JPS6046845A - 非晶質金属の連続ストリツプ製造方法 - 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】 本発明は溶融金属を、冷却体の表面に近接して配置され
たスロット付きノズルを通して強制排出し、冷却体の運
動している表面上に溶融金属を沈着させることによって
、連続的な金属ストリップ特に非晶質構造を有する金属
ストリップを製造するための方法に関する。

本発明の目的とする金属ストリップは、横方向の寸法が
長手方向の寸法に比し遥かに小さくＡ細長いス）　ＩＪ
ツゾであり、規則的なあるいは不規則な横断面を有する
釧金、リボンおよびシートなどを包含する。

針金、リボンあるいはシートなどのごとき完成品あるい
は半製品を溶融金属から直接製造できる方法の必要性は
長い間認識されてきた。ヒユーノミ）　（Ｈｔｉｂｅ　
ｒ　ｔ　）等はそういった方法についての再検討を行な
い、当時知られていた技術を［溶融スピン法（ｍｅｌｔ
　５ｐｉｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　）Ｊと「溶融ドラグ法（
ｍｅｌｔ　ｄｒａｇ　ｐｒ、ｏｃｅｓｓ　）Ｊとに分類
した［”Ｚｅｊｔ−ｓｃｈｒｉｆｔｆｉｉｒＭｅｔａｌ
ｌｋｕｎｄｅ６４．　８３５−８４３（１９７３））。

溶融スピン法では、溶融金属の噴射（ｊｅｔ）を自由飛
行中に冷却することによって、あるいはこれを冷却ブロ
ックに衝突するように噴射して冷却することにより、連
続的なフィラメントを得る。これらの方法はいずれも加
圧オリフィスを用いる。

オリフィスを用いない溶融スピン法も存在し、この方法
では溶融金属は溝付きスピニング・ディスクのような噴
射形成装量へ供給され、そこから排出される。ヒユーバ
ート等は、溶融スピン法における成功の秘訣は、液状の
噴射物をそれが固化するまで安定に保つことであると述
べている。溶融金属の噴射物（Ｊｅｔ）は本来不安定な
ものである。

これは、溶融金属は粘度が低く、表面張力が大きいため
に液滴を形成する傾向が強いからである。

噴射物の安定性に関する基本的問題は、ノ；トラ−（Ｂ
ｕｔｌｅｒ）等によって、”Ｆｉｂｅｒ　５ｃｉｅｎｃ
ｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”　５．２４３−２６
２（１９７２）中で論じられている。

溶融ドラグ法（米国特許第３，５２２，８３６号および
同第３，６０５，８６３号参照）では、溶融金属は、ノ
ズルの出口において表面張力によって保持されるメニス
カスを形成するようにさせられる。

溶融金属はこのメニスカスから、回転している冷力１さ
れまたドラムまたはベルト」−へ引き出される。

この方法は、溶融スピン法につきまとう噴射物の不安定
性とし・う困難を回避する。しかしながら。

不幸なことには、溶融ドラグ法における動（冷却表面の
速度は、メニスカスにおけるメルトフロー（溶融流れ）
についての制限のために、きびしく制限される。この制
限を無視するとすれば、不連続なフィラメントしか得ら
れない。また、溶融ドラグ法を採用して、非晶質金属ス
トリップの製造が可能であるほどの充分高速な冷却速度
を得ることは容易でないと信じられる。非晶質金属ス）
　ＩＪツブを得るには、ある種の溶融合金を、少な（と
も１０４℃／秒さらに言えば、通常１０６℃／秒という
極めて大きい冷却速度で超急冷することが必要である。

従来、幅が狭くかつ薄い連続な非晶質金属ストリップは
、回転しているロールの内側もしくは外側、または動い
ているベルトなどの動いている冷却面に向けて噴射され
た溶融金属の噴射物の超急冷といった方法を包含する溶
融スピン法によってつくられてきた。急冷すべき溶融合
金の噴射物は噴射距離が、たとえば３〜約６ｍｔｎと（
・つた比較的短かい距離であるのに対して高速であるた
め、安定である。噴射物は高速で動いている冷却基材（
典型的には、約１３００〜約２０００ｍ／分の速度）に
衝突するとき、基材をぬらしてパドル（ｐｌ−＋ｄｒｉ
　ｌｅ　）を形成する。パドル（水たまり状に存在する
少量の溶融金属）は、運動している基材がこれを引っば
ってストリップを形成するとき、一定の空間を占めて実
質上静止している。形成されたス）　ＩＪツブは運動し
ている基材と同一の速度で動く。実際の応用において単
一噴射を用いるときは、実質的に円形の横断面をもつ噴
射物から」二連のようにして得られたス）　ＩＪツブの
最大幅は約５〜６ｍｍに制限されることがわがった。シ
ート状の噴射物を動いている冷却面に衝突させることに
よって、もつと幅の広いストリップを形成しようとする
試みがなされたが、はとんど成功しなかった。この主た
る理由は一１幅の広い噴射物は最初に、均一な幅の広い
製品を得るために必要とされるなめらかな線状のパドル
を形成せず、したがって、よじれた不均一に急冷された
ストリップを生じるからである。

適切に間隔をとって配置した複数の横に並べた同じ形状
・寸法の噴射物を動いている基材に衝突させて、比較的
幅の広いストリップを形成することも可能である。しか
しながら、この方法は噴射物の速度およびノズル相互の
間隔と基材の運動速度との関係を緻密に調節することが
必要であるため、本質的な困難性を有している。主な困
難性は複数の噴射が一緒になって一つの安定なパドルを
形成するということが起とり難いこと、あるいは複数の
噴射は一緒に走ってうねを形成し、このため実用的な見
地から、均一な横断面をもつストリップを形成すること
は困難であるというととである。さらにまた、冷却基材
上に噴射によって沈着せしめられた溶融金属のパドルは
、中心部が厚く、端部が薄いという液滴の平衡形態を呈
する傾向があるので、約７．５　ｍｍより広い、むらの
ないはｇ均一な横断面を有するストリップを「引き出す
」ために充分な程度の均一な厚さのパドルを維持するこ
とは不可能ではないまでも、非常に困難である。

