JPH0277502A - 金属薄板の製造装置 - 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、金属間化合物等の難加工材に好適な金属薄板
の製造装置に関する。

［従来の技術］ 金属間化合物からなる合金材は常温延性に乏しく、また
高温変形能も小さいため、その加工は極めて困難である
とされている。

従来、このような難加工材の加工法として、■特開昭６
１−２１３３６１号、■特開昭６２−１９６３０５号、
■特開昭６２−９９４２５号等が提案されている。

このうち、■の方法は、所謂シース圧延法であり、難加
工材を延性の高い材料内に封入し、高温（１０００℃以
上）で熱間加工する方法である。またｔ）の方法は、難
加工材の微細粉末を加熱して押し出し、押し出された材
料を微細粉末に特有な超塑性現象を利用して加工するも
のである。さらに。

■の方法は金属間化合物を形成すべき異種の金属微粉末
を混合して所定の温度に加熱し、これを熱間堕性加工し
た後、拡散処理を施すことによって金属間化合物を形成
させるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の方法のうち、まず■の方法は
、シースに手間がかかるためコスト高となる難点があり
、また、シース材として、被加工材とその加工温度で変
形抵抗が同じで、しかも被加工材と反応しない材料が必
要であり、材料の選択が難しいという欠点がある。

また、■、■の方法は、高価な金属微粉末を使用するた
めコスト高となる難点があり、また粉末の表面に酸化膜
を生じるため、その酸化膜の周辺で欠陥を生じ易い。

本発明はこのような従来の問題に罎みなされたもので、
金属間化合物等の難加工材からなる薄板を低コストで製
造でき、しかも優れた品質の薄板を得ることができる装
置を提供せんとするものである。

〔問題を解決するための手段〕

このため本発明は、内部を不活性ガス雰囲気とし得るチ
ャンバ内に、ノズルから流下する溶融金属を粒子状に霧
化するアトマイザ−と、霧化による金属粒子を受け板状
に堆積させるための回転式のサブストレートと、形成さ
れた金属粒子のデポジットの温度を調整するための温度
調整装置と。

サブストレートから連続的に引き出される板状のデポジ
ットを圧下するための恒温加工機とを備えている。

上記アトマイザ−としては、ノズルから流下する溶融金
属流にガスジェットを吹き付けることにより溶融金属を
霧化させる構造のもの、或いは、１対の回転ロールを有
し、該回転ロール間にノズルから溶融金属流を流下させ
ることにより溶融金属を霧化させる構造のもの、或いは
また、超音波を集束させることにより溶融金属を霧化さ
せる構造のものを用いる。

また、回転式のサブストレートは、回転ベルト（エンド
レスベルト）または回転ドラム等により構成される。

丘記超音波方式のアトマイザ−としては、集束によって
溶融金属を微小液滴に霧化できるエネルギーを持つ超音
波を発生できるものであればよい。

このようなものとして、通常の高周波電源を使用する超
音波発生装置が挙げられる。

また、超音波の集束手段は、溶融金属表面で超音波が集
中してエネルギーを高くするものを用いる。この場合、
超音波を一点又は−線に集束させるものが好ましい。さ
らに、金ｐＡ微粉末化させる際の操作時に、−点集束型
と一線集束型の集束手段を組合せて用いてもよく、これ
らを複数個取り付けてもよい、但し、この場合、溶融金
属流表面で集束するように取り付ける。これは、−度微
粒子化したものに超音波を集束させて更に微粒子化させ
ることが困難であること、および超音波の集束点が一定
でなくなり微粒子化の効果が悪くなる不都合を避けるた
めである。

また、超音波を集束する際に、溶融金属流に対する超音
波の進行方向は、溶融金属流に対して直交する直線を中
心に±４５°の振れ角内であることが好ましく、特に溶
融金属流に対して直交する方向から超音波が進行するの
が好ましい。

