JPS597433A - アモルフアス成形体の成形方法 - 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】 本発明は半導体、半金属、金属のアモルファス粉末の爆
発圧搾九より、アモルファス成形体を成形する方法に関
するものである。半導体、半金属、金属、及び合金のア
モルファスは、結晶性物質に比して、その耐摩耗性、耐
食性、強じん性、高透磁率、インバー・レンバー特性、
耐放射線損傷などの優れた機能を有することから、最近
その広範囲な普及が期待され、太陽電池、トランス材料
、磁気ヘッド材料等への応用研究が注目されている。

半金属、金属アモルファスはスパッター法、気相化学反
応法、メッキ法、溶融物質の超急冷法により製造しうる
。製法技術上粉末、フィラメント又はリボン状の材料形
態に限られている。

現在、これらの方法の中で、最も一般的に用いられ、し
かも大きなアモルファス成形体を得る方法は、液体急冷
法である。しかし、その方法においても、長さは数百ｍ
のアモルファス体が得られるが、厚さはせいぜい数百ミ
クロン、巾は１００１１１１程度のリボン状のアモルフ
ァス成形体しか製造できない。このような現状から半金
属、金属アモルファスはその優れた特性の用途が期待さ
れてはいるものの任意形状サイズを有する形態の拐料が
得られないため、ご（限られた小部品への応用に限られ
ている。

粉末乃至リボン状の、アモルファスを用い℃の更に大き
なアモルファス成形体の成形技術の開発の期待される理
由はここにあるといえる。通常の焼結法や溶接法は、ア
モルファスの特性であるランダムな原子配列を、熱によ
って結晶化させてしまうために好ましくない。

本発明者等は爆発圧搾法の適用により半金属、金属アモ
ルファス成形体の成形に着目し種々検討を重ねた。

爆薬の爆轟エネルギーの利用により粉体を圧搾し成形体
を得る方法は公知であり、半金属又は金属アモルファス
粉末に適用した例も僅か乍も知られている。

本発明者等は半金属又は金属アモルファス粉末の爆発圧
搾による成形体の製造研究を種々試みたところ、爆発圧
搾成形体において成形体内部に割れ等のない均一な緻密
一体化層を形成させかつ原料アモルファスの原子配列が
損なわれていない成形体が得られる特定東件が存在する
ことを知り本発明に到達した。

すなわち、本発明は筒状金属容器に半金属、半導体、金
属、合金のアモルファス（以下単にアモルファスという
）粉末を充填し、その容器の周囲を爆轟時において爆速
２，０００７すじ＼５．０００ル気を有する爆薬によっ
て均一に覆い同軸的に爆薬を爆発させ、圧搾により前記
アモルファスを一体に成形することを特徴とするアモル
ファス成形体の成形方法である。

以下に、矛１図を参照して本発明による爆発圧搾法によ
るアモルファス成形体の成形方法を説明する。ｇ・１図
はアモルファス粉末から棒体を成形する一態様を示し、
原料であるアモルファス粉末４を容器ｌ内に充填し、容
器外周な四んで配置される爆薬の層１３の爆発エネルギ
ーにより外側から中、Ｌ？軸方向に圧搾され締め固め固
化され成形体が得られる。

金属容器ｌは　下部が密閉され又いない場合は、金属底
栓２が溶接される。なお、この際、金属栓２には、後の
真空処理のために、穴加工を行なっており、真空引き用
導管６が接続される。アモルファス粉体装填前に、真空
排気用のフィルター３を、金属粉をプレスしてつくる。

かかる容器に　アモルファス粉末４を装填する。

上部枠５は、真空排気のための密閉容器にするためであ
り、更に真空コンパウンド１５によって、接合部は覆わ
れる。

真空併気後、導管６は、口径乞つぶす事によって密着さ
せて、真空度を保持した後、切断される。

爆発圧搾時には、上部からの衝撃波防止のために、円錐
状の粘土８が置かれ、また、容器全体に渡って、均一な
圧力を与えるために、補助容器７が付けられる。

金属中心固定材９は、爆薬保持筒１１の中心に、容器が
配置されるようにするもので、かかるセットを行なった
後、爆薬１３を装填して、電気雷管１４により、同軸的
に起爆する。

なお、支持＠】０及び支持筒１２は、上記に説明した装
置の架台である。

筒状金属容器は円形、楕円乃至多角形の横断面の容積空
間を有する容器であり通常は光填時にアモルファス粉末
の漏れ防止の目的で底部に当て根を設ける。種々の検討
の結果底栓は金属容器を溶接等他の接合法により予め固
矩しておく方が好ましい。また、金楓板をプレス加工体
あるいはロンドのくり切削体により得られる有底金属容
器の一体型を用いることもできる。

