JP2781663B2 - 過急冷によるアモルファス金属テープの製造方法および製造設備 - Google Patents
過急冷によるアモルファス金属テープの製造方法および製造設備Info
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- JP2781663B2 JP2781663B2 JP6515761A JP51576194A JP2781663B2 JP 2781663 B2 JP2781663 B2 JP 2781663B2 JP 6515761 A JP6515761 A JP 6515761A JP 51576194 A JP51576194 A JP 51576194A JP 2781663 B2 JP2781663 B2 JP 2781663B2
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Classifications
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere
-
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- B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Continuous Casting (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、高速で移動する受金（reception）表面に
少なくとも１つの液体金属噴流を吹き付ける方式の、過
急冷によるアモルファス金属テープの製造方法に関す
る。
少なくとも１つの液体金属噴流を吹き付ける方式の、過
急冷によるアモルファス金属テープの製造方法に関す
る。
カリフォルニア工科大学のポール・ドゥエッツが1958
年から行った研究以後、液相を非常に急速に冷やすこと
によって得られその結果無秩序構造すなわち非結晶構造
を維持することが可能な、アモルファス合金が知られて
いる。これは、素材を直接、結晶化が始まる凝固温度よ
りもはるかに低い温度であるガラス化温度と呼ばれるあ
るしきい値よりも低い温度にするものである。
年から行った研究以後、液相を非常に急速に冷やすこと
によって得られその結果無秩序構造すなわち非結晶構造
を維持することが可能な、アモルファス合金が知られて
いる。これは、素材を直接、結晶化が始まる凝固温度よ
りもはるかに低い温度であるガラス化温度と呼ばれるあ
るしきい値よりも低い温度にするものである。
過急冷（hypertrempe）と呼ばれるアモルファス合金
製造技術は、温度が周囲温度以下に維持される高速で移
動する受金表面に、溶融液体金属の噴流を吹き付けるこ
とから成る。同液体は円盤上にほんの数ミクロンの厚さ
の膜となって展着する。膜はきわめて薄く、体積がはる
かに大きい熱シンクに密着しており、さらに該金属は熱
伝導率が高いため、展着した金属は106℃／秒程度の非
常に速い速度で冷却、硬化する。移動表面は、円盤か、
ベルトコンベアか、ホイールに設けることが可能であ
る。また、実現される膜またはテープを小部分に分割す
るため、移動表面は移動方向に対し直角な切り込みを具
備することができる。
製造技術は、温度が周囲温度以下に維持される高速で移
動する受金表面に、溶融液体金属の噴流を吹き付けるこ
とから成る。同液体は円盤上にほんの数ミクロンの厚さ
の膜となって展着する。膜はきわめて薄く、体積がはる
かに大きい熱シンクに密着しており、さらに該金属は熱
伝導率が高いため、展着した金属は106℃／秒程度の非
常に速い速度で冷却、硬化する。移動表面は、円盤か、
ベルトコンベアか、ホイールに設けることが可能であ
る。また、実現される膜またはテープを小部分に分割す
るため、移動表面は移動方向に対し直角な切り込みを具
備することができる。
このようにして調製された膜またはテープは、物理的
にも磁性的にもすぐれた特性をもつ。その結果、合金は
非常に高い引っ張り強度をもち、その延性はきわめて高
い曲げ強度を特徴とし、テープの厚さ程度の半径の曲率
まで達することが可能である。合金はまた軟磁性、すな
わち弱い磁界で磁化および消磁する、という特性ももっ
ている。ヨーロッパ特許出願EP−Ａ−59864号、84335
号、84785号は前記の方式の方法を扱う文献例である。
にも磁性的にもすぐれた特性をもつ。その結果、合金は
非常に高い引っ張り強度をもち、その延性はきわめて高
