JPH029900B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 溶融体から急冷により非晶質固形物体を形成
する溶融金属に圧力をかけて、モリブデン製の冷
却面を有する高速回転中の環状冷却ロールの表面
に極く近接して配置されたスロツト付きノズルか
ら、前記金属溶融体を強制排出して冷却面に溶融
金属を衝突させ、単独冷却面との片面接触冷却に
よつて溶融金属を急冷し、平坦で連続的な主とし
て非晶質の金属ストリツプを製造することからな
り、前記冷却面は冷却ロールの回転方向に直交す
る方向に沿つて平坦である非晶質金属ストリツプ
の製造方法。 ２ 絶対圧約25mmHg（１インチHg）より低い真
空下において実施される特許請求の範囲第１項記
載の改良。 ３ 溶融金属が１種類以上の高融点金属を含む合
金である、特許請求の範囲第１項記載の改良。 ４ 絶対圧約25mmHg（１インチHg）より低い真
空下において実施される特許請求の範囲第３項記
載の改良。 ５ 急冷により非晶質固形物体を形成する溶融金
属を急速に移動する冷却体の平坦面に衝突させて
溶融金属から直接非晶質金属ストリツプを製造す
る装置にして急冷により固形状態にするために衝
突させられる溶融金属を受承するように適合され
たモリブデンの平坦面を有する冷却体および、前
記冷却体と機能的に協働する溶融金属を表面に衝
突させるための手段からなる装置。 ６ 真空室内に封入されている特許請求の範囲第
５項記載の装置。 ７ モリブデン製の冷却面を具えた銅製冷却体を
有する特許請求の範囲第５項記載の装置。 ８ 冷却体がモリブデン製の周囲冷却面を有する
環形冷却ロールである特許請求の範囲第５項記載
の装置。 ９ 冷却体がモリブデン製の内部冷却面を有する
円筒形冷却体である特許請求の範囲第５項記載の
装置。 １０ 冷却体が銅で構成され、モリブデンの冷却
面を設けられている特許請求の範囲第８または９
項のいずれかに記載の装置。 関連出願の参考文献 本出願は1978年５月11日出願された本発明者の
米国特許出願第904945号の一部係属出願である。 発明の背景および従来技術 溶融金属を急速に移動する冷却体の平坦面に衝
突させ、そこで固形状態に急冷することにより、
溶融物から非晶質（ガラス状）構造はもとより結
晶構造の平らな連続の金属ストリツプを直接製造
することは公知である。冷却体は回転する輪また
は円筒でもよく、そして溶融金属は輪の平坦な周
囲表面または円筒の内面に衝突させられ得る。冷
却体は移動するベルト、通常は循環ベルトでもよ
い。金属は、溶融金属を表面に吹付けるような方
法で冷却体表面に衝突させられる。 たとえば、マリンガー（Maringer）等の米国
特許第3896203号およびマリンガー（Maringer）
の米国特許第4124664号に開示されているように、
自由落下する溶融金属の滴を回転する吸熱部材の
円周上のＶ字形の縁またはリツプ（唇）と接触さ
せることにより、該溶融物から直接金属フイラメ
ントを成形することも公知である。これらの特許
に開示された方法は銅、アルミニウム、ニツケ
ル、モリブデンおよび鉄の如き金属で構成された
吸熱縁または吸熱唇を使用し得る。しかしこれら
の方法では、平板ストリツプは製造されず、対向
する凹／凸表面を有する丸形せんい様のものが製
造される。 冷却体の表面は幾つかの要件を満たさなければ
ならない。第１にそれは溶融金属により湿潤され
なければならない、さもないと連続ストリツプの
形成が起らない。第２にそれは溶融金属と反応し
てはならない、つまり溶融金属が冷却体表面をお
かしたり、冷却表面に融着したりしてはならな
い、さもないとストリツプは冷却体表面からきれ
いに剥離されない。第３に、溶融金属の急速な固
化を効果ならしめるのに必要なことであるが、大
