JPH01237069A - 非晶質合金被覆鋼線の製造法 - 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】 発明の属する技術分野 本発明は、非晶質合金を被覆した鋼線の製造法に関する
ものである。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題様々なぼれ
た特性を有する非晶質合金は、薄帯として得ることが容
易なため表面改質用の被覆材として適しているが、線材
に被覆する場合には巻き付ける工程を必要とするため、
コスト、量産性の面で問題がある。

また、クラツド化の過程で熱により結晶化して非晶質合
金の特性が失われる危険性がある。

一方、非晶質合金を直接線材に被覆する方法としてめっ
き法やスパッタ法も試みられているが、ピンホール等の
欠陥が出来易く、例えば耐食性表面処理法としては好ま
しくない。さらに、これらの直接被覆法は大全の製造に
は不向きであり、コスト、量産性の面でも問題がある。

そこで、鋼線表面への被覆と非晶質化を同時に行うこと
を考え、効率的に高性能な非晶質合金被覆鋼線を製造す
る方法について特願昭６２−２５６３８４　（先願発明
という。）として出願した。

この方法の概念図を第７図に示す。

図において、／は被覆する鋼線、λは合金を溶融するる
つぼ、３′は鋼線に対して全周囲方向から噴出塗布する
ためにドーナツ状としたノズル、≠はるつぼ加熱用のヒ
ータ、ｊは鋼線の温度上昇防止のための断熱材、乙は冷
媒、７は溶融合金、♂は非晶質合金、を示す。

溶融合金は鋼線への放熱及び冷媒に浸漬することによる
冷媒への放熱により急冷凝固される。この二つの放熱過
程を組み合わせて超急冷効率を上げている。溶融合金の
鋼線への放熱過程はロール急冷法における放熱過程と同
様で、熱伝導率の優れる金属への放熱であり、鋼線が太
くて熱容量が大きい場合は１００μｍ程度の被覆厚さの
非晶質化が可能である。また、冷媒への放熱過程は液中
紡糸法と同様であり、その放熱効率は表面積に依存する
。

従来の液中紡糸法では系全体を急冷する必要があるため
、非晶質化が可能な線径は１５０μｍ程度までであるが
、先願発明においては冷却を要するのは表面に塗布した
溶融合金のみであるため、線径によらず非晶質化が可能
である。鋼線はこの過程においてほぼ常温に保たれるが
、被覆した非晶質合金は凝固温度と常温との温度差によ
り熱収縮し鋼線表面に強固に被覆さ４ｔ１非晶質合金の
形成とこれによる鋼線の被覆が同時に実現される。

この方法は鋼線を連続して処理することが可能であり、
極めて能率良く非晶質合金被覆合金を作製することが可
能となる。

この方法では鋼線の全周囲方向から均一に溶融合金を噴
出塗布するために第８図のようなドーナツ状のノズルを
有するるつぼを用いるのが望ましい。しかし、このよう
な形状のるつぼは作製が非常に困難であるので、通常は
第９図に示すようにＭ　ｆｓｊＪを取り囲むように数箇
所にノズル付きるつぼを設置し、′ｉｓ線の全周に溶融
合金を噴出塗布する。

そのため溶融合金を噴出するるつぼ先端のノズル部分と
鋼線の位置決め精度、また鋼線の移動速度等の製造条件
によっては鋼線表面に均一に非晶質合金を被覆すること
ができず、時には全周囲を覆いきれないため線方向に縞
状に非晶質合金が付着するだけの場合がある（第１０ス
ル 本発明の目的は高性能な非晶質合金被覆鋼線を低価、債
で大Ｉｎに製費する方法について、非晶質合金の被覆む
らが生じる点を解決した均一な被覆及び被覆厚さの制御
を可能にした方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、高速で移動する鋼線表面上に、溶融合金を鋼
線に対して全周囲方向から下方から斜め上方の同一円周
面上に噴出塗布した後、直ちに冷媒に浸漬することによ
って、鋼線への放熱と冷媒による冷却効果により合金の
非晶質化と鋼線表面被覆を同時に行う製造法であり、前
記製造法において、溶融合金を鋼線に対して全周囲方向
から噴出塗布する際にるつぼのノズル形状を、吹き出し
口をスリット状にし、多数の吹き出し口が円形るつぼの
中心を向き、吹き出し口は鋼線の中心線を外すように傾
けて配し、吹き出しの回転力によって湯溜を安定・均一
化するよう構成したことにより非晶質合金被覆層厚さを
均一に制御可能にし、またるつぼのノズル先端に湯溜を
安定化するための湯溜部を一体に構成し、非晶質合金被
覆層厚さの均一な制御を容易にするよう構成した製造法
である。

