transfer heat compared to the material used to form the body / segment. In one embodiment, material 54 can be a magnetic material. In another embodiment, material 54 can be non-magnetic.

一実施形態において、材料54はセラミック、石英、ステンレススチール、チタン、ク
ロム、銅、銀、金、ダイヤモンド状炭素、イットリア、酸化イットリウム、及びジルコニ
アからなる群の少なくとも1つを含み得る。例えば、セラミックはRFエネルギー(すな
わち誘導コイル26からの)に対して非伝導性であり、これは、RFエネルギーによって
セラミック材料が加熱されず、温度が変化しないことを意味する。材料54のような熱伝
導率の低い材料を容器40のセグメント46の間又は上に使用することによって、溶融し
た材料及び容器の温度を能動的に調節する。一実施形態において、セラミックは、酸化物
、窒化物、酸窒化物、炭化物、又はこれらの組み合わせを含み得る。別の一実施形態にお
いて、セラミックは、イットリア、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、又はこれら
の組み合わせを含む。更に別の一実施形態において、材料54は酸化イットリウムであり
得る。
In one embodiment, material 54 may include at least one of the group consisting of ceramic, quartz, stainless steel, titanium, chromium, copper, silver, gold, diamond-like carbon, yttria, yttrium oxide, and zirconia. For example, ceramic is non-conductive to RF energy (ie from induction coil 26), which means that the RF material does not heat the ceramic material and the temperature does not change. By using a low thermal conductivity material, such as material 54, between or on the segments 46 of the container 40, the temperature of the molten material and the container is actively adjusted. In one embodiment, the ceramic can include an oxide, nitride, oxynitride, carbide, or a combination thereof. In another embodiment, the ceramic comprises yttria, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbide, or a combination thereof. In yet another embodiment, the material 54 can be yttrium oxide.

実施形態において、容器に使用される絶縁材料は、コイルの形状、絶縁材料の位置、及
び/又はデバイスにより加工される合金に応じて、熱伝導率が低くとも高くともよい(例
えば、図7〜図13において後述されるもののような実施形態は、異なる絶縁体を使用し
得る)。
In an embodiment, the insulating material used for the container may have a low or high thermal conductivity (e.g., FIGS. Embodiments such as those described below in FIG. 13 may use different insulators).

一実施形態により、容器40はまた、溶融部分44内に受容した溶融可能材料を溶融し
ている間の、本体42の温度調節を支援するため、内部に流体(例えば水又はその他の流
体)を流すことができるよう構成された1つ以上の温度調節ライン50を本体42内に有
し得る。冷却管50は、容器42の本体40自体が過剰に加熱して溶融するのを防ぐのに
役立つ。冷却管50は、液体又は流体が内部を通じて流れるための1つ以上の入口及び出
口を含み得る。後述するように、この冷却管の入口及び出口は、任意の数の方法で構成す
ることができ、限定することを意図したものではない。冷却管50は、溶融部分44に対
して本体42内に配置されるよう構成される。冷却管50は、表面の材料が溶融して容器
温度が調節されるように(すなわち、熱が吸収され、かつ容器が冷却されるように)、溶
融部分44に対して配置され得る。例えば、ある長さを含み、長手方向に延在するボート
形又はるつぼ型の容器について、その溶融部分44も、長手方向に延在し得る。一実施形
態により、冷却管50は、溶融部分44に対して長手方向に配置され得る。例えば、冷却
管50は、少なくとも本体42の底部に配置することができる(例えば、下側又は底面上
のセグメント内)。別の一実施形態において、冷却管50は、水平方向又は横方向に配置
され得る。
According to one embodiment, the container 40 also provides a fluid (eg, water or other fluid) therein to assist in regulating the temperature of the body 42 while melting the meltable material received in the melted portion 44. There may be one or more temperature control lines 50 in the body 42 that are configured to flow. The cooling pipe 50 serves to prevent the body 40 itself of the container 42 from overheating and melting. The cooling tube 50 may include one or more inlets and outlets for liquid or fluid to flow therethrough. As will be described below, the inlet and outlet of the cooling tube can be configured in any number of ways and is not intended to be limiting. The cooling tube 50 is configured to be disposed within the body 42 relative to the melted portion 44. The cooling tube 50 can be positioned relative to the melted portion 44 so that the surface material melts and the vessel temperature is adjusted (ie, heat is absorbed and the vessel is cooled). For example, for a boat or crucible container that includes a length and extends longitudinally, its molten portion 44 may also extend longitudinally. According to one embodiment, the cooling tube 50 may be disposed longitudinally with respect to the melted portion 44. For example, the cooling tube 50 can be disposed at least at the bottom of the body 42 (eg, in a segment on the lower or bottom surface). In another embodiment, the cooling tubes 50 can be arranged horizontally or laterally.

別の一実施形態において、細長いセグメント46はそれぞれ、溶融中に個々のセグメン
トの温度を調節するための、内部を通じて液体を流すよう構成された、少なくとも1つの
温度調節ライン50を含み得る。更に別の一実施形態において、冷却管50は、セグメン
ト46を全体として冷却するよう構成され得る。例えば、各端子部の中に冷却管50を通
すのではなく、冷却管を、容器本体42の周囲に提供することができる。絶縁材料54が
セグメント46の複数の側面の周囲に提供される一実施形態において、冷却管50は絶縁
材料54内に提供され得る。
In another embodiment, each elongate segment 46 may include at least one temperature adjustment line 50 configured to flow liquid through the interior to adjust the temperature of the individual segments during melting. In yet another embodiment, the cooling tube 50 may be configured to cool the segment 46 as a whole. For example, instead of passing the cooling pipe 50 through each terminal portion, a cooling pipe can be provided around the container body 42. In one embodiment where insulating material 54 is provided around the plurality of sides of segment 46, cooling tube 50 may be provided within insulating material 54.

冷却管50の数、配置及び/又は方向は限定されるべきではない。冷却管50は、本体
42の底面内及び/又は任意の側壁内に提供され、任意の数の位置及び方向で提供され得
る。また、冷却管の寸法(例えば直径又は幅)は、限定的ではない。冷却管の寸法は、例
えば、本体に含まれる冷却管の数によって、あるいは、含まれているセグメント又は材料
の寸法によって、異なり得る。この寸法はまた、厚さ、及び/又は、望ましい冷却の量に
基づき得る。
The number, arrangement and / or orientation of the cooling tubes 50 should not be limited. The cooling tube 50 is provided in the bottom surface of the body 42 and / or in any sidewall, and may be provided in any number of positions and orientations. Further, the dimensions (for example, diameter or width) of the cooling pipe are not limited. The dimensions of the cooling tubes can vary, for example, depending on the number of cooling tubes included in the body, or depending on the dimensions of the included segments or materials. This dimension can also be based on the thickness and / or the amount of cooling desired.

