JPS6360053A - 超急冷金属薄帯の製造方法 - 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】 本発明は超急冷金属薄帯の製造装置に係わり、特に板厚
が薄く、かつ均一な薄帯を連続的に製造する為の製造方
法に関する。

液体急冷法による非晶質および超急冷結晶合金の製造方
式は、薄帯材料の従来にない特性と、従来の薄帯製造工
程に比較し、その製造工程の短縮化が容易に実現出来る
手法であり魅力ある技術である。特に磁性材料としての
非晶質薄帯の開発の進歩は著しく、近年の電子部品の小
型化が進む中で磁気材料の高周波領域での使用状況が増
加しており、−万鉄損特性が高周波領域に優れた能力を
示すため非晶質材料の１帯は脚光をあびている。

ヌ、高周波領域での鉄損を低減し得る方法としては、従
来より材料の渦Ｔｉ流損失を低下させる目的で非晶質金
属材料以外の材料に於ても、薄帯化する手段が行われて
来た。

超急冷金属薄帯製造法により薄帯板１５を薄くする方法
としては、従来表１の条件が考えられるが、これらの方
法では同時に示した問題点も発生し、実際、福が２０ｍ
ｍ以上で厚さが２０μｍ以下の非晶バ急冷薄帯を均一に
しかも大量に得ることは、雅しい問題であった。

以下余白 表−１超急冷法によって薄帯厚を 本発明の目的は、広幅でかつ板厚が薄い連続的に超急冷
金属薄帯を容易に、かつ精度よく製造する為の方法に間
する。

超で、冷金属薄帯を製造する方法としては、高速で回転
している耐摩耗性鋼合金の冷却ロール円周部に接近して
置いた、セラミック製の溶湯供給部のノズルよりアルゴ
ンガスにより加圧した溶湯なロール円周面に噴出し、急
速に冷却する方法が行われている。此の場合、従来の方
法では、溶湯を冷却ロール表面に噴出するためのノズル
の軸方向は回転するロールの中心軸方向に平行に向いて
おり、従来はロール回転方向にノズル位置を進めた形で
ノズルの溶湯噴出の向きをロール表面に成る角度を持た
せノズル表面に溶湯を噴出する様構成している。此の従
来方法では、薄帯製造時の溶渇粒の飛散現象は発生しな
いが、薄帯を安定に製造するためには１帯板厚は２０μ
ｍ以上となり、２０μｍ以下の薄い薄帯とすると、製造
時溶湯の飛散、或は薄帯の損傷が発生し、厚さ２０μｍ
以下の薄帯を安定に製造することは極めて困雅であつ本
発明は、冷却ロール表面に対するノズルの位１とノズル
のロール面に対するノズル噴出口の向きの傾斜とを適当
に選ぶことにより、厚さ２０μｍ以下の超急冷１帯を容
易に安定に製造する方法に関する。

以下、本発明の実施例について説明する。

図−１は、従来方法に於ける溶湯供給部、ノズル及び冷
却ロールの位置関係を示す図である。ｌは溶湯をロール
面に噴出するためのノズルであり、２は溶湯供給部、３
は冷却ロールの回転する表面を示す。又、冷却ロールは
矢印方向に回転する。

θはロール表面と、ノズル噴出方向と直角方向の角度で
ある。従来方法では、溶湯供給部の軸方向とノズルの噴
出方向は平行であり、又ノズルの噴出方向は冷却ロール
中心方向よりずれ、ノズル噴出口方向に対し冷却ロール
面は直交せず冷却ロールと成る角度を持つ。従って、ノ
ズル先端部はロール面に対し、ロール回転の内側の間隔
Ａと外側の間隔Ｂてロール面との間に空隙の差があり、
口−ル面３は実際は曲面となっているため、ロール面と
ノズルの位置が変わるとノズル先端部のロール面との空
隙差が変化する。

図−２は、図−１の方法で、ロール回転方向にノズル位
置を変えた時とその位置で作られた薄帯の板厚を示す関
係図である。ノズルスリットの位置Ｏは、冷却ロールの
中心方向とノズルスリット軸方向が一致した位置である
。　（ノズルのスリット位置がロール面の頂点に来た時
を示す）此の図により従来の方法では、板厚２０μｍ以
下の薄帯を得ることが困難であることがわかる。

