SE460291B - Straeng av amorf metall - Google Patents

Description

460 291 lO 15 20 25 30 35 2 Man har också utvecklat ett smältspinningsförfarande, vid vilket nagot munstycke icke användes och vid vilket smält metall matas till en stràlalstrande anordning, t ex en tandad spinnskiva, för att utsprutas från denna.

Hubert m fl har angett, att nyckeln till framgång vid smältspinningsförfarandet ligger i stabiliseringen av den flytande stràlen, tills den stelnat. Stràlar av smält metall är i sig själva instabila, eftersom de har en kraftig tendens till droppbildning till följd av den smälta metallens laga viskositet och höga ytspän- ning. Grundproblemen med stràlstabiliteten har utretts av Butler m fl i Fiber Science and Technology §, p 243-262 (1972).

Vid smältdragningsförfarandet (US-patenten 3 S22 036 och 3 605 862) bringas smält metall att bilda en menisk, som sammanhàlles av ytspänningen vid utloppet av ett munstycke. Från denna menisk drages smält metall sedan ut på en roterande, kyld trumma eller bandslinga. Vid detta sätt undvikes de vid smältspinningsförfarandet föreliggande svårigheterna med stràlstabilitet. Olyck- ligtvis är hastigheten för den under rörelse varande kylytan vid smältdragningsförfarandet kraftigt begränsad till följd av begränsningen i metallströmningen vid menisken, och om hastigheten blir för hög uppnås endast diskontinuerliga filament. Man förmodar också att man icke med lätthet kan anpassa smältdragningsförfarandet till tillräckligt höga kylningshastigheter för den smälta metallen för att amorfa metallband skall kunna framstäl- las. Sådana band kräver snabb kylning av vissa smälta legeringar, varvid kylningshastigheten kan vara minst 104 OC/s, vanligt l06 °C/s.

Kontinuerliga amorfa metallband med liten bredd och tjocklek har tidigare framställts genom smältspin- ningsförfarandet under utnyttjande av snabbkylning av en av smält metall bildad stràle, som riktas mot en _under rörelse varande kylyta, t ex insidan eller utsidan av en roterande rulle eller ett under rörelse varande .I/ Ufß. 10 15 20 25 30 35 460 291 3 transportband. Till följd av sin höga hastighet är den smälta metallstràle, som skall kylas, stabil en rela- tivt kort sträcka, t ex ungefär 3-6 mm. När strålen träffar det snabbt sig rörande kylunderlaget (hastig- heten är i typiska fall ca 1300-2000 m/min), kommer metallen att väta kylunderlaget och bilda en vätskekropp eller pöl. Denna är väsentligen stationär i rymden, när det under rörelse varande underlaget drager ut den till ett band, som rör sig med samma hastighet som under- laget. I verklig drift under utnyttjande av en enda stråle har det visat sig, att maximibredden hos det från en stråle med väsentligen cirkulär tvärsektion uppnådda bandet är begränsat till ca S-6 mm, vid försök att bilda bredare band genom att bringa en skivliknan- de stråle att träffa en under rörelse varande kylyta har man erhållit ett krusigt, olikformigt kylt band, huvudsakligen på grund av att den breda strålen icke från början bildar en jämn linjeformig vätskekropp eller pöl, vilket erfordras för att åstadkomma en likformig, bred produkt.

Det är också möjligt att rikta ett flertal paral- lella, likformiga strålar, som är anordnade på lämpligt avstånd från varandra, mot ett under rörelse varande underlag för att bilda ett relativt brett band. Ej heller denna tekniska idê har givit de önskade metallban- den, eftersom man haft svårigheter att noggrant anpassa strålhastigheterna och strålavstånden i förhållande till underlagets hastighet. Huvudsvårigheten är att strålarna antingen icke förenas med varandra för att bilda en vätskekropp eller pöl eller löper samman för att bilda en ås, och ur praktisk synpunkt är det därför svårt att uppnå band med likformiga tvärsektioner. Efter- som den av smält metall bestående pöl- eller vätskekropp, som avsatts med hjälp av strålarna på det kylande under- laget, har benägenhet att antaga ekvilibriumformen hos en liten droppe, som är tjock vid centrum och tunn vid kanterna, är det dessutom mycket svart om icke omöjligt 460 291 10 15 20 _25 30 35 4 att bibehålla en vätskekropp eller pöl med tillräck- ligt likformig tjocklek för att “draga ut" band med ens tillnärmelsevis likformig tvärsektion vid bredder över ca 7,5 mm.

