JP3179245B2

JP3179245B2 - センダスト箔帯の製造方法

Info

Publication number: JP3179245B2
Application number: JP12996593A
Authority: JP
Inventors: 勇吉井; 英八郎田中; 健増本; 明久井上; 信行西山
Original assignee: 健増本; 明久井上; 帝国ピストンリング株式会社
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH06315743A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気特性に優れたセン
ダスト箔帯を溶湯から直接に連続して製造する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】センダスト合金材料は、磁性材料として
使用されることから、磁化特性を向上させるために、微
細で均一な組織を有することが要求される。また、通常
の鋳造方法で製造すると脆い製品となってしまうことか
ら、磁化特性が高く、かつ靭性のある製品を得るため
に、急冷凝固法により製造することが検討されている。
急冷凝固法としては、片ロール法、双ロール法、遠心急
冷法が知られている。

【０００３】片ロール法は、回転する単ローターに金属
溶湯を注湯して急冷し、冷却された金属を、ローターの
遠心力と、金属とローターとの付着力の差によりロータ
ーから連続的に剥離することにより金属箔帯を製造する
ものである。この場合、冷却速度は、溶湯がローターに
接触した時間により決定される。また、製造される箔帯
の表面については、ローターに接触する面（以下、ロー
ル凝固面と記載する）では、ローター表面の粗さを調整
することにより、緻密で平滑な表面を得ることができる
が、ローターに接触しない方の面（以下、自由凝固面と
記載する）は、金属溶湯の粘性や、表面張力により表面
の粗さが決定される。このため、片ロール法は、アモル
ファス合金のように粘性や表面張力の大きい合金の箔帯
を製造する場合には、比較的平滑な表面のものを得るこ
とができるが、センダスト合金のように、粘性の比較的
小さい合金の箔帯を製造する場合には、製品の表面が粗
雑になるという欠点がある。

【０００４】また、双ロール法は、金属溶湯を近接する
２個のロールで挟み込んで冷却するために、冷却速度を
大きくすることができ、また、表面の比較的円滑な箔帯
を得ることができる。しかしながら、この方法では、薄
い箔帯を製造する場合、例えばロール間の間隙を５０μ
ｍ以下に調整することが必要であり、実用上極めて難し
い製造方法であった。このため、双ロール法による量産
は殆ど行われていないのが現状である。

【０００５】一方、従来よりアモルファス箔帯の製造に
用いられて遠心急冷法により、センダスト箔帯を製造す
ることも試験的に試みられている。

【０００６】図７には、従来行われている遠心急冷法を
実施するための装置の一例が概略的に示されている。図
において、１は、上下方向に支持されたルツボであり、
上端から金属材料を投入して溶融する。３は、上記ルツ
ボ１の下端に形成された、金属溶湯を注湯するためのノ
ズルであり、重力方向に対してほぼ９０°に曲げられて
開口している。４は、回転軸９によって回転可能に支持
され、上部が開放された皿状をなす回転冷却体である。
そして、前記ノズル３の先端は、この回転冷却体４の内
周面４ａの一箇所に近接して配置されている。回転冷却
体４の内周面４ａは、上方に向けて広がる円錐形状をな
し、その頂角である解放角度θは、一般に２０〜６０°
とされている。

【０００７】したがって、図７の装置を用いた遠心急冷
法では、ルツボ１内で溶融させた金属溶湯を、一定速度
で回転する回転冷却体４の内周部４ａに、ノズル３を通
して連続的に注湯し、急冷凝固させて得られた箔帯６
を、遠心力により回転冷却体４から連続的に取出すよう
にする。

【０００８】この遠心急冷法によれば、金属溶湯を回転
冷却体４の内周面４ａに遠心力で押しつけて冷却するた
め、冷却体４との接触時間が長くなり、片ロール法に比
べて冷却速度を大きくして、より微細で均一な組織を得
ることができる。しかしながら、図７に示した装置で
は、連続して製造された箔帯６がノズル３の部分に絡み
つきやすく、量産には適さないという問題があった。

【０００９】このため、遠心急冷法の改良として、ＵＳ
Ｐ３，８８１，５４０号には、横方向に向けて一定の開
放角度で開口した回転冷却体の内周面に金属溶湯を注湯
し、連続した箔帯を横向きに排出する方法が開示されて
いる。