図−３は、本発明による溶湯供給部、ノズルスリット、
冷却ロールの位置間係を示し、ｌはノズルスリット、２
はｆ”Ｊ　ｊ１供給部、３は冷却ロール表面であり、矢
印方向はロールの回転方向を、θ１はノズルスリットの
軸方向（溶湯の噴出方向）とロール頂点でのロール面と
の傾斜角度である。

図−４は、本発明の、図−３に示すノズル傾斜角度θｌ
と薄帯板厚との関係を示す図である。

図−５は、本発明の全体構成を説明するもので、１はノ
ズルスリット、２は溶湯供給部、３は冷却ロール、４は
溶層温度を計測ずろための温度計、５は溶湯噴出用ガス
導入口、６は溶湯を作るための高周波電力を供給する高
周波ワークコイル、７は金属溶湯、８は金属薄帯である
。

広幅で板厚が薄い薄帯を得る時、従来の方法は第１図に
示す様な、ノズルの噴出口位置とロール位置で行われて
いた。此の場合、他の１帯製造条件を変えずにノズルス
リット部の位置を冷却ロールの回転方向に沿って移動さ
せて薄帯の製造を行った時、ノズルとロールの相対的位
置により図−２の様に薄帯板厚は変化し、一番薄い薄帯
が得られる位置は、ノズルの位置が冷却ロールの最頂部
にある場合であった。この理由は、図−１に示したノズ
ルスリット−冷却ロール間ギャップ、ギャップのＡ、　
　Ｈの差、および、ノズル底部と冷却ロールの角度θが
ノズルの位置により変化するために、ノズルから噴出す
るＷ　ｒｓのノズルと冷却ロール閘の湯だまりの形成状
態が変化することにより生ずると考えられる。

本発明者等は、ギャップ、ＡＳＢの差を小さくすること
、および図−１の角度θを小さくすることが板厚の薄帯
を作るための重要な要因であることを見い出した。一方
、ノズルを冷却ロールの中央部に位置して薄帯を作るこ
とにより、薄帯の板厚を薄くすることは可能であったが
、時々、ノズルより排出された溶湯がすべて薄帯になら
ず、湯だまりから溢れた溶湯の粒が冷却ロール回転方向
とは逆方向に飛散し、固化した粒がノズル内に逆進入し
、ノズル及びロールを著しく損傷し、又生成した薄帯の
形状にも、割れ、穴等品質に著しい悪影響を及ぼす問題
があった。

本発明は板厚を薄くする為に、ノズルスリットを冷却ロ
ールの最頂部に位置させた状態において、溶眉粒の飛散
現象を抑制する方法を種々検討した結果、ノズルスリッ
ト部に図−３に示すような傾斜を与えて薄帯の製造を行
うことにより、劇的に溶湯泣飛散現象を消滅することを
見い出した。なお、上記の効果が得られる傾斜角度範囲
を決める傾斜角度と効果の結果は表−２に示す通りであ
る。

表−２ノズル・スリット傾斜角度と溶湯の飛散又、同時
に測定した薄帯板厚のロール回転頂点での、ロール面に
対してのノズルからの溶湯口噴出方向と薄帯板厚の関係
は図−４に示す通りである。これらの結果より、溶湯粒
飛散に対する防止の効果、薄帯板厚共にスリットの（ｌ
１１？１角度に影ｉを受けることが判明し、特に板厚に
関しては、ノズル底部と冷却ロールの角度が小さくなる
に従い板厚が薄くなる傾向にあることが見い出された。

従って、上記目的を達成する為のＨ置は、図−５に示す
冷却ロール、冷却ロール方向に傾斜を与えたノズル、そ
して溶湯供給部より構成される。ノズルの傾斜角度は、
上記に述べた理由よりｍ　４粒飛散防止の効果、および
薄帯板厚を薄く生成する効果が同時に得られる範囲から
決定され、図−３に示した傾斜角度θｌは８０度ないし
８７度が最適であった。

８０度以下においてはノズル後方への溶湯粒の飛散はほ
ぼ完全に防止出来るが、８０度以下の角度では前方への
飛散が激しくなること、および、薄帯の厚さについても
、此の傾斜角度の範囲では、はぼ均一な厚さとすること
が出来た。一方８７度以上においては、ノズル後方への
？ａ湯粒の飛散が大きく、又板厚も厚くなる。又、ノズ
ルの位置を冷却ロールの最頂部とした理由は、他の条件
が一定の場合、４帯の板厚を最も薄くすることが可能な
為である。

