JP5319406B2 - 離型剤の塗布方法及び非晶質合金成形体の製造方法 - Google Patents
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この問題を解決するため、成形する金属ガラスと同一組成又は同一基の金属ガラスの粉体等の非晶質合金粒子を含む離型剤を用いることが検討されている。このような離型剤は、成形される材料と同一成分であるため、成形体の表面を汚染せず、成形材料の結晶化も誘発しないと考えられ、期待されている。
本発明の他の目的は、非晶質合金粒子を含む離型剤の機能を十分発揮させて、好適に非晶質合金の成形体を製造することができる非晶質合金成形体の製造方法を提供することである。
また、前記非晶質合金は、Zr基合金であってもよい。
また、本発明の非晶質合金成形体の製造方法によれば、非晶質合金粒子を含む離型剤の機能を十分発揮させて、好適に非晶質合金の成形体を製造することができる。
真空装置20は、公知のものを適宜選択して採用可能であり、バルブ21によってチャンバー10と接続されている。
不活性ガス供給ユニット30も公知のものを適宜選択して採用可能であり、バルブ31によってチャンバー10と接続されている。不活性ガス供給ユニット30は、アルゴン(Ar)等の適宜選択した不活性ガスをチャンバー10内の圧力が所望の値となるようにチャンバー10内に供給可能である。
上型43は、金属やセラミックス等からなり、回転中心に沿って形成された貫通孔43Aを有する。下型44は、上型43と同様の材料で同径に形成されており、上面44Aにキャビティ部45を収容するための溝44Bを有する。
この構成ではスリット46Aと係合部47Aとの境界線が金型41のパーティングラインを形成するが、スリット46Aに代えて、キャビティ部材46の外周面に係合部47Aと係合可能かつ内腔まで貫通しない溝を形成することによって、係合部47Aの境界にパーティングラインを有さないようにキャビティ部45を構成してもよい。
加熱機構51としては、誘導加熱を行うためのコイルや、各種ヒーター等の公知の構成を適宜選択して採用することができる。材料供給部50には、図示しない供給機構から成形材料である金属ガラスの材料合金が供給される。供給された材料合金は加熱機構51によって溶解されて材料溶湯Mとなり、貫通孔43Aから金型41内のキャビティCに導入される。加熱機構51として、誘導加熱を行う機構を採用すると、材料溶湯Mの生成後に加熱機構51を停止することで、材料溶湯Mを落下させて金型41内に導入することができる。
本工程における減圧目標値は、適宜設定することが可能である。金型41周囲の雰囲気の圧力を低くするほど酸素分圧が低下し、金属ガラスの粉末が酸化しにくくなるが、チャンバー10内が真空に近づくと、離型剤中の溶媒が存在できなくなって揮発してしまい、離型剤の流動性が低下する。その結果、金型回転工程S15で金型41を回転しても、まんべんなくキャビティCの内面に離型剤を塗布することが困難となるので、金属ガラス粉末の酸化を好適に防止しつつ、離型剤中の溶媒が存在できる程度の圧力に減圧目標値が設定されるのが好ましい。このような減圧目標値の範囲としては、例えば、0.1Pa以上15000Pa以下が好ましく、3000Pa以上10000Pa以下がより好ましい。
このとき、キャビティCに上述のパーティングラインが形成される場合は、金型41の回転方向に対して後方にパーティングラインが位置するようにキャビティ部45が金型41内に設置されるのが好ましい。このようにすると、離型剤がパーティングラインに進入しやすく、離型剤によってパーティングラインを好適に埋めることができる。
ステップS15が終了すると、離型剤の塗布が完了する。離型剤が均一に塗布されることによって離型剤中の溶媒の揮発が進み、徐々に金属ガラスの粉末が露出し始める。このとき、図示しない加熱機構等によって、金型を加熱し、溶媒の揮発を促進してもよい。離型剤の塗布完了後、処理はステップS20の雰囲気調整工程に移る。
このとき、真空引きによって離型剤に含まれる溶媒が完全に揮発し、金属ガラスの粉末がチャンバー10内の雰囲気に露出されるが、この時点ではチャンバー10内にほとんど酸素は存在していないため、金属ガラス粉末の酸化は起こらない。
