(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有する下型（３）と、該下型（３）と共働きして上記金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を押圧し上記キャビティ部（13）に流し込んで成型するための上型（２）とを、具備し、上記溶融金属（24）が接する上型（２）及び下型（３）の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとしたことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項２】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有すると共に圧延ロール（35）にて該金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を該キャビティ部（13）に流し込んで成型するための下型（３）を備え、上記溶融金属（24）が接する下型（３）の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとしたことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項３】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有する下型（３）と、該下型（３）と共働きして上記金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を押圧し上記キャビティ部（13）に流し込んで成型するための上型（２）とを、具備し、上記溶融金属（24）が接する上型（２）及び下型（３）の一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項４】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有すると共に圧延ロール（35）にて該金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を該キャビティ部（13）に流し込んで成型するための下型（３）を備え、上記溶融金属（24）が接する下型（３）の一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項５】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有する下型（３）と、該下型（３）と共働きして上記金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を押圧し上記キャビティ部（13）に流し込んで成型するための上型（２）とを、具備し、上記溶融金属（24）が接する上型（２）及び下型（３）の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとすると共に、上記上型（２）及び下型（３）の上記一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項６】
金属材料（22）を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料（22）を溶解して形成した溶融金属（24）を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属（24）を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部（14）とキャビティ部（13）を有すると共に圧延ロール（35）にて該金属材料溶解部（14）の溶融金属（24）を該キャビティ部（13）に流し込んで成型するための下型（３）を備え、上記溶融金属（24）が接する下型（３）の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとすると共に、上記下型（３）の上記一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したことを特徴とする非晶質合金製造用の金型。
【請求項７】
表面粗さが、ＪＩＳ表示で25Ｓ以上の粗さである請求項１、２、５又は６記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項８】
サンドブラスト、グリットブラスト、液体ホーニング、ショットピーニング等にて金型内面の一部乃至全部が表面処理された請求項１、２、５、６又は７記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項９】
銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成る請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の非晶質合金製造用の金型。