作用 第１の製造法によれば、従来の製造法に比較し鋼線に溶
融合金の湯溜部ができるので一層均一に鋼線に溶融合金
が塗布され、第２の製造法によれば溶融合金の吹き出し
の回転力によって湯溜の溶融合金を安定にするので、第
１の製造法によるよりなお一層均一に鋼線に溶融合金が
塗布される。。

第３の製造法によれば、湯溜容器をノズル先端に設は溶
融合金を溜めてあり、湯溜部内の溶融合金は第２の製造
法の湯溜の溶融合金より一層安定した状態にあるので、
より一店均−にａ、ｍに溶融合金を塗布できる。

実施例 一実施例１− 第１図は本発明の非晶質合金被覆鋼線の製造法を実施す
る第１実施例の装置の断面図を示す。

図において第３図と同一符号は同一部品、部分を示す。

λは合金を溶融するるつぼ、３は！ｌ！に対して全１’
４Ｎ方向から溶融合金を噴出し均一に塗布するために上
向きにしたノズル、を示す。

製法としては、鋼線の全周囲方向からむもなく溶融合金
を塗布するために、ノズル３を有するるつぼ２において
合金を溶融し、図の上から下へ２０ｍ／Ｓの高速で移動
している鋼線／の表面に下方より斜上方に第９図のよう
に配設した複数のノズル３かも溶融合金７を不活性ガス
で加圧し、噴出して全円周面上に均一に塗布する。

この溶融合金を塗布された鋼線／を直ちに冷却水６中に
浸漬する。

この過程において溶融合金７は鋼線ｌへの放熱及び冷却
水６への放熱により急冷凝固される。

この超急冷凝固により溶融合金７は非晶質となり、浸れ
た特性を有する非晶質合金を約５０μｍ被覆した鋼線を
得ることができた。

本発明の装置の構成では同一円周面において溶融合金の
湯溜ができ、従来に比し均一に塗布される０ 第２図は本発明のノズル３の先端部拡大図を示す。ノズ
ル３の先端部には溶融合金の溜り３Ａを生じ溶融合金の
存在範囲が拡大されるため、ｉｌ線ｌの移動位置の自由
度が大きくなり制御が非常に容易となる。

従来は鋼線表面に噴出塗布するだけなので、第１０図に
示されるような失敗作ができる。鋼線とノズル先端との
高い位置決め精度が要求される。

実施例１の製法を用いて鋼線移動速度を変えて非晶質合
金被覆鋼線を作製し被覆厚さの異なる鋼線を得た。それ
らの関係を表１に示す。

表　１　　鋼線移動速度と被覆厚さの関係速度■で動く
鋼線表面に溶融合金を噴出塗布するとき、得られる非晶
質合金層の厚みｔは■１（ｎは０．８〜０．９の定数）
と比例し、■は冷却速度を決定する。非晶質合金の浸れ
た特性を発揮させるにはｔは１０μｍ程度でも良いが長
時間使用による摩耗等を考慮すると実用的には５０〜１
００μｍの合金層を得ることが望ましい。

溶融合金を非晶質化するには１０’ｌ（／Ｓ以上の冷却
速度が必要であり、そのためにはＶは５ｎ￥／Ｓ以上、
前記の層厚を得るには■は２０〜３０ｍ／ｓ程度が最適
である。これ以上の移動速度では鋼線が溶融合金中に存
在する時間が短くなるので被覆厚さｔは逆に小さくなる
。

前記の製法を用いて、非晶質合金を適宜選択することに
よって耐食性、耐摩耗性、強度等に非常に浸れる鋼線を
得ることができた。

例えば、Ｆｅ−Ｃｒ　−Ｍｏ−Ｐ−Ｃ系非晶質合金を被
覆した鋼線は耐食性に優れ、８０℃の６規定塩酸中とい
う非常に厳しい環境でも自己不働態化し侵食されにくい
。また、Ｔａ−Ｆｅ−Ｃｒ系非晶質合金被覆鋼線は、耐
食性と同時に耐摩耗性に優れ、ゴム砥石（＋９０）によ
る最大摩耗深さを比較すると５ＵＳ３０４の１１５以下
であった。

