JPH07227651A - Nozzle for producing fine metallic wire - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属をノズルから
噴出させて、冷媒中で凝固させることにより金属細線を
製造する際に用いられる金属細線製造用ノズルに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nozzle for producing a fine metal wire used for producing a fine metal wire by ejecting molten metal from a nozzle and solidifying it in a refrigerant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、溶融金属をノズルから噴出させ
て、冷媒中で凝固させることにより金属線を製造しよう
とする研究が進んでおり、その工業的な製造方法とし
て、特開昭５６−１６５０１５号公報に開示された回転
液中紡糸法や、特開昭５８−１７３０５９号公報に開示
されたベルトコンベアー法が知られている。回転液中紡
糸法とは、回転するドラムの内壁に遠心力で保持された
冷媒中に、ガス圧により、ノズルから溶融金属を噴出せ
しめ、この溶融金属を急冷凝固させてアモルファス金属
細線や結晶質金属細線などを製造する方法である。ま
た、ベルトコンベアー法とは、ベルトコンベアー上を移
動する整流された冷媒中に、ガス圧によりノズルから溶
融金属を噴出せしめ、この溶融金属を急冷凝固させてア
モルファス金属細線や結晶質金属細線などを製造する方
法である。2. Description of the Related Art Conventionally, research has been conducted to produce a metal wire by ejecting a molten metal from a nozzle and solidifying it in a refrigerant. The rotating submerged spinning method disclosed in JP-A-58-173059 and the belt conveyor method disclosed in JP-A-58-173059 are known. The rotating submerged spinning method is a method in which a molten metal is ejected from a nozzle by gas pressure into a refrigerant held by a centrifugal force on the inner wall of a rotating drum, and the molten metal is rapidly cooled and solidified to form an amorphous metal fine wire or crystalline material. This is a method of manufacturing thin metal wires and the like. Further, the belt conveyor method, in the rectified refrigerant moving on the belt conveyor, to eject the molten metal from the nozzle by gas pressure, to rapidly solidify the molten metal, such as amorphous metal fine wire or crystalline metal fine wire. It is a manufacturing method.
【０００３】これらの金属細線の製造方法においては、
通常、誘導溶解炉やアーク溶解炉を用いて作製された固
体の母合金が原材料として利用されている。すなわち、
ノズル孔を備えた石英ガラスやアルミナなどのセラミッ
クス容器からなるノズル中に、所望の組成の母合金を保
持し、その母合金を加熱し再溶解させた後、所定の温度
においてガス圧によりノズルから噴出せしめ、冷媒中で
凝固させることにより、金属細線が製造されている。ま
た、これらの金属細線の製造に用いられる冷媒として
は、通常、蒸留水、イオン交換水、水道水などが用いら
れている。さらに、ノズルの材質としては、石英ガラス
が一般的に用いられているが、この石英ガラス管の一端
を溶融し、絞り加工して所望の孔径のノズル孔に加工す
ることにより、金属細線製造用ノズルとして金属細線の
製造に用いることができる。In these methods of manufacturing thin metal wires,
Usually, a solid master alloy produced by using an induction melting furnace or an arc melting furnace is used as a raw material. That is,
Hold the mother alloy of the desired composition in the nozzle consisting of a ceramics container such as quartz glass or alumina with a nozzle hole, heat the mother alloy and remelt it, then from the nozzle by gas pressure at a predetermined temperature A thin metal wire is manufactured by being jetted and solidified in a refrigerant. Further, distilled water, ion-exchanged water, tap water, etc. are usually used as the refrigerant used for manufacturing these metal fine wires. Further, although quartz glass is generally used as the material of the nozzle, one end of this quartz glass tube is melted and drawn to form a nozzle hole having a desired hole diameter, thereby producing a fine metal wire. It can be used as a nozzle in the production of thin metal wires.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属細線製造用ノズルは、一般に、噴出される溶湯流と
反応したり、機械的摩耗によりノズル孔が大きくなり、
金属細線の線径の増加につながるという問題があった。
また、金属細線の線径の増加は、急冷凝固速度を低下さ
せるので、製造された金属細線の特性の低下をきたらす
といった問題もあった。本発明は、金属細線製造時のノ
ズル孔の拡大を抑制し、寿命の長い金属細線製造用ノズ
ルを提供することを目的とするものである。However, in the conventional nozzle for producing a fine metal wire, in general, the nozzle hole becomes large due to the reaction with the jet of molten metal or mechanical abrasion.