De metallband, som framställts under utnyttjande av gjutningsmetoder med en eller flera metallstràlar, har emellertid inte kunnat givas en bredd av över t ex ca 6 m.om dessa band skulle ha isotropiska hàllfast- hetsegenskaper, dvs identiska draghállfastheter och sträckbarheter, mätt i såväl tvär- som längdriktningen eller i någon annan mellanliggande riktning. De aniso- tropiska draghállfasthetsegenskaperna hos breda, av amorf metall bestående band, som uppnåtts genom gjut- ningsmetodiken med flera strålar, förmodas orsakas av de inneboende felaktigheterna i de band, som uppnåtts enligt detta tillvägagångssätt. Oavsett bandets bredd har band, som framställts enligt strálgjutningsmetodiken, gemensamt en brist på likformig tjocklek, mätt i tvär- riktningen, och dessa band har benägenhet att uppvisa betydande breddvariationer utmed sin längd. Banden sak- nar sádan tjocklekslikformíghet, eftersom de drages ut från en av flytande metall bestående pöl, som har en stark tendens till att antaga ekvilibriumformen hos en liten droppe, eftersom den smälta metallen har hög ytspänning; banden har också benägenhet till variatio- ner i breddled, eftersom även svaga, oundvikliga varia- tioner i den smälta metallens flödeshastighet genom mun- stycket under alstringen av stràlen kommer att orsaka va- riationer i diametern hos pölen eller vätskekroppen, vil- ket i sin tur resulterar i variationer hos bredden av det band, som drages ut fràn vätskekroppen eller pölen.

I BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning ligger i en ny, sträng- eller bandformig produkt, som har en bredd av minst ca 7 mm, företrädesvis minst ca l cm, och består av metall med en amorf struktur samt har isotropiska häll- fasthetsegenskaper och andra isotropiska fysiska egenska- 10 15 20 25 30 35 460 291 5 per, såsom magnetiserbarhet, om bandet består av magne- tiserbart metallmaterial. Såsom framgår av det ovanståen- de, är sådana produkter inte tidigare kända.

BESKRIVNING AV SÄTT OCH APPARAT FÖR FRAMSTÄLLIÖING AV STRÄNGEN ELLER BANDET ENLIGT UPPFINNINGEN Strängar eller band enligt uppfinningen kan fram- ställas pà ett sätt och medelst en apparat, som beskri- ves närmare i det följande och i SE-patentansökan 7711476-7.

För framställningen av den nya metallsträngen eller -bandet kan man använda en apparat, som omfattar en rörlig kylkropp, ett slitsat munstycke i förbindelse med en behållare för smält metall, och anordningar för att åstadkomma utsprutning av den smälta metallen från behållaren genom munstycket ned pá den under rörelse varande kylytan.

Den rörliga kylkroppen bildar en kylyta, på vilken den smälta metallen avsattes för att stelna. Kylkroppen är så anordnad, att kylytan har en ungefärlig hastighet av 100-2000 m/min.

Behållaren för den smälta metallen inbegriper upp- hettningsorgan för att hålla metallen vid en tempera- tur över metallens smältpunkt. Behållaren står i förbin- delse med det slitsade munstycket för att på kylytan avsätta smält metall.

Det slitsformiga munstycket är anordnat nära kyl- ytan. Slitsen är anordnad vinkelrätt mot kylytans rörelse- riktning. Slitsen avgränsas av ett par väsentligen paral- lella läppar, en första och en andra läpp, räknat i riktningen för kylytans rörelse. Slitsen måste ha en bredd, mätt i kylytans rörelseriktning, av ca 0,3-l mm. Någon begränsning på slitsens längd finnes ej (mätt vinkelrätt mot kylytans rörelseriktning) annat än det praktiska övervägandet, att slitsen icke får vara längre än kylytans bredd. Slitsens längd bestämmer bredden hos det band eller den plåt, som gjutes.

Läpparnas bredd, mätt i kvlytans rörelseriktning, är en kritisk parameter. Den första läppen har en bredd, 460 291 10 15 20 25 30 35 6 som är åtminstone lika med bredden av slitsen. Den andra läppen har en bredd av ca l,5-3 ggr slitsens bredd.

Gapet mellan läpparna och kylytan är minst ca 0,1 ggr slitsens bredd men kan vara tillräckligt stort för att vara lika med slitsens bredd.

Anordningarna för att åstadkomma utsprutning av den i behållaren befintliga smälta metallen genom mun- stycket för avsättning på den under rörelse varande kylytan inbegriper organ för att försätta behållaren under tryck, t ex medelst en inert gas, eller organ för att säkerställa en hydrostatisk tryckhöjd hos den smälta metallen, om metallnivàn i behållaren befinner sig pà ett tillräckligt högt höjdläge. g Vid framställning av det kontinuerliga metallban- det enligt uppfinningen avsättes smält metall pà ytan av en under rörelse varande kylkropp, vars yta bringas att röra sig i en längdrikting med en konstant, förutbe- stämd hastighet av ca lO0-2000 m/min förbi ett slits- formigt munstyckes öppning, som avgränsas av ett par väsentligen parallella läppar, vilka är anordnade nära ytan hos kylkroppen, så att gapet mellan läpparna och denna yta är ca 0,03-l mm. Samtidigt pressas en ström av smält metall genom munstycket till beröring med ytan pà den under rörelse varande kylkroppen för att metallen skall stelna på denna och bilda ett kontinuerligt metall- band. Det slitsformiga munstyckets munstycksöppning är arrangerad väsentligen vinkelrätt mot rörelserikt- ningen hos kylkroppens yta. Den smälta metallen skall härvid utgöras av en legering, som vid stelning fràn smält form med en kylningshastighet av minst ca 104 OC/s bildar ett amorft fastämne.

BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig l visar schematiskt i sidovy och delvis i tvär- sektion hur ett band enligt uppfinningen alstras av smält metall, som avsättes pà en under rörelse varande kylyta från ett munstycke, som har en speciell utform- ning och placering 1 förhållande till den kylande ytan. .m *i 10 15 20 25 30 35 460 291 7 Fig 2 och 3 visar i perspektiv och något förenklat tvà utföringsformer av en apparat som kan användas för framställning av ett band enligt föreliggande uppfin- ning. I fig 2 sker alstringen av bandet på ytan av en kylvals, som är roterbar kring sin längdaxel. I fig 3 sker alstringen av bandet på ytan av ett ändlöst band.

Fig 4 visar en vertikalsektion genom ett munstycke och kylkroppens yta för att möjliggöra diskussion av de relativa dimensionerna hos slitsens bredd, läpparnas dimensioner och gapet mellan läpparna och kylytan.

Pig 5 visar en tvärsektion i ett plan, som är vinkel- rätt mot kylytans rörelseriktning och visar en föredra- gen utföringsform av ett munstycke, som har konkavt formade sidoväggar och som kan utnyttjas för framställ- ning av ett band enligt uppfinningen.

Pig 6 och 7 visar var sin schematisk vy av formen hos slitsen i ett slitsat munstycke, som kan användas för framställning av ett band enligt föreliggande uppfin- ning och som betraktas i riktning från kylunderlagets yta. Pig 6 visar en väsentligen rektangulär slits, medan fig 7 visar en slits med förstorade (vulstformiga) änd- sektioner.

DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT SÄTT OCH EN APPARAT FÖR FRAMSTÄLLNING AV BANDET ENLIGT UPPFINNINGEN Ett kontinuerligt band enligt uppfinningen kan framställas pá ett sätt, som kan kallas "p1anflödesgjut- ning". Principerna för denna gjutningsmetod förklaras i det följande under hänvisning till fig l. Pig 1 visar en under sätt att kylkropp delar av en sektion genom ett munstycke och rörelse varande kylyta för att belysa detta framställa ett band enligt uppfinningen. En l, som i detta fall àskàdliggjorts såsom ett band, rör sig i pilens riktning nära intill ett slitsformigt mun- stycke, som avgränsas av en första läpp 3 och en andra läpp 4. Smält metall 2 pressas under tryck genom mun- stycket för att bringas i beröring med den under rörelse varande ytan pà kylkroppen. När metallen stelnar i berö- - 460 291 --1o 15 20 25 30 35 8 ring med kylkroppens yta bildas en stelningsfront, som antydes med linjen 6. Ovanför stelningsfronten upprätt- hàlles en kropp av smält metall. Stelningsfronten befin- ner sig just utanför änden av den andra läppen 4. Den första läppen 3 understödjer den smälta metallen väsent- ligen genom en pumpningsverkan hos metallen, vilken pumpningsverkan är resultatet av det ständiga avlägsnan- det av stelnat band 5. Kylkroppens l yta rör sig med en hastighet, som ligger inom det ungefärliga området 100-2000 m/min. Flödeshastigheten hos den smälta metallen är lika med avlägsningshastigheten för metallen i form av ett stelt band och är självkontrollerad. Flödeshas- tigheten är tryckunderstödd men regleras av alstringen av stelningsfronten och den andra läppen 4, som mekaniskt stödjer den nedanförliggande smälta metallen. Den smälta metailens flödeshastighet bestämmes sålunda huvudsakli- gen av den tjockflytande strömmen mellan den andra läppen och det under bildning varande stela bandet och sålunda icke huvudsakligen av slitsens bredd. För att uppnå en tillräckligt hög kylningshastighet för att möjlig- göra alstringen av ett amorft band, mäste kylkroppens yta vanligtvis röra sig med en hastighet av minst ca 200 m/min. Vid lägre hastigheter är det generellt icke möjligt att uppnå kylningshastigheter (dvs kylningshas- tigheter vid stelningstemperaturen) av minst 104 OC/s, såsom erfordras för att uppnå amorfa metallband. Lägre hastigheter, så låga som ca l00 m/min, resulterar i polykristallina band. I varje fall kommer metallege- ringar, som icke bildar amorfa fastämnen, i varje fall att resultera i polykristallina band, oavsett rörelse- hastigheten hos kylytan. Hastigheten för kylytans rörel- se bör icke överstiga ca 2000 m/min, eftersom ju högre underlagets hastighet blir, desto mindre blir stelnings- frontens höjd till följd av den minskade tidrymd, som är tillgänglig för stelningsförloppet. Detta leder till alstring av tunna band (tjocklekar under ca 0,02 mm).

