JP2637892B2

JP2637892B2 - アモルファス金属リボン

Info

Publication number: JP2637892B2
Application number: JP5100696A
Authority: JP
Inventors: 俊介荒川; 良三沢田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH067902A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアモルファス金属リボン
に関し、より詳しくは回転するロール表面に溶融金属を
長方形オリフィスから噴出させて急冷凝固させる単ロー
ル法により製造される表面粗さの極めて小さいアモルフ
ァス金属リボンに関する。

【０００２】

【従来の技術】東北大学、財団法人電気磁気材料研究所
等におけるアモルファス金属リボンの先駆的研究開発を
基盤として、日本において現在では幅１００ｍｍ以上の
アモルファス金属リボンが製造される様になっている。
過去に遡れば、昭和５１年７月８日（木）に、財団法人
電気磁気材料研究所新築落成を記念して、同研究所内に
設けた展示室において、基本的には１９０８年ストレン
ジ氏とピム氏によってＵＳＰ９０５，７５８として開示
された方式、或いは１９７１年キング氏によってＵＳＰ
３，６０５，８６３として開示された方式と同様の単ロ
ール法によるアモルファス金属合金急冷装置を使用して
約８ｍｍ幅のアモルファス金属リボンの大量製造のデモ
ンストレーションを行なった。このデモンストレーショ
ンの模様は、昭和５１年７月８日（木）午後１１時２０
分及び昭和５１年７月９日（金）午前７時１０分から、
東北放送株式会社により「河北新報ニュース」として仙
台市を中心に広く報道された。この時の実験条件は、ス
ロットを有するノズルを使用し、スロット先端に位置す
る短形オリフィスとロール表面との間のギャップは約
０．４ｍｍ、スロットのスリット幅は約０．４ｍｍ、オ
リフィスを挾む２つのリップのロール表面進行方向の幅
は、フロントリップが約１ｍｍ、バックリップが約１ｍ
ｍであった。この約２年後、同様の製造方法がナラシム
ハム氏により昭和５３年５月１６日付で特開昭５３−５
３５２５号として公開された。電気磁気材料研究所でデ
モンストレーションされた製造方法及びナラシムハム氏
により公開された製造方法のいずれの方法においても、
溶融金属が回転するロール表面に向かってノズルに形成
されたスロットを通過して、バックリップ、フロントリ
ップ、側壁で形成される矩形のオリフィスから帯状とな
ってロール表面に噴出され、アモルファス金属リボンと
なるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来製造方法においては、２５μｍ程度の厚さのアモル
ファス金属リボンを生産する場合に、リボンの長手方向
にスジが形成されたり、又、表面粗さが大きくなると云
う欠点があった。そこで、本出願人は先に長手方向のス
ジが少なく表面が滑らかなアモルファス金属リボンを製
造する方法を提案した。この提案によりロール非接触面
の表面粗さが最高でＲａで０．４μｍと極めて表面粗さ
の小さいアモルファス金属リボンを製造することができ
るようになった。しかしながら、よりいっそう表面粗さ
の小さいアモルファス金属リボンの登場が望まれる。そ
こで本発明は、よりいっそう表面粗さの小さいアモルフ
ァス金属リボンの提供を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、溶融金属を
ノズルオリフィスから回転ロール表面に噴出し、回転す
るロール表面で冷却凝固してアモルファス金属リボンを
製造する方法において、（ａ）ノズルには溶融金属が回
転ロール表面に向かって通過するスロットを設け、その
先端にはバックリップ、フロントリップ及び２つの側壁
で形成される長方形のオリフィスを設け、その場合、オ
リフィスは回転ロール表面の進行方向に直角な方向に伸
長する様に配置し、（ｂ）ロール表面の移動速度は１０
〜５０ｍ／秒とし、（ｃ）ロール表面とフロントリップ
間のギャップは１００μｍ〜６００μｍとし、（ｄ）ノ
ズルスロットのスリット幅Ｗに対して、フロントリップ
のロール表面進行方向幅ＷFが、不等式：ＷF≦０．５Ｗ
を満足することにより、ロール非接触面の表面粗さがＲ
ｚで１．５μｍ以下という従来技術からは到底予測する
ことのできないすばらしい表面性状のアモルファス金属
リボンが得られることを知見した。図４は単ロール法に
おけるノズル・ロール近傍部を示す図である。ロール表
面４５の移動速度は、得られる金属リボン４７をアモル
ファス化するために、通常１０〜５０ｍ／秒の速度が必
要であり、一方、ロール表面とノズル４１のフロントリ
ップ間のギャップは１００μｍよりも小さいと、ロール
の偏芯或いはフロントリップに付着する極く少量のスラ
グが通常１０μｍ〜５０μｍ厚さを有するアモルファス
金属リボンの表面（ロール接触面と反対側でトップ表面
とも云う）状態に悪影響を及ぼすことが多くなるし、又
６００μｍよりも大きければ、作成されるアモルファス
金属リボンのトップ表面にウネリが発生することにな
る。フロントリップのロール表面進行方向幅ＷFのノズ
ルスロットのスリット幅Ｗに対する比率は、特に重要な
技術的要素である。従来製造方法においては、通常ノズ
ルスロットのスリット幅Ｗに対して、フロントリップと
しては、ロール表面進行方向幅ＷFが式：ＷF／Ｗ＝約
１．５〜３．０で示される範囲内にある比較的幅の広い
ものを使用していた。しかしながら、この場合、ロール
表面上に形成される溶融金属のパドル上面全般が、フロ
ントリップでロール方向に押しつけられ、パドル上面の
自由でないことが原因と思われる表面状態の悪化がしば
しば発生した。本発明においては、ＷF／Ｗ≦０．８と
することにより、パドル上面に自由な部分が多くなり、
表面粗さＲZ（ＪＩＳＢ０６０１−１９７０による）
が改善される。リボン厚さが３０μｍ以下になると特に
本発明によるロール非接触面状態の改善は顕著である。
フロントリップ幅が小さくなり、ＷF／Ｗ＜０．１にな
ると、フロントリップの耐久性が低くなるので、ＷF／
Ｗ≧０．１が望ましい。ノズルのスロット面は、ロール
表面に対して垂直であるよりも傾けた方がパドル上面の
自由度は増加し、好ましい。具体的には、スロットの面
ベクトルが、ロール表面の進行方向ベクトルに対して、
約１０度〜７０度の角度、特に好ましくは、約２０度の
角度をなす時に、作成するアモルファス金属リボンのロ
ール非接触面の表面状態は滑らかなものとなる。ＷF≦
０．５Ｗの時には、特に、リボン長手方向スジが無く、
又、表面粗さＲZが１．５μｍ以下のものが得られる。
この時得られるのが、本願発明のアモルファス金属リボ
ンであり、そのロール非接触面の表面粗さがＲｚで１．
５μｍ以下である。

