JPS63223106A - 非晶質合金粉末の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、バルク成形体の原料や電磁クラッチ、研磨材
、電磁波シールド材など各種の用途に使用される非晶質
合金粉末の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 非晶質合金の粉末を融体急冷法ずなわち合金を溶湯から
ノズルを介して噴出し、移動する冷却基板上で急冷して
非晶質化した薄帯を粉砕し粉末化する方法は、米国特許
第４．２９０，８０８号明細書（特開昭５５−１２８５
０６号公報）、米国特許第４，４０６，７００号明細書
、特開昭５８−１２０７０３号公報等に開示されている
。

非晶質合金薄帯は鋳造まま（ａｓ　ｃａｓｔ）では一般
には延性を有し、１８０°密着曲げをしても破壊しない
。このため粉砕法で非晶質合金粉末を製造するためには
非晶質合金を脆化させることが必要である。このための
具体的な手段として提案されているのが前述した各発明
である。すなわち米国特許第４．２９０．８０８号明細
書に記載されている発明は非晶質合金薄帯を脆化を起す
ために必要な温度で一定時間保持した後、粉砕装置で粉
末化する方法である。また米国特許第４，４０６．７０
０号明細書に記載されている発明は、非晶質合金を水素
脆化させた後、粉末化する方法゛÷ある。

以上の方法は鋳造ままの非晶質薄帯を脆化させることに
よって粉末化を容易にする方法として確かに有効ではあ
る。しかしながら熱処理、水素脆化処理などの工程を必
要とするため生産性が低いものである。

生産性を改良するために鋳造工程と粉砕工程を一貫プロ
セスとする改良された装置および方法が特開昭５８−１
２０７０３号公報に記載されている。この公報の記載に
よれば粉砕を容易にするために熱処理を粉砕の前処理工
程として含んでいる。熱処理を行なわない場合は破断可
能にするためにハンマーミルやナイフミルのような破砕
力の強い特殊な装置を使用することを推奨している。ボ
ールミルのような衝撃力の比較的小さい装置では粉砕効
果が上らないためである。しかし、ハンマーミルやナイ
フミルは通常の非晶質材料（板厚２０〜４０μｍ）が延
性を有していながら硬いため、ミルの摩耗や破損が激し
いこと、また装置稼動時の騒音や振動が実用上、環境上
の問題となる。

上記特開昭５８−１２０７０３号公報には、熱処理をし
ない脆化手段として、冷却ホイールの速度を調整するこ
とによってリボンのホイール表面における滞留時間を短
くすることを提案している。これによってリボンは熱い
うちにホイールから離れ、リボン自身がアニールされ破
片形成装置に入る前に脆化されるとするものである。

しかし、この方法で脆化した薄帯は一般に少なくとも部
分的に結晶が存在していることが多いため非晶質特有の
すぐれた性質が損なわれる恐れがある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は融体急冷法によって作製された鋳造ままの非晶
質合金薄帯が非晶質状態を保持したままで粉砕しゃすい
薄帯をつくり、それをボールミルなど破壊力のそれほど
大きくない通常の粉砕機で粉砕することによって熱処理
を行なうことなく容易に非晶質合金の粉末を製造する方
法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） 本発明は融体急冷法によ′４て作製された鋳造ままの非
晶質合金薄帯（以下非晶質薄帯と略す）が粉砕されやす
くするために、板厚の大きな非晶質薄帯を製造し、それ
を直接すなわち脆化処理を省略して粉砕機で粉砕するこ
とを特徴とする。本発明に用いる非晶質薄帯素材の板厚
の大きさは６０μｍ以上で好ましくは１００μｍ以上１
″５０．ｃａｍ以下である。

板厚の大きな非晶質薄帯を製造する方法は、第２図（ａ
）に例示するような多重スリットノズルを使用する特開
昭６０−１０８１４４号公報、特開昭６１−３３７４０
号公報等に記載されている方法、あるいは第２図（ｂ）
又は（Ｃ１に例示するノズルを使用する方法がある。こ
の場合板厚を大きくするためには個々のノズルの長さく
基板移動方向に測定）を大きくすればよい。

第２図は本発明の非晶質粉末の原料となる板厚が６０μ
ｍ以上の非晶質薄帯をつくるノズルの種類と形状を例示
したものである。第２図（ａ）は多重スリットの例であ
る。スリットの間隔ｄを４ｎ以下とすることにより一体
化した厚手の非晶質薄帯が得られる。多重度を高めるこ
と、および冷却基板の速度を低下させ条ことにより、板
厚をさらに大きくするこが可能である。０．４　ｍ巾の
３重ノズルを用いロール周速を１８ｍ／ｓとする時、薄
帯の板厚は約８０Ｉ１ｍとなる。（ｂｌ、　（Ｃ）のノ
ズルも厚い非晶質薄帯をつくる際に使用される。（ｂｌ
、　（Ｃ）の場合には板厚は冷却基板の移動方向のノズ
ルの長さと基板の速度に依存する。

