JPS62220252A - 液体急冷装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、物質を溶解し、それを高速で回転するロール
の表面に噴射することによって、前記物質を高冷却速度
で冷却凝固する液体急冷装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の液体急冷装置は、合金の急冷薄帯を得る
ために開発されてきており、そのような装置によって得
られる急冷合金は、凝固法によっては得られないような
アモルファス状態とか非平衡相状態とかの特異な状態を
有しており、近年多くの主１を集めるようになっている
。

しかしながら従来の液体急冷装置は、鉄系合金等の比較
的融点の低い物質用に作られているものが多く、石英製
のノズルを抵抗加熱もしくは高周波加熱によって加熱す
るという方式のものがほとんどである。従って、最高使
用温度は石英の耐火度によって制限され、１２００〜１
３００°Ｃ程度が限度である。また温度が高くなると石
英と反応することによる試料の汚染も起こりつる。たと
えノズルの材質を石英から他のセラミックス等に変えた
としても、耐熱性、反応性等を考えるとせいぜい２００
０°Ｃ程度が限界である。

本発明者らは上記の問題点を解決し、融点２０００°Ｃ
以上の高融点物質であっても使用可能な液体急冷装置を
すでに提案した。それは、物質溶解装置と、高速で回転
し溶解物質を高冷却速度で冷却凝固させるロールとを備
えた液体急冷装置において、前記物質を保持する水冷さ
れた金属製のるつぼと、該るつぼの直下に配置される高
融点物質製のノズルとを備えた液体急冷装置である。こ
の装置を用いるならば、物質の溶解を、水冷された金属
製のるつぼの中で行なうので、その中で２０００°Ｃ以
上の高融点物質を溶解しても、それとるつぼ金属との反
応はほとんど起こらない。というのは、るつぼ金属が十
分に水冷されている場合には、たとえ高温度の溶解金属
が接触したとしても、るつぼ金属の温度が低すぎるため
に合金化反応がきわめて起こりにくいからである。

るつぼ金属の材質としては、水冷効果を大きくするとい
う点から熱伝導度の大きな物質が望ましい。また、反応
しにくいという点からは高融点の物質も適当である。−
例を挙げるならば、銅、銀、あるいはそれらの合金、も
しくはタングステン、モリブデンなどが考えられる。

また、溶解手段としては、アーク溶解、プラズマ溶解、
電子ビーム溶解、レーザビーム溶解などのよく知られた
方法を用いることができる。

このようにして、溶解された試料物質は、高融点物質製
のノズルの中に落下させることによって、ノズル口より
ロールの表面に噴射されて、急冷薄帯となる。この際、
ノズル口を通過させる理由は、融体の安定な流れを形成
することによって、均一な連続した急冷薄帯を得るため
である。

もし、ノズル口を通過させずに、直接ロール表面に溶融
物質を落下させるならば、不均一かつ連続な薄帯しか得
られないであろう。

また、この時、溶融物質とノズルが接触するので、両者
の間の反応が問題になるが、ノズルの材質が窒化ボロン
、グラファイト、酸化マグネシウム等の高融点物質であ
れば、接触時間がきわめて短いために、両者の間の反応
はほとんど起こらない。

以上のように、本発明者らがすでに提案した液体急冷装
置は、物質を溶解する部分とノズル部分とを分離するこ
とによって、２０００°Ｃ以上の高融点物質を、汚染す
ることなく溶解、噴射して、均一かつ連続的な急冷薄帯
を得ることを可能にした。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の液体急冷装置においては、２００
０°Ｃ以上の高温度で溶解している試料が、室温付近の
温度にあるノズルに接触するために、ノズルに接触した
溶解試料の部分は比較的短時間の間に凝固してしまい、
ノズル口から外に噴射されずにノズルの内側に残るとい
う問題点がある。

ノズル口から外に噴射される試料の割合を噴射率とする
と、噴射率は１００％であることが理想的であるが、実
際には数１０％程度になることもある。噴射率の値は、
試料の種類、ノズル材質及びその他の実験条件によって
異なるが、多くの場合数ｌｏ％がら９０％ぐらいの値を
とり、１００％になることはまれである。

