JPH0242019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は溶融物から直接に金属ストリツプを鋳
造する方法、より詳細には金属を溶融物から直接
に固化させて実質的に連続した金属ストリツプを
形成する方法に関する。 米国特許第4142571号（M.Narasimhan）明細
書には、溶融金属流を急冷して連続した金属スト
リツプを形成するために慣用される装置および方
法が記載されている。金属は不活性雰囲気中でま
たは部分的真空下に鋳造することができる。米国
特許第3862658号（J.ベデル）および米国特許第
4202404号（C.カールソン）各明細書には、鋳造
された金属フイラメントを急冷面と長時間接触さ
せるために用いられる柔軟なベルトが示されてい
る。 きわめて平滑なストリツプを一般的な装置で鋳
造することは困難である。急冷面と溶融金属の間
に封じ込められたガスポケツトが急冷中にガスポ
ケツト欠陥を形成するからである。これらの欠陥
は他の要素と共に、鋳造されたストリツプの急冷
面およびその反対の自由面上のかなり粗面性の原
因となる。ある場合には、表面の欠陥が実際にス
トリツプ全体に広がり、そこに穿孔を形成する。 米国特許第4154283号（R.レイ等）明細書に
は、金属ストリツプの真空鋳造によりガスポケツ
ト欠陥の形成が減少することが示されている。レ
イ等の教示する真空鋳造システムには、低圧鋳造
雰囲気を得るために特殊な室およびポンプが必要
である。さらに鋳造されたストリツプを真空室か
ら連続的に運び出すために補助手段が必要とな
る。さらにこのような真空鋳造システムにおいて
は、大気雰囲気下で鋳造する際に一般に起こるよ
うに、ストリツプは急冷面から離れないでいつま
でも急冷面に固着する傾向がある。 米国特許第4301855号（鈴木等）明細書には溶
融金属を加熱されたノズルから回転ロールの外縁
面へ注ぐことによる金属リボンの鋳造装置が示さ
れている。カバーがノズルの上流のロール面を包
み込んで室を形成し、その雰囲気は真空ポンプに
より排気される。カバー内にあるヒーターがノズ
ル上流のロール面を加熱し、ロール面から水滴お
よびガスを除去する。真空室は鋳造ロール面に近
接して流動するガス層の密度を低下させ、これに
より鋳造されたリボン内にエアポケツトくぼみが
形成されるのを少なくする。ヒーターはロール面
から水分および付着ガスを追い出し、エアポケツ
トくぼみの形成をさらに少なくするのを助ける。 鈴木らが示した装置では、金属は鋳造面が真空
室から出るまでこの表面に注がれない。この処置
により、急速に前進するリボンを真空室から取り
出す際に生じる煩雑さは避けられる。リボンは実
際には大気中で鋳造され、リボンの品質を改善す
る可能性は相殺される。 米国特許第3861450号明細書（モブリーら）に
は金属フイラメントを製造する方法および装置が
示されている。デイスク様の冷却部材が回転して
その未端面を溶融プールに浸漬し、移動面が溶融
物に入る臨界的な処理領域では非酸化性のガスが
導入される。この非酸化性のガスは還元性のガス
であり、それが大気中で燃焼することにより、臨
界的な処理領域で還元性または非酸化性の燃焼生
成物が生成する。特に優れた実施態様において
は、炭素またはグラフアイト製のカバーがデイス
クの一部を包み、カバー付近の酸素と反応して非
酸化性の一酸化炭素および二酸化炭素ガスを生成
し、次いでこれがデイスク部分および溶融物の入
口領域を包囲する。 モブラーらの教示するように、非酸化性のガス
の導入によつて、密着する酸化性ガス層が非酸化
性ガスによつて遮断され、置換される。非酸化性
のガスをコントロールしながら導入することによ
つて、溶融物表面の粒状固体物質が臨界的な処理
領域に集まるのを阻止するバリヤーも与えられ
る。この領域では回転デイスクが不純物を溶融物
内の最初のフイラメントの凝固地点まで引き込む
であろう。最終的に、酸化性ガスおよび浮遊不純
物を臨界的領域から除くと、回転デイスクとフイ
ラメントの固着を少くし自然に放れるようにする
ことによつて、両者が放れる地点が安定化され
る。 しかしモブリーらはデイスク表面および溶融物
中での酸化の問題のみを考慮している。モブリー
らの教示する非酸化性ガスの流れはなお、回転す
るホイールの粘性抗力（Viscose drag）により
溶融物中へ引き込まれ、溶融物がデイスク末端か
ら分離して直ちにフイラメント形成が妨げられる
可能性がある。モブリーらにより与えられる利点
は特に、溶融物プール内での実際のフイラメント
形成点における酸化を非酸化性ガスが減少させる
ことである。従つてモブリーらはデイスク表面を
