JPH11323454A - 非晶質合金成形品の製造方法 - Google Patents
非晶質合金成形品の製造方法Info
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- JPH11323454A JPH11323454A JP10312289A JP31228998A JPH11323454A JP H11323454 A JPH11323454 A JP H11323454A JP 10312289 A JP10312289 A JP 10312289A JP 31228998 A JP31228998 A JP 31228998A JP H11323454 A JPH11323454 A JP H11323454A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単で熱的影響が少なく非晶質成形品
の製造法を提供し、さらに表面形状の複雑な成形品ある
いは中空状の成形品なども容易に製造できる方法を提供
する。 【解決手段】 ガラス遷移領域を有する成分組成の合金
溶湯を成形型内に充填し、融点と結晶化温度との間の温
度あるいはガラス遷移領域内の温度まで冷却すると共
に、冷却後融点と結晶化温度との間の温度あるいはガラ
ス遷移領域内の温度で保持し、その後保持された合金に
加圧成形を施し冷却することにより非晶質相を有する成
形品を製造する方法である。
の製造法を提供し、さらに表面形状の複雑な成形品ある
いは中空状の成形品なども容易に製造できる方法を提供
する。 【解決手段】 ガラス遷移領域を有する成分組成の合金
溶湯を成形型内に充填し、融点と結晶化温度との間の温
度あるいはガラス遷移領域内の温度まで冷却すると共
に、冷却後融点と結晶化温度との間の温度あるいはガラ
ス遷移領域内の温度で保持し、その後保持された合金に
加圧成形を施し冷却することにより非晶質相を有する成
形品を製造する方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非晶質相を有する成
形品の製造方法に関するものであり、より具体的には合
金溶湯を成形型内に注入し非晶質相を有する成形品を製
造することに関する。
形品の製造方法に関するものであり、より具体的には合
金溶湯を成形型内に注入し非晶質相を有する成形品を製
造することに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の製造方法については、特開
平３−２５３５２５号公報に記載の技術が知られてい
る。この公報には金属溶湯を鋳型内に注入し、非晶質相
を有する固化材を製造することが開示され、注入の際の
溶湯の条件および溶湯の冷却条件等を制御することによ
り、非晶質相を有する固化材を製造することができるこ
とが開示されている。しかしながら、上述の公報に記載
の技術は、特に中実からなる中間材（板状、柱状、棒状
など）あるいは、単純形状の鋳造材を製造するには有効
な手法であるが、例えば表面形状の複雑なもの、中空状
のものを製造するには、製造上困難性を有する。
平３−２５３５２５号公報に記載の技術が知られてい
る。この公報には金属溶湯を鋳型内に注入し、非晶質相
を有する固化材を製造することが開示され、注入の際の
溶湯の条件および溶湯の冷却条件等を制御することによ
り、非晶質相を有する固化材を製造することができるこ
とが開示されている。しかしながら、上述の公報に記載
の技術は、特に中実からなる中間材（板状、柱状、棒状
など）あるいは、単純形状の鋳造材を製造するには有効
な手法であるが、例えば表面形状の複雑なもの、中空状
のものを製造するには、製造上困難性を有する。
【０００３】また、これらの点を改善すべく、例えば特
開平５−３０９４２７号公報に開示の技術が既に知られ
ている。この公報の技術は、上記特開平３−２５３５２
５号公報に記載の手法を用い中間材を先ず作製し、この
中間材を最終成形品の形状を付与する為の金型内に配
し、この金型内にて最終形状を付与し成形品とするもの
である。しかしながら、この技術においては、一端中間
材を製造し、最終形状を付与する為、異なる金型に再セ
ットし、再加熱を行い成形を行わなければならず、その
工程が複雑であるとともに、再加熱による熱的影響を受
ける為非晶質相の維持が難しいといった問題を有してい
る。
開平５−３０９４２７号公報に開示の技術が既に知られ
ている。この公報の技術は、上記特開平３−２５３５２
５号公報に記載の手法を用い中間材を先ず作製し、この
中間材を最終成形品の形状を付与する為の金型内に配
し、この金型内にて最終形状を付与し成形品とするもの
である。しかしながら、この技術においては、一端中間
材を製造し、最終形状を付与する為、異なる金型に再セ
ットし、再加熱を行い成形を行わなければならず、その
工程が複雑であるとともに、再加熱による熱的影響を受
ける為非晶質相の維持が難しいといった問題を有してい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な事情に鑑みなされたものであり、比較的簡単な手法に
て成形品を製造するとともに熱的影響を少なくし非晶質
相を有する成形品を容易に製造することができる非晶質
合金成形品の製造方法を提供することを目的とし、更に
は表面形状の複雑な成形品あるいは中空状の成形品など
にも容易に適用でき、寸法精度の良好な非晶質成形品の
製造方法を提供することを目的とする。
な事情に鑑みなされたものであり、比較的簡単な手法に
て成形品を製造するとともに熱的影響を少なくし非晶質
相を有する成形品を容易に製造することができる非晶質
合金成形品の製造方法を提供することを目的とし、更に
は表面形状の複雑な成形品あるいは中空状の成形品など
にも容易に適用でき、寸法精度の良好な非晶質成形品の