Ｆｅ−８ｉ−ＢＳＣｏ−８ｉ−Ｂ系非晶質合金をピアノ
線に被覆すると引張強さが３３０〜３８０ｋＰ／Ｊ、破
断伸びも２〜４％に向上した（ピアノ線：引張強さ３０
０に矛／−１破断伸び２％）。

このように優れた特性を有する非晶質合金を被覆した鋼
線は複合材料として互いの長所を十分に活かすことがで
き非常に有用である。

−実施例２− 第３図は本発明の製造法を実施する第２の実施例の装置
の断面図、第４図は第２実施例の装置のるつぼの横断面
図、を示す。

図において、第１図と同一符号は同一部品、部分を示す
。

２２は合金を溶融するるつぼ、２３は鋼線に対して全周
囲方向から溶融合金を噴出し均一に塗布するための吹き
出し口となるノズル、２３Ａは溶融合金吹き出し口、２
３Ｂは湯溜部を示す。

製法としては、鋼線／の全周囲方向から第４図に示すよ
うむらなく溶融合金ｔを塗布するために、吹き出し口２
３Ａを有するるつぼ２２において合金を溶融し、図の上
から下へ２０ｍ／Ｓの高速で移動している［！／の表面
に吹き出し口２３ｋを有するノズル２３から溶融合金ｔ
を噴出して全円周上に均一に塗布する。

第２の実施例を実施する装置においては、ノズル２３の
吹き出し口をスリット状にし、吹き出し口のそれぞれが
円形るつぼの中心を向くよう構成し、吹き出し口はｉｌ
線／の中心線を外すように傾けて配し、吹き出しの回転
力によって湯溜の溶融合金を安定・均一化するようノズ
ル２３を配設する。

この溶融合金？を塗布された屑線／を直ちに冷却水６中
に浸漬する。この過程において溶融合金ざは屑線ｌへの
放熱及び冷却水６への放熱により急冷凝固される。この
超急冷凝固により溶融合金は非晶質となり、浸れた特性
を有する非晶質合金を約５０１１ｍ被覆したｌｌ線を得
ることができた。

第２の実施例を実施する装置の構成によれば、吹き出し
口は屑線ｌの中心線を外すように傾けて配し、吹き出し
の回転力によって湯溜の溶融合金を安定にできるので、
第１の装置によるより、より一層均−に屑線に溶融合金
を塗布できる。

実施例２の製法を用いて＃４線移動速度を変えて非晶質
合金被覆鋼線を作製し被覆厚さの異なる鋼線を得た。そ
れらの関係を表２に示す。

表　２　　鋼線移動速度と被覆厚さの関係速度■で動く
鋼線表面に溶融合金を噴出するとき、得られる非晶質合
金層の厚みｔはＶｎ（ｎは０．８〜０．９の定数）と比
例し、■は冷却速度を決定する。非晶質合金の浸れた特
性を発揮させるにはｔは１０μｍ程度でも良いが長時間
使用による摩耗等を考慮すると実用的には５０〜１００
μｍの合金層を得ることが望ましい。溶融合金を非晶質
化するには１０　Ｋ／Ｓ以上の冷却速度が必要であり、
そのためには■は５　ｍ　／　ｓ以上、上記の層厚を得
るには■は２０〜３０　ｍ　／　ｓ程度が最適である。

これ以上の移動速度では鋼線が溶融合金中に存在する時
間が短くなるので被覆厚さｔは逆に小さくなる。

前記の第２の実施例の製造法を用いて、非晶質合金を適
宜選択することによって耐食性、耐摩耗性、強度等に非
常に浸れる鋼線を得ることができた。例えば、Ｆｅ　　
Ｃｒ　　Ｍｏ　　Ｐ　　Ｃ非晶質合金を被覆した銅線は
耐食性に浸れ・８０℃の６規定塩酸中という非常に厳し
い環境でも自己不働態化し侵食されにくい。

