JPH08502693A - 過急冷によるアモルファス金属テープの製造方法および製造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高速で移動する受金表面（４）に液体金属の噴流（４２）を吹き付けること、および受金表面（４）と噴流（４２）との間において移動方向に対し直角な方向の往復運動が発生することを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】 過急冷によるアモルファス金属テープの製造方法および 製造設備 本発明は、高速で移動する受金(reception)表面に少なくとも１つの液体金属 噴流を吹き付ける方式の、過急冷によるアモルファス金属テープの製造方法に関 する。 カリフォルニア工科大学のポール・ドゥエッツが１９５８年から行った研究以 後、液相を非常に急速に冷やすことによって得られその結果無秩序構造すなわち 非結晶構造を維持することが可能な、アモルファス合金が知られている。これは 、素材を直接、結晶化が始まる凝固温度よりもはるかに低い温度であるガラス化 温度と呼ばれるあるしきい値よりも低い温度にするものである。 過急冷(hyperlrempe)と呼ばれるアモルファス合金製造技術は、温度が周囲温 度以下に維持される高速で移動する受金表面に、溶融液体金属の噴流を吹き付け ることから成る。同液体は円盤上にほんの数ミクロンの厚さの膜となって展着す る。膜はきわめて薄く、体積がはるかに大きい熱シンクに密着しており、さらに 該金属は熱伝導率が高いため、展着した金属は１０⁶℃ ／秒程度の非常に速い速度で冷却、硬化する。移動表面は、円盤か、ベルトコン ベアか、ホイールに設けることが可能である。また、実現される膜またはテープ を小部分に分割するため、移動表面は移動方向に対し直角な切り込みを具備する ことができる。 このようにして調製された膜またはテープは、物理的にも磁性的にもすぐれた 特性をもつ。その結果、合金は非常に高い引っ張り強度をもち、その延性はきわ めて高い曲げ強度を特徴とし、テープの厚さ程度の半径の曲率まで達することが 可能である。合金はまた軟磁性、すなわち弱い磁界で磁化および消磁する、とい う特性ももっている。ヨーロッパ特許出願EP-A-59864号、84335号、84785号は前 記の方式の方法を扱う文献例である。 量産規模でアモルファス金属テープの生産を行う場合、長期間にわたりテープ の形状および品質の安定を保証しなければならないため、特別な問題が生じる。 本発明は、簡単で経済的な方法でこれらの要請を満たすことを目的とする。 本発明はこの目的のため、受金表面と噴流との間の前記移動 方向に対し直角な往復運動を行うことを特徴とする前記の方式の方法を対象とす る。 別の特徴によれば、 往復運動は正弦波形である、 時間の経過とともに、受金表面と噴流との相対中央位置が移動する。 本発明はまた、上記で規定した方法の実施のための設備も対象とする。同設備 は、少なくとも１つの吐出ノズルを具備した液体金属を入れたるつぼと、吐出ノ ズルに対向して受金表面を高速で移動する手段を具備した受金表面を含む容器と を含む方式であって、吐出ノズルと受金表面との間に、前記表面の移動方向に対 し直角な方向の相対往復運動を生じさせる移動手段を含むことを特徴とする。 同設備の別の特徴によれば、 前記表面は、駆動軸が容器の隔壁を滑動により横断する、切り込みをもつホイ ールの外周面であり、前記移動手段は、シャーシと、ホイールの軸に平行に移動 する案内台であって、同案内台に軸方向に固定されている駆動軸を支持する案内 台と、シャーシに対し台を往復駆動させるのに適した第１駆動手段とを 含む。 るつぼは、滑動方向に沿って伸長している隔壁の開口部の上側の容器の上面壁 上に、その移動方向に対し直角に、滑動自在に取り付けられ、さらにるつぼの滑 動方向にるつぼを往復移動させる手段が設けられている。 設備はさらに、受金表面と吐出ノズルとの相対中央位置を変化させるのに適し た変移手段を含む。 前記変移手段は、前記移動手段の継続時間よりもはるかに少ない時間をもつ往 復駆動手段である。 次に、添付図面を参照して本発明の諸実施例について説明する。 第１図は、本発明の第１実施例による設備の縦断面概略図である。 第２図は、第１図のII−II縦断面図である。 第３図は、本発明の第２実施例による設備の第１図と同様の図である。 第４図は、第３図の設備の詳細を示す斜視図である。 第５図は、第４図のＶ−Ｖ断面図である。 