製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、ガ
ラス遷移領域を有する成分組成の合金溶湯を成形型内に
充填し、ガラス遷移領域内の温度まで冷却するとともに
冷却後、ガラス遷移領域内の温度で保持し、その後保持
された合金に加圧成形を施し冷却することにより非晶質
相を有する成形品を製造する非晶質合金成形品の製造方
法である。
ラス遷移領域を有する成分組成の合金溶湯を成形型内に
充填し、ガラス遷移領域内の温度まで冷却するとともに
冷却後、ガラス遷移領域内の温度で保持し、その後保持
された合金に加圧成形を施し冷却することにより非晶質
相を有する成形品を製造する非晶質合金成形品の製造方
法である。
【０００６】本発明の第２発明は、ガラス遷移領域を有
する成分組成の合金溶湯を成形型内に充填し、融点以下
結晶化温度以上の温度まで冷却すると共に、冷却後融点
と結晶化温度との間の温度範囲内の温度で保持し、その
後保持された合金に加圧成形を施し冷却することにより
非晶質相を有する成形品を製造することを特徴とする非
晶質合金成形品の製造方法である。
する成分組成の合金溶湯を成形型内に充填し、融点以下
結晶化温度以上の温度まで冷却すると共に、冷却後融点
と結晶化温度との間の温度範囲内の温度で保持し、その
後保持された合金に加圧成形を施し冷却することにより
非晶質相を有する成形品を製造することを特徴とする非
晶質合金成形品の製造方法である。
【０００７】本発明の第３発明は、ガラス遷移領域を有
する成分組成の合金溶湯を成形型内に充填し、融点以下
結晶化温度以上の温度まで冷却すると共に、冷却後融点
と結晶化温度との間の温度範囲内の温度で保持し、その
後保持された合金に加圧成形を施し、さらにガラス遷移
領域内の温度まで冷却し、冷却後、ガラス遷移領域内の
温度で保持し、その後保持された合金に加圧成形を施し
冷却することにより非晶質相を有する成形品を製造する
ことを特徴とする非晶質合金成形品の製造方法である。
する成分組成の合金溶湯を成形型内に充填し、融点以下
結晶化温度以上の温度まで冷却すると共に、冷却後融点
と結晶化温度との間の温度範囲内の温度で保持し、その
後保持された合金に加圧成形を施し、さらにガラス遷移
領域内の温度まで冷却し、冷却後、ガラス遷移領域内の
温度で保持し、その後保持された合金に加圧成形を施し
冷却することにより非晶質相を有する成形品を製造する
ことを特徴とする非晶質合金成形品の製造方法である。
【０００８】本発明に適用できる合金溶湯の成分組成と
しては、ガラス遷移領域を有するものであることが必要
であり、より成形を容易に行う為には、４０Ｋ以上のガ
ラス遷移領域を有する成分組成であることが好ましい。
具体的には、特公平７−１２２１２０号公報および特公
平７−１２２１１９号公報に記載の成分組成、すなわ
ち、合金溶湯の成分組成が下記一般式Ｉ）あるいはII）
に示されるもの Ｉ）ＸaＭbＡｌc II）Ａｌ100-d-eＴdＬｎe （但し、Ｘ：Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の
元素、Ｍ：Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ及びＭｎから
選ばれる少なくとも１種の元素、Ｔ：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈ
ｆ，Ｔａ及びＷから選ばれる少なくとも１種の元素、Ｌ
ｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシ
ュメタル）から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅは原子パーセントで２５≦ａ≦８５、５
≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５、０＜ｄ≦５５、３０≦ｅ≦
９０である。）が有効であり、特に上記一般式Ｉ）が有
効である。上記一般式に記載の合金は、ガラス遷移領域
を有し、殆どの成分組成で４０Ｋ以上のガラス遷移領域
を有し、特定の成分組成においては、６０Ｋ、さらには
８０Ｋを超えるガラス遷移領域を有するものが存在す
る。なお、上記一般式の成分組成は、好ましい例示であ
り、ガラス遷移領域を有する成分組成のものであれば、
本発明が適用できることは言うまでもない。
しては、ガラス遷移領域を有するものであることが必要
であり、より成形を容易に行う為には、４０Ｋ以上のガ
ラス遷移領域を有する成分組成であることが好ましい。
具体的には、特公平７−１２２１２０号公報および特公
平７−１２２１１９号公報に記載の成分組成、すなわ
ち、合金溶湯の成分組成が下記一般式Ｉ）あるいはII）
に示されるもの Ｉ）ＸaＭbＡｌc II）Ａｌ100-d-eＴdＬｎe （但し、Ｘ：Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の
元素、Ｍ：Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ及びＭｎから
選ばれる少なくとも１種の元素、Ｔ：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈ
ｆ，Ｔａ及びＷから選ばれる少なくとも１種の元素、Ｌ
ｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシ
ュメタル）から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅは原子パーセントで２５≦ａ≦８５、５
≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５、０＜ｄ≦５５、３０≦ｅ≦
９０である。）が有効であり、特に上記一般式Ｉ）が有