溶融物から分離し、遮断する可能性のあるガスの
同伴を減少させるのには成功していない。 米国特許第4282921号および米国特許第4262734
号明細書（H.リーベルマン）には、急冷される
非晶質ストリツプにおける縁の欠陥を少なくする
ために同軸ガスジエツトを用いる装置および方法
が示されている。米国特許第4177856号および米
国特許第4144926号明細書（H.リーベルマン）に
は、急冷される非晶質ストリツプにおける縁の欠
損を少なくするためにレイノルズ数でパラメータ
ーを制御する方法および装置が示されている。気
体の密度、従つてレイノズル数は、真空の採用に
より、および比較的低分子量の気体の使用により
調節される。 しかし慣用される方法では、ガスポケツトの封
じ込めによる鋳造された金属ストリツプの表面欠
陥を適度に減少させることはできない。真空鋳造
法によれば若干の成功が得られたが、真空鋳造法
を用いる場合急冷面に鋳造されたストリツプが過
度に密着し、鋳造されたストリツプを真空室から
取り出すのが困難であるため、収率が低下し、製
造原価が増大する。従つて慣用される方法は一定
の品質および均質な断面をもつ平滑なストリツプ
を効率よく製造する、商業的に利用できる方法を
提供することはできなかつた。 本発明は平滑な金属ストリツプを効率よく鋳造
し、実質的にストリツプのガスポケツト欠損を防
止する方法を提供する。本発明の実施に供される
装置には急冷面をもつ可動冷却体が含まれ、また
溶融金属流を急冷面の急冷領域上に沈積させてス
トリツプを形成するノズル手段が含まれる。ノズ
ル手段はノズルオリフイスを含む出口部分をも
つ。酸欠（depletion）手段は急冷領域に近接し
てその上流に位置する酸欠領域に還元性ガスを供
給する。ここで、酸欠領域とは金属が急冷面上に
沈積した場所に近接し、上流部分に位置している
鋳造表面を指しており、第２図から第５図におい
て番号１３により示されている。還元性ガスは発
熱性の還元反応が起こるように作動し、この反応
により領域内に低密度の還元性雰囲気が与えら
れ、実質的にストリツプ内のガスポケツト形成が
防止される。 本発明によれば、連続した金属ストリツプを鋳
造する方法が提供される。急冷面をもつ冷却体が
一定の速度で移動し、溶融金属流が急冷面の急冷
領域に沈積してストリツプを形成する。還元性ガ
スは急冷領域に近接してその上流に位置する酸欠
領域に供給される。還元性ガスは発熱的に反応し
てその密度を低下させ、酸欠領域内に低密度の還
元性雰囲気を与える。 さらに本発明によれば、少なくとも50％の非晶
質組織を有し、鋳放しの状態で約15μm以下の厚
さをもつ準安定な材料からなる金属ストリツプが
提供される。 本発明の方法によれば、ストリツプの鋳造に際
して急冷面に面してガスポケツトが形成され、封
じ込められるのが有利に減少する。その結果、本
発明によれば複雑な真空鋳造装置を用いる必要が
なく、周囲の雰囲気中で実施することができる。
酸欠領域における還元性ガスの発熱反応により、
意外にも溶融金属がより良好にかつ均一に冷却な
いしは急冷される。発熱反応するガスから生じる
熱により低密度の還元性雰囲気が与えられ、これ
により溶融金属と急冷面との接触を低下させる作
用をするガスポケツトの形成が防止される。ま
た、より均一な急冷により、鋳造されたストリツ
プの物理的特性が改善される。特にストリツプの
急冷される面における表面欠陥が減少することに
より材料の充填係数（Packing factor）が増大
し、初期の機械的破損を起こす可能性のある局所
的な応力集中が少なくなる。鋳造されたストリツ
プの自由面側（冷却体の急冷面と接触しない側）
の平滑性も、本発明の方法によつて改良される。
この平滑性の増大によつて、材料の充填係数がさ
らに増大する。非晶質金属ストリツプの製造に際
しては、低密度の還元性雰囲気によりいつそう均
一な急冷がなされることによつて、非晶質状態が
より高精度かつ均一に形成される。磁性材料から
なるストリツプの製造に際しては、ストリツプ表
面の不連続部の数および寸法が低減し、ストリツ
プの磁性が改善される。 封じ込められたガスポケツトによる表面欠陥が
少なくなり、ガスポケツトがストリツプを穿孔す
る危険もいつそう少なくなる。意外にもきわめて
薄いストリツプ（約15μm以下の厚さ）が製造さ
れた。これらのきわめて薄いストリツプは種々の
用途にきわめて望ましい。たとえば磁気装置、た
とえば誘導子、リアクトルおよび高周波電磁装置
においては、薄い磁性材料は実質的にこれらにお
ける電力損を減少させる。ろう付においては、よ
り薄いろう付箔の使用により実質的にろう付され
た接合部の強度が改善される。 さらに、封じ込められたガスポケツトが減少す