〔作　　用〕

本発明によれば、タンデイツシュ等のノズルから流下す
る溶融金属は、アトマイザ−により粒子状に霧化される
。この霧化は、本願第１の装置では流下する溶融金属流
にノズルからガスジェットを吹き付けることにより、ま
た本願第２の装置では１対の回転ロール間に溶融金属流
を流下させることにより、さらに本願第３の装置では、
超音波を発生させて、その超音波の位相を揃えて流下す
る溶融金属流に集束させることによりなされる。

金属粒子は回転するサブストレート上に落下して凝固し
、板状のデポジットを形成するとともに、サブストレー
トの回転によってサブストレートから連続的に引き出さ
れる。デポジットは、サブストレート上またはサブスト
レートから引き出された状態で温度調整装置で温度調整
された後、恒温加工機で圧下され、所定の密度と厚さに
加工される。

ここで、製造の対象が金属間化合物等の難加工材であっ
ても、デポジットを形成した金属粒子は微粒であり、し
かも霧化−堆積の過程で十分急冷されるため、結晶粒が
非常に小さくなっており、このため超塑性現象による加
工が可能であり、恒温加工機で塑性加工を行うことがで
きる。

以上の工程は内部を不活性ガス雰囲気としたチャンバ内
で行われ、金属粒子、デポジットの酸化が防止される。

〔実施例〕

第１図は本願第１の装置の一実施例を示すもので、（１
）はタンデイツシュ、（２）はタンデイツシュノズル、
（３）はタンデイツシュノズルの下方に配されたアトマ
イザ−１（４）は該アトマイザ−の下方に配された回転
式のサブストレート、（５）はサブストレート上のデポ
ジットの温度調整を行うための温度調整装置、（６）は
サブストレートから引き出されたデポジットを圧下する
ための恒温加工機、（７）は恒温加工された薄板を熱処
理するための熱処理炉、（８）は巻取リールである。そ
して。

上記タンデイツシュ（１）、アトマイザ−（３）、サブ
ストレート（４）、温度調整装置（５）、恒温加工機（
６）はチャンバ（９）内に配されている。

前記アトマイザ−（３）は本実施例では１対のガスジェ
ットノズル（１０）により構成され、タンデイツシュノ
ズル（２）から流下する溶融金属流にその両側から高速
ガスジェット流を噴射するよう構成されている。

前記サブストレート（４）は１対のガイドホイール（ま
たはローラ）とエンドレスベルトとからなる回転ベルト
（１１）により構成されている。

前記温度調整装置（５）は、サブストレート上のデポジ
ットの温度調整を目的としたもので、少なくとも加熱機
構を備えたものである。但し、この加熱機構とともに冷
却機構を備えた構造とすることができる。この冷却機構
は、冷却ガス噴射ノズル等により構成される。なお、こ
の温度調整装置（５）はサブストレート（４）と恒温加
工機（６）間の任意の位置に配置することができる。

前記恒温加工４１１（６）は、被加工材をその温度低下
を防止しつつ加工できるようにした加工機（通常、圧延
ロール等の加工部の温度を被加工材温度以上に維持した
加工機）であって、本実施例では、加熱コイル（１４）
を内蔵した圧延ロール（１３）を有する恒温圧延機によ
り構成されている。なお、圧延ロール（１３）は通常セ
ラミックロールにより構成される。

第２図は本願第２の装置の一実施例を示すもので、アト
マイザ−（３）を１対の回転ロール（１５）により構成
したものである。１対の回転ロール（１５）は所定の間
隔をもって配され、この間隔に溶融金属流を流下させる
ようにしている。その他の構成は第１図に示す実施例と
同様である。

第３図および第４図は本願第３の装置の一実施例を示す
もので、アトマイザ−（３）を超音波を用いた装置によ
り構成したものである。

前記アトマイザ−（３）は、第４図に示すように、チャ
ンバ（９）の外側に設けられた高周波電源（１８）と、
チャンバ（９）内に設けられた共振器（２１）および高
周波の振動子（１９）と、共振器（２１）を囲むように
設けられた超音波を集束させるための放射方向変換器（
２２）と、振動子（１９）と共振器（２１）間に接続さ
れた振幅拡大器（２０）とで構成されている。