【請求項１０】
溶融金属（24）を鋳込んで所定形状に成型する鋳造型とした請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の非晶質合金製造用の金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非晶質合金製造用の金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１〜100 Ｋ／ｓの非常に小さな臨界冷却速度をもった非晶質合金が開発されている。例えば、Ｚｒ−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｕ系、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ系などがある。また、これにともない、大型（バルク状）の非晶質合金成型品が種々の方法により製造されつつある。例えば、溶融金属を押圧して所定形状にする鍛造法、溶融金属を圧延して所定形状にする圧延法、溶融金属を鋳込んで所定形状にする鋳造法などである。従来、これらの方法にて大型の非晶質合金成型品を製造するための金型は、高い平滑度がないと、溶融金属が固化する際に金型と溶融金属との接点で結晶の核が発生し易いと考えられていた。従って、溶融金属と接触する金型内面は、極めて平滑度の高い研磨処理が施されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非常に小さな臨界冷却速度をもった非晶質合金とはいえ、その分大きな成型品を得ようとすると、あくまでも全体として高い冷却速度が必要となることには変わりない。また一方で、薄肉で大きな面積の板状成型品を得ようとすると、溶融金属は金型のキャビティ部に完全に充填されるまで流動性をもっている必要がある。よって、金型の熱伝導率を上手く設定したり、金型の冷却状態をコントロールしなければならないが、溶融金属を臨界冷却速度以上の速度で冷却するという必要条件があるために極めて難しく、大きな面積を有する非晶質合金の成型品を得るのは非常に困難であった。
【０００４】
さらに、成型と同時の冷却時に、冷却された界面同士が重ね合わされると湯境ができたり、冷却されて非晶質化した領域に新たな高温の溶融金属が接した場合には非晶質化した領域が熱せられて結晶化してしまい、非晶質相のみの成型品とは成らず、非常に特性の悪い成型品ができてしまう。従って、冷却された界面同士が重ね合わさったりしないように、溶融金属の流れをコントロールする必要があるが、冷却された金型に入ってしまえば瞬時に冷却が開始されることから、流れを整える（コントロールする）余地がなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、薄肉で大きな面積の板状成型品を得ることができる非晶質合金製造用の金型を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る非晶質合金製造用の金型は、金属材料を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料を溶解して形成した溶融金属を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部とキャビティ部を有する下型と、該下型と共働きして上記金属材料溶解部の溶融金属を押圧し上記キャビティ部に流し込んで成型するための上型とを、具備し、上記溶融金属が接する上型及び下型の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとしたものである。
あるいは、金属材料溶解部とキャビティ部を有すると共に圧延ロールにて該金属材料溶解部の溶融金属を該キャビティ部に流し込んで成型するための下型を備え、上記溶融金属が接する下型の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとしたものである。
【０００７】
また、金属材料を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料を溶解して形成した溶融金属を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部とキャビティ部を有する下型と、該下型と共働きして上記金属材料溶解部の溶融金属を押圧し上記キャビティ部に流し込んで成型するための上型とを、具備し、上記溶融金属が接する上型及び下型の一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したものである。
あるいは、金属材料溶解部とキャビティ部を有すると共に圧延ロールにて該金属材料溶解部の溶融金属を該キャビティ部に流し込んで成型するための下型を備え、上記溶融金属が接する下型の一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したものである。
