JP3629219B2 - 単ロール法による薄帯の鋳造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯を単ロール法により鋳造する際、鋳造初期における薄帯の性状不良発生を抑制することで、鋳造中の薄帯破断を防止するとともに全長にわたって良好な性状を有する薄帯を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アモルファス合金薄帯などの急冷凝固薄帯は、単ロール法などにより、高速回転している冷却ロールの円周面に溶融合金を噴出し急冷凝固させて製造される。単ロール法においては、高い冷却速度を得るため、このプロセスが開発された当初から、ＵＳＰ ３，８６２，６５８ に記載されているように、銅および銅合金製の冷却ロールが用いられている。
【０００３】
このような急冷凝固法において、鋳造初期の薄帯に性状不良が生じ、鋳造中の薄帯が破断して鋳造を継続できなくなったり、鋳造を継続できても継続後の薄帯の性状に悪影響を及ぼすなどのトラブル発生が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明が解決しようとする課題は、単ロール法により急冷凝固薄帯を鋳造する際、鋳造初期における薄帯の性状不良発生を簡易な手段で効果的に抑制し、トラブルを解消して良好な薄帯を歩留まり良く製造できる方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、Ｂｅを１〜１０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金製ロールのロール円周面を、表面粗さＲa 値で０．３μｍ以下に仕上げた冷却ロールを使用して鋳造開始することを特徴とする単ロール法による薄帯の鋳造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に単ロール法の一例を示す。高速回転している冷却ロール５の円周面にノズル３の開口面を接近させ、ノズル３から溶融合金１を噴出させることにより薄帯６が連続的に鋳造される。溶融合金１はタンディッシュ２内にあり、ストッパー４を上げることで冷却ロール５の円周面に供給される。
【０００７】
この鋳造初期において、薄帯が破断するといったトラブルが生じる。本発明者らは、このトラブルは鋳造初期における冷却ロールの濡れ性不良に起因し、冷却ロールの材質および表面性状に依存して助長されるとの基本的な考え方に基づいて本発明に至った。
【０００８】
すなわち、鋳造初期においては溶融合金が冷却ロールに濡れ難いため十分な冷却効果が得られない部位が生じ、そのような部位では薄帯が脆くなる傾向があるが、このとき冷却ロールの表面が荒れていると薄帯に転写して表面疵が増え、切り欠き効果が増して薄帯が破断し易くなる。また鋳造初期の十分な冷却効果が得られない部位では固化しきれない溶融合金が飛散してノズル下部に付着し、冷却ロールの円周面を疵つけ、その後の薄帯の性状に悪影響を及ぼすとの考え方である。
【０００９】
そこで本発明法は、Ｂｅを１〜１０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金製ロールを冷却ロールとし、ロール円周面を表面粗さＲａ 値で０．３μｍ以下に仕上げた状態で鋳造を開始する。その他の条件は、従来から行われている通常の条件を採用することができる。
【００１０】
材質を限定した理由は、冷却ロールとして使用した場合に十分な硬さを確保するためである。ビッカース硬さで２００以上の硬さとすれば、鋳造初期に冷却ロールの表面に薄帯の破断原因となるような表面疵がほとんど生じなくなる。Ｂｅが１質量％未満ではビッカース硬さ２００以上の十分な硬さが得られず、１０質量％を超えると合金の製造が困難となるからである。
【００１１】
また表面粗さを限定した理由は、Ｒａ 値で０．３μｍを超えると鋳造初期の薄帯破断が発生しやすくなるからである。好ましくはＲａ 値で０．２μｍ以下とするのがよい。Ｒａ は ＪＩＳ Ｂ ０６０１ に規定される平均粗さであり、一般に用いられている粗さ計で測定できる。
【００１２】
ロール円周面を上記範囲の粗さとするには、例えば８００番以上のエメリー研磨紙により仕上げることができる。粗さ測定に際しては、粗さ計の触針を直接接触させるとロールに疵をつけるので、ロール円周面の測定部位のレプリカを例えばアクリル樹脂で採取し、該レプリカについて触針式粗さ計で測定することができる。
【００１３】
【実施例】
冷却ロールの材質および表面粗さ（Ｒａ ）を変化させ、次の条件で単ロール法鋳造実験を行い、得られた鋳片の性状を調査した。
合金成分：原子％にて、Ｆｅ８０．５％、Ｓｉ６．５％、Ｂ１２％、Ｃ１％
溶融合金温度：１３２０℃
冷却ロール寸法：直径１２００ｍｍ、幅２５０ｍｍ
冷却ロール表面速度（周速）：２５ｍ／ｓ
鋳造開始時のギャップ：２００μｍ
ノズル開口形状：０．７ｍｍ×１００ｍｍのスリット形状
【００１４】
冷却ロールの材質および表面粗さと鋳造結果をまとめて表１に示す。表面粗さは、冷却ロール円周面の幅方向中心部１００ｍｍ幅について、円周方向に４等分した４箇所のレプリカをアクリル樹脂（ナノファクター社製、商品名：デモテック＃４０）で採取し、該レプリカのロール周方向１００ｍｍ長さ分について粗さ計で測定したＲａ （μｍ）である。
【００１５】
【表１】

【００１６】
本発明例のＮｏ． １〜Ｎｏ． ８は、いずれも鋳造初期に薄帯破断のトラブルは発生せず、全量鋳造できた。薄帯の全長について肉眼観察した結果、Ｎｏ． ５およびＮｏ． ８では、ロール面（薄帯の冷却ロール側の面）に僅かな疵の発生が認められたが、特に問題となるレベルではなかった。その他の薄帯については、疵発生は認められなかった。
【００１７】
比較例のＮｏ． ９およびＮｏ． １０は、鋳造初期に薄帯破断のトラブルが発生し、途中で鋳造を中止した。冷却ロールの材質は本発明の条件内であるが、表面粗さが本発明範囲を外れて粗かったために破断したものと考えられる。
比較例のＮｏ． １１〜Ｎｏ． １４は、冷却ロールの材質をＣｕ−Ｃｒ合金としたものである。表面粗さは本発明範囲としたが、良好な薄帯は得られなかった。Ｎｏ． １１〜Ｎｏ． １３は、薄帯破断は発生しなかったが薄帯のロール側の面に疵が多発し、Ｎｏ． １４は薄帯破断が発生した。
【００１８】
以上の実施例から、本発明により鋳造を停止するなどのトラブルなく、性状良好な薄帯が得られることがわかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明法によれば、単ロール法により急冷凝固薄帯を鋳造する際、鋳造初期における薄帯の性状不良発生が簡易な手段で効果的に抑制され、薄帯破断等のトラブルが解消されて良好な性状の薄帯を歩留まり良く製造でき、製造歩留まり向上および生産性向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明法を実施するための単ロール法の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：溶融合金 ２：タンディッシュ
３：ノズル ４：ストッパー
５：冷却ロール ６：薄帯

Claims (1)

1. Ｂｅを１〜１０質量％含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物からなる銅合金製ロールのロール円周面を、表面粗さＲa 値で０．３μｍ以下に仕上げた冷却ロールを使用して鋳造開始することを特徴とする単ロール法による薄帯の鋳造方法。

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