ここで、共振器（２１）の材質は、チタン合金またはア
ルミニウム合金であることが好ましい、また、放射方向
変換器（２２）は、共振器（２１）の振動子側と反搬動
子側で互いに逆位相であるため、この逆位相の放射音波
を金属融液表面で同位相で重ねることができるように設
置されている。また、放射方向変換器（２２）は、効率
良く音波を金属融液の表面に到達させるために、その反
射面が放物線型に設定されている。

また、チャンバ（９）の側方の端部には、チャンバ（９
）内と連通して冷却ガスを供給する装＠　（２３）が設
けられている。この装＠　（２３）は、圧力検出器（２
４）と、これに基づく圧力調整弁（２５）と、チャンバ
（９）内に冷却ガスを流入させる圧縮機（２６）とを有
している。

その他の構成は、第１図に示す実施例と同様である。

なお、サブストレート（４）として、上記各実施例のよ
うな回転ベルトに代え、第５図（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うな回転ドラム（１６）を用いることができる。

また、恒温加工機（６）は圧延機に限らず鍛造機により
構成してもよく、この場合には、第４図に示すように、
鍛造機からなる恒温加工機（６）のライン上流側にルー
バ（１２）を設けるようにすることが好ましい。またこ
の場合、恒温加工機（６）において鍛造と同時に打抜き
加工を行ってもよい、また、サブストレート（４）上へ
の金属粒子の降下範囲を所定の範囲に絞り込み、金属粒
子をサブストレート幅方向で均一厚みで堆積させるため
、第５図（ａ）、（ｂ）に示すようにアトマイザ−（３
）の下方に１対のスリットノズル（１７）を設け、この
スリットノズルから金属粒子流にガスを吹き付けるよう
にすることができる。

次に、本発明装置による薄板製造工程を跣明する タンデイツシュ（１）内の溶融金属は、ダンデイツシュ
ノズル（２）を通って溶融金属流（Ｍ）となり、サブス
トレート（４）に向って落下し、その途中アトマイザ−
（３）により粒子状に宮化される。すなわち、第１図に
示す装置では、溶融金属流（Ｍ）の両側に位置した１対
のガスジェットノズル（１０）から斜め下方に高速ガス
ジェット流を噴射ｑ、これを溶融金属流（Ｍ）に衝突さ
せることにより、溶融金属を粒子に霧化する。また、第
２図に示す装置では９回転速度を制御された１対の回転
ロール（１５）間に溶融金属流（Ｍ）が流下することに
より溶融金属が粒子に霧化する。

さらに、第３図および第４図に示す装置では、溶融金属
流（Ｍ）の両側に位置した１対のアトマイザ−（３）か
ら溶融金属Ａ　（Ｍ　’）に対して直交する方向から超
音波を放射し、これを溶融金属流（Ｍ）に衝突させるこ
とにより、溶融金属を粒子に霧化する。具体的には、高
周波電源（１８）によって超音波振動子（１９）を振動
させて振動子（１９）に連結している共振器（２１）を
振動させる。共振器（２１）の振動によって雰囲気ガス
を媒体にして超音波が放射される。この放射超音波は、
流下状態にある溶融金属流（Ｍ）の表面で同位相にして
重ねるようにして放射方向変換器（２２）で集束される
。

このようにして、集束した超音波が溶融金属流（Ｍ）の
表面に作用すると、溶融金属流（Ｍ）の表面にキャピラ
リー波ができ、これが表面張力に打ち勝って溶融金属流
（Ｍ）の表面から金属粒子（ｍ）を飛散させる。

このようにして形成された金属粒子（ｍ）は高速ガスと
の対流伝熱或いは回転ロールとの接触によって急速に凝
固しつつ、下方のサブストレート（４）上に堆積し、板
状のデポジット（Ｄ）を形成する。

デポジット（Ｄ）は必要に応じて温度調整装置（５）に
より加熱または冷却されて温度調整された後、サブスト
レート（４）から引き出され、恒温加工機（６）により
圧延される。なお、デポジット（１７）が金属間化合物
等の難加工材である場合は１通常。