There is a problem that it leads to an increase in the wire diameter of the thin metal wire.
Further, since an increase in the wire diameter of the thin metal wire lowers the rapid solidification rate, there is also a problem that the characteristics of the manufactured thin metal wire deteriorate. It is an object of the present invention to provide a nozzle for producing a metal fine wire which has a long life by suppressing the expansion of the nozzle hole during the production of the metal fine wire.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、溶融金属を噴
出させるためのノズルにおいて、ノズルの噴出部を特定
の形状とすることにより、金属細線製造時のノズル孔の
拡大を抑制し、ノズルの寿命を大幅に延ばすことができ
るという事実を見出し、本発明に到達した。すなわち、
本発明は、溶融金属を噴出させるためのノズルにおい
て、ノズルの噴出部の形状が下記(1) 及び(2) を満足す
ることを特徴とする金属細線製造用ノズルを要旨とする
ものである。 (1) ノズルの噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径
が１mmになるまでの長さ( Ｌ1)が1.0 〜2.0mm である。 (2) ノズルの噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径
が0.5mm になるまでの長さ( Ｌ0.5)が0.3 〜0.7mm であ
る。DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of intensive studies to solve such a problem, the inventors of the present invention have designed a nozzle for ejecting molten metal to have a specific ejection portion. As a result, they have found the fact that it is possible to suppress the expansion of the nozzle holes during the manufacture of thin metal wires and significantly extend the life of the nozzle, and arrived at the present invention. That is,
The gist of the present invention is a nozzle for ejecting molten metal, characterized in that the shape of the ejection part of the nozzle satisfies the following (1) and (2). (1) The length (L 1 ) from the nozzle hole at the tip of the jet portion to the inner diameter of the jet portion of 1 mm is 1.0 to 2.0 mm. (2) The length (L 0.5 ) from the nozzle hole at the tip of the ejection portion of the nozzle until the inner diameter of the ejection portion becomes 0.5 mm is 0.3 to 0.7 mm.
【０００６】以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的
に説明する。図１は、本発明の金属細線製造用ノズルの
一例を示す概略斜視図であり、図２は、本発明の金属細
線製造用ノズルの噴出部を示す一部拡大図である。図１
及び図２において、金属細線製造用ノズル１の一端に、
溶融金属をノズルから噴出させるための噴出部２が設け
られており、この噴出部２先端のノズル孔３から溶融金
属が噴出される。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the nozzle for producing a fine metal wire of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view showing a jet portion of the nozzle for producing a fine metal wire of the present invention. Figure 1
And, in FIG. 2, at one end of the nozzle 1 for manufacturing the fine metal wire,
A spouting part 2 for spouting the molten metal from a nozzle is provided, and the molten metal is spouted from a nozzle hole 3 at the tip of the spouting part 2.
【０００７】本発明においては、ノズルの噴出部２を以
下の形状に規定することが必要である。すなわち、図２
のノズルの噴出部２の一部拡大図において、噴出部２先
端のノズル孔３から、噴出部２の内径が1mm になるまで
の長さＬ1 が1.0 〜2.0mm であり、かつノズル孔３か
ら、噴出部２の内径が0.5mm になるまでの長さＬ0.5 が
0.3 〜0.7mm であることが必要である。また、好ましく
は、ノズルの噴出部２先端のノズル孔３から、噴出部２
の内径が1mm になるまでの長さＬ1 が1.2 〜1.6mm であ
り、かつノズル孔３から、噴出部２の内径が0.5mm にな
るまでの長さＬ0.5 が0.4 〜0.6mm である。ノズルの噴
出部２先端のノズル孔３から、噴出部２の内径が1mm に
なるまでの長さＬ1 が1.0mm 未満あるいは2.0mm を越え
る場合、あるいは、ノズル孔３から、噴出部２の内径が
0.5mm になるまでの長さＬ0.5 が0.3mm 未満あるいは0.