いずれにせよ、本来非晶質構造を有する金属ストリップ
は少なくともその引張り特性に関しては等方性であるべ
きであり、そして鋳造された多結晶質の金属ストリップ
はは父等方性であるべきであるとしても、実際には、幅
の広い、たとえば約６ｍｍ以上という広い幅をもち、か
つ等方性の強さをもつ、すなわち横方向および縦方向の
いずれの方向に沿って測定しても、あるいはその中間の
どの方向に沿って測定しても同一の引張り強さと伸び率
を有する幅の広い金属ストリップを、単一噴射または複
数噴射の鋳造法によって得ることは従来可能ではなかっ
たのである。複数噴射の鋳造法によって得られた非晶質
金属の幅広いストリップが異方性の引張り特性を有する
のは、そのような方法によって得られたス）　ＩＪツブ
である限りは逃れるととのできない固有の欠点に起因す
るものと信じられる。しかしながら、噴射鋳造法によっ
てつ（られたストリップは、幅が広くても狭くても横方
向に測定した厚さが均一でなく、また長さ方向に沿った
横幅の変動もかなり大きくなりやすい。

それらのストリップがそのように厚さの均一性に欠ける
のは、それらが液状の金属のパドルから引き出されて形
成されるからである。液状金属の・ぞ１・ゝルは、溶融
金属が高度の表面張力を有するために液滴の平衡形態を
とる傾向が強いからである。

オリフィスを通過して噴射を形成する溶融金属の流鼠が
極く僅かな不可避的変動を来たしても、パドルの直径に
変動を来たし、その結果該パドルから引き出されるスト
リップの幅にも変動を生じるため、ストリップの幅は変
動しやすいのである。

ベデル（Ｂｅｄｅｌｌ）　に付与された米国特許第３．
８６２，６５８号には、僅かな間隔を残し近接して配置
された２つの反対方向に回転する鋼製ロールの間に形成
されるニップに溶融合金を押し出すことによって、非晶
質金属のストリップ（フィラメント）を形成する方法が
開示されている。どの方法ｂｚ溶融金属を急速かつ効果
的に冷却するが、固化されたス）　ＩＪツブが２つの鋼
製ロールの間で圧延されるという工程が含まれるため、
その結果として製品が異方性の引張特性を有することと
なる。ベデルはその方法によって、厚さ０．０］、２ｃ
ｒｎ幅１．．２７　ｃｍの非晶質リボンを得た（米国特
許第３．８６２，６５８号の実施例４）。

ストレンジ（Ｓｔｒａｎｇｅ）に付与された英国特許第
２０．５１８号並びにストレンジおよびピム（Ｐｊｍ）
に付与された米国特許第９０５，７５８号には、溶融金
属を動いている冷却表面上に沈着させることによって、
金属のシート、箔、ストリップまたはリボンを製造する
方法が例示されている。

これらに対し、本発明によって、次のことが見出された
。すなわち、もし溶融金属の薄い均一な層（溶融金属の
本体）を、本発明の方法によって、冷却表面−にに機械
的に支持するならば、後に詳述するようにアスペクト比
（幅／厚さ）が１から任意の所望の値をもつ釧金（ｗｉ
ｒｅｓ）、リボンおよびシートの形態における薄い金属
ストリップを引き出すことが可能になるということがわ
かったのである。

本発明は溶融金属を動いている冷却体の表面の上に沈着
させることによって、連続的な非晶質金属のストリップ
を形成するための方法を提供する。

該方法は、冷却体の表面を、２００〜２０００ｍ／分の
範囲内の予め定めた一定の速度で、長さ方向に１対の一
般に平行なリップによって構成されているスロット付き
ノズルのオリフィス部を通過させて運動させること（前
記スロット付きノズルは、前記冷却表面に極めて近接し
た位置に配置され、リップと冷却表面との間隔は、０．
０３〜−でアル。）；およびノズルのオリフィスを通し
て溶融金属の流れを動いている冷却体の表面に向けて強
制排出し７てこれと接触せしめ、その上で金属を固化さ
せて連続的な金属のストリップを形成させることを工程
として含んでいる。スロット付きノズルのオリフィスは
、冷却体の表面が運動する方向に対して、通常直角に配
置されている。溶融金属は、溶融体から冷却され少な（
ともｉｏ’℃／秒の速度で急冷されるときに非晶質固体
を形成する合金である。

本発明の方法を用いて、金属に特異な性質を与える非晶
質構造を有する金属からなる新規なストリップ製品をつ
くることができる。そういった非晶質製品は、リボンや
シートなどの形態で得られるが、少なくとも約７ｍｍ、
好ましくは少なくとも約１ｃｒｎの幅をもち、等方性の
強度（等方性の引張り特性）を有している。

本発明の連続ス）　ＩＪツブ鋳造方法は「平担流鋳造ｊ
法（”ｐｌａｎａｒ　ｆｌｏｗ　ｃａｓｔｉｎｇ”）と
名付けることができる。その運転の原理を第１図を参照
しながら下記に説明する。

