JPS5929346B2 - 急冷凝固材料の連続製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融体を急速に凝固せしめ繊維または箔を連続
的に製造する方法に関するものである。

最近繊維強化あるいは積層複合材が進歩しつつあり、そ
の素材としての繊維および箔については高品質化と安価
な提供が強く要望されている。

特に金属は一般に強度、靭性などの面ですぐれた材料で
あるが、繊維または箔状にすることは多くの工程を必要
とし多額の製造費用を要する。

たとえば金属ひげ結晶は高い強度を有する理想的な繊維
材料であるが、溶液から析出、還元、蒸気の凝集など化
学反応や相変化によって作られるために高価であり、ま
た量産も困難である。

また金属細線たとえばピアノ線は冷間伸線と中間焼鈍と
をくり返す工程をとるため価格は高い、また金属箔につ
いても同様である。

そこで最も安価な製造方法として期待される一つの手段
として金属を溶融状態からガス、液体等冷媒中、または
回転ドラム等冷却体を介して直接、繊維または箔状に凝
固させることが考えられる。

とくに金属製回転ドラムの内側に溶融金属を、１叫ψ以
下の細孔を有するノズル口より噴出し、凝固する方法は
、遠心力の作用により凝固材を薄く（数＋μｍ）、冷却
用金属との密着力を高め、急冷効果を高めることができ
る。

そこで溶融すべき材料を選択することにより、凝固材は
非晶質状態となり、強度、耐食性が向上することが知ら
れている。

ここで非晶質状態とは通常のＸ線回折で結晶に特有な回
折線が得られず、液体状態に類似、したハローパターン
が得られる状態をいう。

この方法は遠心力を有効に利用しているが、一方このた
め遠心力によって強固にドラム内面に凝固材が張りつい
てしまい、回転した状態で凝固材をとり出すことが困難
で、連続製造には不利である。

本発明は上記問題点を解決し、容易にしかも大量に繊維
あるいは箔を製造する方法に関するものである。

第１図、第２図にコーン型回転冷却体を図示する。

図示する装置は冷却鋳型１、−＼アリフグ２、固定わく
３、ベルト４、モーター５から構成する。

冷却鋳型１は回転軸９に平行な回転面６（以後リング部
と称す）と回転軸９にαなる角度で傾斜した回転面７（
以後コーン部と称す）からなり、両回転向の境は滑らか
に接合しである。

この場合冷却鋳型１の材質は銅、鋼、超合金、セラミッ
ク等急冷凝固する材料の融点、必要とする冷却速度等を
考慮して選定する。

特に冷却鋳型の内面リング部６、コーン部７０表面仕上
げ精度は重要であり、急冷凝固フィラメントが薄くなれ
ばなるほど仕上げ精度を高（する必要がある。

冷却鋳型の損耗による交換は、回転軸に平行な回転面６
０部分のみ交換することにより容易にできる。

回転軸９にαなる角度傾斜した回転面７（コーン部）は
急冷凝固フィラメント製造に際し、最初のフィラメント
の取出しにのみ使われ、その後のフィラメント製造はリ
ング部６で行なうことができる。

すなわちコーン部７は、回転による遠心作用と形状効果
により、コーン内面に衝突した溶融金属流は冷却凝固し
フィラメント状となり、コーン部７より外側に飛ばされ
る。

但しこの場合コーン部７のみでも溶融金属流は冷却凝固
するが回転による遠心作用とコーン形状による作用力に
より溶融金属流の冷却体表面に滞留する時間が短く、接
触状態が不完全で凝固したフィラメント形状がわるく、
冷却速度が小さい等不利な点がある。

その場合には冷却凝固したフィラメントが冷却鋳型１よ
り飛び出した後はノズル口をリング部６へと滑らかに移
動し、溶融金属流を回転軸９に平行な回転面６に衝突さ
せる。

このリング部６は遠心作用力を有効に平均して溶融金属
に作用し、リング部冷却鋳型内面への密着状態を良くし
、冷却効果を高め、凝固フィラメントの形状を良（する
。

さらに厚さはノズルからの流量とともに、鋳型の回転数
を変えることによって任意に調整でき、連続した急冷凝
固フィラメントの製造が容易に行なえる。

また鋳型１の外側あるいはリング部外側１０より水、ガ
ス等で冷却することにより急冷凝固フィラメントの冷却
速度を高め、リング部鋳型の寿命をのばせる。

さらに第２図の冷却鋳型の上部から下部に向けて、すな
わち、リング部６からコーン部７に向けて不活性ガスを
流したり、冷却鋳型全体を真空中に保つこともできる。

（図示せず）第３図には回転中心に平行な面、すなわち
リング部６の上部に回転中心に傾斜（角度α）しだ面（
コーン部Ｔ）が滑らかに接合する冷却鋳型１と回転用モ
ーター５を示す。

これは、第１図、第２図に示すコーン型回転体の上下を
逆にして連続急冷凝固材料（フィラメント）が上方から
飛び出すようにしたもので、原理、動作は全く同一であ
る。

さらに必要に応じて、以上回転体内面に溝をつけること
は、急冷凝固フィラメントの形状を良くするのに効果が
ある。

第４図、第５図には回転中心に平行な面６と傾斜した面
７とからなる冷却鋳型１に回転ロール１１を組み合わせ
たものである。

回転ロールは回転中心に平行な回転面すなわちリング部
６に位置し、ドラム型（第５図）の場合、全体の回転の
安定化を計るため回転ロール１１と補助ロール１２で回
転中心に平行なドラム面（リング部６）をはさみこむ形
状にする方がよい。