【０００８】
また、金属材料を溶解可能な高エネルギー熱源を用いて該金属材料を溶解して形成した溶融金属を、所定形状に変形し、かつ、変形と同時にもしくは変形後に上記溶融金属を臨界冷却速度以上で冷却して、上記所定形状に成型する非晶質合金製造用の金型であって、金属材料溶解部とキャビティ部を有する下型と、該下型と共働きして上記金属材料溶解部の溶融金属を押圧し上記キャビティ部に流し込んで成型するための上型とを、具備し、上記溶融金属が接する上型及び下型の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとすると共に、上記上型及び下型の上記一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したものである。
あるいは、金属材料溶解部とキャビティ部を有すると共に圧延ロールにて該金属材料溶解部の溶融金属を該キャビティ部に流し込んで成型するための下型を備え、上記溶融金属が接する下型の一部乃至全部の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の粗さとすると共に、上記下型の上記一部乃至全部に、離型剤としてボロンナイトライドを塗布したものである。
【０００９】
また、表面粗さがＪＩＳ表示で25Ｓ以上の粗さである。また、サンドブラスト、グリットブラスト、液体ホーニング、ショットピーニング等にて金型内面の一部乃至全部が表面処理されたものである。
【００１０】
また、銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成る。また、溶融金属を鋳込んで所定形状に成型する鋳造型とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【００１２】
図１は、本発明の非晶質合金製造用の金型１を備えた製造装置Ｆを示している。ここで、製造装置Ｆについて簡単に説明すると、この製造装置Ｆは、上型２と下型３とから成る上記金型１（詳しくは後述する）と、下型３上に設置した金属材料を溶解するための高エネルギー熱源であるアーク電極（タングステン電極）４及びアーク電源と、金型１の上型２・下型３及びアーク電極４に冷水を循環供給する冷却水供給装置５と、金型１及びアーク電極４等を収納する真空チャンバー６と、モータ７にて駆動されると共に下型３を水平方向へ移動させる下型移動機構８と、モータ９にて駆動されると共に上型２を上下方向に移動させる上型移動機構10と、を備えている。
【００１３】
しかして、図２〜図５は、本発明に係る金型の実施の一形態（第１の実施の形態）を示している。この金型１は嵌合部を有さない形状である。具体的に説明すると、図２と図３は上型２の断面正面図と底面図を示し、上型２は銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料にて矩形平板状に形成されており、その下面11の外周端縁がパーティング面12とされている。
【００１４】
図４と図５は下型３の断面正面図と平面図を示し、下型３は銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成り、その上面の一端側に設けられた金属材料溶解部14（おにぎり型の浅い凹部）と、この溶解部14よりも他端側に設けられたキャビティ部13（仮想線で囲む範囲）とを有すると共に、上面の外周端縁が上型２の上記パーティング面12に対応するパーティング面15とされている。なお、金属材料溶解部14の近傍部分はキャビティ部13と連続平面状とされている。
【００１５】
また、キャビティ部13の他端側のパーティング面15に沿って段付状の隙間形成部16が設けられており、この隙間形成部16によって型閉めの際、上型２との間に隙間が形成され、余分な溶融金属を吸収するようにしている。また、下型３の金属材料溶解部14からキャビティ部13にかけては、溶解部14からの溶融金属がキャビティ部13へ流れ込み易いように広がった形状とされている。
【００１６】
さらに、本発明の金型は、溶融金属が接する金型内面の一部乃至全体の表面粗さが所定の粗さに調整されている。具体的に説明すると、図３と図６（イ）に示すように、上型２の下面11の一部、即ち、下型３の凹所（金属材料溶解部14及びキャビティ部13等）に対応する仮想線で示す部分や、下面11全面を、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の表面粗さとしている。また、図５と図６（ロ）に示すように、下型３のキャビティ部13底面及び金属材料溶解部14近傍の溶融金属誘導部29，29（図20に示す斜線部分）、もしくは凹所全面を、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の表面粗さとしている。なお、このＪＩＳ表示で12Ｓの表面粗さとは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められる最大高さが６μｍよりも大きく12μｍ以下であることに相当するものであり、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上の表面粗さとは、12Ｓ以上の表面粗さ、つまりＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められる最大高さが６μｍを超えることに相当する。
