JPS6133738A - 液体急冷装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は物質を溶解し、それを高速で回転しているロー
ルの表面に噴射することによって、前記物質を高冷却速
度で冷却凝固させる液体急冷装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 近年、アモルファス状態および非平衡結晶相などの特異
な物性を有する材料を作製する手段として、液体急冷技
術が多くの注目を集めている。その中でも、いわゆるロ
ール法といわれるものが最も量産性があるために近年、
多くの研究がなされている。ロール法というのは、溶解
した物質を高速で回転しているロールの表面に噴射する
ことによって、その物質を連続薄帯の形状に急冷凝固さ
せるものであり、第１図、第２図に示すようにロールの
種類によって１通常単ロール法及び双ロール法の二種に
大別される１図で１は融体、２は急冷用ロール、３は急
冷薄帯である。双ロール法は両開平滑な薄帯の製造に適
しているが１条件の制御が困難であり、量産には不適で
ある。一方、単ロール法は１条件の制御が比較的簡単で
あり１幅広の薄帯を作るのに最適の方法であるため、現
在広く利用されている。

しかしながら、従来の単ロール法液体急冷装置において
は、融体の凝固に際して、融体はロール表面と接触する
ことによる熱伝達によって冷却されるため、薄帯のロー
ルに接触した表面と自由表面とは冷却速度が異なってく
る。このため、アモルファス形成能の比較的低い合金を
急冷凝固した場合、薄帯は大部分アモルファスになるが
、自由表面側に結晶相が存在するような薄帯が得られる
こともある。このため、第３図のように単ロールの他に
遊星ロール４をつけることによって、薄帯を自由表面か
ら冷却する方法も利用されている。

しかし、この方法を用いた場合、ロール回転数が増加す
ると制御が困難になってくる。さらに、第４図のように
、ロール表面上の薄帯の自由表面にヘリウムガス導入管
５により熱伝導率の大きなヘリウムガス６を吹きつける
方法が利用されている。

この方法によると、ロール周速１００ｍ／ｓｅｃのよう
な高速でロールが回転している状態に８いても、薄帯の
自由表面に形成される結晶相の量をある程度減少させる
ことが可能となるが、薄帯の移動速度が大きいため、薄
帯が前記ヘリウムガスの存在する領域にある時間が５Ｘ
ｌＯ’秒以下と非常に短いため、十分な効果を与えるこ
とができないという欠点があった。

また、畏時間連続運転をするような量産機においては、
ロール表面の温度上昇を防ぐ必要がある。

従来、ロールの内部に冷却水を循環させる等の方法が施
されている。しかし、Ｔｉ、Ｚｒ等の活性金属を急冷凝
固する場合、真空または不活性ガス雰囲気中で急冷する
必要があり、前記の冷却水を循環させる方法は、回転軸
を通しての導入になるために、前記雰囲気中で急冷凝固
を行なう場合には、機構が非常に複雑になるなどの問題
点があった。

（発明の目的） 本発明はこのような従来技術の問題点を解決し。

ロールが高速で回転している状況においても、薄帯がロ
ール表面および熱伝導度の高いヘリウムガスと接触する
時間を長くすることによって、薄帯表面の冷却速度の改
善されたロール法液体急冷装置を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明は物質溶解手段と、溶解物質保持手段と。

前記溶解物質を高冷却速度で冷却凝固させる冷却ロール
とを具えた液体急冷装置において、前記冷却用ロールの
外周表面部分に沿って、該表面と小さな間隙を隔てて、
高熱伝導材料のブロックが設置されており、該ブロック
の冷却用ロールと対向する面に高熱伝導性のガスを吹き
つけるための穴が形成されていることを特徴とする液体
急冷装置である。

（構成の詳細な説明） 本発明は上記の構成をとることにより、従来技術の問題
点を改善した。急冷用ロールの外周表面に噴出された融
体は、ロール表面に接触したまま移動して凝固したのち
、遠心力によりロール面を離れる。ロール回転数を増加
させると薄帯がロール面から離れるのが速くなり、逆に
冷却速度が減少する場合も生じてくる。このため、薄帯
の自由表面側からのヘリウムガスによる冷却と薄帯のロ
ール表面への接触時間を長くするため、ロール外周表面
の融体噴出部分のロール回転方向の隣接した部分に熱伝
導度の高いヘリウムガスを高速で吹きつける。この場合
、従来の方法によると、吹き付けられたヘリウムガスの
一部は、ロールの外周表面上を層流となって流れるが、
大部分はロール表面から離れてしまい、あまり大きな効
果は得られない０本発明においては、ヘリウムガスが吹
きつけられる部分からロール回転方向にロール外周表面
に沿って、ブロックを設ける。ロール表面とブロックの
間隔は２〜３１１ＩＩｌ以下で小さくする。この場合、
ロール２の面に対するブロック７の断面形状は、第５図
（ａ）のように平面でも、また、たとえば第５図（ｂＪ
のようにガイド８をつけてもさしつかえない、上記構成
により、ロール表面に高速で吹きつ叶られたヘリウムガ
スは、大部分ブロックとロール表面との間の小間隙をロ
ール面に沿って高速で流れるようになる。このため、ロ
ール表面に噴出された融体は、高速のヘリウムガスがロ
ール面に吹きつけられる力とロール表面を流れる多量の
ガスによって、ロール接触時間が長くなるとともに小間
隙中を熱伝導の高い多量のヘリウムガスと接触して移動
するため、ヘリウムガスによる冷却、特に薄帯の自由表
面の冷却効果が著しくなる。