第１図は本発明の方法を図解する側面図を、部分的な断
面図において示すものである。第１図に示すように、冷
却体１は、この図ではベルトとして示されているが、第
］　１７ツプ３と第２リツプ４とによって構成されてい
るスロット付きノズルに極めて接近した位置を占めなが
ら、矢印の方向に運動している。溶融金属２は、加圧下
にノズルを経て強制排出され、冷却体の運動している表
面に接触させられる。金属が運動している冷却体の表面
に接触して固化されるとき、第１図中線６で示されてい
る固化前面（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｒｏｎ
ｔ）が形成される。この固化前面の上部には、溶融金属
の本体が溶融状態のま瓦保持されている。固化前面は第
２９ツブ４の末端部に対して、かろうじて接触を免れる
ように、すなわちその極く僅かな部分だけが第２リツプ
４の端部からはみ出すような状態で形成される。第１リ
ツプ３は、固化したストリップ５を一定の状態で継続的
に除去する結果化じる７ドンピング作用の助けを借りて
、溶融金属を実質的に支えている。すなわちスロット付
きノズルとその下にある冷却体表面との間には、第１図
に見るように安定な溶融金属の本体がノズルと冷却表面
に支持されて形成、確立され、かつ維持されている。動
（冷却体ｌの表面は、２００〜２０００１ｒＬＺ分の範
囲内の速度で運動している。溶融金属の流速は、固体ス
）　ＩＪツブ形態の金属を取り出す速度に等しくなるよ
うに運転され、この関係は自己制御的に維持される。流
速は圧力により補助されるが、形成される固化前面と、
第２リツゾ４（その下にある溶融金属を機械的に支えて
いる。）とによって制御される。したがって、溶融金属
の流速は、第２リツプと形成される固体ストリップとの
間にある溶融金属の粘性流によって主として制御され、
スロットの幅によっては主として制御されない。非晶質
金属のリボンをつくるに足るほどの充分に大きい急冷速
度を得るためには、冷却体の表面は、通常少なくとも２
００ｍ／分の速度で動かす必要がある。これより低い速
度では、非晶質金属ストリップを得るために必要とされ
るような、少なくとも１０４℃／秒といった急冷速度、
すなわち固化温度における冷却速度、を得ることは一般
に不可能である。もちろん、１００ｍ／分といったもつ
と低い冷却速度で実施することも可能ではあるが、その
場合には多結晶質のス）　ＩＪツブができる。いずれに
せよ、もともと非晶質固体を形成しない組成の金属合金
を本発明の方法で鋳造するとぎには、冷却表面の運動速
度如何にかかわらず多結晶質ストリップができる。冷却
表面の運動速度は２０００ｍ／分を超えないようにすべ
きである。何故なら、冷却基材の速度が増すと、固化に
役立つ時間が減少するので同化前面の高さが押し下げら
れるからである。この場合は形成されろストリップが薄
く（約ｏ、ｏ２ｍｍ以下の厚さ）なる。本発明方法の成
功は、溶融金属による冷却基材の完全なぬれが実現され
ているか否かによって定まる。第１図に見るように、ノ
ズルと冷却表面との間に溶融合金の安定なパドルが確立
され、かつ維持されているときは完全なぬれが実現され
ている。溶融金属の非常に薄い層（たとえば約０．０２
關より薄い層）は冷却基材を充分にぬらさないので、あ
まり薄い層をつくろうとすると、薄い多孔質の商業的価
値のないス）　ＩＪツブしか得られない。

このことは、鋳造作業を真空中以外で行なう場合に特に
顕著である。何故なら、たとえば空気の３１：うな周囲
にある気体の流れが、冷却基材の運動速度が大きい場合
に、ス）　ＩＪツブの形成に実質ヒ有害な影響を及ぼす
からである。一般的に、冷却表面の速度が増すとその結
果として、より薄いストリップが製造され、一方反対に
、冷却表面の速度を下げるとより厚いストリップが製造
されると言うことができる。冷却基材の運動速度は、好
ましくは約３００〜約１５００ｍ／分であり、より好ま
しくは約６００〜約１ｏｏｏｍ／分である。

均一な横断面をもつ固体の連続的なストリップを得るた
めには、ノズルおよびノズルと冷却表面との相互関係に
関するある種の寸法が重要な意味をもっている。それら
を、第４図に言及しながら説明する。第４図に示す構造
においてスロットが冷却表面の運動方向に対して直角に
配置されているスロット付きノズルのスロットの幅ａは
０．２〜１ｍｍ、好ましくは０．６〜０．９　ｍｍとす
べきである。

既に先に述べたように、スロットの幅は７、そこを通過
して流出する溶融金属の流速を制御しないが、それがあ
まりにも狭すぎると制限因子となる可能性はある。その
点は、狭いスロットを通過させるり）えに必要とされる
流速で５．より高い圧力を加えて溶融金属を強制的に排
出する方法を採用することによっである程度まで補なう
ことができるが、充分な大きさの幅をもつスロットを与
えることができれば、そのほうがもつと好都合である。

一方、もしスロットの幅が広すぎれば、すなわち、たと
えばｉ、　ｉｎｎより広いとすると、冷却表面の任意の
与えられた運動速度において、金属が冷却表面上で固化
するときに金属によって形成される同化前面は、それに
相応して厚くなり、より厚いストリップができることに
なる。そのような厚いストリップは、非晶質金属のス）
　ＩＪツブが所望される場合であっても、非晶質金属ス
トリップを得るために充分な速度で冷却され得す、非晶
質金属ストリップは得られない。

さらに第４図を参照し説明すると、第２リツプ４の幅１
）は、スロットの幅の１．５〜３倍、好ましくばスロッ
トの幅の２〜２．５倍である。最適の幅は簡単なおきま
りの実験法によって決定することができる。第２リツプ
は狭すぎると、溶融金属を適切に支持でとなくなり、不
連続なストリップしか製造できない。一方、もし第２リ
ツプが広すぎると１．リップとストリップとの間で固体
対固体の摩擦が生じ、ノズルの破損が急速に生じる。さ
らに第４図を参照して、第１リツプ３の幅Ｃは、スロッ
トの幅に少なくともはｙ等しく、好ましくはスロットの
幅の少なくとも１．５倍の寸法である。