容器の冷却管の入口と出口は、任意の数の方法で構成され得る。例えば、一実施形態に
おいて、冷却流体は、液体が一方向に流れるように、各冷却管に流入しかつ流出するよう
構成することができる。他の一実施形態において、液体は互い違いの方向に流れるよう構
成することができ、例えば、隣接する各ラインには、交互に入口と出口が含まれ得る。加
えて、冷却管は、冷却管の間に液体を流すよう構成された1つ以上の入口/出口を有する
よう構成することができる。例えば、容器が長手方向に延在する冷却管を含む一実施形態
において、1つ以上の冷却管には、別の冷却管に向かって延在する1つ以上の横方向又は
延在するラインが含まれ得、これによって互いに流体連通し得る。すなわち、液体は、本
体に沿って長手方向に流れるだけでなく、接続された冷却管を通ってこれらの間も流れる
よう、構成される。
The inlet and outlet of the cooling tube of the vessel can be configured in any number of ways. For example, in one embodiment, the cooling fluid can be configured to flow into and out of each cooling tube so that the liquid flows in one direction. In another embodiment, the liquid can be configured to flow in alternating directions, for example, each adjacent line can include alternating inlets and outlets. In addition, the cooling tubes can be configured to have one or more inlets / outlets configured to flow liquid between the cooling tubes. For example, in one embodiment in which the container includes a longitudinally extending cooling tube, the one or more cooling tubes have one or more lateral or extending lines that extend toward another cooling tube. May be included and thereby be in fluid communication with each other. That is, the liquid is configured to flow not only longitudinally along the body, but also between them through a connected cooling tube.

したがって、上述の実施形態は、容器によって吸収されるエネルギー量を低減するのに
役立ち、これにより、溶融される材料に対してより大きなエネルギーが供給される。より
大きなエネルギーを供給できるため、システムがより高い溶融温度を達成できる。しかし
ながら、これは、誘導コイル26により大きなエネルギーを印加する必要があることを必
ずしも意味するものではないことに留意されたい。むしろ、本明細書で開示される容器(
例えば容器40)を利用した場合、より高い溶融温度が達成できるため、より小さなエネ
ルギー印加が可能になることによって溶融プロセスが改善される。
Thus, the above-described embodiments help reduce the amount of energy absorbed by the container, thereby providing more energy to the material to be melted. Since more energy can be supplied, the system can achieve higher melting temperatures. However, it should be noted that this does not necessarily mean that more energy needs to be applied to the induction coil 26. Rather, the container disclosed herein (
For example, when a container 40) is used, a higher melting temperature can be achieved, thereby improving the melting process by allowing a smaller energy application.

加えて、合金などの溶融可能材料を溶融状態にするのは、誘導コイル(例えばコイル2
6)に大量の電流を通すことによって達成され得る。これにより、局所的な振動電磁場が
生じる。この局所的な電磁場は、渦電流伝搬に対する合金の抵抗によって、材料/合金中
にエネルギー(熱)を拡散させる。この技法を使用した場合の副作用は、コイルを通るよ
う強いられる電流に由来する抵抗発熱効果により、コイル材料自体(コイル26)が高温
になることである。
In addition, the meltable material, such as an alloy, is brought into a molten state by induction coils (eg, coil
This can be achieved by passing a large amount of current through 6). This creates a local oscillating electromagnetic field. This local electromagnetic field diffuses energy (heat) into the material / alloy due to the resistance of the alloy to eddy current propagation. A side effect of using this technique is that the coil material itself (coil 26) becomes hot due to the resistive heating effect resulting from the current forced through the coil.

コイルの抵抗発熱が、コイル材料を軟化又は溶融させるのに十分なほど顕著である用途
においては、何らかの形のコイル冷却を採用すべきである。よって、容器の冷却管に加え
て、又は別の方法として、本明細書の実施形態に開示される誘導コイルは、冷却システム
又は冷却管を伴うよう構成され得る。すなわち、加熱中又はシステム使用中に、誘導コイ
ルを冷却するために、同じ又は別個の冷却システムを使用することができる。例えば、図
14は、誘導コイルを冷却するのに使用可能な冷却システムの概略図を示す。「冷却装置
」は、例えば、図3に示す冷却システムの一部であり得る。この冷却装置は、冷却材料、
液体、流体、又は気体をシステムの1つ以上の部分(これは誘導コイルであり得る)に供
給するよう構成される。冷却は、「能動的」であってよく、ここにおいて流体又は気体を
使用して、コイル材料から熱を運び去る。一実施形態により、気体又は流体は、管の外に
形成されたコイル、又はコイルの周囲部分を通ってポンプで押し流され、これにより熱は
、能動的に冷却される地点に向かってコイルに沿って拡散される。
In applications where the resistance heating of the coil is significant enough to soften or melt the coil material, some form of coil cooling should be employed. Thus, in addition to or as an alternative to the cooling tube of the vessel, the induction coil disclosed in the embodiments herein can be configured with a cooling system or cooling tube. That is, the same or a separate cooling system can be used to cool the induction coil during heating or system use. For example, FIG. 14 shows a schematic diagram of a cooling system that can be used to cool an induction coil. The “cooling device” can be, for example, a part of the cooling system shown in FIG. This cooling device is a cooling material,
It is configured to supply a liquid, fluid, or gas to one or more parts of the system, which can be an induction coil. Cooling may be “active” where fluid or gas is used to carry heat away from the coil material. According to one embodiment, the gas or fluid is pumped through a coil formed outside the tube, or a surrounding portion of the coil, so that the heat is along the coil towards the point where it is actively cooled. Is spread.

いずれの場合でも、冷却流体又は気体が、コイル材料から冷却流体又は気体へとエネル
ギー(熱の形態で)を移送させるような温度で供給され、下流へ又はコイルから離れるよ
う運び去って、冷却装置により流体又は気体からこの熱エネルギーを除去し(閉ループシ
ステム)、あるいは、流体又は気体が大気中、地中、保持タンク等へと流出するようにな
っている(開ループシステム)。
In either case, the cooling fluid or gas is supplied at a temperature that transfers energy (in the form of heat) from the coil material to the cooling fluid or gas, and is carried away downstream or away from the coil to provide a cooling device. This heat energy is removed from the fluid or gas (closed loop system), or the fluid or gas flows out to the atmosphere, ground, holding tank, etc. (open loop system).

単一の冷却装置が、機械の数多くの異なる構成部分へと冷却水を供給することができ、
この構成部分には、本明細書で開示される誘導コイル26及び/又は容器が含まれるがこ
れらに限定されない。冷却装置は、冷却流体をある固定温度に戻してから、流体をコイル
に戻し、これによりコイルに入る際の冷却流体の温度が既知となるようにする機能を有し
得る。
A single cooling device can supply cooling water to many different components of the machine,
This component includes, but is not limited to, the induction coil 26 and / or container disclosed herein. The cooling device may have the function of returning the cooling fluid to a fixed temperature and then returning the fluid to the coil so that the temperature of the cooling fluid as it enters the coil is known.

冷却流体は、冷却管内に流れ又はポンプで送り込まれるよう選択的に活性化することが
できる。いくつかの実施形態において、この流体又は気体は、コイルが活性化されている
(すなわち加熱されている)間のみ、ポンプで送り込まれるか、あるいはコイルに隣接し
得る。いくつかの実施形態において、この流体又は気体は、コイルを安全な動作温度に十
分に維持するために、ポンプで送り込まれるよう構成することができる。例えば、システ
ムは、センサ読み取り値に基づいて冷却管/システムに流体又は気体を供給するようプロ
グラムすることができる。
The cooling fluid can be selectively activated to flow or pump into the cooling tube. In some embodiments, the fluid or gas may be pumped or adjacent to the coil only while the coil is activated (ie, heated). In some embodiments, the fluid or gas can be configured to be pumped to maintain the coil sufficiently at a safe operating temperature. For example, the system can be programmed to supply fluid or gas to the cooling tube / system based on sensor readings.

