(57)【要約】  誘導加熱コイル内に設置されている合金溶液の収容容器と、上端は合金溶液の収容容器の口の下方に設置され、底部はオープンされている桶型容器と当該オープンされた底部の下に設置されている底面板より構成される溶液流れの安定化機構と、溶液流れの安定化機構の底面板から流れ出る溶液を受けられる位置に設置されて、合金溶液をストリップ状にしてから衝突して合金薄片にする急冷ホイールと、急冷ホイールの下方に設置されて、合金薄片を更に冷却して伝送する伝送機構と、を備える合金薄片の製造装置であって、前記急冷ホイールには、各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が設けられていることを特徴とする合金薄片の製造装置。本発明による合金薄片の製造装置によれば、希土類−遷移金属合金薄片を異なる冷却速度下で生産でき、且つ作製された薄片結晶粒子の寸法分布を合理的にして、当該薄片材料より製造された磁性材が配向性がよく、加工しやすくて、大規模な量産に適用できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱コイル内に設置されている合金溶液の収容容器と、
上端は合金溶液の収容容器の口の下方に設置され、底部はオープンされている桶型容器と、当該オープンされた底部の下に設置されている底面板より構成される溶液流れの安定化機構と、
溶液流れの安定化機構の底面板から流れ出る合金溶液を受けられる位置に設置されて、合金溶液をストリップ状にしてから、更に衝突して合金薄片にする急冷ホイールと、
急冷ホイールの下方に設置されて、合金薄片を更に冷却して伝送する伝送機構と、
を備える合金薄片の製造装置であって、
前記急冷ホイールには、各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が設けられていることを特徴とする合金薄片の製造装置。
【請求項２】
前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、急冷ホイールの表面動作温度を室温から７００℃までの間で制御できる温度制御装置であることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項３】
前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、急冷ホイールの動作表面を温度の異なる複数の領域に分ける温度領域分け装置であることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項４】
前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、少なくとも二つの回転半径の異なる冷却表面を有する急冷ホイールであって、当該急冷ホイールは円錐台状、階段軸状、ウェストドラム状、或いは母線が曲線状又はジグザグライン状のものであることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項５】
前期各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、急冷ホイールの回転軸方向に沿って一つ又は複数の領域に分けられ、領域同士はそれぞれ熱伝導率の異なる材料より構成される表面動作層であって、異なる金属と合金材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項６】
前記金属と合金材料はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｂ、ステンレス、砲身鋼、又は高温鋼であることを特徴とする請求項５に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項７】
前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、急冷ホイールの回転速度を連続的に変化させる変速制御装置であることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項８】
前記階段軸状の急冷ホイールは、階段幅が２−１０ｃｍ、階段の落差が０．５−５ｃｍ、階段の数が５−２５個であることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項９】
前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段は、回転軸線と垂直する回転円盤、円筒、或いは母線がジグザグライン又は曲線である漏斗状装置であることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【請求項１０】