もし第１リツプの幅が狭すぎると、溶融金属はだらだら
流れ出る傾向となり、溶融金属が冷却表面を均一にぬら
さず、ストリップは全く形成できないか、あるいは不規
則なストリップしかできない。

第１リツプの好ましい寸法は、スロットの幅の１．５〜
３倍、より好ましくは２〜２．５倍である。

さらに第４図を参照し、冷却体１と、第１９ツブ３およ
び第２リツプ４との間の、それぞれｄお陳 よびｅで表わされる間隔は０．０３〜１ｍｍ、好ましく
は０．０３〜０．２５ｍｍさらに好ましくは０．０８〜
隙 ０．１５ｍｍとすることができる。上記の間隔がｉｍｍ
を越える場合は、溶融金属の流れが２つのリップによっ
てではなく、スロットの幅によって規制されることにな
るであろう。そのような条件の下で製造されるストリッ
プはより厚いものとなるが厚さは不均一である。その上
、それらのストリップは通常急冷が充分には行なわれて
おらず、それゆえ不均一な特性を有するものとなる。そ
のような製品は商品としての適性を欠いている。一方、
上記の間隙が０．０３ｍｍより小さいと、スロットの幅
が０．３　ｍｍを越えたときに、同化前面とノズルとの
間に固体対固体接触が生じるようになり、ノズルの急速
な破損を生じるに到る。上述のパラメータの範囲内で、
冷却体の表面と２つのリップとの間につくる間隙を変え
ることができる。それは、たとえば一方の端において他
の端におけるよりも大きくてもよく、それゆえその幅方
向に厚さの変化するストリップを得ることもできる。

冷却表面が、たとえばベルトのような、平らな表面であ
るとき、冷却体の表面と第１および第２リツプとの間の
、第４図においてそれぞれｄおよびｅの寸法で表わされ
ている間隙は、等しくすることができる。しかしながら
、冷却表面を与える可動の冷却体が環状の冷却ロールで
あるときはこれらの間隙が等しくなくてもよい。そうし
ないと形成されるストリップが冷却ロールから離脱せず
ロールの周囲について運ばれ、ノズルに衝突してこれを
破損することになるからである。本発明者は驚くべきこ
とに、次のことを発見した。すなわち、間隙ｄを間隙ｅ
より小さくすることにより、すなわち第１リツプと冷却
表面との間隙を第２リツプと冷却表面との間隙よりも小
さくすることにより、上述のごとき不都合が生じるのを
回避できることを見いだした。発明者は、さらに驚くべ
きこととして、次のことを見いだした。すなわち、第１
１Ｊツブおよび第２リツプそれぞれと冷却表面との間の
それぞれの間隙の差が大きくなればなるほど、ストリッ
プはより一層ノズルに近い位置で冷却面から離れ、それ
ゆえ、これらの間隙相互間の差を調節することによって
、環状の冷却ロールからストリップが離れる位置を調節
できることを見い出した。２つの間隙相互間のこのよう
な差はノズルを僅かに傾斜させ、その出口が冷却ロール
の回転方向を向くようにすることによって、あるいはノ
ズルを中心のずれた位置に配置することによって、つく
ることができる。発明者はさらに次のことに気がついた
。すなわち、ストリップが環状の冷却ロール」二に留ま
る滞留時間は、ノズルと冷却表面との間の間隙の増加に
つれて長（なる傾向がある。

上述のパラメータの範囲で、たとえば冷却表面が約７０
０ｍ／分の速度で動くことができるときスロットの幅は
約０．５〜０，８闘とすることができる。第２リツプは
スロットの幅の１．５〜２倍とすべきであり、第１リツ
プはスロットの幅の１〜１．５倍とすべきである。溜め
の中の金属は、約０．５〜２　ｐｓｉｇ　（０，０３５
〜０．１４　ｔｋｇ／ｃＩｎ）の圧力に加圧されるべき
である。第２リツプと冷却基材との間に設ける間隙は、
約０．０５〜０．２　ｍｍとすることができる。環状の
冷却ロールを用いる場合は、第１１Ｊツブと冷却体表面
との間に設ける間隙は、先に説明したように、第２リツ
プと冷却体表面との間に設ける間隙よりも小さくしなけ
ればならない。これは、たとえばノズルを偏心して配置
することにより、達成することができる。冷却表面の運
動速度が変化しないときは、間隙および／またはガス圧
を増すとス）　ＩＪツブの厚さが増すＯ 次に第２図を参照して説明する。この図は、本発明の方
法を実施するために使用できる一つの代表的な装置の斜
視図である。ここには、その水平軸の周りに回転できる
ように取付けられている環状の冷却ロール７、並びに誘
導加熱コイル９を備えた溶融金属を保持するための溜め
８が示されている。溜め８はスロット付きノズル１０と
つながっており、このノズルは既に説明したように、環
状冷却ロール７の表面に極めて近接して取付けられてい
る。環状冷却ロール７は、必要に応じ、たとえば水のよ
うな冷却液をその内部に通し循環させる手段としての冷
却手段（図示されていない。）を与えられていてもよい
。溜め８は、その中に含まれる溶融金属に圧力をがけて
ノズル１０がら排出させるための手段（図示されていな
い。）をさらに与えられている。実際の製造操作におい
ては、溜め８の中に加圧下に保持された溶融金属が、ノ
ズル１０を通して回転冷却ロール７の表面に排出され、
そこで金属は直ちに固化してストリップ１１を形成する
。先（（述べたように、ノズルの第１および第２リツプ
それぞれと冷却ロール表面との間の間隙が等しくないこ
とによって、ストリップ１１は冷却ロールから離れ、そ
れから振りとばされて適当な収集装置（図示されていな
い。）によって収集される。第２図にはさらに、ヘリウ
ム、アルインまたは窒素のような不活性ガスの流れを、
下記にさらに述べる目的で、スロット付きノズルＩＯの
前方で、冷却ロールの表面に対して吹きつけるのに都合
のよいノズルｌｌａが示されている。

