JPS6037249A - 発熱性の還元性雰囲気における鋳造方法 - 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】 本発明は溶融物から直接に金属ストリップを鋳造する方
法、および装置より詳細には金属を溶融物から直接に固
化させて実質的に連続した金属ストリップを形成する方
法および装置に関する。

米国特許第４．１４２，５７１号（Ｍ、　Ｎａｒａｓｉ
ｍｈａｎ）明細書には、溶融金属流を急冷して連続した
金属ストリップを形成するために慣用される装置および
方法が記載されている。、金属は不活性雰囲気中でまた
は部分的真空下に鋳造することができる。

米国特許第３，８６２，６５８号（Ｊ、ベ　デル）およ
び米国特許第４，２０２，４０４号（Ｃ，カールソン）
各明細書には、鋳造された金属フィラメントを急冷面と
長時間接触させるために用いられる柔軟なベルトが示さ
れている。

きわめて平滑なストリップを一般的な装置で鋳造するこ
とは困難である。急冷面と溶融金属の間に閉じ込められ
たガスポケットが急冷中にガスポケット欠陥を形成する
からである。これらの欠陥は他の要素と共に、鋳造され
たストリップの急冷面およびその反対の自由面上のかな
りの粗面性の原因となる。ある場合には、表面の欠陥が
実際にス）　ＩＪツブ全体に広がり、そこに穿孔を形成
する。

米国特許第４，１５４，２８３号（Ｒ，レイ等）明細書
には、金属ストリップの真空鋳造によりガスポケット欠
陥の形成が減少することが示されている。レイ等の教示
する真空鋳造システムには、低圧鋳造雰囲気を得るため
に特殊な室およびポンプが必要である。さらに鋳造され
たストリップを真空室から連続的に運び出すために補助
手段が必要となる。さらにこのような真空鋳造システム
の場合、ストリップが周囲雰囲気下で鋳造する際に一般
に起こるように離脱する代わりに、急冷面に過度に浴着
する傾向がある。

米国特許第４，３０１，８５５号（鈴木等）明細書には
溶融金属を加熱されたノズルから回転ロールの外縁面へ
注ぐことによる金属リボンの鋳造装置が示されている。

カバーがノズル上流のロール面を包み込んで室を形成し
、その雰囲気は真空ポンプにより排気される。カバー内
にあるヒーターがノズル上記のロール面を加熱し、ロー
ル面から水滴およびガスを除去する。真空室は鋳造ロー
ル面に近接して流動するガス層の密度を低下させ、これ
により鋳造されたリボン内にエアポケットくぼみが形成
されるのを少なくする。ヒーターはロール面から水分お
よび付着ガスを追い出し、エアポケットくぼみの形成を
さらに少な（するのを助ける。

鈴木らが示した装置では、金属は鋳造面が真空室から出
るまでこの表面に注がれない。この処置により、急速に
前進するリボンを真空室から取り出す際に生じる煩雑さ
は避けられる。リボンは実際には大気中で鋳造され、リ
ボンの品質を改善する可能性は相殺される。

米国特許第３，８６１，４５０号明細書（モプリーら）
には金属フィラメントを製造する方法および装置が示さ
れている。ディスク様の冷却員子が回転してその末端面
を溶融プールに浸漬し、移動面が溶融物に入る決定的な
処理領域では非酸化性のガスが導入さえる。この非酸化
性のガスは還元性のガスであり、それが大気中で燃焼す
ることにより、決定的な処理領域で還元性または非酸化
性の燃焼生成物が生成する。特に優れた実施態様におい
ては、炭素またはグラファイト製のカバーがディスクの
一部を包み込み、カバー付近の酸素と反応して非酸化性
の一酸化炭素および二酸化炭素ガスを生成し、次いでこ
れがディスク部分および溶融物の入口領域を包囲する。

モブリーらの教示するように、非酸化性のガスの導入に
よって、密着する酸化性ガス層が非酸化性ガスによって
遮断され、置換される。非酸化性のガスをコントロール
しながら導入することによって、溶融物表面の粒状固体
物質が決定的な処理領域に集まるのを阻止するバリヤー
も与えられる。

この領域では回転ディスクが不純物を溶融物内の初期フ
ィラメント固化地点まで引き込むであろう。

最後に、酸化性ガスおよび浮遊不純物を決定的領域から
除くことにより、回転ディスクからフィラメントが放出
される地点の安定性はこれらの相互の付着が減少して自
然な放出が促進されることによって増大する。

しかしモプリーらはディスク表面および溶融物中での酸
化の問題のみをねらっている。モプリーらの教示する非
酸化性ガスの流れはなお、回転するホイールの稠な抗力
により溶融物中へ引き込まれ、溶融物がディスク末端か
ら分離してフィラメント形成が妨げられそうになる可能
性がある。モプリーらにより与えられる利点は特に、溶
融物プール内での実際のフィラメント形成点における酸
化を非酸化性ガスが減少させることである。従ってモブ
リーらはディスク表面を溶融物から分離し、遮断する可
能性のあるガスの同伴を減少させるのには成功していな
い。

米国特許第４，２８２，９２１号および米国特許第４．
２６２，７３４号明細書（Ｈ，リ−はルマン）には、急
冷される非晶質ス）　ＩＪツブにおける縁の欠損を少な
くするために同軸ガスジェットを用いる装置および方法
が示されている。米国特許第４，１７７．８５６号およ
び米国特許第４，１４４，９２６号明細書（Ｈ，ｌＪ−
ベルマン）には、急冷される非晶質ストリップにおける
緑の欠損を少なくするためにレイノルズ数パラメーター
を制御する方法°および装置が示されている。気体の密
度、従ってレイノルズ数は、真空の採用により、および
比較的低分子量の気体の使用により調節される。

