JPS6330100B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属を冷たい物体（以下「冷却
体」という）の表面に近接して位置するスロツト
付きノズルから出すことにより、冷却体の動く表
面上へ溶融金属を置くことによつて製造した連続
な金属ストリツプ、とくに非晶質分子構造をもつ
金属ストリツプに関する。

本発明の目的とする非晶質金属ストリツプは横
断面が規則的または不規則的な針金、リボンおよ
びシートなどを含む、横寸法がその長さより非常
に短かい細長い物体である。

溶融金属から針金、リボンやシートのような仕
上または半仕上製品を直接に製造できる方法の必
要性が長い間認められてきた。フバート
（Hubert）らは、このような方法の批評を提供
し、次いで有効な技術を「溶融スピン法（melt
spin process）」と「溶融ドラグ法（melt drag
process）」とに分類した〔Zeitschrift fuer
Metallkunde64，835―843（1973）〕。

溶融スピン法においては、溶融金属の噴射を、
自由飛行中にまたはこれを冷たいブロツクに対し
て噴射することによつて、冷却して連続フイラメ
ントを得る。これらの方法はいずれも加圧オリフ
イスを用いる。オリフイスを用いない溶融スピン
法も存在し、この方法においては溶融金属はみぞ
付きスピニングデイスクのような噴射形成装置へ
供給されその装置から発射される。フバートら
は、溶融スピン法における成功の秘訣は液状の噴
射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。溶融金属の噴射は、溶融金属の低
粘度および高い表面張力に起因して滴を形成する
強い傾向をもつため、本来不安定である。噴射の
安定性の基本的問題は、ブトラー（Butler）らに
よつて、Fiber Science and Technology ５，
243−262（1972）中で議論されている。

溶融ドラグ法（米国特許3522836および3605863
参照）においては、溶融金属をつくり、ノズルの
出口で表面張力によつて保持されたメニスカスを
形成する。次いで、このメニスカスから、溶融金
属を回転する連続な冷却されたドラムまたはベル
ト上へ引きずらせる。この方法は溶融スピン法に
つきものの噴射物安定化の困難性を回避する。し
かしながら、不幸なことには、溶融ドラグ法にお
ける動く冷たい表面（以下「冷却表面」という。）
の速度は、メニスカスにおけるメルトフローにつ
いての制限のため、きびしく制限されるか、ある
いは不連続なフイラメントのみが得られるだけで
ある。また、溶融ドラグ法は、非晶質金属のスト
リツプを製造できるほどに速い溶融金属の冷却速
度を提供するように適合させることは容易でない
と、信じられる。そのようなストリツプを得るた
めには、少なくとも10⁴℃／秒、さらにいえば通
常10⁶℃／秒の冷却速度で、ある種の溶融合金を
急冷することを要する。

従来、幅が狭くかつ薄い連続な非晶質金属のス
トリツプは、回転するロールの内側もしくは外
側、または動くベルトのような動く冷却面に向け
て噴射された溶融金属の噴射物の急冷を含む溶融
スピン法によつて作られてきた。急冷すべき溶融
金属の噴射物は、距離が、たとえば３〜約６mmと
比較的短かいのに対して高速度であるため、安定
である。噴射物が急速に動く冷たい支持体（以下
「冷却基材」という。）（典型的には約1300〜約
2000m／分）に衝突するとき、噴射物は基材をぬ
らし、パドル（puddle）を形成する。このパド
ル（水たまり状に存在する小量の溶融金属）は一
定の空間を占めて実質上静止しており、運動する
基材はこれを引つぱつてストリツプを形成し、該
ストリツプは運動す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上述のよ
うにして得られたストリツプの最大幅は約５〜６
mmに制限されることがわかつた。シート様噴射を
動く冷却表面に対して衝突させることによつて幅
の広いストリツプを形成しようとした試みは、不
成功に終つた。なぜなら、幅広い噴射物は初め、
均一な幅広い製品を得るのに要求されるような、
なめらかな線状のパドルを形成せず、結局よれよ
れの不均一な急冷ストリツプを生ずるからであ
る。

適切に間隔を置いた複数の平行な均一な噴射を
動く基材上へ衝突させて、比較的幅広いストリツ
プを形成することもできる。しかしながら、この
方法は、噴射の速度および間隔と基材の速度との
関係を厳密に調節することが要求されるので固有
の困難性を有する。主な困難性は、噴射が一緒に
なつてパドルを形成しないか、あるいはジエツト
は一緒に走つてうねを形成し、その結果実際的観
点から、均一な横断面をもつストリツプを得るこ
とが困難であるということである。その上、冷却
基材上に噴射によつて置かれた溶融金属のパドル
は中央が厚くへりが薄い滴の平衡形態をとる傾向
があるので、約7.5mmより広いほぼ均一な横断面
をもつストリツプを「引き出す（drawing out）」
のに十分に均一な厚さにパドルを維持すること
は、不可能でないとしても、非常に困難である。