第３図によって図解されている具体例では、外部的手段
（図示されていない。）によって回転させられるロール
１３および１３ａの上を走行するように配備されたエン
ドレスベルト１２を冷却体として採用している。溶融金
属は、溜め１４がら供給されるが、この溜めには、その
中にある溶融金属を加圧するための手段（図示されてい
ない。）が備えられている。溜め１４の中の溶融金属は
、電気誘導加熱コイル１５によって加熱される。溜め１
４は、スロット状オリアイスを有するノズル１６と連絡
している。運転時、ベルト１２は少なくとも約６００ｍ
／分の縦方向速度で動かされる。

溜め１４からの溶融金属は、加圧されてノズル１６を経
て強制排出され、ベルト１２に接触させられる。そこで
溶融金属は固化されて固体ストリップ１７となり、これ
は図示されていない手段によってベルト１２から分離さ
れる。

実際の冷却面を提供する冷却体の表面は比較的高い熱伝
導率をもつものであれば何でもよく、たとえば銅などが
使用できる。この要件は、非晶質または準安定結晶質ス
トリップをつくることが望まれるときには、特によくあ
てはまることである。

好ましい構成材料は、べＩＪ　ＩＪウム銅および酸素を
含まない銅である。もし必要ならば、冷却面を高度に研
摩された而またはクロムメッキするなどして高度な均一
性をもつ面とし、滑らかな表面特性をもつフィラメント
が得られるようにすることもできる。侵食、腐食または
熱波れに対する保護を与えるために、冷却体の表面に適
当な抵抗力をもつ、あるいは高融点の物質の被覆を設け
ることもできる。たとえばセラミック被覆、あるいは耐
腐食性高融点金属の被覆などである。これら被覆はそれ
ぞれの場合において、冷却基材上における溶融金属によ
るぬれが充分であるかぎり、既知の方法によって施すこ
とができる。

運転が短時間であるときは、冷却体が比較的大きな質量
をもち、ヒートシンクとして作用することができ、そし
てかなりの量の熱を吸収することができるならば、冷却
体を冷却することは通常必要でない。しかしながら長時
間の運転となり、そして特に冷却体が比較的質量の小さ
いベルトであるときは、冷却体の冷却手段を設けること
が望ましい。これは、冷却体を冷却媒体（液体でも気体
でもよい。）と接触させることによって、好都合に実施
できる。冷却体が冷却ロールであるとすれば、水その曲
の液状冷却媒体を冷却体内部に通し循環させてもよいし
、あるいは空気その他の気体を冷却体の上に吹きつけて
もよい。あるいはどれらに代る方法として、蒸発による
冷却を採用することもできる。これはたとえば、水その
他の蒸発によって冷却を与える液状媒体と冷却体を外部
的に接触させて冷却する方法である。鋳造工程の実施の
際、冷却表面の熱膨張により、ス）　ＩＪツブの長さに
沿った方向の厚さの変動がかなり大きなものとなること
が予想されるが、発明者は実験によって次に述べるよう
な驚くべき事実を見いだした。

すなわち、平衡状態は非常に速やかに達成され、数ｍの
ストリップを製造するまでの時間で達成されてしまうも
のと思われ、その後は、製造されるス）　ＩＪツブが端
から端まで著しく均一である。たとえば、ストリップの
長さに沿った厚さは、僅かに約±５％程度しか変動しな
いことが見いだされている。これは特に注目すべきこと
である。何故なら、通常避けられない冷却ロールの心振
れ（ｒｕｎｏｕｔ）　の程度のほうが、前述の厚さの変
動よりも大きいと思われるからである。本発明の方法は
、リップと冷却面との間隔が摩耗の発生によって変化し
ても、それをある程度自動的に補正する効果がある。さ
らに、本発明の方法によって製造されたストリップは幅
が著しく均一であり、長さに沿って測定した幅の変動は
、約±０．０００４ｃｒｒＬという非常１（小さいもの
であった。このような幅の均一性は、従来の溶融スピン
法によっては得られないと信じられる。このような均一
な幅のストリップは、通常切削法（ｃｕｔｔｉｎｇ　ｐ
ｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）によってしか得られないと信じら
れる。

溶融金属を冷却表面−ヒに沈着させるために採用される
ス、ロット付きノズルは、任意の適当な材質を用いて構
成できる。望ましくは、溶融金属でぬれない材質のもの
を選ぶ。一つの好都合な構成材料は、溶融シリカである
。これは、吹込み成形によって所望の形状に成形した後
５機械加工によってスロット付きオリフィスを設けるこ
とができる。

溜めとノズルとは−続きの材料で形成するのが便利であ
る。下部の壁面が凹形になっており、その末端部がスロ
ットをなして終っている適切な形状のノズルを第５図に
例示した。この形状のノズルは非常に有効であることが
見いだされている。スロットの形状は、第６図に例示す
るように、実質的に長方形とすることができる。好まし
くはスロットの両端部を、通常第７図に例示するような
丸みをつけた形状の葉形とし、ふちの部分において溶融
金属が充分よく流れるようにする。ノズルの壁面近くに
おける金属の流れの速度は中心近くにおける流れの速度
よりも常に低い。したがって、第６図に例示されている
ような長方形のスロットが採用される場合には、ヘリの
部分を通過する溶融金属の量は中心部を通過する溶融金
属の量よりも少なく、その結果テーパのついた、あるい
は鋸歯状のヘリをもつス）　ＩＪツブが生じる。一方も
し、第７図に例示するような葉形のヘリをもつスロット
を形成すると、スロットの両端部における溶融金属の流
れは充分となり、なめらかなへりをもつス］トリップが
得られる、 本発明の方法によってストリップに形成されるべき溶融
金属は、好ましくは不活性雰囲気の中でその融点よりも
約５０°〜１００℃高い温度あるいはそれ以上の温度に
加熱される。ノズルを通って起きる溶融金属の？すぎる
流出を防ぐために、溶融金属を保持する容器に軽い真空
をかけてもよい。