Eftersom.framgången av förfarandet har samband med den íh/ 10 15 20 25 30 35 460 291 9 noggranna vätningen av kylkroppens yta med smält metall och eftersom mycket tunna skikt av smält metall (t ex under ca 0,02 mm) icke medför en tillräcklig vätning av kylkroppens yta, erhålles tunt poröst bandmaterial, som icke accepteras kommersiellt. Detta är speciellt påtagligt, om gjutningsoperationen utföres annat än i vakuum, eftersom strömmar av omgivningsgas, t ex luft, har en avsevärd skadlig inverkan pà bandalstringen vid högre hastigheter hos underlaget. Såsom en allmän kom- mentar kan man påpeka, att en ökning av kylytans has- tighet resulterar i alstring av tunnare band och omvänt att en minskning av hastigheten leder till tjockare band. Företrädesvis är hastigheterna ca 300-1500 m/min, företrädesvis ca 600-1000 m/min.

För att uppnå stelnade kontinuerliga band med lik- formig tvärsektion, måste man upprätthålla vissa kritiska dimensioner i fråga om munstycket och dess inbördes samband med kylytan. Dessa dimensioner förklaras i sam- band med fig 4. I fig 4 betecknas det slitsformiga mun- styckets bredd eller vidd med a. Munstycket är anordnat vinkelrätt mot den kylande ytans rörelseriktning. Bred- den eller vidden a skall vara ca 0,3-l mm, företrädesvis ca 0,6-0,9 mm. Såsom tidigare påpekats, reglerar slit- sens bredd icke hastigheten för metallflödet genom slit- sen, men slitsens bredd skulle kunna innebära en begrän- sande faktor, om slitsen vore alltför smal. Även om detta skulle kunna kompenseras genom att använda högre tryck för att pressa ut den smälta metallen med erfor- derlig hastighet genom en smalare slits, är det mera lämpligt att utnyttja en slits med tillräcklig bredd.

Om slitsen à andra sidan är alltför bred eller vid, t ex över ca l mm, kommer vid varje given rörelsehas- tighet hos den kylande ytan stelningsfronten, som bildas av metallen när den stelnar på den kylande ytan, att bli i motsvarande grad tjockare, vilket resulterar i ett tjockare band, som icke kan kylas med en tillräck- lig hastighet för att man skall uppnå ett amorft band. 460 291 10 15 20 25' 30 35 10 I fig 4 är bredden b av den andra läppen 4 ca 1,5-3 ggr slitsens bredd, företrädesvis ca 2-2,5 ggr slitsens bredd. Optimibredden eller -vidden kan bestämmas genom enkla rutinexperiment. Om den andra läppen är alltför smal, kommer den icke att ge tillräckligt stöd för den smälta metallen, varför man erhåller endast diskontinuer- I-liga band. Om den andra läppen á andra sidan är alltför bred eller vid, kommer en fastämnes-fastämnesfriktion mellan läppen och bandet att erhållas, vilket leder till snabb förstöring av munstycket. Den första läppens 3 bredd eller vidd c maste vara minst lika med slitsens bredd, företrädesvis minst ca 1,5 ggr slitsens bredd.

Om den första läppen är alltför smal eller vid, kommer den smälta metallen att ha benägenhet att pressas ut, 'varvid den smälta metallen icke kommer att likformigt väta den kylande ytan och varvid inget band eller också ett oregelbundet band kommer att bildas. Föredragna dimensioner för den första läppen är ca 1,5-3, företrä- desvis ca 2-2,5 ggr slitsens bredd.

Gapen mellan den kylande ytan eller kylkroppen 1 och den första resp andra läppen 3 resp 4 har 1 fig 4 betecknats med d resp e. Dessa spalter kan vara ca 0,03-1 mm, företrädesvis ca 0,03-0,25 mm, ännu hellre ca 0,08-0,15 mm. Ett gap utöver ca l mm skulle göra att den smälta metallens strömming begränsas av slits- bredden i stället för av läpparnas bredd. Band, som alstras under detta tillstànd, är tjockare men har olik- formig tjocklek. Dessutom kommer de vanligtvis att bli otillräckligt kylda och följaktligen få olikformiga egenskaper. En sådan produkt kommer icke att accepteras kommersiellt. Ett gap under ca 0,03 mm skulle á andra sidan leda till en fastämnes-fastämnesberöring mellan stelningsfronten och munstycket, när slitsbredden är över ca 0,3 mm, och detta leder till snabb förslitning av munstycket. Gapet mellan ytan på kylkroppen och läp- parna kan variera inom de ovan angivna parametrarna.