い曲げ強度を特徴とし、テープの厚さ程度の半径の曲率
まで達することが可能である。合金はまた軟磁性、すな
わち弱い磁界で磁化および消磁する、という特性ももっ
ている。ヨーロッパ特許出願EP−Ａ−59864号、84335
号、84785号は前記の方式の方法を扱う文献例である。
量産規模でアモルファス金属テープの生産を行う場
合、長期間にわたりテープの形状および品質の安定を保
証しなければならないため、特別な問題が生じる。
合、長期間にわたりテープの形状および品質の安定を保
証しなければならないため、特別な問題が生じる。
本発明は、簡単で経済的な方法でこれらの要請を満た
すことを目的とする。
すことを目的とする。
本発明はこの目的のため、受金表面と噴流との間の前
記移動方向に対し直角な往復運動を行うことを特徴とす
る前記の方式の方法を対象とする。
記移動方向に対し直角な往復運動を行うことを特徴とす
る前記の方式の方法を対象とする。
別の特徴によれば、 往復運動は正弦波形である、 時間の経過とともに、受金表面と噴流との相対中央位
置が移動する。
置が移動する。
本発明はまた、上記で規定した方法の実施のための設
備も対象とする。同設備は、少なくとも１つの吐出ノズ
ルを具備した液体金属を入れたるつぼと、吐出ノズルに
対向して受金表面を高速で移動する手段を具備した受金
表面を含む容器とを含む方式であって、吐出ノズルと受
金表面との間に、前記表面の移動方向に対し直角な方向
の相対往復運動を生じさせる移動手段を含むことを特徴
とする。
備も対象とする。同設備は、少なくとも１つの吐出ノズ
ルを具備した液体金属を入れたるつぼと、吐出ノズルに
対向して受金表面を高速で移動する手段を具備した受金
表面を含む容器とを含む方式であって、吐出ノズルと受
金表面との間に、前記表面の移動方向に対し直角な方向
の相対往復運動を生じさせる移動手段を含むことを特徴
とする。
同設備の別の特徴によれば、 前記表面は、駆動軸が容器の隔壁を滑動により横断す
る、切り込みをもつホイールの外周面であり、前記移動
手段は、シャーシと、ホイールの軸に平行に移動する案
内台であって、同案内台に軸方向に固定されている駆動
軸を支持する案内台と、シャーシに対し台を往復駆動さ
せるのに適した第１駆動手段とを含む。
る、切り込みをもつホイールの外周面であり、前記移動
手段は、シャーシと、ホイールの軸に平行に移動する案
内台であって、同案内台に軸方向に固定されている駆動
軸を支持する案内台と、シャーシに対し台を往復駆動さ
せるのに適した第１駆動手段とを含む。
るつぼは、滑動方向に沿って伸長している隔壁の開口
部の上側の容器の上面壁上に、その移動方向に対し直角
に、滑動自在に取り付けられ、さらにるつぼの滑動方向
にるつぼを往復移動させる手段が設けられている。
部の上側の容器の上面壁上に、その移動方向に対し直角
に、滑動自在に取り付けられ、さらにるつぼの滑動方向
にるつぼを往復移動させる手段が設けられている。
設備はさらに、受金表面と吐出ノズルとの相対中央位
置を変化させるのに適した変移手段を含む。
置を変化させるのに適した変移手段を含む。
前記変移手段は、前記移動手段の継続時間よりもはる
かに少ない時間をもつ往復駆動手段である。
かに少ない時間をもつ往復駆動手段である。
次に、添付図面を参照して本発明の諸実施例について
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の第１実施例による設備の縦断面概
略図である。
略図である。
第２図は、第１図のII−II縦断面図である。
第３図は、本発明の第２の実施例による設備の第１図
と同様の図である。
と同様の図である。
第４図は、第３図の設備の詳細を示す斜視図である。
第５図は、第４図のＶ−Ｖ断面図である。
第１図および第２図に図示する設備は、過急冷により
アモルファステープ（第２図）の片１を生産するための
ものである。設備は、主な構成要素として、部分的に真
空な容器２と、るつぼ３と、切り込みをもつホイール４
と、同ホイールの軸６の駆動手段５と、ホイールに連結
されたブラシ７とを含む。
アモルファステープ（第２図）の片１を生産するための
ものである。設備は、主な構成要素として、部分的に真
空な容器２と、るつぼ３と、切り込みをもつホイール４
と、同ホイールの軸６の駆動手段５と、ホイールに連結
されたブラシ７とを含む。
容器２は、真空ポンプ９に接続され圧力計10を具備し
た真空引き口８を含む。ホイールの軸６およびブラシ７
の軸11は各々、パッキン12、13を介して容器の側面壁を