いずれにせよ、非晶質構造をもつ金属ストリツ
プは少なくともその引張り性質に関して等方性で
あり、そして鋳造多結晶構造をもつ金属ストリツ
プはほぼ等方性であるが、幅広く、たとえば約６
mm以上の幅をもち、等方性の強さ、すなわち横方
向ならびに縦方向、または任意の方向において測
定したとき同一の引張り強さと伸びを有する金属
ストリツプを、単一または複数噴射の鋳造法によ
つて得ることは可能ではなかつた。複数噴射の鋳
造法によつて得られた非晶質金属の幅広いストリ
ツプが異方性の引張り特性を有するのは、その方
法によつて得られるストリツプにつきものの不完
全さに起因するものと信じられる。しかしなが
ら、噴射鋳造法によつて作られたストリツプは、
幅に関係なく横方向に測定した厚さの均一性に欠
け、そしてその長さ方向に沿つた横幅の変化もか
なり大きくなりやすい。このストリツプは、溶融
金属の高い表面張力のため滴の平衡形態をとる強
い傾向をもつ液状金属のパドルから引き出される
たため、そのような厚さの均一性に欠ける；オリ
フイスを経て噴射を形成する溶融金属の流速にお
けるほんのわずかな避けることができない変動
も、パドルの直径を変動させ、その結果パドルか
ら引き出されるストリツプの幅を変動させるの
で、ストリツプの幅は変動しやすい。

なかでも、Bedellの米国特許3862658は、僅か
な間隔を置いて平行に並べられた反対方向に回転
する２つの鋼製ロールのニツプ中に溶融金属を噴
出させることによつて、非晶質ストリツプ（フイ
ラメント）を製造する方法を開示する。この方法
は溶融物を急速に効果的に冷却するが、鋼製ロー
ルの間で固化したストリツプの圧延を含み、その
結果製品は異方性の引張り性質をもつ。その方法
により、Bedellは厚さが0.012cm、幅が127cmの非
晶質リボンを得た（米国特許3862658の実施例
４）。

Strangeの英国特許20518およびStrangeおよび
Plmの米国特許905758号は、溶融金属を動く冷却
表面上に置くことによつて金属のシート、はく、
ストリツプまたはリボンを製造する方法を例示し
ている。

本発明によれば、本発明で採用する方法および
装置によつて、溶融金属の薄い均一な層を冷却表
面上へ機械的に支持することにより、後述するよ
うに、幅／厚さの比が１〜任意の所望値におよぶ
針金、リボンおよびシートの形で金属ストリツプ
を引き出すことが可能になることがわかつた。

したがつて、本発明においては溶融物から連続
な金属ストリツプを製造する装置を用いて金属ス
トリツプを製造する。この装置は、可動な冷却体
と、溶融金属の保持用の溜めと連絡するスロツト
付きノズルと、そして溶融金属を溜めからノズル
を経て、動く冷却表面上へ排出させる手段とから
なる。

可動の冷却体は、溶融金属を固化のためその上
に置く冷却表面を提供する。この冷却体は、約
100〜約2000m／分の範囲の速度で、冷却表面を
縦方向に動かすことができる。

溶融金属の保持用の溜めは、金属の温度をその
融点以上に維持する加熱手段を含む。溜めは、溶
融金属を冷却表面上へ置くスロツト付きノズルに
連絡する。

スロツト付きノズルは、冷却表面に密に近接し
て位置する。そのスロツトは、冷却表面の動く方
向に対して垂直に配列されている。スロツトは１
対の通常平行なリツプによつて構成されている。
これら１対のリツプを、冷却表面の動く方向に沿
つて手前から順に、第１リツプおよび第２リツプ
と呼ぶことにする。スロツトは、冷却表面の動く
方向に測定して、約0.3〜約１mmの幅をもたなく
てはならない。スロツトは冷却表面の幅より長く
あつてはならないという実際的考慮以外に、スロ
ツトの長さ（冷却表面の動く方向に垂直に測定し
て）についての制限は存在しない。スロツトの長
さは、鋳造されるストリツプまたはシートの幅を
決定する。

冷却表面の動く方向に測定した、リツプの幅
は、臨界的パラメーターである。第１リツプはス
ロツトの幅と少なくとも等しい幅をもつ。第２リ
ツプはスロツトの幅の約1.5〜約３倍の幅である。
リツプと冷却表面との間の間隔は、スロツトの幅
の少なくとも約0.1倍であるが、スロツトの幅と
等しいほど十分に大きくあることができる。

