JPH0115570B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、少くとも二種類の特に選ばれた出
発物質（元素又は化合物）で形成される合金特に
金属ガラスを使用して金属物体を製造する方法に
関するものである。この方法では成層構造の製品
素材の出発元素又は化合物から成る各層の厚さが
最高0.001mmに調整され、続いて特定の比較的低
い温度においての急速拡散反応によりこの素材か
ら非晶質組織の中間製品が形成され、最後にこの
中間製品に更に加工処理を施して金属物体とす
る。

〔従来の技術〕

金属ガラスと呼ばれている材料は広く知られて
いる（例えば雑誌「ツアイトシユリフト フユア
メタルクンデ（Zeiitschrift f¨ur metallkunde）」
69，1978，４，p.212〜220、「エレクトロテヒニ
ク ウント マシーネンバウ（Elektrotechnik
und Maschinenbau）」97巻、1980，９，p.378〜
285）もので、一般に少くとも２種類の出発元素
又は化合物から特殊の方法によつて作られた合金
である。この合金は結晶質ではなくガラス様の非
晶質組織を持ち、その結晶質金属成分よりも優れ
た特性を示す。即ち金属ガラスは高い耐摩耗性、
高い硬度および大きな引張り強度と同時に良好な
延性ならびに特殊な磁気特性を特徴としている。
金属ガラスは従来一般に溶融物を急冷することに
よつて製造されたが、この方法では材料の寸法が
約0.1mm以下であることが必要である。合金成分
の一方が他方の成分内に急速に拡散し、他方の成
分自体は決められた比較的低い温度では実質上不
動である場合には、固体反応によつて金属ガラス
を製造することも提案されている。この種の拡散
反応は一般に異常急速拡散と呼ばれることもあ
る。この急速反応に対しては特定のエネルギー条
件が与えられていなければならない（例えば雑誌
「フイジカル レビユ レターズ（Physical
Review Letters）」51，５，1983，p.415〜418又
は「ジヤーナル オブ ノン クリスタリン ソ
リツズ（Journal of Non―Crystalline Solids）」
61，62、1984，p.817〜822）。特に両合金成分の
発熱反応が前提となる。

この急速拡散法によれば厚さが0.001mm以下の
合金成分層が交互に重なり合つて形成され、この
サンドウイツチ状の素材はこの方法に典型的な
100℃から300℃の間の温度に加熱される。これに
よつて作られた中間製品は金属ガラスの非晶質組
織を持つ薄い層を形成する。続いてこの薄い金属
ガラス層を公知方法により加工処理して最終製品
の金属物体とする。

種々の応用分野では金属ガラスを任意の形状と
寸法特に厚い板の形で使用できることが望まれ
る。このような金属ガラス体とするためには、金
属粉末を所望の組成に混合し圧縮成形して作つた
素材を異常急速拡散法によつて所望の最終製品と
する方法が提案されている。しかしこの方法には
いくつかの欠点があり、例えば金属粉末の表面に
形成される酸化膜を除去する必要がある外に圧縮
成形によつて作られた組織には著しい不規則性が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の目的は、冒頭に挙げた方法を改良し
て無定形合金を使用して比較的大きな寸法と形状
の金属物体が作られるようにすることである。

〔問題点の解決手段〕

この目的はまず出発物質（元素又は化合物）か
ら成る隣接個別部品の特定数を結束技術又は積層
技術によつて一つにまとめたものを出発原料と
し、この原料から少くとも一回の断面縮小変形加
工により出発元素又は化合物から成る特定厚さの
製品素材を調整することによつて達成される。

〔発明の効果〕

この発明の方法によつて得られる利点は、それ
自体として公知の結束技術又は積層技術により所
望の無定形合金が大きな寸法においても比較的簡
単に作られることである。この種の結束又は積層
技術は超電導材の製作に広く使用されている（例
えば米国特許第3218693号、同第3296684号、同第
3273092号、同第3463430号各明細書）。

この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第
２項以下に示されている。

金属ガラス体の製作を例にとつてこの発明を更
に詳細に説明する。出発元素又は化合物としては
金属に限らず部分的には半金属（メタロイド）も
使用される。

目的とする金属ガラスは平均組成がAxByで表
わされるものである。ここでＡとＢは例えば金属
出発元素であり、ｘとｙは原子百分率を表わす。
出発原料を構成するため金属ＡとＢの市販されて
いる箔の厚さ0.001乃至１mm、特に0.01乃至0.1mm
のものを使用する。箔ＡとＢの厚さの比によつて
後で作られる合金ABの平均組成が決定される。
金属Ａ又はＢの箔を一枚ずつ使用する代りに一種
類の金属の箔を重ね合せてそれぞれの金属の層全
体の厚さを正しい値に調整することも可能であ
る。これらの箔を適当に重ね合せた後0.00005mm
と0.001mmの間の厚さ、更に限定すれば0.0001mm
と0.0005mmの間の厚さとなるように変形加工す
る。これは金属ガラスABの結晶化温度よりも低
い処理温度において拡散長が著しく短いことに基
くものである。この場合の変形率は出発箔の厚さ
と拡散処理に対して望まれる層の厚さの比に対応
する。