7mmを越える場合には、金属細線を製造する際に、ノズ
ルの孔径が大きくなったり、ノズル詰まりを起こしたり
してノズルの寿命が短くなる。また、本発明のノズルの
材質としては、石英ガラスやアルミナなどのセラミック
スを用いることが好ましい。In the present invention, it is necessary to define the ejection portion 2 of the nozzle in the following shape. That is, FIG.
In a partially enlarged view of the jet portion 2 of the nozzle, the length L 1 from the nozzle hole 3 at the tip of the jet portion 2 to the inner diameter of the jet portion 2 being 1 mm is 1.0 to 2.0 mm, and the nozzle hole 3 To the inner diameter of the spout 2 is 0.5 mm, the length L 0.5 is
It must be 0.3 to 0.7 mm. In addition, it is preferable that the ejection portion 2 be formed from the nozzle hole 3 at the tip of the ejection portion 2 of the nozzle.
The length L 1 until the inner diameter of the nozzle is 1 mm is 1.2 to 1.6 mm, and the length L 0.5 from the nozzle hole 3 until the inner diameter of the ejection portion 2 is 0.5 mm is 0.4 to 0.6 mm. When the length L 1 from the nozzle hole 3 at the tip of the nozzle 2 to the inner diameter of the nozzle 2 is less than 1.0 mm or more than 2.0 mm, or from the nozzle hole 3 to the inner diameter of the nozzle 2 But
The length L 0.5 until it becomes 0.5 mm is less than 0.3 mm or 0.
If it exceeds 7 mm, the nozzle hole diameter becomes large or the nozzle is clogged when manufacturing the fine metal wire, and the life of the nozzle is shortened. Further, as the material of the nozzle of the present invention, it is preferable to use quartz glass or ceramics such as alumina.
【０００８】本発明で金属細線を製造するには、例え
ば、前述した特開昭５６−１６５０１５号公報に開示さ
れた回転液中紡糸法や、特開昭５８−１７３０５９号公
報に開示されたベルトコンベアー法を用いことができる
が、この二つの製造方法に限定さるものではない。すな
わち、細孔を備えた石英製ノズルに所望の組成の母合金
を入れ、その母合金を加熱し再溶解した後にガス圧によ
りノズルから噴出せしめ、冷媒中で凝固させて金属細線
を製造する方法に広く応用することができる。In order to produce a fine metal wire in the present invention, for example, the rotating submerged spinning method disclosed in the above-mentioned JP-A-56-165015 and the belt disclosed in JP-A-58-173059. A conveyor method can be used, but is not limited to these two manufacturing methods. That is, a method of producing a fine metal wire by putting a mother alloy having a desired composition into a quartz nozzle having pores, heating and remelting the mother alloy, and then ejecting it from the nozzle by gas pressure and solidifying in a refrigerant. It can be widely applied to.
【０００９】また、本発明は、溶融状態でノズルから噴
出可能な金属又は合金について適用することが可能であ
り、Fe族合金、Cu合金、Pb合金、あるいはAl合金などの
種々の合金系に適用することができる。Further, the present invention can be applied to metals or alloys which can be jetted from a nozzle in a molten state, and to various alloy systems such as Fe group alloys, Cu alloys, Pb alloys or Al alloys. can do.
【００１０】[0010]
【作用】本発明においては、ノズルの噴出部２先端のノ
ズル孔３から、噴出部２の内径が 1mmになるまでの長さ
Ｌ1 及びノズル孔３から、噴出部２の内径が0.5mm にな
るまでの長さＬ0.5 を規定して、ノズルの噴出部２の形
状を定めることにより、噴出部２での急激な溶湯の圧力
損失の上昇などを抑え、噴出部２での溶湯による機械的
摩耗の減少及び溶湯とノズルの反応を抑制することが可
能となり、ノズルの寿命を大幅に向上させるという役目
を果たす。In the present invention, the length L 1 from the nozzle hole 3 at the tip of the nozzle 2 to the inner diameter of the nozzle 2 is 1 mm and the inner diameter of the nozzle 2 is 0.5 mm from the nozzle hole 3. By defining the length L 0.5 until the temperature reaches the limit, and by determining the shape of the jetting portion 2 of the nozzle, it is possible to suppress a sudden increase in the pressure loss of the molten metal at the jetting portion 2 and to prevent the mechanical effect of the molten metal at the jetting portion 2. It becomes possible to reduce wear and suppress the reaction between the molten metal and the nozzle, which serves to significantly improve the life of the nozzle.
