(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニウム基金属ガラスを用いてダイカストによる粗成形を行って粗成形品を成形する工程と、
成形された前記粗成形品を大気中で過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形する工程とを有し、
前記温間プレス成形は、大気を遮断する粉体膜を前記粗成形品に塗布した後、該粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して行うことを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属ガラスの成形方法であって、
前記温間プレス成形後の成形品は、１ｍｍ以下の厚さを有して形成されることを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の金属ガラスの成形方法であって、
前記ダイカストによる粗成形は、不活性ガスを通気させながら行うことを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属ガラスの成形方法であって、
前記ダイカストによる粗成形において、前記金属ガラスは、ＹＡＧレーザーを熱源として溶解されることを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属ガラスの成形方法であって、
前記過冷却液体温度域への加熱は、内部に加熱装置が配設された金型に前記粗成形品をセットして行うことを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属ガラスの成形方法であって、
前記温間プレス成形は、前記粗成形品の面粗度を算術平均粗さで０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲に調製した後に、前記粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して行うことを特徴とする金属ガラスの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属ガラスを用いて、例えば、電子機器筐体等の薄肉部品を成形する金属ガラスの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  通常、金属の液体は、融点以下に冷却される際に極めて不安定な状態となり、直ちに結晶化して結晶金属となる。この際に、過冷却液体が、結晶化せずに原子が無秩序に配列した状態、いわゆる「アモルファス状態」で存在できる時間は、連続冷却変態（ＣＣＴ）曲線のノーズ温度で見れば、１０−５秒以下と見積られている。即ち、このことは、１０６Ｋ／ｓ以上の冷却速度を達成しないと、アモルファス合金が得られないことを意味する。【０００３】  しかし、近年、ジルコニウム基をはじめとする特定の合金群において、過冷却液体状態が極めて安定化され、１００Ｋ／ｓ以下の冷却速度でも明瞭なガラス遷移をして結晶化しない金属ガラスが発明されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００４】  これらの金属ガラスは、広い範囲の過冷却液体の状態を維持できる温度域（過冷却液体温度域）を持っているので、この温度域で結晶化する温度及び時間に達しない条件の下では、粘性流動を利用した超塑性成形（例えば、非特許文献２参照）も可能である。【０００５】  また、水焼入れ法、アーク溶解法、金型鋳造法、高圧射出成形法、吸引鋳造法、型締め鋳造法、回転ディスク製線法等の製法を用いて、溶湯から直接大形状の非晶質合金（バルク金属ガラス）を製造できることが知られている（例えば、非特許文献３参照）。【０００６】  これらの製法を用いて製造された金属ガラスは、非晶質本来の持つ高強度、低ヤング率、高弾性限という結晶合金にない機械特性を、大きな寸法で得られるため、構造材料として広く実用化が期待されている。
【非特許文献１】「機能材料」，２００２年６月号，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，Ｐ．Ｐ．５〜Ｐ．Ｐ．９
【非特許文献２】「機能材料」，２００２年７月号，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．７，Ｐ．Ｐ．５〜Ｐ．Ｐ．８
【非特許文献３】「機能材料」，２００２年６月号，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６，Ｐ．Ｐ．２６〜Ｐ．Ｐ．３１