Gapet kan t ex vara större vid ena änden än vid andra v; å; 10 15 20 25 30 460 291 ll änden av slitsen, så att ett band med varierande tjock- lek, sett i breddled, kommer att erhållas.

När kylytan är en slät yta, t ex ett band, kan gapen mellan kylytan och den första och andra läppen, dimensionerna d resp e i fig 4, vara lika. Om den rörli- ga kylkropp, som bildar den kylande ytan, är en ringfor- mig kylvals, kan dessa gap icke vara lika, ty eljest skulle det alstrade bandet icke avskiljas från kylvalsen utan medbringas runt valsens omkrets och sedan träffa och förstöra munstycket. Det har överraskande nog upp- täckts, att denna effekt kan undvikas genom att man gör gapet d mindre än gapet e, dvs genom att man åstadkom- mer ett smalare gap mellan den första läppen och den kylande ytan än mellan den andra läppen och den kylande ytan. Det har dessutom överraskande nog upptäckts, att ju större skillnaden är mellan gapen mellan den första och den andra läppen och den kylande ytan, desto närmre munstycket kommer bandet att separeras från den kylande ytan, varför det är möjligt att reglera stället för bandets separation från den ringformiga kylvalsen genom att reglera skillnaden mellan dessa båda gaps storlekar.

Sådana skillnader kan åstadkommas genom att svagt sned- ställa munstycket, så att munstyckets utlopp pekar i rotationsriktningen för kylvalsen, eller genom att göra en excentrisk montering av munstycket. Det har vidare konstaterats, att bandets uppehållstid på den ringformiga kylvalsen har benägenhet att öka vid ökande gap mellan munstycket och den kylande ytan.

Inom ramen för ovanstående parametrar kan slitsens bredd, när den kylande ytan t ex rör sig med en hastighet av ca 700 m/min, vara mellan ca 0,5 och ca 0,8 mm. Den andra läppen bör vara mellan ca 1,5 och ca 2 ggr slitsens bredd, och den första bredden bör vara mellan ca 1 och ca l,5 ggr slitsens bredd. Metallen i behållaren bör hållas vid ett tryck av ca 0,035-0,14 kp/cmz. Gapet mellan den andra läppen och underlaget eller den kylande ytan kan vara ca 0,05-0,2 mm. Om en ringformig kylvals 460 291 l0 15 20 25 30 35 12 utnyttjas, måste gapet mellan den första läppen och den kylande vtan vara mindre än gapet mellan den andra * läppen och den kylande vtan, såsom påpekats ovan. Detta kan t ex åstadkommas genom en excentrisk montering av munstycket; Ökande gap och/eller ökande gastrvck ökar bandtjockleken, när hastigheten för kvlvtan förblir oförändrad.

I fig 2 visas en perspektivvy av en apparat som kan användas för framställning av bandet enligt uppfin- ningen. Denna apparat har en ringformig kylrulle eller -vals 7, som är roterbar kring sin längdaxel. En behàl- § lare 8 för smält metall är utrustad med induktionsupp- É hettningsspolar 9. Behållaren 8 står i förbindelse med ett slitsformigt munstvcke l0, som såsom beskrivits Å ovan är monterat nära vtan av den ringformiga kvlvalsen ! 7. Valsen 7 kan valfritt vara försett med kylanordningar _(icke visade), t ex organ för att möjliggöra cirkulation av en kylvätska, t ex vatten, genom valsens inre. Behål- laren 8 är dessutom utrustad med anordningar (icke visade) för att utöva tryck mot den smälta metallen och bringa denna att sprutas ut genom munstycket 10. I drift kommer den under tryck i behållaren 8 försatta smälta metallen att utsprutas genom munstycket lO mot den roterande kylvalsens l vta, där metallen bildar ett band ll. Till följd á ena sidan munstyckets första omedelbart stelnar och 1 av de olika gapen mellan och andra läppar och à andra sidan kvlvalsens yta (sasom påpekats ovan), kommer bandet ll att separeras från kylvalscn och slungas bort från denna för att uppsamlas med hjälp av någon fig 10 visas ett ytterligare munstvcke lla, som är anordnat lämplig uppsamlingsanordning (icke visad). att rikta en ström av inert gas, t ex helium, argon eller kväve, mot kylvalsens yta efter det slitsformiga munstvcket 10. Ändamålet med denna åtgärd beskrives närmare i det följande.

Den i fig 3 visade utföringsformen av apparaten har ett ändlöst band 12, som tjänstgör såsom kylkropp lO 15 20 25 30 35 460 293 13 och som löper över rullar 13, l3a, vilka bringas rotera medelst någon icke visad drivmotor. Den smälta metallen tillföres från en behållare 14, som är utrustad med icke visade organ för att utöva tryck mot den smälta metallen. Den smälta metallen i behållaren l4 upphettas med hjälp av en elektrisk induktionsupphettningsspole 15. Behållaren 14 står i förbindelse med ett munstycke 16, som har en slitsformig munstycksöppning. Vid drift bringas bandet 10 att röra sig med en periferihastighet av minst ca 600 m/min. Den smälta metallen från behålla- ren l4 pressas ut genom munstycket 16 till beröring med bandet 12, där den stelnar till ett stelt band l7, vilket avskiljes från bandet 12 medelst icke visade anordningar.

