JPS6320625B2

JPS6320625B2 -

Info

Publication number: JPS6320625B2
Application number: JP8211382A
Authority: JP
Inventors: Kaneo Mori; Rikio Fujimoto; Kogetsu Takayama
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1988-04-28
Also published as: JPS58199647A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、アモルフアス合金の製造方法に関す
る。アモルフアス合金は、電解めつき、無電解め
つき、低温真空蒸着、スパツタ法、などでも得ら
れることが知られているが、現在、最も一般的に
採用されているのは、溶融状態の液体合金を高速
回転する熱伝導性の良いドラム上に噴射し10⁶
℃／ｓ程度の急速冷却をする方法である。

この様な手段等で得られたアモルフアス合金
は、非晶質構造をとるため、機械的強度が大き
く、熱膨脹係数、放射線損傷が小さく、化学的耐
食性及び耐摩耗性に優れている。また、特に磁性
体としての非晶質材は、結晶粒界などの構造上の
欠陥がないこと、結晶磁気異方性が存在しないこ
と、保磁力、比透磁率に著しい改善がみられるこ
と、高い電気抵抗率をもつこと等の優れた性質を
有している。このため、非晶質合金は、磁気ヘツ
ド、磁気シールドや磁気カートリツジに実用化さ
れ、リレー、印字装置、センサ、変圧器鋼板等極
めて広範囲の用途が期待されている。特殊な例と
して、従来の金属又はフエライト材に比べて、極
めて大きな磁気ひずみ定数、電気機械結合係数を
有する非晶質体の発見もあり、超音波発受素子、
可変超音波遅延線等への応用も期待が寄せられて
いる。アモルフアス合金は、以上の如き、情報技
術、エレクトロニクス、メカトロニクス、省エネ
ルギー技術など多方面での応用に期待がかけられ
ており、最近、盛んに、簡便かつ量産性のあるア
モルフアス合金の製造方法が研究されている。一
方、マイクロメカニクスやマイクロエレクトロニ
クスの分野では微細なアモルフアス球粒子やアモ
ルフアスフアイバーの要求が高いが、これまでア
モルフアス球粒子の作製方法は報告されていな
い。本発明はかかる要求に応えるものである。

従来の製造方法を第１図から第４図に示す。第
１図は、高速回転をしている筒状の容器からなる
冷却筒１１の内側壁に噴射ノズル３０を接近さ
せ、溶融金属（メルト）１２を高圧不活性ガスを
使用して噴射ノズルから前記側壁に噴射接触させ
ることにより、急速冷却させて、回転力を利用し
てリボン状のアモルフアス合金を得る方法を示し
たものである。

第２図は、回転する冷却ロール１４の表面に噴
射ノズル３０を接近させて、上記と同様に、高圧
不活性ガスを使用して、噴射ノズルから溶融合金
を噴射させることにより、回転力を利用して急速
冷却させて、リボン状のアモルフアス合金１３を
得る方法を示したものである。第３図は、第２図
に示す片ロール法に対し、両側に回転ロール１４
ａ，１４ｂを設け、該ロールの相互の接触面に溶
融金属１２を吹き付けて、急速冷却させてアモル
フアス合金１３を得る双ロール法を示したもので
ある。

これらの方法によつて、厚さ50μｍ、幅１〜
100mm程度のリボン状合金が得られることが知ら
れている。

ところが、上記の手段によつては、アモルフア
ス合金のフアイバーまたは、球粒子を作成するこ
とはできなかつた。

そこで、アモルフアス合金のフアイバーを得る
ために考案された従来の手段として、第４図に示
すものが知られている。即ち、中空形状の冷却筒
１５の中に水１６を入れ、該冷却筒１５をモータ
１７によつて回転させ、遠心力を利用して冷却筒
の内部の側壁に、高速水流を起こし、この水流中
に、溶融合金１２を噴出させ、急速冷却してフア
イバーを得る方法である。ところが、上記方法で
は、対称性の良い球状のパウダを得ることは、困
難であつた。また、上記方法によつて、急速冷却
して得られた球粒子及びフアイバーは、冷却筒内
に溜つてしまう為に、工業的な量産には、適して
いなかつた。

アモルフアス合金の球粒子を作製する方法とし
ては、従来スパークエロージヨン法とアトマイズ
法が知られているが、前者では油中放電で極微量
の５〜30μｍ径のひずんだ球状粒が得られてい
る。油中からの粒子の回収は超音波洗浄を数回要
するなど面倒である。また後者では、ジエツト水
流中に溶融合金を滴下して多量のパウダーを得る
ことができるが、粒子形状は不規則形であり、両
者とも良好な球粒子のアモルフアス合金を得る方
法ではない。