効である。上記一般式に記載の合金は、ガラス遷移領域
を有し、殆どの成分組成で４０Ｋ以上のガラス遷移領域
を有し、特定の成分組成においては、６０Ｋ、さらには
８０Ｋを超えるガラス遷移領域を有するものが存在す
る。なお、上記一般式の成分組成は、好ましい例示であ
り、ガラス遷移領域を有する成分組成のものであれば、
本発明が適用できることは言うまでもない。
【０００９】ガラス遷移領域（過冷却液体領域：△Ｔ＝
Ｔｘ−Ｔｇ）とは、非晶質相を有する合金が有する結晶
化温度（Ｔｘ）とガラス遷移温度（Ｔｇ）との間の温度
領域である。ガラス遷移温度（Ｔｇ）は非晶質相を有す
る合金を示差走査熱量分析あるいは示差熱分析を行った
際、得られた示差走査熱量分析曲線上あるいは示差熱分
析曲線上で吸熱反応が起こる部分で、その曲線の立上が
り部と基線の外挿が交わる点での温度で、逆に結晶化温
度（Ｔｘ）は発熱反応が起こる部分で上記と同様にして
得られた温度である。
Ｔｘ−Ｔｇ）とは、非晶質相を有する合金が有する結晶
化温度（Ｔｘ）とガラス遷移温度（Ｔｇ）との間の温度
領域である。ガラス遷移温度（Ｔｇ）は非晶質相を有す
る合金を示差走査熱量分析あるいは示差熱分析を行った
際、得られた示差走査熱量分析曲線上あるいは示差熱分
析曲線上で吸熱反応が起こる部分で、その曲線の立上が
り部と基線の外挿が交わる点での温度で、逆に結晶化温
度（Ｔｘ）は発熱反応が起こる部分で上記と同様にして
得られた温度である。
【００１０】ガラス遷移領域が存在する、更にはその領
域が広いことにより、低圧力化で容易にそして無制限に
塑性変形するとともに、成形（加工）時の温度制御、成
形（加工）時間の制御が緩和できる。また、いわゆるガ
ラス（非晶質）としての特性から成形（変形）表面は極
めて平滑性が高く、結晶合金を変形させた時のように滑
り帯が表面に現れるステップなど実質的に発生しないな
どの特徴がある。また、ガラス遷移領域が存在する、更
にはその領域が広い合金は、非晶質形成能が高く、形成
される非晶質相も安定である。
域が広いことにより、低圧力化で容易にそして無制限に
塑性変形するとともに、成形（加工）時の温度制御、成
形（加工）時間の制御が緩和できる。また、いわゆるガ
ラス（非晶質）としての特性から成形（変形）表面は極
めて平滑性が高く、結晶合金を変形させた時のように滑
り帯が表面に現れるステップなど実質的に発生しないな
どの特徴がある。また、ガラス遷移領域が存在する、更
にはその領域が広い合金は、非晶質形成能が高く、形成
される非晶質相も安定である。
【００１１】本発明の製造方法において、合金溶湯を成
形型内に充填し、ガラス遷移領域内の温度あるいは融点
と結晶化温度との間の温度まで冷却する際の冷却は、最
終成形品を非晶質相を有するものとする為には、連続冷
却変態曲線（ＣＣＴ曲線）の結晶化領域に入らないある
いは多少入るぐらいの冷却速度とする必要がある。特
に、最終成形品を非晶質単相とする為には、上記結晶化
領域に入らないような冷却速度としなければならない。
なお、成分組成により、上記領域が異なるため、事前に
このような知見を得ておく必要があるが、具体的な目安
としては１０Ｋ／ｓ以上とすることが好ましく、更には
１０2Ｋ／ｓ以上とすることがより好ましい。
形型内に充填し、ガラス遷移領域内の温度あるいは融点
と結晶化温度との間の温度まで冷却する際の冷却は、最
終成形品を非晶質相を有するものとする為には、連続冷
却変態曲線（ＣＣＴ曲線）の結晶化領域に入らないある
いは多少入るぐらいの冷却速度とする必要がある。特
に、最終成形品を非晶質単相とする為には、上記結晶化
領域に入らないような冷却速度としなければならない。
なお、成分組成により、上記領域が異なるため、事前に
このような知見を得ておく必要があるが、具体的な目安
としては１０Ｋ／ｓ以上とすることが好ましく、更には
１０2Ｋ／ｓ以上とすることがより好ましい。
【００１２】また、本発明の製造方法は、合金溶湯を成
形型内に充填し、冷却を行う過程において、成形（加
工）を行うことが特徴であり、この成形（加工）は、ガ
ラス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度との間
の温度に保持された合金（溶湯）に施され、成形型内に
充填された合金に圧力を加える（加圧成形）ことにより
なされる。具体的な加圧成形としては、成形型内にガス
を注入しガス圧により行う、あるいは成形型を幾つかの
構成部品により構成し、これらの部品が型内に移動可能
とし、これらの部品の押圧（押圧手段）により行うなど
の手法がある。特にガス圧により行う手法は、中空状の
成形品および／または表面に複雑な模様等を施す成形品
を製造するのに有効である。押圧手段による場合も、表
面に凹凸模様を形成するのに有効である。その具体的な
一例は後述する。
形型内に充填し、冷却を行う過程において、成形（加
工）を行うことが特徴であり、この成形（加工）は、ガ
ラス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度との間
の温度に保持された合金（溶湯）に施され、成形型内に
充填された合金に圧力を加える（加圧成形）ことにより
なされる。具体的な加圧成形としては、成形型内にガス
を注入しガス圧により行う、あるいは成形型を幾つかの
構成部品により構成し、これらの部品が型内に移動可能
とし、これらの部品の押圧（押圧手段）により行うなど
の手法がある。特にガス圧により行う手法は、中空状の
成形品および／または表面に複雑な模様等を施す成形品
を製造するのに有効である。押圧手段による場合も、表
面に凹凸模様を形成するのに有効である。その具体的な
一例は後述する。
【００１３】成形（加工）後の冷却速度は、上述した成
形前に行う成形型注入時の冷却速度と同様に具体的な目
安としては１０Ｋ／ｓ以上とすることが好ましく、更に
