JPH01143745A - 金属細線の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転液中紡糸法による金属細線の製造方法およ
びその装置に関するものであって、特に溶湯噴射ノズル
の閉塞を防ぎ比較的大量の金属細線を得ることのできる
金属細線の製造方法およびその装置に関する。

［従来の技術］ 溶融金属から直接金属細線を得る方法は、鋳造、分塊、
圧延等の中間工程の省略による省エネ、あるいは急冷凝
固によって得られる新しい特性を有した金属材料の開発
といった観点から、近年特に注目されている。急冷凝固
によって得られる優れた特性としては、結晶粒の超微細
化、無偏析、均質化、固溶限の拡大化、アモルファス化
等による強度、耐食性、電気、磁気特性等がある０例え
ばアモルファス構造の金属細線、すなわちアモルファス
ファイバは、従来の結晶質金属では得られない高強度、
高靭性を示すので、高強度材料としての応用が考えられ
ており、また特異な磁気的性質を備えているので、機能
性材料としての応用が考えられる。

従来発表されている溶融金属から直接金属細線を得る方
法は、大別すると次の４つになる。

１）押出法 ２）回転液中紡糸法 ３）ＰＤＭＥ法 ４）　Ｔａｙｌｏｒ法 １）の押出法は不活性ガス中で溶融した溶湯を溶融金属
と同程度の粘性をもつ流体中に噴射させてジェット流の
安定化をはかり、繊維を形成させる方法である。

２）の回転液中紡糸法は回転ドラム内に遠心力により冷
却液体層を形成し、この冷却液体中に溶融金属を噴射さ
せて、繊維を形成させる方法である。

３）のＰＤＭＥ法はＰｅｎｄａｎｔ　Ｄｒｏｐ　Ｍｅｌ
ｔＥ　ｘＬｒａｅｔｉｏｎ　　法の略で高速回転の円盤
の側面にペンダント状の金属の小滴を付着させて引き出
して固まらせる方法である。

４）のＴａｙｌｏｒ法はガラス管に入れた金属を加熱熔
融し、加熱によって軟化したガラス管をその中の溶湯と
一緒に引き出し、ドラムに巻き取る方法である。

本発明は前記４つの方法のうち、２）の回転液中紡糸法
の改良に関するものである０回転液中紡糸法に使用され
る従来の装置を、第２図の正面図および第３図の側断面
図に示す０図において円筒状のドラム１０は、中空の円
筒部１２と、その−側に取り付けられ中心部に円形の開
口部１４を有する冷却液保持用側板１６と、円筒部１２
の他側の全面を覆う閉塞板１８とを一体に形成したもの
で、閉塞板１８の中心にはモータ２ｏの出力軸２２が固
定され、ドラム１０は高速で回転する。高速で回転する
ドラム１０の内周面には冷却液体が供給され、冷却液体
は遠心力により冷却液体層２４を形成する。

金属溶融ルツボ２８の外側には金属溶融ルツボ２８に収
容された金属を加熱溶融〒るための誘導加熱コイル２６
が巻き付けられている。またこの金属溶融ルツボ２８の
下端は溶湯噴射ノズル３゜となっており、さらに溶湯加
熱ルツボ２８の上部には溶湯加圧配管３２が取り付けら
れている。この金属溶融ルツボ２８は図示しないルツボ
移動装置によって、ドラム１０の開口部１４がら挿入さ
れ回転ドラムは１０の軸線方向に移動できるようになっ
ている。

この回転液中紡糸装置を使用して金属細線を得るには、
ドラム１０を回転して冷却液体を供給してドラム１０の
内周面に遠心力により冷却液体層２４を形成する０次い
で金属溶融ルツボ２８に挿入された母合金を誘導加熱コ
イル２６にて加熱溶融し溶融合金３４とし、金属溶融ル
ツボ２８を図示しないルツボ移動装置によってドラム１
ｏの開口部１４から挿入し、溶湯噴射ノズル３０を冷却
液体層２４の入口端２４ａ上に位置せしめる０次ぎに不
活性ガスを溶湯加圧配管３２に送り込んで金属溶融ルツ
ボ２８内の溶融合金３４の表面を加圧し溶融合金３４を
溶湯噴射ノズル３０より噴射させると同時に金属溶融ル
ツボ２８を回転冷却液体層２４の入口端２４＆から奥の
端２４ｂに向けてゆっくり符動する。噴射された溶融合
金ジェット流３６は冷却液体層２４に噴出され急冷され
て金属細線３８となる。この方法によって、金属細線３
８は連続的に形成されて、ドラム１０内の回転冷却液体
層２４の中にＭＴ？ｔされる。