【０００７】  しかしながら、金属ガラスは、電子機器筐体のように、高強度及び軽量化が実現された３次元形状が好まれる薄肉成形品の用途に、本来適しているにも関わらず、大形状の金属ガラス部品を得ようとするための上述の製法には、以下に述べるような問題点がある。【０００８】  第１に、金型鋳造法には、以下のような問題点がある。一般的な金型鋳造法では、金型の成形キャビティ内に溶湯を注ぎ込むだけの単純な方法のために、製品の形状によっては、湯回り不足による形状欠落や湯じわや鋳物巣等の鋳造欠陥が少なからず避けられなかった。また、金型からの冷却速度が不安定であり、部分的に非晶質にならないことも頻繁に起こっていた。【０００９】  第２に、高圧射出成形法には、以下のような問題点がある。一般的な高圧ダイカスト法（例えば、特開平１０−２９６４２４号公報）は、湯回りの不足を高圧射出で補うことによって、３次元形状に成形することができるが、さらにボスやリブなどが設けられた複雑な形状を得ようとするためには、特開平１０−２９６４２４号公報の図６〜図８に示されるような複雑な湯道を形成しなければならない。【００１０】  さらに、前述のような鋳造欠陥を減らすためには、エアーベント（ガス排気路）やオーバーフロー（捨湯溜め）等の工夫を念入りに加える煩雑さが残っていた。【００１１】  当業者の経験に基づくこのような手法を用いても、一般的なダイカストの鋳造欠陥による不良率は、数％から数十％とされており、この高圧射出成形法には画期的に鋳造欠陥を防ぐ方法のないことを示している。【００１２】  第３に、溶湯鍛造法には、以下のような問題点がある。水冷した銅鋳型上でアーク溶解した金属ガラスの溶湯を直ちに鍛造成形する溶湯鍛造法あるいは型締め鋳造法は、アーク溶解時に金型表面が高温となって溶融しないよう裏側から水冷されている。【００１３】  水冷部の金型表面に接する箇所は、溶解が十分とならないために、金属ガラスが形成されない。このため、成形品には、製品として適合しない箇所が残り、この部分が除去されなければならない不利があった。【００１４】  この問題を回避すべく珪素製の金型を用いて、金型及び原料合金ともに金属ガラスの融点以上の温度に加熱した後に加圧して高速成形する鍛造方法も提案されている（特表２００３−５３４９２５参照）。【００１５】  しかしながら、本鍛造方法は、板材のような単純形状には適用が可能なものの、複雑な３次元形状を持つ成形品に適用するには、金型の切削加工が問題となっていた。【００１６】  さらに、溶湯鍛造法においては、瞬間的な速度で金型を閉じて成形するために、成形品の厚さを１ｍｍ以下で精度良く制御することが難しく、薄肉や偏肉の成形品には容易に適用できない大きな問題があった。【００１７】  第４に、プレス成形法には、以下のような問題点がある。例えば、過冷却液体温度域まで加熱したブロック状の非晶質合金を、真空チャンバー内に置かれた金型の閉塞部位に押圧して成形を行う方法が、特開平１０−２１６９２０号公報に示されている。【００１８】  かかる方法では、単数回のプレス成形でボス、リブ、窓枠、穴等が配備された３次元の複雑な形状に仕上げることは極めて困難であり、さらに、加熱装置や冷却装置の配設及び解除を繰り返すので、寸法精度の高い複雑形状を、短いサイクルタイムで連続成形することは困難であった。【００１９】  そこで、本発明者等は、上述の問題点を解決するために、様々な方法を試行して実験研究を進めたところ、金属ガラスが過冷却液体として溶湯から結晶化しないまま固化する際に凝固収縮がなく、主に熱膨張収縮による寸法変化を管理すれば良い点に着眼し、まず高圧で射出を行うダイカストにより粗成形を行って必要な外形寸法や３次元形状部位を形成し、さらに予め外形寸法に整合するキャビティを形成した温間プレス金型を準備し、引き続き過冷却液体温度域まで加熱した金型内に粗成形品を配置し、金型で押圧して温間プレス成形することにより、粗成形品の表面に残存していた表面欠陥の中に、周囲の材料を粘性流動で充填させて穴埋めし、欠陥を消し去ることができるとの知見を得た。【００２０】  そして、温間プレス金型に、１ｍｍ以下のギャップとなるようにキャビティ部を形成しておくことで、金属ガラス特有の粘性流動を用いた最終仕上げ成形が可能になり、３次元で偏肉・薄肉の複雑形状にも適合するとの知見を得た。【００２１】  本発明者等は、このような知見に立脚し、さらに鋭意研究を続けた結果、本発明の完成に至った。
【発明の開示】
【００２２】  そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、金属ガラスの非晶質を維持しながら表面欠陥の生じない成形品を成形し、構造が簡単な金型を用いた簡略化した工程で高寸法精度の成形部品を成形し、薄肉や偏肉の成形品や複雑形状の成形品にも容易に成形可能な金属ガラスの成形方法を提供することを目的としている。
【００２３】  本発明の第１の特徴は、金属ガラスの成形方法であって、金属ガラスを用いてダイカストによる粗成形を行って粗成形品を成形する工程と、成形された前記粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形する工程とを有することを要旨とする。
【００２４】  本発明の第１の特徴において、前記温間プレス成形後の成形品が、１ｍｍ以下の厚さを有して形成されていてもよい。
【００２５】  本発明の第１の特徴において、前記ダイカストによる粗成形が、不活性ガスを通気させながら行われてもよい。
