JP2639698B2 - アモルファス合金製造用ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明はアモルファス合金製造用ノズル、特に、移動
する冷却部材の表面に溶融合金を噴出させるべく、筒状
本体と、その筒状本体に連設された先細り先端部とを備
え、先細り先端部は、冷却部材に対向し、且つその冷却
部材の移動方向と直交する互に平行な一対の端縁を持つ
平坦な先端面と、入口を筒状本体内に、また出口を先端
面にそれぞれ開口させ、且つ前記端縁と平行な一対の対
向面を備えたスリットとを有するノズルの改良に関す
る。

（２） 従来の技術 従来、この種ノズルとしては、例えば特開昭62−1660
62号公報に開示されたものが公知である。

（３） 発明が解決しようとする課題 この種ノズルを用いてアモルファス合金を製造する場
合は、ノズルのスリットから噴出された溶融合金を、冷
却部材の移動に伴いノズルと冷却部材との間よりその冷
却部材に添着させて薄帯状に引出し、同時に急冷すると
いった手法が採用されるが、アモルファス合金の表面に
形成されるピット（微小凹部）の量を減少し、またアモ
ルファス化度を向上させ、さらに表面を平滑化するため
には、ノズルと冷却部材との間に溶融合金の溜りを形成
し、その溜りから略一定厚さの薄帯を引出す必要があ
る。

この要求を満たすためには、種々の考慮すべき点があ
り、そのうち特に問題となるのはスリットの形状である
が、従来はこの点についての考察が十分に行われていな
い。

本発明は前記に鑑み、スリットの形状を特定して前記
要求を満たすことのできる前記ノズルを提供することを
目的とする。

B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 本発明は、移動する冷却部材の表面に溶融合金を噴出
させるべく、筒状本体と、該筒状本体に連設された先細
り先端部とを備え、前記先細り先端部は、前記冷却部材
に対向し、且つ該冷却部材の移動方向と直交する互に平
行な一対の端縁を持つ平坦な先端面と、入口を前記筒状
本体内に、また出口を前記先端面にそれぞれ開口させ、
且つ前記端縁と平行な一対の対向面を備えたスリットと
を有するアモルファス合金製造用ノズルにおいて、前記
スリットの両対向面間の間隔d₁がa mm、また前記入口お
よび出口間の間隔d₂がb mm、さらに前記先端面の両端縁
間の間隔d₃がc mmであるとき、0.15mm≦ａ≦0.3mmの条
件下にて、 に設定したことを特徴とする。

また本発明は、前記両端縁間の間隔d₃を二等分する基
準線をｌとし、また前記スリットの出口における両対向
面間の間隔d₁を二等分する直線をl₁としたとき、前記基
準線ｌから前記冷却部材移動方向側への前記直線l₁の位
置ずれ量を、前記間隔d₃の30％以内に設定したことを特
徴とする。

（２） 作用 両間隔d₁,d₂の関係を前記のように設定すると、溶融
合金がスリットの入口側で乱流状態となっても、その出
口に近付くに従って層流状態となり、これにより溶融合
金がスリットの出口から冷却部材表面に噴出されるの
で、溶融合金の飛散が防止される。

一方、両間隔d₁,d₃の関係を前記のように設定する
と、ノズルの先端面は、スリットから静かに噴出された
溶融合金を冷却部材表面との協働で一旦保持するに十分
な広さを持ち、また冷却部材移動方向前側に存するスリ
ット出口の開口縁とその開口縁に隣接する端縁との間に
おいて、前記先端面には厚さ規制面が確保される。

これによりノズル先端面と冷却部材との間に、溶融合
金の溜りを安定して形成し、その溜りから厚さを略一定
した薄帯を引出すことが可能となる。

たゞし、前記関係が不成立になる、即ち、24＞b/a
で、また20＞c/aになると、ピットの増加、アモルファ
ス化度の低下および粗面化を招来する。一方、b/a≧100
になると、ピットの増加を招来する。

またスリットの形成に当り誤差を生じ易いが、前記の
ように直線l₁の位置ずれ量を規定すると、前記厚さ規制
面が確実に得られる。

（３） 実施例 第１〜第３図はアモルファス合金製造用ノズル１を示
し、また第４図はノズル１を冷却部材としての銅製冷却
ドラム２に対向させた製造工程を示す。ノズル１は固定
され、また冷却ドラム２は第４図時計方向（矢印Ａ）に
回転する。