【００１７】
ところで、図１と図７に示すように、19は上型移動機構10の昇降ロッドであり、この昇降ロッド19の下端には上型２を保持するための取付部材17が水平状に取付けられている。そして、取付部材17の下面側に上型２が傾斜状に取付けられている。具体的には、上型２の一端側と取付部材17の一端側とが弾発部材18（例えばコイルスプリング）にて連結されると共に、上型２の他端側と取付部材17の他端側とは揺動片20，20（図例では一方のみを示す）及び支軸21，21を介して連結されており、上型２の一端側が弾発部材18にて下方へ弾発付勢されることによって比較的小さな傾斜角度θで傾斜状とされている。なお、下型３は取付部材17と同じく水平状とされている。
【００１８】
しかして、本発明の非晶質合金成型品は、上述した金型１を備えた製造装置Ｆにて製造することができる。即ち、図１と図７に示すように、先ず、下型３の金属材料溶解部14に金属材料22を設置する。
【００１９】
次に、図１、図７及び図８に示すように、モータ７にて下型移動機構８を駆動して下型３を水平方向（矢印Ａ方向）に移動させ、アーク電極４の下方位置にて停止させる。そして、アーク電源をＯＮにしてアーク電極４の先端から金属材料22との間にプラズマアーク23を発生させ、金属材料22を完全に溶解して溶融金属24を形成させる。このとき、溶融金属24は金属材料溶解部14にて流止めされる。
【００２０】
その後、図１、図８及び図９に示すように、アーク電源をＯＦＦにしてプラズマアーク23を消す。そして、速やかに下型３を上型２の下方位置（矢印Ｂ方向）に移動させると共に、モータ９及び上型移動機構10にて上型２を下降（矢印Ｃ方向）させて、得られた融点以上の溶融金属24を上型２と下型３との共働きによって押圧して所定形状に変形する。変形と同時にもしくは変形後に、冷却されている金型１にて溶融金属24を臨界冷却速度以上で冷却し、それによって溶融金属24が急速に固化して所定形状の非晶質合金成型品となる。
【００２１】
このとき、図９と図10に示す如く、上型２が傾斜状から徐々に水平状となって溶融金属24に接触押圧していくと、（図９のように）溶融金属24は金属材料溶解部14からキャビティ部13側へ流れ込むが、溶融金属24は表面張力により表面積が小さく平滑になろうとする一方、キャビティ部13の表面は粗いために、溶融金属24とキャビティ部13表面とは幾つもの点接触となっている。これによって、溶融金属24の冷却が抑えられ、溶融金属24がキャビティ部13全体に流動し易くなる。
【００２２】
そして、図11に示すように、上型２が型締めされる───即ち、金型１による溶融金属24への押圧力が増大する───と、溶融金属24がキャビティ部13全体に充満し、かつ、溶融金属24と金型１との接触面積が急激に増大して高い冷却速度が得られ、図12に示すような薄肉で大きな面積の板状（所定形状）の非晶質合金成型品25が形成される。
【００２３】
このように、金型内面を（ＪＩＳ表示）12Ｓ以上の表面粗さに処理した金型１にて成型された非晶質合金成型品25の多くは、その表面の粗さが12Ｓ以上となり、特に、（図13（ロ）に示すように）表面粗さが12Ｓ〜 100Ｓ（好ましくは25Ｓ〜70Ｓ）の成型品25は、強度が高く、湯流れ良好となって所定形状に成型される。しかしながら、表面粗さが12Ｓよりも小さくなるにつれ、又は 100Ｓよりも大きくなるにつれ、強度低下や湯流れ不良を生じ易くなる。なお、ＪＩＳ表示で70Ｓの表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１に定められる最大高さが50μｍより大きく70μｍ以下であることに相当し、また、ＪＩＳ表示で 100Ｓの表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１に定められる最大高さが70μｍより大きく 100μｍ以下であることに相当する。
【００２４】
また、図５と図12に示す如く、型抜きされた上記非晶質合金成型品25の内、26は下型３のキャビティ部13に対応する部分であり、27は金属材料溶解部14及びその近傍に対応する部分であり、28は隙間形成部16に対応する部分（バリ部）であり、不必要な部分27，28を切削・研磨等の加工にて除去して図13（イ）に示す製品化した状態に仕上げる。このとき、キャビティ部13に対応する部分26の表面は、図13（ロ）に示すように（金型と同様に）十分な粗さである。
【００２５】