【００２６】  本発明の第１の特徴において、前記ダイカストによる粗成形で、前記金属ガラスが、ＹＡＧレーザーを熱源として溶解されてもよい。
【００２７】  本発明の第１の特徴において、前記温間プレス成形が、前記粗成形品を大気中で過冷却液体温度域に加熱して行われてもよい。
【００２８】  本発明の第１の特徴において、前記過冷却液体温度域への加熱が、内部に加熱装置が配設された金型に前記粗成形品をセットして行われてもよい。
【００２９】  本発明の第１の特徴において、前記温間プレス成形が、大気を遮断する粉体膜を前記粗成形品に塗布した後、該粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して行われてもよい。
【００３０】  本発明の第１の特徴において、前記温間プレス成形が、前記粗成形品の面粗度を算術平均粗さで０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲に調製した後に、前記粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して行われてもよい。
【００３１】  本発明の第１の特徴において、前記金属ガラスが、ジルコニウム基金属ガラスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法におけるダイカストによる粗成形で用いられるダイカスト装置を示す図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレスによる仕上げ成形で用いられる温間プレス装置を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法において、温間プレスによる仕上げ成形が施される前の粗成形品の断面を示し、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレスによる仕上げ成形の状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における不活性ガスを通気させながら行うダイカストによる粗成形を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法におけるダイカストによる粗成形の際のＹＡＧレーザーによる金属ガラスの溶解を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレスに用いるヒータを内蔵した金型の概略説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレスが適用される粉体膜を塗布した粗成形品の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレスが適用される面粗度を調整した粗成形品の説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例１〜９及び比較例１〜５に係る金属ガラスについての評価結果を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例１〜９及び比較例１〜５に係る金属ガラスについての評価結果を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】［本発明の第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法について説明する。【００３４】  図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法に適用されるダイカスト装置１を示し、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法に適用される温間プレス装置１０を示す。【００３５】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法は、金属ガラスを用いてダイカストによる粗成形を行って粗成形品を成形する工程と、成形された粗成形品を過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形する工程とによって、金属ガラスの成形品を得るものである。【００３６】  図１（ａ）に示すように、ダイカスト装置１は、金属ガラスＭの溶解部２と、金型部３と、押込部４とを、ダイカスト成形室５内に適宜配置することにより大略構成されている。【００３７】  溶解部２は、るつぼ２ａと、当該るつぼ２ａ内の金属ガラスＭを加熱溶解するように当該るつぼ２ａの周囲に配置された加熱装置２ｂとを有して構成されている。【００３８】  金型部３は、粗成形品Ｍ１を成形するキャビティＡを備えた金型３ａと、当該キャビティＡに湯道を介して連通するスリーブ３ｂとを有して構成されている。【００３９】  押込部４は、スリーブ３ｂ内を往復動するプランジャー４ａと、当該プランジャー４ａの駆動源であるピストン４ｂとを有して構成されている。