貫通している。これら２つの軸は互いに平行であり、軸
13は、容器の外側の固定ベッド15に固定されたモータ14
によって駆動される。
た真空引き口８を含む。ホイールの軸６およびブラシ７
の軸11は各々、パッキン12、13を介して容器の側面壁を
貫通している。これら２つの軸は互いに平行であり、軸
13は、容器の外側の固定ベッド15に固定されたモータ14
によって駆動される。
るつぼ３はインダクタ16を具備し、耐熱パッキン17を
介して容器２の上面壁に固定されている。るつぼの底部
には、容器の口19に対し垂直に位置する注ぎ口18が穿口
されている。
介して容器２の上面壁に固定されている。るつぼの底部
には、容器の口19に対し垂直に位置する注ぎ口18が穿口
されている。
ホイール４は、その軸Ｘ−Ｘに平行で等間隔の切り込
み20をその外部表面にもつ金属円筒である。ブラシ７
は、口19に対し垂直に位置するホイールの下部領域と接
触している。
み20をその外部表面にもつ金属円筒である。ブラシ７
は、口19に対し垂直に位置するホイールの下部領域と接
触している。
駆動手段５は、軸６の回転駆動装置21と、同軸の往復
運動駆動装置と、往復運動の中央面移動装置23とを含
む。
運動駆動装置と、往復運動の中央面移動装置23とを含
む。
軸６は、容器２の外側で、軸方向のストッパ（図示せ
ず）を具備し可動台25に固定された２つの軸受４により
支持されている。したがって軸６は移動時、同台に連結
され、台25に固定されているモータ28によりベルト27を
介して駆動されているプーリ26を支持している。
ず）を具備し可動台25に固定された２つの軸受４により
支持されている。したがって軸６は移動時、同台に連結
され、台25に固定されているモータ28によりベルト27を
介して駆動されているプーリ26を支持している。
台25は、同台の下に位置する可動シャーシ30に固定さ
れているスライド29により、軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内
される。同シャーシは、出力軸に偏心輪32がはめられて
いる歯車付きモータ31を支持し、この偏心輪は、台25の
下面に設けられた軸Ｘ−Ｘに直角な溝33と噛合してい
る。
れているスライド29により、軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内
される。同シャーシは、出力軸に偏心輪32がはめられて
いる歯車付きモータ31を支持し、この偏心輪は、台25の
下面に設けられた軸Ｘ−Ｘに直角な溝33と噛合してい
る。
一方、シャーシ30は、同シャーシの下に位置する固定
ベッド35に固定されているスライド34により、軸Ｘ−Ｘ
に沿って移動案内される。同シャーシの下に突起してい
る下部付属物36は、２つの行程端ストッパ38を具備した
ねじ切りロッド37と噛合しているタップ穴を含む。ロッ
ド37の延長部分はベッド35内に回動自在に取り付けられ
ているが、ベッドに対する移動はできないよう固定さ
れ、クランク39により回転駆動することが可能である。
ベッド35に固定されているスライド34により、軸Ｘ−Ｘ
に沿って移動案内される。同シャーシの下に突起してい
る下部付属物36は、２つの行程端ストッパ38を具備した
ねじ切りロッド37と噛合しているタップ穴を含む。ロッ
ド37の延長部分はベッド35内に回動自在に取り付けられ
ているが、ベッドに対する移動はできないよう固定さ
れ、クランク39により回転駆動することが可能である。
さらに、軸６は窪んでおり、ホイールの内部冷却回路
（図示せず）に接続された回路であるホイールの冷却水
の往復回路を形成している。水の供給および排出は、軸
端に位置する回転継手40を介して行われる。
（図示せず）に接続された回路であるホイールの冷却水
の往復回路を形成している。水の供給および排出は、軸
端に位置する回転継手40を介して行われる。
同設備の運転は以下の通りである。
容器２において部分的真空を実現しシャーシ30が所定
の位置に来たら、モータ14、28、31を起動する。その結
果ホイール４は、その軸を中心とする回転運動と、その
軸に沿った正弦波形運動とを行う。ホイールの冷却水を
循環させる。
の位置に来たら、モータ14、28、31を起動する。その結
果ホイール４は、その軸を中心とする回転運動と、その
軸に沿った正弦波形運動とを行う。ホイールの冷却水を
循環させる。
次に、るつぼ３内に液体金属41を流し込む。すると同
金属は、ノズル18、19から一定流量で液体金属の流糸ま