結束技術は出発原料に対して必要な変形率と所
望の変形状態に応じて実施される。場合によつて
結束を数回繰り返す。最初の結束は金属ＡとＢの
適当に切断された箔を交互に積み重ねるか、ある
いは重ねた箔を一緒にして巻きつけることによつ
て実施する。巻き付けは長円形でも円形でもよ
い。この箔束は多数のAB二重箔層を巻きつけた
ものでもよい。箔層の数はその最初の厚さと変形
後の束の所望最終厚さを考慮して定めるが、典型
的な値は50層から500層の間である。箔束は適当
な鞘例えば鋼又は銅の鞘に入れて変形するのが有
利である。

金属ガラスの板の製作に対しては２種類の箔を
交互に重ね合せるか二枚の箔を長円形に巻くのが
特に適している。この場合変形は圧延によるのが
効果的である。このようにして作られた素材の鞘
は変形後機械的又は化学的に除去する。

箔を円形に巻いたものは線又は棒の形の金属ガ
ラス中間製品の製作に適している。この場合出発
原料としての箔束は鞘と共にたたき伸ばし、線引
き又は成形圧延によつて所望寸法の素材とする。
非円形断面もこの方法で作ることができる。

変形過程が終了したときなお個々の箔の厚さが
所定時間内の拡散反応に対して厚過ぎるかあるい
は中間製品に対してはより大きい最終寸法が所望
される場合には、続けて第二結束過程を実施して
所望形態の中間製品とする。

板の製作に対しては金属ＡとＢの二重箔の代り
に既に変形されている箔束を出発原料に使用する
ことができる。この場合任意数の層を一つの鞘内
に束ねておくことができる。ただし圧延によつて
素材を製作する際の変形によつて充分な緻密化が
達成されるように注意しなければならない。線お
よび棒は上記の円形巻きつけ法に対応する第二結
束程段によるかあるいは第一結束工程段で作られ
た線材を鞘に収めて適当な変形処理を行うことに
よつて作ることができる。

管の製作に対しては第一結束工程段で作られた
箔束を例えば銅の薄肉管に巻きつけ、その上に第
二の管を鞘としてかぶせる。素材への変形は管の
引抜き又はたたき伸ばしによる。鞘管は変形終了
後機械的又は化学的に除去することができる。

場合によつては第一と第二の結束に際して鞘の
使用をやめることも可能である。

変形処理が終つて出発元素又は化合物から成る
所望の製品素材が所定の厚さをもつて調整される
と、この素材を中間製品に変えるための異常急速
拡散を利用する熱処理が実施される。その際素材
の組織が微細である程低い温度あるいは短い加熱
時間で完全な変換が行われることを注意する必要
がある。熱処理温度は常に金属ガラスの結晶化温
度以下としなければならない。

この発明の方法は無定形相が急速拡散反応によ
つて作られる総ての物質系に適用される。異常急
速拡散が生じ得る元素組は一般によく知られてい
るが特に次のものを挙げることができる。

Ti，Zr，Hf， Nb，Ｙ，La， Pb，Sn又は Geに対して ランタニド又はア クチニドに対して Ni，Co，Fe，Cu， Ag又はAu Fe，Ni又はCoに対してＢ又はＣ これらの元素間の組合せの外に化合物特に合金
相互の組合せあるいはそれと元素の組合せも可能
である。その一例としてＢとFeNiの組合せを挙
げることができる。

両成分の一方だけを変形可能であるときは上記
の方法の一部を変更して変形不能成分を粉末とし
て使用する。この粉末は変形可能成分の箔の上に
散布又は噴射し、２枚の対応する箔の間にはさむ
かそれを圧延する。組合せFeNi―Ｂの場合Ｂが
変形不能成分である。

〔実施例〕

次に二つの実施例についてこの発明を更に詳細
に説明する。

実施例 無定形Ni―Zr板の製作のために0.025mm厚さの
Ni箔とZr箔を交互に積重ね長円形の束に巻き、
鋼の鞘に入れて圧延して成形し全体の厚さを10mm
から0.5mmに圧縮する。その際個々の箔の厚さは
約0.0012mmとなる。ここで鋼の鞘を例えばHClで
化学的に腐蝕除去する。Ni―Zr結合板は第二の
結束工程段において19枚束ねて鋼の鞘に入れ同じ
く圧延して成形する。これにより全体の厚さが10
mmから0.5mmに圧縮される。これによつて作られ
た製品素材としての堆積箔は厚さ0.25mm、幅10
mm、長さ約300mmであり、その個々の箔の厚さは
0.0001乃至0.0005mmである。この素材を180℃と
400℃の間の温度特に250℃と350℃の間の温度で
２乃至100時間熱処理すると、無定形Ni―Zr板と
なる。この無定形状態の成立はＸ線検査により確
めることができる。