ノズルを通して溶融金属を排出することは必要であり、
これは溜めの中にある溶融金属の静水頭の圧力によって
行なってもよいが、好ましくは溜めを加圧し、溜めに、
たとえば０．５〜１　ｐｓｉｇ　（０，０３５〜０．０
７　ｋ！？／Ｃｒｎ）　程度の圧力がかかるようにして
、溶融金属をわｌ出する。もし圧力が高すぎると、冷却
表面によって運び去られることができるよりも多い歌の
溶融金属がスロットを経て押し出され、その結果、制御
されていない圧力流が生じる。これがひどい場合は１．
溶融金属のはねかえしが生じることがある。それほどひ
どくない場合には、でこぼこな、不規則なヘリをもち、
そして厚さの不規則なストリップが生じる。圧力が適切
であるか否かは、ストリップの外観によって判断できる
。

ストリップが均一な寸法をもつものとなる場合は、適切
な圧力がかけられているのである。鋳造操作を行なって
いるときに、圧力が適切であるが否かは、第２リツプ近
傍におけるストリップの外観から判断できる。制御され
ていない圧力流の条件の下では、赤い灼熱の外観を呈し
ていることで認識できる溶融金属が、第２リツプを過ぎ
てかなり遠方まで延びているのが認められる。制御され
た条件の下にあるときには、溶融金属が第２リツプをか
なり過ぎたところまで流れ出ているということはなく、
また赤熱外観を呈してもいない。適切な圧力は、このよ
うにして、簡単なありきたりの実験法により、それぞれ
の特定の場合について容易に決定することができる。

一本発明の方法によって、溶融体から直接急冷によって
、固体の非晶質構造を有する合金を製造することができ
る。このような合金は、当業者にはよ（知られている。

そのような合金の実例は、米国特許第３，４２７，１５
４号および同第３．９８１．。

７２２号その他に開示されている。

本発明の方法は、いくつかの明らかな利点を有している
。この方法によれば、先に述べた自由噴射鋳造の不利は
回避され、非晶質合金の幅広いストリップを鋳造するこ
とが可能となる。この方法は、幅ならびに厚さに関して
より一層均−な寸法を有し、より一層欠点が少な（、か
つ等方性の引張り性質を有するストリップの製造を可能
とする。

本発明の方法は、既知の噴射衝突法によって得られる急
冷速度に比ｔｙ、約１０倍はやい急冷速度を与えること
ができるので、より一層厚さの厚い非晶質ストリップを
鋳造することができる。このことは、先行技術の噴射衝
突法によっては非晶質形態で得ることができないＰｄ７
５Ｓｉ２５　のような合金からも、本発明の方法によれ
ば非晶質ストリップを鋳造することができるという事実
によって証明されている。さらに、先行技術の噴射衝突
法では、約６朋を越える幅をもち、かつ等方性の引張り
特性を有するストリップをつくることはできない。本発
明の方法は運動エネルギーの伝達が少なくなっているの
で、とりわけ均一な急冷ができるという利点がある。こ
れは高品質の製品ストリップを得るために重要な因子と
考えられる。

さらに本発明の方法は、不活性雰囲気中で金属を鋳造す
るための手っとり早い方法を提供する。

そのような不活性雰囲気は、第２図に例示されているよ
うに、窒素、アルゴンまたはヘリウムのような不活性ガ
スの流れを、ノズルの前方で動いている冷却表面に吹さ
つけるという簡単な方法で容易につくることができる。

この簡単な方法によって、たとえばＦ　ｅｌ　−ｔ　ｏ
　ＭＯ□。０□８Ｂ２のような、溶融状態で空気にさら
されたときに容易に燃焼し、そのため従来の噴射衝突法
によっては空気中で鋳造できない反応性の高い合金を鋳
造することが可能である。

一本発明の方法は、空気中でも、減圧下もしくは高真空
中でも、あるいは窒素、アルゴン、ヘリウム等のごとき
不活性ガスによって与えられ得る任意の所望の雰囲気中
でも実施できる。真空中で実施する場合は、１００〜３
０００ミクロンＨｙの範囲内の真空中で行なうことが好
ましい。本発明の方法においては、約１００あるいは５
０ミクロンＨｇより低い真空を採用すると、意外にも、
冷却表面への金属ス）　ＩＪツブの接着に有害な影響が
あり、その結果、不完全で不充分に急冷されたストリッ
プが形成されるということが、驚（べきことには発見さ
れている。非晶質の急冷合金は延性に欠け、もろいこと
がある。現在のところは、この現象が何故起きるか説明
できない。本発明の方法においては、真空下で行なう利
点、すなわちストリップ製品のｍ＝性が改良されること
、また酸化作用を受けないなどの利益は、上に述べた範
囲内の真空下で実施することによって得られる。好まし
くは約２００〜２０００ミクロンＨｇの範囲内の真空下
で実施する。不活性雰囲気中で実施する利益が、上に述
べたように、不活性ガスの流れを動いている冷却体の表
面に対し、ノズルの前方で単に吹きつけるだけによって
得られる。あるいはそれに代えて装置を適当な）１ウジ
ングで囲み、次いでその内部を真空とするか、あるいは
ハウジング内の空気を所望の不活性ガスで置きかえるこ
とができる。本発明の方法は、上に述べたよ５Ｋ、それ
が与える改善された急冷速度のゆえに、非晶質金属スト
リップをつ（るのに特によ（適しているが、多結晶質金
属のス）　ＩＪツブおよび従来の方法を採用したのでは
容易にはストリップに形成できない非延性またはもろい
合金のストリップをつくるためにも極めてよ（適してい
る。