底部を金属栓の溶接により、強固にするのは、爆薬によ
って得られた成形圧力を、保持するためであり、また内
部粉末の金属器より外への、飛散を防止するためである
。アモルファス粉末は、結晶性（主として金属粉末の場
合）に比して、剛直であり、塑性変形態が小さいために
、大きな成形圧力を必要とするが、過剰な成形圧力はア
モルファス状態特有の性質の消失を促し、また得られる
アモルファス成形体に割れなどの欠陥を促す。このため
に、爆薬によって得られる成形圧力を有効に利用し、ま
た金属容器の収縮によって内部のアモルファスの容器底
部からの飛散な防ぐために底部を有する金属容器を用い
る方が好ましい。

アモルファス粉末を装填する容器は金属材料を用いるの
が好ましい。

これは　前記した理由と同様、成形圧力を有効に利用す
るため爆薬によって得られる成形圧力を、圧力媒体とし
ての容器を破壊させることがなく、内部のアモルファス
粉に作用させるためであり、また爆発による高圧発生後
の　二次現象として生じる希薄波より、内部のアモルフ
ァス体を保護し、かつ成形圧力の持続を得るためである
。

ここに示す金属容器とは、充分な延性を有する鋼、銅、
アルミ等の金属材料一般を　さしている。

また金属容器の肉厚は、爆薬によって得られる成形圧力
に耐え得る厚さを、持たなければならない事は当然であ
る。特に鋼容器類におい又は、耐力値が低（、かつ延性
、強度を有する材料が好ましい０ かかる粉末の装填を行なった後、上部に金属栓をして密
閉容器とする。この際に溶接などの多大な入熱を要する
接合法は好ましくない。なぜならば、内部アモルファス
の特性が損なわれる。すなわち結晶化を生じるからであ
る。

本発明者らは、市販されている接着材を用いて接合させ
たが、内部アモルファスが結晶化しない温度域の接合法
で有れば、他の方法で行なっても良い。

またこの場合、上部栓は単純に金属容器上面に接するだ
けでなく、金属容器の内部にはめ込むようにする。はめ
込む深さは小口径の管では、内径と同じ程はめ込むのが
好ましい。爆発圧搾時には金属容器周囲より体幅して来
た衝撃圧縮波が、粉体中心部において衝撃反射波となり
、この反射波は一度緻密成形されたアモルファス成形体
を　容器上方に飛散させようとする作用なする。これに
対して、爆発圧搾時の初期の段階で、金属容器により上
部金属栓をかしめて上部を強化し、内部のアモルファス
の飛散を防止するのである。

この際、あらかじめ栓の挿入部及び金属容器にネジ加工
を行なった状態でも良い。以上の後爆発圧搾を行なうが
その前に真空排気を行なうのが好ましい。この場合の真
空排気はアモルファス粉体間に存在する。空気成分の断
熱圧縮による温度上昇を押さえ、アモルファスの結晶化
を防止するためである。また内部空気成分成形圧力の伝
達を損なうことな（有効に利用することにより小爆薬量
で成形体を得る事を可能にするためで′ある。高い硬さ
と強さを有する金属系アモルファスなどの場合には特に
好ましい。

爆発圧搾前のかかる真空排気処理において、金属容器の
内部の真空度は、高真空であるほど前述した効果が期待
できる。しかし、本発明者らが鋭意に研究を重ねた結果
、少なくとも真空度Ｉ　Ｘ　１０１Ｔｏｒｒの状態にす
れは、前述した断熱圧縮による温度上昇、及び成形圧力
の有効利用に対して、充分なる効果を示すことがわかっ
た。なお、この真空排気処理において、目的とする真空
度を容易に得、かつ、爆発圧搾時まで保持するためには
例えば上部栓と金属容器の接合部を　真空用コンパウン
ドなとで覆ってやるとよい。

目的とする真空度に到達したならば、真空ポンプと接続
しである、排気用金属パイプの口径をつぶす事によって
密着させて、真空度を保持した後切断する。この場合、
爆発圧搾までに真空度を保持するために切断口を溶接す
るか、あるいは真空コンパウンドで覆ってやると良い。

かかる前処理を行なった後、爆発圧搾における装置の設
定を行ない、爆発圧搾を行なう。

爆発圧搾の際、成形を行な°うアモルファス粉末の装填
された金属容器の上部には、粘土などの不活性物質を、
金属容器と同じ口径の円錐形にして置き、爆発時に生じ
る上部からの衝撃波を防ぐ事が好ましい。また１部には
、金属容器が全体にわたって均一な成形圧力を得るため
の筒状補助容器を置く。これらの補助容器は、上部の成
形用金属管と、同−径及び同一形状を持つ材質は他の金
属パイプあるいは金属以外の物でも良いが、金属容器と
同じものを使用する方が作業し易い。しかし、この補助
容器は、下部における衝撃の反射を防ぐ効果も有してお
り、そのためには成形容器と同種の材質、あるいは衝撃
波の通過し易い材質が好ましい。補助容器と金属容器の
接合は、本発明者は粘着テープによって行なったが、ア
モルファス粉末の特性を損なわないなら、溶接などの方
法で固定しても良い。