【０００５】

【実施例】以下、本発明を実施例等に基づいて更に詳細
に説明する。まず、本発明アモルファス金属リボンの製
造を可能ならしめた製法と従来技術とを図面を用いて対
比説明する。図１は、本発明における溶融金属の固化す
る状況を模式的に示す図であり、ロール表面８の上に溶
融金属３を噴出することにより、ロール表面進行方向ベ
クトル９の方向に溶融金属を薄く引きのばして、アモル
ファス金属リボン７を連続的に製造する。溶融金属のパ
ドル４に対してバックリップ５はほとんど影響を及ぼさ
ず、又パドル４の上面１４に対してフロントリップ６
は、ヌレ現象により接触することは有るかもしれない
が、ほとんどパドルに対して圧迫を加えることはない様
に観察される。スロット２の面ベクトル１２は、ロール
表面の進行方向ベクトル９に対して約２０度傾けてあ
る。ロール表面の移動速度は、約１０〜５０ｍ／秒であ
る。作成されたリボンの厚さｇは約１５μｍ〜５０μｍ
が一般的である。フロントリップとロール表面とのギャ
ップＧは、ｇの約３倍〜２０倍が良い。バックリップ５
の幅ＷＢは、スリット幅Ｗの０．１倍〜０．８倍あれば
十分である。パドルは、基本的には溶融金属の低粘度お
よび高い表面張力のため滴を形成しており、ロール表面
に接した部分から、固化し、リボンとして作成される。
図２は、特開昭５３−５３５２５号に開示される方法
（以下、′２５７プロセスとも云う）に依る場合の溶融
金属の固化する状況を模式的に示す図である。回転する
ロール表面２８の上に溶融金属２３を噴出することによ
り、溶融金属を薄く引きのばして、リボン２７を連続的
に製造する。ロール表面進行方向に見て、スロット２３
３の幅Ｗ、バックリップ２５の幅ＷB、フロントリップ
２６の幅ＷFとの間には、必須条件として１．５Ｗ≦ＷF
≦３Ｗ、かつ、ＷB≧Ｗと云う関係がある。バックリッ
プ２５は、溶融金属に対するポンピング作用により溶融
金属を支持する。又、凝固面２７７は、フロントリップ
２６をかろうじて避けるようにして、溶融金属を支持す
る。基本的にはパドル２４を２つのリップ２５、２６
が、ロール表面方向に圧迫していることにより、安定し
て、アモルファス金属リボンを得るものである。実施例
として、特開昭５３−５３５２５号公報には、ノズルの
フロントリップ先端とロール表面の間のギャップを０．
０５ｍｍとして、厚さ０．０５ｍｍのアモルファス金属
リボン（合金組成：Ｆｅ40Ｎｉ40Ｐ14Ｂ6）を得たとし
ている。本発明による方法においては、烏のクチバシ型
のノズルを使用しており、ビークノズル鋳造とでも云え
るものである。一方、′２５７プロセスにおいては、ロ
ール表面進行方向に見てスロットのスリット幅に比較し
て、幅の広いフロントリップとバックリップとを使用し
ており、前記公報中で平坦流鋳造と呼ばれている。′２
５７プロセスに使用するノズルを用いた場合にも、実際
には、図３に模式図を示すようにフロントリップ９６と
ロール表面１０１との間のギャップＧは、作成するアモ
ルファス金属リボンの板厚ｇに比較して、約６倍位の大
きさが必要である。例えば、板厚０．０５ｍｍのリボン
を作成する場合には、フロントリップとロール表面との
間のギャップは約０．３ｍｍが適当である。この場合、
実際には、フロントリップの下面とパドル上面との間に