本発明は、以上の欠点を改良する目的でなされ
たものであり、溶融合金を、噴射軸に対し所定の
角だけ傾斜した高速回転する熱伝導性の良いデイ
スク上の所定の位置に、噴射することによつて、
急速冷却しアモルフアス合金の真円度の高い球粒
子又は、フアイバーを連続的に得ることを目的と
する。そして、本発明者は、デイスク上で溶融合
金が接触する位置及び、接触角に、最適条件が存
在し、その場合にのみ、球粒子又はフアイバーが
生じることを発見した。

本発明は上記の知見によつてなされたものであ
る。

即ち、本発明方法は、高速回転する熱伝導性の
良いデイスク面に、溶融合金を噴射させることに
よつて、該溶融合金を急速に冷却して、非晶質で
ある球粒子又はフアイバーを製造する方法であつ
て、前記溶融合金の前記デイスク面に対する噴射方
向（反噴射の向きを正にとつた噴射軸）は、前記
デイスク面に対して、10゜〜60゜の角をなし、か
つ、デイスク面上において、デイスクの回転中心
を原点に、デイスクの回転する向きを方位角の正
方向に、動径上の任意の点での方位角正方向と噴
射軸正方向とのなす角が最小となる関係に位置す
る動径をＸ軸正方向（始線）に、とつた座標系に
おいて、前記方位角が180゜〜360゜（第３象限及び
第４象限）の範囲内で溶融合金を回転デイスク表
面に接触させて急速冷却することから成るアモル
フアス合金の製造方法から成る。ここで溶融合金
は、急速冷却によつて非晶質体となるものであれ
ば、特に限定されない。たとえば、鉄族元素と半
金属であるＰ、Ｃ、Ｂ、Si等との合金、あるい
は、鉄族元素と希土類金属であるGd、Tb、Dy
等との合金である。デイスクの回転速度は、溶融
合金とデイスク面との接触点での周速度が適正に
なるように選定される。周速度は3.7ｍ／secから
5.6ｍ／secが望ましい。

上記構成において、デイスク面を溶融合金の噴
射軸３２に対して10゜〜60゜の範囲で傾斜させたの
は、球粒子及びフアイバーが適正に作成される範
囲であるからである。ここに、噴射軸３２とは、
溶融合金の噴射方向にとつた軸であつて、噴射す
る向きと反対の向きを正とする軸をいう（第５図
参照、傾斜角は図上θで示される）。この傾斜角
が小さい程、噴射された溶融合金とデイスクとの
接触面積が大きく冷却効果が大きい。小さすぎる
と接触が不安定となる。このことから最小限度角
が存在する。一方傾斜角が大きいと、接触面積が
小さくなり、球粒子又はフアイバーが得られな
い。また、デイスク上の溶融合金の噴射位置も、
次の如く最適範囲が存在する。デイスクの回転中
心を原点に、デイスクの回転の向きを方位角の正
方向に、動径上の任意の点での方位角正方向と噴
射軸３２の正方向とのなす角が最小となる、即
ち、デイスクと噴射軸３２とのなす傾斜角θに等
しくなる、関係に位置する動径をＸ軸の正の向き
にとつた座標系において、方位角180゜〜360゜（第
３象限及び第４象限）の範囲内で噴射接触させる
と対称性の良い球粒子、又はフアイバーが得られ
る。

上記の範囲を図により詳しく説明する。第６図
は、デイスクをデイスク面に垂直な方向から見た
平面図である。図上、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれデイ
スク上の噴射点Ｐ，Ｑ，Ｒにおける噴射軸３２
ａ，３２ｂ，３２ｃの正方向を示す噴射軸記号で
ある。また、第７図ａ，ｂ，ｃは、それぞれＰ
点、Ｑ点、Ｒ点に噴射軸を設定した場合のａ、
ｂ、ｃ矢印方向の側面図である。今、デイスク面
と噴射軸とのなす傾斜角を第６図に示す如くθと
する。Ｒ点において、方位角正方向と噴射軸Ｃと
のなす角は第７図ｃに示す様に前記傾斜角θに等
しい。またＰ点において、方位角正方向と噴射軸
Ａとのなす角は180゜−θである。またＱ点におい
て、方位角正方向と噴射軸Ｂとのなす角は90゜で
ある。この様に、方位角正方向と噴射軸とのなす
角が最小になる点は、Ｒ点であることが分る。そ
してＲ点を含む動径をＸ軸に、回転中心を原点に
とつた座標系において、方位角180゜〜360゜の範囲
内（第６図斜線部分）において噴射接近させる。
上記範囲外になると球粒子又はフアイバーが生じ
ない。