更に、伝送機構の下方に設置されている材料収集器と、その下方の材料排出機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の合金薄片の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金薄片の製造装置に関する。本発明による合金薄片の製造装置によって、同じバッチの合金溶液を異なる冷却速度で合金薄片を生産できるようにし、製造された合金薄片に合理的な金属相構造を具備させるようにする。当該方法によって製造された合金薄片、例えば、希土類−遷移金属合金薄片を用いて、配向性がよく、加工しやすくて、大規模な量産に適当する永久磁性材を製造することができる。
本明細書における技術的用語“合理的な金属相構造”とは、主相の結晶粒子の寸法と配向度が共に技術要求を満足し、主相の結晶粒子の境界相の分布が均等化されていることを言う。
【背景技術】
【０００２】
本願の出願人の中国特許ＺＬ２００３１０１２３４０２．２には、稀土類等酸素化しやすい金属を含む合金を真空誘導溶錬と多段式急速冷却とを経過させ、速く凝固された合金薄片を獲得して、バッチ毎に合金薄片を排出する装置及びプロセスを公開した。
図１に示すように、合金溶液を収容する容器３の上部はオープンし、ダンピングされる方向の上端の周辺には案内槽が設置され、容器３は通常柱状の坩堝であって誘導加熱コイル内に設置される。
鋳造室の外殻に付けられた観察窓によって、随時溶液柱の太さ及び溶液流れの安定化機構４ａ内の溶液面の高さを観察し、直ちにダンピングの速度を調整できて、冷却ローラー５ａへの大抵定量な溶液の供給を実現するようにしている。
溶液流れの安定化機構は、４ａと４ｂの二つ部分からなる。４ａは底部がオープンされた桶型容器であって、溶液流れの案内と制御の役割をしている。４ｂは４ａの下に設置され、溶液を自由に広げ、流速を緩めて、更に均等化させる。
ローラー５ａは軸方向で往復移動ができる。容器３のダンピングに連れて、溶液は４ａの案内と制御を経て４ｂへ流れ、４ｂの底面部で自由に広げて、均等化して穏やかに冷却ローラー５ａの上に流れる。
ローラー５ａの表面に凝固された片状合金は、ローラーの回転遠心力の作用 (或はローラーの手前に設置されたスクレーパー６ｂの作用)によりローラーの表面から離脱され、片状合金の落ちる箇所の手前には水冷バッフル６ａが設けられ、片状合金は合金薄片に粉砕される。必要に応じて、バッフルは数個に設置可能で、薄片が落ちる途中に数回に衝突して粉砕されることができる。
合金薄片は真下に設けている伝送システム７に収容され、その後、漏斗状の材料収集器８に送られて、伝送途中で充分で快速に冷却される。
伝送システム７から落ちる合金薄片は、漏斗状の材料収集器８の中央にある傘状装置によって更に衝突し粉砕されると共に、漏斗状の材料収集器８の底部への滑られ途中で更に冷却される。
材料収集器内の合金薄片が一定の量になった場合、その下部の圧力センサーは材料排出の信号を出し、合理的な温度まで下がった合金薄片は材料排出機構９の材料貯蔵器に排出されてからバッチ毎に次の工程に転送されて、連続で規模化生産を実現できる。
このように、本願の出願人の中国特許ＺＬ２００３１０１２３４０２．２では、一定の措置を通じて溶液流れの安定化機構４ａの塞ぎを回避し、漏斗状の材料収集器８と材料排出機構９とを増設して、合金薄片の生産性を大幅に高め、生産設備の故障確率を大幅に減少した。
本願の出願人の更なる研究によると、速く凝固される合金薄片の金属相構造（結晶粒子の寸法及びその分布、異なる金属相の分布等を含む）は合金冷却速度と非常に密接な関連があり、又この冷却速度は非常に敏感的に冷却ローラーの回転速度とローラーの表面動作層の材質に依存している事が分った。通常の冷却ローラーでは、高温液体の長期的な腐食を防ぐ為に熱伝導性のよい材料を採用して直径が比較的に小さい形状に作って、ローラーの回転速度への制御要求が非常に高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、比較的広い範囲で急冷ホイール（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ  ｗｈｅｅｌ）の回転速度を調整でき、急冷ホイールの冷却速度を制御しやすくて、理想的な冷却速度と合理的な金属相構造を具備する、速く凝固される合金薄片を獲得できる合金薄片の製造装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