溜めの中に含まれる溶融金属をノズルから動く
冷却表面上へ排出させる手段は、たとえば不活性
ガスによる溜めの加圧、あるいは溜めが十分に高
い位置にある場合溶融金属の静落差の利用を包含
する。

本発明によれば、冷却体の表面を、スロツト付
きノズルのオリフイスを通過せしめて、約100〜
約2000m／分の一定の予定速度で縦方向に動か
し、該ノズルは該表面へ近接して位置する概して
平行な１対のリツプによつて定められて、リツプ
と表面との間の間隔は約0.03〜約１mmであり、そ
して溶融金属の流れをノズルのオリフイスから動
く冷却体の表面と接触させて、該金属をその上で
固化させて連続なストリツプを形成する、ことを
特徴とする、動く冷却体の表面上へ溶融金属を置
くことによつて形成された連続なストリツプが提
供される。スロツト付きノズルのオリフイスは、
冷却体の表面の動く方向に概して垂直に配列され
ている。望ましくは、溶融金属は、溶融物から冷
却され、少なくとも約10⁴℃／秒の速度で急冷さ
れるとき、非晶質固体を形成する合金である；そ
れは多結晶金属も形成できる。

さらに、本発明は、金属に例外的性質を伝える
非晶質構造をもつ金属から構成された新規なスト
リツプ製品を提供する。このような非晶質製品
は、リボンまたはシートとして、少なくとも約７
mm、好ましくは少なくとも約１cmの幅をもち、等
方性の強さおよび他の等方性の物理的性質、たと
えば磁化性をもつ。

本発明の連続ストリツプを製造するために用い
る鋳造法を、「平坦流鋳造」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
次に説明する。

第１図は、本発明の方法を例示する部分断面側
面図を示す。第１図に示すように、冷却体１は、
ここではベルトとして例示されており、第１リツ
プ３と第２リツプ４とから定められるスロツト付
きノズルに密に近接して、矢印の方向に移動す
る。溶融金属２は、加圧下にノズルを経て、冷却
体の動く表面に接触させられる。金属が運動して
いる冷却体の表面と接触して固化するとき、第１
図中に線６で示す“固化前面”が形成される。該
固化前面の上部では、溶融金属の本体が溶融状態
に維持されている。この固化前面は極く僅かな部
分だけが第２リツプ４の端部からはみ出すだけで
ある。第１リツプ３は、実質的には固化ストリツ
プ５が一定の状態で継続的に取り除かれる結果生
じるポンピング作用の助けを借りて、溶融金属を
支えている。動く冷却体１の表面は、約100〜約
2000m／分の範囲内の速度で移動する。溶融金属
の流速は、固体のストリツプの形の金属の取り出
し速度に等しく、自己制御される。流速は圧力に
より補助されるが、形成する固化前面と溶融金属
をその下に機械的に支持する第２リツプ４とによ
つて制御される。したがつて、溶融金属の流速
は、第２リツプと形成されつつある固体のストリ
ツプとの間の粘性流によつて主として制御される
が、スロツトの幅によつて主として制御されな
い。非晶質リボンを作るのに十分に高い急冷速度
を得るためには、冷却体の表面は通常少なくとも
約200m／分の速度で動かなくてはならない。こ
れより低い速度では、急冷速度、すなわち非晶質
ストリツプを得るために要求されるような、少な
くとも10⁴℃／秒の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、約
100m／分程度に低い速度は通常使用できるが、
多結晶質ストリツプを生ずる。いずれにせよ、非
晶質固体を形成しない金属合金を本発明で用いる
方法により鋳造する場合は、冷却表面の移動速度
如何に拘らず、多結晶質ストリツプを生ずること
になろう。支持体の速度が増加するにつれて、固
化前面の高さは固化に有効な時間が短かくなるた
め低下するので、冷却表面の動く速度は約
2000m／分を越えるべきではない。これは薄い
（約0.02mmより薄い）ストリツプの形成に導く。
本発明の金属ストリツプを得る方法の成功は溶融
金属の冷却基材の完全なぬれによつて決定される
ので、そして非常に薄い（たとえば、約0.02mmよ
り薄い）溶融金属の層は冷却基材を適切にぬらさ
ないので、商業的に許容されない、薄くて多孔質
のストリツプが得られる。これは鋳造操作を真空
中以外で実施する場合に顕著である。なぜなら、
周囲のガス、たとえば空気の流れはより高い支持
体速度におけるストリツプの形成に悪影響をおよ
ぼすからである。一般的定理として、冷却表面の
速度の増加はより薄いストリツプを形成させ、逆
にその速度が減少するとより厚いストリツプが形
成すると述べることができる。好ましくは、速度
の範囲は約300〜約1500m／分、さらに好ましく
は約600〜約1000m／分である。