は隙間ができ、この隙間において、フロントリップ９６
の下面には、溶融金属のスラグ１００や液滴９９が付着
し、生成されたアモルファス金属リボンの上面にスラグ
の付着状況に対応したスジ又はキズを付けたり、表面状
態を悪化させる原因ともなっていた。又、リボン作成後
においても、ノズル先端と、ロール表面との間に液滴が
入り込み、ノズル先端の破壊を生じる等、悪い条件を形
成してきた。フロントリップ下面に付着するスラグがロ
ール進行方向と直角な方向に均一でないことが原因と思
われるが、作成されるリボンのトップ表面に、この不均
一付着を反映するスジが、リボン長手方向に形成される
ことも多い。この傾向は、作成するリボンの板厚が薄く
なり、パドルの上面と下面との間の距離、即ちパドル高
さが、リボン厚さに比較して大きくなる程、特に顕著に
なる。本発明は、種々検討を重ねた結果パドルの形成か
らして、フロントリップ下面のロール表面進行方向幅Ｗ
Fがノズルスロットのスリット幅Ｗ以下、特に０．８倍
以下の値になれば、フロントリップの下面にスラグが付
着しないか或いは付着しても作成されるリボンのロール
非接触面は滑らかであり、リボン長手方向にスジが発生
することも少ない。又、本発明においては、溶融金属の
液滴の発生はほとんど観察されない。以下実施例を述べ
る。

【０００６】（実施例１）本発明による技術的効果を検
討するために、ロール表面とノズル先端との間のギャッ
プを０．１３ｍｍ、ロール表面進行方向ベクトルに対し
て約２０°傾けたスロットのスリット幅を０．６３ｍｍ
とし、バックリップ幅を１．８ｍｍとし、フロントリッ
プ幅を変えて、作成させるアモルファス金属リボン（幅
２０ｍｍ）の表面粗さを測定した。結果を図５曲線Ａに
示す。図５に示される様に、ＷF／Ｗが１．５よりも小
さい値になるにつれて、作成されたアモルファス金属リ
ボンのロールに接触する面と反対側の表面粗さ（ＲZ：
ＪＩＳＢ０６０１−１９７０による）が小さくなり、
ＷF／Ｗが０．５以下ではＲｚで１．５μｍ以下という
驚異的な表面粗さを実現している。

【０００７】

【発明の効果】以上説明のように、本発明はＲｚで１．
５μｍ以下という驚異的な表面粗さを有するアモルファ
ス金属リボンを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明リボンを得ることのできる製造方法にお
ける溶融金属の流出状態を示す縦断面図模式図である。

【図２】′２５７プロセスにおいて考えられた溶融金属
の流出状態を示す縦断面図模式図である。

【図３】′２５７プロセスによる実際の溶融金属の流出
状態を示す模式図である。

【図４】単ロール法におけるロール・ノズル近傍部の模
式斜視図である。

【図５】表面粗さＲZのＷF／Ｗに対する依存性を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

４パドル、１４パドル表面、５バックリッ
プ、６フロントリップ、８ロール表面、９９
液滴、１００スラグ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】単ロール法による板厚が３０μｍ以下の
アモルファス金属リボンであって、ロール非接触面の表
面粗さがＲｚで１．５μｍ以下であることを特徴とする
アモルファス金属リボン。