は１０2Ｋ／ｓ以上とすることが好ましい。以下、本発
明の製造方法の具体的な一例を図面に基づき説明する。
形前に行う成形型注入時の冷却速度と同様に具体的な目
安としては１０Ｋ／ｓ以上とすることが好ましく、更に
は１０2Ｋ／ｓ以上とすることが好ましい。以下、本発
明の製造方法の具体的な一例を図面に基づき説明する。
【００１４】図１は、成形型内にガスを注入しガス圧に
より行う手法であり、図１ａ）に図示されるように成形
型は上型１と下型２の２つの型よりなり、型内には成形
品の成形部３が形成されてなり、また、成形型には型内
の温度保持あるいは制御する為、加熱手段（加熱ヒー
タ）４及び温度検知手段（熱電対）５が設けられてい
る。成形型Ａの湯口６直上には、上記とは異なる加熱手
段（高周波加熱コイル）７を備えた溶湯供給手段（石英
るつぼ）８が配されている。なお、溶湯供給手段８は成
形型Ａの湯口６に対して摺動自在である。図１ｂ）ｃ）
ｄ）は、加圧成形の作用を示す図面であり、装置の構成
は、図示されるように成形型の湯口直上にガス圧手段
（エアーノズル）９が湯口６に対して摺動自在に配され
ている。これ以外の構成は、図１ａ）と同様である。次
に、図１をもとにその作用を説明する。図１ａ）に示さ
れるように成分調整を行った母合金を溶湯供給手段８に
供給し、これを加熱手段７により加熱し、母合金を溶融
する。次に、前記溶湯Ｓを成形型Ａの湯口６より成形型
内の成形部３に供給し、型内にて溶湯Ｓを冷却し、ガラ
ス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度との間の
温度で保持する。
より行う手法であり、図１ａ）に図示されるように成形
型は上型１と下型２の２つの型よりなり、型内には成形
品の成形部３が形成されてなり、また、成形型には型内
の温度保持あるいは制御する為、加熱手段（加熱ヒー
タ）４及び温度検知手段（熱電対）５が設けられてい
る。成形型Ａの湯口６直上には、上記とは異なる加熱手
段（高周波加熱コイル）７を備えた溶湯供給手段（石英
るつぼ）８が配されている。なお、溶湯供給手段８は成
形型Ａの湯口６に対して摺動自在である。図１ｂ）ｃ）
ｄ）は、加圧成形の作用を示す図面であり、装置の構成
は、図示されるように成形型の湯口直上にガス圧手段
（エアーノズル）９が湯口６に対して摺動自在に配され
ている。これ以外の構成は、図１ａ）と同様である。次
に、図１をもとにその作用を説明する。図１ａ）に示さ
れるように成分調整を行った母合金を溶湯供給手段８に
供給し、これを加熱手段７により加熱し、母合金を溶融
する。次に、前記溶湯Ｓを成形型Ａの湯口６より成形型
内の成形部３に供給し、型内にて溶湯Ｓを冷却し、ガラ
ス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度との間の
温度で保持する。
【００１５】この際の温度制御は、温度検知手段５と加
熱手段７により行う。このように温度が保持された溶湯
（合金）Ｓに、図１ｂ）から図１ｃ）に示されるよう
に、ガス圧手段９が供給され、ガス圧手段９から例えば
Ｈｅ、Ａｒなど不活性ガスを所定の圧力にて供給するこ
とにより図１ｄ）に示されるように成形部３の形状に合
った中空状の成形品Ｐを製造する。各種の条件は上述に
基づき行う。
熱手段７により行う。このように温度が保持された溶湯
（合金）Ｓに、図１ｂ）から図１ｃ）に示されるよう
に、ガス圧手段９が供給され、ガス圧手段９から例えば
Ｈｅ、Ａｒなど不活性ガスを所定の圧力にて供給するこ
とにより図１ｄ）に示されるように成形部３の形状に合
った中空状の成形品Ｐを製造する。各種の条件は上述に
基づき行う。
【００１６】図２は、成形型を幾つかの構成部品すなわ
ち上型１および下型２さらに移動型１０により構成し、
これらの部品が型内に移動可能とし、これらの部品の押
圧（押圧手段）により行う手法である。図２に示される
ように、成形型Ａは上型１および下型２の２つの型より
構成され、下型２には幾つもの可動型１０が配されてい
る。他の構成については、上記図１と同様である。次
に、図２をもとにその作用を説明する。図１と同様に溶
湯（合金）を成形型Ａ内に供給し、ガラス遷移領域内の
温度あるいは融点と結晶化温度との間の温度に保持す
る。次に、図２に示すように移動型１０を仮想線のよう
に移動させ、成形品の表面に凹凸模様を形成する。この
場合も上記と同様に、各種条件は上述に基づき行う。な
お、図１の手法と図２の手法とを併用することも可能で
ある。
ち上型１および下型２さらに移動型１０により構成し、
これらの部品が型内に移動可能とし、これらの部品の押
圧（押圧手段）により行う手法である。図２に示される
ように、成形型Ａは上型１および下型２の２つの型より
構成され、下型２には幾つもの可動型１０が配されてい
る。他の構成については、上記図１と同様である。次
に、図２をもとにその作用を説明する。図１と同様に溶
湯（合金）を成形型Ａ内に供給し、ガラス遷移領域内の
温度あるいは融点と結晶化温度との間の温度に保持す
る。次に、図２に示すように移動型１０を仮想線のよう
に移動させ、成形品の表面に凹凸模様を形成する。この
場合も上記と同様に、各種条件は上述に基づき行う。な
お、図１の手法と図２の手法とを併用することも可能で
ある。
【００１７】さらに、具体的な製造方法を図面に基づき
説明する。
説明する。
【００１８】図３は、釣りあるいは魚網用の中空状の浮
き（成形品）の製造方法を示す図面であり、その工程は
図３ａ）ｂ）ｃ）に示す通りである。
き（成形品）の製造方法を示す図面であり、その工程は
図３ａ）ｂ）ｃ）に示す通りである。
【００１９】図３ａ）に示されるように、成形型Ａの型
内には成形部３が形成されてなり、また、成形型Ａには
型内の温度保持あるいは制御するため、加熱手段（加熱
ヒータ）４、冷却手段（冷却水又は冷却ガス通路）１１