この回転液中紡糸法によって金属細線を得る場合、溶湯
噴射ノズル３０から噴射される溶融金属ジェット速度と
ドラム内周の周速度のマツチング、さらに溶湯噴射ノズ
ルから噴射される溶融金ｇジェットが回転冷却液体層に
入射される角度、溶湯噴射ノズルと回転冷却液体層との
距術および溶湯の加熱温度が極めて重要な要素を占める
ものであって、この入射角度および距陰が適当でないと
、満足な金属細線が得られない、比較的少量の母合金を
溶解して金ｙｔｍ線を得る場合は、金属溶融ルツボの径
が細くこれに伴って誘導加熱コイルの径も小さいので、
溶融金属ジェットの入射角および溶湯噴射ノズルとの距
離は、自由に調整することができるので問題はない、し
かるに、溶解する母合金の量が多くなると金属溶融ルツ
ボの径を大きくしなければならず、これに伴って誘導加
熱コイル径が大きくなるので、所望の入射角および距離
を保とうとすると、誘導加熱コイルが回転冷却液体層に
接触してまうという問題点がある。所望の入射角度を維
持するためには距離を大きくしなければならないが、溶
湯噴射ノズルと回転冷却液体層の距離が離れると、溶融
金属ジェットが不安定な状態となり好ましくない、また
、この溶融金属ジェットの噴射時の閉塞を防止するため
、溶湯の加熱温度を上昇すると、得られる金属細線が数
珠状になったり不連続になったりするという不都合があ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は大量の母合金を溶解して回転液中紡糸法により
金属細線を得る場合の前記のごとき問題点を解決すべく
なされたものであって、比較的大量の母合金を金属溶融
ルツボで溶解しても、所望の溶融金属ジェットの回転冷
却液体層への入射角度と、所望の溶湯噴射ノズルと回転
冷却液体層との距離を保つことができ、大量の金属細線
を得ることのできる金属細線の製造方法およびその装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は溶融金属ジェットの回転冷却液体層への入射
角度を維持しつつ溶湯噴射ノズルと回転冷却液体層との
ギャップを所望の値に保持するために鋭意研究を重ね、
金属溶融ルツボを下げずに。

溶湯噴射ノズルを下方に延長すると共にその間に線間部
を設けることを着想した。しかし、金属溶融ルツボの下
端に細管部を設けると、細管部で溶融金属が冷却されて
細管部が詰まるので、細管部に加熱手段を設けて本発明
を完成した。

本発明の金！Ｘｌ１ｉＩ線の製造方法は２円筒状ドラム
の側面に冷却液保持用側板を形成し、前記ドラムを回転
し遠心力により前記ドラム内周面に冷却液体層を形成す
る工程と、下端に溶湯噴射ノズルを有し金属加熱溶融手
段と溶湯表面加圧手段を具備した金属溶融ルツボ内で噴
射金属を溶融する工程と、前記金属溶融ルツボと前記溶
湯噴射ノズルの間に細管部を設けて該細管部を加熱する
工程と、前記ルツボの下端の溶湯噴射ノズルから溶湯ジ
ェットを前記ドラム内周面の冷却液体層に噴射する工程
とからなることを要旨とする。

また、本発明の金属細線の製造装置は、側面に冷却液保
持用側板を形成した円筒状ドラムと、前記ドラムを回転
する駆動装置と、前記ドラムの回転による遠心力により
前記ドラムの内周面に形成された冷却液体層と、下端に
溶湯噴射ノズルを有し金属加熱溶融装置と溶湯表面加圧
装置を具備した金属溶融ルツボとからなる金属細線製造
装置において、前記金属溶湯ルツボと前記溶湯噴射ノズ
ルの間に細管部を設けると共に該細管部に加熱装置を具
°備せしめたことを要旨とする。