しかし慣用される方法では、ガスポケットの閉じ込めに
よる鋳造された金属ストリップの表面欠損を適度に減少
させることはできな（・。真空鋳造法によれば若干の成
功が得られたが、真空鋳造法を用いる場合急冷面に鋳造
されたストリップが過度に密着し、鋳造されたストリッ
プを真空室から取り出すのが困難であるため、収率が低
下し、製造原価が増大する。従って慣用される方法は一
定の品質および均質な断面をもつ平滑なストリップを効
率よく製造する、商業的に受容できる方法を提供するこ
とはできなかった。

本発明は平滑な金属ス）　ＩＪツブを効率よく鋳造し、
実質的にストリップのガスポケット欠損を防止する装置
および方法を提供する。本発明の装置には急冷面をもつ
可動冷却体が含まれ、また溶融金属流を急冷面の急冷領
域上に沈積させてストリップを形成するノズル手段が含
まれる。ノズル手段はノズルオリフィスを含む出口部分
をもつ。酸欠（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）手段は急冷領域に
近接してその上流に位置する酸欠領域に還元性ガスを供
給する。

還元性ガスは発熱性の還元反応が起こるように作動し、
この反応により領域内に低密度の還元性雰囲気が与えら
れ、実質的にストリップ内のガスポケット形成が防止さ
れる。

本発明によれば、連続した金属ストリップをキャスティ
ングする方法も提供される。急冷面をもつ冷却体が一定
の速度で移動し、溶融金属流が急冷面の急冷領域に沈積
してス）　ＩＪツブを形成する。

還元性ガスは急冷領域に近接してその上流に位置するｍ
ｌｌ領領域供給される。還元性ガスは発熱的に反応して
その密度を低下させ、酸欠領域内に低密度の還元性雰囲
気を与える。

さらに本発明によれば、少なくとも５０％のガラス質構
造を有し、鋳造し放しの状態で約１５μｍ以下の厚さを
もつ準安定な材料からなる金属ストリップが提供される
。

本発明の方法および装置によれば、ストリップ゛のキャ
スティングに際して急冷面に面してガスポケットが形成
され、閉じ込められるのが有利に減少する。その結果、
本発明によれば複雑な真空鋳造装置を用いる必要がなく
、周囲の雰囲気中で実施することができる。酸欠領域に
おける還元性ガスの発熱反応により、意外にも溶融金属
がより良好にかつより均一に冷却ないしは急冷される。

発熱反応するガスから生じる熱により低密度の還元性雰
囲気が与えられ、これにより溶融金属と急冷面との接触
を低下させる作用をするガスポケットの形成が防止され
る。また、より均一な急冷により、鋳造されたストリッ
プの物理的特性が改善されろ。特にス）　ＩＪツブの急
冷される面における表面欠損が減少することにより材料
の充填係数が増大し、初期の機械的破損を起こす可能性
のある局所的な応力集中が少なくなる。鋳造されたスト
リップの自由面傾（冷却体の急冷面と接触しない側の平
滑性も、本発明の方法および装置によって改良されろ。

この平滑性の増大によって、材料の充填係数がさらに増
大する。非晶質金属ストリップの製造に際しては、低密
度の還元性雰囲気によりいっそう均一な急冷がなされる
ことによって、非晶質状態がより高精度かつ均一に形成
される。磁性材料からなるストリップの製造に際しては
、ストリップ表面の不連続部の数および寸法が低減し、
ストリップの磁性が改善される。

閉じ込められたガスポケットによる表面欠損が少なくな
り、ガスポケットがストリップを穿孔する機会もいっそ
う少なくなる。意外にもきわめて薄いストリップ（約１
５μｍ以下の厚さ）が製造された。これらのきわめて薄
いストリップは種々の用途にきわめて望ましい。たとえ
ば磁気装置、たとえば誘導子、リアクトルおよび高周波
電磁装置においては、薄い磁性材料は実質的にこれらに
おける電力損を減少させる。ろう付においては。

より薄いろう付箔の使用により実質的にろう付されたジ
ヨイントの強度が改善される。

さらに、閉じ込められたガスポケットが減少することに
より、溶融金属と急冷面との熱伝導性接触が著しく増す
。急速に固化した金属からなる比較的厚いストリップを
製造することもできる。このような比較的厚いストリッ
プは、現在の商業的用途に好都合に用いられている材料
とより容易に入れかえることができるため、望ましい。

これらの厚いストリップは、意外にも単一急冷工程でよ
りいっそう短かい時間に低原価で急速固化させることに
より得られる。

このように本発明は急冷面と接触するストリップ表面の
ガスポケット欠損を効果的に減少させ、平滑な表面仕上
げおよび均一な物理的特性をもつストリップを製造する
ことができる。真空鋳造に伴う複雑な装置および処置は
除かれる。本発明によれば極度に薄い金属ストリップお
よび特に厚い金属ストＩＪツブが溶融物から直接に、低
原価で高収率において効率的に鋳造される。このように
極端に薄いストリップおよび特に厚いストリップは。