及び図示されない温度検知手段（熱電対）が設けられて
いる。成形型Ａの湯口６直上には、上記と異なる加熱手
段（高周波加熱コイル）７を備えた溶湯供給手段（石英
るつぼ）８が配されている。なお、溶湯供給手段８は成
形型Ａの湯口６に対して摺動自在である。また、成形型
Ａの成形部３の直下に成形部３の開口に向かって摺動自
在にガス圧手段（エアーノズル）９が配されている。さ
らに、上記記述の装置は容器内に収納されており、容器
には冷却ガスを供給するための冷却ガス導入口１２が設
けられている。次に図３をもとにその作用を説明する。
図３ａ）に示されるように成分調整を行った母合金を溶
湯供給手段８に供給し、これを加熱手段７により加熱
し、母合金を溶融する。次に図３ｂ）に示すように溶湯
Ｓを成形型Ａの湯口６より成形型内の成形部３に供給
し、型内にて溶湯Ｓを冷却し、ガラス遷移領域内の温度
あるいは融点と結晶化温度との間の温度で保持する。こ
の際の温度制御は、温度検知手段５と加熱手段７、冷却
手段１１により行う。このように温度が保持された溶湯
（合金）Ｓに図３ｂ）から図３ｃ）に示されるように、
ガス圧手段９が供給され、ガス圧手段から例えばＨｅ、
Ａｒなど不活性ガスを所定圧力にて供給することによ
り、図３ｃ）に示されるように中空状の成形品Ｐを製造
する。このように製造された成形品Ｐは、冷却手段１１
及び冷却ガス導入口１２からの冷却ガスにより、最終的
に冷却される。
内には成形部３が形成されてなり、また、成形型Ａには
型内の温度保持あるいは制御するため、加熱手段（加熱
ヒータ）４、冷却手段（冷却水又は冷却ガス通路）１１
及び図示されない温度検知手段（熱電対）が設けられて
いる。成形型Ａの湯口６直上には、上記と異なる加熱手
段（高周波加熱コイル）７を備えた溶湯供給手段（石英
るつぼ）８が配されている。なお、溶湯供給手段８は成
形型Ａの湯口６に対して摺動自在である。また、成形型
Ａの成形部３の直下に成形部３の開口に向かって摺動自
在にガス圧手段（エアーノズル）９が配されている。さ
らに、上記記述の装置は容器内に収納されており、容器
には冷却ガスを供給するための冷却ガス導入口１２が設
けられている。次に図３をもとにその作用を説明する。
図３ａ）に示されるように成分調整を行った母合金を溶
湯供給手段８に供給し、これを加熱手段７により加熱
し、母合金を溶融する。次に図３ｂ）に示すように溶湯
Ｓを成形型Ａの湯口６より成形型内の成形部３に供給
し、型内にて溶湯Ｓを冷却し、ガラス遷移領域内の温度
あるいは融点と結晶化温度との間の温度で保持する。こ
の際の温度制御は、温度検知手段５と加熱手段７、冷却
手段１１により行う。このように温度が保持された溶湯
（合金）Ｓに図３ｂ）から図３ｃ）に示されるように、
ガス圧手段９が供給され、ガス圧手段から例えばＨｅ、
Ａｒなど不活性ガスを所定圧力にて供給することによ
り、図３ｃ）に示されるように中空状の成形品Ｐを製造
する。このように製造された成形品Ｐは、冷却手段１１
及び冷却ガス導入口１２からの冷却ガスにより、最終的
に冷却される。
【００２０】図４は、図３の成形型Ａを下型２として用
い、この下型２と上型１とにより成形型Ａを構成したも
のであり、上型１の下面には凸状の成形部３が形成され
ている。図５は図４と基本的な装置構造は同様であり、
異なる点は、上型１の下面に凹状の成形部３を形成した
点である。図４、図５に示される装置を用いることによ
り中空状からなる凸面鏡あるいは凹面鏡（成形品）Ｐが
それぞれ製造できる。
い、この下型２と上型１とにより成形型Ａを構成したも
のであり、上型１の下面には凸状の成形部３が形成され
ている。図５は図４と基本的な装置構造は同様であり、
異なる点は、上型１の下面に凹状の成形部３を形成した
点である。図４、図５に示される装置を用いることによ
り中空状からなる凸面鏡あるいは凹面鏡（成形品）Ｐが
それぞれ製造できる。
【００２１】図４、図５に示される製造方法の作用は、
まず図３ａ）ｂ）に示されるように溶湯Ｓを下型２に供
給し、その後、図４、図５に示されるように上型１を配
するとともに、ガス圧手段９を供給し製造を行うもので
ある。その他の点については図３と同様である。
まず図３ａ）ｂ）に示されるように溶湯Ｓを下型２に供
給し、その後、図４、図５に示されるように上型１を配
するとともに、ガス圧手段９を供給し製造を行うもので
ある。その他の点については図３と同様である。
【００２２】図６は表面に凹凸部分を形成した機械部品
（成形品）Ｐの製造方法を示す。
（成形品）Ｐの製造方法を示す。
【００２３】図６は、成形型Ａをいくつかの構成部品す
なわち下型２と、これに対し、摺動自在な上型１さらに
下型２の成形部内に突出可能な移動型１０により構成さ
れ、上型１及び移動型１０の押圧（押圧手段）により成
形品の製造を行う。次に図６をもとにその作用を説明す
る。図４及び図５と同様に下型２内に溶湯Ｓを供給し、
図６ａ）に示すように、下型２の上方に、上型１を摺動
させ、成形部３内に上型１を配する。この際溶湯Ｓの温
度はガラス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度
との間の温度に保持されている。その後、図６ｂ）に示
されるように上型１及び移動型１０を移動させ、溶湯Ｓ
を押圧することにより表面に上型１及び移動型１０の形
態が施された成形品Ｐを作製する。その他の点について
は前述の図３〜５と同様である。
なわち下型２と、これに対し、摺動自在な上型１さらに
下型２の成形部内に突出可能な移動型１０により構成さ
れ、上型１及び移動型１０の押圧（押圧手段）により成
形品の製造を行う。次に図６をもとにその作用を説明す
る。図４及び図５と同様に下型２内に溶湯Ｓを供給し、
図６ａ）に示すように、下型２の上方に、上型１を摺動
させ、成形部３内に上型１を配する。この際溶湯Ｓの温