【００１０】しかしながら、上記ＵＳＰ３，８８１，５
４０号の方法においても、回転冷却体の遠心力を利用し
て、箔帯を連続して横向きに排出するため、箔帯が回転
冷却体内部で絡みつくという問題があり、量産に適した
方法ではなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、遠心急冷法の特徴である冷却速度の大きさを利
用して、磁化特性が高いセンダスト箔帯を連続して生産
性よく製造する方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、Ｆｅ：８４〜８６重量％、Ｓｉ：９．４
〜９．８重量％、Ａｌ：５．２〜５．７重量％の合金組
成となる金属材料を溶融させ、この溶湯を回転冷却体の
表面に連続的に注湯して急冷凝固させるセンダスト箔帯
の製造方法において、前記回転冷却体として、回転中心
を上下方向に向けて支持され、下部が広がって開放され
た円錐形状の内周面を有し、この内周面の円錐の頂角で
ある開放角度が４５〜７５°であるものを用い、前記溶
湯を前記回転冷却体の内周面に注湯することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明では、回転する冷却体の内周面に注湯さ
れた金属溶湯は、冷却体の内周面に遠心力で押しつけら
れて冷却される。このため、冷却体との接触時間が長く
なり、冷却速度が大きくなるため、微細で均一な組織の
センダスト合金箔帯を得ることができる。

【００１４】また、自由凝固面が内側になるために、こ
の面が遠心力により加圧されて緻密な組織となり、平滑
な表面を得ることができる。更に、結晶粒界の偏折が少
なくなるので、磁化した場合障害となる壁がなく、一方
向に磁化されやすくなる。このため、軟磁性材料として
望ましい透磁率を得ることができる。

【００１５】更に、本発明で用いる回転冷却体は、全体
として下部が広がって開放された円錐形状をなし、その
開放角度が４５〜７５°に限定されている。このような
形状の回転冷却体の内周面に上方から溶湯を注湯し、下
端から箔帯を取り出すようにすると、遠心力と重力の作
用によって箔帯の排出が良好になり、寸法、形状の均一
な箔帯を、連続して製造することが可能になる。

【００１６】

【実施例】図１には、本発明を実施するための製造装置
の一実施例が示されている。図１において、１は、合金
材料となる金属を溶融するルツボである。このルツボ１
は上下方向に支持されており、上端より合金材料を投入
するようになっている。また、ルツボ１の周囲には、例
えば高周波誘導加熱装置などの加熱装置５が設置されて
いる。

【００１７】また、３は、ルツボ１の下端に形成された
ノズルであり、ルツボ１内で溶融された金属溶湯２の注
湯口となるものである。ノズル３は、重力方向に対して
ほぼ９０°の角度に曲げられて開口しており、ルツボ１
内を図示しない加圧手段で加圧することによって、金属
溶湯２を連続的に注湯する。

【００１８】４は、ルツボ１の下方に回転可能に支持さ
れ、ノズル３より注湯された溶湯２を急冷するための回
転冷却体である。この回転冷却体４は、少なくともその
内周面４ａが下方へ向けて広がった円錐形状をなし、上
下端部が開口されていて全体としてラッパ形状をなして
いる。前記ルツボ１の下端部は、回転冷却体４の上端開
口部から回転冷却体４内に挿入され、ノズル３の先端を
回転冷却体４の内周面４ａに近接させて支持されてい
る。回転冷却体４は、その上端部外周をフレーム７にベ
アリング８を介して、垂直方向に沿った回転中心ｘを中
心にして回転自在に支持されており、上端部外周に装着
されたプーリ１０を介して図示しない駆動手段により、
図１中ａ方向に回転するようになっている。

【００１９】本発明の特徴の一つは、回転冷却体４の内
周面４ａの円錐の頂角である開放角度θを４５〜７５°
としたことにある。開放角度θが４５°未満では、急冷
凝固された合金材料が、遠心力により回転冷却体４の内
周面４ａに貼り付いたまま堆積するので好ましくない。
また、開放角度θが７５°を超えると、回転冷却体４の
内周面４ａに溶湯２を均一に供給することが困難にな
り、箔帯６の横断面が遠心力によってクサビ状になるな
ど、箔帯の寸法、形状が不均一になるため、やはり好ま
しくない。なお、上記開放角度θは５０〜７０°とする
ことが更に好ましい。