また、Ｆｅ４ｏＴａ、ｏＣｒ２ｏ非晶質合金被ｉｓ線は
、耐食性と同時に耐摩耗性に浸れ、ゴム砥石（す９０）
による最大摩耗深さを比較するとＳ　Ｕ、Ｓ　３０４の
ｌ１５以下であった。

Ｆｅ７５Ｓｉ１ｏＢ１５、Ｃ０７５Ｓ１１゜Ｂ１５非晶
質合金をヒ。

アノ線に被覆すると引張強さが３３０〜３８０　ｋｌ／
ｊ、破断伸びも２〜４％に向上した（ピアノ線：引張強
さ３００ｋｐ／−１破断伸び２％）。このように優れた
特性を有する非晶質合金を被覆した鋼線は複合材料とし
て互いの長所を十分に活かすことができ非常に有用であ
る。

一実施例３− 第５図は本発明の製造法を実施する第３の実施例の装置
の断面図、第６図はノズル先端部の拡大断面図、を示す
。

図において、第１図、第３図と同一符号は同一部品、同
一部分を示す。

３２は合金を溶融するるつぼ、３３はｓ、ｉに対して全
周囲方向から溶融合金を噴出し均一に塗布するためのノ
ズルと湯溜容器３３Ａを示す。

製法としては、鋼線の全周囲方向からむらなく溶融合金
を塗布するために、ノズル３３を有するるつぼ３２にお
いて合金を溶融し、図の上から下へ２０　ｍ　／　ｓの
高速で移動している鋼線／の表面にノズル３３から溶融
合金♂を噴出して全円周上に均一に塗布する。

第３の実施例を実施装置においては、ノズル３３の先端
部に湯溜容器３３ｋを一体に構成し、溶融合金♂の湯溜
容器３３ｋを設けであるので、湯溜の溶融合金は一層安
定し、第１、第２実施例の製造法に比しより一層全周面
に均一に溶融合金を塗布できる。

この溶融合金ｔを塗布された屑線／を直ちに冷却水６中
に浸漬する。この過程において溶融合金は鋼線ｌへの放
熱及び冷却水６への放熱により急冷凝固される。この超
急冷凝固により溶融合金は非晶質となり、浸れた特性を
有する非晶質合金を約５０μｍ被覆した鋼線を得ること
ができた。

実施例３の製法を用いて鋼線移動速度を変えて非晶質合
金被覆屑線を作製し被覆厚さの異なる屑線を得た。

それらの関係を表３に示す。

表　３ｍ線移動速度と被覆厚さの関係 速度■で動く屑線表面に溶融合金を噴出塗布するとき、
得られる非晶質合金層の厚みｔは■０（ｎはＯ１８〜０
９の定数）と比例し、■は冷却速度を決定する。非晶質
合金の憂れた特性を発揮させるにはｔは１０μｍ程度で
も良いが長時間使用による摩耗等を考慮すると実用的に
は５０〜１００μｍの合金層を°得ることが望ましい。

溶融合金を非晶質化するにはＩＯＫ／Ｓ以上の冷却速度
が必要であり、そのためにはＶは５　ｍ　／　ｓ以上、
上記の層厚を得るには■は２０〜３０　ｍ　／　ｓ程度
が最適である。これ以上の移動速度では鋼線が溶融合金
中に存在する時間が短くなるので被覆厚さｔは逆に小さ
くなる。

前記の製法を用いて、非晶質合金を適宜選択することに
よ。て耐食性、耐摩耗性、強度等に非常に優れる屑線を
得ることができた。例えば、Ｆｅ４５Ｃｒ２５Ｍｏ１ｏ
Ｐ１３Ｃ７非晶質合金を被Ｗした鋼線は耐食性に浸れ、
８０℃の６規定塩酸中という非常に厳しい環境でも自己
不働態化し侵食されにくい。また、Ｆ　ｅ　４０　Ｔ　
ａ　４　ｏＣｒ　２゜非晶質合金被覆鋼線は、耐食性と
同時に耐摩耗性に優れ、ゴム砥石（季９０）による最大
摩耗深さを比軟すると５ｔＪＳ３０・ｌの１１５以下で
あった。Ｆｅ７５Ｓ１、ｏＢ１５、Ｃ０７５Ｓ１．０Ｉ
３１５非晶質合金をピアノ線に被覆すると引張強さが３
３０〜３８０ｋＰ／Ｊ、破断伸びも２〜４％に向上した
（ピアノ線：引張強さ３００ｋｇ／ａ、破断伸び２％）
。