【００４０】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法におけるダイカストによる粗成形は、るつぼ２ａ内の溶解した金属ガラスＭを、スリーブ３ｂに充填した後、プランジャー４ａでキャビティＡ内に加圧充填することにより行われ、その結果、粗成形品Ｍ１を成形することができる。【００４１】  また、図１（ｂ）に示すように、温間プレス装置１０は、上金型１０ａと、下金型１０ｂとを有しするように構成されており、両金型１０ａ、１０ｂの型締めによりキャビティＢが形成されるように構成されている。【００４２】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法における温間プレス成形は、粗成形品Ｍ１を過冷却液体温度域に加熱して温間プレス装置１０のキャビティＢに載置してプレス成形することにより行われ、その結果、成形品Ｍ２を成形することができる。【００４３】  より詳しくは、ダイカスト装置１によって成形された粗成形品Ｍ１を温間プレス装置２に移して温間プレスを行う際に、粗成形品Ｍ１の表面に残っていた鋳物巣等の表面欠陥（鋳造欠陥）ａが、粘性流動によって埋められ（図２（ａ）参照）、表面欠陥ａのない成形品Ｍ２（図２（ｂ）参照）が得られる。【００４４】  このように、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、当業者が通常繰り返しの経験から習得する湯道やエアーベントやオーバーフローを適切な位置に適当な数だけ設けるといった鋳造方案を検討する煩雑さを軽減し、多少の表面欠陥ａが残ろうとも温間プレスによって抹消される簡便さがあるので、金型構造も簡単になり、ひいては金型コストの低減化を図ることができる。【００４５】  なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ダイカスト及び温間プレスは、別々の成形室で行われても良いし、同じ成形室内で半連続的に行われても良い。【００４６】  また、本実施形態において、温間プレス装置���０は、キャビティＢのギャップが１ｍｍ以下となるように構成されていてもよい。【００４７】  このような温間プレス装置１０構成によれば、図２（ｂ）に示すように、成形品Ｍ２は、１ｍｍ以下のギャップとなるキャビティＢを備えた温間プレス金型１０ａ及び１０ｂにより形成されることになるので、金属ガラスＭに特有の粘性流動を用いた最終仕上げ成形が充分に達成でき、この結果、３次元で偏肉・薄肉の成形品や複雑形状の成形品にも容易に適合することができる。【００４８】  また、本実施形態において、ダイカストによる粗成形は、不活性ガスを通気させながら行うように構成されていてもよい。【００４９】  図３は、図１（ａ）において、ダイカスト成形室５内に不活性ガスＧを通気させながらダイカストによる粗成形を行う方法を示している。【００５０】  すなわち、ダイカスト装置１は、ダイカスト成形室５の適所に不活性ガス導入口６及び不活性ガス排出口７とを備えて構成されており、導入口６からダイカスト成形室５内に不活性ガスＧを通気させながら粗成形を行う。【００５１】  ここで、不活性ガスＧとしては、ヘリウム、窒素、アルゴンなどが選択される。【００５２】  また、成形された後に押し出しピン（図示せず）等で金型部３から押し離された粗成形品Ｍ１は、ダイカスト成形室５内の下方に用意された置き場へ投下されて溜められる。【００５３】  このようなダイカスト装置１の構成によれば、溶解時の酸化を嫌う金属ガラスＭを、溶解する度ごとに、ダイカスト成形室５内を高真空度まで減圧する必要がなくなるので、工程の簡略化を図ることができる。【００５４】  このとき、金属ガラスＭは、予備排気された副室（図示せず）を介してダイカスト成形室５内へ導入するようにしてもよい。このようなダイカスト装置１の構成では、金属ガラスＭの搬入と粗成形とを連続して行うことができる。【００５５】  また、本実施形態において、ダイカストで用いられる金属ガラスＭは、ＹＡＧレーザーＬを熱源として溶解されるように構成されていてもよい。【００５６】  図４は、金属ガラスＭの溶解熱源に、ＹＡＧレーザーＬを用いた例を示す。【００５７】  図１（ｂ）では、加熱装置２ｂをダイカスト成形室５内に配設した例を示したが、図４のように、溶解熱源をダイカスト成形室５外に設けることで、ダイカスト成形室５の容積を小さくすることができ、不活性ガスＧの通気量を節約することもできる。【００５８】  図４において、符号８で示す構成は、ＹＡＧレーザーＬの導入窓で、透明ガラスで構成されており、符号９で示す構成は、シール部材である。【００５９】  ここで、金属ガラスＭの溶解熱源としてＹＡＧレーザーＬを用いる理由は、透明石英ガラス等の導入窓８を介して外気と遮断されたダイカスト成形室５内にダイカスト成形室５外から高エネルギー密度線を入射することができるためである。【００６０】  さらに、複数のダイカスト装置１を使って同時に粗成形を行う場合にも、１台のレーザー発振装置から、複数の光ファイバーで分岐させることによって効率よく複数の溶解ができ、有利である。【００６１】  また、温間プレス成形は、図１（ｂ）に示す温間プレス装置１０を用いて、粗成形品Ｍ１を大気中で過冷却液体温度域に加熱して���う。