度はガラス遷移領域内の温度あるいは融点と結晶化温度
との間の温度に保持されている。その後、図６ｂ）に示
されるように上型１及び移動型１０を移動させ、溶湯Ｓ
を押圧することにより表面に上型１及び移動型１０の形
態が施された成形品Ｐを作製する。その他の点について
は前述の図３〜５と同様である。
【００２４】図７は、光コネクター用のフェルール（成
形品）Ｐの製造方法を示す。
形品）Ｐの製造方法を示す。
【００２５】成形型Ａは、下型２と複数の移動型１０か
らなる上型とから構成され、下型２及び上型１の内方に
は成形部３が形成されている。また、上型１の成形部３
の直上にはフェルールの内形を形成するためのコア１３
が摺動自在に配されている。その他の装置構成及び型内
部の構成は、前記図３〜６と同様である。
らなる上型とから構成され、下型２及び上型１の内方に
は成形部３が形成されている。また、上型１の成形部３
の直上にはフェルールの内形を形成するためのコア１３
が摺動自在に配されている。その他の装置構成及び型内
部の構成は、前記図３〜６と同様である。
【００２６】次に、図７をもとにその作用を説明する。
図７ａ）のように母合金を溶融し、これを図７ｂ）に示
すように成形型Ａの成形部３に溶湯Ｓを供給する。成形
型Ａ内において、溶湯はガラス遷移領域内の温度あるい
は融点と結晶化温度との間の温度に保持される。その
後、図７ｃ）に示すように移動型１０を内方側に移動さ
せ、フェルールの外形を成形するとともに、成形部３内
に直上からコア１３を移動させ配することにより、フェ
ルールの内形を成形する。成形後、移動型１０及びコア
１３を離反させることにより、フェルール（成形品）Ｐ
が作製される。
図７ａ）のように母合金を溶融し、これを図７ｂ）に示
すように成形型Ａの成形部３に溶湯Ｓを供給する。成形
型Ａ内において、溶湯はガラス遷移領域内の温度あるい
は融点と結晶化温度との間の温度に保持される。その
後、図７ｃ）に示すように移動型１０を内方側に移動さ
せ、フェルールの外形を成形するとともに、成形部３内
に直上からコア１３を移動させ配することにより、フェ
ルールの内形を成形する。成形後、移動型１０及びコア
１３を離反させることにより、フェルール（成形品）Ｐ
が作製される。
【００２７】その他、図示されない点及び説明なき点
は、上述の図３〜６と同様である。このように本発明の
手法を用いることにより種々の形態の成形品を製造する
ことができる。
は、上述の図３〜６と同様である。このように本発明の
手法を用いることにより種々の形態の成形品を製造する
ことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づき本発明を具
体的に説明する。まず、実験に先立ち、Ｚｒ55Ａｌ10Ｎ
ｉ5Ｃｕ30非晶質単相合金について、ＤＴＡによる熱分
析（示差熱分析）を行った。なお、測定は１０℃／分の
昇温速度にて加熱して行った。この結果を図８に示す。
図８によれば、ガラス遷移温度（Ｔｇ）が３９１℃（６
６４Ｋ）、結晶化温度（Ｔｘ）が４７９℃（７５２Ｋ）
となり、ガラス遷移領域（の温度範囲：△Ｔ）が８８℃
（８８Ｋ）となった。また、上記合金について、合金の
連続冷却変態曲線（ＣＣＴ曲線）及び等温変態曲線（Ｔ
ＴＴ曲線）を調べた。調べた結果は、それぞれ図９およ
び図１０に示すとおりである。図９から製造の際の冷却
速度制御の仕方が分かるとともに図１０からは成形型内
において、一定の温度で保持できる時間が分かる。具体
的には、図９より成形品の結晶化を防ぐ為には（特に、
非晶質単相の組織を維持する為には）、のような結
晶化領域に入らないような冷却速度にて、ガラス遷移領
域の温度まで冷却しなければならず、のように結晶化
領域に入った場合、少なくとも一部が結晶化され、非晶
質単相の成形品が得られない。の場合非晶質相と結晶
質相との混相あるいは非晶質が全く存在しない結晶質相
のみからなる成形品となる。いずれの組織になるかは、
上記結晶化領域に入っている時間等により決まる。図１
０によれば、７５０Ｋ（４７７℃）の場合１００秒間成
形型内にて保持可能（成形時間も含む）であり、７００
Ｋ（４２７℃）の場合１０4秒間保持可能であることが
分かる。一方、融点と結晶化温度との間の温度で成形を
行う場合、図１１のように結晶化領域に入らないよう
な領域（例えば折線部分）で行わなければならない。ま
た、図１１に示すように、融点と結晶化温度との間の
温度で第１段階の成形を行いガラス遷移領域内の温度で
第２段階の成形を行ってもよく、前述の機械部品、フェ
ルールの製造にあたっては、この種２段階での手法が有
用である。
体的に説明する。まず、実験に先立ち、Ｚｒ55Ａｌ10Ｎ
ｉ5Ｃｕ30非晶質単相合金について、ＤＴＡによる熱分
析（示差熱分析）を行った。なお、測定は１０℃／分の
昇温速度にて加熱して行った。この結果を図８に示す。
図８によれば、ガラス遷移温度（Ｔｇ）が３９１℃（６
６４Ｋ）、結晶化温度（Ｔｘ）が４７９℃（７５２Ｋ）
となり、ガラス遷移領域（の温度範囲：△Ｔ）が８８℃
（８８Ｋ）となった。また、上記合金について、合金の
連続冷却変態曲線（ＣＣＴ曲線）及び等温変態曲線（Ｔ
ＴＴ曲線）を調べた。調べた結果は、それぞれ図９およ
び図１０に示すとおりである。図９から製造の際の冷却
速度制御の仕方が分かるとともに図１０からは成形型内
において、一定の温度で保持できる時間が分かる。具体
的には、図９より成形品の結晶化を防ぐ為には（特に、
非晶質単相の組織を維持する為には）、のような結
晶化領域に入らないような冷却速度にて、ガラス遷移領
域の温度まで冷却しなければならず、のように結晶化
領域に入った場合、少なくとも一部が結晶化され、非晶
質単相の成形品が得られない。の場合非晶質相と結晶
質相との混相あるいは非晶質が全く存在しない結晶質相
のみからなる成形品となる。いずれの組織になるかは、
上記結晶化領域に入っている時間等により決まる。図１