ることにより、溶融金属と急冷面との熱伝導性接
触が著しく増す。急速に固化した金属からなる比
較的厚いストリツプを製造することもできる。こ
のような比較的厚いストリツプは、現在の商業的
用途に好都合に用いられている材料とより容易に
入れかえることができるため、望ましい。これら
の厚いストリツプは、意外にも単一急冷工程でよ
りいつそう短かい時間に低原価で急速固化させる
ことにより得られる。 このように本発明は急冷面と接触するストリツ
プ表面のガスポケツト欠陥を効果的に減少させ、
平滑な表面仕上げおよび均一な物理的特性をもつ
ストリツプを製造することができる。真空鋳造に
伴う複雑な装置および処置は除かれる。本発明に
よれば極度に薄い金属ストリツプおよび特に厚い
金属ストリツプが溶融物から直接に、低原価で高
収率において効率的に鋳造される。このように極
端に薄いストリツプおよび特に厚いストリツプ
は、殊に磁性装置などの用途に適しており、慣用
されている材料の代わりにより大きな有効性およ
び経済性をもつて使用することができる。 本発明は以下の本発明の好ましい実施例および
添付の図面に関する詳細な記述を参照することに
よつてより十分に理解され、他の利点も明らかに
なるだろう。図面において 第１図は金属ストリツプを急速鋳造するための
代表的な先行技術による装置であり； 第２図はエンドレス鋳造ベルトを用いる本発明
の実施例を概略的に示したものであり； 第３図は鋳造ノズルと同軸に位置するガス送出
手段を用いる本発明の一実施例であり； 第４図は回転式鋳造ホイールを用いる本発明の
一実施例を示すものであり； 第５図は鋳造したストリツプを急冷面と長時間
接触させるための柔軟なハツガーベルトを用いる
本発明の一実施例を示すものであり； 第６図は溶融金属が沈積する急冷面部分におけ
る気体速度分布を示すものであり； 第７Ａ−Ｂ図は空気中においてベリリウム−銅
製支持体（急冷面）上で鋳造したストリツプの急
冷面の写真を示すものであり；そして 第８Ａ−Ｂ図は還元性の一酸化炭素炎中におい
てベリリウム−銅製支持体上で鋳造したストリツ
プの急冷面側の写真を示すものである。 本発明の目的に関して詳細な説明および特許請
求の範囲において用いられるストリツプは、横断
面寸法がその長さよりもはるかに小さな細長に物
体である。たとえばストリツプには規制的なまた
は不規則な断面をもつワイヤ、リボン、シートな
どが含まれる。 本発明は結晶質または非晶質の金属から構成さ
れる金属ストリツプの鋳造に適しており、特に溶
融金属から少なくとも約10⁴℃／秒の速度で急速
に固化、急冷される金属ストリツプの製造に適し
ている。このように急速に固化したストリツプは
改良された物理的特性、たとえば改良された引張
り強度、延性、および磁性をもつ。 第１図は連続した金属ストリツプを急速に鋳造
するための代表的な先行技術による装置を示す。
るつぼ２に入れられた溶融合金は加熱要素３によ
り加熱される。るつぼを不活性ガスで加圧する
と、溶融合金流はるつぼ基底部のノズル４から押
し出され、溶融金属を可動冷却体、たとえば回転
式鋳造ホイール１上に沈積させる。固化し、移動
しているストリツプ６は、急冷ホイールからの離
脱点を過ぎたのち適切な巻取り手段へ向かう。 急冷面５（支持体）は高い熱伝導性をもつ材料
であることが好ましい。適切な材料には炭素鋼、
ステンレススチールおよび銅系合金たとえばベリ
ウム−銅が含まれる。少なくとも約10⁴℃／秒の
急冷速度を達成するために、ホイール１は内部冷
却され、回転して約100〜4000m／分の範囲で前
進する急冷面を与える。好ましくは急冷面の速度
は約200〜3000m／分の範囲にある。一般に鋳造
されたストリツプの厚さは25〜100μmである。 第２図は本発明の実施に供される代表的装置を
示す。可動冷却体たとえばエンドレス鋳造ベルト
７は冷却された鋳造用急冷面５をもつ。ノズル手
段、たとえばノズル４は溶融金属を急冷面５の急
冷領域１４に沈積させ、ストリツプ６を形成す
る。ノズル４は出口部２６に位置するオリフイス
２２をもつ。送出用ガスノズル手段８およびガス
供給部１２を含む酸欠手段により、ガス供給部１
２から、急冷領域１４に近接してその上流に位置
する酸欠領域１３へ還元性ガス２４を供給する。
還元性ガスは酸欠領域１３内で発熱反応し、ここ
に底密度の還元性雰囲気を与える。ノズル８は還
元性ガス２４を酸欠領域１３およびその周囲に向
けるように適切に配置され、従つて還元性ガス２
４は実質的に酸欠領域１３に押し寄せる。バルブ
１６はノズル８を通る還元性ガスの体積および速
度を調節する。第２図に示されるように、ガスノ
ズル８は急冷領域１４の上流に位置し、実質的に