回転ロール１１の材質は銅、鋼、超合金、セラミック等
、一般にはコーン型回転体、ドラム型回転体からなる冷
却鋳型１と同一材質にするが、必要に応じて意識的に異
種の材質を使用する場合もある。

急冷凝固フィラメントは第６図、第７図に示すように、
冷却面側に凝固の際のガスまき込みのためと思われる凹
凸を生ずることがあるが、冷却用回転ロールは溶融金属
流を回転ロール１１とドラム部６０間に噴出し急冷凝固
することにより冷却速度を均一化するとともに表面状態
を良好にするのに有効である。

次に本発明の動作について説明する。

第８図は動作説明図で材料溶融供給装置１３を合わせ示
しである。

冷却鋳型１は第１図および第２図に示すコーン型回転体
を示してあり、冷却鋳型全体が垂直方向からβ度傾斜（
０８〜９０°必要に応じて傾斜させる）設置する。

このように構成するとノズル１８と冷却鋳型１の内壁冷
却面との位置関係の調整が容易になり、表面形状の美し
い急速冷却凝固フィラメントが製造できるという効果が
ある。

通常冷却鋳型１０回転速度はその内壁の面速度が数ｍ７
秒になるように設置しておき、材料溶融供給装置１３の
ノズル１８先端を冷却鋳型１のコーン部７との距離が数
ｍから数十間になり、さらに噴出流の方向が冷却鋳型１
のコーン部７と数十度になるように接近させノズル１８
より溶融金属流を噴出する。

溶融金属流はコーン部７に衝突後凝固し遠心作用により
外側に飛び出す。

その後ノズル口１８を、リング部６の位置に移動する。

急冷凝固フィラメント１９はすでに、コーン部７より冷
却体外部へ飛び出しているのでその後のドラム部内壁で
、急冷凝固したフィラメント１９も滑らかに外部・＼と
連続して飛び出し、収納部１７に補集される。

以下に本発明の特徴をあげる。

１）回転中心に平行な面と傾斜した面の組合わせからな
る回転冷却体により、冷却効率がよ（急冷凝固したフィ
ラメントの形状がよい ２）急冷凝固連続フィラメントの製造が容易である。

３）回転冷却体の内壁に接するように回転ロールを設け
ることにより、製造フィラメントの取出しを容易にし、
凝固後のフィラメントの面を美しくする。

以上本発明は非晶質金属フィラメント（ファイバー）の
製造及び連続取出しを容易にすることができ、フィラメ
ントの形状としてはリボン状、薄膜状のものも得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコーン型回転冷却体の平面図、第２図
は同じく断面図、第３図は本発明のドラム型回転冷却体
の断面図、第４図はコーン型回転冷却体に回転ロールを
組合わせた冷却体の断面図、第５図はドラム型回転冷却
体に回転ロールを組合わせた冷却体の断面図、第６図は
本発明のコーン型回転冷却体で製造した急冷凝固フィラ
メントの平面図、第７図は同じく側面図、第８図は本発
明のコーン型回転冷却体を使用して連続凝固フィラメン
トを製造する説明図である。 １・・・・・・冷却鋳型、２・・・・・・ボールベアリ
ング（回転軸受用）、３・・・・・・固定わく、４・・
・・・・ベルト、５・・・・・・モーター、６・・・・
・・回転軸９に平行な回転面（リング部）、７・・・・
・・回転軸９にα傾斜した回転面、８・・・・・・ベル
ト溝、９・・・・・・回転軸、１０・・・・・・リング
部外面（水、ガス等水冷に使用）、１１・・・・・・回
転ロール、１２・・・・・・補助ロール、１３・・・・
・・材料溶融供給部、１４・・・・・・コントロールボ
ックス、１５・・・・・・ガス調整機構部、１６・・・
・・・温度制御部、１７・・・・・・急冷凝固フィラメ
ント回収部、１８・・・・・・ノズル、１９・・・・・
・フィラメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸をこ平行な内面と傾斜した内面とからなる回
   転鋳型を用い、当初は回転軸に対し傾斜した内面に溶融
   金属を衝突させ、最初の材料の取出し後は溶融金属の衝
   突箇所を回転軸に平行な内面に移動させることを特徴と
   する急冷凝固材料の連続製造方法。 ２ 回転鋳型を傾斜させる特許請求の範囲第１項記載の
   急冷凝固材料の連続製造方法。 ３ 回転軸に平行な内面と傾斜した内面とからなる回転
   鋳型の内外面に回転ロールを設置し、当初は回転軸に対
   し傾斜した内面に溶融金属を衝突させ、最初の材料の取
   出し後は溶融金属の衝突箇所を回転軸に平行な内面に移
   動させ、かつ衝突直後に該溶融金属を回転鋳型と回転ロ
   ールとの間隙を通過させることを特徴とする急冷凝固材
   料の連続製造方法。 ４ 回転鋳型を傾斜させる特許請求の範囲第３項記載の
   急冷凝固材料の連続製造方法。