殊に磁性装置などの用途に適しており、慣用されている
材料の代わりにより大きな有効性および経済性をもって
使用することができる。

本発明は以下の本発明の好ましい実施態様および添付の
図面に関する詳細な記述を参照することによってより十
分に理解され、他の利点も明らかになるであろう。図面
において 第１図は金属ストリップを急速鋳造するための代表的な
先行技術による装置であり； 第２図はエンドレス鋳造はルトを用いる本発明の実施態
様を概略的に示し、たものであり：第３図は鋳造ノズル
と同軸に位置するガス送出手段を用いる本発明の一実施
態様であり；第４図は回転式鋳造ホイールを用いる本発
明の一実施態様を示すものであり； 第５図は鋳造したストリップを急冷面と長時間接触させ
るための柔軟なハツガーベルトを用いる本発明の一実施
態様を示すものであり； 第６図は溶融金属が沈積する急冷面部分における気体速
度分布を示すものであり： 第７Ａ−Ｂ図は空気中において−゛リリウムー銅製支持
体上で鋳造したストリップの急冷面の写真を示すもので
あり；そして 第８Ａ−Ｂ図は還元性の一酸化炭素炎中においてヘリリ
ウムー銅製支持体上で鋳造したストＩＪツブの急冷面側
の写真を示すものである。

本発明の目的に関して説明および特許請求の範囲におい
て用いられるストＩＪツブは、横断寸法がその長さより
もはるかに小さな細長い物体である。

たとえばストリップには規則的なまたは不規則な断面を
もつワイヤ、リボン、シートなどが含まれる。

本発明は結晶質または非晶質の金属から構成される金属
ストリップの鋳造に適しており、特に溶融金属から少な
くとも約り０４℃／秒の速度で急速に同化、急却される
金属ストリップの製造に適して（・る。このように急速
に固化したストリップは改良された物理的特性、たとえ
ば改良された引張り強度、延性、および磁性をもつ。

第１図は連続した金属ストリップを急速にキャスティン
グするための代表的な先行技術による装置を示す。るつ
ぼ２に入れられた溶融合金は加熱要素３により加熱され
る。るつぼを不活性ガスで加圧すると、溶融合金流はる
つぼ基底部のノズル４から押し出され、溶融金属を可動
冷却体、たとえば回転式Ｐ造ホイール１上に沈積させる
。固化し、移動しているストリップ６は、急冷ホイール
からの離脱点を過ぎたのち適切な巻取り手段へ向かう。

急冷面５（支持体）は高い熱伝導性をもつ材料であるこ
とが好ましい。適′切な材料には炭素鋼。

ステンレススチールおよび銅系合金たとえばベリリウム
−銅が含まれる。少なくとも約１０’℃／秒の急冷速度
を達成するために、ホイール１は内部冷却され、回転し
て約１ｏｏ〜４０００ｍ／分の範囲で前進する急冷面を
与える。好ましくは急冷面の速度は約２００〜３０００
ｍ／分の範囲にある。一般に鋳造されたストリップの厚
さは２５〜１００μｍである。

第２図は本発明の代表的装置を示す。可動冷却体たとえ
ばエンドレス鋳造ベルト７は冷却されたキャスティング
用急冷面５をもつ。ノズル手段、たとえばノズル４は溶
融金属流を急冷面５の急冷領域Ｉ４に沈積させ、ス）　
ＩＪツブ６を形成する。

ノズル４は出口部２６に位置するオリフィス２２をもつ
。酸欠手段（送出用ガスノズル手段８およびガス供給部
１２を含む）により、ガス供給部１２から、急冷領域１
４に近接してその上流に位置する酸欠領域１３へ還元性
ガス２４を供給する。

還元性ガスは枯渇領域１３内で発熱反応し、ここに低密
度の還元性雰囲気を与える。ノズル８は還元性ガス２４
を酸欠領域１３およびその周囲に向けるように適切に配
置され、従って還元性ガス２４は実質的に酸欠領域１３
に押し寄せる。パルプ１６はノズル８を通る体積および
速度を調節する。第２図に示されるように、ガスノズル
８は急冷領域１４の上流に位置し、実質的に正常に急冷
面の移動方向に向かう。所望によりガスノズル８は第３
図に代表例として示されるようにキャスティングノズル
４と同軸に位置していてもよい。

詳細な謂１明および特許請求の範囲に用（・られる低密
度の還元性雰囲気という語は、ガス密度１ｇ／ｌ以下、
好ましくは約０５Ｅｌ／ｌ以下をもつ還元１生雰囲気を
意味する。

希望する低密度の還元性雰囲気を得るためには、ガス２
４を少なくとも約８０００Ｋになるまで発熱反応させ、
より好ましくは少な（とも約１３００Ｋになるまで発熱
反応させる。一般に比較的高温の還元性ガスが好ましい
。これらはより低い密度なもち、急冷面５と沈積した溶
融金属との間にガスポケットが生成し、閉じ込められる
のをいっそう少なくするであろう。

閉じ込められたガスポケットは１表面の平滑さを損うリ
ボン表面欠損を生じるため望ましくない。

極端な場合には、ガスポケットがストリップ６を貫通す
る穿孔の原因となるであろう。磁性金属ストリップを巻
きつけて磁気コアーを作成する場合は特に、表面の欠損
により材料の充填係数が低下するのできわめて平滑な表
面仕上げが重要である。

充填係数は巻きつけられたコアーにおける実際の磁性材
料の体積分率（総コア一体積で割った磁性材料の体積）
であり、しばしば％で表わされる。

欠損のない平滑な面は、ストリップの磁性を最適なもの
にする際に、またストリップの機械的強度を低下させる
局所的な応力集中を最小限度に抑える際にも重要である
。

ガスポケットは沈積した溶融金属を表面５から遮断し１
局所領域における急冷速度を低下させる。

これによる不均一な急冷によって不均一な物理的特性、
たとえば不均一な強度、延性および磁性をもつストリー
ツプ６が得られる。

たとえば非晶質金属ストリップをキャスティングする場
合、ガスポケットによりストリップの局所部分で望まし
くない結晶化が起こる可能性がある。ガスポケットおよ
び局所的結晶化は磁区壁の易動度を抑制する不連続部を
生じ、これにより材料の磁性が損われる。