また、上記ブロックは、Ａｇ　、　Ｃｕ等の高熱伝導性
の材料を使用し、そのロール表面と相対する表面は非常
に平滑なものとする。上記の小間隙中を移動中にロール
表面を遠心力によって離れた薄帯は。

この段階でかなり高温であり、このブロックの表面に沿
って移動することによってさらに冷却される。

さらに、長時間連続運転をする場合、上記構成をとるこ
とにより、ロールの表面温度の上昇も。

ロール表面が多量のヘリウムガスと接触することにより
ある程度弁えることが可能となる。

（実施例） 以下１本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第６図は１本発明の一実施例を示すものである。

本装置で使用したブロック７は、銅製であり１ロタ ール表面に対するガイドの形状は第夕図（ｂｌのような
形状のガイドをもうけであるが、第６図ではガイド部分
を省略しである。ロール２の外周表面とブロック７との
間隔は１ｉ１１Ｌとした。ロール表面に吹きつけるヘリ
ウムガスは液体窒素９中を通して冷却したのち、ブロッ
ク中に形成されたヘリウムガス噴出口６４に導かれ、噴
出する。ブロック中に形成されたヘリウムガス噴出口１
０の断面形状は第７図に示されているように、ブロック
７内を通るヘリウムガス導入管５の先端に設ｄられた８
關間隔にあけられた直径１」の穴５個よりなっている。

第６図において、ノズル６５中の融体１は、ロール表面
に噴出される。ロールの直径は２０　ｃｔｔｚを用い、
６０００　ｒｐｍで一定とした。融体が噴出されると同
時にヘリウムガス噴出用バルブ１２を開き、ヘリウムガ
スをロール面上へ吹きつける。凝固した薄帯３はロール
表面とブロックの間の小間隙を通って試料室１３に蓄積
される。

本装置を用いて、　Ｚｒ　３２　Ｃｕ　６６合金のヘリ
ウムガス流量を変化させた場合の非晶質化率を定量Ｘ線
分析により求めた結果を表に示す０表よりヘリウムガス
流量が増加するにつれて非晶質化率が増加するのがみら
れる。また、得られた薄帯の表面は従来の方法では著し
い結晶のピークがみられたが本装置による方法では小さ
くなり１表面の冷却効　　果も顕著となる、 表 （発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明になる液体急冷装置は
、単ロール法により作製される薄帯の冷却速度、特に、
薄帯のロール面に接触していない自由表面の冷却速度を
増加させるものであり、その効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１回合よび第２図は、ロール法液体急冷装置の原理図
、第３図は、遊星ロール付単ロール法の原理を示す図、
第４図は、ロール表面上の薄帯の自由表面にヘリウムガ
スを吹きつける原理図、第５図は、ロールの外周表面に
対するブロックの断面形状を示した図であり、第５図ｔ
ａｌは平面の場合。 第５図（ｂｌはガイドをつけた場合を示す図、＃ｇ６図
は本発明の実施例を示した図、第７図は、ブロック中に
形成されたヘリウム噴出口の断面形状を示す図である。 図において、１は融体、２は冷却用ロール、３は急冷薄
帯、４は遊星ロール、５はヘリウムガス導入管、６はヘ
リウムガス、７はブロック。 ８はガイド、９は液体窒素、１０はヘリウムガス噴出０
．１１は石英ノズル、１２はヘリウムガス噴出用バルブ
、１３は試料室である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物質溶解手段と、溶解物質保持手段と、前記溶解物質を
   高冷却速度で冷却凝固させる冷却ロールとを具えた液体
   急冷装置において、前記冷却用ロールの外周表面部分に
   沿って、該表面と小さな間隙を隔てて、高熱伝導性材料
   のブロックが設置されており、該ブロックの冷却用ロー
   ルと対向する面に高熱伝導性のガスを吹きつけるための
   穴が形成されていることを特徴とする液体急冷装置。