この結果、金属ガラスＭに特有の粘性流動を用いた最終仕上げが達成できる。【００６２】  かかる過冷却液体温度域への加熱は、内部に加熱装置が配設された金型に粗成形品Ｍ１をセットして行われるように構成されていてもよい。かかる構成を有する温間プレス１０を図５に示す。【００６３】  かかる温間プレス装置１０は、図５に示すように、内部にカートリッジヒーターＨを配設した上型１０ａ及び下型１０ｂによって構成されている。【００６４】  このような構成を有する温間プレス装置１０によれば、温間プレス成形時に、粗成形品Ｍ１を加熱することができ、雰囲気の温度に影響されることが少なく、上型１０ａ又は下型１０ｂの単純な開閉動作のみで、連続的に温間プレスを行うことが可能である。【００６５】  ここで、雰囲気として不活性ガスを選択して温間プレスを行ってもよいし、大気中で温間プレスを行ってもよい。大気中で温間プレスを行った場合は、被成形物表面に酸化膜が形成されるが、過冷却液体温度域で結晶化するまでに成形完了することで、酸化皮膜は、保護膜となって内部への酸化浸透を防ぎ、表面からの結晶化も起こさない。【００６６】  また、本実施形態において、温間プレス成形は、大気を遮断する粉体膜Ｐを粗成形品Ｍ１に塗布した後、粗成形品Ｍ１を過冷却液体温度域に加熱して行うように構成されていてもよい。かかる場合の粗成形品Ｍ１を図６に示す。【００６７】  ここで、粉体膜Ｐは、粗成形品Ｍ１の表面に粉体を塗布することにより得られる。なお、本発明は、粉体膜ＰとしてＢＮ（窒化ほう素）を用いる場合に限定されることなく、高密度カーボン粉や二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）等という耐熱性のある粒子の分散を果たす粉体膜を用いる場合にも適用可能である。【００６８】  また、本発明は、塗布の方法として、スプレーが用いられる場合に限定される必要はなく、浸漬やはけ塗り等が用いられる場合にも適用可能である。【００６９】  このような構成によれば、粉体膜Ｐは、金型と粗成形品Ｍ１との間にあって、成形中の表面摩擦を減らす役割を果たす。その結果、粗成形品Ｍ１の粘性流動を促進させ、より円滑なプレス成形を行うことができる。【００７０】  また、本実施形態において、温間プレス成形が、粗成形品Ｍ１の面粗度を算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲に調製した後に、粗成形品Ｍ１を過冷却液体温度域に加熱して行うように構成されていてもよい。かかる場合の粗成形品Ｍ１を図７に示す。【００７１】  ここで、粗成形品Ｍ１は、その表面ｍにサンドブラスト処理を施すことによって面粗度を算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以上５μｍ以下に調製してある。【００７２】  なお、本発明は、面粗度の調製として、サンドブラストを用いる場合に限定されることはなく、その他の投射材を用いたショットブラストや機械研削や化学研摩等を用いる場合にも適用可能である。【００７３】  また、面粗さを限定したのは、面粗度Ｒａが０．１μｍに満たないと、金型（例えば、上金型１０ａ）と粗成形品Ｍ１との接触面積を減らす効果が十分ではなく、摩擦を減らす効果も生じないためである。【００７４】  逆に、面粗度Ｒａが５μｍを越えて大きくなると、摩擦は大きく低減するものの、粗成形品Ｍ１��形状によっては粘性流動によって充填されにくい箇所の残る虞があるからである。【００７５】  かかる構成によれば、粗成形品Ｍ１の表面ｍが所定の範囲の面粗度に調整されることによって、温間プレス時の金型（例えば、上金型１０ａ）表面と粗成形品Ｍ１との接触面積を小さくして摩擦を減らし、粗成形品Ｍ１の粘性流動を助長する役割を果たす。【００７６】  粗成形品Ｍ１の大きな表面欠陥は、粘性流動による成形の進行とともに徐々に小さくなり、成形が完了する時点で完全に平坦となるので、成形品Ｍ２（図２（ｂ）参照）の表面品質に悪影響を及ぼす虞はない。【００７７】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、金属ガラスを用いたダイカストによる粗成形を行う工程に引き続いて、過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形を行う工程を実行することにより、鋳造時に粗成形品の表面に残存していた表面欠陥の中に、周囲の材料を粘性流動で充填させて穴埋めし、欠陥を消し去ることができる。【００７８】  換言すると、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、ダイカストにより成形された粗成形品Ｍ１の表面に残存している表面欠陥を、引き続いて過冷却液体温度域に加熱して行う温間プレス成形の際に消し去ることができるので、金属ガラスの非晶質を維持しながら表面欠陥の生じない成形品を成形することが可能な金属ガラスの成形方法を提供することができる。