正常に急冷面の移動方向に向かう。所望によりガ
スノズル８は第３図に代表例として示されるよう
に鋳造ノズル４と同軸に位置していてもよい。 詳細な説明および特許請求の範囲に用いられる
低密度の還元性雰囲気という語は、ガス密度
1g／以下、好ましくは約0.5g／以下をもつ還
元性雰囲気を意味する。 希望する低密度の還元性雰囲気を得るために
は、ガス２４を少なくとも約800Kになるまで発
熱反応させ、より好ましくは少なくとも約1300K
になるまで発熱反応させる。一般に比較的高温の
還元性ガスが好ましい。これらはより低い密度を
もち、急冷面５と沈積した溶融金属との間にガス
ポケツトが生成し、封じ込められるのをいつそう
少なくするであろう。 封じ込められたガスポケツトは、表面の平滑さ
を損うリボン表面欠陥を生じるため望ましくな
い。極端な場合には、ガスポケツトがストリツプ
６を貫通する穿孔の原因となるであろう。磁性金
属ストリツプを巻いて磁気コアーを作成する場合
は特に、表面の欠陥により材料の充填係数が低下
するのできわめて平滑な表面仕上げが重要であ
る。充填係数（packing factor）は巻かれたコア
ーにおける実際の磁性材料の体積分率（総コアー
体積で割つた磁性材料の体積）であり、しばしば
％で表わされる。欠陥のない平滑な面は、ストリ
ツプの磁性を最適なものにする際に、またストリ
ツプの機械的強度を低下させる局部的な応力集中
を最小限度に抑える際にも重要である。 ガスポケツトは沈積した溶融金属を表面５から
遮断し、局所領域における急冷速度を低下させ
る。これによる不均一な急冷によつて不均一な物
理的特性、たとえば不均一な強度、延性および磁
性をもつストリツプ６を生ずる。 たとえば非晶金属ストリツプを鋳造する場合、
ガスポケツトによりストリツプの局所部分で望ま
しくない結晶化が起こる可能性がある。ガスポケ
ツトおよび局所的結晶化は磁区壁の易動度を抑制
する不連続部を生じ、これにより材料の磁性が損
われる。 従つて本発明は、ガスポケツトの封じ込めを少
なくすることにより改良された表面仕上げおよび
改良された物理的特性をもつ高品質金属ストリツ
プを製造する。たとえば少なくとも約80％、およ
び約95％までの充填係数をもつ金属ストリツプが
製造された。 ガスポケツトが減少する機構は第６図を参照す
ることによりいつそう容易に説明できる。急冷面
５付近で溶融物のたまり１８の上流にあるガス境
界層の速度分布が２０に概略的に示されている。
最高のガス境界層速度は急冷面５（支持体）のす
ぐ近くで起こり、移動する急冷面の速度に等し
い。従つて移動する急冷面は通常は周囲雰囲気か
らの冷たい空気を酸欠領域１３および急冷領域１
４（溶融金属が沈積する急冷面）に引き込む。比
較的冷たい空気が急冷領域に引き込まれるため、
高温の鋳造ノズルおよび溶融金属の存在によつて
も、局所雰囲気はその密度が有意に低下するのに
十分なほどには熱くはならない。 溶融物のたまり１８は、合金組成、支持体組成
および表面フイルムの存在を含む種々の要素によ
り定められる程度に、支持体表面をぬれさせる。
しかし溶融物−支持体界面においてガス境界層に
より与えられる圧力は溶融物を局所的に支持体か
ら分離して、リボン下面に“リフトオフ（liht−
off）”領域４４として現われるであろう運び込ま
れるガスのポケツトを形成する作用を及ぼす。ガ
ス境界層の淀み圧力（層が硬い壁に当たつた場合
の圧力）は次式により与えられる。 Ps＝１／2ρV² 式中ρ＝ガス密度、Ｖ＝支持体速度である。従
つて溶融金属たまりの下側に運び込まれるガスポ
ケツトの寸法および数を減少させるためには、ガ
ス境界層密度または支持体速度を低下させること
が重要である。たとえばガス境界層を真空中での
鋳造により除くと、ストリツプの下側のリフトオ
フ領域を完全に除くことができる。あるいは境界
層に低密度のガスを用いることもできる。低分子
量のガス（たとえばヘリウム）を選ぶのも境界層
のガス密度を低下させる一方法である。しかしこ
の様式で安全にかつ経済的に使用できる低分子量
ガスの種類はきわめて制限されている。本発明よ
れば、境界層のガス密度を低下させるための経済
的な安全な手段が提供される。本発明によれば、
境界層のガス密度は還元性ガスを発熱反応させる
ことによつて低下する。還元性ガスの発熱反応が
進行するのに伴つて、この反応により生じる熱は
絶対温度に反比例してガスの密度を低下させる。
溶融物たまり１８の上流側の酸欠領域１３で還元
性ガスを発熱反応させることにより、溶融物たま
りの下側へ運び込まれるガスポケツトの寸法およ
び数を実質的に減少させることができる。 しかし、急冷面５上に沈降する可能性のある固