このように浸れた特性を有する非晶質合金を被覆した鋼
線は複合材料として互いの長所を十分に活かすことがで
き非常に有用である。

発明の効果 本発明の製造法によれば、従来の製造法に比し屑線表面
により均一に非晶質合金を塗布でき、かつ経済的に被覆
できる。

第１の実施例は従来より、第２の実施例は第１の実施例
より、第３の実施例は第２の実施例よりより一層均−に
溶融合金を演線に塗布できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非晶質合金被覆鋼線の製造法（以下製
造法という。）を実施する第１実施例の装置の断面図、
第２図は本発明の第１実施例の装置のノズル先端拡大図
、第３図は本発明の製造法を実施する第２の実施例の装
置の断面図、第４図は第２の実施例の装置のるつ・はの
横断面図、第５図は本発明の製造法を実施する第３の実
施例の装置の断面図、第６図は本発明の第２実施例の装
置のノズル先端部の拡大断面図、第７図は先願の製造法
を実施する装置の断面図、第８図は従来のドーナツ状ノ
ズル付るつぼ、（イ）は正面図、（ロ）は平面図、第９
図はｗｉ線を取り凹むよう数箇所に設置したノズル付る
つぼ、（イ）は正面図、（ロ）は平面図、第１Ｏ図は均
一に被覆できたかっｆｃ鋼線の拡大図、を示す。 ／：被覆する鋼線、 ２二合金を溶融するるつぼ、 ３：ノズル、 ＩＡ：るつぼ加熱用のヒーター、 ｊ：鋼線の温度上昇防止のための断熱材、６：冷媒の水
、 ７：非晶質合金、 Ｉｒ：溶融合金、 ２２：るつぼ、 ２３：ノズル、 ３２二るつぼ、 ３３：ノズル、 ３３Ａ：湯溜容器。 特許出願人　　　日本電信電話株式会社代理人弁理士　
　　阿　　部　　　　功１°ネｔ−へする４岡＾（２：
今今９５客ル気工ｋ　３つ書λ−と　落鞄貸 第４因 第６図 ３’　４ｇＩＱ、祷し７掴凹２ブ旬妨喧ま塗乍りＴ＝ａ
２　（：、　）−丈ツ女゛と（ｒ＝ノズル４；ろっ１功
し靭’Ｆ→仁−？− 第８図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速で移動する鋼線表面上に、溶融合金を鋼線に
   対して全周囲方向から下方から斜め上方の同一円周面上
   に噴出塗布した後、直ちに冷媒に浸漬することによって
   、鋼線への放熱と冷媒による冷却効果により合金の非晶
   質化と鋼線表面被覆を同時に行うことを特徴とする非晶
   質合金被覆鋼線の製造法。
2. （２）高速で移動する鋼線表面上に、溶融合金を鋼線に
   対して全周囲方向から噴出塗布した後、直ちに冷媒に浸
   漬することによって、鋼線への放熱と冷媒による冷却効
   果により合金の非晶質化と鋼線表面被覆を同時に行う非
   晶質合金被覆鋼線の製造法において、溶融合金を鋼線に
   対して全周囲方向から噴出塗布する際にるつぼのノズル
   形状を、吹き出し口をスリット状にし、多数の吹き出し
   口が円形るつぼの中心を向き、吹き出し口は鋼線の中心
   線を外すように傾けて配し、吹き出しの回転力によって
   湯溜を安定・均一化するよう構成したことにより非晶質
   合金被覆層厚さを均一に制御可能にすることを特徴とす
   る非晶質合金被覆鋼線の製造法。
3. （３）高速で移動する鋼線表面上に、溶融合金を鋼線に
   対して全周囲方向から噴出塗布した後、直ちに冷媒に浸
   漬することによって、鋼線への放熱と冷媒による冷却効
   果により合金の非晶質化と鋼線表面被覆を同時に行う非
   晶質合金被覆鋼線の製造法において、るつぼのノズル先
   端に湯溜を安定化するための湯溜部を一体に構成し、非
   晶質合金被覆層厚さの均一な制御を容易にするよう構成
   したことを特徴とする非晶質合金被覆鋼線の製造法。