JPH0364561B2

JPH0364561B2 -

Info

Publication number: JPH0364561B2
Application number: JP5421887A
Authority: JP
Inventors: Shun Sato; Juichi Sato; Toshio Yamada
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1991-10-07
Also published as: JPS63223106A

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ツ
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すなわち合金を
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4290808号明細書（特開
昭55−128506号公報）、米国特許第4406700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4290808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4406700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、
粉末化する方法である。

以上の方法は鋳造ままの非晶質薄帯を脆化させ
ることによつ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58−120703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20〜40μ
ｍ）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、また装置稼働時の騒音や
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
することによつ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
よつ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
め非品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つ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
で粉砕しやすい薄帯をつくり、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
粉砕することによつ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つ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60μ
ｍ以上で好ましくは100μｍ以上150μｍ以下であ
る。

第５図には、粉末収量におよぼす非晶質薄帯の
厚み依存性の例を示す。粉末作製条件は、合金組
成がFe_80.5Si_6.5B₁₂C₁（at％）の非晶質合金薄帯を、
予め約50mm程度の鋼鉄製のカツターで切断してお
き、この切片約１Kgを内容量が１リツトルのルー
レツトミルに20mmφのステンレス鋼球とともに挿
入し、高速回転させて粉砕した。作動時間は15分
であつた。また使用したふるいは、36メツシユ
（420μｍ）ならびに100メツシユ（149μｍ）とし
た。

作製された非晶質粉末の収量は、非晶質合金薄
帯の板厚が、40μｍから50μｍにおいて微増し、
板厚が60μｍ近傍より顕著に増大する。また板厚
が100μｍ以上では、ほぼ全量が粉末として回収
可能であつた。このことから、本発明における非
晶質合金の粉末の製造方法として、60μｍ以上の
板厚とすることが必要である。有利には、100μ
ｍ以上が好ましいことが明らかである。

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ツトノズルを使
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ｃ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（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60μｍ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
リツトの例である。スリツトの間隔ｄを４mm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
の速度を低下させることにより、板厚をさらに大
きくすることが可能である。0.4mm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80μｍとなる。ｂ、ｃのノズルも厚い非
晶質薄帯をつくる際に使用される。ｂ、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
ることによつて得られる。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は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°曲げによつて破壊しないのは薄い（あるいは
細い）ためである。ガラスフアイバーがフレキシ
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58−12703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、
あるいはセラミツク製のカツターで非晶質薄帯に
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59−157322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Ｖ字形の溝を切つたものである。
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。したがつ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から成つてい
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）に対抗して配置される。

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)多重スリツト
ノズル、(b)くし型ノズル、(c)斜めくし型ノズル等
を使用することによつて、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に非晶質薄
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以上の板厚をもつた非晶質薄帯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
ように巻き取つ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１１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１１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、ルーレツトミル、振動ミル、ロツドミルな
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つて粒度分けを行な
う。

本発明の方法によつ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、Si、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。

本発明の方法によつて作製された非晶質粉末は
磁気研磨、磁気クラツチ、圧粉鉄心、ブレーキシ
ユー、磁気シールド、電磁波シールド、複合強化
材、（磁気）フイルター、圧粉成形体の原料など
に使用できる。用途によつてCu、Sn、Zn、Niな
どの金属メツ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Fe_80.5Si_6.5B₁₂C₁（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ｌ＝50
mm、ｗ＝0.4mm、ｄ＝１mm、ロールはCu合金製、
周速18ｍ／ｓ噴出圧0.22Kg／cm²であつた。形成さ
れた薄帯は板厚65μｍ、幅50mm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50mm程度の長さ
に鋼鉄製のカツターで切断しておき、この切片約
１Kgを内容積２の振動ミルに約８mmφのAl₂O₃
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。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％、
420〜149μｍが53.5％、149μｍ以下が12.5％であ
つた。そして得られた粉末のＸ線回折の結果を非
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Fe₇₉si₈B₁₃（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、スリツトの幅ｗ、間隔ｄ、
長さｌはそれぞれ0.4mm、１mm、50mmであつた。
作製された薄帯の板厚は105μｍ、幅50mm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100mmの長さに切断した
後切片約１Kgを内容積が１のルーレツトミルに
20mmφ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分であつた。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％であつた。

実施例３合金成分がFe₇₀Co₁₀MO₄B₁₂C₄（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50mmで、溝の幅は１mm、深さ１
mmのＶ字形である。ノズルは第２図のｃ斜めしく
形ノズルを用いた。寸法はｈ＝４mm、ｗ＝１mm、
ｄ＝0.7mm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50mmで板厚は
70μｍであつた。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１Kgを実施例２で
用いたルーレツトミルを用いて約20分間作動させ
て粉砕した。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％、149μｍ以下が45.5％であつた。

（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、比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
的メリツ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、(a)多重ノズル、(b)くし形ノズル、(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(a)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５図は非晶質合金薄帯の板厚が、粉砕工程後の
粉末収量におよぼす影響を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】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。