本発明の方法によって得られる製品は、少なくとも約７
ｍｍの幅、好ましくは少なくとも約１ｃｍの幅、そして
さらに好ましくは少なくとも約３ｃｍの幅をもつ非晶質
分子構造の金属のス）　ＩＪツブである。本発明の方法
でつくったス）　ＩＪツゾは、厚さが少なくとも０．０
２ｍｍある。ただし、採用される合金の融点、固化特性
および結晶化特性によって約０．１４１ｍ程度あるいは
それ以上の厚さにすることもできる。製品は、上に述べ
たように、等方性の引張り特性を有している。これらの
引張り特性は、問題のストリップから種々の方向に、す
なわち、縦方向、横方向、および縦横の中間にくる角度
で切り取った引張り試験用試料を用いて、標準的な引張
り試験の方法および装置を用いて、都合よ（測定される
。製品はさらに、なめらかな平らな表面、断面の均−性
並びにその長手方向に沿った厚さおよび幅の均一性を有
することによって特徴伺けられる。この製品は既知の非
晶質金属ストリップの有利な性質のすべてを有している
。したがって、そのようなストリップが従来用いられて
いた用途、たとえば切削器具および磁気じゃへい装置に
おける使用などに適している。これらの用途において、
製品スト１１ツブの幅が広いということは決定的な利点
である。さらに、その幅が広いということと５等方性の
引張り特性を有しているということとが結びついて、本
発明の製品は、強化材、特に複合構造に用いる強化材と
しての使用に卓越した適性を有している。

下記の実施例は、本発明を例示するものであり現在発明
の実施として考えられる最も良い態様の一つを示すもの
である。

実施例１ 第２図に示すものと同様の装置を用いて下記の製造実験
を行なった。使用した冷却ロールは直径１６インチ（４
０，６ｃＩｎ）　、幅５インチ（１２，７ｃｆｎ）のも
のである。これを約７０　Ｏｒｐｍの速度で回転させた
。これは冷却ロールの周囲表面の線速度に換算して約８
９５ｍ／分に相当する。幅１．８ｍｍの第１リツプと幅
２，４ｎの第２リツプ（リップの番号は冷却ロールの回
転の方向につげた。）とによって決定される幅ｏ、　９
　ｍｍ　％長さ５１ｍｍのスロット状オリフィスを有す
るノズルを冷却ロールの周囲表面の運動の方向に直角に
取り付け、第１１Ｊツゾと冷却ロール表面との間隔がＱ
、０５ｍｍ、第２リツプと冷却ロール表面との間隔が０
．０６ｇｍとなるようにした。Ｆｅ４ｏＮ１４ｏＰ１４
Ｂ６の組成をもち、融点が約９５０℃の金属を採用した
。この金属を、約０、７　ｐｓｉｇ　（０，０４９ｋｇ
〉ｃｍ２）　の圧力下に１０００℃の温度に保持された
加圧下のるつぼからノズルに供給した。圧力はアルゴン
雰囲気によって加えた。溶融金属は、１４ｋｇ／分の速
度で、スロット付きオリフィスを通して排出した。金属
は冷却ロールの表面上で固化し、厚さ０．０５ｍｍ、幅
５ｃｍのス）　ＩＪツブに形成された。Ｘ線回折法を用
いる検査で、このストリップは構造が非晶質であること
がわかった。このス）　ＩＪツブがら、縦方向（長手方
向）と横方向（長さに直交する方向）に、それぞれ切り
取った引張り試験用試料は互いに等しい引張り強さと伸
び率を示した。このストリップは等方性の引張り特性を
有している。

実施例２ 下の第１表に要約されているような装置、実施条件、金
属および合金を用いて、実施例１の手順を繰り返し、第
１表に示すような製品を得た。

第１表 冷却ロールの直径、しインチ（１）　］　７−２−（１
９，１，）冷却ロールの幅、〔インチ（Ｃｍ））　ＩＨ
（３，８）冷却ロールの回転数［ｒｐｍ］　１６００ノ
ズルのオリフィスの幅（ｍｍ）　１．０１ノズルのオリ
フィスの長さく＋ｉｍ）　１２第１リツプの幅（關）　
１・６ 第２リツプの幅（ｍｍ）　１・８ 第１リツプ対冷却ロールの間隔（ｍｉ）　０．２５第２
リツプ対冷却ロールの間隔（ｍｍ）　０・２８金属の融
点（℃）　〜９５０ るつぼに加えた圧力、［ｐｓｉｇ　（ｋｇ／ｃｒｎ）　
］　０．５　（０，０３５）るつぼ中の金属の概略温４
（−Ｃ）　ｔｏｏ。