本発明において原料となる厚い非晶質薄帯の製造は上に
述べたノズルを介し合金の溶湯を冷却基板である金属製
のロールの外周面に噴出、急冷することによって得られ
る。これらの方法で現在得られている非晶質合金の最大
板厚は１５０μｍ程度である。６０μｍより厚い非晶質
薄帯は非晶質特有の性質、たとえば高い硬度、強い引張
強度、軟磁性、高耐食性を保持するが、２０〜４０μｍ
の薄い板厚の非晶質材に比べて機械的に脆い性質を有す
る。これは結晶化によるものでないことばＸ線回折によ
り確認できる。厚い非晶質合金が脆い理由は、ガラス金
属と別称されるようにその原子配列に由来するものであ
る。通常の薄い非晶質材が１８０°曲げによって破壊し
ないのは薄い（あるいは細い）ためである。ガラスファ
イバーがフレキシブルなのに対して板ガラスが脆いのと
同じ現象である。

板厚の大きな非晶質薄帯はそのままで粉砕工程を通すこ
とができるが、長いままであると不便な場合がある。そ
のような場合には予備破断（短い切片の分断）工程を設
けることができる。この場合特開昭５８−１２０７０３
号公報に開示されるような強い破砕力をもつハンマーミ
ルやナイフミルを使用する必要はない。本発明では例え
ば硬質の合金、あるいはセラミック製のカッターで非晶
３を薄帯にせん断力を与えれば容易に破断することがで
きる。

予備粉砕工程を省き、鋳造から粉砕工程までを一貫工程
で行なうために、次の方法を採用することが効率的であ
る。具体的には、冷却基体として特開昭５９−１５７３
２２号公報に開示されているような溝付ロールを使用し
て鋳造する方法である。溝付ロールは第３図のように冷
却体の移動方向に対して直角な方向に７字形の溝を切っ
たものである。

溝の位置で薄帯は切断されるので破断工程を省略できる
。したがって鋳造から粉砕までを第４図に例示するよう
に一貫した工程で行なうことができる。

次に本発明を実施するための具体的態様について述べる
。まず本発明に用いる装置の概要を第１図に示す。

原料を溶解するための溶解部は、加熱装置１と溶湯３を
保持するためのるつぼ２から成っている。

るつぼの底面には溶湯を噴出するためのノズル４があり
、冷却基板５（一般には金属製ロール）に対向して配置
される。

ノズルの形状は様々な形態を取り得るが、本発明におい
ては第２図に示すような（ａ）多重スリットノズル、（
ｂｌ＜Ｌ型ノズル、（Ｃ１斜めくし型ノズル等を使用す
ることによって、板厚の大きな薄帯を製造することがで
きる。

しかし、本発明において重要なことはノズルの形状では
なく鋳造で形成される粉砕前の非晶質薄帯が６０μｍ以
上の板厚となることである。この目的に対して、第２図
のような特殊なノズルを用いる以外に、ロールの周速を
遅くすることも本発明の実施態様に含まれる。ただしロ
ールの周速を極端に低下させることは生産性の点から好
ましいことではない。

６０μｍ以上の板厚をもった非晶質薄帯６は熱処理など
の脆化処理を行なうことなく、第１図（ａ）のように巻
き取った後直接又は必要に応じて第１図（ｂ）のように
、簡便な破断装置１０を経由して、粉体形成装置１）に
送り込まれ、粉体化される。

冷却基板として第３図の溝付ロールを用いる場合は第４
図のように破断装置を経由することなく、直接粉体形成
装置１）に非晶質薄片が送り込まれ、そこで粉体化され
る。

粉体形成装置は一般的に用いられているボールミル、ル
ーレットミル、振動ミル、ロッドミルなどが適当である
が、これらに限定するものではない。

粉体の粒度に要求のあるときは粉砕機に引き続き分級装
置を設けこれによって粒度分けを行なう。

本発明の方法によって製造される非晶質粉末の組成は金
属−半金属系合金で、金属はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ。

Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｖなどを主成分とするもので、半金属は
Ｂ。

Ｃ，Ｓｔ、　　Ｐ、　Ｇｅの１種以上を含有する。また
金属の含有量は７０〜９０（ａｔ％）、半金属は３０〜
１０（ａｔ％）含まれる。

本発明の方法によって作製された非晶質粉末は磁気研磨
、磁気クラッチ、圧粉鉄心、ブレーキシュー、磁気シー
ルド、電磁波シールド、複合強化材、（磁気）フィルタ
ー、圧粉成形体の原料などに使用できる。用途によって
はＣｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｎｉなどの金属メッキや高分子材
やゴムなどを被覆した状態で使用するとさらに効果的で
ある。

（実施例） 次に実施例をあげて説明する。

実施例１ 合金成分がＦｅａｏ、　５ｓｉｉ、　ｓａｔ　ｚｃｔ　
（ａｔ％）の非晶質合金薄帯を第２図（ａ）のタイプの
多重ノズル（３重）を用いて製造した。用いたノズルの
・寸法は！＝５０鶴、ｗ　＝　０．４　ｗ、ｄ＝１ｍ、
ロールはＣｕ合金製、周速１８ｍ／ｓ噴出圧０．２２ｋ
ｇ／ｃａ＋”であった。