ノズルの冷却ロールに接する部分の形状については、ロ
ール幅方向に板厚に見あった長さと伸びたスリット状の
ノズル、或は小さな穴を多数板厚方向にロール幅方向に
並べた多孔排列式のノズルのいずれでもよい。

ついでその実施例についてのべる。

図−５に示した単ロール方式による超急冷金属薄帯製造
装置において、冷却ロールは耐摩耗性に優れた銅合金を
用い、外径φ３００ｍｍ、　　幅１００ｍｍの水冷機構
付きロールとし、ノズルはチツ化ケイ素を材質とし、ス
リットの傾きは、冷却ロール接線に対し、９０度、８９
度、８７度、８５度、８２度、８０度、７５度、７０度
の角度を持つ溶湯供給部一体型のノズルを用意した。な
お、スリットの形状は、０　、３ｍｍＸ　３０ｍａ＋、
スリットの深さは８ｍｍに統一した。薄帯製造に供した
試料は、ＣＯ？ＩＩＦ　ｅｓＳ　ｉ　ｌ５ＢＩ１１の組
成を持つ合金で、予め真空溶解炉で溶解し、外径φ４０
ｍｍの鋳型に鋳込み母合金とした。

なお、−回当たりに使用する母合金は、３ｇとし、溶湯
供給部中に挿入後装置本体に取り付けた。

なお、ノズルスリット部の位置は、冷却ロールの最頂部
におき、又ノズルと冷却ロール間の空隙は０−　２ｍｍ
とした。溶解には高周波電源を用い、母合金が溶落後１
３００℃まで昇温し保持した。冷却ロールの周速は、３
０ｍ／秒溶１噴出用のＡｒガス圧力は０．　５ｋｇ／Ｃ
ｖ＋１’に調整した。まず最初にスリットの角度が９０
度のノズルを用いて薄帯の製造を行った所、初期は順調
に薄帯の製造が可能であったが、薄帯重量が、２　ｋｇ
を経過した時点において、ノズル後方に溶湯粒の飛散現
象が発生し、ノズルおよび冷却ロールに著しい損傷を与
え、その後の薄帯は筋状に折れ目が入った劣悪な薄帯で
あり、又局部的に結晶化していた。なお、先端の良好な
部分における薄帯の板厚は２０μｍであった。

ついでスリットの傾斜角度が８９度、８７度、８５度、
　８２度、　８０度、　７５度、　７０度のノズルにお
いて同掻の試験を行った所、８７度以下の角度のノズル
では、先端から後端にかけて良好な薄帯の作製が可能で
あり、溶湯飛散現象は皆無であった。又得られた薄帯の
板厚は図−４の通りで、薄帯の板厚は２０μ以下であり
、ノズル傾斜角が８７度、８０度で、それぞれ約１７な
いし１６μｍであった。

【図面の簡単な説明】

図−１は、従来方法に於ける溶湯供給部、ノズル、冷却
ロールの位置０図−２は、ノズルスリットの位置と薄帯
板厚との関係。図−３は、本発明による溶湯供給部、ノ
ズル、スリット、冷却ロールの位置。図−４は、ノズル
の傾斜角度θ１と薄帯板厚。図−５は、本発明を実施し
た時の薄帯製造の模式図。 １・・・ノズル、２・・・溶湯供給部、３・・・冷却ロ
ール、４・・・温度計、５・・・溶湯噴出用ガス導入口
、６・・・高周波ワークコイル、７・・・金属７ｊｊ湯
、８・・・金属薄帯。 以下余白 ノスｒＶスソッＦ４立見 口外さｎ　　　　図−２ 図−３ 図−４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属溶湯をノズルより回転冷却ロールに噴出し急速
   に固化させて超急冷金属薄帯を得る製造する方法におい
   て、金属溶湯をノズルから冷却ロールへ溶湯を噴出する
   噴出角度を冷却ロール接線に対し、８０度ないし８７度
   で噴出させ冷却ロール上に均一に排出することを特徴と
   する超急冷金属薄帯の製造方法。 ２）特許請求範囲第１項記載の、金属溶湯噴出ノズルを
   冷却ロールの最頂部の位置とすることを特徴とする超急
   冷金属薄帯の製造方法。 ３）特許請求範囲第２項記載の、金属溶湯噴出ノズルと
   ロールに角度を与える為に、ノズルに傾斜を与えること
   を特徴とする超急冷金属薄帯の製造方法。