冷却管は、冷却装置/システムと冷却されるコイル(又は容器)との間の、短距離(1
メートル未満)又は長距離(数メートル)にわたり得る。よって、冷却装置/システムは
、射出成形システム近く又はこれに隣接して、射出成形システム内に、あるいは射出成形
システムからある距離離れて(例えば別の部屋に)、配置することができる。
The cooling pipe is a short distance (1 between the cooling device / system and the coil (or vessel) to be cooled
Less than a meter) or over a long distance (a few meters). Thus, the cooling device / system can be located near or adjacent to the injection molding system, within the injection molding system, or at a distance from the injection molding system (eg, in a separate room).

図7〜図9は、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶融部分64
を備えた本体62と、本体62内に埋め込まれた誘導コイル66とを有する、溶融可能材
料を内部に保持して溶融させるための容器60を示す別の一実施形態を開示する。誘導コ
イル66は、溶融部分64内に受容した溶融可能材料を溶融するよう構成される。一実施
形態により、埋め込まれた誘導コイル66は、溶融部分64を取り巻くよう構成されてい
る。本体62は、中を通って延在する開口部を備えた管状の形状を有し、溶融部分64を
形成している。開口部は、中を通るプランジャ14などのプランジャを受容するよう構成
され、これにより、溶融した材料を溶融ゾーンの本体から金型へと移動させることができ
る。
7-9 illustrate a melted portion 64 configured to receive meltable material to be melted therein.
Another embodiment is shown showing a container 60 for holding and melting a meltable material therein, having a body 62 with an inductive coil 66 embedded in the body 62. The induction coil 66 is configured to melt the meltable material received in the melted portion 64. According to one embodiment, the embedded induction coil 66 is configured to surround the melted portion 64. The body 62 has a tubular shape with an opening extending therethrough and forms a melted portion 64. The opening is configured to receive a plunger, such as plunger 14 therethrough, which allows the molten material to move from the body of the melting zone to the mold.

溶融部分64は材料を受容するための表面を有する。加熱は、溶融部分64のある長さ
の周りを実質的に取り巻く本体62内で、螺旋状に埋め込まれ構成された誘導コイル66
を使用して達成される。コイル66は、溶融部分64を実質的に取り巻くよう構成される
。したがって、システムは、誘導コイル66に電力を供給することにより、溶融部分44
の中で、材料(例えば金属又は合金インゴット)を誘導により溶融するよう構成される。
コイル66を本体62の材料内に埋め込むことで、合理化されたより効率的な溶融装置が
形成され、溶融される材料がより大きな体積分率で容器内を満たすようにコイル66が配
置される。体積分率が大きくなるほど、加熱がより効率的になり得る。例えば、アモルフ
ァス合金インゴットの外径から約1ミリメートル離れるようにコイルが配置された場合、
加熱プロセスの効率が増加し得る。
The molten portion 64 has a surface for receiving material. The heating is performed by an induction coil 66 that is helically embedded and configured within a body 62 that substantially surrounds a length of the melted portion 64.
Achieved using. Coil 66 is configured to substantially surround molten portion 64. Accordingly, the system provides power to the induction coil 66 to provide a melting portion 44.
The material (eg, metal or alloy ingot) is configured to melt by induction.
By embedding the coil 66 in the material of the body 62, a streamlined and more efficient melting device is formed, and the coil 66 is arranged so that the material to be melted fills the container with a larger volume fraction. The larger the volume fraction, the more efficient the heating. For example, if the coil is placed about 1 millimeter away from the outer diameter of the amorphous alloy ingot,
The efficiency of the heating process can be increased.

図に示すように、本体62及びコイル66は、水平方向に配置されるよう構成される。
例えば、容器60は、材料を溶融して水平方向(かつ長手方向)に材料を移動させるため
に配置される射出成形システム10内で使用されるよう構成することができる。しかしな
がら、一実施形態において、容器60は垂直に配置され、垂直射出成形システムに使用す
ることもできる。
As shown in the figure, the main body 62 and the coil 66 are configured to be arranged in the horizontal direction.
For example, the container 60 can be configured for use in an injection molding system 10 that is arranged to melt the material and move the material in the horizontal (and longitudinal) direction. However, in one embodiment, the container 60 is positioned vertically and can be used in a vertical injection molding system.

本体62(例えば、コイルが中に埋め込まれた状態の材料の長さ、直径、厚さ)、内部
の溶融部分64(例えば直径)及び容器60のその他の部分の寸法は、システム10の溶
融ゾーン12の寸法又は溶融される部品の寸法に応じて調節することができる。寸法は限
定的であるべきではない。
The dimensions of the body 62 (e.g., the length, diameter, thickness of the material with the coil embedded therein), the internal melted portion 64 (e.g., diameter) and other portions of the container 60 are determined by the melting zone of the system 10. It can be adjusted according to the 12 dimensions or the dimensions of the part to be melted. The dimensions should not be limiting.

一実施形態において、容器60の本体62は、非伝導性の誘電体又は絶縁体材料(例え
ば工業用セラミック)で形成され得る。工業用セラミックを使用することにより、コイル
66から生じるRF又は磁界が、本体62内を直接通過し、溶融部分64の溶融可能材料
へと達することができる。したがって、セラミック材料を使用することにより、本体62
の材料と溶融される溶融可能材料との間の反応を最小限に抑えることができる。また、溶
融可能材料のスカル形成及び劣化も最小限に抑えることができる。一実施形態において、
本体62は、窒化物セラミック(例えばcylon)から形成される。
In one embodiment, the body 62 of the container 60 may be formed of a non-conductive dielectric or insulator material (eg, industrial ceramic). By using industrial ceramics, the RF or magnetic field arising from the coil 66 can pass directly through the body 62 and reach the meltable material of the melted portion 64. Thus, by using a ceramic material, the body 62
Reaction between the material and the meltable material to be melted can be minimized. Also, skull formation and degradation of the meltable material can be minimized. In one embodiment,
The body 62 is formed from a nitride ceramic (eg, cylon).

図10は、別の一実施形態による容器に使用するための、別のコイル構成を示す。単に
例示目的のため、図10には容器又はセグメントの本体は示されていない。しかしながら
、図示されているコイルは、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された容
器の本体に埋め込まれるよう構成されていることが理解されよう。
FIG. 10 shows another coil configuration for use in a container according to another embodiment. For illustrative purposes only, the body of the container or segment is not shown in FIG. However, it will be appreciated that the illustrated coil is configured to be embedded in the body of a container configured to receive meltable material to be melted therein.