本発明は、更に、速く凝固される合金薄片の金属相構造を合理的にし、当該方法で作製された希土類−遷移金属合金薄片を用いて配向性がよく、加工しやすい永久磁性材を製造できる合金薄片の製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明で提供される合金薄片の製造装置は、誘導加熱コイル内に設置されている合金溶液の収容容器と、上端は合金溶液の収容容器の口の下方に設置され、底部はオープンされている桶型容器と、当該オープンされた底部の下に設置されている底面板より構成される溶液流れの安定化機構と、溶液流れの安定化機構の底面板から流れ出る合金溶液を受けられる位置に設置されて、合金溶液をストリップ状にしてから、更に衝突して合金薄片にする急冷ホイールと、急冷ホイールの下方に設置されて、合金薄片を更に冷却して伝送する伝送機構と、を備える合金薄片の製造装置であって、前記急冷ホイールには、各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、急冷ホイールの表面動作温度を室温から７００℃までの間で周期的に変化させる温度制御装置であると良い。
【０００７】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、急冷ホイールの表面動作温度を回転軸方向に沿って温度の異なる複数の領域に分ける温度領域分け装置であると良い。
【０００８】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、急冷ホイールの回転速度を連続的に調整できる無極変速制御装置であると良い。
【０００９】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、急冷ホイールの回転軸方向に沿って複数の領域に分けられ、領域同士はそれぞれ熱伝導率の異なる材料より構成される表面動作層であると良い。
【００１０】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、円錐台状、階段軸状、ウェストドラム状、或いは母線が曲線状又はジグザグライン状の急冷ホイールであると良い。
【００１１】
好ましくは、前記階段軸状の急冷ホイールが、階段幅が２−１０ｃｍ、階段の落差が０．５−５ｃｍ、階段の数が５−２５個であると良い。
【００１２】
好ましくは、前記各合金薄片の冷却速度を差異化させる手段が、回転軸線と垂直する回転円盤、円筒、或いは母線がジグザグライン又は曲線である漏斗状装置であると良い。
【００１３】
好ましくは、更に伝送機構の下方に設置されている材料収集器を備えると良い。
【００１４】
好ましくは、更に材料収集器の下方に設置されている材料排出機構を備えると良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の合金薄片の製造装置によれば、合金薄片は排出される前に充分に冷却できて合理的な温度に到達でき、特に酸素化しやすい稀土類合金薄片の製造に適用される。
【００１６】
本発明によれば、鋳造することと同時に、前に作製された合金薄片をバッチ毎に次の工程へ転送できて、生産効率を大幅に高めることができる。
【００１７】
本発明によれば、急冷ホイールはその軸方向に沿って往復移動するので、急冷ホイールの表面が循環に活用される。これは、溶液流れの安定化機構を簡易化させる一方、急冷ホイールの動作面を充分に冷却できて、更に、厚みが均一である合金薄片を生産しやすくなる。
【００１８】
本発明による合金薄片の製造装置は、同一バッチの合金溶液を異なる冷却速度下で合金薄片を生産でき、且つ作製された薄片結晶粒子の寸法分布を合理的にすることができる。この方法によって作製された希土類−遷移金属合金薄片を用いて、配向性がよく、加工しやすくて、大規模な量産に適当する永久磁性材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による合金薄片の製造装置の動作原理を示す図である。
【図２】本発明の実施例による急冷ホイールの温度或は材料分区を示す図である。
【図３】本発明による円錐台型の急冷ホイールを示す図である。
【図４】本発明による階段軸型の急冷ホイールを示す図である。
【図５】本発明による回転円盤型の急冷ホイールを示す図である。
【図６】本発明による回転円筒型の急冷ホイールを示す図である。
【図７】本発明による母線が曲線である急冷ホイールの一実施例を示す図である。
【図８】本発明による母線がジグザグラインである急冷ホイールの一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による合金薄片の製造装置の幾つかの具体的の形態を図面に合わせて詳細な説明を行う。
【００２１】