温度調整装置（５）により超塑性発現温度まで加熱され
る。

デポジット（Ｄ）を形成した金属粒子（ｍ）は微粒であ
り、しかも霧化−堆積の過程で急速に冷却されるため、
結晶粒が非常に小さく、このため対象が金属間化合物等
の難加工材であっても、上記恒温加工機（６）では超塑
性現象による塑性加工ができる。

所謂超塑性現象は結晶粒が非常に微細である材料に特有
の現象であり、上記した特開昭６２−１９６３０５号は
、微細な金属粒子はその結晶粒そのものも微細であるこ
とから、このような金属粒子を素材として超塑性を利用
した加工を行うようにしたものである。そして、本発明
でもデポジットを形成する金属粒子は、微粒子でしかも
急冷されたものであるため結晶粒が非常に小さく、また
粒子表面の酸化もなく、上述したような超塑性加工が可
能となる。

恒温加工機（６）を出た薄板（Ｓ）は、熱処理炉（７）
で強度確保を目的とした熱処理が施された後、コイルに
巻取られる。

なお、チャンバ（９）内は、不活性ガス雰囲気に維持さ
れ、デポジット（Ｄ）の形成及び恒温加工は不活性ガス
雰囲気中で行われ、材料の酸化が防止される。

なお、本発明の装置は、金属間化合物に限らず、あらゆ
る金属薄板の製造に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、金属間化合物のような難加
工材であっても、その薄板を能率的且つ低コストで製造
することができ、しかも圧延までの工程を不活性ガス雰
囲気で行うため欠陥のない品質の優れた薄板を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願筒１の装置の一実施例を示す説明図である
。第２図は本願筒２の装置の一実施例を示す説明図であ
る。第３図および第４図は本願筒３の装置の一実施例を
示すもので、第３図は全体説明図、第４図はアトマイザ
−を部分的に示す説明図である。第５図（ａ）〜（ｃ）
はサブストレートとして回転ドラムを用いた実施例を示
す説明図である。第６図は恒温加工機として鍛造機を用
いた実施例を示す説明図である。第７図（ａ）、　（ｂ
）はアトマイザ−の下方にスリットノズルを配した実施
例を示す説明図である。 図において、（１）はタンデイツシュ、（２）はタンデ
イツシュノズル、（３）はアトマイザ−１（４）はサブ
ストレート、（５）は温度調整装置、（６）は恒温加工
機、（９）はチャンバ、（１０）はガスジェットノズル
、（１１）は回転ベルト、（１５）は回転ロールである
。 第１図 １１　　　　　り　　　　１３１４ 第３図 と？　　　　　　　２１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部を不活性ガス雰囲気とし得るチャンバ内に、
   ノズルから流下する溶融金属流にガスジェットを吹き付
   けることにより溶融金属を霧化させるアトマイザーと、
   霧化による金属粒子を受け板状に堆積させるための回転
   式のサブストレートと、形成された金属粒子のデポジッ
   トの温度を調整するための温度調整装置と、サブストレ
   ートから連続的に引き出される板状のデポジットを圧下
   するための恒温加工機とを備えてなる金属薄板の製造装
   置。
2. （２）内部を不活性ガス雰囲気とし得るチャンバ内に、
   １対の回転ロールを有し、該回転ロール間にノズルから
   溶融金属流を流下させることにより溶融金属を霧化させ
   るアトマイザーと、霧化による金属粒子を受け板状に堆
   積させるための回転式のサブストレートと、形成された
   金属粒子のデポジットの温度を調整するための温度調整
   装置と、サブストレートから連続的に引き出される板状
   のデポジットを圧下する恒温加工機とを備えてなる金属
   薄板の製造装置。
3. （３）内部を不活性ガス雰囲気とし得るチャンバ内に、
   ノズルから流下する溶融金属流に超音波を集束させるこ
   とにより溶融金属を霧化させるアトマイザーと、霧化に
   よる金属粒子を受け板状に堆積させるための回転式のサ
   ブストレートと、形成された金属粒子のデポジットの温
   度を調整するための温度調整装置と、サブストレートか
   ら連続的に引き出される板状のデポジットを圧下するた
   めの恒温加工機とを備えてなる金属薄板の製造装置。