ノズル１は円筒状本体1aと、その本体1aに連設された
先細り先端部1bとを備えている。その先細り先端部1b
は、冷却ドラム２外周面に対向し、且つ冷却ドラム２の
回転方向Ａと直交する互に平行な一対の端縁3₁,3₂を持
つ平坦な先端面４と、入口５を本体1a内に、また出口６
を先端面４にそれぞれ開口させ、且つ端縁3₁,3₂と平行
な一対の対向面７を備えたスリット８を有する。

溶融合金ｍはノズル１のスリット８から冷却ドラム２
外周面に噴出され、その冷却ドラム２の回転に伴いノズ
ル１と冷却ドラム２との間よりそのドラム２外周面に添
着して薄帯状に引出されると同時に急冷され、これによ
りアモルファス合金Ｍが得られる。

アモルファス合金をトルク検出素子として用いる場
合、薄帯状アモルファス合金を被検出物である回転軸に
接着するので、そのアモルファス合金には接着材の膨張
音よび収縮に伴い引張および圧縮応力が作用する。

このような状況下では、アモルファス合金の表面に形
成されるビット量は１体積％以下、またアモルファス化
度は90％以上、さらに面粗さは20％以下であることが要
求される。

この場合、ピット量は顕微鏡観察による体積％で示さ
れ、またアモルファス化度は走査型示差熱熱量法による
結晶化エネルギを比較することにより得られ、さらに面
粗さは、最大厚さ（μｍ）をe₁、最小厚さ（μｍ）を
e₂、平均厚さ（μｍ）をe₃としたとき、 で表わされる。

前記のように、ピット量、アモルファス化度および面
粗さを設定する理由は次の通りである。

即ち、ピット量が１体積％を上回ると、それらピット
が引張および圧縮応力の起点となり、アモルファス合金
が破断し易くなる，またアモルファス化度が90％を下回
ると、アモルファス合金の強度が低下し、その上検出感
度も劣る，さらに面粗さが20％を上回ると、アモルファ
ス合金が、その薄い部分に応力が集中することによって
破断し易くなり、その上測定すべき応力に対応する歪み
が全体に亘り不均一となって検出値がばらつくからであ
る。

前記要求を満たすため、本発明におけるスリット８の
形状は、次のように特定される。

即ち、スリット８の両対向面７間の間隔d₁がa mm、ま
た入口５および出口６間の間隔d₂がb mm、さらに先端面
４の両端縁3₁,3₂間の間隔d₃がc mmであるとき、0.15mm
≦ａ≦0.3mmの条件下にて、 に設定される。

前記のようにａの値の範囲を限定する理由は、ａの値
が0.15mmを下回ると、スリット８内で溶融合金の詰りが
発生し、また0.3mmを上回ると、アモルファス合金の表
面が粗面化するからである。

前記両間隔d₁,d₂の関係、したがってb/aの値を前記の
ように設定すると、溶融合金ｍがスリット８の入口５側
で乱流状態となっても、その出口６の近付くに従って層
流状態となり、これにより溶融合金ｍがスリット８の出
口６から冷却ドラム２外周面へ静かに噴出されるので、
溶融合金ｍの飛散が防止される。

また両間隔d₁,d₃の関係、したがってc/aの値を前記の
ように設定すると、ノズル１の先端面４は、スリット８
から静かに噴出された溶融合金ｍを冷却ドラム２外周面
との協働で一旦保持するに十分な広さを持ち、また冷却
ドラム２回転方向Ａ前側に存する出口６の開口縁6aとそ
の開口縁6aに隣接する端縁3₁との間において、先端面４
には厚さ規制面4aが確保される。

これにより、ノズル先端面４と冷却ドラム２外周面と
の間に、溶融合金ｍの溜りｐを安定して形成し、その溜
りｐから厚さ規制面4aにより厚さを略一定に規制された
薄帯を引出し、性状の良いアモルファス合金Ｍを得るこ
とができる。

第５図は、アモルファス合金としてのFe−Si−Ｂ系合
金の薄帯を製造する場合における前記b/aと、ピット
両、アモルファス化度および面粗さとの関係を示す。

第５図点f₁〜f₅において、ａ〜ｃの値、b/aの値およ
びc/aの値は表Ｉの通りである。

この場合、スリット８における冷却ドラム２回転方向
と平行な一対の対向面９間の間隔d₄は30mmに設定され
た。また製造条件は、先端面４と冷却ドラム２外周面と
の間隔0.3mm、溶融合金に対する加圧力0.8kg f/cm²、冷
却ドラム２の直径250mm、冷却ドラム２の回転速度1670r
pmであった。

第５図および表Ｉより明らかなように、b/aの値を24
≦b/a＜100に、またc/aの値を20≦c/aにそれぞれ設定す
ることによって、ピット量を減少し、またアモルファス
化度を向上させ、さらに表面を平滑化することができ
る。