０によれば、７５０Ｋ（４７７℃）の場合１００秒間成
形型内にて保持可能（成形時間も含む）であり、７００
Ｋ（４２７℃）の場合１０4秒間保持可能であることが
分かる。一方、融点と結晶化温度との間の温度で成形を
行う場合、図１１のように結晶化領域に入らないよう
な領域（例えば折線部分）で行わなければならない。ま
た、図１１に示すように、融点と結晶化温度との間の
温度で第１段階の成形を行いガラス遷移領域内の温度で
第２段階の成形を行ってもよく、前述の機械部品、フェ
ルールの製造にあたっては、この種２段階での手法が有
用である。
【００２９】これらの知見をもとに、上記合金組成の溶
湯を約１０Ｋ／ｓの冷却速度にて金型内に鋳込み４００
℃（６７３Ｋ）、４６０℃（７３３Ｋ）のそれぞれの温
度で一端保持し（図１０のＴＴＴ曲線に示される非晶質
を保持できる時間内で保持し）、直径２．５ｍｍ長さ４
０ｍｍの丸棒材を作製した。得られた丸棒材について、
その組織を調べる為、Ｘ線回折を行った。この結果を図
１２に示す。図１２によれば、それぞれの温度条件にて
作製された丸棒材とも、非晶質単相であることが分か
る。図１に示される装置を用い以下の実験を行った。
湯を約１０Ｋ／ｓの冷却速度にて金型内に鋳込み４００
℃（６７３Ｋ）、４６０℃（７３３Ｋ）のそれぞれの温
度で一端保持し（図１０のＴＴＴ曲線に示される非晶質
を保持できる時間内で保持し）、直径２．５ｍｍ長さ４
０ｍｍの丸棒材を作製した。得られた丸棒材について、
その組織を調べる為、Ｘ線回折を行った。この結果を図
１２に示す。図１２によれば、それぞれの温度条件にて
作製された丸棒材とも、非晶質単相であることが分か
る。図１に示される装置を用い以下の実験を行った。
【００３０】Ｚｒ55Ａｌ10Ｎｉ5Ｃｕ30の母合金を図１
ａ）の石英るつぼ８にセットし、高周波加熱コイル７に
より加熱し、母合金を溶融した。次に、前記溶融した溶
湯を成形型Ａの成形部に供給し、成形部内において溶湯
を冷却した。この際の冷却速度は、上記に基づいて行っ
た。成形部３において、前記溶湯（合金）は４００℃〜
４６０℃（６７３Ｋ〜７３３Ｋ）の間で加熱ヒータによ
り保持され、その後、図１ｂ）〜ｄ）に示されるように
エアーノズル９によって成形を行った。なお、成形には
Ｈｅガスを用い、ガス圧は３ｋｇｆ／ｃｍ2にて行っ
た。以上のようにして、図１ｄ）にその断面図が示され
るような中空状の、そしてバルーン状の成形品Ｐを作製
した。
ａ）の石英るつぼ８にセットし、高周波加熱コイル７に
より加熱し、母合金を溶融した。次に、前記溶融した溶
湯を成形型Ａの成形部に供給し、成形部内において溶湯
を冷却した。この際の冷却速度は、上記に基づいて行っ
た。成形部３において、前記溶湯（合金）は４００℃〜
４６０℃（６７３Ｋ〜７３３Ｋ）の間で加熱ヒータによ
り保持され、その後、図１ｂ）〜ｄ）に示されるように
エアーノズル９によって成形を行った。なお、成形には
Ｈｅガスを用い、ガス圧は３ｋｇｆ／ｃｍ2にて行っ
た。以上のようにして、図１ｄ）にその断面図が示され
るような中空状の、そしてバルーン状の成形品Ｐを作製
した。
【００３１】図１３は、上記成形品について、Ｘ線回折
を行った結果であり、この成形品は、非晶質単相からな
ることが分かる。また、上記成形品について、厚み及び
表面粗さを調べた。厚みは４０〜５０μｍと非常に薄
く、成形部分にあたるところは、その肉厚も均一であっ
た。また、表面粗さもＲmax値で約０．１μｍと表面凹
凸の非常に小さなものであった。なお、表面は肉眼で
は、鏡面となっている。
を行った結果であり、この成形品は、非晶質単相からな
ることが分かる。また、上記成形品について、厚み及び
表面粗さを調べた。厚みは４０〜５０μｍと非常に薄
く、成形部分にあたるところは、その肉厚も均一であっ
た。また、表面粗さもＲmax値で約０．１μｍと表面凹
凸の非常に小さなものであった。なお、表面は肉眼で
は、鏡面となっている。
【００３２】また、上述の成形部３において、融点と結
晶化温度との間の温度、具体的には６００℃〜８００℃
（８７３Ｋ〜１０７３Ｋ）の間で保持した場合も上述と
同様の結果が得られた。
晶化温度との間の温度、具体的には６００℃〜８００℃
（８７３Ｋ〜１０７３Ｋ）の間で保持した場合も上述と
同様の結果が得られた。
【００３３】さらに、図３〜７に記載の各種成形品も上
述と同様に得られ、また、図６及び図７に記載の成形品
の製造にあたっては、融点と結晶化温度との間の温度、
具体的には６００℃〜８００℃（８７３Ｋ〜１０７３
Ｋ）の間の温度で第１段階の成形を行い、ガラス遷移領
域内の温度４００℃〜４６０℃（６７３Ｋ〜７３３Ｋ）
の間の温度で第２段階の成形を行った方が１段階のみで
行うよりも製造上の制約が少なく、熱的影響を受けず、
容易に製造することができた。
述と同様に得られ、また、図６及び図７に記載の成形品
の製造にあたっては、融点と結晶化温度との間の温度、
具体的には６００℃〜８００℃（８７３Ｋ〜１０７３
Ｋ）の間の温度で第１段階の成形を行い、ガラス遷移領
域内の温度４００℃〜４６０℃（６７３Ｋ〜７３３Ｋ）
の間の温度で第２段階の成形を行った方が１段階のみで
行うよりも製造上の制約が少なく、熱的影響を受けず、
容易に製造することができた。
【００３４】
【発明の効果】本発明の非晶質成形品の製造方法によれ
ば、比較的簡単な手法にて成形品を製造することができ
るとともに熱的影響を少なくし非晶質相を有する成形品
を寸法精度良く容易に製造することができる。さらに、
表面形状の複雑な成形品あるいは中空状の成形品なども
容易に製造することができる。
ば、比較的簡単な手法にて成形品を製造することができ
るとともに熱的影響を少なくし非晶質相を有する成形品
を寸法精度良く容易に製造することができる。さらに、
表面形状の複雑な成形品あるいは中空状の成形品なども
容易に製造することができる。
