JPS58119441A - 急冷凝固金属薄帯製造用冷却体 - 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】 本発明は急冷凝固金属薄帯製造装置における！、冷却体
に係り、特に高強度、高熱伝導性でかつ金属薄帯の剥離
性に優れた急冷凝固金属薄帯製造用冷却体の提案に関す
。

溶融金属あるいは合金（以下溶融金属という）を超急冷
、凝固させて薄帯全製造するのに高速で、。

移動する移動冷却面を具える冷却体が使用されて１おり
、従来冷却体の種類としては金属製あるいはセラミック
製の単ロールまたは双ロール、金属製ベルトもしくは回
転ドラム等が知られている。これらの冷却体の移動冷却
面」二に溶融金属を噴出させ、急冷凝固されて製造され
る薄帯は、例えば第１図の単ロールによる溶融金属急冷
薄帯製造装置の原理斜視図に見るように容器／に付設さ
れるノズル２からの溶体がロール３の外周冷却面に噴出
され、凝固して薄帯グとなった後ロール外周面か１・・
ら離脱する。また第２図の双ロール式溶融金属急冷薄帯
製造装置の模式縦断面図に見るように、溶融金属容器／
に付設された噴出ノズル２から、急冷凝固させるのに適
したように配置された双ロール３，３′で形成される冷
却面に噴出され、凝固し１゜て薄帯グとなった後ロール
外周面から離脱する。

しかしガから、これら冷却体は金属製であろうとセラミ
ック製であろうと、それぞれ欠点を持っている。すなわ
ち、金属製の場合には、（イ）凝固金属薄帯（以下薄帯
という）の、冷却体からの離脱が容易でないため離脱位
置が一定せず、不要に・冷却体に貼接音紋ける。（ロ）
その結果巻取９時に発生する一定方向の張力によって、
薄帯にたたみしわや折れ目を作り、１００μｍ厚さり下
のよう々極薄の薄帯の場合には切損し、甚だしい時には
破・断することがある。またセラミック製の場合には、
（ハ）一度凝固全完了した薄板の、冷却体からの剥離性
は極めて優れてはいるが、金属に比べて熱伝導性が劣る
ため、溶融金属の凝固に長時間全必要とする。薄帯の厚
さが厚い場合には、その欠点が１・・一層助長される。

金属あるいはセラミックのいずれの場合にあっても、結
果として冷却体の移動速度が上げられず、従って冷却体
の移動速度でほぼ一義的に決定さ扛る生産性が極めて低
く抑えられるという欠点がある。２、 以上のような欠点は冷却体がロール、金属ベルト、回転
ドラムのいず汎であっても、冷却体表面が金属製あるい
はセラミック製である場合には、全く同様の欠点を与え
ることになる。

本発明は、従来の移動冷却面金偏えた冷却体に−・・・
よる急冷凝固金属薄帯製造装置において、移動冷１却面
が有する前記の欠点を除去、改善した冷却体を提供する
こと全目的とするものであって、溶融金属および凝固金
属薄帯と接触する冷却体表面に、銅または鋼上主体とす
る合金のマトリックスと、−炭素繊維または黒鉛繊維、
あるいは両者の混成物の強化材とからなる複合材の被覆
層を施すことによって、高強度、高熱伝導性でかつ薄帯
の剥離性に極めて優れた特性を有する、溶融金属凝固薄
帯製造用の冷却体とすることが出来る。

次に本発明の金属薄帯製造用冷却体の詳細について説明
する。

本発明の溶融金属ｋｍ冷凝固させる移動冷却面を具える
冷却体において、冷却体形成は従来公知の何れのもので
も使用することができる。第３図１゜は双ロールの場合
全例にとって、本発明全具体的かつ模型的に示した縦断
面図である。溶融金属容器／に付設された噴出ノズル！
から、溶融金属が双ロール３．３′で形成される冷却面
に噴出され、命令凝固して薄帯グとなった後ロール外周
面より一、、。

離脱する。ロール３．３′の溶融金属および凝固薄１帯
との接触面３ａおよびＪ’ａ上に被覆層ｊ、夕′を設け
る。これら被覆層ｓ、ｓ’は炭素繊維または黒鉛繊維、
あるいはそｎら混成物全強化材とし、銅または鋼上主体
とする合金をマトリックスとした複−・金材料から構成
され、これら被覆層ｊ、！′は耐熱性が高いか熱伝導性
の良好な接着剤によってロール表面上に接合されるが、
あるいはロール表面と上記棟台材料との接触部分を融解
させるかして、相互融着層音生ぜしめることによりロー
ル表面上１．・全被覆すれば十分である。このように本
発明に係る複合材料被覆層全冷却体表面に施こすことに
より高強度、高熱伝導性かつ金属薄帯剥離性に極めて優
れた溶融金属凝固薄帯製造用冷却体とすることができる
。以下、更に具体的に説明する。