Den yta på kylkroppen, som bildar den egentliga kylande ytan, kan bestå av vilken som helst metall med hög värmeledningsförmåga, t ex koppar, vilket är viktigt eftersom det framställda bandet skall ha amorf struktur.

Föredragna konstruktionsmaterial inbegriper beryllium- koppar och syrefri koppar. Eventuellt kan den kylande ytan vara högglanspolerad eller vara försedd med en kraftigt likformig yta, t ex ett krompläteringsskikt, så att man erhåller ett band med Släta ytegenskaper.

För att ge skydd mot erosion, korrosion och termisk utmattning kan kylkroppens yta vara belagd med något lämpligt motståndskraftigt eller högsmältande överdrag, t ex ett keramiskt överdrag, eller också med ett överdrag med någon korrosionsbeständig, högsmältande metall, som kan pàföras enligt känd metodik, allt under förutsätt- ning att den smälta metallen med lätthet väter ytan på kylkroppen i tillräcklig utsträckning. vid korttidsdrift är det vanligtvis icke nödvändigt att vidtaga åtgärder för att kyla kylkroppen, under förutsättning att kylkroppen har en relativt stor massa, så att den kan tjänstgöra såsom en kokill och absorbera avsevärda värmemängder. Vid långvariga driftsförlopp och särskilt om kylkroppen är ett band med relativt 460 291 l0 15 20 25 30 35 14 liten massa, är det lämpligt att kyla kylkroppen. Detta kan lämpligen ske genom att kylkroppen bringas i beröring med ett kylmedium, som kan vara vätske- eller gasformigt.

Om kylkroppen är en kylvals, kan vatten eller något annat vätskeformigt kvlmedium bringas att cirkulera genom valsen eller också kan luft eller andra gaser blàsas över valsen. Älternativt kan en föràngningskylning utnyttjas, t ex genom att kylkroppen utvändigt bringas i beröring med vatten eller annat vätskeformigt kylme- del, som genom sin förångning åstadkommer en kylning. Även om man skulle kunna förmoda avsevärda tjockleksva- riationer utmed bandets längdriktning till följd av värmeexpansion av kvlvtan, när gjutningsförloppet fort- går, har det vid experiment överraskande nog upptäckts, att ekvilibriumförhållanden uppenbarligen etableras mycket snabbt redan inom loppet av en produktion av nâgra fa meter bandmaterial, och att bandmaterialet härefter har anmärkningsvärt likformig tjocklek från ände till ände. Sålunda har tjockleken utmed bandets längd tgex visat sig variera med så litet som ca j 5%.

Detta är särskilt anmärkningsvärt, eftersom vanligtvis oundviklig orundhet hos kvlvalsen kommer att vara av större storleksordning än tjockleksvariationen. På så sätt är förfarandet självkompenserande med hänsyn till avnötningsgcnererade variationer i gapet mellan läpparna och kylytan. Om bandet enligt uppfinningen framställes pà detta sätt har det dessutom en anmärkningsvärt lik- formig bredd med breddvariationer utmed bandets längd av så litet som ca j O,D004 cm. En sådan breddlikfor- mighet förmodas vara ouppnáelig under utnyttjande av konventionella smältspinningsmetoder; band med sådan likformig bredd skulle vanligtvis kunna uppnås endast I under utnyttjande av skärningsmetoder.

Det slitsformiga munstycke, som utnyttjas för att avsätta den smälta metallen på den kylande ytan, kan vara konstruerat_av vilket som helst lämpligt material.

Lämpligen väljes ett material, som icke vätes av den m (W 10 15 20 25 30 35 460 291 15 smälta metallen. Ett lämpligt konstruktionsmaterial är smält kiseldioxid, som kan blàsas till önskad form och sedan förses med en slitsformig munstycksöppning genom maskinbearbetning. Av lämplighetsskäl kan behålla- ren och munstvcket vara utformade av ett enda material- stycke. En lämplig form av munstycke med konkavt svängda nederväggar, som slutar vid en slits, visas i fig 5.