ストリップの厚さ　８（２０，３） しｘ　ｏ、ｏ　ｏ　ｉインチ（ｘ　Ｏ，００１ｃｍ）　
〕スストツプの幅にｌ＋＋＋ｉ）　１２ ストリツプの組織　非晶質 本発明の精神および本質的特徴から離れることな（、本
発明の実施上様々の変形および改良をなすことができる
σ）は明白であるから、上に詳細に述べたすべてのこと
は、単に例示的なものと解釈されるべきである。本発明
の範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定され
るべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の実施に好ましく使用できる装置
のノズル部分を断面図で示したものである。 第２図および第３図のおのおのは、本発明の方法の実施
に好ましく使用できる装置の運転中の２つの態様の多少
簡素化した斜視図である。第２図において、ストリップ
の形成はその水平軸のまわりに回転できるように設置さ
れた冷却ロールの表面上で起こる。第３図において、ス
）　ＩＪツブの形成ハ動クエンドレスベルトの表面上で
起こる。 第４図は、本発明方法の実施に好ましく使用できる装置
におけるスロットの幅、リップの寸法、およびリップと
冷却表面との間の間隔の相対的寸法を説明するための、
冷却基材の表面と関係づけたノズルの側断面図である。 第５図は、凹面形の内部・側壁を形成する本発明方法の
実施に好ましく１重用できるノズルの好ましい態様を例
示する。冷却表面の動く方向に対して垂直の平面におい
て取った断面図である。 第６図および第７図のおのおのは、冷却基材の表面から
見た、本発明方法の実施に好ましく使用できる装置のス
ロット付きノズルのスロットの形状の略図である。第６
図は概して長方形のスロットを例示し、そして第７図は
拡大したＣｆｆ形の）端区域を有子のスロットを例示す
る。 ■・・・冷却物体　２・・・溶融金属　３・・・第１リ
ツプ４・・・第２リツプ　５．１１．１７・・・ストリ
ップ６・・・固化前面　７・・・冷却ロール　８．１４
・・・溜め９．１５・・・誘導加熱コイル　１０．１６
・・スロット付きノズル　ｌｌａ・・・ノズル　１２・
・・エンドレスベルト　１３．１３ａ・・・ロール ａ・・・スロット付きノズルのスロット幅　１〕・・・
第２リツプの幅　Ｃ・・・第１１Ｊツブの幅　ｄ・・・
冷却物体の表面と第１１Ｊツブとの間の間隔　ｅ・・・
冷却物体の表面と第２リツプとの間の間隔 特許出願人　アライド・コーポレーション（外３名） （４３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＨａ）　ノズルと冷却表面との間の間隙が０．０３
   乃至１罷となるような冷却表面に近接した位置に該冷却
   表面の運動方向に通常垂直に配置されたスロット付きノ
   ズルを通して加圧下の溶融合金を押出し、スロット付き
   ノズルと冷却表面との間にスロット付きノズルおよび冷
   却表面の両者によって支持される溶融合金の本体を確立
   しかつ維持するとと； （ｂ）前記冷却表面を予め定めた一定の速度で運動させ
   ること；および ｆＣ）　前記支持された溶融合金本体が維持される状態
   で溶融合金を前記の運動している冷却表面と接触させて
   高速度で急冷し、該冷却表面上で固化させて非晶質金属
   の連続ストリップを形成すること； からなる、非晶質構造を形成し得る溶融合金から非晶質
   金属の連続ス）　ＩＪツブを形成する方法。 （２）前記冷却表面を前記ノズルとの相対速度２００乃
   至２０００ｍ／分で進行させる、特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 （３）前記溶融合金を少なくとも１０’℃／秒の速度で
   冷却する、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （４）前記スロット付ノズルが、該ノズルと前記冷却表
   面との間にできる間隙が０．０３乃至０．２５ｍｍとな
   るように冷却表面に近接して位置せしめられている、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 （５）前記スロット付ノズルのスロットが前記冷却表面
   の運動方向に測って、０．２乃至ｔｉｔの幅を有する。 特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （６）前記スロット付ノズルから溶融合金を押出す工程
   を１００乃至３０００ミクロンｌ−１ｇの真空下で行な
   う、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 （７）前記スロット付ノズルから溶融合金を押出す工程
   を不活性雰囲気下で行なう、特許請求の範囲第５項に記
   載の方法。 （８）前記冷却表面が回転冷却ロールによって与えられ
   また前記溶融合金はそのロールの外周面上に沈着させら
   れる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （９）前記冷却表面が移動ベルトによって与えられる１
   、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１０）前記冷却表面が移動無限ベルトによって与えら
   れる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１１）冷却表面が回転冷却ロールによって与えられ、
   スロット付きノズルのスロットが前記冷却ロールの回転
   方向に測って０．２乃至１ｉｍの幅を有し、冷却ロール
   の予め定めた一定の周速度が２００乃至２ｏｏｏｍ／分
   の範囲内にあり、溶融金属の急冷速度が少なくとも１０
   ４℃／秒である、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１ツ　冷却表面が無限冷却ベルトによって与えられ、
   スロット付きノズルのスロットカ前記冷却ヘルドの長手
   方向に測って０．２乃至ｌｉｇの幅を有し、冷却ベルト
   の予め定めた一定の速度が２００乃至２０００ｍ／分の
   範囲内にあり、溶融金属の急冷速度が少なくとも１０４
   ℃／秒である、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （１３）（ａ）　ノズルと回転冷却体の外周面によって
   与えられる冷却表面との間にできる間隙が００３乃至１
   ｍｍとなるような冷却表面に近接した位置に、該冷却表
   面の運動方向に一般に垂直に配置されたスロット付きノ
   ズルを通して加圧下の溶融合金を冷却体の外周面上にあ
   る冷却表向に押出し、スロット付きノズルと冷却表面と
   の間にスロット付きノズルおよび冷却表面の両者によっ
   て支持される溶融金属の本体を確立しかつ維持するとと
   ； （ｂ）　前記冷却表面を予め定めた速度で進行させると
   と； ｆｃｌ　前記冷却表面に接触した溶融金属を前記支持さ
   れた溶融合金本体を維持しながら高速度で冷却して、連
   続非晶質金属ストリップにまで凝固させること；および （ｄ）前記溶融合金と前記冷却表面との接触点の前方に
   おいて、前記冷却体の表面に向って不活性ガス流を吹き
   付けること； からなることを特徴とする、非晶質金属の連続ストリッ
   プを製造する方法。