【００１１】[0011]
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。 実施例１〜４ 比較例１〜３ Fe77.5Si7.5B15（数字は原子％を表す。）の組成を有す
る母合金を溶解させ、これを表１に示すような形状の噴
出部を有する金属細線製造用ノズルから噴出させて、冷
媒中で急冷凝固させることにより、金属細線の製造を行
った。まず、母合金の作製には多孔質アルミナルツボを
用い、原料としては、電解鉄（純度99.9％）、シリコン
（純度99.999％）、クリスタルボロン（純度99.8％以
上）を用いて、溶解温度1300℃で溶解させ、母合金を作
製した。EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. Examples 1 to 4 Comparative Examples 1 to 3 Fe 77.5 Si 7.5 B 15 (numerical value represents atomic%) A master alloy having a composition was melted, and a metal having an ejection portion having a shape as shown in Table 1 was melted. A thin metal wire was manufactured by being ejected from a fine wire manufacturing nozzle and rapidly solidified in a refrigerant. First, a porous alumina crucible was used to prepare the master alloy, and electrolytic iron (purity 99.9%), silicon (purity 99.999%), and crystal boron (purity 99.8% or higher) were used as the raw materials, and the melting temperature was 1300 ° C. And melted to prepare a mother alloy.
【００１２】次に、表１に示すノズル孔径が130 μm
で、内径が34.5mmの石英ガラス製の金属細線製造用ノズ
ル中に、作製した母合金300gを入れ、ノズル内で合金を
再溶解させ、噴出温度1300℃にて、内径800mm φの回転
ドラムの内壁に保持された深さ２５ｍｍの回転冷却水
に、アルゴンガス圧5.5kg/cm2 で溶融金属を噴出させて
金属細線を作製した。得られた金属細線はアモルファス
金属細線であった。なお、この回転液中紡糸法によりア
モルファス金属細線を製造する際の溶融ジェットのドラ
ム水面への導入角は60度であり、ノズル孔と水面との距
離は3mm であった。溶融金属の温度は熱電対により測定
した。Next, the nozzle hole diameter shown in Table 1 is 130 μm.
Then, put 300 g of the produced mother alloy into the nozzle for manufacturing fine metal wires made of quartz glass with an inner diameter of 34.5 mm, remelt the alloy in the nozzle, and at the jetting temperature of 1300 ° C, the rotating drum with an inner diameter of 800 mm φ Molten metal was spouted at an argon gas pressure of 5.5 kg / cm 2 into rotary cooling water having a depth of 25 mm held on the inner wall to produce a thin metal wire. The obtained metal fine wire was an amorphous metal fine wire. The angle of introduction of the molten jet to the water surface of the drum during the production of amorphous metal thin wires by this spinning liquid spinning method was 60 degrees, and the distance between the nozzle holes and the water surface was 3 mm. The temperature of the molten metal was measured with a thermocouple.
【００１３】その結果、金属細線製造時に繰り返し使用
されたそれぞれの石英ガラス製ノズルの寿命を表す平均
延べ使用時間について表１に示す。ノズルの寿命は、ノ
ズル孔径が140 μm にまで拡大したときを限界とした。
ノズル孔径が140 μm にまで拡大すると、製造された金
属細線の特性、特にパルス発生特性の低下をきたらし、
また、溶湯の自然落下及びノズル詰まりのトラブルにつ
いても、その後の使用が不可能となる。As a result, Table 1 shows the average total use time, which represents the life of each nozzle made of silica glass, which was repeatedly used in the production of the thin metal wire. The life of the nozzle was limited when the nozzle hole diameter was expanded to 140 μm.
When the nozzle hole diameter is expanded to 140 μm, the characteristics of the manufactured thin metal wires, especially the pulse generation characteristics, deteriorate,
Further, even in the case of the trouble of the free fall of the molten metal and the nozzle clogging, the subsequent use becomes impossible.