従って本発明は、ガスポケットの閉じ込めを少なくする
ことにより改良された表面仕上げおよび改良された物理
的特性をもつ高品質金属ストリップを製造する。たとえ
ば少なくとも約８０％、および約９５％までの充填係数
をもつ金属ストリップが製造された。

ガスポケットが減少する機構は第６図を参照す°ること
によりいっそう容易に説明できる。急冷面５付近で溶融
物のたまり１８の上流にあるガス境界層の速度分布が２
０に概略的に示されている。

最高のガス境界層速度は急冷面５（支持体）のすぐ近く
で起こり、移動する急冷面の速度に等しい。

従って移動する急冷面は通常は周囲雰囲気からの冷たい
空気を酸欠領域１３および急冷帯域１４（溶融金属が沈
積する急冷面）に引き込む。比較的冷たい空気が急冷領
域に引き込まれるため、高温のキャスティングノズルお
よび溶融金属の存在によっても１局所雰囲気はその密度
が有意に低下するのに十分なほどには加熱されない。

溶融物のたまりＩ８は、合金組成、支持体組成および表
面フィルムの存在を含む種々の要素により定められる程
度に、支持体表面を湿潤させる。

しかし溶融物−支持体界面にガス境界層により与えられ
る圧力は溶融物を局所的に支持体から分離して、運び込
まれるガスポケット（リボン下面の゛リフトオフＣＩＬ
ｆｔ−Ｏｆｆ）”領域４４として現われるであろう）を
形成する作用を及ぼす。ガス境界層の淀み圧力（層が硬
い壁に当たった場合の圧力）は次式により与えられる。

ｐｓ−μρ■２ 式中ρ−ガス密度、Ｖ−支持体速度である。従って溶融
金属たまりの下側に運び込まれるガスポケットの寸法お
よび数を減少させるためには１、ガス境界層密度または
支持体速度を低下させることが重要である。たとえばガ
ス境界層を真空中でのキャスティングにより除くと、ス
トリップの下側のリフトオフ領域を完全に除くことがで
きる。ある。

いは境界層に低密度のガスを用いることもできる。

低分子量のガス（たとえばヘリウム）を選ぶのも境界層
のガス密度を低下させる一方法である。しかしこの様式
で安全にかつ経済的に使用できる低分子量ガスの種類は
きわめて制限されている。本発明によれば、境界層のガ
ス密度を低下させるための経済的な安全な手段が提供さ
れる。本発明によれば、境界層のガス密度は還元性ガス
を発熱反応させろことによって低下する。還元性ガスの
発熱反応が進行するのに伴って、この反応により生じる
熱は絶対温度に反比例してガスの密度を低下させる。溶
融物たまり１８の上流側の酸欠領域】３で還元性ガスを
発熱反応させることにより、溶融物たまりの下側へ運び
込まれるガスポケットの寸法および数を実質的に減少さ
せることができる。

しかし、急冷面５上に沈降する可能性のある固体または
液体物質の形成を実質的に防止するためには、関連因子
（たとえば高温の低密度雰囲気の組成、および急冷面５
のパラメーター）を調節することが重要である。この種
の沈降物が溶融物たまりと急冷面の間に運び込まれた場
合、これは表面欠損を生じ、ストリップの品質を低下さ
せるであろう。

意外にも、急冷領域１４に近接する低密度還元性ガス雰
囲気により生じる熱は溶融金属の急冷を損わない。むし
ろ還元反応により生じた熱は、運び込まれた断熱性のガ
スポケットの存在を最小限度に抑えることにより実際に
は急冷速度の均一性を改善し、これにより鋳造されたス
トリップの品質が改善される。適切な還元性ガスには一
酸化炭素ガスおよびこれとのガス混合物が含まれる。

急冷面５に還元性雰囲気が存在することは明らかな利点
である。特に還元性雰囲気はストリップ６の酸化を最小
限度に抑える。さらに還元性雰囲囲気により急冷面５か
ら酸素が除かれ、その酸化が最小限度に抑えられる。酸
化が少な（なることにより急冷面の湿潤性が改善され、
溶融金属が急冷面５上により均一に沈積する。急冷面５
の材料が銅を基礎とするものである場合、酸化の減少に
より急冷面が熱により引き起こされる疲れ亀裂の核形成
および生長に対してよりいっそう抵抗性となる。還元性
の雰囲気によりノズル４の領域からも酸素が除かれ、こ
れによりノズルオリフィス２２の閉塞、特に酸化物粒子
による目詰りが減少する。所望により第４図に典型的に
示されるように、追加のガスノズル３２を用いてストリ
ップ６の一定の部分に沿って追加の還元性ガス雰囲気を
与えることもできる。