まず接着剤を使用して複合材料全被覆する場合であるが
ぐ本発明に係る被覆層の長所の一つである優れた熱伝導
性は、例えば双ロールで周速３夕〜ｔｔｏ　ｍ／ｓｅａ
のような高速回転時にも、高々ｉｏ。

〜３００℃のロール表面温度にしか到達しないよう、１
゜な、冷却手段が講じられなければならないので、１通
常用いられる熱硬化性接着剤に若干の工夫を加えること
により、その接着能全維持することができる。すなわち
接着剤中に５〜６０重量％の炭素または黒鉛を主成分と
する物質を含ませることに゛よって、本来の接着能を維
持し得て、かつ本発明に係る被覆層の熱伝導性を損うこ
となく、冷却の施とされた冷却体本体に、被覆層からの
熱全受は渡しすることが可能となる。用いられる熱硬化
性接着剤としてフェノール系樹脂やポリイミド果樹１・
・脂を主体とするものが例としてあげられるが、それ以
外のものであっても、添加されるべき炭素または黒鉛の
量全適宜調節することにより、それ自体の温度上昇を低
く抑えることができるため、何ら支障なく使用される。

なお接着剤中炭素またはＩＸ黒鉛の添加量に５〜６０重
量％の範囲を設けたが、！チ以下では十分な熱伝導性が
得られないため、接着剤全構成する樹脂成分全短時間で
劣化させて好ましくなく、６０％を超えると接着剤の有
する本質的接着能に障害を招いて不適当である。さら２
・・に接着剤に添加されるべき炭素または黒鉛の形態１
についての特別の制約はないが、通常は粉、粒、短繊維
、長繊維などが用いられる。

本発明の複合材料全冷却体の表面に被覆する今一つの方
法は融解接合法であって、両者に融解ヲ−・起こさせる
ことが出来れば、特にその方法は問わ々い１、たソし冷
却体の本体は金属製であることが必要である。その場合
、冷却体と複合材料中でもマトリックスとしての銅また
は銅合金とが、共に原形全土めなくなる捷で融解させる
加熱方法は適）・・当でない。例えば高周波誘導加熱法
による場合には、複合材料と冷却体が加圧によジ圧接状
態となって、半溶融状態を維持し得る程度にまで、加熱
を抑制することが望ましい、またソし複合材料のマトリ
ックス金属と冷却体金属間の相互拡散などに２゜起因す
る、脆弱な金属間化合物の生成については、通常の手段
で抑制することが必要である。

また本発明に保る被覆層を構成する複合材料の、　　　
強化材としての炭素繊維または黒鉛繊維は、その出発原
料がポリアクリロニトリル、セルローズ、２．１ピツチ
々と公知のいずれのものでも何ら支障なく１使用するこ
とができる。たソし炭素繊維または黒鉛繊維またはそれ
ら混成物のいずれが用いられるかは、冷却体移動速度の
大小、冷却体冷却速度、あるいは被覆層を構成する複合
材料厚さなどの組）み合せで、最適方法が見出される１
、さらに、炭素繊維または黒鉛繊維またはそれら混成物
の形態としては、素繊維のアスペクト比がｉｏｎ超えさ
えす九ば、フィラメント、ヤーン、チョップなど繊細形
状のものでも、またトウ状物、紐、編組状物夷・・クロ
ス、フェルト、マット、ペーパー々どの加工品であって
も、なんら支障なく使用可能である。

なお本発明に係る複合材料にマトリックスとして銅また
は銅を主体とする合金を用いるのは、冷却体に必要とさ
れる熱伝導性を得るために選ばれ（。

るものである。特に強化材として比較的熱伝導性に劣る
炭素繊維が用いられる場合あるいは加工形態として炭素
繊維または黒鉛繊維あるいはそれら混成物が、フィラメ
ント、ヤーン、クロスなどの形態で冷却体表面に対して
平行に配置されて被覆２．１層を形成する場合には、本
発明の趣旨を満足するまためにも、マトリックス金属と
して十分な熱伝導性を有する鋼重たは調音主体とする合
金でなければならない。