より具体的には、図10は、関連付けられた容器の溶融部分に受容された溶融可能材料
を溶融するよう構成された誘導コイル68を示す。一実施形態により、埋め込まれた誘導
コイル68は、容器の溶融部分を取り巻くよう構成されている。この本体(図示なし)は
、溶融部分を形成するよう中を通って延在する開口部を備えた管状の構成を有し得る。開
口部は、中を通るプランジャ14などのプランジャを受容するよう構成され、これにより
、溶融した材料を溶融ゾーンの本体から金型へと移動させることができる。図示のように
、誘導コイル68は鳥かご形状で提供され、本体の各端に隣接して配置されるよう構成さ
れたループ70及び72を含む。ループ70及び72は、細長い支柱74を介して互いに
接続されている。ループと支柱は、伝導性材料で製造される。各支柱は、コイルが特定の
周波数で共鳴する(例えば、コイルによってある特定の周波数で、RFエネルギーを非常
に効率的に発散させる)よう調整された固有のキャパシタンスを有する。
More specifically, FIG. 10 shows an induction coil 68 configured to melt a meltable material received in a melting portion of an associated container. According to one embodiment, the embedded induction coil 68 is configured to surround the molten portion of the container. The body (not shown) may have a tubular configuration with an opening extending therethrough to form a molten portion. The opening is configured to receive a plunger, such as plunger 14 therethrough, which allows the molten material to move from the body of the melting zone to the mold. As shown, the induction coil 68 is provided in a birdcage shape and includes loops 70 and 72 configured to be positioned adjacent each end of the body. The loops 70 and 72 are connected to each other via elongated struts 74. The loop and post are made of a conductive material. Each strut has an inherent capacitance that is tuned so that the coil resonates at a particular frequency (eg, causes the RF energy to be dissipated very efficiently at a particular frequency by the coil).

誘導コイル68は、誘導コイル68に電力を供給することにより、関連付けられた容器
の溶融部分内で、材料(例えば金属又は合金インゴット)を誘導により溶融するよう構成
される。コイル68を本体の材料内に埋め込むことで、合理化されたより効率的な溶融装
置が形成され、溶融される材料がより大きな体積分率で容器内を満たすようにコイルが配
置される。体積分率が大きくなるほど、加熱がより効率的になり得る。例えば、アモルフ
ァス合金インゴットの外径から約1ミリメートル離れるようにコイルが配置された場合、
加熱プロセスの効率が増加し得る。
Induction coil 68 is configured to inductively melt material (eg, a metal or alloy ingot) within the melted portion of the associated container by supplying power to induction coil 68. By embedding the coil 68 in the body material, a streamlined and more efficient melting device is formed, and the coil is arranged so that the material to be melted fills the container with a larger volume fraction. The larger the volume fraction, the more efficient the heating. For example, if the coil is placed about 1 millimeter away from the outer diameter of the amorphous alloy ingot,
The efficiency of the heating process can be increased.

誘導コイル68は、水平方向の長手方向に(例えばX軸に沿って)、又は垂直方向に(
例えばY軸に沿って)、配置されるよう構成されている容器内に提供され得る。例えば、
容器は、材料を溶融して水平方向(かつ長手方向)に材料を動かすために配置される射出
成形システム10内で使用されるよう構成することができる。しかしながら、一実施形態
において、容器は垂直に配置され、垂直射出成形システムに使用することもできる。
The induction coil 68 can be arranged in a horizontal longitudinal direction (eg along the X axis) or in a vertical direction (
(Eg, along the Y axis) may be provided in a container that is configured to be positioned. For example,
The container can be configured for use in an injection molding system 10 that is arranged to melt the material and move the material in the horizontal (and longitudinal) direction. However, in one embodiment, the container is positioned vertically and can be used in a vertical injection molding system.

本体(例えば、コイルが中に埋め込まれた状態の材料の長さ、直径、厚さ)、内部の溶
融部分(例えば直径)及び誘導コイル68に関連付けられた容器のその他の部分の寸法は
、システム10の溶融ゾーン12の寸法又は溶融される部品の寸法に応じて調節すること
ができる。寸法は限定的であるべきではない。
The dimensions of the body (e.g., the length, diameter, thickness of the material with the coil embedded therein), the inner melted part (e.g., diameter) and other parts of the container associated with the induction coil 68 are It can be adjusted according to the size of the ten melting zones 12 or the size of the parts to be melted. The dimensions should not be limiting.

一実施形態において、コイル68が埋め込まれている容器は、非伝導性の誘電体又は絶
縁体材料(例えば工業用セラミック)で形成され得る(上記で詳しく述べた螺旋状コイル
と同様の方法で形成され得るため、ここでは繰り返さない)。
In one embodiment, the container in which the coil 68 is embedded may be formed of a non-conductive dielectric or insulator material (eg, industrial ceramic) (formed in a manner similar to the helical coil detailed above). Will not be repeated here).

図11は、更に別の一実施形態による別のコイル構成及び容器76を示す。容器76は
、溶融可能材料を内部で溶融するために設計されており、溶融される溶融可能材料を内部
に受容するよう構成された溶融部分80を備えた本体78と、本体78内に埋め込まれた
誘導コイル82とを有し、溶融部分80内に受容した溶融可能材料を溶融するよう構成さ
れている。一実施形態により、埋め込まれた誘導コイルは、渦巻き形状で提供される。一
実施形態において、埋め込まれた誘導コイル82は、パンケーキ形状で提供される。すな
わち、コイル82は、図11に概要が示されているように、単一面内の渦巻き形状で提供
される(これにより、コイルの隣接する巻きが実質的に平らである)。コイル82は、容
器76の少なくとも底部分(例えば下側)の溶融部分80内に提供されるよう構成するこ
とができる。溶融部分80は、溶融可能材料がその中の表面上に配置されるよう構成され
た空洞を含む。コイルは材料に接触しない。むしろ、コイルの上方の局所的領域(すなわ
ち空洞)が、最も強い場強度が生じて加熱を起こす場所となる。本体78は、溶融部分8
0を取り巻くよう構成された壁を有し、空洞内に溶融可能材料を含む。図中、空洞及び本
体78が、実質的に多角形(例えば長方形又は正方形)の形状で示されている。ただし、
溶融部分80及び本体78/容器76の壁は、円形又は丸い形状、又はその他の形状であ
り得ることが理解されよう。本体の形状は、インライン溶融システムに適合させることが
でき、これによりプランジャが、中を通って移動するよう(そして溶融した材料を溶融ゾ
ーン12から金型16へと移動させるよう)構成される。
FIG. 11 shows another coil configuration and container 76 according to yet another embodiment. Container 76 is designed to melt meltable material therein, and includes a body 78 with a melted portion 80 configured to receive meltable material to be melted therein, and embedded within body 78. And is configured to melt the meltable material received in the melted portion 80. According to one embodiment, the embedded induction coil is provided in a spiral shape. In one embodiment, the embedded induction coil 82 is provided in the form of a pancake. That is, the coil 82 is provided in a single plane spiral shape as outlined in FIG. 11 (so that adjacent turns of the coil are substantially flat). The coil 82 can be configured to be provided in the molten portion 80 of at least the bottom portion (eg, the lower side) of the container 76. The molten portion 80 includes a cavity configured to place a meltable material on a surface therein. The coil does not touch the material. Rather, the local region (ie, the cavity) above the coil is the place where the strongest field strength occurs to cause heating. The main body 78 has a molten portion 8.
A wall configured to surround zero and includes a meltable material within the cavity. In the figure, the cavity and body 78 are shown in a substantially polygonal (eg rectangular or square) shape. However,
It will be appreciated that the melted portion 80 and the walls of the body 78 / container 76 may be circular or round, or other shapes. The shape of the body can be adapted to an in-line melting system, whereby the plunger is configured to move therethrough (and move the molten material from the melting zone 12 to the mold 16).