形成された薄帯は板厚６５μｍ、幅５（Ｉｎで、Ｘ線回
折の結果、非晶質特有のハローパターンを示した。

この非晶質薄帯を予め１片が約５ρｎ程度の長さに鋼鉄
製のカッターで切断しておき、この切片約１ｋｇを内容
積２Ｉｌの振動ミルに約８ｔｍφのＡｌ□０゜の球とと
もに装入し、振動させて非晶質の粉末を作製した０作動
時間３０分間後に取り出した非晶質粉末の粒度は、重量
比で４２０μｍ以上が３４．０％、４２０〜１４９μ−
が５３．５％、１４９μｍ以下が１２．５％であった。

そして得られた粉末のＸ線回折の結果も非晶質であるこ
とを示していた。このように板厚の大きな非晶質薄帯を
粉砕することにより、熱処理による脆化処理を省いても
容易に非晶質合金の粉末を製造できた。

実施例２ 合金成分がＦｅｔＪｉａＢ＋１（ａｔ％）の非晶質薄帯
を実施例１と同様の方法で作製した。ただしノズルは５
重ノズルを用い、スリットの幅Ｗ、間隔ｄ、長さｅはそ
れぞれ０．４　ａｍ、１）麿、５０寵であった。

作製された薄帯の板厚は１０５μｍ、幅５０鰭でＸ線回
折の結果、非晶質状態であることが確認された。

この厚い薄帯を予め約１００ｍの長さに切断した後切片
約１　ｋｇを内容積が１）！のルーレットミルに２０鶴
φのステンレス球とともに装入し、高速回転させて粉砕
した。作動時間は１５分であった。

作製された非晶質粉末の粒度分布は、重量比で４２０μ
ｍ以上が３３．５％、４２０〜１４９μｍが４１．２％
、１４９μｍ以下が２５．３％であった。

実施例３ 合金成分がＦｅｔｏＣｏ＋ｏＭｏＪ＋ｚＣｔ（ａｔ％）
の非晶質薄帯の切片を第３図の溝付ロールを用いて製造
した。溝の間隔は５０ｍで、溝の幅はｌ龍、深さ１龍の
Ｖ字形である。ノズルは第２図の（Ｃ）斜めくし形ノズ
ルを用いた。寸法はｈ＝４ｍ、ｗ＝１ｍ、ｄ　＝　０．
７　ｍで、４５°傾いた平行四辺形の開口である。

製造された薄片は幅、長さとも５０ｍで板厚は７０μｍ
であった。Ｘ線回折の結果は非晶質であることを示して
いた。この薄片約１　ｋｇを実施例２で用いたルーレッ
トミルを用いて約２０分間作動させて粉砕した０作製さ
れた非晶質粉末の粒度分布は重量比で４２０μｍ以上が
２１．２％、４２０〜１４９μｍが３３．３％、１４９
μｍ以下が４５．５％であった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の方法の採用により、非晶質
合金の粉末を熱処理工程を省略しても容易に粉砕法で作
製することができる。また本発明の方法は厚手材を原料
とするので従来の薄物（２０〜４０μ）を原料とするも
のに比べて生産性が高い。

さらに冷却ロールに溝ロールを使用すれば予備の破砕又
は切断工程をも省略できるので工業的メリットはきわめ
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の説明図で、（ａ
）は直接粉体形成装置で非晶質合金の粉末を作製する場
合、（ｂ）は簡便な破断装置を経由して粉砕する場合で
ある。 第２図は本発明の非晶質粉末の素材となる厚手非晶質薄
帯又は薄片をつくるためのノズルの例を示す図、ｔａ）
多重ノズル、山）＜シ形ノズル、（Ｃ）斜めくし形ノズ
ルである。 第３図は本発明において非晶質の薄片をつくるために用
いる冷却基板である溝付ロールの全体図（ａｌと部分拡
大図（ｂ）である。 第４図は本発明の溝付ロールで直接厚手の非晶質薄片を
つくり、引き続き該薄片を粉砕機にかけて粉末を形成す
る一貫工程の一例を示す図面である。 第１図Ｃｂ） ｄヅ （ｃＬ）（ｂ） （Ｃ） ４図 ゛・・、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）融体急冷法により金属−半金属合金の非晶質薄帯
   を形成し、さらに該薄帯を粉砕する非晶質合金粉末の製
   造方法において、非晶質薄帯の板厚が６０μｍ以上でか
   つ鋳造ままであることを特徴とする非晶質合金粉末の製
   造方法。
2. （２）粉砕する非晶質薄帯の板厚が１００μｍ以上であ
   る特許請求の範囲第１項記載の非晶質合金粉末の製造方
   法。
3. （３）冷却基板に溝付ロールを用いて非晶質薄帯の薄片
   を直接製造することにより、破断工程を省略したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非晶質合金粉末
   の製造方法。