次に実施例について、本発明全具体的に説明す一゛る。

実施例　１ ０一ル内部水冷機構全具えた直径弘００ｍｍ、長さ！０
０　ｍｍの銅製双ロール表面に、石炭系ピッチを溶融、
紡糸、不融化したあと、１１１３０℃で熱死１）・理し
て炭素繊維となし、これを厚さ／、１ｍｍのマット状に
加工したもの全強化材とした銅−クロム粉末をプラズマ
溶射して、厚さ／、３ｍｒｎの炭素繊維強化銅合金複合
材料全被覆した。その際複合材料の一方の面は研磨し、
他方の面金ロール表面に１−・軽度の圧力を加えて接触
させ、高周波加熱して両者を接合するという方法をとっ
た。こ扛によジ、珪素３．ｊ％残部鉄よりなる溶融物を
用いて、平均厚さ１６μｍの薄帯ｆ　２１ｒ　ｍｌ　Ｓ
ｅｃの速さで３０ｋｆ以上製作することが出来た。なお
得られた薄帯は、表２・・面が平滑で、曲がり、しわ、
切損などの欠陥は何ｉら認められなかった。同じ製造条
件で、本発明に係る複合材料被覆層全有し々い銅製双ロ
ール音用いて薄帯を製作しようとしたところ、ロール周
速は／夕ｍ／ｓｅｃが最大で、かつ得られた薄帯の量も
　゛１０梅程間圧とどまった。

実施例　２ 実施例１で用い念同じロットの炭素繊維を、さらに、２
１００℃で黒鉛化処理して平均長さ３０のチョップ状黒
鉛繊維となし、これ全粉末鋼と体積比！・・７対／で混
合、焼結して厚さ／、、２ｍｍの複合材料とした。これ
全実施例１と同じ寸法を有する銅製双ロール表面に、黒
鉛粉末を重量割合で／よヂ含有したフェノール系樹脂−
接着剤で接合して複合材料被覆双ロールを作った。実施
例１と同様の薄ＩＸ帯製造を行なったところ２３　ｍｌ
　Ｆ３ｅＣの速さで２０ｋｇ以上の平滑で欠陥のない薄
帯を得ることができた。

実施例　６ Ｆ６Ｂ２Ｂ１３Ｓ１５の組成で表わされる溶鋼を、内部
水冷した次のａ、　ｂ、　ｃ　３種の表面状態を有する
ロー、１゜−ルで、通常の単ロール法により作成した。

（ａ、）直１径！００　ｍｍの銅−３％ベリリウム製ロ
ール、表面は裸出で研磨のみ。（′ｂ）直径夕００　ｍ
ｍのクロム鋼製ロール、表面は裸出で研磨のみ。（Ｃ）
は（ａ）のロールの表面に実施例１で用いたと同様の方
法で得た炭・素繊維強化銅合金複合材料全被覆し、その
表面全平均粗度で７μｍ以下に研磨した。（ｄ）は（ｂ
）のロールの表面Ｋ　（Ｃ）と同じ複合材料被覆層を被
覆して、同様に７μｍ以下に研磨した。これらによって
得たアモルファス薄帯（幅、！００　ｍｍ　）はそれぞ
ｎ以下）・・の通りであった。（ａ）初期は比較的良好
な薄帯が得られるが、３神以上になると薄帯の表面が凹
凸になる個所が見られるようになる。ロール表面に損傷
も認められる。（ｂ）２０μｍ以下の極薄の薄帯は作成
できる。しかし／間取上になるとロール表面のＩ。

温度が上昇して、薄帯は形成され難くなり、また形成さ
れても結晶部分が混入していて脆い。（０）３梅以上に
なっても良好なアモルファス薄帯が作成できた。ロール
表面は６に４作成後も円滑であった。

Ｃ（１）　３　ｋｙ程度までは良好な薄帯が作成できた
。厚み２・・は約２よμｍまで可能になった。

以」二実施例が示しているように、本発明の複合材料被
覆層を施した冷却体を用いることによって、溶融金属全
角冷凝固させて薄帯を製造するに院し、均一で多量の薄
帯を高速で得ることが出来る枠めて優れた性能を有する
冷却体全提供するものでおる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単ロール式急冷凝固金属薄帯製造装置の模式的
斜視図、第２図は双ロール式の薄帯製１（・造装置の説
明図、第３図は本発明実施例の薄帯製造装置の模式縦断
面図である。 ／・・溶融金属容器、２・・・ノズル、３．３′・・・
ロール、３ａ、３′ａ・・・ロール表面、ｔ・・・金属
薄帯、夕、！′・・・複合材料被覆層。 ２１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ノズルから噴射された溶融金属全１移動冷却面全備
   えた冷却体上で急冷凝固させて連続−した金属薄帯とす
   る急冷凝固金属薄帯製造装置において、溶融金属および
   凝固金属薄帯と接触する冷却体表面に、銅または銅を主
   体とする合金のマトリックスと、炭素繊維または黒鉛繊
   維のうちの少なくともいずれか一種の１・・強化材とか
   らなる複合材料被覆層金偏えてなｅ−’−−１’−８，
   ％　争Ｌ　４　＜＋　、＜ｈ　Ｍ１１１ＪＥ固金Ｆｌｕ
   　ｔ９ｊ　’ｆ１３製ｒｂ用冷却体。