【００７９】  また、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、粗成形品Ｍ１の表面欠陥を、引き続いて行う温間プレス成形の際に消し去ることができるので、金型設計も容易となると共に、成形後に余分な部分を切断除去する後工程も軽減されるので簡略化した工程で、高寸法精度の成形部品を成形することが可能な金属ガラスの成形方法を提供することできる。【００８０】  さらに、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、温間プレス成形は、金属ガラスの粘性流動を伴って行われるので、薄肉や偏肉の成形品や、複雑形状の成形品に対しても容易に成形可能な金属ガラスの成形方法を提供することができる。【００８１】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、成形品は、１ｍｍ以下のギャップとなるキャビティＢを備えた温間プレス金型１０ａ及び１０ｂにより形成されることになるので、金属ガラスに特有の粘性流動を用いた最終仕上げ成形が充分に達成でき、３次元で偏肉・薄肉の成形品や複雑形状の成形品にも適合することができる。【００８２】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、ダイカストによる粗成形の雰囲気を、金属ガラスを溶解する度ごとに、高真空度まで減圧する必要がなくなる。【００８３】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、ＹＡＧレーザーＬを用いることにより、外気と遮断されたダイカスト成形室５内にダイカスト成形室５外から高エネルギー密度線を入射させて、ダイカスト成形室５内の金属ガラスＭを溶解させることができる。その上、複数のダイカスト装置１を使って同時に粗成形を行う場合にも、１台のレーザー発振装置から、複数の光ファイバーで分岐させることによって、複数のダイカスト成形室５内の金属ガラスＭを同時に溶解できる。【００８４】  換言すると、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、ＹＡＧレーザーＬを用いることにより、金属ガラスＭの溶解熱源をダイカスト成形室５外に設定することができるので、ダイカスト成形室５の容積を小さくして不活性ガスＧの通気量を節約することができると共に、複数の光ファイバーで分岐させることによって、複数のダイカスト成形室５内の金属ガラスＭを同時に溶解でき、製造の効率化を図ることができる。【００８５】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、粗成形品Ｍ１を大気中で過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形を行うようにしたので、金属ガラスに特有の粘性流動を用いた最終仕上げが達成できる。【００８６】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、雰囲気の温度に影響されることが少なく、上型又は下型の単純な開閉動作のみで、連続的に温間プレスすることができる。【００８７】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、粉体膜Ｐは、金型と粗成形品Ｍ１との間にあって、成形中の表面摩擦を減らす役割を果たし、この結果、粗成形品Ｍ１の粘性流動を促進させることができる。【００８８】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、粗成形品Ｍ１の表面を０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲に調製することによって、温間プレス時の金型１０ａ及び１０ｂ表面と粗成形品Ｍ１との接触面積が小さくなって、その間の摩擦が減じ、この結果、温間プレス時の粗成形品Ｍ１の粘性流動が助長される。【００８９】  また、このときの粗成形品Ｍ１は、その面粗度を調整した表面に粉体膜Ｐを施したものであってもよく、この場合、粉体膜Ｐの形成が良好で、温間プレス時の粗成形品の粘性流動が一層助長される。【００９０】  本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、ジルコニウム基金属ガラスを用いて、ダイカストによる粗成形を行った後に、得られた粗成形品Ｍ１を過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形するようにしたので、温間プレス成形の際に、ジルコニウム基金属ガラスに特有の極めて広い過冷却温度域内の粘性流動を有利に用いた最終仕上げ成形が充分に達成でき、鋳造時に粗成形品の表面に残存していた表面欠陥を効果的に消し去ることができる。【００９１】  換言すると、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法によれば、温間プレス成形の際に、ジルコニウム基金属ガラスに特有の極めて広い過冷却温度域での粘性流動を有利に用いた最終仕上げ成形が充分に達成でき、この結果、鋳造時に粗成形品Ｍ１の表面に残存していた表面欠陥を一層効果的に消し去ることができ、ジルコニウム基金属ガラスの非晶質を維持しながら表面欠陥の生じない成形品を成形することができる。