第１図および第２図に図示する設備は、過急冷によりアモル ファステープ（第２図）の片１を生産するためのものである。設備は、主な構成 要素として、部分的に真空な容器２と、るつぼ３と、切り込みをもつホイール４ と、同ホイールの軸６の駆動手段５と、ホイールに連結されたブラシ７とを含む 。 容器２は、真空ポンプ９に接続され圧力計１０を具備した真空引き口８を含む 。ホイールの軸６およびブラシ７の軸１１は各々、パッキン１２、１３を介して 容器の側面壁を貫通している。これら２つの軸は互いに平行であり、軸１３は、 容器の外側の固定ベッド１５に固定されたモータ１４によって駆動される。 るつぼ３はインダクタ１６を具備し、耐熱パッキン１７を介して容器２の上面 壁に固定されている。るつぼの底部には、容器の口１９に対し垂直に位置する注 ぎ口１８が穿口されている。 ホイール４は、その軸Ｘ−Ｘに平行で等間隔の切り込み２０をその外部表面に もつ金属円筒である。ブラシ７は、口１９に対し垂直に位置するホイールの下部 領域と接触している。 駆動手段５は、軸６の回転駆動装置２１と、同軸の往復運動駆動装置と、往復 運動の中央面移動装置２３とを含む。 軸６は、容器２の外側で、軸方向のストッパ（図示せず）を 具備し可動台２５に固定された２つの軸受２４により支持されている。したがっ て軸６は移動時、同台に連結され、台２５に固定されているモータ２８によりべ ルト２７を介して駆動されているプーリ２６を支持している。 台２５は、同台の下に位置する可動シャーシ３０に固定されているスライド２ ９により、軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内される。同シャーシは、出力軸に偏心輪３ ２がはめられている歯車付きモータ３１を支持し、この偏心輪は、台２５の下面 に設けられた軸Ｘ−Ｘに直角な溝３３と噛合している。 一方、シャーシ３０は、同シャーシの下に位置する固定べッド３５に固定され ているスライド３４により、軸Ｘ−Ｘに沿って移動案内される。同シャーシの下 に突起している下部付属物３６は、２つの行程端ストッパ３８を具備したねじ切 りロッド３７と噛合しているタップ穴を含む。ロッド３７の延長部分はべッド３ ５内に回動自在に取り付けられているが、べッドに対する移動はできないよう固 定され、クランク３９により回転駆動することが可能である。 さらに、軸６は窪んでおり、ホイールの内部冷却回路（図示せず）に接続され た回路であるホイールの冷却水の往復回路を 形成している。水の供給および排出は、軸端に位置する回転継手４０を介して行 われる。 同設備の運転は以下の通りである。 容器２において部分的真空を実現しシャーシ３０が所定の位置に来たら、モー タ１４、２８、３１を起動する。その結果ホイール４は、その軸を中心とする回 転運動と、その軸に沿った正弦波形運動とを行う。ホイールの冷却水を循環させ る。 次に、るつぼ３内に液体金属４１を流し込む。すると同金属は、ノズル１８、 １９から一定流量で液体金属の流糸または噴流４２の形状で吐出され、ホイール ４に衝突する。ホイールが高速回転することにより、流糸４２が平面テープの形 状に変化し、切り込み２０により片１に切断される。パラメータ（ホイールの回 転直径および速度、液体金属および冷却水の流量）を適切に調節することにより １０⁶℃／秒程度の金属冷却速度に到達することができるが、同速度は周知のよ うに金属を所望の非結晶形態で硬化する速度である。 台２５の往復運動により、噴流４２は、偏心輪３２とその回転軸との距離の２ 倍に等しい距離ｄだけ離れた２つの垂直面Ｐ１、Ｐ２間を移動するホイールの可 変区域に衝突する。 この往復運動によりテープの繰り返し位置決め精度条件が向上しホイールの摩 耗が少なくなることが、経験によりわかっている。 また、クランク３９を操作することにより、噴流４２が当たる区域の中心面を 移動させる。これにより、ホイールの摩耗を均一に分布させることが可能となり 、したがってホイールの使用時間を大幅に伸ばすことができる。上記運動の振幅 はストッパ３８によって規定されるが、Ｌをホイールの軸方向の長さとしたとき 振幅はＬ−ｄ／２よりも若干小さい値が選択される。 クランク３９は、容器の前面壁に設けられている丸窓４３（第２図）を通して ホイールの摩耗を監視するオペレータにより、間欠的に作動させることができる 。変形例においては、同作動を間欠的に行うか連続的に行うかを自動的にプログ ラムすることが可能である。