ところで、図５に示すように、上記表面粗さが12Ｓ〜 100Ｓ（好ましくは25Ｓ〜70Ｓ）で、かつ、比較的均等に広がった薄肉板状の非晶質合金成型品25を得るためには、成型時に於て、下型３のキャビティ部13に溶融金属をスムースに充填する必要がある。そのためには、（上述したように）溶融金属が接触する金型１内面の表面粗さを、ＪＩＳ表示で12Ｓ（ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められる最大高さが６μｍより大きく12μｍ以下であることに相当する）よりも粗くすることが溶湯の流れの点で効果がある。好ましくは、ＪＩＳ表示で25Ｓ（ＪＩＳ規格Ｂ０６０１で定められる最大高さが18μｍより大きく25μｍ以下であることに相当する）以上の表面粗さである。なお、表面粗さがＪＩＳ表示で12Ｓ未満であると、金型１と溶融金属との接触面積が増加し、それによって溶融金属は熱が奪われ、キャビティ部13内に充填されるに十分な流動性を低下させてしまう。
【００２６】
また、均等には広がっていない成型品形状を得る場合や、湯境がないようにキャビティ部13以前のランナー部（溶湯を導く通路）───即ち、図５で説明した溶融金属誘導部29，29に相当する───などで流れを整える際には、部分的に（流れる距離の長い部分やランナー部などの）表面粗さを12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さとすることが、湯流れの点で効果がある。
【００２７】
また、金型１と溶融金属との点接触が均等に、しかも方向性が無い方が溶融金属の流れが均一になることから、金型１の表面粗さの調整にはサンドブラスト、グリットブラスト、液体ホーニング、ショットピーニング、エッチング等の方法で行うのが好ましい。また、溶湯の湯流れを良くするために、離型剤乃至潤滑剤で金型内面の一部乃至全部を表面処理するのが、望ましい。具体的には、離型剤としてＢＮ（ボロンナイトライド）を金型表面にスプレー塗布し、離型剤に含まれる不純物（有機溶剤）を除去するために熱処理を行う。なお、離型剤としてはその他に、グリース、シリカ、黒鉛等があるが、金属材料を高温で溶解することや、金属材料との反応性ができるだけ低いものという点で、上記ＢＮが好ましい。さらに、サンドブラスト等の方法により表面粗さを調整した金型１に離型剤乃至潤滑剤を塗布することもできる。
【００２８】
また一方で、非晶質合金を作成する上で急速な冷却が必要であることから、金型１の熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料───即ち、銅、銅合金もしくは銀等の熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料───から成る場合に表面粗さの効果（湯流れが良く、しかも冷却速度が速い）が顕著に得られる。なお、金型１の熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°よりも小さいと、溶融金属の冷却速度が小さくなってしまい、結晶相が生じるなどして、大型の非晶質合金成型品が得られない。
【００２９】
次に、図14は本発明の非晶質合金製造用の金型の第２の実施の形態を示している。この金型１は、その上型２の下面11が平面のパーティング面12を有すると共に、凸曲面31を有する平滑面である。また、下型３は、凹曲面のキャビティ部13を有すると共に、上型２のパーティング面12と凸曲面31の一部とに重なり合うパーティング面15を有している。なお、下型３のパーティング面15に沿った部位には、隙間形成部16が設けられている。
【００３０】
また、図15は第３の実施の形態を示し、この金型１は、その上型２の下面11が平滑な凹曲面32となっており、その一部がパーティング面12とされている。また、下型３は、凸曲面のキャビティ部13を有すると共に、凸曲面状のパーティング面15を有している。さらに、キャビティ部13の底面中央には、溶融金属を流止めする金属材料溶解部14が設けられている。
【００３１】
しかして、図14と図15に示した金型１の場合も（第１の実施の形態と同様に）、溶融金属と接触する内面の一部乃至全体に、ＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理が施されると共に、熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から構成されている。
【００３２】
図16は本発明の非晶質合金製造用の金型の第４の実施の形態を示している。この金型１は、同図（ロ）に示すように、上型２の下面11に、小さい厚み寸法の矩形平板状凸部33が設けられると共に、該凸部33の近傍に溶融金属排出凸部34が設けられている。また、同図（イ）（ロ）に示すように、下型３は、上型２の矩形平板状凸部33と嵌合するキャビティ部13を有すると共に、上型２の排出凸部34に対応する凹曲面状の金属材料溶解部14が設けられている。
【００３３】