【００９２】  図８Ａ及び図８Ｂに、実施例１〜９及び比較例１〜５に係る金属ガラスの成形品についての評価結果を示す。【００９３】  実施例１〜９に係る金属ガラスの成形品は、上述の第１の実施形態に係る金属ガラスの成形方法によって成形されたものである。具体的には、実施例１〜９に係る金属ガラスの成形品は、金属ガラスＭを用いてダイカストによる粗成形を行った後に、得られた粗成形品Ｍ１を過冷却液体温度域に加熱して温間プレス成形することによって成形されたものである。各実施例１〜９におけるダイカスト条件及び温間プレス条件については、��８Ａ及び図８Ｂに示す。【００９４】  これに対して、比較例１に係る金属ガラスの成形品は、ダイカストのみによる金属ガラスの成形方法によって成形されたものであり、比較例２に係る金属ガラスの成形品は、溶湯鍛造で予め板状に製作した素材を用いて温間プレスを試みた金属ガラスの成形方法によって成形されたものであり、比較例３に係る金属ガラスの成形品は、金型鋳造のみによる金属ガラスの成形方法によって成形されたものであり、比較例４に係る金属ガラスの成形品は、高圧射出成形のみによる金属ガラスの成形方法によって成形されたものであり、比較例５に係る金属ガラスの成形品は、溶湯鍛造のみによる金属ガラスの成形方法によって成形されたものである。なお、比較例１〜５における成形条件についても、図８Ａ及び図８Ｂに示す。【００９５】  なお、実施例１〜９及び比較例１〜５に用いた金属ガラスは、ジルコニウム基金属ガラスである。【００９６】  なお、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、「成形による完成品の最小肉厚」、「完成品の面粗度」、「完成形状（充填度）」、「表面欠陥の有無」、「完成品が非晶質を維持しているか否か」の効果について評価がなされた。【００９７】  ここで、「完成形状（充填度）」は、体積と比重とによって予め算出され得る重量に対して、完成形状での計測重量の差異がマイナス０．５％以内の場合を「○」で示し、０．５％を越える重量差異が生じた場合を「×」で示している。【００９８】  また、「表面欠陥の有無」は、金型キャビティの設計形状に対して完成品の形状や表面状態を損なう点があるか否かを目視判定することで行った。【００９９】  また、「非晶質を維持しているか否かの判定」は、完成品をＸ線回折法で分析した結果で、非晶質を維持していると判定して場合を「○」で示し、非晶質を維持することなく結晶化が生じた場合を「×」で示す。【０１００】  図８Ａ及び図８Ｂから解るように、実施例１〜９は、いずれも全ての効果についての評価項目をクリアしたものとなっているのに対し、比較例１〜５は、いずれも完成形状（充填度）が「×」で、表面欠陥が「有」となっており、実施例１〜９が、如何に優れているかが理解できる。【０１０１】  さらに詳しくは、実施例１〜９は、いずれも「完成品最小厚さ」が粗成形品の「成形厚さ」に比べて小さくなっており、かつ、「面粗度」が温間プレス時よりも完成品の方が小さくなっており、この結果、温間プレス成形を行うことにより、鋳造時に粗成形品の表面に残存していた表面欠陥の中に、周囲の材料を粘性流動で充填させて穴埋めし、欠陥を消し去ることができることが理解できる。【０１０２】  また、実施例１、２は、肉厚均一の３次元筐体であり、実施例３〜９は、偏肉の３次元筐体であるが、いずれも全ての効果についての評価項目をクリアしたものとなっており、本実施形態に係る金属ガラスの成形方法は、３次元で偏肉・薄肉の成形品や複雑形状の成形品も容易に成形することができることが理解できる。【０１０３】  また、ダイカスト成形時の雰囲気が、実施例１では真空、実施例２、６では窒素ガス、実施例３、５、７、８、９ではアルゴンガス、実施例４ではヘリウムガスであり、いずれも全ての効果についての評価項目をクリアしたものとなっており、これら不活性ガスの全てが適用可能であることが理解できる。【０１０４】  また、温間プレス成形時の雰囲気が、実施例１〜７では窒素ガス、実施例８、９では大気であり、いずれも全ての効果についての評価項目をクリアしたものとなっており、窒素ガスを代表例とする不活性ガスか大気のいずれでも温間プレス成形に適用可能であることが理解できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】  以上説明したように、本発明によれば、金属ガラスの非晶質を維持しながら表面欠陥の生じない成形品を成形し、構造が簡単な金型を用いた簡略化した工程で高寸法精度の成形部品を成形し、薄肉や偏肉の成形品や複雑形状の成形品にも容易に成形可能な金属ガラスの成形方法を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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