均一な横断面の固体の連続なストリツプを得る
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成否を決定する臨
界性を有している。それらを第４図について説明
する。第４図を参照すると、冷却表面の動く方向
に対して垂直に配列されているスロツト付きノズ
ルのスロツトの幅ａは、約0.3〜約１mm、好まし
くは約0.6〜約0.9mmであるべきである。前述のよ
うに、スロツトの幅はスロツトを通過する溶融金
属の流速を制御せず、しかしそれはあまり狭すぎ
ると制限要因となることがある。それは狭いスロ
ツトに要求される速度で溶融金属を高い圧力で強
制的に通すことによつてあるていど補われるが、
十分な幅のスロツトを形成することがいつそう便
利である。これに対し、スロツトが広すぎると、
たとえば約１mmより広いと、冷却表面の任意の一
定の動く速度において、金属が冷却表面上に固化
するとき金属によつて形成される固化前面はそれ
に相応して厚くなり、非晶質ストリツプを望む場
合、それを得るのに十分な速度で冷却できない厚
いストリツプが生ずるであろう。

第４図をさらに参照すると、第２リツプ４の幅
ｂはスロツトの幅の約1.5〜約３倍、好ましくは
約２〜約2.5倍である。最適な幅は簡単なふつう
の実験によつて決定できる。第２リツプは狭すぎ
ると、溶融金属を適切に支持できなくなり、不連
続なストリツプのみが生成する。これに対し、第
２リツプが広すぎずと、リツプとストリツプとの
間の固体対固体の摩擦が生じ、ノズルの急速な破
壊に導びくであろう。さらに第４図を参照する
と、第１リツプ３の幅ｃはスロツトの幅に少なく
とも等しく、好ましくはスロツトのの幅の少なく
とも約1.5倍である。第１リツプが狭すぎると、
溶融金属はだらだら流れ出る傾向となり、溶融金
属は冷却表面を均一にぬらさず、ストリツプは形
成しないか、または不規則なストリツプのみが形
成するであろう。第１リツプの好ましい寸法はス
ロツトの幅の約1.5〜約３倍、さらに好ましくは
約２〜約2.5倍である。

さらにまた第４図を参照すると、冷却体１と第
１および第２リツプ３および４との間のそれぞれ
ｄおよびｅで表わされる間隔は、約0.03〜約１
mm、好ましくは約0.03〜約0.25mm、さらに好まし
くは約0.08〜約0.15mmであることができる。前記
間隔が約１mmを越える場合は、溶融金属の流れが
リツプによつてではなくてスロツトの幅によつて
規制されることになるであろう。この状態のもと
で生成するストリツプは、より厚くなるが、厚さ
が不均一である。その上、ストリツプは急冷が不
十分であり、結局不均一な性質をもつ。このよう
な製品は、商業的に許容されえない。これに対
し、約0.03mmより小さい間隔は、スロツトの幅が
約0.3mmを越えるとき固化前面とノズルとの固体
対固体の接触に導びき、ノズルを急速に破壊させ
る。前述のパラメーターの範囲内で、冷却体の表
面とリツプとの間の間隔は変化できる。これは、
たとえば、一方の側を他方の側より大きくして、
幅方向の厚さの変化するストリツプを得るように
することができる。

冷却表面がベルトのように平らな表面であると
き、第４図において寸法ｄおよびｅで表わされ
る、冷却表面と第１および第２のリツプとの間の
間隔は等しくすることができる。しかしながら、
冷却表面を提供する可動の冷たい物体が環状の冷
却ロールである場合、これらの間隔は等しくしな
くてもよい。さもないと形成されるストリツプは
冷却ロールから離脱せず、ロールの周囲に付いて
運ばれ、ノズルに衝突しこれを破壊することにな
り得るからである。これは間隔ｅよりも小さい間
隔ｄを作ることにより、すなわち第２リツプと冷
却表面との間よりも第１リツプと冷却表面との間
の間隔を小さくすることによつて、避けることが
できることが、驚ろくべきことには、わかつた。
さらに、驚ろくべきことには、第１リツプおよび
第２リツプと冷却表面との間のそれぞれの間隔の
差が大きくなればなるほどストリツプは、より一
層ノズルに近い位置で冷却面から離れる。したが
つて、これらの間隔の差を調節することによつて
環状の冷却ロールからストリツプが離れる点を調
節できることがわかつた。間隔におけるこのよう
な差は、ノズルを少し傾斜させて、その出口が冷
却ロールの回転方向に向くようにすることによつ
て、あるいはノズルの設置を中心からずらせるこ
とによつて、達成できる。さらに、ストリツプの
環状の冷却ロール上の滞留時間は、ノズルと冷却
表面との間の間隔の増加によつて長くなる係向が
あることが認められた。