球粒子かフアイバーが得られるかは、回転速度
に依存し、速度が高いとフアイバーが得られる。
噴射ノズルの口径は、製造物であるフアイバーの
直径又は、球粒子の粒径と、冷却効果を考慮して
適正に選択される。口径が大き過ぎると、冷却効
果が小さく、所望の球粒子又はフアイバーが得ら
れない。又、噴射ノズルからの合金の噴射は、大
気に対し、加圧した不活性ガスを用いるのが望ま
しい。

上記の溶融合金の噴射方向は、必ずしも鉛直方
向に限定されるものではない。たとえば回転する
デイスクを水平にして、噴射方向をこれに対して
傾斜させても良い。

高速回転するデイスクの表面は、必ずしも平面
に限定されず凹面鏡の如き凹状平面に構成しても
よい。

以上の如く、高速回転するデイスク面への溶融
合金噴射時の接触角及び接触位置を選定すること
によつて、効果的な急速冷却が行なわれ少なくと
も表面がアモルフアス状態になつた球粒子又はフ
アイバーが連続的に得られるという効果を有す
る。

また公知の手段の如く、冷却水を使用していな
いためアモルフアスの表面が酸化されない。本発
明方法によつて製造された球粒子は球対称性が良
いものが得られる。

実施例第５図は本発明方法によつてアモルフアス合金
を得る具体的手段を示したものである。

熱伝導性の良い、例えば、銅製にて形成した平
板状のデイスク２０は、モータ１７の駆動軸２６
に固着されており、モータ１７の回転力を受けて
回転する。このデイスクは、直径200mmであり、
フアイバーを製作するときは、4500rpmの回転を
行い、球粒子を製作するときは、3000rpmの回転
を行つた。溶融合金の噴射方向とデイスク２０と
の傾斜角は、30゜に設定した。前記デイスク２０
上噴射点の位置は、第３象限内であつて、方位角
180゜＋45゜（α＝45゜）に、デイスクの回転中心から
の距離は約75mm程度に設定されている。この場
合、この接点での周速は、4500rpmのとき約562
cm／secであり、3000rpmのとき、約375cm／sec
である。

この様な配置において、合金組成は、原子％で
Fe−79％、Si−２％、Ｂ−17％、Cr−２％とし
た。約1200℃〜1300℃に加熱して溶融した上記合
金１２を、ノズル口径0.35mmφの合金噴射ノズル
３０から、1.5気圧のアルゴンガスで回転するデ
イスク上に、押出し、噴射させて、球粒子又はフ
アイバーを得た。パウダの形状は、ほぼ球対称を
しており、直径0.1〜0.2mmφであつた。フアイバ
ーは断面が円形状をしており、直径0.1〜0.2mmφ
であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は、従来のリボン状のアモル
フアス合金を製造する方法を示した構成図、第４
図は、従来の球粒子又はフアイバー状のアモルフ
アス合金を製造する方法を示した構成図、第５図
は、本発明製造方法に係る球粒子又はフアイバー
状のアモルフアス合金を製造する方法を示した構
成図、第６図は、第５図の矢示方向の平面図、
第７図ａ，ｂ，ｃ、は、それぞれ第６図における
ａ，ｂ，ｃ矢示方向の側面図である。２０……デイスク、３０……合金噴射ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】１高速回転する熱伝導性の良いデイスク面に、
溶融合金を噴射させることによつて、該溶融合金
を急速に冷却して、非晶質である球粒子又はフア
イバーを製造する方法であつて、前記溶融合金の前記デイスク面に対する噴射方
向（反噴射の向きを正にとつた噴射軸）は、前記
デイスク面に対して、10゜〜60゜の角をなし、か
つ、デイスク面上において、デイスクの回転中心
を原点に、デイスクの回転する向きを方位角の正
方向に、動径上の任意の点での方位角正方向と噴
射軸正方向とのなす角が最小となる関係に位置す
る動径をＸ軸正方向（始線）に、とつた座標系に
おいて、前記方位角が180゜〜360゜（第３象限及び
第４象限）の範囲内で溶融合金を回転デイスク表
面に噴射させて急速冷却することから成るアモル
フアス合金の製造方法。