〔作用］ 金属溶融ルツボは溶融する母合金の里が多くなって径が
大きくなっても、溶湯噴射ノズルからの溶湯ジェットの
回転冷却液体層への入射角度を変えることなく、つまり
金属溶融ルツボの位置を回転ドラムの中心へ寄せること
なく、所定の入射角度を維持できる位置で、金属溶融ル
ツボを上方へ移動することによって、金属溶融ルツボの
外側に巻き付けた誘導加熱コイルが回転冷却液体層に接
触することがない。

金属溶融ルツボの下端と溶湯噴射ノズルの間には細管部
を設けたので、金属溶融ルツボが上方へ移動しても細管
部の長さだけ溶湯噴射ノズル回転冷却液体層の方へ延び
るため、溶湯噴射ノズルと回転冷却液体層の間の所定の
ギャップを保つことができる。また、細管部には加熱手
段を具備せしめたので、金属溶湯ルツボで溶解された母
合金は溶湯加熱温度を自由に選択しても細管部で冷却さ
れて詰まることなく、細管部を通って溶湯噴射ノズルか
ら回転冷却液体層へ溶湯ジェットとなって噴射される。

［実施例］ 本発明の好適な一実施例を以下図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図である８円筒状ドラ
ム１０は第３図に示したように、中空の円筒部１２と、
その−側に取り付けられ中心部に円形の開口部１４を有
する冷却液保持用側板１６と、円筒部１２の他側の全面
を覆う閉塞板１８とを一体に形成したもので、閉塞板１
８の中心にはモータ２０の出力軸２２が固定され、ドラ
ム１０は高速で回転する。高速で回転するドラム１０の
内周面には冷却液体が供給され、冷却液体は遠心力によ
り冷却液体層２４を形成する。

金属溶融ルツボ２８は石英またはアルミナ製の円筒形の
容器であって、下端には径の細い細管部４０が取り付け
られ、その先端は溶湯噴射ノズル３０になっている。ま
た、金属溶融ルツボ２８の上端には溶湯加圧配管３２が
取り付けられ、金属溶融ルツボ２８の中の溶湯表面を不
活性ガスで加圧できるようになっている。

金属溶融ルツボ２８の外側には誘導コイル２６が捲着さ
れ、高周波電流を通じることによって、金属溶融ルツボ
２８の中に投入された母合金３４を加熱溶融する。また
、細管部４０の外周には電熱！１４２が捲着され、通電
することにより細管部を加熱するようになっている。さ
らに、この金属溶融ルツボ２８は図示しない移動装置に
よって回転ドラム１０の開口部１４から挿入さ′れ回転
ドラム１０の軸線方向に移動できるようになっている。

本実施例の回転液中紡糸装置を使用して金属細線を得る
には、ドラム１０を回転して冷却液体を供給してドラム
１０の内周面に遠心力により冷却液体層２４を形成する
０次いで誘導コイル２６に高周波電流を通電し金属溶融
ルツボ２８に挿入された母合金を溶融し溶融合金３４と
し、金属溶融ルツボ２８をドラム１０の開口部１４から
挿入し、溶湯噴射ノズル３０を冷却液体７１２４の入口
端２４ａ上に位置せしめる。

次ぎに不活性ガスを溶湯加圧配管３２に送り込んで金属
溶融ルツボ２８内の溶融合金３４の表面を加圧すると、
溶融合金３４は細管部４０を通って溶湯噴射ノズル３０
より噴射される。この時電熱！１４２に通電して細管部
４０を加熱すると、細管部４０を流れる溶湯が加熱され
るので、溶湯が細管部４０で冷やさて詰まることなく、
溶湯噴射ノズル３０から溶融金属ジェット３６となって
、回転冷却液体層２４へ噴射される。

溶融金属ジェット３６を噴射する金属溶融ルツボ２８は
図示しない移動装置によって回転冷却液体層２４の入口
端２４ａから興の端２４ｂに向けてゆっくり移動するが
、溶融金属ジェット３６の回転冷却液体層２４への入射
角度および溶湯噴射ノズル３０と回転冷却液体層２４と
のギャップを、金属線の得られる所定の角度と位置に保
持しても誘導コイル２６が回転冷却液体Ｍ２４に接触す
ることがないので、溶融金属ジェット３６は回転ドラム
１０の中に金属線ａ３８となって巻き取られる。