前記のパラメーターの範囲内で、たとえば冷却
表面が約700m／分の速度で動くことができると
き、スロツトの幅は約0.5〜0.8mmの間であること
ができる。第２リツプはスロツトの幅の約1.5〜
２倍であり、そして第１リツプはスロツトの幅の
約１〜1.5倍であるべきである。溜め中の金属は
約0.5〜2psi（0.035〜0.141Kg／cm²）ゲージに加圧
すべきである。第２リツプと冷却基材との間の間
隔は約0.05〜0.2mmであることができる。環状の
冷却ロールを用いる場合、第１リツプと冷却物体
の表面との間の間隔は、前に説明したように、第
２リツプと冷却物体の表面との間の間隔よりも小
さくなくてはならない。これは、たとえば、ノズ
ルの偏心設置によつて達成できる。間隔および／
またはガス圧力が増加すると、冷却表面の動く速
度が未変化のとき、ストリツプの厚さは増加す
る。

第２図を参照すると、この図は本発明の方法を
実施するための装置の斜視図であり、ここにはそ
の縦軸のまわりに回転自在に設置された環状の冷
却ロール７と、誘導加熱コイル９を備える金属保
持用の溜め８が示されている。溜め８はスロツト
付きノズル１０と連絡し、このノズル１０は前述
のように環状の冷却ロール７の表面に密に近接し
て設置されている。環状の冷却ロール７は、冷却
液体、たとえば水をその内部に循環させる手段と
して、冷却手段（図示せず）を必要に応じて有す
ることができる。溜め８はその中に含まれる溶融
金属を加圧してノズル１０から排出する手段（図
示せず）をさらに備える。運転において、溜め８
内に加圧下に維持された溶融金属はノズル１０か
ら回転する冷却ロール７の表面上へ排出され、そ
の上で直ちに固化してストリツプ１１を形成す
る。前述したように、ノズルの第１および第２の
リツプと冷却ロール表面との間の間隔は等しくな
いため、ストリツプ１１は冷却ロールから離れ、
それから振り飛ばされて適当な収集装置（図示せ
ず）によつて収集される。第２図において、不活
性ガス、たとえばヘリウム、アルゴンまたは窒素
の流れを、スロツト付きノズル１０の前の冷却ロ
ールの表面に対して、以下にさらに説明する目的
で、向けることができるノズル１１ａが示されて
いる。

第３図に示される態様は、冷却体としてエンド
レスベルト１２を使用する。エンドレスベルト１
２はロール１３および１３ａ上に位置し、これら
のロール１３および１３ａは外部の手段（図示せ
ず）によつて回転させられる。溶融金属は溜め１
４から供給され、この溜め１４はその中の溶融金
属を加圧する手段（図示せず）を備える。溜め１
４内の溶融金属は電気誘導加熱コイル１５によつ
て加熱される。溜め１４はスロツト付きオリフイ
スを有するノズル１６と連絡する。運転におい
て、ベルト１２は少なくとも約600m／分の縦方
向の速度で動く。溜め１４からの溶融金属は加圧
されてノズル１６を経てベルト１２と接触させら
れ、その上で固化して固体のストリツプ１７とな
り、このストリツプ１７は図示しない手段によつ
てベルト１２から分離される。

実際の冷却表面を提供する冷たい物体の表面
は、比較的高い熱伝導率をもつ任意の金属、たと
えば銅であることができる。この要件は非晶質ま
たは準安定ストリツプを作ろうとする場合に適用
できる。必要に応じて、冷却表面は高度にみがか
れているか、または高度に均一な表面、たとえば
クロムメツキの表面を有して、平滑な表面特性を
もつフイラメントを得ることができる。腐食また
は熱的疲れに対する保護を提供するため、冷却体
の表面は適当な抵抗性または高い融点の被膜、た
とえばセラミツク被膜、あるいは耐食性の高融点
金属の被膜で被覆でき、これらの被膜は各場合に
冷却基材上の溶融金属のぬれが適切であるかぎり
既知の方法によつて施こすことができる。