本発明は、上記の問題点を解決し、試料の噴射率を高め
ることによって、融点２０００’Ｃ以上の高融点物質を
有効に液体急冷しうる、液体急冷装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、物質を、水冷された金属製のるつぼの中で溶
解し、該溶解物質を、該るつぼの直下に配置された高融
点物質製のノズルを用いて、高速回転している冷却ロー
ルの表面上に噴射することによって、該溶融物質を高冷
却速度で冷却凝固させる液体急冷装置において、前記高
融点物質製ノズル部分を加熱する手段を備えたことを特
徴とする液体急冷装置である。ノズルを加熱する手段と
しては、例えば抵抗線による通電加熱等が考えられる。

（作用） 本発明による液体急冷装置は、ノズル部分を加熱する手
段を備えているので、ノズル部分を室温以上の適当な温
度に設定することによって、溶解試料をあまり冷却する
ことなく噴射することが可能であり、その結果、噴射率
を従来より著しく高めることが出来る。ノズル部分の温
度は、あまりにも高すぎると溶解試料との間で反応が起
こるので好ましくない。具体的な値は試料の種類及びノ
ズル材質によって決まるが、多くの場合、数１００°Ｃ
から１０００°Ｃ程度が適当であると思われる。

（実施例） 本発明の一実施例の構成図を第１図に示す。図において
、１は水冷された金属製のるつぼ、２は試料物質、３は
高融点物質製のノズル、４は急冷用ロール、５は溶解手
段、６はノズル部分を加熱するヒーターである。るつぼ
１は左右のブロックに分かれており、棒６によって左右
に開閉できるようになっている。従って、棒６を内側に
押し込んだ状態で試料２を溶解し、その後枠６を外側に
引っ張ると、るつぼ１が左右に開き、試料２は重力によ
って、ノズル３の中に落下する。その際、あらかじめ、
上側のチャンバーにはガス導入ロアからガスを導入し、
下側のチャンバーは真空ポンプ８によって排気しておけ
ば、上下間の圧力差によって、試料２はノズル３よりロ
ール４の表面上に噴出して急冷薄帯となる。この時、あ
らかじめノズル３をヒーター９によって加熱しておけば
、噴出率が著しく高まるのである。

次に第１図の溝成の装置による、急冷薄帯の作製例につ
いて述べる。まず、るつぼ１としては水冷された銅を用
い、ノズル３としては窒化ボロンを用いた。ノズルの穴
径は０．７ｍｍであった。ロール４は直径２５０ｍｍの
銅製のものを６０００ｒｐｍの速度で回転させて用いた
。また、溶解装置５としてはプラズマトーチを用いた。

試料２としては約１０ｇのＴａを用いた。融点は約３０
００°Ｃである。試料を第一図に示すようにセットした
後、上部チャンバーはガス導入ロアよりＡｒガスを導入
して、約０．７気圧のＡｒ雰囲気に保ち、外側チャンバ
ーはロータリーポンプ８によって排気した。ノズル３は
ヒーター９によって約８００°Ｃの温度に設定した。プ
ラズマトーチによって試料を溶解し、棒６を外側に引張
ることによってるつぼを左右に開いたところ、溶融試料
はノズルの中に落下し、大部分の試料はノズル口からロ
ールの表面上に噴射されて、巾約１ｍｍ厚さ約３０μｍ
の均一で長い連続薄帯になった。その後で、ノズル３を
取り出して調べたところ、内壁にそって試料が少し凝固
して付着していたものの、付着力はそれ程大きくなく、
簡単にはがすことができ、重量測定より噴射率は約９２
％であることがわかった。また、得られたＴａ薄帯の不
純物を調べたところ、原料の分析値と誤差の範囲で一致
し、液体急冷によって汚染された形跡は認められなかっ
た。

（比較例） 実施例と同じ条件でＴａの急冷薄帯を作製した。

ただし、この場合には、ノズル３は加熱せず室温のまま
で行なった。その結果、Ｔａ薄帯は得られたものの噴射
率は約５０％であった。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明による液体急冷装
置は、融点２０００°Ｃ以上の高融点物質の液体急冷を
きわめて効率的に行なうことができ、その効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物質を、水冷された金属製のるつぼの中で溶解し、該溶
   解物質を、該るつぼの直下に配置された高融点物質製の
   ノズルを用いて、高速回転している冷却ロールの表面上
   に噴射することによって、該溶融物質を高冷却速度で冷
   却凝固させる液体急冷装置において、前記高融点物質製
   ノズル部分を加熱する手段を備えたことを特徴とする液
   体急冷装置。