【００２０】次に、この装置を用いた本発明のセンダス
ト箔帯の製造方法を説明すると、まず、８４〜８６重量
％、Ｓｉ：９．４〜９．８重量％、Ａｌ：５．２〜５．
７重量％の合金組成となるように調製された金属材料を
用意し、この金属材料をルツボ１内に投入し、加熱装置
５によってルツボ１内で加熱溶融させ、金属溶湯２とす
る。

【００２１】そして、ルツボ１内を図示しない加圧手段
で加圧して、金属溶湯２をルツボ１下端のノズル３から
押し出して、所定の速度で回転する回転冷却体４の傾斜
した内周面４ａの最上部付近に連続的に注湯する。

【００２２】注湯された金属溶湯２は、回転冷却体４の
内周面４ａに遠心力によって押し付けられて急冷され、
センダスト箔帯６となって、回転冷却体４の内周面４ａ
上に押し付けられたまま、図中ａの方向に回転しながら
下方へ移動し、下端の開口部より連続的に取り出され
る。

【００２３】なお、注湯時における金属溶湯２の温度
は、１５００〜１６００℃が好ましい。また、回転冷却
体４は、例えば水冷などの手段によって、少なくとも２
０℃以下に冷却されていることが好ましく、回転速度
は、周速１５〜１００ｍ／ｓとされることが好ましい。

【００２４】実施例図１の製造装置を用いて、以下の手順によりセンダスト
箔帯を製造した。塊状のＦｅ（純度９９．９９％）８５
重量％、Ａｌ（純度９９．９９％）５．４重量％、及び
Ｓｉ（純度９９．９９９％）９．６重量％を高周波誘導
加熱装置を有するルツボ１で溶解した後、温度を１５５
０℃に保って、ノズル３より連続的に押し出した。この
溶湯２を、周速２０ｍ／ｓで回転する開放角度６０°の
円錐形状の回転冷却体４の内周面に注湯し、連続したセ
ンダスト箔帯６を得た。

【００２５】図２は、こうして得られたセンダスト箔帯
の１０倍の顕微鏡写真であり、同図（ａ）はロール凝固
面を、同図（ｂ）は自由凝固面を示している。図２から
明らかなように、本発明の方法によるセンダスト箔帯
は、ロール凝固面、自由凝固面共に平滑な表面構造を有
している。

【００２６】また、図３は、上記センダスト箔帯の断面
を示す３００倍の顕微鏡写真である。本発明の方法によ
るセンダスト箔帯は、３〜１８μｍの結晶粒からなる緻
密な組織を有している。

【００２７】比較例上記実施例と同様にして調製された金属溶湯を、１３０
０ｒｐｍで回転している直径３００ｍｍの銅製ロール
（片ロール）に連続的に注湯して急冷凝固させ、連続し
たセンダスト箔帯を得た。

【００２８】図４は、上記方法により得られたセンダス
ト箔帯の１０倍の顕微鏡写真であり、同図（ａ）はロー
ル凝固面であり、同図（ｂ）は自由凝固面を示してい
る。図４から明らかなように、片ロール法による製品は
表面が粗く、本発明の方法のように平滑な表面を有する
センダスト箔帯を得ることはできなかった。

【００２９】また、図５は、上記方法により得られたセ
ンダスト箔帯の断面を示す３００倍の顕微鏡写真であ
る。このように、片ロール法によるセンダスト箔帯は、
３〜３０μｍの結晶粒から構成され、本発明の方法のよ
うに緻密な組織を得ることはできなかった。

【００３０】試験例１上記実施例及び比較例で得られたセンダスト箔帯を、真
空中で、８３５℃、１時間熱処理して結晶粒を調製し、
交流磁化特性測定装置（玉川機械株式会社製）により、
高周波領域における周波数による磁化への影響を測定し
た。なお、参考例として、パーマロイ箔帯についても同
様にして磁気特性を測定した。その結果を図６に示す。
図中、○−○は実施例の結果、△−△は比較例の結果、
□−□はパーマロイの結果を示す。