短時間の運転において、冷却体はそれがかなり
大きい質量をもちヒートシンク（heat sink）と
して作用できかつかなりの量の熱を吸収できるか
ぎり、その冷却手段を有することは通常不必要で
ある。しかしながら、長い運転において、ことに
冷却体が比較的質量の小さいベルトである場合、
冷却体の冷却手段を設けることが望ましい。これ
は冷却体を液体または気体であることができる冷
却媒体と接触させることによつて都合よく達成で
きる。冷却体が冷却ロールである場合、水または
他の液状冷却媒体はその中に循環させることがで
き、あるいは空気または他の気体はその上に吹き
付けることができる。別法として、蒸発的冷却を
用いることができ、たとえば蒸発により冷却を提
供する水または他の液状媒体と冷却体の外側を接
触させることができる。鋳造過程が進行するにつ
れて冷却表面の熱膨張のためストリツプの長さに
沿つて厚さがかなり変動することが期待される
が、平衡状態が非常に急速に、数メートルのスト
リツプの製造中に達成されること、そしてその後
このストリツプは端から端まで厚さが著しく均一
であることが、実験において驚ろくべきことには
見出された。たとえば、ストリツプの長さに沿つ
た厚さは約±５％程度に少なく変動することがわ
かつた。これは特に注目すべきことである。なぜ
ならば通常避けることができない冷却ロールの回
転による心振れ（runout）は大きさが厚さの変
動より大きいであろうからである。本発明の方法
は、リツプと冷却面との間隔が摩耗の発生によつ
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、本発明の方法によつて製造
されたストリツプは幅が著しく均一であり、長さ
に沿つた幅の変動は約±0.0004cm程度に小さいと
測定された。このような幅の均一性は従来の溶融
スピン法によつ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ツプは通常切削法を用
いることによつてのみ得られるであろう。

溶融金属を冷却表面上に置くのに使用するスロ
ツト付きノズルは、任意の適当な材料から構成で
きる。望ましくは、溶融金属でぬれない材料を選
ぶ。便利な構成材料は溶融シリカであり、これは
所望の形状に吹込み成形し、次いで機械加工によ
りスロツト付きオリフイスを設ける。便宜上、溜
めとノズルは単一の材料から形成する。末端部が
スロツトを形成している凹形の下壁を用いるノズ
ルの適当な形を第５図に示す。その形状のノズル
は非常に有効であることがわかつた。スロツトの
形状は第６図に示すように実質的に長方形である
ことができる。好ましくは、スロツトの両端は、
第７図に丸い形で示すように、葉形であつて、周
縁部において溶融金属の適切な流れを形成するよ
うにする。ノズル壁に近い金属の流速は、中央付
近の流速より常に低い。したがつて、第６図に示
すような長方形のスロツトを用いると、周縁部に
存在する溶融金属の量は中央におけるよりも少な
く、その結果先細またはのこぎり歯状のへりをも
つフイラメントが生ずる。これに対し、第７図に
示すように葉形の端をもつスロツトを形成する
と、スロツトの両端における溶融金属の流れは適
切となり、なめかなへりをもつフイラメントが得
られる。

本発明の方法によつてストリツプに成形する溶
融金属は、好ましくは不活性ふん囲気中で、その
融点より約50〜100℃高い温度以上に加熱するこ
とが好ましい。溶融金属を保持する容器を多少減
圧して、ノズルを経る溶融金属の早期の流れを防
ぐ。ノズルを経る溶融金属の排出は、必要であ
り、溜め内の溶融金属の静落差の圧力によつて、
好ましくは溜めを、たとえば0.5〜1psi（0.035〜
0.070Kg／cm²）ゲージに、または溶融金属が排出
されるまで加圧することによつて、実施できる。
圧力が高すぎると、溶融金属は冷却表面によつて
運び去られるよりも多くがスロツトを経て押し出
され、その結果制御されない圧力の流れが生ず
る。きびしい場合において、溶融金属のスプラツ
タリング（splattering）が起こることがある。
これよりきびしさに劣る場合において、でこぼこ
な、不規則なへりをもち、厚さが不規則であるス
トリツプが形成されるであろう。圧力の正しさは
ストリツプの外観によつて判断できる。ストリツ
プが均一な寸法をもつ場合、正しい圧力が加わつ
ている。圧力の正しさは、鋳造操作中、第２リツ
プ付近のストリツプの外観によつて判断できる。
制御されない圧力流の条件下では、赤熱状外観を
呈することによつて識別できる溶融態の金属が、
第２リツプをかなり過ぎたところまで延びる。制
御された条件下では、溶融態の金属が第２リツプ
をかなりな程度に過ぎて流れるということはな
く、また赤熱外観を呈してはいない。このように
して正しい圧力は、環境の各特定の組に対して、
簡単なふつうの実験によつて容易に決定できる。

本発明に係る方法によつて溶融物から多結晶質
ストリツプに直接に成形できる金属には、アルミ
ニウム、すず、銅、鉄、鋼、ステンレス鋼などが
含まれる。

溶融物から急速な冷却によつて固体の非晶質構
造を形成する金属合金は好ましい。このような合
金の例は、米国特許3427154および3981722などに
開示されている。