回転している金型41に対して、材料溶湯Mが貫通孔43Aを経て所定量投入される。金型41に投入された材料溶湯Mは、回転によって発生する遠心力によって、貫通孔43A内に開口したキャビティ部材46の他方の端部からキャビティC内に進入する。キャビティC内において、材料溶湯Mは冷却固化し、キャビティCの形状を転写して成形される。
このとき、予め酸素分圧低下工程S14において、チャンバー10内の酸素分圧が低下されているので、離型剤に含まれる金属ガラスの粉末が酸化することが好適に防止される。その結果、離型剤がまんべんなくキャビティC内に塗布されるとともに、離型剤中の金属ガラスが結晶化を誘発することがなく、成形体の表面を汚染しない等の所望の性能を十分発揮して、好適に金属ガラスの成形を行うことができる。
正転工程S151において、矢印A1、A2のいずれの方向に金型41が回転されるかは適宜設定されてよく、逆転工程S152において、正転工程S151と逆方向に金型41が回転されればよい。また、回転機構42としては、予め正転及び逆転が可能なものを選択して採用しておく。
(実施例1)
実施例1では、Zr基の金属ガラスZr55Cu30Al10Ni5を用いて成形を行った。
まず使用する離型剤を調整した。アトマイズ法で作製されたZr55Cu30Al10Ni5のZr基の金属ガラス粉末(平均粒子径10マイクロメートル(μm))3グラム(g)を、アルコールを主成分とするゲル5g中に分散させ、これを離型剤とした。なお、上述及び以降の記載における平均粒子径は、面積平均粒子径である。
実施例2では、Zr基の金属ガラスZr60Cu20Al10Ni10を用いて成形を行った。
まず使用する離型剤を調整した。アトマイズ法で作製されたZr60Cu20Al10Ni10の金属ガラス粉末(平均粒子径15μm)3gを、アルコールを主成分とするゲル5g中に分散させ、これを離型剤とした。
型併せ工程S11、離型剤注入工程S12、金型取付工程S13、及び酸素分圧低下工程S14は実施例1と同様に行った。
本発明の実施例と比較するため、一般的な方法で離型剤の塗布を行い、Zr基の金属ガラスZr55Cu30Al10Ni5の成形を行った例を示す。
離型剤として、実施例1で使用したものを用い、金型41の型併せ後、一般的なノズルによるエアー噴きつけ法によってキャビティCの内面に塗布した。
その後、雰囲気調整工程S20、成形工程S30、及び取出工程S40は実施例1と同様に行い、Zr55Cu30Al10Ni5の金属ガラスからなる成形体を得た。
一方、実施例1では、成形体を金型41から容易に取り出すことができ、実施例2では、より小さい抵抗で成形体を取り出すことができた。いずれも離型剤がまんべんなく均一に塗布されていることによるものと推測された。
また、Zrは酸化されやすい性質を有しており、本発明の塗布方法は、Zr基を含む非晶質合金に対して特に好適に適用することができる。
45 キャビティ部
S12 離型剤注入工程
S14 酸素分圧低下工程
S15 金型回転工程
S151 正転工程
S152 逆転工程
Claims (5)
- キャビティ部を有する金型に、非晶質合金粒子が高揮発性の溶媒に分散された離型剤を塗布する離型剤の塗布方法であって、
前記キャビティ部内に前記離型剤を注入する離型剤注入工程と、
前記金型の周囲の雰囲気の酸素分圧を低下させる酸素分圧低下工程と、
前記離型剤注入工程後、成形材料を注入する前に金型を回転させる金型回転工程と、
を備えることを特徴とする離型剤の塗布方法。 - 前記酸素分圧低下工程において、前記金型の周囲の雰囲気が減圧されることを特徴とする請求項1に記載の離型剤の塗布方法。
- 前記金型回転工程は、
前記金型が、第一の方向に回転される正転工程と、
前記正転工程後に前記金型が前記第一の方向と反対の第二の方向に回転される逆転工程と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の離型剤の塗布方法。 - 前記非晶質合金は、Zr基合金であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の離型剤の塗布方法。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の離型剤の塗布方法を備えることを特徴とする非晶質合金成形体の製造方法。
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