また、上型２の矩形平板状凸部33の一部乃至全面と下型３のキャビティ部13底面の一部乃至全面がＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理されると共に、熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から金型１が構成されている。
【００３４】
しかして、この金型１における非晶質合金成型品の製造の場合、図16（イ）に示す如く、金属材料溶解部14に設置した金属材料を溶解して溶融金属24を形成し、同図（イ）（ロ）に示す如く、下型３を上型２の下方位置に移動して上型２を下降させると、表面張力にて金属材料溶解部14から盛り上がった溶融金属24に上型２の排出凸部34が上方から押圧する。すると、溶融金属24が溶解部14からキャビティ部13へ流れ込むと共に、上型２の矩形平板状凸部33がキャビティ部13に嵌合して溶融金属24をキャビティ部13全体に押し広げ、急激に冷却して薄肉矩形平板状の非晶質合金成型品が形成される。
【００３５】
図17は第５の実施の形態を示し、この金型１は、凹曲面状の金属材料溶解部14と矩形状の浅いキャビティ部13を有すると共に、溶解部14の溶融金属24を圧延ロール35にてキャビティ部13へ流し込んで成型するための下型３から成る。そして、下型移動機構（図１参照）にて下型３を水平方向（矢印Ａ方向）に移動させると共に、下型３の水平移動に同期して圧延ロール35が冷却されつつ（図示省略の）モータにて一定速度で（矢印Ｄ方向に）回転させるように構成している。また、下型３のキャビティ部13底面の一部乃至全面がＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理されると共に、熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から金型１が構成されている。
【００３６】
しかして、この金型１における非晶質合金成型品の製造の場合、図17（イ）に示す如く、金属材料溶解部14に設置した金属材料を溶解して溶融金属24を形成し、同図（イ）（ロ）に示す如く、下型３のキャビティ部13を圧延ロール35側（矢印Ａ方向）に移動させ、かつ、圧延ロール35を回転させると、表面張力にて金属材料溶解部14から盛り上がった部分の溶融金属24が圧延ロール35にてキャビティ部13へ流し込まれると共に圧延され、かつ、急激に冷却される。これによって、薄肉矩形平板状の非晶質合金成型品25が形成される。
【００３７】
図18は第６の実施の形態を示し、この金型１は、図17で説明した圧延ロール35の一部に、即ち、金属材料溶解部14に対応する部位に、溶融金属排出用の突起部36を設けたものである。つまり、圧延ロール35の回転によって突起部36が金属材料溶解部14の奥部まで入り込むため、溶解部14内に溶融金属24が多く残留せず、効率良く非晶質合金を形成することができる。なお、突起部36は溶融金属24が冷却し難い熱伝導率の悪い材質（例えばカーボン）で形成することが望ましい。
【００３８】
また、図19は第７の実施の形態を示し、この金型１は、金属材料溶解部14の形状を棒状（長尺な半円筒状）の窪みとし、その周囲にキャビティ部13が設けられたものであり、アーク電極４（図１参照）による溶解部14内の金属材料の溶解を連続的に行いながら、溶解された溶融金属を圧延ロール35によってキャビティ部13に連続的に流し込んで連続的に圧延しかつ急冷するようにしている。この場合、圧延ロール35外周面の溶解部14に対応する部位に、熱伝導率の悪い材質で所定長さの突条部37を形成している。
【００３９】
しかして、図18と図19で説明した金型１（下型３）の場合も、キャビティ部13底面の一部乃至全面がＪＩＳ表示で12Ｓ以上（好ましくは25Ｓ以上）の粗さに表面処理されると共に、熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料から成る。さらに、図19の下型３の場合、金属材料溶解部14の内面も粗く表面処理するも良い。また、圧延ロール35も、溶融金属24の流動性を維持しつつ急冷できるよう、表面処理を行うと共に熱伝導率が１×102 ｋcal ／ｍ・ｈ・ｃ°以上の材料にて形成するも好ましい。
【００４０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、例えば、金型１は、溶融金属を鋳込んで所定形状に成型する鋳造型のものとすることもできる。
【００４１】
【実施例】
次に、具体的な本発明の実施例Ａ〜実施例Ｇ及び比較例Ｈを図20、図21及び表１に示した。この実施例Ａ〜実施例Ｇ及び比較例Ｈの金型は図２〜図５で説明した金型１に相当するものであり、下型３のキャビティ部13の大きさを縦寸法Ｘが80mm、横寸法Ｙが50mmとした。また、図３の仮想線で囲む範囲は、グリットブラストを施した領域Ｍを示すと共に、図20及び図21の斜線部は、グリットブラストを施した領域Ｍ1 ，Ｍ2 を示している。
【００４２】
【表１】
0003616512.tif 000002
【００４３】