量の熱を急速に除去し得るように優れた熱伝導性
を持たなければならない。最後に、上記の急冷鋳
造法による金属ストリツプの連続製造において十
分な耐摩耗性を持たなければならない。耐摩耗性
は冷却体性能の最も重要な面である。自由落下す
る溶融金属の滴から金属せんいを引出す前記の溶
融物引抜法では耐摩耗性は通常問題とならない。
しかし溶融金属を冷却表面に衝突させる溶融物一
回転製法では、通常溶融金属の高温と組合さつた
衝突流の運動量をはじめとする諸要因の組合に起
因する冷却表面の過度の浸食が生ずる。 銅、アルミニウム、ベリリウム銅または銀の様
に冷却体表面用としてすでに提唱した熱伝導性の
すぐれた金属は所要の耐摩耗性を有しない。秀れ
た耐摩耗性を持つと期待されるステンレス鋼の如
き他の金属は充分なぬれ性を与えることができな
いなど、他の点で欠点を有する。 溶融金属を急速に移動する冷却体の平坦面に衝
突させて溶融物から直接平板金属ストリツプを製
造する急冷鋳造法のための改良された冷却体を供
給することが本発明の一目的である。 発明の要約 本発明によつて、溶融金属を急速に移動する冷
却体の平坦面に衝突させて溶融物から直接平板金
属・ストリツプを製造する方法においてモリブデ
ン製の冷却体の平坦面に溶融金属を衝突させるこ
とから成る改良が提供される。 さらに本発明は溶融金属を急速に移動する冷却
体の平坦面に衝突させて溶融物から直接金属スト
リツプを製造する装置にして急冷のために衝突さ
せられる溶融金属を受承するようにされた平坦表
面を有する冷却体と、該冷却体に機能的に連結さ
れている溶融金属を表面に衝突させるための手段
を共に含む装置に於いて、モリブデンの表面を有
する冷却体を供給することから成る改良を与え
る。 溶融金属、特に急冷すると溶融物から非晶質構
造を形成する鉄、ニツケルまたはコバルト基体合
金によりモリブデン冷却面が容易にぬれるという
驚くべき事実を本発明者は発見した。さらにモリ
ブデン表面は、延性のある、非晶質の金属・スト
リツプを望む場合、金属を完全に急冷するのに不
可欠であり、しかも固化したストリツプを表面か
らきれいに剥離させる固化金属ストリツプに対す
るすぐれた接着性を有する。もつとも重要なこと
は、溶融金属を冷却面に衝突させる溶融一回転法
で従来使用された冷却面に比較してモリブデン表
面が秀れた耐摩耗特性を有することである。その
上、非晶質金属・ストリツプの形成に必要である
が、溶融金属の薄い層（厚さ１インチの数千分の
１程度）を毎秒10⁴または10⁵Cを超える速さで充
分に早く冷却させるのに適した熱伝導性をモリブ
デンは具えている。 冷却体の急速に移動する平坦面に溶融金属を衝
突させて溶融物から直接平板金属・ストリツプを
製造する方法におけるモリブデン表面を有する冷
却体の利点は冷却体の形態の如何にかかわらず得
られる。つまり、冷却体は冷却表面として働く平
坦な外面を有する急速回転ドラムでもよいし；平
坦な内面が冷却平面を供給する急速回転円筒、移
動ベルトまたは平坦表面を与える他の任意の構造
体でもよい。 本発明の目的とする平板ストリツプは横方向の
寸法が長さより遥かに短かく、厚みがその巾より
遥かに小さい細長体であり、代表的には巾が厚さ
の少くとも約10倍で、概して互いに平行な、滑ら
かで均一の上面と下面とを有している細長体であ
る。 平坦な冷却体表面は循環ベルトあるいはドラム
または円筒の外面または内面により設けられ、滑
らかで均一であり、横方向に真直ぐで、上述の定
義の平板ストリツプがその上で鋳造される無限表
面である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明を更に説明する。 第１図はモリブデンの鋳造用表面を与えるため
にモリブデンの層を外面に設けられた環形冷却ロ
ールの断面図、 第２図は表面にモリブデンの輪が挿入された環