体または液体物質の形成を実質的に防止するため
には、関連因子（たとえば高温の低密度雰囲気の
組成、および急冷面５のパラメーター）を調節す
ることが重要である。この種の沈降物が溶融物た
まりと急冷面の間に運び込まれた場合、これは表
面欠陥を生じ、ストリツプの品質を低下させるで
あろう。 意外にも、急冷領域１４に近接する低密度還元
性ガス雰囲気により生じる熱は溶融金属の急冷を
損わない。むしろ還元反応により生じた熱は、運
び込まれた断熱性のガスポケツトの存在を最小限
度に抑えることにより実際には急冷速度の均一性
を改善し、これにより鋳造されたストリツプの品
質が改善される。適切な還元性ガスには一酸化炭
素ガスおよびこれとのガス混合物が含まれる。 急冷面５に還元性雰囲気が存在することは明ら
かな利点である。特に還元性雰囲気はストリツプ
６の酸化を最小限度に抑える。さらに還元性雰囲
気により急冷面５から酸素が除かれ、その酸化が
最小限度に抑えられる。酸化が少なくなることに
より急冷面のぬれ性が改善され、溶融金属が急冷
面５上により均一に沈積する。急冷面５の材料が
銅をベースとするものである場合、酸化の減少に
よつて、急冷面が熱により引き起こされる疲労亀
裂の核の形成およびその成長に対してよりつそう
耐性をもつこととなる。還元性の雰囲気によりノ
ズル４の領域からも酸素が除かれ、これによりノ
ズルオリフイス２２の閉塞、特に酸化物粒子によ
る目詰りが減少する。所望により第４図に典型的
に示されるように、追加のガスノズル３２を用い
てストリツプ６の一定の部分に沿つて追加の還元
性ガス雰囲気を与えることもできる。 第４図は還元性ガスを点火し、燃焼させて還元
炎の雰囲気を形成させることができる本発明の一
実施例を示す。ノズル４は溶融金属を回転式鋳造
ホイール１の急冷面５に沈積させてストリツプ６
を形成させる。この実施例における酸欠手段はガ
ス供給部１２、ガスノズル８および点火手段３０
からなる。バルブ１６はガスノズル８を経て送ら
れるガスの体積および速度を調節し、ワイパーブ
ラシ４２は急冷面５をコンデイシヨニングしてこ
の面での酸化を減少させるのを補助する。なお、
急冷ロール面のコンデイシヨニングとは、この場
合、溶融金属が均一にかつ再現性をもつてストリ
ツプに鋳造されるように、ワイパーブラシで予備
表面処理することをいゝ、たとえば特開昭58−
25848号公報によつて本願出願前周知である。ガ
ス２４が十分量の酸素と混合したのち点火手段３
０がガスに点火し、酸欠領域１３の周囲および溶
融金属が沈積する急冷面領域１４の周囲に加熱さ
れた低密度還元性雰囲気を与える。適切な点火手
段にはスパーク点火、熱フイラメント、ホツトプ
レートなどが含まれる。たとえば第４図に示され
る実施態様においては、高温の鋳造ノズルが適切
な点火手段として作用し、これに還元性ガスが接
触した際に自動的に点火する。 得られる炎の雰囲気は急冷領域１４の上流に始
まつてここから酸素を消費する一筋の炎２８を形
成する。さらにこの炎内の未燃焼還元性ガスは急
冷面５、ノズル４およびストリツプ６上の酸素と
反応してこれを還元する。炎２８が肉眼で見える
ことによりガス流を容易に最適化および制御する
ことができ、炎２８はホイールの回転によりホイ
ール１の輪郭に沿つて効果的に引つ張られ、広範
囲の還元炎雰囲気を与える。その結果、高温の還
元性雰囲気は急冷面１４の周囲に、またその後部
の明瞭な距離の間にある。広がつた一筋の炎はス
トリツプ６が冷却される間に、有効にその周囲に
非酸化性の保護雰囲気を与える。所望により追加
のガスノズル３２および点火手段３４を用いて、
ストリツプ６の一定の部分に沿つて付加的な一筋
の還元炎３６を与え、ストリツプを酸化からさら
に保護することもできる。高温の一筋の還元炎に
より得られる他の利点は、ストリツプの自由表面
（急冷面と接触していない面）の平滑性が有意に
改善されることである。実験により、急速に固化
した金属ストリツプの平均粗面度（充填係数など
の標準法により測定）が、ストリツプを本発明の
還元炎中で製造した場合有意に低下することが示
された。 還元性ガスを適切に選ぶことが重要である。燃
焼したガスの燃焼生成物が急冷面５またはノズル
４上に沈殿する可能性のある液体または固体を生
じてはならない。たとえば水素ガスは普通の条件
下では不満足である。なぜならば燃焼生成物が水
であり、これは急冷面５上で凝縮し、その結果水
素炎がストリツプ６の急冷面上のガスポケツト形
成を適度に減少させないからである。 従つて還元性ガス２４は著しい発熱反応におい
て燃焼して酸素を消費するのみでなく、鋳造条件
下で気体状態を維持する燃焼生成物を生成するガ