たは噴流42の形状で吐出され、ホイール４に衝突する。
ホイールが高速回転することにより、流糸42が平面テー
プの形状に変化し、切り込み20により片１に切断され
る。パラメータ（ホイールの回転直径および速度、液体
金属および冷却水の流量）を適切に調節することにより
106℃／秒程度の金属冷却速度に到達することができる
が、同速度は周知のように金属を所望の非結晶形態で硬
化する速度である。
金属は、ノズル18、19から一定流量で液体金属の流糸ま
たは噴流42の形状で吐出され、ホイール４に衝突する。
ホイールが高速回転することにより、流糸42が平面テー
プの形状に変化し、切り込み20により片１に切断され
る。パラメータ（ホイールの回転直径および速度、液体
金属および冷却水の流量）を適切に調節することにより
106℃／秒程度の金属冷却速度に到達することができる
が、同速度は周知のように金属を所望の非結晶形態で硬
化する速度である。
台25の往復運動により、噴流42は、偏心輪32とその回
転軸との距離の２倍に等しい距離ｄだけ離れた２つの垂
直面P1、P2間を移動するホイールの可変区域に衝突す
る。
転軸との距離の２倍に等しい距離ｄだけ離れた２つの垂
直面P1、P2間を移動するホイールの可変区域に衝突す
る。
この往復運動によりテープの繰り返し位置決め精度条
件が向上しホイールの摩耗が少なくなることが、経験に
よりわかっている。
件が向上しホイールの摩耗が少なくなることが、経験に
よりわかっている。
また、クランク39を操作することにより、噴流42が当
たる区域の中心面を移動させる。これにより、ホイール
の摩耗を均一に分布させることが可能となり、したがっ
てホイールの使用時間を大幅に伸ばすことができる。上
記運動の振幅はストッパ38によって規定されるが、Ｌを
ホイールの軸方向の長さとしたとき振幅はＬ−d/2より
も若干小さい値が選択される。
たる区域の中心面を移動させる。これにより、ホイール
の摩耗を均一に分布させることが可能となり、したがっ
てホイールの使用時間を大幅に伸ばすことができる。上
記運動の振幅はストッパ38によって規定されるが、Ｌを
ホイールの軸方向の長さとしたとき振幅はＬ−d/2より
も若干小さい値が選択される。
クランク39は、容器の前面壁に設けられている丸窓43
（第２図）を通してホイールの摩耗を監視するオペレー
タにより、間欠的に作動させることができる。変形例に
おいては、同作動を間欠的に行うか連続的に行うかを自
動的にプログラムすることが可能である。たとえばこの
作動により、台25の運動の継続時間よりもはるかに短い
継続時間をもつシャーシ30の正弦波形運動を発生させる
ことができる。
（第２図）を通してホイールの摩耗を監視するオペレー
タにより、間欠的に作動させることができる。変形例に
おいては、同作動を間欠的に行うか連続的に行うかを自
動的にプログラムすることが可能である。たとえばこの
作動により、台25の運動の継続時間よりもはるかに短い
継続時間をもつシャーシ30の正弦波形運動を発生させる
ことができる。
成形が終了したらホイールを止め、容器２内の真空を
解除し、同容器のドア44（第２図）からテープの片１を
回収する。
解除し、同容器のドア44（第２図）からテープの片１を
回収する。
第３図から第５図の実施様態においては、軸６は軸方
向において一定であり、容器２の軸Ｘ−Ｘに平行に移動
自在に取り付けられているのはるつぼ３である。また、
同実施様態においては、軸６、11が容器２を貫通してい
る。
向において一定であり、容器２の軸Ｘ−Ｘに平行に移動
自在に取り付けられているのはるつぼ３である。また、
同実施様態においては、軸６、11が容器２を貫通してい
る。
その結果、軸６の軸受24とモータ28とは固定ベッド1
5、35に固定されているが、るつぼ３は、穴18の下側に
穴46を穿孔された支持板45に継手17を介して固定されて
いる。容器の上面壁は、軸Ｘ−Ｘに平行に延長され同軸
に垂直に位置するスリット47と、同スリットを囲む溝49
に部分的に収納されたポリテトラフルオロエチレン（PT
FEまたは「テフロン」）製継手48とを含む。板45は継手
48上に置かれ、容器の上面壁に設けられた摺動面（図示
せず）により軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内される。
5、35に固定されているが、るつぼ３は、穴18の下側に
穴46を穿孔された支持板45に継手17を介して固定されて
いる。容器の上面壁は、軸Ｘ−Ｘに平行に延長され同軸