形冷却ロールの断面図、 第３図は回転軸に対して傾斜した内面モリブデ
ン被覆冷却表面を有する円筒形冷却体の断面図、 第４図は溶融金属を回転冷却ロールに吹付ける
装置およびモリブデンの冷却表面が設けられた回
転冷却ロールを示す側方斜視図、 そして第５図はモリブデンの表面を有する循環
ベルトの形をとつた冷却表面の上に溶融金属を付
着させる装置を含む装置の幾分簡略化した斜視図
である。 発明の好ましい態様および発明を実施するための
最良の形態に関する詳細な説明 熱吸収部材（冷却体）の急速に移動する冷却面
の平坦面上に溶融金属を衝突させて平板金属・ス
トリツプ−多結晶質および非晶質（ガラス状）金
属ストリツプを製造する方法はよく知られてい
る。 かかる冷却鋳造工程に用いる場合、モリブデン
が下記のようなすぐれた冷却面に要求される望ま
しい特性の組合せを有することが今回発見され
た；すなわち高融点（2650℃）；比較的低い熱膨
張系数（銅より低い）；相当高い熱伝導性（銅の
約35％）；および相当高い硬度である。さらに、
モリブデンは所要の溶融金属に対するぬれ特性と
固化ストリツプに対する剥離特性とを有し、これ
らの特性が上記の特性とあいまつて、モリブデン
をして非晶質金属・ストリツプ、特に延性非晶質
金属・ストリツプの急冷鋳造法の冷却面用として
好適ならしめることが発見された。もつとも重要
なことは、鋳造が真空下で行われようと、あるい
は空気または窒素、ヘリウム等の如き保護ふん囲
気の中で行われようと、溶融金属の衝突流による
浸食および摩耗に耐える能力をモリブデン冷却面
が有することである。この点が現在使用されてい
る銅冷却面と好対照である。 たとえばベーデル（Bedell）等による米国特許
第4077462号またはキヤベツシユ（Kavesh）等に
よる米国特許第3856074号に記載されていように、
溶融ガラス形成性合金を急速に回転軸冷却体の表
面に向けて吹付けることにより平らな非晶質スト
リツプを製造する場合、冷却体の表面が徐々にお
かされる。ストリツプの鋳造が行なわれる冷却体
表面の外周廻りに粗い不均一の形跡が発達する。
その同じ形跡の中にさらに鋳込むことは粗い表面
やざらざらの縁を持つ不合格品のストリツプを産
出する。真空下で鋳造が行われる場合、これらの
工程における冷却表面の摩耗の問題はより顕著と
なる。真空鋳造では気体層の介入がないから冷却
表面のより大きな面積に溶解噴流が衝突し、ぬれ
る。従来の冷却表面へきびしい摩耗をもたらすい
ま一つの要因は、例えばモリブデン、タングステ
ン、クローム、ハフニウム、イリジウム、ニオビ
ウム、オスミウム、プラチナ、レニウム、ロジウ
ム、ルテニウム、タンタル、トリウム、バナジウ
ムおよびジルコニウムといつた耐熱金属のかなり
の量が鋳造される合金の中に含まれていることで
ある。それ故、真空下（例えば約25mmHg（１イン
チHg）より低い絶対圧の下）での鋳造、または
１種以上の耐熱金属を含むガラス形成性合金の鋳
造およびとくにかかる合金の真空下の鋳造に、モ
リブデンの冷却表面の使用が特に優利である。 冷却体の形体および鋳造操作の方法は平坦な鋳
造面が設けられる限り本発明の目的にとつて重要
ではない。例えばベデル（Bedell）等およびキヤ
ベツシユ（Kavesh）の前記特許に開示されてい
るように、急速で回転するドラムの周囲面に溶融
金属を吹付けてその面上で鋳造を行うこともでき
る。ナラシムハン（Narasimhan）の米国特許第
4142571号に記載されているように、細長い孔の
ノズルから圧力をかけた溶融金属を平坦な冷却表
面に融着させることもできる。さらにキヤベツシ
ユ（Kavesh）の米国特許第3881540号およびポル
ク（Polk）等の米国特許第3881542号に説明さ
れ、またはポンドおよびマデイン（Pond、