本発明の方法および装置は、いくつかの独特の
利点をもつ。これらによると、非晶質合金の幅広
いストリツプを鋳造でき、前述の自由噴射鋳造の
欠点を回避できる。それらは、幅ならびに厚さに
関して、不完全さをより少なくして、等方性の引
張り性質をもつ、よりいつそう均一な寸法のスト
リツプを提供する。本発明に係る方法は既知の噴
射衝突法によつて得ることができる急冷速度より
も約10倍はやい急冷速度を得ることができるの
で、厚さの大きい非晶質ストリツプを鋳造でき
る。これは、先行技術の噴射衝突法によつて非晶
質の形で得ることができない合金、たとえば
Pd₇₅Si₂₅から、本発明の方法は、非晶質ストリツ
プを鋳造できるという事実によつて、証明され
る。さらに、先行技術の噴射衝突法は、幅が約６
mm以上でありかつ等方性の引張り性質をもつスト
リツプを作ることはできない。本発明の方法にお
いては運動エネルギーの伝達が少ないので、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ツ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、不活性ふん囲気中で
金属を鋳造する容易な手段を提供する。このよう
なふん囲気は、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、第２図に示すよう
に、ノズルの前の動く冷却表面に対して向ける簡
単な手段によつて、容易に形成できる。この簡単
な手段により、溶融状態で空気にさらされたとき
燃焼しやすくかつ従来の噴射衝突法によつては空
気中で鋳造できない反応性の合金、たとえば
Fe₇₀Mo₁₀C₁₈B₂を鋳造できる。

本発明の方法は、空気中で、減圧もしくは高真
空中で、あるいは不活性ガス、たとえば窒素、ア
ルゴン、ヘリウムなどによつて形成できる任意の
所望のふん囲気中で、実施できる。真空中で実施
するとき、本発明の方法は約100〜約3000ミクロ
ンHgの範囲内の真空中で実施することが望まし
い。本発明の方法において、約100または50ミク
ロンHgより低い真空を用いると金属ストリツプ
の冷たい表面への接着は予期されないことには悪
影響を受け、その結果不完全な、不十分に急冷さ
れたストリツプが形成することが、驚ろくべきこ
とには発見された。非晶質の急冷合金は延性に欠
け、もろいことがある。現在、この現象について
説明できない。本発明の方法において、真空中で
の実施の利益、たとえばストリツプ製品の改良さ
れた均一性および酸化的攻撃の減少は、前述の範
囲内の真空下の実施により、好ましくは約200〜
約2000ミクロンの範囲内の実施により、得られ
る。不活性ふん囲気中の実施の利益は、前述のよ
うにノズルの前の動く冷却体の表面に対して不活
性ガスを単に向けることによつて得られる。別法
として、装置を適当なハウジングで囲み、次いで
排気するか、あるいはハウジング内の空気を所望
の不活性ガスで置換できる。本発明に係る方法
は、前述のように、改良された急冷を提供するた
め、非晶質金属ストリツプの製造にとくに適する
が、多結晶質金属および従来法によつてはストリ
ツプを容易に形成できない非延性もしくはもろい
合金のストリツプの製造にもことに適する。

本発明の製品は、幅が少なくとも約７mm、好ま
しくは少なくとも約１cm、さらに好ましくは少な
くとも約３cmの、非晶質分子構造をもつ金属のス
トリツプである。本発明のストリツプは、厚さが
少なくとも約0.02mmであり、そして使用する合金
の融点、固化および結晶化特性に依存して約0.14
mm以上程度に厚くあることができる。製品は、前
述のように、等方性の引張り性質をもつ。これら
の引張り性質は、種々の方向、たとえば縦方向、
横方向およびそれらの間の角度でストリツプから
切つた引張り試験試料について、標準の引張り試
験方法および装置を用いて、都合よく測定され
る。製品は、さらに、なめらかな平らな表面、断
面ならびにその長さに沿つた厚さおよび幅の均一
性によつて特徴づけられる。製品は既知の金属ス
トリツプの有利な性質のすべてを有するので、こ
ようなストリツプが従来使用された用途、たとえ
ば切削器具および磁気しやへい装置における使用
に適する。これらの用途において、その製品の幅
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その等方性の引張
り性質との組み合わせによつて、製品は強化材、
とくに複合構造における強化材としての使用にこ
とに適する。