スであることが好ましい。一酸化炭素（CO）ガ
スは上記の基準を満たし、かつ望ましい無水の還
元性雰囲気を与える好ましいガスである。 還元炎雰囲気は溶融物たまり１８に近接した雰
囲気を1300〜1500Kというきわめて高い温度に加
熱するための効果的手段を与える。このような温
度によれば溶融物たまり１８の周囲にきわめて低
い密度が得られる。このような高温では還元反応
の速度も高まり、急冷面５、ノズル４およびスト
リツプ６の酸化がさらに減少する。ノズル４部に
高温の還元炎が存在することによつて、ノズルに
亀裂を生じさせるノズル部温度勾配も減少する。 従つて還元炎雰囲気を採用した本発明の実施態
様によれば、急冷面５の周囲の加熱された低密度
の還元性雰囲気が効果的に得られ、これにより鋳
造されたストリツプの両面の平滑性が改良され、
急冷面５、ストリツプ６および鋳造ノズル４の酸
化がより効果的に防止される。 上記の条件を採用した急冷法は、準安定性で均
一の延性材料を得るために用いることができる。
準安定性材料は非晶質であり、広範囲の秩序はな
い。非晶質合金のＸ線回折図は無機酸化物ガラス
に見られるのと同様な拡散ハロ（diffuse halo）
のみを示す。この種の非晶質合金はその後の処
理、たとえば合金のリボンからの複雑な形状の打
抜きを行うことができるためには、少なくとも50
％が非晶質でなければならない。優れた延性を得
るためには、好ましくは非晶質合金は少なくとも
80％が非晶質でなければならず、最も好ましくは
実質的に（または全体的に）非晶質でなければな
らない。準安定相は成分元素の固溶体であつても
よい。本発明の実施によつて得られる合金の場
合、このような準安定性の固溶体相は結晶性合金
の加工技術において用いられている一般的な処理
技術では必ずしも得られない。固溶体合金のＸ線
回折図は結晶性合金に特徴的な鋭い回折ピークを
示し、希望する微粒状の微結晶に基づきピークの
若干の広がりを伴う。この種の準安定材料は上記
の条件下で製造された場合に延性でもある。 本発明の実施によつて得られる材料は箔状（ま
たはリボン状）で有利に製造され、その材料が非
晶質であつても固溶体であつても、鋳放して製品
用として用いることができる。あるいは複雑な形
状の打抜きを意図する場合にダイ寿命を延長する
ために、非晶質合金箱を熱処理して、好ましくは
微粒状の結晶相を得ることができる。 第５図に示されるように、本発明の方法で使用
する装置には所望により柔軟なハツガーベルト３
８が含まれ、これはストリツプ６を急冷面５に向
かつて同伴し、これとの冷却接触を延長する。こ
こで、ハツガーベルトとは、鋳造ストリツプを急
冷面の上に保ち、そのストリツプとその急冷面と
の接触状態を長くするためにその急冷面の外囲の
形状に合致した、柔軟なベルトをいう。これは、
また本出願の第５図で明らかにされている。 このようなベルトは特開昭55−92257号公報に
よつて開示されており、当業者にとつては十分に
ありふれたものである。接触が延長されると、ス
トリツプにいつそう均一なかつ延長された冷却期
間が与えられることによりストリツプ６の急冷が
改良される。ガイドホイール４０がベルト３８を
急冷面５に沿つて希望する抱き込み位置となし、
駆動手段がベルト３８を動かして急冷面５と抱き
込み状態にある部分のベルトが急冷面の速度と実
質的に等しい速度で移動するようにする。好まし
くはベルト３８はストリツプ６の周縁部からはみ
出して急冷面５と直接に接触し、摩擦によりかみ
合う。この摩擦によるかみ合せがベルトを動かす
ために必要な駆動力を与える。 急速に固化した金属からなる比較的厚いストリ
ツプを形成するための方法を開発するためにかな
りの努力が払われた。というのはこの種のストリ
ツプは現存する商業的用途において現存用いられ
ている材料のための直接的な代替品としてより容
易に使用できるからである。本発明によれば溶融
金属流と冷却された急冷面との接触が著しく改善
されるので、溶融金属からの熱の輸送が改善され
る。この改善された熱の輸送により、溶融金属が
より均一にかつより急速に固化して、より商品質
の厚いストリツプ、すなわち約15μmから約70μm
程度およびそれ以上の厚さをもつストリツプが製
造される。 同様に、急速に固化した金属の比較的薄いスト
リツプを形成するために、かなりの努力が払われ
た。きわめて薄い金属ストリツプ（厚さ約15μm
以下、好ましくは約8μm）は各種の商業的用途に
きわめて望ましい。たとえばろう付においては、
ろう付接合部に普通に用いられる充填用金属は、
普通は基材金属に比べて機械的性質が劣る。ろう
付されたアセンブリーの機械的特性を最適なもの
にするために、ろう付される接合部はきわめて薄