実施例 無定形Ni―Zr線の製作に対しても実施例に
対応してNiとZrの二重層を約200回巻いた筒を鋼
製の円筒に入れ、たたき伸ばしと線引きによつて
成形する。その際全体の直径が15mmから0.6mmに
縮小され、個々の箔の厚さは約0.001mmとなる。
鋼製の筒はHClエツチングによつて除去する。第
二結束工程段においてこの箔を巻いて作つた線を
91本束ねて外径８mmの鋼製の筒に入れ、たたき伸
ばしと線引きによつて1.2mmの太さとする。鋼筒
を溶解除去すると太さ0.8mmのNi―Zr線が残る。
この線は実施例に対応する熱処理により金属ガ
ラス線にすることができる。

上記の実施例では目的とする最終製品が非晶質
組織特に金属ガラス組織を示すものであつたが、
この発明の方法は無定形状態を通つて微結晶質材
料を製作する方法としても好適である。この場合
例えばNd―Fe―Ｂ合金の中間製品をまず無定形
に作り、続く熱処理によつてこの合金を結晶化さ
せる。これによつて作られた微結晶組織はすぐれ
た硬磁性特性を示す（例えば雑誌「アプライド
フイジツクス レターズ（Applied Physics
Letters）」44，１，Jan.1984，p.148〜149）。

更にこの発明の方法では出発元素又は化合物の
少くとも一つを箔の形で準備することは必ずしも
必要ではない。即ち両出発成分の棒又は線を束ね
て出発原料とすることができる。出発元素又は化
合物の一つで作つた管に他方の元素又は化合物を
詰めたものを使用することも可能である。この管
を束ねて出発原料とする。この場合他方の元素又
は化合物は線又は棒の形にしてもあるいは粉とし
てもよい。更に出発元素又は化合物の一つを線又
は棒の形にし、これを別の出発元素又は化合物の
層で被覆して使用することも可能である。この方
法に適した結束技術は例えば超電導材料の製造技
術においてよく知られているものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出発元素又は出発化合物から成る最高0.001
   mmの厚さの層が隣り合つている製品素材を作つた
   後特定の比較的低い温度においての急速拡散反応
   により非晶質組織の中間製品とし、最後にこの中
   間製品を更に加工して金属物体とする少くとも二
   つの出発元素あるいは化合物から構成される合金
   を使用して金属物体を製造する方法において、最
   初にそれぞれの出発元素又は出発化合物から成る
   特定数の隣接構成部品を、結束技術又は積層技術
   によつて一つにまとめて出発原料とし、次いで少
   くとも一回の断面縮小変形加工によりこの原料か
   ら出発元素又は出発化合物から成る所定厚さの製
   品素材を調整することを特徴とする金属物体の製
   造方法。 ２ 出発元素又は化合物の結束又は積層を繰り返
   し行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 出発元素又は化合物の少くとも一つが箔の形
   で準備されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の方法。 ４ 出発元素又は化合物の総てが箔の形で出発原
   料にまとめられることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の方法。 ５ 出発元素又は化合物の少くとも一つが線又は
   棒の形で準備されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の方法。 ６ 出発元素又は化合物の総てが線又は棒の形で
   出発原料にまとめられることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の方法。 ７ 出発元素又は化合物の一つが管の形で準備さ
   れ、他の出発元素又は化合物の少くとも一つがコ
   アとして詰められていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ８ 別の出発元素又は化合物の少くとも一つが管
   の形の出発元素又は化合物に線又は棒又は粉の形
   で詰められることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の方法。 ９ 線又は棒の形の出発元素又は化合物が別の出
   発元素又は化合物によつて包まれることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の方法。 １０ 出発元素又は化合物の一つが粉の形で別の
   箔の形の出発元素又は化合物に付着していること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 １１ 粉の形の出発元素又は化合物が別の出発元
   素又は化合物に散布又は噴射されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 粉の形の出発元素又は化合物が別の出発元
   素又は化合物から成る二枚の箔の間に差し込まれ
   るかあるいはその間に置かれて圧延されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １３ 中間製品の非晶質組織が所定の熱処理によ
   つて微結晶組織に変えられることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第１２項の一つに記載の
   方法。 １４ 少くとも一つの金属出発元素又は化合物の
   外に少くとも一つの別の出発元素又は化合物とし
   て半金属が使用されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第１３項の一つに記載の方法。 １５ 少くとも一つの出発化合物として合金が使
   用されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第１４項の一つに記載の方法。