に垂直に位置するスリット47と、同スリットを囲む溝49
に部分的に収納されたポリテトラフルオロエチレン（PT
FEまたは「テフロン」）製継手48とを含む。板45は継手
48上に置かれ、容器の上面壁に設けられた摺動面（図示
せず）により軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内される。
可動シャーシ30は、前記と同様に摺動面34とねじ切り
ロッド37−クランク39アセンブリとに連結され、サーボ
シリンダ50とその制御装置51とを支持している。同サー
ボシリンダのピストンロッド52は板45に固定されてい
る。
ロッド37−クランク39アセンブリとに連結され、サーボ
シリンダ50とその制御装置51とを支持している。同サー
ボシリンダのピストンロッド52は板45に固定されてい
る。
同設備は、サーボシリンダ50によってもたらされる往
復運動と、クランク39の作動によって生じる同往復運動
の中央点の低速移動運動とによって、ホイールに対し噴
流42が移動する点を除けば、前記と同じように作動す
る。
復運動と、クランク39の作動によって生じる同往復運動
の中央点の低速移動運動とによって、ホイールに対し噴
流42が移動する点を除けば、前記と同じように作動す
る。
第３図から第５図の実施様態は、たとえば長尺ホイー
ルの場合などいくつかの場合には有利である。
ルの場合などいくつかの場合には有利である。
本設備の各実施様態において、たとえば中性ガスなど
の適当なガスの雰囲気を容器内に実現することが可能で
あることは言うまでもない。さらに、同時に複数の噴流
42を発生させるため、るつぼ３はその底部に複数のノズ
ル18を含むことができる。
の適当なガスの雰囲気を容器内に実現することが可能で
あることは言うまでもない。さらに、同時に複数の噴流
42を発生させるため、るつぼ３はその底部に複数のノズ
ル18を含むことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 11/06 360 B22D 11/06 370
Claims (6)
- 【請求項１】受金表面（４）と噴流（42）との間の移動
方向に対し直角な方向に往復運動を行うこと、および時
間の経過とともに、受金表面（４）と噴流（42）との相
対中央位置を移動させることを特徴とする、高速で移動
する受金表面（４）に少なくとも１つの液体金属噴流
（42）を吹き付ける方式の過急冷によるアモルファス金
属テープの製造方法。 - 【請求項２】往復運動が正弦波形であることを特徴とす
る、請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】少なくとも１つの吐出ノズル（18）を具備
した液体金属を入れたるつぼ（３）と、吐出ノズルに対
向して受金表面を高速で移動させる手段（21）を具備し
た受金表面（４）を含む容器（２）とを含む方式であっ
て、吐出ノズル（18）と受金表面（４）との間に、前記
表面の移動方向に対し直角な方向の相対往復運動を生じ
させる移動手段（22）を含むこと、および受金表面
（４）と吐出ノズル（18）との相対中央位置を変化させ
るのに適した変移手段（23）を含むことを特徴とする過
急冷による非結晶金属テープの製造設備。 - 【請求項４】前記表面（４）が、駆動軸（６）が容器の
隔壁（２）を滑動により横断する、切り込みもつホイー
ルの外周面であること、および前記移動手段（22）が、
シャーシ（30）と、ホイールの軸（Ｘ−Ｘ）に平行に移
動する案内台（25）であって、前記案内台に軸方向に固
定されている駆動軸（６）を支持する案内台と、シャー
シに対し台を往復駆動させるのに適した第１駆動手段
（31〜33）とを含むことを特徴とする請求の範囲第３項
に記載の設備。 - 【請求項５】るつぼ（３）が、滑動方向に沿って伸長し
ている隔壁の開口部（47）の上側の容器（２）の上面壁
上に、前記移動方向に対して直角に、滑動自在に取り付
けられていること、およびるつぼの滑動方向にるつぼを
往復移動させる手段（50〜52）が設けられていることを
特徴とする請求の範囲第３項に記載の設備。 - 【請求項６】前記変移手段（23）が、前記移動手段（2
2）の継続時間よりもはるかに少ない時間をもつ往復駆
動手段であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載
の設備。
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