したがって、容器76は、誘導コイル82に電力を供給することにより、溶融部分80
の空洞の中で、材料(例えば金属又は合金インゴット)を誘導により溶融するよう構成さ
れる。コイル82を本体78の底の中に埋め込むことにより、配置されている表面に隣接
してコイル82を配置することにより、効率的な溶融装置が形成される。
Accordingly, the container 76 supplies the induction coil 82 with power, thereby causing the molten portion 80 to
The material (eg, metal or alloy ingot) is configured to melt by induction within the cavity. By embedding the coil 82 in the bottom of the body 78, placing the coil 82 adjacent to the surface on which it is placed forms an efficient melting device.

本体78(例えば、コイルが中に埋め込まれた状態の材料の長さ、直径、厚さ)、溶融
部分80及び空洞、及び容器76のその他の部分の寸法は、システム10の溶融ゾーン1
2の寸法又は溶融される部品の寸法に応じて調節することができる。寸法は限定的である
べきではない。
The dimensions of the body 78 (e.g., the length, diameter, thickness of the material with the coil embedded therein), the melted portion 80 and the cavity, and other portions of the container 76 are determined by the melting zone 1 of the system 10.
It can be adjusted according to the size of the two or the size of the part to be melted. The dimensions should not be limiting.

一実施形態において、容器76の本体78は、上記で詳しく述べたように、非伝導性の
誘電体又は絶縁体材料(例えば工業用セラミック)で形成されてもよい。
In one embodiment, the body 78 of the container 76 may be formed of a non-conductive dielectric or insulator material (eg, industrial ceramic), as detailed above.

図12及び図13は、本開示の他の実施形態による容器を示す。各容器は、溶融可能材
料(例えばインゴット)を受容するため、空洞、コンパートメント、又は開口部を内部に
含むよう構成されている。図には示されていないが、溶融した材料を容器から金型へ移動
させるためのプランジャを受容するよう構成された1つ以上の他の開口部又は経路も設計
され、この中に含まれるものとして考えられることが理解されよう。例えば、図12及び
図13の各容器は、空洞又はコンパートメントを通って延在する開口部をそれぞれ含み得
、及び/又は、開口部は、容器が実質的にU字形状を有するように端から端まで延在し得
る。ただし、例示及び簡略化の目的のため、この経路は図示されていない。
12 and 13 illustrate a container according to another embodiment of the present disclosure. Each container is configured to include a cavity, compartment, or opening therein for receiving a meltable material (eg, an ingot). Although not shown in the figure, one or more other openings or channels configured to receive a plunger for moving the molten material from the container to the mold are also designed and included therein Will be understood as possible. For example, each container of FIGS. 12 and 13 may include an opening that extends through a cavity or compartment, respectively, and / or the opening is from the end so that the container has a substantially U-shape. Can extend to the end. However, this route is not shown for purposes of illustration and simplification.

ここで図12を参照して、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶
融部分88を備えた本体86と、本体86内に埋め込まれた誘導コイル90とを有する、
溶融可能材料を中に保持して溶融させるための容器84が示されている。誘導コイル90
は、溶融部分88内に受容した溶融可能材料を溶融するよう構成される。一実施形態によ
り、埋め込まれた誘導コイル90は溶融部分88に隣接して構成される。本体86は、溶
融部分88を形成するよう、少なくとも内部に延在する開口部、空洞、又はコンパートメ
ントを有する。
Referring now to FIG. 12, having a body 86 with a melted portion 88 configured to receive meltable material to be melted therein, and an induction coil 90 embedded within the body 86.
A container 84 is shown for holding and melting the meltable material therein. Induction coil 90
Is configured to melt the meltable material received in the melted portion 88. According to one embodiment, the embedded induction coil 90 is configured adjacent to the melted portion 88. The body 86 has at least an opening, cavity, or compartment that extends therein to form a melted portion 88.

コイル90は、実質的にU字形状を含み、本明細書において「ヘアピン」形状とも呼ば
れる。コイル90は、単一面内(これにより両側面が実質的に平らである)に提供される
伝導性材料のU字屈曲を含む。コイル90は、容器84の少なくとも底部分(例えば下側
)の溶融部分88内に提供されるよう構成することができる。屈曲のすぐ上の領域は、最
も強い電磁場が生成される場所である。溶融部分88は、溶融可能材料がその中の表面上
に配置されるよう構成された空洞を含む。コイルは材料に接触しない。むしろ、コイルの
上方の局所的領域(すなわち空洞)が、最も強い場強度が生じて加熱を起こす場所となる
。本体86は、溶融部分88を取り巻くよう構成された壁を有し、空洞内に溶融可能材料
を含む。図中、空洞及び本体86が、実質的に多角形(例えば長方形又は正方形)の形状
で示されている。ただし、溶融部分88及び本体86/容器84の壁は、円形又は丸い形
状、又はその他の形状であり得ることが理解されよう。本体の形状は、インライン溶融シ
ステムに適合させることができ、これによりプランジャが、中を通って移動するよう(そ
して溶融した材料を溶融ゾーン12から金型16へと移動させるよう)構成される。
The coil 90 includes a substantially U shape and is also referred to herein as a “hairpin” shape. Coil 90 includes a U-bend of conductive material provided in a single plane (thus making both sides substantially flat). The coil 90 can be configured to be provided in the melted portion 88 of at least the bottom portion (eg, the lower side) of the container 84. The region immediately above the bend is where the strongest electromagnetic field is generated. The melted portion 88 includes a cavity configured to place a meltable material on a surface therein. The coil does not touch the material. Rather, the local region (ie, the cavity) above the coil is the place where the strongest field strength occurs to cause heating. The body 86 has a wall configured to surround the melted portion 88 and includes a meltable material within the cavity. In the figure, the cavity and body 86 are shown in a substantially polygonal (eg rectangular or square) shape. However, it will be appreciated that the melted portion 88 and the wall of the body 86 / container 84 may be circular or round, or other shapes. The shape of the body can be adapted to an in-line melting system, whereby the plunger is configured to move therethrough (and move the molten material from the melting zone 12 to the mold 16).

したがって、容器84は、誘導コイル90に電力を供給することにより、溶融部分88
の空洞の中で、材料(例えば金属又は合金インゴット)を誘導により溶融するよう構成さ
れる。コイル90を本体86の底の中に埋め込むことにより、配置されている表面に隣接
してコイル90を配置することにより、効率的な溶融装置が形成される。
Accordingly, the container 84 is supplied with electric power to the induction coil 90, thereby causing the molten portion 88.
The material (eg, metal or alloy ingot) is configured to melt by induction within the cavity. By embedding the coil 90 in the bottom of the body 86, an efficient melting device is formed by placing the coil 90 adjacent to the surface on which it is placed.