第４図は還元性ガスを点火し、燃焼させて還元炎の雰囲
気を形成させることができる本発明の一５実施態様を示
す。ノズル４は溶融金属を回転式鋳造ホイール１の急冷
面５に沈積させてストリップ６を形成させる。この実施
態様における枯渇手段はガス供給部１２、ガスノズル８
および点火手段３０からなる。パルプ１６はガスノズル
８を経て送られるガスの体積およ゛び速度を調節し、ワ
イ・ξ−ブラシ４２は急冷面５をコンディショニングし
てこの面での酸化を減少させるのを補助する。ガス２４
が十分量の酸素と混合したのち点火手段３０がガスに点
火し、酸欠領域１３の周囲および溶融金属が沈積する急
冷面領域１４の周囲に加熱された低密度還元性雰囲気を
与える。適切な点火手段にはスパーク点火、熱フィラメ
ント、ホットプレートなどが含まれる。たとえば第４図
に示される実施態様においては、高温の鋳造ノズルが適
切な点火手段として作用し、これに還元性ガスが　′接
触した際に自動的に点火する。

得られる炎の雰囲気は急冷領域１４の上流に始まってこ
こから酸素を消費する一筋の炎２８を形成する。さらに
この炎内の未燃焼還元性ガスは急冷面５、ノズル４およ
びストタップ６上の酸素と反応してこれを還元する。炎
２８が肉眼で見えることによりガス流を容易に最適化お
よび制御することができ、炎２８はホイールの回転によ
りホイールｌの輪郭に沿って効果的に引っ張られ、広、
範囲の還元炎雰囲気を与える。その結果、高温の還元性
雰囲気は急冷面１４の周囲に、またその後部の明瞭な距
離の間にある。広範な一筋の炎はストリップ６が冷却さ
れる間、この周囲に非酸化性の保護雰囲気を有利に与え
る。所望により追加のガスノズル３２および点火手段３
４を用いて、ストリップ６の一定の部分に沿って付加的
な一筋の還元炎３６を与え、ストリップを酸化からさら
に保護することもできる。高温の一筋の還元炎により得
られる他の利点は、ストリップの自由表面（急冷面と接
触していない面）の平滑性が有意に改善されることであ
る。実験により、急速に固化した金属ストＩＪツブの平
均粗面度（充填係数などの標準法により測定）が、スト
リップを本発明の還元炎中で製造した場合有意に低下す
ることが示された。

還元性ガスを適切に選ぶことが重要である。燃焼したガ
スの燃焼生成物が急冷面５またはノズル４上に沈殿する
可能性のある液体または固体を生じてはならない。たと
えば水素ガスは普通の条件下では不満足である。なザな
らば燃焼生成物が水であり、これは急冷面５上で凝縮し
、その結果水素炎がストリップ６の急冷面上のガスポケ
ット形成を適度に減少させないからである。

従って還元性ガス２４は著しい発熱反応において燃焼し
て酸素を消費するのみでなく、鋳造条件下で気体状態を
維持する燃焼生成物を生成するガスであることが好まし
い。−酸化炭素（ＧＯ）ガスは上記の基準を満たし、か
つ望ましい無水の還元性雰囲気を与える好ましいガスで
ある。

還元炎雰囲気は溶融物たまり１８に近接した雰囲気を１
３００〜１５００にというきわめて高い温度に加熱する
ための効果的手段を与える。このような温度によれば溶
融物たまり１８の周囲にきわめて低い密度が得られる。

このような高温では還元反応の速度も高まり、急冷面５
．ノズル４およびストリップ６の酸化がさらに減少する
。ノズル４部に高温の還元炎が存在することによって。

ノズルに亀裂を生じさせるノズル部温度勾配も減少する
。

従って還元炎雰囲気を採用した本発明の実施態様によれ
ば、急冷面５の周囲の加熱された低密度の逮元性雰囲気
が効果的に得られ、これにより鋳造されたストリップの
両面の平滑性が改良され、急冷面５、ストリップ６およ
び鋳造ノズル４の酸化がより効果的に防止される。

上記の条件を採用した急冷法は、準安定性の延性材料を
得ろために用いることができろ。準安定性材料はガラス
質であり、広範囲の秩序はない。

ガラス質合金のＸ線回折図は無機酸化物ガラスに見られ
るのと同様な拡散ハロのみを示す。この種のガラス質合
金はその後の処理、たとえば合金のリボンからの複雑な
形状の打抜きを行うことができろためには、少なくとも
５０％がガラス質でなければならない。優れた延性を得
るためには、好ましくはガラス質合金は少な（とも８０
％がガラス質でなければならず、最も好ましくは実質的
に（または全体的に）ガラス質でなければならない。

準安定相は成分元素の固溶体であってもよい。

本発明の合金の場合、このような準安定性の固溶体相は
結晶性合金の加工技術において用いられている一般的な
処理技術では必ずしも得られない。

固溶体合金のＸ線回折図は結晶性合金に特徴的な鋭い回
折ピークを示し、希望する微粒状の微結晶に基づきピー
クの若干の広がりを伴う。この種の準安定材料は上記の
条件下で製造された場合に延性でもある。

本発明の材料は箔状（またはリボン状）で有利に製造さ
れ、その材料がガラス質であっても固溶体であっても、
キャスティングし放して製品用として用（・ることかで
きる。あるし・は複雑な形状の打抜きを意図する場合に
グイ寿命を延長するために、ガラス質合金箔を熱処理し
て、好ましくは微粒状の結晶相を得ることができる。

第５図に示されるように、本発明には所望により柔軟な
ハッガー（ルト３８が含まれ、これはストリップ６を急
冷面５に向かって同伴し、これとの冷却接触を延長する
。接触が延長されると、ストリップにいっそう均一なか
つ延長された冷却期間が与えられることによりストリッ
プ６の急、冷が改良される。ガイドホイール４０がベル
ト３８を急冷面５に沿って希望する抱き込み位置となし
、駆動手段がベルト３８を動かして急冷面５と抱き込み
状態にある部分のベルトが急冷面の速度と実質的に等し
い速度で移動するようにする。好ましくはベルト３８は
ストリップ６の周縁部からはみ出して急冷面５と直接に
接触し、摩擦によりかみ合う。この摩擦によるかみ合わ
せかにルトを動かすために必要な駆動力を与える。