【００１４】表１の結果より明らかなように、噴出部先
端のノズル孔から、噴出部の内径が１mmになるまでの長
さが1.0 〜2.0mm で、かつノズル孔から、噴出部の内径
が0.5mm になるまでの長さが0.3 〜0.7mm である噴出部
を有する実施例１〜４の金属細線製造用ノズルは、平均
延べ使用時間が40分を越える寿命の長いものであった。
一方、噴出部の形状が本発明の範囲以外である比較例１
〜３の金属細線製造用ノズルは、急激なノズル孔の拡
大、ノズル詰まり等によってそのノズルの寿命は短いも
のであった。As is clear from the results in Table 1, the length from the nozzle hole at the tip of the jet portion to the inner diameter of the jet portion being 1 mm is 1.0 to 2.0 mm, and the inner diameter of the jet portion is from the nozzle hole. The metal fine wire producing nozzles of Examples 1 to 4 having the jet portions whose lengths up to 0.5 mm were 0.3 to 0.7 mm had a long life in which the average total usage time exceeded 40 minutes.
On the other hand, Comparative Example 1 in which the shape of the ejection portion is outside the range of the present invention
No. 3 to No. 3 thin metal wire manufacturing nozzles had a short life due to a sudden expansion of nozzle holes, nozzle clogging, and the like.
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明によれば、金属細線製造時のノズ
ル孔の拡大を抑制してノズルの寿命を大幅に延ばすこと
が可能となり、このノズルから得られる金属細線の品質
の安定化も可能となる。According to the present invention, it is possible to suppress the expansion of the nozzle hole at the time of manufacturing the thin metal wire and to prolong the life of the nozzle significantly, and to stabilize the quality of the thin metal wire obtained from this nozzle. Becomes
【図１】本発明の金属細線製造用ノズルの一例を示す概
略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a nozzle for producing a thin metal wire of the present invention.
【図２】本発明の金属細線製造用ノズルの噴出部の一例
を示す一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view showing an example of the ejection portion of the nozzle for producing a fine metal wire of the present invention.
１ 金属細線製造用ノズル ２ 噴出部 ３ ノズル孔 Ｌ1 噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径が1mm
になるまでの長さ Ｌ0.5 噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径が0.
5mm になるまでの長さ1 Nozzle for producing fine metal wire 2 Jet part 3 Nozzle hole L 1 From the nozzle hole at the tip of the jet part, the inner diameter of the jet part is 1 mm
L 0.5 until the inner diameter of the spout is 0.5 mm from the nozzle hole at the tip of the spout.
Length up to 5mm
【表１】 [Table 1]
Claims (1)
いて、ノズルの噴出部の形状が下記(1) 及び(2) を満足
することを特徴とする金属細線製造用ノズル。 (1) ノズルの噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径
が１mmになるまでの長さ( Ｌ1)が1.0 〜2.0mm である。 (2) ノズルの噴出部先端のノズル孔から、噴出部の内径
が0.5mm になるまでの長さ( Ｌ0.5)が0.3 〜0.7mm であ
る。1. A nozzle for producing a fine metal wire, characterized in that the shape of the ejection portion of the nozzle satisfies the following (1) and (2). (1) The length (L 1 ) from the nozzle hole at the tip of the jet portion to the inner diameter of the jet portion of 1 mm is 1.0 to 2.0 mm. (2) The length (L 0.5 ) from the nozzle hole at the tip of the ejection portion of the nozzle until the inner diameter of the ejection portion becomes 0.5 mm is 0.3 to 0.7 mm.
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07227651A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001492A1 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Nozzle for liquid injection device and method of manufacturing the nozzle |
-
1994
- 1994-02-22 JP JP4972294A patent/JPH07227651A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000001492A1 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Nozzle for liquid injection device and method of manufacturing the nozzle |
| US6256884B1 (en) | 1998-07-06 | 2001-07-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Nozzle for liquid injection device and method of producing the same |
| US6585175B2 (en) | 1998-07-06 | 2003-07-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Nozzle for liquid injection device and method of producing the same |
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