本体86(例えば、コイルが中に埋め込まれた状態の材料の長さ、直径、厚さ)、溶融
部分88及び空洞及び容器84のその他の部分の寸法は、システム10の溶融ゾーン12
の寸法又は溶融される部品の寸法に応じて調節することができる。寸法は限定的であるべ
きではない。
The dimensions of the body 86 (eg, the length, diameter, thickness of the material with the coil embedded therein), the melted portion 88 and the cavity and other portions of the vessel 84 are determined by the melting zone 12 of the system 10.
Or the size of the part to be melted. The dimensions should not be limiting.

一実施形態において、容器84の本体86は、上記で詳しく述べたように(ここでは繰
り返さないが)、非伝導性の誘電体又は絶縁体材料(例えば工業用セラミック)で形成さ
れ得る。
In one embodiment, the body 86 of the container 84 may be formed of a non-conductive dielectric or insulator material (eg, industrial ceramic), as detailed above (but not repeated here).

図13は、図12の容器84に類似であるが、複数の誘導コイルが中に埋め込まれてい
る容器92を示す。すなわち、容器92は、本体94の溶融部分96に隣接して配置され
ている複数の誘導コイルを含む。複数の誘導コイルは、本体内に配置され埋め込まれた2
つ以上のコイルであってもよく、これによりコイルは、溶融部分(溶融可能材料を受容す
る部分)の2つ以上の側面上に提供される。
FIG. 13 shows a container 92 similar to the container 84 of FIG. 12, but with a plurality of induction coils embedded therein. That is, the container 92 includes a plurality of induction coils disposed adjacent to the melted portion 96 of the main body 94. A plurality of induction coils are arranged and embedded in the body 2
There may be more than one coil, whereby the coils are provided on two or more sides of the melted part (the part that receives the meltable material).

容器92は、図示のように、容器92の底部分(例えば下側)の溶融部分96内に埋め
込まれて提供される、コイル90のような誘導コイルを含む。加えて、誘導コイル97及
び98も本体94内に埋め込まれている。図13に図示された構成において、誘導コイル
97及び98は更に、実質的にU字型構造又はヘアピン形状を含み、溶融部分96の側面
に隣接して配置されるよう埋め込まれる。コイルは材料に接触していない。誘導コイル9
0、97及び98は、溶融部分96内に受容される溶融可能材料を溶融するよう構成され
る。
The container 92 includes an induction coil, such as a coil 90, provided embedded in a melted portion 96 at the bottom portion (eg, the lower side) of the container 92, as shown. In addition, induction coils 97 and 98 are also embedded in the body 94. In the configuration illustrated in FIG. 13, the induction coils 97 and 98 further include a substantially U-shaped structure or hairpin shape and are embedded to be disposed adjacent to the sides of the melted portion 96. The coil is not in contact with the material. Induction coil 9
0, 97 and 98 are configured to melt the meltable material received in the melted portion 96.

各コイルの曲がり又は屈曲の近くの領域は、最も強い電磁場が生成される場所であり、
よって誘導コイル90、97及び98は、RFの大半が溶融部分96内の材料に向けて供
給されるよう配置される。溶融部分96は、溶融可能材料がその中の表面上に配置される
よう構成された空洞を含む。本体94は、溶融部分96を取り巻くよう構成された壁を有
し、空洞内に溶融可能材料を含む。図中、空洞及び本体94が、実質的に多角形(例えば
長方形又は正方形)の形状で示されている。ただし、溶融部分96及び本体94/容器9
2の壁は、円形又は丸い形状、又はその他の形状であり得ることが理解されよう。本体の
形状は、インライン溶融システムに適合させることができ、これによりプランジャが、中
を通って移動するよう(そして溶融した材料を溶融ゾーン12から金型16へと動かすよ
う)構成される。
The area near the bending or bending of each coil is where the strongest electromagnetic field is generated,
Thus, the induction coils 90, 97 and 98 are arranged so that most of the RF is delivered towards the material in the melted portion 96. The molten portion 96 includes a cavity configured to place a meltable material on a surface therein. The body 94 has a wall configured to surround the melted portion 96 and includes a meltable material within the cavity. In the figure, the cavity and body 94 are shown in a substantially polygonal (eg rectangular or square) shape. However, the melting part 96 and the body 94 / container 9
It will be appreciated that the two walls can be circular or round, or other shapes. The shape of the body can be adapted to an in-line melting system, whereby the plunger is configured to move therethrough (and move the molten material from the melting zone 12 to the mold 16).

したがって、容器92は、誘導コイル90、97、及び98に電力を供給することによ
り、溶融部分96の空洞の中で、材料(例えば金属又は合金インゴット)を誘導により溶
融するよう構成される。本体94内の複数の位置に誘導コイル90、97及び98を埋め
込んで溶融部分96を取り巻くことによって、より効率的な溶融装置が形成される。
Accordingly, the container 92 is configured to inductively melt material (eg, a metal or alloy ingot) within the cavity of the melted portion 96 by supplying power to the induction coils 90, 97, and 98. By embedding the induction coils 90, 97 and 98 at a plurality of positions in the main body 94 and surrounding the melting portion 96, a more efficient melting device is formed.

本体94(例えば、コイルが中に埋め込まれた状態の材料の長さ、直径、厚さ)、溶融
部分96及び空洞、及び容器92のその他の部分の寸法は、システム10の溶融ゾーン1
2の寸法又は溶融される部品の寸法に応じて調節することができる。寸法は限定的である
べきではない。
The dimensions of the body 94 (eg, the length, diameter, thickness of the material with the coil embedded therein), the melted portion 96 and the cavity, and other portions of the container 92 are determined by the melting zone 1 of the system 10.
It can be adjusted according to the size of the two or the size of the part to be melted. The dimensions should not be limiting.

一実施形態において、容器92の本体94は、上記で詳しく述べたように(ここでも繰
り返さないが)、非伝導性の誘電体又は絶縁体材料(例えば工業用セラミック)で形成さ
れ得る。
In one embodiment, the body 94 of the container 92 may be formed of a non-conductive dielectric or insulator material (eg, industrial ceramic), as detailed above (not repeated here).

別の一実施形態において、渦巻き又はパンケーキ形コイルを使用することができ、図1
3に示すのと同様の構成で埋め込み得ることが考えられる。すなわち、渦巻き又はパンケ
ーキ形コイルは、少なくとも2つ以上の側面で溶融部分を取り巻くよう埋め込み配置する
ことができる。
In another embodiment, a spiral or pancake shaped coil can be used, and FIG.
3 can be embedded with the same configuration as shown in FIG. That is, a spiral or pancake-shaped coil can be embedded and placed around the melted portion on at least two or more sides.