急速に固化した金属からなる比較的厚いストリップを形
成するための装置および方法を開発するためにかなりの
努力が払われた。というのはこの種のストリップは現存
する商業的用途において現在用いられている材料のため
の直接的な代替品としてより容易に使用できるからであ
る。本発明によれば溶融金属流と冷却された急冷面との
接触が著しく改善されるので、溶融金属からの熱の輸送
が改善されろ。この改善された熱の輸送により、溶融金
属がより均一にかつより急速に固化して、より商品質の
厚いストリップ、すなわち約１５μｍから約７０μｍ程
度およびそれ以上の厚さをもつストリップが製造される
。

同様に、急速に固化した金属の比較的薄いストリップを
形成するために、かなりの努力が払われた。きわめて薄
い金属ストリップ（厚さ約１５μｍ以下、好ましくは約
８μｍ）は各種の商業的用途にきわめて望ましい。たと
えばろう付においては、ろう付ジヨイントに普通に用い
られる充填用金属は、普通は基材金属に比べて機械的性
質が劣る。

ろう付されたアセンブリーの機械的特性を最適なものに
するために、ろう付されるジヨイントはきわめて薄く作
られる。たとえば箔状の充填材をろう伺操作の前に接合
部に直接に置く場合、ジヨイント強度はきわめて薄いろ
う付箔の使用により最適なものにすることができる。

高周波エレクトロニクス（１０ＫＨ２以上）を用いる磁
気的用途においては、磁気装置の電力損は磁性材料の厚
さくｔ）に比例する。他の磁気的用途、たとえば飽和可
能なりアクドルにおいては。

材料が急速に飽和される場合、電力損は磁性材料の厚さ
の２乗（ｔ２）に比例する。従って薄いリボンはりブク
トルにおける電力損を低下させる。さらに薄いリボンは
飽和させるために要する時間が短かく、その結果より短
かくかつより鮮銹な出力パルスがリアクトルから得られ
る。同様に薄いリボンは各層の誘導電圧を低下させるの
で、層間に必要な絶縁がより少ない。

直線誘導加速器用の誘導子の場合も電力損はｔ２に関連
し、より薄いリボンはど電力損を低下させるであろう。

同様に薄いリボンはより容易にかつ速やかに飽和し、比
較的短かいパルスの加速器を製造することができる。さ
らに薄いリボンはど層間に必要な絶縁は少なくなるであ
ろう。

薄いストリップがもつ他の利点は、一定の直径に巻きつ
けた場合ストリップが受ける曲げ応力が小さいことであ
る。過度の曲げ応力は磁気歪の現象により磁性を低下さ
せるであろう。

本発明の装置および方法は、きわめて薄い金属ス）　Ｉ
Ｊツゾを作成するために特に有用である。本発明によれ
ばガスポケット欠損の寸法および深さが有意に低下する
ので、このような欠損が鋳造されたストリップを穿孔す
るほど大きくなる機会は少ない。その結果、ストリップ
を穿孔するほど大きな欠損が生じる可能性がより少ない
ため、きわめて薄いストリップを鋳造することができる
。従って本発明はきわめて薄い金属ストリップを鋳造す
るために適合させることができ、このストリップは鋳造
し放しで約１５μｍ以下の厚さをもつ。

好ましくは鋳造されたス）　ＩＪツブは１２μｍ以下の
厚さをもつ。より好ましくは鋳造されたストリップの厚
さは７〜１２μｍである。さらに、薄い金属ストリップ
は少なくとも約１．５關、好ましくは少なくとも約１０
ｍｍの幅寸法をもつ。

例１ プレーン炭素鋼製支持体をもつ強制対流冷却された鋳造
ホイーールを用℃・てニッケル系および鉄系のガラス質
金属リボンを製造した。鋳造ホイールは米国特許第４，
３０７，７７１号明細書に記載されたものと同様な内部
冷却構造、直径３８ｃｍおよび幅５ＣＴｎを有していた
。これは８９０γｐｍ　の速度で回転した。これは円周
面速度１８ｍ／秒に相当する。支持体は走行中に、鋳造
方向の外側へ約１０°傾斜したアイドリングブラシホイ
ールにより連続的にコンディショニングされた。それぞ
れ］、５ｍｍの幅をもつ第１リツプおよび第２リツプ（
リップはチルロールの回転方向に番号をつけた）により
規定される幅０．４ｍｍおよび長さ２５ｍｍのスロット
付きオリフィスをもつノズルを鋳造ホイールの周縁面の
運動方向に垂直に、鋳造ホイールの表面と第２弁との間
隙および第１弁との間隙が０２０問となるように取付け
た。組成ＮＬ６８Ｃｒ７Ｆｅ３Ｂ１４Ｓｚ８（脚部の数
値は原子％）をもつニッケル系合金（融点約１０００℃
）を加圧されたるつぼからノズルへ供給した。るつぼ内
の金属は約３５ｐｓｉｇ　（２４ｋＰａ）の圧力下に１
３００°Ｃの温度に保たれた。圧力はアルゴンガスシー
ルにより与えられた。溶融金属はスロット付きオリフィ
スをを経て６．６ｋ１７７分の速度で排出された。これ
はチルロールの表面で固化して幅２．５４ｃＩｎをもつ
厚さ０．０３３ｍｍのストＩＪツブになった。Ｘ線回折
法により調べたところ、このストリップは非晶質の構造
であることが認められた。このリボンは下面に有意数の
閉じ込められたエアポケットを示した。