次に、爆薬保持筒内に成形する金属容器を設置する。こ
の場合、爆薬の中心に金属容器を設置することが重要で
ある。そのためには、爆薬保持筒の内径と同一径を持つ
物質の中心に、金属容器と同−の外径及び形状を有する
孔を設け、その中にはめ込むとよい。本発明者は厚さｉ
ｏｍｉの発泡スチロールを用いたが、加工性の良い他の
物質でも良い。

かかる方法で設置を行なった後、爆薬を爆薬保持筒内に
装填し上部より電気雷管にて起爆する。

本発明においては、爆轟時に爆速２，０００〜５．００
０７ｉ／或好ましくは２，０００ｍ／５ｅｃ−４，００
０Ｖ式を有する爆薬を用いる。５　＋　０００％／ｓｅ
ｃを越えるとアモルファスが過剰な成形圧力、熱によっ
て結晶形に変化したり、また得られた成形体の内部に割
れなどの欠陥を生じる傾向が著しい。

爆発圧搾後、金属容器は切削ＩＬどの機械力ロエあるい
は薬品による溶解によって取り除かれるが、目的に応じ
てはそのままでも良い。

また、金属容器として内部アモルファスの結晶化温度よ
りも低（・融点を持つ羽料を用（・たならば、加熱によ
って融解させても良い。

以上、本願発明の詳細につい又記載してきたが、本発明
において成形体全体にアモルファスの特性を保持し、か
ついかに割れなどの欠陥のない緻密な一体の成形体を得
るかが解決すべき問題点であった。

本発明者らは、それらを克服すべくために多大な研究を
重ね、アモルファス特有の性質を有し内部に割れのない
均一な緻密一体化したアモルファス成形体を得ることが
できた。

以下、実施例によって本発明ケ説明する。

実施例１ 牙１図に示す方法を用いての圧搾成形を行った。

長さ１５０Ｉ、外径３１．５１１１＋、肉厚１．４５１
ｆｉの鋼管に、厚さ５１１１１の円板状の床鋼板を溶接
して、底部にφ２ｍ＋の穴加工を行ない、同径を有する
真空排気用の薄肉銅パイプをさし込み固着して容器を製
作した。

この容器内に少量の金属アルミ粉を入れ、鋼容器内に押
治具を差込んでアルミラプレスで加圧して、底部の穴を
金属粉の成形体でぶ、さいた。これは後の真空排気にお
いて、アモルファス粉末が吸引されないための金属フィ
ルターとして作用する。

内部をアルコールで洗浄した後、Ｆｅ−８ｉ−Ｂ系より
なるアモルファス粉末を、容器周囲をたたきながら均一
に充填した。容器上部の金属栓は上部外径２８．５φ、
１部外径２８φ、長さ３０Ｉ１１１のもので上端面より
深さ２０ｍ＋１１１程入れて、瞬間接着剤（商品名アロ
ンアルファ）で固定、周囲を真空コンノくランドで覆い
、真空度Ｉ　Ｘ　１０１ｔｏｒｒになるまで排気した。

次に、管下端に接続した真空引き用導管の銅ノ々イブ内
部をベンチ等でつぶして真空度を保持させた状態で切断
し、更にその切断口を真空コンノくランドで真空保持の
ために覆った。真空排気を行った金属管容器上部には、
円錐状の粘土をのせ、下部には同種の鋼管長さ５０−を
補助管として、同軸的に配置し粘着テープにより連結固
定させた。

爆薬保持筒としては紙筒を用いたが、紙筒の内部には、
金属容器の管部軸心が紙筒の中心になるように、中心に
金属部と同じ径の穴を持つ、厚さ１０１１１１ｍのスタ
イロフオムがはめこまれている。この穴に上記金属管を
設置する。この紙筒上部より爆速２１００？？７Ｓｅｃ
、２５００ｍ／ｓｅｃを有する粉状爆薬を装填した。こ
の際、紙筒の高さは粘土の頂点より５０ｆｉ程高くした
。これは、爆速の安定領域で成形加工を行なうための、
爆薬の誘導部である。かかる設置の後、上部の中心にセ
ットされた電気雷管より起爆し成形を行なった。