【図１】ａ）〜ｄ）は本発明の製造工程の説明図であ
る。
る。
【図２】異なる製造方法の説明図である。
【図３】ａ）、ｂ）、ｃ）は中空状の浮き（成形品）の
製造方法の説明図である。
製造方法の説明図である。
【図４】中空凹面鏡型（成形品）の製造方法の説明図で
ある。
ある。
【図５】中空凸面鏡型（成形品）の製造方法の説明図で
ある。
ある。
【図６】ａ）、ｂ）、ｃ）は表面に凹凸部分を形成した
機械部品（成形品）の製造方法の説明図である。
機械部品（成形品）の製造方法の説明図である。
【図７】ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）は、光コネクター用の
フェルール（成形品）の製造方法の説明図である。
フェルール（成形品）の製造方法の説明図である。
【図８】Ｚｒ55Ａｌ10Ｎｉ5Ｃｕ30合金のＤＴＡ曲線を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図９】同じくＣＣＴ曲線図を示す。
【図１０】同じくＴＴＴ線図を示す。
【図１１】融点と結晶化温度との間の領域での成形領域
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１２】４００℃，４６０℃に保持された鋳型に鋳造
後冷却して得られた同じ合金のＸ線回折図である。
後冷却して得られた同じ合金のＸ線回折図である。
【図１３】成形品のＸ線回折図である。
Ａ 成形型 Ｓ 溶湯 １ 上型 ２ 下型 ３ 成形部 ４ 加熱ヒータ ５ 熱電対 ６ 湯口 ７ 高周波加熱コイル ８ 石英るつぼ ９ エアーノズル １０ 可動型 １１ 冷却手段 １２ 冷却ガス導入口 １３ コア
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 27/04 Ｂ２２Ｄ 27/04 Ｚ 27/11 27/11 27/13 27/13 Ｃ２２Ｃ 16/00 Ｃ２２Ｃ 16/00 45/10 45/10 Ｃ２２Ｆ 1/18 Ｃ２２Ｆ 1/18 Ｅ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０８ 1/00 ６０８ ６８１ ６８１ ６９２ ６９２Ａ (72)発明者 山口 正志 宮城県仙台市太白区泉崎１丁目16−23 (72)発明者 谷口 武志 宮城県仙台市泉区山の寺２−30−26
Claims (10)
- 【請求項１】 ガラス遷移領域を有する成分組成の合金
溶湯を成形型内に充填し、ガラス遷移領域内の温度まで
冷却すると共に、冷却後ガラス遷移領域内の温度で保持
し、その後保持された合金に加圧成形を施し冷却するこ
とにより非晶質相を有する成形品を製造することを特徴
とする非晶質合金成形品の製造方法。 - 【請求項２】 ガラス遷移領域を有する成分組成の合金
溶湯を成形型内に充填し、融点以下結晶化温度以上の温
度まで冷却すると共に、冷却後融点と結晶化温度との間
の温度範囲内の温度で保持し、その後保持された合金に
加圧成形を施し冷却することにより非晶質相を有する成
形品を製造することを特徴とする非晶質合金成形品の製
造方法。 - 【請求項３】 ガラス遷移領域を有する成分組成の合金
溶湯を成形型内に充填し、融点以下結晶化温度以上の温
度まで冷却すると共に、冷却後融点と結晶化温度との間
の温度範囲内の温度で保持し、その後保持された合金に
加圧成形を施し、さらにガラス遷移領域内の温度まで冷
却し、冷却後、ガラス遷移領域内の温度で保持し、その
後保持された合金に加圧成形を施し冷却することにより
非晶質相を有する成形品を製造することを特徴とする非
晶質合金成形品の製造方法。 - 【請求項４】 合金溶湯が４０Ｋ以上のガラス遷移領域
を有する成分組成である請求項１〜３のいずれかに記載
の非晶質合金成形品の製造方法。 - 【請求項５】 成形型内での冷却を上記成分組成の合金
の連続冷却変態曲線の結晶化領域に入らない冷却速度に
て行う請求項１〜３のいずれかに記載の非晶質合金成形
品の製造方法。 - 【請求項６】 冷却速度が１０Ｋ／ｓ以上である請求項
５記載の非晶質合金成形品の製造方法。 - 【請求項７】 加圧成形が成形型内に配されたガスノズ
ルによるガス圧により行う請求項１〜３のいずれかに記
載の非晶質合金成形品の製造方法。 - 【請求項８】 加圧成形を成形型に設けられた押圧手段
により行う請求項１〜３のいずれかに記載の非晶質合金
成形品の製造方法。 - 【請求項９】 加圧成形後の冷却を冷却速度１０Ｋ／ｓ
以上にて行う請求項１〜３のいずれかに記載の非晶質合
金成形品の製造方法。 - 【請求項１０】 合金溶湯の成分組成が下記一般式Ｉ）
あるいはII）に示されるものである請求項１〜４のいず
れかに記載の非晶質合金成形品の製造方法。 Ｉ）ＸaＭbＡｌc II）Ａｌ100-d-eＴdＬｎe 但し、Ｘ：Ｚｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元
素、Ｍ：Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔｉ及びＭｎから選
ばれる少なくとも１種の元素、Ｔ：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈ
ｆ，Ｔａ及びＷから選ばれる少なくとも１種の元素、Ｌ
ｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシ
ュメタル）から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅは原子パーセントで２５≦ａ≦８５、５
≦ｂ≦７０、０＜ｃ≦３５、０＜ｄ≦５５、３０≦ｅ≦
９０である。
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