【００３１】図６に示されるように、従来の片ロール法
によるセンダスト箔帯及びパーマロイ箔帯では、１００
ｋＨｚの周波数における透磁率がそれぞれ４００及び１
５０であったのに対して、本発明の方法により製造され
たセンダスト箔帯は、２０００の透磁率を有しており、
高周波領域での透磁率に優れていることが確認された。

【００３２】試験例２上記実施例において、開放角度θが２０、３０、４５、
５０、６０、６５、７０、８０、９０°の逆円錐形状の
回転冷却体を用意し、それぞれ上記実施例と同様にして
センダスト箔帯を製造した。

【００３３】その結果、開放角度が２０°及び３５°の
場合には、急冷凝固したセンダスト合金が冷却体の内周
面に貼り付いたまま堆積し、連続した箔帯を製造するこ
とができなかった。

【００３４】また、開放角度が８０°及び９０°の場合
には、金属溶湯を冷却体の内周面に均一に供給すること
が困難であり、更に、冷却体の回転による遠心力が強す
ぎて、箔帯の横断面がクサビ状になるなど、均一な寸
法、形状の箔帯を連続して製造することができなかっ
た。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センダスト合金組成となるように調製した金属溶湯を、
下部が広がって開放された逆円錐形状をなし、円錐の開
放角度が４５〜７５°である回転冷却体の内周面に連続
的に注湯することにより、磁化特性に優れ、寸法、形状
が均一なセンダスト箔帯を連続して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施するための装置の一
例を示す概略断面図である。

【図２】本発明の方法によって製造されたセンダスト
箔帯からなる金属の表面組織を示す顕微鏡写真であり、
（ａ）はロール凝固面、（ｂ）は自由凝固面を示す。

【図３】本発明の方法によって製造されたセンダスト
箔帯からなる金属の断面組織を示す顕微鏡写真である。

【図４】従来の片ロール法により製造されたセンダス
ト箔帯からなる金属の表面組織を示す顕微鏡写真であ
り、（ａ）はロール凝固面、（ｂ）は自由凝固面を示
す。

【図５】従来の片ロール法により製造されたセンダス
ト箔帯からなる金属の断面組織を示す顕微鏡写真であ
る。

【図６】本発明の方法で製造されたセンダスト箔帯の
高周波領域における磁気特性を、従来の片ロール法によ
るセンダスト箔帯及びパーマロイ合金と比較した結果を
示す図表である。

【図７】従来の遠心急冷法を実施するための装置の一
例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ルツボ２金属溶湯３ノズル４回転冷却体４ａ内周面５加熱装置６センダスト箔帯７回転装置 θ 回転冷却体内周面の開放角度ａ回転冷却体の回転方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中英八郎宮城県仙台市青葉区片平２丁目１−１東北大学金属材料研究所内 (72)発明者増本健宮城県仙台市青葉区上杉３丁目８番22号 (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅11−806 (72)発明者西山信行東京都中央区八重洲１−９−９帝国ピストンリング株式会社内 (56)参考文献特開昭58−135752（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−108146（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−76437（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−123314（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−88219（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−85928（ＪＰ，Ａ) 特開平５−123890（ＪＰ，Ａ) 米国特許3881540（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/06 360 B22D 11/06 370 B22D 11/00 C22C 38/00 303 C22C 38/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ：８４〜８６重量％、Ｓｉ：９．４
〜９．８重量％、Ａｌ：５．２〜５．７重量％の合金組
成となる金属材料を溶融させ、この溶湯（２）を回転冷
却体（４）の表面に連続的に注湯して急冷凝固させるセ
ンダスト箔帯の製造方法において、前記回転冷却体
（４）として、回転中心（ｘ）を上下方向に向けて支持
され、下部が広がって開放された円錐形状の内周面（４
ａ）を有し、この内周面（４ａ）の円錐の頂角である開
放角度（θ）が４５〜７５°であるものを用い、前記溶
湯（２）を前記回転冷却体（４）の内周面（４ａ）に注
湯することを特徴とするセンダスト箔帯の製造方法。