本実施例の効果を確認するため、内径６０鏑翰φの金属
溶融ルツボ２８を用い、１ｋｇの鉄系アモルファス合金
Ｆｅｙ＠Ｂ＋。ＳｉＩ□を溶解し、溶湯噴射ノズル３０
より回転冷却液体層にギャップ５輪転入射角度６０°で
溶融金属ジェット３６を噴射して外径０．１５ｍ−の金
属細線３８を得た。従来法によるときは金属溶融ルツボ
の内径はせいぜい１０ＩＩＩＩφであって、僅かにＬｏ
ｇの母合金しか溶解できなかったのに比較して、本実施
例では一度に大量の母合金を溶解して大量の金ｌＸｌｌ
１ＩＩ線が得られることが確認された。

なお、本実施例においては細管部４０に電熱線４２を捲
着し誘導コイル２６とは別電源で加熱するものを示した
が、細管部４０の加熱はこれに限定されるものではなく
、細管部４０が加熱できる構造のものであれば良く、例
えば細管部４０に金属またはカーボン等の導体を捲着し
、誘導コイル２６に流れる高周波電流によって誘導加熱
するような構成のものでも良い。

［発明の効果］ 本発明の金属細線の製造方法は、回転液中紡糸法におい
て、金属溶融ルツボと溶湯噴射ノズルの間に細管部を設
けて該細管部を通して溶湯噴射ノズルから溶湯ジェット
を噴射すると共に該細管部を加熱することを特徴とする
ものであり、また本発明の金属細線の製造装置は、金属
溶融ルツボと溶湯噴射ノズルの間に細管部を設けると共
に該細管部に加熱手段を具備せしめたことを特徴とする
ものであって、大皿の母合金を溶解するため金属溶融ル
ツボの外径を大きくしても、溶融金属ジェットと回転冷
却液体層が所定の入射角度を維持できる位置においても
、金属溶融ルツボの外周に捲着した誘導コイルが回転冷
却液体層に接触せず、また溶湯噴射ノズルと回転冷却液
体層とのギャップを所定の距離に保つことができるので
、大量の母合金を溶解して大量の金属細線を一度に得る
ことができるという素晴しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の回
転液中紡糸装置の正面図、第３図は従来の回転液中紡糸
装置の側断面図である。 １０・・・回転ドラム、１６・・・冷却液体保持用側板
、２０・・・モータ、２２・・・出力軸、２４・・・回
転冷却液体層、２６・・・誘導コイル、２８・・・金属
溶融ルツボ、３０・・・溶湯噴射ノズル、３２・・・溶
湯加圧配管、３４・・・溶融金属、３６・・・溶融金属
ジェット、３８・・・金属細線、４０・・・細管部、４
２・・・電熱線。 第２図 第３図 Ｚ４Ｄ　　　　Ｊ６　　Ｚ４ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状ドラムの側面に冷却液保持用側板を形成し
   、前記ドラムを回転し遠心力により前記ドラム内周面に
   冷却液体層を形成する工程と、下端に溶湯噴射ノズルを
   有し金属加熱溶融手段と溶湯表面加圧手段を具備した金
   属溶融ルツボ内で噴射金属を溶融する工程と、前記金属
   溶融ルツボと前記溶湯噴射ノズルの間に細管部を設けて
   該細管部を加熱する工程と、前記ルツボの下端の溶湯噴
   射ノズルから溶湯ジェットを前記ドラム内周面の冷却液
   体層に噴射する工程とからなることを特徴とする金属細
   線の製造方法。
2. （２）側面に冷却液保持用側板を形成した円筒状ドラム
   と、前記ドラムを回転する駆動装置と、前記ドラムの回
   転による遠心力により前記ドラムの内周面に形成された
   冷却液体層と、下端に溶湯噴射ノズルを有し金属加熱溶
   融装置と溶湯表面加圧装置を具備した金属溶融ルツボと
   からなる金属細線製造装置において、前記金属溶湯ルツ
   ボと前記溶湯噴射ノズルの間に細管部を設けると共に該
   細管部に加熱装置を具備せしめたことを特徴とする金属
   細線の製造装置。