また、具体的な本発明の実施例１〜実施例３を図20、図21及び表２に示した。この実施例１〜実施例３の金型は図２〜図５で説明した金型１に相当するものであり、下型３のキャビティ部13の大きさを縦寸法Ｘが80mm、横寸法Ｙが50mmとした。また、図３の仮想線で囲む範囲は、グリットブラストを施した及び／又はＢＮをスプレー塗布した領域Ｍを示すと共に、図20及び図21の斜線部は、グリットブラストを施した及び／又はＢＮをスプレー塗布した領域Ｍ1 ，Ｍ2 を示している。
【００４４】
【表２】
0003616512.tif 000003
【００４５】
基本の表面粗さを1.5 Ｓとし、種々のグリットブラストを施すことで、表１及び表２に示す如く、上記領域Ｍ、Ｍ1 、Ｍ2 を種々の表面粗さに調整した。
【００４６】
また、実施例Ａ〜実施例Ｄでは、下型３の領域Ｍ1 （図20参照）にグリットブラストを施すと共に、上型２の領域Ｍ（図３参照）にグリットブラストを施した。また、実施例Ｅでは下型３の領域Ｍ1 のみにグリットブラストを施し、実施例Ｆでは上型２の領域Ｍのみにグリットブラストを施し、実施例Ｇでは下型３の領域Ｍ2 （図21参照）のみにグリットブラストを施し、比較例Ｈでは上型２及び下型３ともグリットブラストを施さなかった。
【００４７】
また、実施例１では、上型２と下型３ともグリットブラストを施さず、上型２の領域ＭにＢＮをスプレー塗布すると共に下型３の領域Ｍ1 にＢＮをスプレー塗布した。実施例２では、上型２及び下型３ともグリットブラストを施さず、下型３の領域Ｍ1 のみにＢＮをスプレー塗布した。実施例３では、上型２及び下型３ともグリットブラストを施し、さらに上型２の領域ＭにＢＮをスプレー塗布すると共に下型３の領域Ｍ1 にＢＮをスプレー塗布した。
【００４８】
なお、グリットブラストは、例えば、表面粗さ25Ｓの実施例Ｂでは、加圧式のブラスト機を用い、粒度＃50のスチールグリットを吹き付けることで処理を施した。
【００４９】
次に、この実施例Ａ〜実施例Ｇと比較例Ｈ、及び、実施例１〜実施例３について、下記の条件で非晶質合金の成型実験を行った。
(1) 図１で説明した製造装置Ｆを用いた。
(2) 金型材料には無酸素銅を使用した。
(3) 非晶質合金の材料にはＺｒ55Ａｌ10Ｎｉ5 Ｃｕ30なる合金を用いた。
(4) 成型前の状態に於て、上型２の傾斜角度θを１°とした。
【００５０】
この成型実験の結果を表１、表２及び図22、図23、図24に示した。なお、充填度（湯流れの良さ）の評価は、キャビティ部13の充填度（面積％）で評価した。測定方法は、成型品形状をグラフ用紙に写し取り、枡目を数えることで数値化した。また、成型品のキャビティ部13に対応する部位が正常に非晶質化しているか否かについては、Ｘ線回析及び光学顕微鏡観察により確認した。なお、図22は実施例Ａ、Ｄ及び実施例１、２の結果を示し、図23は実施例Ｂ、Ｃ及び実施例１、３の結果を示し、図24は比較例Ｈの結果を示している。
【００５１】
先ず、表１及び図22、図23、図24から次のことが分かる。即ち、実施例Ａ、Ｄのものは、成型時に溶融金属がキャビティ部13へ十分に流れ込めず充填度が95％とやや不十分であるが、成型品は非晶質化されている。また、実施例Ｂ、Ｃのものは、成型時に溶融金属がキャビティ部13へ十分流れ込んで充填度が 100％となり、かつ、成型品は非晶質化されている。また、実施例Ｅ、Ｆのものは、充填度が90％と不十分であるが、成型品は非晶質化されている。かつ、下型のみ又は上型のみ表面を粗くしても十分に湯流れの効果が発揮されないことが分かる。また、実施例Ｇのものは、充填度が80％とさらに低いが、成型品は非晶質化されている。また、比較例Ｈのものは、充填度が60％と著しく低いが、成型品は非晶質化されている。
【００５２】
また、表２及び図22、図23から次のことが分かる。即ち、実施例１、３のものは、成型時に溶融金属がキャビティ部13へ十分流れ込んで充填度が100 ％となり、かつ、成型品は概ね非晶質化されている。ここで、概ね非晶質化されているとは、内部の非晶質相に小さな結晶粒が分散していることを指し、成型品全体が結晶であるのに対して強度などの機械特性が十分に高く、全体が非晶質化したものと遜色無いことを指す。実施例２のものは、成型時に溶融金属がギャビティ部13へ十分流れ込めず充填度が95％とやや不十分であるが、成型品は概ね非晶質化されている。なお、表２に於て、実施例Ｂと比較例Ｈは参考のため表１記載のものを転記した。
【００５３】
これらの結果から、上型及び下型の両方にグリットブラストを施し、かつ、表面粗さを12Ｓ〜 100Ｓとすることが、湯流れを良くするのに効果的であることが予測される。特に、25Ｓ〜70Ｓが好適である。また、上型及び下型の両方にＢＮをスプレー塗布することが、湯流れを良くするのに効果的であることが予測される。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されるので、次に記載される効果を奏する。
【００５５】
（請求項１、３又は５によれば）溶融金属24が金型内で十分に流動することができ、かつ、溶融金属24がキャビティ部13へ充填されるに伴い金型によって大きな冷却速度にて冷却されるため、薄肉で大きな面積の非晶質合金（板状成型品）を容易かつ確実に作製することができる。