たとえばこの作動により、台２５の運動の継続時間 よりもはるかに短い継続時間をもつシャーシ３０の正弦波形運動を発生させるこ とができる。 成形が終了したらホイールを止め、容器２内の真空を解除し、同容器のドア４ ４（第２図）からテープの片１を回収する。 第３図から第５図の実施様態においては、軸６は軸方向にお いて一定であり、容器２の軸Ｘ−Ｘに平行に移動自在に取り付けられているのは るつぼ３である。また、同実施様態においては、軸６、１１が容器２を貫通して いる。 その結果、軸６の軸受２４とモータ２８とは固定ベッド１５、３５に固定され ているが、るつぼ３は、穴１８の下側に穴４６を穿孔された支持板４５に継手１ ７を介して固定されている。容器の上面壁は、軸Ｘ−Ｘに平行に延長され同軸に 垂直に位置するスリット４７と、同スリットを囲む溝４９に部分的に収納された ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥまたは「テフロン」）製継手４８とを含 む。板４５は継手４８上に置かれ、容器の上面壁に設けられた摺動面（図示せず ）により軸Ｘ−Ｘに平行に移動案内される。 可動シャーシ３０は、前記と同様に摺動面３４とねじ切りロッド３７−クラン ク３９アセンブリとに連結され、サーボシリンダ５０とその制御装置５１とを支 持している。同サーボシリンダのピストンロッド５２は板４５に固定されている 。 同設備は、サーボシリンダ５０によってもたらされる往復運動と、クランク３ ９の作動によって生じる同往復運動の中央点の低速移動運動とによって、ホイー ルに対し噴流４２が移動す る点を除けば、前記と同じように作動する。 第３図から第５図の実施様態は、たとえば長尺ホイールの場合などいくつかの 場合には有利である。 本設備の各実施様態において、たとえば中性ガスなどの適当なガスの雰囲気を 容器内に実現することが可能であることは言うまでもない。さらに、同時に複数 の噴流４２を発生させるため、るつぼ３はその底部に複数のノズル１８を含むこ とができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．受金表面（４）と噴流（４２）との間の移動方向に対し直角な方向に往復運 動を行うこと、および時間の経過とともに、受金表面（４）と噴流（４２）との 相対中央位置を移動させることを特徴とする、高速で移動する受金表面（４）に 少なくとも１つの液体金属噴流（４２）を吹き付ける方式の過急冷によるアモル ファス金属テープの製造方法。 ２．往復運動が正弦波形であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の方 法。 ３．少なくとも１つの吐出ノズル（１８）を具備した液体金属を入れたるつぼ（ ３）と、吐出ノズルに対向して受金表面を高速で移動させる手段（２１）を具備 した受金表面（４）を含む容器（２）とを含む方式であって、吐出ノズル（１８ ）と受金表面（４）との間に、前記表面の移動方向に対し直角な方向の相対往復 運動を生じさせる移動手段（２２）を含むこと、および受金表面（４）と吐出ノ ズル（１８）との相対中央位置を変化させるのに適した変移手段（２３）を含む ことを特徴とする過急冷による非結晶金属テープの製造設備。 ４．前記表面（４）が、駆動軸（６）が容器の隔壁（２）を滑動により横断する 、切り込みをもつホイールの外周面であること、および前記移動手段（２２）が 、シャーシ（３０）と、ホイールの軸（Ｘ−Ｘ）に平行に移動する案内台（２５ ）であって、前記案内台に軸方向に固定されている駆動軸（６）を支持する案内 台と、シャーシに対し台を往復駆動させるのに適した第１駆動手段（３１〜３３ ）とを含むことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の設備。 ５．るつぼ（３）が、滑動方向に沿って伸長している隔壁の開口部（４７）の上 側の容器（２）の上面壁上に、前記移動方向に対して直角に、滑動自在に取り付 けられていること、およびるつぼの滑動方向にるつぼを往復移動させる手段（５ ０〜５２）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の設備。 ６．前記変移手段（２３）が、前記移動手段（２２）の継続時間よりもはるかに 少ない時間をもつ往復駆動手段であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載 の設備。