く作られる。たとえば箔状の充填材をろう付操作
の前に接合部に直接に置く場合、接合部強度はき
わめて薄いろう付箔の使用により最適なものにす
ることができる。 高周波エレクトロニクス（10KHz以上）を用い
る磁気的用途においては、磁気装置の電力損失は
磁性材料の厚さ（ｔ）に比例する。他の磁気的用
途、たとえば飽和可能なリアクトルにおいては、
材料が急速に飽和される場合、電力損失は磁性材
料の厚さの２乗（t²）に比例する。従つて薄いリ
ボンはリアクトルにおける電力損失を低下させ
る。さらに薄いリボンは飽和させるために要する
時間が短かく、その結果より短かくかつより鮮鋭
な出力パルスがリアクトルから得られる。同様に
薄いリボンは各層の誘導電圧を低下させるので、
層間に必要な絶縁がより少ない。 直線誘導加速器用の誘導子の場合も電力損失は
t²に関連し、より薄いリボンほど電力損失を低下
させるであろう。同様に薄いリボンはより容易に
かつ速やかに飽和し、比較的短かいパルスの加速
器を製造することができる。さらに薄いリボンほ
ど層間に必要な絶縁は少なくなるであろう。 薄いストリツプがもつ他の利点は、一定の直径
に巻いた場合ストリツプが受ける曲げ応力が小さ
いことである。過度の曲げ応力は磁気歪の現象に
より磁性を低下させるであろう。 本発明の方法は、きわめて薄い金属ストリツプ
を作成するために特に有用である。本発明によれ
ばガスポケツト欠陥の寸法および深さが有意に低
下するので、このような欠陥が鋳造されたストリ
ツプを穿孔するほど大きくなる危険は少ない。そ
の結果、ストリツプを穿孔するほど大きな欠陥が
生じる可能性がより少ないため、きわめて薄いス
トリツプを鋳造することができる。従つて本発明
はきわめて薄い金属ストリツプを鋳造するために
適合させることができ、このストリツプは鋳放し
て約15μm以下の厚さをもつ。好ましくは鋳造さ
れたストリツプは12μm以下の厚さをもつ。より
好ましくは鋳造されたストリツプの厚さ７〜
12μmである。さらに、薄い金属ストリツプは少
なくとも約1.5mm、好ましくは少なくとも約10mm
の幅寸法をもつ。 実施例 １（比較例） 普通炭素鋼製支持体をもつ強制対流冷却された
鋳造ホイールを用いてニツケル系および鉄系の非
晶質金属リボンを製造した。鋳造ホイールは米国
特許第4307771号明細書に記載されたものと同様
な内部冷却構造、直径38cmおよび幅５cmを有して
いた。これは890rpmの速度で回転した。これは
円周面速度18m／秒に相当する。支持体は走行中
に、鋳造方向の外側へ約10゜傾斜したアイドリン
グブラシホイールにより連続的にコンデイシヨニ
ングされた。それぞれ1.5mmの幅をもつ第１リツ
プおよび第２リツプ（リツプはチルロールの回転
方向に番号をつけた）により規定される幅0.4mm
および長さ25mmのスロツト付きオリフイスをもつ

【表】

【表】 この鉄系リボンを不活性ガス雰囲気中で２時
間、365℃に温度において、リボンの長さに縦方
向に与えられた80A／ｍの電場で焼鈍した。 この鉄系非晶質リボンの下面を示す顕微鏡写真
を第７Ａ−Ｂ図に示す。ここに含まれたエアポケ
ツトがかなり大きくかつ伸長していることに注目
されたい。 実験例 ４（実施例） 実験例３の方法を、同じ装置、処理条件、およ
び合金を用いて繰返した。ただし一酸化炭素炎を
溶融物たまりの上流のリボン鋳造トラツクに向
け、酸化を減少させ、リボン−支持体の付着を促
進した。一酸化炭素炎を用いて製造された鉄系非
晶質リボンの下面を示す顕微鏡写真を第８Ａ−Ｂ
図に示す。第７Ａ−Ｂ図に示したものと比較して
一酸化炭素炎を用いて鋳造した鉄系リボンの下面
に含まれエアポケツトが著しく減少していること
に注目されたい。強磁性リボンの磁性およびその
充填係数も改善された（下記の表参照）同様な
改善がニツケル系非晶質リボンの下面においても
認められた。 このように実験によつて、リボン表面の平滑
性、光沢および延性が一般的方法で鋳造された材
料よりも著しく改善されていることが示された。
鉄系溶融金属による銅製支持体の固有ぬれは鉄系
支持体のぬれほど大きくないが一酸化炭素炎を使
用すると、溶融物と銅製支持体との間のぬれを高
めるので、銅製支持体を高品位で欠陥のないスト
リツプの製造に使用できる材料となしうる。この
ような欠陥のない鋳物の鋳造性により、きわめて
薄いリボン（厚さ約7μm程度）を製造することが
できる。さらに一酸化炭素炎により補助された鋳
造によつて溶融物−支持体の接触が改善されるた
め、総体的急冷速度が改善され、通常よりも大き
な厚さにおいて一定の組成のリボンの製造が可能
になる。 実験結果を下記の表にまとめる。