Maddin）両氏によりTrans.Met.Soc.AIME、
245（1969）2475−６に示されているように回転円
筒の内面に冷却面を与えることもできる。 本発明によつてモリブデンの冷却面は、モリブ
デンの冷却体を製作するか、または銅、あるいは
銀などのような熱伝導性の高い適当な他の材料で
できた冷却体の上にモリブデンの表層を単に与え
ることにより設けることができる。モリブデンの
工作に通常用いられる、鋳物ピースの如き固体ス
トツクからの機械加工または公知の粉末冶金術に
よる製作をはじめとする方法を用いて、モリブデ
ンの冷却体を製造することもできる。本発明の特
に望ましい態様は複合冷却体、ことに第１および
２図に図示されるようなモリブデンの輪が設けら
れた銅でできた冷却ロールである。第１図を参照
して；銅でできた冷却ロール１がシヤフト２上に
回転するように取付けられる。冷却ロール１の平
坦な外面にモリブデン３の輪が設けられる。第１
図ではモリブデンの輪が冷却ロールの周囲面全体
を覆う。第２図を参照すると；巾の狭いモリブデ
ンの輪３が冷却ロールの周囲面の一部のみを覆う
ように設けられる。モリブデンの輪はたとえば焼
ばめなどにより銅の冷却ロールに取付けられる。
あるいは酸素／アセチレン焔の円堆部にモリブデ
ン線材を送つて融かし、被覆すべき表面に小滴の
形の溶融金属を吹付けることを含む方法である酸
素アセチレン吹付けなどのような他の任意の従来
の型表面被覆法によりモリブデン表面を与えるこ
ともできる。 本発明の装置の詳細な設計および構造は当業者
であれば誰でも考え得ることである。 以下に示す実施例は本発明をさらに説明し、現
在応用を意図されている最良の形態を説明する。 実施例 １ 使用される装置は第２図に示す構造の冷却ロー
ルを使用する第４図に図解するものに類似する。
冷却ロールは外径が203mm（８インチ）、急冷表面
の巾が12.7mm（0.5インチ）であり、約2000rpmの
速度で回転させられた。装置は真空室内に封入さ
れた。全試験は約100mmHgの真空下で行われた。
同時に外径203mm、巾25.4mmを有し2000rpmで回
転する銅製冷却ロールを用いた実験が、これも約
100mmHgの真空の下で行われた。融点が1500℃を
超える種々のガラス合金（溶融状態から約10⁴〜
10⁵℃／秒を超える速さで急冷すると非晶質固体
構造を形成する合金）（チエンおよびポルク
（Chen、Polk）氏の米国特許第3856513号−例−
参照）が、径0.635mmのオリフイスから0.35Kg/cm²
の圧で溶融金属を回転冷却表面に吹付けることに
より鋳造された。銅製冷却表面上で延性の連続ス
トリツプを鋳造することは不可能であつた。全て
の場合、溶融金属は銅製冷却表面をおかし、浸
食、き裂、あばたを生じさせた。このように荒れ
た冷却面はストリツプが鋳造されるトラツクに沿
つて冷却表面上にストリツプのピースを機械的に
固着させる原因となつた。ストリツプのピースは
冷却表面に融着され、または機械的に固着きれ
て、冷却表面上に溶融金属泥の分離を生じ、同じ
トラツク上での以後の連続ストリツプの形成を阻
害した。使用可能のストリツプの産出量は極く少
かつた。それに反して、同じ合金でもモリブデン
冷却表面上で鋳造された場合は、すぐれた品質の
リボンを産出した。比較データを以下に第１表と
して示す。

【表】 第２例 第１例の全般手順に従つて、異つた構造材料か
ら製造した直径203〜305mmの冷却ロールの平坦な
周囲表面上に、組成Fe₅Ni₄₅B₁₆Mo₄Cr₁₀Co₂₀（原
子％）の溶融ガラス状合金50グラムを衝突させ、
ストリツプの品質（延性のガラス状金属・ストリ
ツプが得られたかどうか）、冷却表面の摩もうお
よび鋳造品質を目視観察した。その結果を下記に
第２表としてまとめる。

【表】 に溶着

【表】

【表】 ず