Munstycken med denna utformning har visat sig vara mycket effektiva. Slitsens form kan vara väsentligen rektangu- lär, såsom àskàdliggöres i fig 6. Företrädesvis är slit- sens ändar vulstformigt utvidgade, t ex den väsentligen rundade form, som àskadliggöres i fig 7. Denna utvidg- ning eller vulstliknande utformning ger ett tillräckligt flöde av smält metall vid ändpartierna. Flödeshastigheten nära munstycksväggarna är alltid lägre än flödeshas- tigheten vid centrum. När en rektangulär slits enligt fig 6 utnvttïas, är mängden tillgänglig smält metall vid ändpartierna mindre än vid centrumpartierna, vilket resulterar i alstringen av ett filament med avsmalnande eller vágformiga kanter. Om à andra sidan slitsen bildas med utvidgade ändar, sasom áskàdliggöres i fig 7, kommer ett tillräckligt flöde av smält metall att föreligga vid slitsens ändar för att man skall uppnå ett filament med släta kanter.

Den smälta metall, som skall formas till ett band enligt föreliggande uppfinning, upphettas företrädesvis i en inert atmosfär till temperaturer av ca 50-IOOOC över metallens smältpunkt, eller upphettas till en högre temperatur än så. Ett svagt vakuum kan pàtryckas det kärl, att den smälta metallen i förtid strömmar ut genom mun- som inrymmer den smälta metallen, för att hindra stycket. Utsprutning av den smälta metallen genom mun- stycket erfordras och kan åstadkommas genom det statiska trycket hos metallsmältan i behållaren, men företrädes- vis försättes behållaren under tryck av t ex 0,035-0,07 kp/cmz eller tills metallen insprutats. Om trycken är överdrivna, kan mera smält metall pressas ut genom slit- 460 291 10 15 20 25 30 35 s rar i ett okontrollerat tryckflöde. *under gjutningsoperationen bedömas genom att man över- 1 6 sen än vad som kan föras bort av kylytan, vilket resulte- I svära fall kan utstänkning av smält metall bli resultatet. I mindre svåra fall kan bandet få en ojämn, oregelbunden kant @ och kan bandet få oregelbunden tjocklek. Tryckets kor- rekta inställningsvärde kan bedömas genom att övervaka bandets utseende; om bandet är likformigt dimensionerat, utnyttjas korrekt tryck. Éorrektheten av trycket kan vakar bandets utseende i närheten av den andra munstvcks- läppen. vid okontrollerat tryckflöde kommer den smälta metallen, såsom antydes av dess rödglödgade utseende, I att kraftigt sträcka sig förbi den andra läppen. Under reglerade förhållanden kommer smältan icke att i någon betydande utsträckning strömma förbi munstyckets andra läpp, och i ett sådant fall observeras icke någon röd- het. Korrekt tryck kan sålunda lätt bestämmas genom enkla rutinexperiment för varje speciell sats av för- hâllanden.

Band partiellt enligt uppfinningen kan framställas i luft, vakuum eller högvakuum eller i någon önskvärd atmosfär, som kan åstadkommas med hñälp av en inert gas, t ex kväve, argon, helium och liknande. När band enligt uppfinningen framställes i vakuum, är det lämpligt att upprätta vakuum i ett område av ca l00-3000 um.

Det har överraskande nog upptäckts, att användningen av vakuum vid under ca l0O eller 50 um ger en oväntad skadlig inverkan på metallbandets adhesion vid den kylan- de ytan, vilket resulterar i en tendens till alstring av felaktiga, otillräckligt kylda bandmaterial. En amorf härdbar legering kan sakna duktilitet och kan i stället vara spröd. Någon förklaring till detta fenomen har ännu icke fastställts. Vid framställning av band enligt uppfinningen kan man vid utnyttíande av vakuum inom det ovan angivna området, företrädesvis i området 200-2000 um, uppnå fördelarna med drift under vakuum, dvs förbättrad likformighet hos den bildade produkten 6 och elimineringen av oxidationsangrepp. Fördelarna med 10 l5 20 25 30 35 460 291 l7 att arbeta i en inert atmosfär uppnås helt enkelt genom att man riktar en ström av inert gas mot ytan på den under rörelse varande kvlkroppen före munstycket, såsom beskrivits ovan. Alternativt kan apparaten inneslutas i ett lämpligt hus, som sedan evakueras, eller också kan luften i huset ersättas med den önskade inerta gasen.

Metallegeringar, som vid snabb kylning från smält form bildar fasta amorfa strukturer, skall användas.

Dessa metaller är välkända för fackmannen, och såsom exempel kan nämnas legeringar, vilka omnämnes i US-pa- tenten 3 427 l54 och 3 981 722.

De amorfa metallbanden eller -strängarna har många distinkta fördelar. De har isotropiska draghàllfasthets- egenskaper. De är mera likformigt dimensionerade i fraga om saväl bredd som tqocklek och har färre defekter.

Det amorfa bandet enligt uppfinningen kan bestå av lege- ringar såsom t ex Pd75Si2 vilka icke tidigare produce- 5/ rats i amorf form.

Bandet eller strängen enligt uppfinningen kan även t ex Fe besta av en reaktiv legering, om 7oM°1oC1aB2 den smälta metallen gjutes i en inert atmosfär.