【表】 表は本発明の利点を示す。空気中で鋳造され
たリボン（試料１）は、米国特許第4142571号明
細書（Narasimhan）に教示される鋳造法により
製造された。鋳放しの状態および焼鈍した状態の
双方において相対的に低い充填係数および磁化ル
ープの直角度に注目されたい。本発明方法により
製造された種々厚さのリボン（試料２〜４）は鋳
放しの状態および焼鈍した状態の双方とも、いつ
そう改善された充填係数および磁化ループ直角度
をもつ。試料５は気体状でない燃焼生成物（この
場合は水）を生成する炎の雰囲気から得られるリ
ボン特性を示す。試料５の製造に際して溶融物の
ぬれ性が劣つていたため、測定された特性が劣つ
ていた。 以上に本発明をかなり詳細に記述したが、この
ような詳述に固執する必要はなく、当業者には
種々の変更および修正が自明であり、これはすべ
て特許請求の範囲に定められた本発明の範囲に含
まれることは理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は金属ストリツプを急速鋳造するための
代表的な先行技術による装置であり；第２図はエ
ンドレス鋳造ベルトを用いる本発明の実施例を概
略的に示したものであり；第３図は鋳造ノズルと
同軸に位置するガス送出手段を用いる本発明の一
実施例であり；第４図は回転式鋳造ホイールを用
いる本発明の一実施例を示すものであり；第５図
は鋳造したストリツプを急冷面と長時間接触させ
るための柔軟なハツガーベルトを用いる本発明の
一実施例を示すものであり；第６図は溶融金属が
沈積する急冷面部分における気体速度分布を示す
ものであり；第７Ａ−Ｂ図は空気中においてベリ
リウム−銅製支持体上で鋳造したストリツプの急
冷面の写真を示すものであり；そして、第８Ａ−
Ｂ図は還元性の一酸化炭素炎中においてベリリウ
ム−銅製支持体上で鋳造したストリツプの急冷面
側の写真を示すものである。 これらの図面中の各記号は下記のものを表わ
す。１：鋳造ホイール；２：るつぼ；３：加熱要
素；４：ノズル；５：急冷面；６：ストリツプ；
７：エンドレス鋳造ベルト；８：ガスノズル；１
０：ヒーター手段；１２：ガス供給部；１３：酸
欠領域；１４：急冷帯域；１６，１６′：バル
ブ；１８：溶融物たまり；２０：ガス境界部の速
度分布；２２：ノズルオリフイス；２４：還元性
ガス；２６：ノズル出口；２８：（還元）炎；３
０：点火手段；３２：ガスノズル；３４：点火手
段；３６：（還元）炎；３８：ハツガーベルト；
４０：ガイドホイール；４２：ワイパーブラシ；
４４：リフトオフ領域（ガスポケツト）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 急冷面をもつ冷却体を一定の速度で動か
   し； (b) ストリツプを形成するために溶融金属流を上
   記急冷面上に沈積させ； (c) 上記金属流が急冷される領域に近接する上流
   側部分の酸欠領域に還元性ガスを供給し； (d) 上記還元性ガスを発熱的に反応させることに
   よりそれを低密度化し、かつ上記酸欠領域に低
   密度ガスにより還元性雰囲気を与え； そして (e) 沈積工程により上記急冷面上に形成されたス
   トリツプを上記急冷面から引き剥す、各工程か
   らなる、 金属ストリツプの鋳造方法。 ２ 上記還元性ガスが一酸化炭素からなる特許請
   求の範囲第１項に記載の金属ストリツプの鋳造方
   法。 ３ 鋳造される金属ストリツプが15μm以下の厚
   さを有する特許請求の範囲第１項または第２項の
   うちの一に記載の金属ストリツプの鋳造方法。 ４ (a) 急冷面をもつ冷却体を一定の速度で動か
   し； (b) ストリツプを形成するために溶融金属流を上
   記急冷面上に沈積させ； (c) 上記金属流が急冷される領域に近接する上流
   側部分の酸欠領域に還元性ガスを供給し； (d) 上記還元性ガスを発熱的に反応させることに
   よりそれを低密度化し、かつ上記酸欠領域に低
   密度ガスにより還元性雰囲気を与え； (e) ストリツプの一部に沿う部分に還元性の一酸
   化炭素ガスを供給し、その部分に低密度の還元
   性雰囲気を与え； (f) 一酸化炭素ガスを点火し、ストリツプの一部
   に沿う部分に還元炎雰囲気を与え；そして (g) 沈積工程により上記急冷面上に形成されたス
   トリツプを上記急冷面から引き剥す、各工程か
   らなる、金属ストリツプの鋳造方法。 ５ 鋳造されるストリツプが少なくとも50％の非
   晶質組織を有する準安定な材料からなり、かつ
   15μm以下の厚さを有する特許請求の範囲第１項
   または第４項に記載の金属ストリツプの鋳造方
   法。