第６図は、前記c/aと、ピット量および面粗さとの関
係を示す。

第６図点g₁〜g₅において、ａ〜ｃの値、b/aの値およ
びc/aの値は表IIの通りである。

製造条件および使用溶融合金は前記と同じである。な
お、間隔d₃の値ｃが40mmを上回ると、先端面４周縁の破
損が生じ易くなるので好ましくない。

第６図および表IIより明らかなようにc/aの値を20≦c
/aに、またb/aの値を24≦b/a＜100にそれぞれ設定する
ことによって、ピット量を減少し、また表面を平滑化す
ることができる。

前記のようにノズル１は石英より構成される関係か
ら、スリット８の形成に当り誤差を生じ易い。

そこで、前記両端縁3₁,3₂間の間隔d₃を二等分する基
準線をｌとし、またスリット８の出口６における両対向
面７間の間隔d₁を二等分する直線をl₁としたとき、基準
線ｌから冷却ドラム２回転方向側への前記直線1₁の位置
ずれ量は前記間隔d₃の30％以内に設定される。

このように構成することにより、厚さ規制面4aを確実
に確保することができる。

なお、アモルファス合金の製造に当っては、ノズル先
端面４と冷却ドラム２との間隔は0.1〜1mmに、溶融合金
に対する加圧力は0.1〜1.0kg f/cm²に、冷却ドラム２の
回転速度は1300〜2000rpm（周速約1000〜約2000m/min）
にそれぞれ設定される。

この場合、前記間隔が0.1mmを下回ると、冷却ドラム
２の心振れによりその冷却ドラム２がノズル１に干渉す
るおそれがあり、一方1mmを上回ると溶融合金に対する
急冷効果が減少する。また前記加圧力が0.1kg 51cm²を
下回ると、溶融合金をスリット８から噴出させることが
難しく、一方、1kg f/cm²を上回ると、ノズル１を破壊
するおそれがある。さらに、前記回転速度が1300rpmを
下回ると溶融合金が結晶化し易く、一方、2500rpmを上
回ると薄帯の切れ、裂け等を発生する。

また冷却部材としては公知の無端ベルトを使用するこ
ともできる。

C.発明の効果 第（１）項記載の発明によれば、スリットの形状を前
記のように特定することにより、ノズル先端面と冷却部
材との間に溶融合金の溜りを安定して形成し、またその
溜りから引出される薄帯の厚さを略一定に規制して、性
状の良いアモルファス合金を得ることができる。

第（２）項記載の発明によれば、ノズルの製作誤差の
限界を規制してその製作の容易化を図り、またノズル先
端面における厚さ規制面を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は底面
図、第２図は第１図II−II線断面図、第３図は斜視図、
第４図はアモルファス合金の製造工程説明図、第５図は
b/aとピット量、アモルファス化度および面粗さとの関
係を示すグラフ、第６図はc/aとピット量および面粗さ
との関係を示すグラフである。 d₁〜d₄……間隔、ｍ……溶融合金、Ｍ……アモルファス
合金、１……ノズル、1a……円筒状本体、1b……先細り
先端部、２……冷却ドラム（冷却部材）、3₁,3₂……端
縁、４……先端面、５……入口、６……出口、７……対
向面、８……スリット

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動する冷却部材の表面に溶融合金を噴出
   させるべく、筒状本体と、該筒状本体に連設された先細
   り先端部とを備え、前記先細り先端部は、前記冷却部材
   に対向し、且つ該冷却部材の移動方向と直交する互に平
   行な一対の端縁を持つ平坦な先端面と、入口を前記筒状
   本体内に、また出口を前記先端面にそれぞれ開口させ、
   且つ前記端縁と平行な一対の対向面を備えたスリットと
   を有するアモルファス合金製造用ノズルにおいて、前記
   スリットの両対向面間の間隔d₁がa mm、また前記入口お
   よび出口間の間隔d₂がb mm、さらに前記先端面の両端縁
   間の間隔d₃がc mmであるとき、0.15mm≦ａ≦0.3mmの条
   件下にて、 に設定したことを特徴とするアモルファス合金製造用ノ
   ズル。
2. 【請求項２】前記両端縁間の間隔d₃を二等分する基準線
   をｌとし、また前記スリットの出口における両対向面間
   の間隔d₁を二等分する直線をl₁としたとき、前記基準線
   ｌから前記冷却部材移動方向側への前記直線l₁の位置ず
   れ量を、前記間隔d₃の30％以内に設定した、第（１）項
   記載のアモルファス合金製造用ノズル。