次の実施例によつて、本発明を例示し、現在そ
の実施について考えられている最良の方式を説明
する。

実施例 １ 第２図に示す装置に似た装置を用いる。使用し
た冷却ロールは直径が16インチ（40.6cm）、幅が
インチ（12.7cm）である。これを約895m／分の
冷却ロールの周囲表面の線速度に相当する約
700rpmの速度で回転する。1.8mmの幅の第１リツ
プと2.4mmの幅の第２リツプ（リツプは冷たいロ
ールの回転方向に番号を付す）とによつて定めら
れた、0.9mmの幅と51mmの長さのスロツト付きオ
リフイスを有するノズルを、冷却ロールの周囲表
面の動く方向に垂直に設置して、第１リツプと冷
却ロールの表面との間の間隔を0.05mmとし、そし
て第２リツプと冷却ロールの表面との間の間隔を
0.06mmとする。融点が約950℃であり、組成が
Fe₄₀Ni₄₀P₁₄B₆である金属を用いる。これを約
0.7psi（0.049Kg／cm²）ゲージの圧力下に1000℃の
温度に維持された加圧るつぼからノズルに供給す
る。圧力はアルゴンふん囲気によつて加える。溶
融金属はスロツト付きオリフイスから14Kg／分の
速度で排出する。これは冷たいロールの表面上で
固化して、幅が５cm、厚さが0.05mmであるストリ
ツプとなる。Ｘ線回折分折により検査すると、こ
のストリツプは構造が非晶質であることがわかつ
た。ストリツプから縦方向と横方向に切つた引張
試験試料は、等しい引張り強さと伸びを示す。こ
のストリツプは等方性の引張り性質を有する。こ
のような広幅で連続の細長い等方性非晶質金属を
製造することは従来の方法では不可能であり、従
つてそのような金属ストリツプは従来存在しなか
つた。既に述べたように従来の方法で製造し得た
細長い連続的な等方性非晶質金属の最大幅はせい
ぜい約５〜６mmであつた。したがつて少なくとも
約７mmの幅をもちそして等方性の引張り特性をも
つ細長いまたは連続的な非晶質金属のストリツプ
は新規な工業材料であり、本発明者が初めて世に
送り出した物質である。本実施例においてては幅
５cmのストリツプの製造を例示したが、もつと幅
の狭いストリツプの製造はさらに容易であり、７
mm以上任意の幅をもつ非晶質金属のストリツプを
同様の方法によつて容易に製造できることは理解
されよう。

本発明の精神および本質的特徴を逸脱しないで
本発明において種々の変更および変形をなすこと
ができるので、前記説明に含まれるすべての事項
は例示の目的だけのものであり、本発明は特許請
求の範囲によつてのみ限定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う、特定の形状をもつノ
ズルから動く冷たい表面上へ置かれた溶融金属か
らのストリツプの形成と、冷却表面に関する位置
づけとを例示する、部分断面側面図である。第２
図および第３図のおのおのは、本発明の装置の運
転中の２つの態様の多少簡素化した試視図であ
る。第２図において、ストリツプの形成はその軸
線のまわりに回転自在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、ストリツプの
形成は動くエンドレスベルトの表面上で起こる。
第４図は、スロツトの幅、リツプの寸法、および
リツ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の実施に使用するノズルの好
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つた断面図である。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、本発明に従うスロツト付きノズルのス
ロツトの形状の略図である。第６図は概して長方
形のスロツトを例示し、そして第７図は拡大した
（葉形の）端区域を有するスロツトを例示する。 １……冷却体、２……溶融金属、３……第１リ
ツプ、４……第２リツプ、５，１１，１７……ス
トリツプ、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……スロツト付きノズル、１１ａ
……ノズル、１２……エンドレスベルト、１３，
１３ａ……ロール、ａ……スロツト付きノズルの
スロツトの幅、ｂ……第２リツプの幅、ｃ……第
１リツプの幅、ｄ……冷却体の表面と第１リツプ
との間の間隔、ｅ……冷却体の表面と第２リツプ
との間の間隔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも７mmの幅をもち、かつ滑らかで平
   らな表面、実質上規則的なエツジ並びに長さ方向
   に沿つて実質上均一な横断面、厚さおよび幅を有
   し、それにより等方性の引張り特性を有する、薄
   く幅が広く中実で実質上均一に片側溶融急冷され
   た圧延されていない連続的に鋳造した非晶質金属
   ストリツプ。 ２ 長さ方向に沿つた厚さの変動が約±５％以下
   である特許請求の範囲第１項に記載のストリツ
   プ。 ３ 長さ方向に沿つた幅の変動が約0.004cm以下
   である特許請求の範囲第２項に記載のストリツ
   プ。 ４ 少なくとも約１cmの幅をもつ特許請求の範囲
   第１，２及び３項のいずれかに記載のストリツ
   プ。 ５ 少なくとも約３cmの幅をもつ特許請求の範囲
   第１，２及び３項のいずれかに記載のストリツ
   プ。