爆発圧搾後の容器は、全体に渡って均一に収縮されてお
り、内部粉末の飛散も認められない。

金属容器の管部の横断面を切断し、ノくフ研磨後の断面
を観察した結果、いづれの成形試料ともに金属光沢の鏡
面をもち肉眼的も割れのない緻密な成形体が得られた。

Ｘ線検査の結果成形体はアモルスの層の均一層であるこ
とが判明した。

実施例２ 真空新気処理を省いた外は実施例１と同条件で海神し棒
状圧搾成形体を得た。横断面をパフ研磨したところ断面
穴に斑点状に金属光沢を欠くところが若干存在するがＸ
ｇ的にｉ＄全全体してボイドのないアモルファス緻密成
形体が得られていることをたしかめた。

実施例３ 実施例１の爆薬を爆速４８００ｒｎ／ｓｅｃの爆薬に変
えてＦｅ−８ｉ−Ｂ系のアモルファス粉末を爆発圧搾し
”ＣＸ線的にアモルファスとみとめられる成形体を得た
。

この成形体の断面をパフ研磨した後肉眼では認められ１
よいがミクロ観察では中心部に微細なりラックが数ケ所
認められた。

実施例４ 実施例１の条件を用いて、Ｃｏ−８ｉ−Ｂ系のアモルフ
ァス合金について行なった結果、パフ研磨径断面を観察
した結果断面においてむらのない金属光沢を有した、割
れのない緻密な成形体となっていた。

Ｘ線試験の結果アモルファス状態であることを確認した
。

実施例５ 爆速４０００ｍ／Ｓ６Ｃを有する粉状爆薬を用いて、Ｃ
ｏ−ＭＯ系アモルファス粉末を、同様に圧搾を行なった
結果、バス研磨断面が均一な金属面光沢を有し完全に一
体化されたアモルファスの緻密な成形体を得た。

実施例１０ 上記について、爆速７０００ｍ／ｓｅｃを有するシート
爆薬を用いて行なった結果、断面観察したところ成形体
は中心にボイドが生じており、割ｉｔも認められた。

比較例ｌ Ｆｅ−８ｉ−Ｂ系のアモルファス粉末な、実施例１と同
様な前処理を行ない、爆速７　Ｑ　Ｑ　Ｑｍ／Ｓｅｃを
有するシート状の爆薬を用いて、爆発圧搾を行なった。

この際爆薬は紙筒を用いずに、直接金属管に巻きつけて
電気雷管より起爆させた。得られた成形体を１中心に穴
が生じかつ周囲に無数の割れが認められた。

比較例２ 長さｌ　Ｑ　Ｑ　ａ　、外径１６１１ｍ＋、肉厚１１１
ＩＩ＋を有するポリエチ管に、Ｆｅ−８ｉ−Ｂ系アモル
ファス粉末を装填した。なおこの際、上部及び１部に１
は外径１４ｍ、長さ１０１１１１＋の栓をはめ込んだ。

接合を工瞬間接着材によって行ない、その後真空排気を
行なって、実施例１に従って爆発圧搾を実施した。その
結果、ポリエチ管は破壊され、内部粉末は飛散した。

比較例３ 実施例３において、爆速５３０Ｑｍ／ｓｅｃを有するシ
ート爆薬を用いて、爆発圧搾した結果、パフ研磨した成
形体断面は金属光沢を有しているか断面には肉眼でみら
れる小さな割れが認められた。

実施例５ 金属管容器の底栓を、浴接ぜずに実施例１０条件で爆発
圧搾した結果、金属管中央部より下の成形体は飛散して
残っていなかった。

実施例８ 爆速１１００ｔ′ｎ／ｓｅｃ以下を有する粉状爆薬を用
いて、Ｎｉ−Ｚｒ系アモルファス粉末を爆発圧搾した。

その他の条件は実施例１と同じである。その結果、得ら
れた成形体のパフ研磨断面は金属光沢が１工（、手ハン
マー偽撃でこわれる程度の粗なアモルファス成形体であ
った。

【図面の簡単な説明】

牙１図は、アモルファス粉末の爆発圧搾成形方法の一態
様を示す。 １：金属容器　　　　９：金属管中）０固定材２：底栓
　　　　　　ｌＯ：支持板 ３：金属フィルター　１１；爆薬保持筒４：アモルファ
ス粉体　１２：支持筒 ５：上部栓　　　　　１３：爆薬 ６：真空引き用導管　１４：　％気雷管７：補助容器 ８：粘土 特許田麩　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体、半金属、金属のアモルファス　粉末を筒状の金
   属容器に充填し、爆鋒時において爆速２．０００〜５　
   、０１）０ｍ７ｓｅｔを爆薬を用いて、前記容器内にお
   いて同軸的に圧搾、固形化することを特徴とするアモル
   ファス、成形体の成形方法