濃い酸化反応跡がリボンの鋳造中に支持体表面に形成さ
れ、リボンの支持体への付着を制限した。

例２ 例１で用いた装置、処理条件、金属および合金を用いて
例１の方法を繰り返した。ただし−酸化炭素炎を溶融物
たまりの上流のリボン鋳造トラックに向けて酸化を減少
させ、リボン−支持体の付着を促進した。炎とコンディ
ショニングブラシの総合作用により支持体の酸化が減少
し、付着を増大させ、良好な幾何学的均質性をもつリボ
ンが製造された。最良の結果は一酸化炭素炎と溶融物た
まりの背面の距離が約２ｃｍ以下（〈１インチ）である
場合に得られた。ストリップから縦方向および横方向に
切り取った引張り試験片は等しい引張り強さおよび伸び
率を示した。このストリップは等方性の引張り特性を有
していた。

例３ 下記の表Ｉにまとめた装置、処理条件、金属および合金
を用いて例１の方法を繰り返し、下記の生成物を得た。

見−」 合金（原子％）　Ｆｅ８１Ｂ１３．５Ｃ２Ｓ’３．５鋳
造ホイール直径（Ｃｍ）　３８ 鋳造ホイーノｌ−＠５ 鋳造ホイールｒｐｍ　８９０ ノズルオリフィス幅（ｉｎ）　−２，５ノズルオリフィ
ス長さく？Ｉ＋７１１）　０．４第３リップ幅（岨）１
５ 第２リップ幅（關）１．５ 間隙−第２リツプから鋳造ホイール（ｉｍ）　０．２０
間隙−第１リップから鋳造ホイール（＋＋＋ｍ）　０．
２０金属の融点（℃）　１１５０ ろつぼに与えろ圧力（ｋＰα）２４ ろつぼ内の金属の温度（約’Ｃ）　１３５０ストリツプ
の厚さく＋ｕ＋）　０．０２ストリツプの幅（ｍ）　２
５ ストＩＪツブの構造　非晶質 この鉄系リボンを不活性ガス雰囲気中で２時間、３６５
℃に温度において、リボンの長さに縦方向に与えられた
８　０　Ａ　／　ｍの電場で焼鈍した。

この鉄系非晶質リボンの下面を示す顕微鏡写真を第７Ａ
−Ｂ図に示す。ここに含まれたエアポケットがかなり大
きくかつ伸長していることに注目されたい。

例４ 例３の方法を、同じ装置、処理条件、および合金を用い
て繰返した。ただし−酸化炭素炭を溶融物たまりの上流
のリボン鋳造トラックに向け、酸化を減少させ、リボン
−支持体の付着を促進した。

−酸化炭素炭を用いて製造された鉄系非晶質リボンの下
面を示す顕微鏡写真を第８Ａ−Ｂ図に示す。

第７Ａ−Ｂ図に示したものと比較して一酸化炭素炎を用
いて鋳造した鉄系リボンの下面に含まれるエアポケット
が著しく減少していることに注目されたい。強磁性リボ
ンの磁性およびその充填係数も改善された（下記の表■
参照）同様な改善がニッケル系非晶質リボンの下面にお
（・ても認めらｉｔた。

このように実験によって、リボン表面の平滑性光沢およ
び延性が一般的方法で鋳造された材料よりも著しく改善
されていることが示された。鉄系金属による銅製支持体
の固有湿潤は鉄系支持体の湿潤はど太き（はないが、−
酸化炭素炭の使用により、溶融物−銅支持体湿潤性は銅
製支持体が欠損のない高品質ストリップの製造のために
利用できる材料であるという点にまで高められる。この
ような欠損のない鋳造性により、きわめて薄いリボン（
厚さ約７μｍ程度）を製造することができろ。さらに−
酸化炭素炭により補助された鋳造によって溶融物−支持
体の接触が改善されるため。

総体的急冷速度が改善され、通常よりも大きな厚さにお
いて一定の組成のリボンの製造が可能になる。

実験結果を下記の表■にまとめる。

磁化ルー１角度 Ｂγ／Ｂｌ ■　空気　１８．０　７７　０，６６　０．９７２Ｃ○
炎　１４．９　９３　０．９５　０．９９３　ｃｏ炎　
１９．８　９０　０．９１　０．９９４　ＧＯ炎　３０
．２　９０　０．８６　０．９６５Ｈ炎　１４．２　６
７　０．４９　０．８６表■は本発明の利点を示す。空
気中で鋳造されたりボン（試料１）は、米国特許第４，
１４２，５７１号明細書（Ｎａγａｓｉｙｎｈａｎ）に
教示される鋳造法により製造された。鋳造し放しの状態
および焼鈍した状態の双方において相対的に低い充填係
数および磁化ループの面角度に注目されたい。本発明方
法により製造された種々の厚さのリボン（試料２〜４）
は鋳造し放しの状態および焼鈍した状態の双方とも、い
っそう改善された充填係数および磁化ループ直角度をも
つ。試料５は気体状でない燃焼生成物（この場合は水）
を生成する炎の雰囲気から得られるリボン特性を示す。

試料５の製造に際して溶融物の湿潤性が劣っていたため
、測定された特性が劣っていた。

以上に本発明をかなり詳細゛に記述したが、このような
詳述に固執する必要はなく、当業者には種々の変更およ
び修正が自明であり、これらはすべて特許請求の範囲に
定められた本発明の範囲に含まれることは理解されるで
あろう。