一実施形態により、溶融部分内に受容した溶融可能材料の溶融中の本体の温度調節を支
援するため、図7〜図13の任意の容器が、内部に液体又は気体(例えば水、空気、又は
その他の流体若しくは気体)を流せるよう構成された、本体内又は本体に隣接した、1つ
以上の温度調節ラインを有し得る。冷却管は、容器の本体自体が過剰に加熱して溶融する
のを防ぐのに役立つ。冷却管は、液体又は流体が内部を通じて流れるための1つ以上の入
口及び出口を含み得る。この冷却管の入口及び出口は、任意の数の方法で構成することが
でき、限定することを意図したものではない。冷却管は、溶融部分に対して本体内に配置
されるよう構成され、これによって材料が溶融し、容器温度が調節される(すなわち、熱
が吸収され、容器は冷却される)。例えば、ある長さを含み、長手方向に延在するボート
形又はるつぼ型の容器について、その溶融部分も、長手方向に延在し得る。一実施形態に
より、冷却管は、溶融部分に対して長手方向に(すなわち、X軸に平行な軸に沿って)配
置され得る。例えば、冷却管は少なくとも、本体の底部に配置され得る。別の一実施形態
において、冷却管は、水平方向又は横方向に配置され得る。更に別の一実施形態において
、容器及び/又は冷却管は、垂直方向に配置され得る。
In accordance with one embodiment, any container of FIGS. 7-13 may contain a liquid or gas (eg, water, air, or There may be one or more temperature control lines in or adjacent to the body configured to allow flow of other fluids or gases. The cooling tube serves to prevent the container body itself from overheating and melting. The cooling tube may include one or more inlets and outlets for liquid or fluid to flow therethrough. The inlet and outlet of the cooling tube can be configured in any number of ways and is not intended to be limiting. The cooling tube is configured to be disposed within the body relative to the melted portion, thereby melting the material and adjusting the container temperature (ie, heat is absorbed and the container is cooled). For example, for a boat or crucible container that includes a length and extends longitudinally, the melted portion may also extend longitudinally. According to one embodiment, the cooling tube may be disposed longitudinally with respect to the melted portion (ie, along an axis parallel to the X axis). For example, the cooling tube can be disposed at least at the bottom of the body. In another embodiment, the cooling tubes can be arranged horizontally or laterally. In yet another embodiment, the containers and / or cooling tubes can be arranged vertically.

図4〜図13の任意の容器における冷却管の数、配置、及び/又は方向は、限定される
べきではない。冷却管は、管本体の底部内及び/又は任意の側壁内に提供され、任意の数
の位置及び方向で提供され得る。また、冷却管の寸法(例えば直径又は幅)は、限定的で
はない。
The number, arrangement, and / or orientation of the cooling tubes in any container of FIGS. 4-13 should not be limited. The cooling tube is provided in the bottom of the tube body and / or in any sidewall, and can be provided in any number of positions and orientations. Further, the dimensions (for example, diameter or width) of the cooling pipe are not limited.

別の一実施形態において、容器は、容器内に冷却管を有さず、また誘導コイル自体に組
み込まれた冷却管も有さない。そのような場合、誘導コイルは例えば、芯が中実の伝導性
金属(ワイヤ)であり得る。この実施形態は、比較的融点が低い合金に対して特に用いら
れる。誘導コイルはまた、芯が中空のワイヤであり得る(能動的冷却が実施されている場
合)。
In another embodiment, the container does not have a cooling tube within the container and does not have a cooling tube incorporated into the induction coil itself. In such a case, the induction coil can be, for example, a solid conductive metal (wire). This embodiment is particularly used for alloys having a relatively low melting point. The induction coil can also be a hollow core wire (if active cooling is performed).

本明細書に記述される容器の冷却管の入口及び出口は、任意の数の方法で構成され得る
。更に、誘導コイルのための冷却管/システムの配置も限定されない。
The inlets and outlets of the vessel cooling tubes described herein may be configured in any number of ways. Furthermore, the arrangement of the cooling pipe / system for the induction coil is not limited.

材料については前述されているが、本明細書に記述される任意の容器の本体が、材料の
組み合わせを含む1つ以上の材料を含み得ることに留意されたい。いずれの容器の本体も
、任意の数の材料(例えば銅、銀)から形成されてもよく、これには1つ以上のコーティ
ングが挙げられ得る。例えば、容器本体(又はセグメント)は、ステンレススチール(S
S)、銅、銅ベリリウム、amcolloy、セラミック、sialonセラミック、イ
ットリア、ジルコニア、クロム、チタン、銀、及び安定化セラミックコーティングからな
る群から選択されるものなど、単金属又は金属の組み合わせを含み得る。実施形態におい
て、容器の本体は、RF非感受性(RF透過性)である1つ以上の材料から形成される。
一実施形態において、容器本体を形成するのに、RF非感受性(RF透過性)材料の組み
合わせが使用される。例えば、コイルは、セラミック又はセメントなどの電気的に絶縁性
材料で覆うか又は包み込むことができる。一実施形態において、溶融する材料(例えば、
受容した第2材料)は、アモルファス合金である。
Note that although materials have been described above, the body of any container described herein can include one or more materials including combinations of materials. The body of any container may be formed from any number of materials (eg, copper, silver), which may include one or more coatings. For example, the container body (or segment) is made of stainless steel (S
S), copper, copper beryllium, amcolloy, ceramic, sialon ceramic, yttria, zirconia, chromium, titanium, silver, and those selected from the group consisting of stabilized ceramic coatings and may include single metals or combinations of metals. In embodiments, the body of the container is formed from one or more materials that are RF insensitive (RF permeable).
In one embodiment, a combination of RF insensitive (RF permeable) materials is used to form the container body. For example, the coil can be covered or encased in an electrically insulating material such as ceramic or cement. In one embodiment, the material to be melted (eg,
The received second material) is an amorphous alloy.

また、いくつかの実施形態においては図示されているが、コイルは必ずしも管状形状で
ある必要はないことに留意されたい。むしろ、1つ以上の実施形態により、コイルは芯が
中実の形状を有し得る(例えば、コイルが流体又は気体による冷却を必要としない場合)
It should also be noted that although illustrated in some embodiments, the coil need not necessarily be tubular. Rather, according to one or more embodiments, the coil may have a solid core shape (eg, when the coil does not require fluid or gas cooling).
.

上述の容器の実施形態は、アモルファス合金などの材料を溶融するための、任意の数の
製造方法又はプロセスで使用することができる。容器を取得することにより(任意の図に
示すように)、溶融のための方法は、搭載ポートに材料を挿入し(例えばインゴットの形
態で)、これを本体の溶融部分で(例えば挿入ポートを介して)受容することにより、実
施できる。材料が本体により受容された後、容器の表面ひいては材料が、容器に隣接して
配置されている熱源(誘導コイル26)を活性化させることにより加熱され得る。加熱中
、温度調節を支援するために(すなわち、熱が吸収され、容器が冷却される)、冷却液が
容器10の冷却管を通って流れ(存在する場合)、これによって実質的に一定の温度が維
持される。溶融方法の間に、真空を印加することができる。材料が溶融した後、例えば、
システムの金型に移動させることができる。
The container embodiments described above can be used in any number of manufacturing methods or processes for melting materials such as amorphous alloys. By obtaining the container (as shown in any figure), the method for melting inserts material into the loading port (eg in the form of an ingot) and places it in the molten part of the body (eg insert port) Can be implemented by accepting. After the material is received by the body, the surface of the container and thus the material can be heated by activating a heat source (induction coil 26) located adjacent to the container. During heating, to aid temperature regulation (ie, heat is absorbed and the vessel is cooled), coolant flows through the cooling tube of the vessel 10 (if present), thereby providing a substantially constant The temperature is maintained. A vacuum can be applied during the melting process. After the material has melted, for example
Can be moved to system mold.

実施形態に示されているように、コイルの導線又は末端は、電源に取り付けるよう構成
され、これによって電力がコイルに印加されて、容器内に受容されている材料を溶融させ
ることができる。
As shown in the embodiments, the coil lead or end is configured to attach to a power source, whereby power can be applied to the coil to melt the material received in the container.