Uppfinningensprodukten är sålunda en sträng eller ett band av metall med en amorf molekvlstruktur och med en bredd av minst ca 7 mm, företrädesvis minst ca l cm eller ännu hellre minst ca 3 cm. Bandet enligt uppfinningen är minst 0,02 mm tjockt men kan vara så tjockt som ca O,l4 mm eller ännu tjockare i beroende av smältpunkt, stelnings- och kristallisationsegenskaper hos den använda legeringen. Produkten har isotropiska draghállfasthetsegenskaper, såsom påpekats ovan. Dessa dragnallfasthetsegenskaper bestämmas lämpligen med hjälp av dragprovstvcken, som utskurits av bandmaterialet i olika riktningar, dvs längdriktningen, tvärriktningen eller sneda riktningar däremellan, varvid vanliga draghfill- fasthetsprovningsmetoder och -apparater utnyttjas. Pro- dukten särpräglas dessutom av jämna, släta ytor och likformig tvärsektion, tjocklek och bredd utmed sin Ä 460 291 10 20 25 30 35 18 längd. Produkten har alla fördelaktiga egenskaper av u; kända amorfa metallband, sá att produkten är lämplig för användning för sådana ändamål, som dessa band ti- digare har utnyttjats för, t ex i skärverktyg och mag- s netfältavskärmande anordningar. För dessa ändamål är den större bredden en mycket önskvärd fördel. Pà grund av sin större bredd jämsides med sina isotropiska drag- hàllfasthetsegenskaper, är produkten eminent lämplig för användning såsom armeringsmaterial, Särskilt i sam- mansatta strukturer.

Uppfinningen skall i det följande belysas med några utföringsexempel.

EXEMPEL l Vid detta exempel utnyttjas en apparat, som liknade den i fig 2 visade. Kylrullen hade en diameter av 406 mm och var l27 mm bred. Den roterade med en hastighet av ca 700 r/m, vilket motsvarar en períferihastighet av ca 895 m/min. Munstvcket hade en slitsformig mun- stvcksöppning med en bredd av 0,9 mm och en längd av 51 mm. Hunstycksöppningen avgränsades av en första läpp med en bredd av 1,8 mm och en andra läpp med en bredd av 2,4 mm (läpparna numrerade i rotationsriktningen för kylvalsen). Munstvcket var monterat vinkelrätt mot rörelseriktningen hos kylvalsen periferiyta, så att gapet mellan den andra läppen och kylvalsens yta var _0,0S mm och gapet mellan den första läppen och kylvalsens yta var 0,06 mm. Metall med sammansättningen Fe40Ni40Pl4E6 och med en smältpunkt av ca 950OC utnyttjades. Metallen matades till munstycket från en under tryck satt degel, aär den 'höns under ett tryck av ca 0,049 xp/cmz via temperaturen LOOOOC. Trycket utövades med hjälp av ar- gongas. Den smälta metallen utprcssades genom det slits- formiga munstycket med en hastighet av 14 kg/min. Metal- len stelnade på kylvalsens vta till ett bandmaterial 11' med tjockleken 0,05 mm och bredden S cm. vid röntgendi- fraktionsundersökning visade sig bandet ha amorf struk- tur . 6) Dragprovstvcken, som utskurits frân handmaterialet 10 l5 20 25 460 291 19 i längd- och tvärriktnlngarna uppvisade lika draghàll- fasthet och förlängning. Bandet hade isotropiska drag- hallfasthetsegenskaper.

EXEMPEL 2 Förfarandet enligt exempel l upprepades under ut- nyttjande av den utrustning, de bearbetningsförhållanden och den legering, som anges i nedanstående tabell för framställning av en produkt med de i tabellen angivna egenskaperna.

Metallegering Pd80Si20 Kylvalsens diameter (mm) 190 Kylvalsens bredd (mm) 38 Kvlvalsens varvtal (r/m) 1600 Munstycksöppningens vidd (mm) L0l Munstycksöppningen längd (mm) 12 Första läppens bredd (mm) 1,6 Andra läppens bredd (mm) 1,8 Spalt mellan andra läppen och kylvalsen (mm) 0,25 Spalt mellan första läppen och kylvalsen (mm) 0,28 Netallens smältpunkt (CC) x950 Tryck i degeln (kp/cmz) 0,035 Metallens ungefärliga temperatur i degeln (OC) 1000 Bandets tjocklek (mm) 0,20 Bandets bredd (mm) l2 Bandets struktur amorf

Claims (4)

460291 10 20
1. PATENTKRAV _ l. Sträng av amcrf metall, k ä n n e t e c k n a d därav, att den har en bredd av minst ca 7 mm och har isotropiska draghållfasthetsegenskaper.
2. 2. Sträng enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a d därav, att de: har en tjocklek av minst ca 0,02 mn.
3. 3. Sträng enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e- t e c kn a d därav, att den har en bredd av minst ca l cm.
4. 4. Sträng enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a d därav, att den har en bredd av minst ca 3 cm. (v)