【００５６】
（請求項２、４又は６によれば）溶融金属24が金型内で十分に流動することができ、かつ、溶融金属24がキャビティ部13へ充填されるに伴い金型によって大きな冷却速度にて冷却されるため、薄肉で大きな面積の非晶質合金（板状成型品）を作製することができる。さらに、ロール35によって溶融金属がスムースに流れる。そして、金型１の作製が容易である。
【００５７】
（請求項７によれば）溶融金属24の金型内での流動性が一層向上する。
（請求項８によれば）表面処理された金型内面と溶融金属24との点接触が、均等かつ方向性の無いものとなり、溶融金属24の金型内での流動が均一となる。
【００５８】
（請求項９によれば）溶融金属24の流動性を高めつつ大きな冷却速度をもった金型となり、より大きな面積の非晶質合金を得ることができる。
【００５９】
（請求項10によれば）鋳込まれた溶融金属の湯流れが良好で、充填度が改善される。さらに重要な点は、溶融金属の湯流れが良好となることにより、鋳込み時に最初に型内に流入する溶融金属と最後に型内に流入する溶融金属の型内に流入するタイミングの差が短くなってそれぞれの溶融金属が固化するタイミングの差が接近し、先に型内に流入した溶融金属が先に固化して非結晶化し、そこに後から型内に流入した溶融金属が流れこんで非結晶化した部分が再加熱されて結晶化することを防止でき、良好な物性を有する非結晶の鋳造成型品が得られることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】非晶質合金を製造する製造装置を示す簡略構成説明図である。
【図２】本発明の金型の第１の実施の形態を示す要部断面正面図である。
【図３】要部底面図である。
【図４】要部断面正面図である。
【図５】要部平面図である。
【図６】金型内面の表面状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】成型前の状態を示す断面正面図である。
【図８】溶融金属の形成状態を示す断面正面図である。
【図９】成型状態を示す断面正面図である。
【図10】溶融金属と下型との接触状態を示す要部拡大断面図である。
【図11】型締め完了時の溶融金属と金型との接触状態を示す要部拡大断面図である。
【図12】非晶質合金から成る成型品を示す平面図である。
【図13】成型品を製品化した状態及びその表面を示す説明図である。
【図14】第２の実施の形態を示す断面正面図である。
【図15】第３の実施の形態を示す断面正面図である。
【図16】第４の実施の形態を示す作用説明図である。
【図17】第５の実施の形態を示す作用説明図である。
【図18】第６の実施の形態を示す要部断面側面図である。
【図19】第７の実施の形態を示す平面図である。
【図20】下型にグリットブラストを施した領域を示す平面図である。
【図21】下型にグリットブラストを施した他の領域を示す平面図である。
【図22】金型のキャビティ部における溶融金属の充填度合いを示す平面図である。
【図23】他の金型のキャビティ部における溶融金属の充填度合いを示す平面図である。
【図24】別の金型のキャビティ部における溶融金属の充填度合いを示す平面図である。
【符号の説明】
２  上型
３  下型
13  キャビティ部
14  金属材料溶解部
22  金属材料
24  溶融金属
35  圧延ロール
【図１】
0003616512.tif 000004
【図２】
0003616512.tif 000005
【図３】
0003616512.tif 000006
【図４】
0003616512.tif 000007
【図５】
0003616512.tif 000008
【図６】
0003616512.tif 000009
【図７】
0003616512.tif 000010
【図８】
0003616512.tif 000011
【図９】
0003616512.tif 000012
【図１０】
0003616512.tif 000013
【図１１】
0003616512.tif 000014
【図１２】
0003616512.tif 000015
【図１３】
0003616512.tif 000016
【図１４】
0003616512.tif 000017
【図１５】
0003616512.tif 000018
【図１６】
0003616512.tif 000019
【図１７】
0003616512.tif 000020
【図１８】
0003616512.tif 000021
【図１９】
0003616512.tif 000022
【図２０】
0003616512.tif 000023
【図２１】
0003616512.tif 000024
【図２２】
0003616512.tif 000025
【図２３】
0003616512.tif 000026
【図２４】
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