【図面の簡単な説明】

枦：１図は金属スト’Ｊツゾを急速鋳造するための代表
的な先行技術による装置であり； 第２図はエンド９レス鋳造ベルトを用いる本発明の実施
態様を概略的に示したものであり；第３図は鋳造ノズル
と同軸に位置するガス送出手段を用いる本発明の一実施
態様であり；第４図は回転式鋳造ホイールを用いる本発
明の一実施態様を示すものであり； 第５図は鋳造したストリップを急冷面と長時間接触させ
るための柔軟なハツガーベルトを用いる本発明の一実施
態様を示すものであり； 第６図は溶融金属が沈積する急冷面部分におけろ気体速
度分布を示すものであり； 第７Ａ−Ｂ図は空気中においてイＩＪ　ＩＪウムー銅製
支持体上で鋳造したストリップの急冷面の写真な示すも
のであり；そして 第８Ａ−Ｂ図は還元性の一酸化炭素炎中においてヘリリ
ウムー銅製支持体上で鋳造したス）　ＩＪツブの急冷面
側の写真を示すものである。 これらの図面中の各記号は下記のもの乞表わす。 ｌ：鋳造ホイール；２ニア１−）っぽ；　３：加熱要素
；　４：ノズル；　５：急冷面；　６：ストリツプ；　
７：エンド９レス鋳造ベルト；　８：ガスノズル；　１
０：ヒータ一手段；　１２：ガス供給部；　１３：酸欠
領域；　１４：急冷帯域；１６．１６’：バルブ；　１
８：溶融物たまり；２０：ガス境界部の速度分布；　２
２：ノズルオリフイス；　２４：還元性ガス；　２６：
ノズル出口；２８°：（還元）炎；　３ｏ：点火手段；
３２：ガスノズル：　３４：点火手段；　３６：（還元
）炎；　３８：ハッガーベルト；　４ｏニガイト９ホイ
ール；　４２：ワイパーブラシ；４４：リフトオフ領域
（ガスポケット）；（外４名） ＦＩＧ、２ １２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、　７Ａ ＦＩＧ、　７８ ＦＩＧ、８Ａ ＦＩＧ、８Ｂ 第１頁の続き 優先権主張　［相］１９羽年５月２日［相］米国（ＵＳ
）（０発　明　者　ランス・アラン・デー　アメビス　
ン。 卸４９０９２２ リカ合衆国ニューシャーシー州０７９６０．モーリスタ
ウスプリングプルツク・ロード　１０１ 手続補正書（方式） 昭和５９年８月ｒ日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許　照笑　７２６００　号発熱性の還元性
雰囲気における鋳造方法および装置 ６、補正をする者 事件との関係　出　願　人 住所 名　称　アライド・コーポレーション ４、代理人 ５、補正命令の日付　昭和５９年７月３１日（発送日）
６、補正の対象 明細書の〔図面の簡単な説明〕の欄 Ｚ補正の内容 明細書第４０頁第６行目から８行目の「第７Ａ−Ｂ図・
・・・・・ものである、」、を「第７Ａ図、第７Ｂ図、
第８Ａ図及び第８Ｂ図はストリップ急冷面の金属組織の
顕微鏡写真である。」と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１（ａｌ　急冷面をもつ可動冷却体；（ｈ）溶融金
   属流を上記の面の急、冷領域に沈積させてストリップを
   形成するノズル手段；およが （Ｃ）急冷領域に近接してその上流に位置する酸欠領域
   に還元性ガスを供給するための酸欠手段（この還元性ガ
   スは、この酸欠領域にイ氏＠度の還元４生雰囲気を与え
   てスト１ノツズ内のガスポケット形成を実質的に防止す
   る発熱性の還元反応を生じろように作動する）力・らな
   る金属ストリップ鋳造装置。 （２１前記ガスが一酸化′素力・らなる、特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 （３）　さらに還元性ガスに酸欠帯域内で点イヒして還
   元炎雰囲気を生じろための点火手段ケ含んでなる、特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 （４）さらに、第２の還元性ガスからなる付加的な還元
   性雰囲気を少なくとも１つ、ストリップの一部に沿った
   位置に与える手段を含んでなる。 特許請求の範囲第１項記載の装置。 （５）　さらに、第２の還元性ガスに点火してストリッ
   プの一定の部分に沿って付加的な還元炎雰囲気を与える
   ための点火手段を含んでなる、特許請求の範囲第４項記
   載の装置。 （６）　さらに、ストリップを急冷面に向かって保持し
   てこれとの接触を延長させる可とう性ハッガーベルトを
   含んでなる、特許請求の範囲第１項記載の装置。 （力　（ａｌ　急冷面をもつ冷却体を一定の速度で動か
   し； （ｂ）溶融金属流を上記急冷面の急冷領域に沈積させて
   ストリップを形成させ； （Ｃ）　この急冷領域に近接してその上流に位置する酸
   欠領域に還元性ガスを供給し；そして（ｃＬ）還元性ガ
   スを発熱反応させてその密度を低下させ、上記の酸欠領
   域内に低密度の還元性雰囲気を与える 各工程からなる、金属ストリップの鋳造法。 （８）さらに （ａ）ストリップの一部に沿って一酸化炭素ガスからな
   る付加的な低密度の還元性雰囲気を与え；そして 工程からなる、特許請求の範囲第７項記載の方法。 （９）約１５μｍ以下の厚さをもつ鋳造された金属スト
   リップ。