したがって、本明細書に記述されている容器の実施により、装置の全体的な性能が向上
し、これには、効率、多用性、容器の潜在的な長寿命が挙げられるがこれらに限定されず
、また結果として得られる成形製品又は部品の品質を向上させる。記述されている容器の
実施形態は、システムの溶融における溶融及びプロセス温度並びに温度均一性を改善し、
また電力消費を改善するよう設計されている。そのような実施を採用することにより、容
器及び溶融した材料の温度制御が改善される。したがって、より高いエネルギー効率を達
成することができる。
Thus, the implementation of the container described herein improves the overall performance of the device, including but not limited to efficiency, versatility, and potential long life of the container. And improving the quality of the resulting molded product or part. The described container embodiments improve melting and process temperatures and temperature uniformity in melting the system,
It is also designed to improve power consumption. By employing such an implementation, temperature control of the container and the molten material is improved. Therefore, higher energy efficiency can be achieved.

上述の容器又はるつぼは、BMG(アモルファス合金)を使用することを含む製造装置
及び/又はプロセスに使用することができる。BMGの優れた特性から、BMGは、様々
な装置及び部品における構造的構成要素を製造することができる。前述のように、そのよ
うな装置タイプの1つが電子デバイスである。
The container or crucible described above can be used in manufacturing equipment and / or processes including using BMG (amorphous alloy). Because of the superior properties of BMG, BMG can manufacture structural components in various devices and parts. As mentioned above, one such device type is an electronic device.

本開示の原理は、上述の例示的実施形態において明確にされているが、本開示の実践に
使用される構造、配置、割合、要素、材料、及び構成部品に対して様々な改変を行い得る
ことが、当業者には明らかであろう。
Although the principles of the present disclosure are clarified in the exemplary embodiments described above, various modifications may be made to the structures, arrangements, proportions, elements, materials, and components used in the practice of the present disclosure. This will be apparent to those skilled in the art.

上述並びにその他の特徴及び機能、又はそれらの代替物の多くは、数多くの他の異なる
システム/装置又は用途に好適に組み合わせ得ることが、理解されよう。これらにおける
現在予想できない又は予測されない様々な代替物、変更、変形形態、又は改善が、続いて
当業者によりなされる可能性があり、これも下記の請求項の範囲に包含されることが意図
される。
It will be appreciated that many of the above and other features and functions, or alternatives thereof, may be suitably combined with many other different systems / devices or applications. Various alternatives, modifications, variations, or improvements in these that are currently unforeseen or unforeseen may subsequently be made by those skilled in the art and are intended to be included within the scope of the following claims. The

Claims (18)

溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶融部分を備えた本体を含む
、溶融可能材料を溶融するための容器であって、前記本体が、互いに電気的に絶縁される
よう構成された複数の細長いセグメントを含む、容器。
A container for melting meltable material, comprising a body with a melted portion configured to receive meltable material to be melted therein, wherein the bodies are electrically isolated from each other A container comprising a plurality of elongated segments formed.
RF透過性材料が、少なくとも隣接する前記細長いセグメント間に提供される、請求項
1に記載の容器。
The container of claim 1, wherein RF transparent material is provided between at least the adjacent elongated segments.
前記RF透過性材料が、電気絶縁体であり、かつ熱伝導性が低い、請求項2に記載の容
器。
The container of claim 2, wherein the RF transparent material is an electrical insulator and has low thermal conductivity.
前記複数の細長いセグメントが、ステンレススチール、銅系、銀、又はチタン材料から
形成される、請求項1に記載の容器。
The container of claim 1, wherein the plurality of elongated segments are formed from a stainless steel, copper-based, silver, or titanium material.
前記複数の細長いセグメントが、水平方向の長手方向に延在するよう構成される、請求
項1に記載の容器。
The container of claim 1, wherein the plurality of elongated segments are configured to extend in a horizontal longitudinal direction.
前記複数の細長いセグメントが、垂直方向に延在するよう構成される、請求項1に記載
の容器。
The container of claim 1, wherein the plurality of elongated segments are configured to extend in a vertical direction.
前記本体が、溶融中に前記溶融部分の温度を調節するために、液体を内部に流すよう構
成された1つ以上の温度調節ラインを更に含む、請求項1に記載の容器。
The container of claim 1, wherein the body further comprises one or more temperature control lines configured to flow liquid therein to adjust the temperature of the melted portion during melting.
前記細長いセグメントのそれぞれが、溶融中に前記セグメントの温度を調節するために
、内部を通じて液体を流すよう構成された少なくとも1つの温度調節ラインを含む、請求
項1に記載の容器。
The container of claim 1, wherein each of the elongated segments includes at least one temperature adjustment line configured to flow a liquid therethrough to adjust the temperature of the segment during melting.
前記本体が、実質的にU字形構造を含む、請求項1に記載の容器。   The container of claim 1, wherein the body comprises a substantially U-shaped structure. 前記溶融部分内に受容した前記溶融可能材料を溶融するよう構成された前記本体に隣接
して配置されている、誘導コイルを更に含む、請求項1に記載の容器。
The container of claim 1, further comprising an induction coil disposed adjacent to the body configured to melt the meltable material received in the melted portion.
溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成された溶融部分を備えた本体と、前
記溶融部分内に受容した前記溶融可能材料を溶融するよう構成された、前記本体内に埋め
込まれた誘導コイルとを含む、溶融可能材料を溶融するための容器。
A body having a melted portion configured to receive a meltable material to be melted therein; and a guide embedded in the body configured to melt the meltable material received in the melted portion A container for melting a meltable material, including a coil.
前記埋め込まれた誘導コイルが、前記溶融部分を取り巻くよう構成される、請求項11
に記載の容器。
12. The embedded induction coil is configured to surround the molten portion.
Container as described in.
前記埋め込まれた誘導コイルが、渦巻き形状で構成される、請求項11に記載の容器。   The container of claim 11, wherein the embedded induction coil is configured in a spiral shape. 前記埋め込まれた誘導コイルが、前記溶融部分の少なくとも底部分の中にパンケーキ形
状で提供される、請求項11に記載の容器。
12. A container according to claim 11, wherein the embedded induction coil is provided in the form of a pancake in at least the bottom part of the melted part.
前記埋め込まれた誘導コイルが、実質的にU字形状を含む、請求項11に記載の容器。   The container of claim 11, wherein the embedded induction coil comprises a substantially U-shape. 複数の誘導コイルが、前記溶融部分に隣接する前記本体内に埋め込まれている、請求項
11に記載の容器。
The container of claim 11, wherein a plurality of induction coils are embedded in the body adjacent to the melted portion.
前記複数の埋め込まれた誘導コイルのそれぞれが、実質的にU字形状を含む、請求項1
6に記載の容器。
The each of the plurality of embedded induction coils includes a substantially U-shape.
6. The container according to 6.
前記埋め込まれた誘導コイルが、細長い支柱を介して接続されている本体の各端に隣接
したループを含む鳥かご形状で提供される、請求項11に記載の容器。
12. A container according to claim 11, wherein the embedded induction coil is provided in a birdcage shape including a loop adjacent to each end of the body connected via elongated struts.
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