本発明の基本的な構想は、合金薄片の製造過程において、生産効率を確保するとともに、急冷ホイール（図１のローラー５ａを参照）に同時に異なる物理のパラメーターを持たせ、同一のバッチの合金溶液より生産された合金薄片に異なる冷却速度を所持させることである。このように生産された合金薄片は、異なる冷却速度を持ち、合金の結晶粒子の寸法及びその分布、各合金属相の形態と分布が共に異なるため、異なる機械特性を持つことができる。又、このように獲得された合金薄片が合金粉末に粉砕される場合、粒度分布が合理的であり、主相（ｍａｉｎ  ｐｈａｓｅ）と付属相（ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ  ｐｈａｓｅ）との配合と比率も調整されることができて、当該方法によって作製された希土類−遷移金属の合金薄片材料を用いて配向性がよく、加工しやすい永久磁性体を製造でき、大規模な量産に適当できる。
【００２２】
技術分野の当業者にとってよく理解できる事ですが、合金薄片は急冷ホイール（図１のローラー５ａを参照）の表面から投げ出される（図１のローラー６ａを参照）時に、リニア速度は速すぎてはいけない（通常０．５ｍ／ｓ−１５ｍ／ｓぐらいに保持する）。若しそうでなければ、結晶化できなく或いはうまく結晶化できなくなる。一方、当該リニア速度は遅すぎてもいけない。若しそうすれば、高温の金属液体は急冷ホイールの表面を損なう。
【００２３】
本願の出願人の研究によって、急冷ホイールを異なる回転速度に制御し、合金薄片の厚みを０．１−０．４ｍｍの間にすると共に、急冷ホイールの表面温度を一定に保持させて、生産された合金薄片の金属相構造を制御できることを分かった。急冷ホイールの回転速度を同様に保持する場合は、急冷ホイールの表面温度を制御することによって、異なる金属相構造の合金薄片を獲得できる。
【００２４】
それで、本発明の第１の実施例では、急冷ホイールの表面動作温度を室温から７００℃までの間で周期的に変化させて、冷却速度を対応的に変化させ、出来上がった合金薄片の金属相構造を差異化させる。従って、このように得られた合金薄片の機械的性能も異なり、合金薄片より生産された磁性体の加工性を改善することができる。
【００２５】
類似的に、本発明の第１の実施例の変更実施例によれば、急冷ホイールの回転速度を中断なし或いは飛躍なしに徐々に速くしてから徐々に遅くするように連続的に変化させて、同じ周期で製造された合金薄片の冷却速度を差異化させる。従って、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる同時に、合金薄片の機械的性能も差異化させられて、合金薄片より生産された磁性体の加工性を改善することができる。
【００２６】
類似的に、本発明の第１の実施例の他一つの変更実施例によれば、急冷ホイールの表面は幾つかの異なる動作温度区に分けられ（図２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ区を参照）、各動作温度区の温度は室温から７００℃までの間で選択できて、同時に作製された合金薄片の厚みを差異化させ、冷却速度も差異化させる。従って、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる同時に、合金薄片の機械的性能も差異化させられて、合金薄片より生産された磁性体の加工性を改善することができる。
【００２７】
本発明の第２の実施例によれば、作製された合金薄片の冷却速度を差異化させるために、急冷ホイールの動作表面を回転軸方向に沿って熱伝導率の異なる材料から作成できる。急冷ホイールの表面は幾つかの異なる材料区に分けられ（図２のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ区を参照）、毎材料区はそれぞれＣｕ、Ｍｏ、ステンレス、砲身鋼（ｇｕｎ  ｂａｒｒｅｌ  ｓｔｅｅｌ）、高温鋼、又は他の耐高温合金から作成される。このようにして、同時に作製された合金薄片の厚みを同様に差異化させ、冷却速度も差異化させる。従って、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる同時に、合金薄片の機械的性能も差異化させられて、合金薄片より生産された磁性体の加工性を改善することができる。
【００２８】
本発明の第３の実施例によれば、結晶粒子の寸法が一定の分布を持つ合金薄片を作製する要求に適応する為、急冷ホイールの動作表面を円錐台状（図３を参照）にすることができる。そうすれば、急冷ホイールの回転速度が一定に保持される場合に、円錐台の軸方向の異なる位置にある合金薄片は異なる投げ出しリニア速度を有して、作製された合金薄片の冷却速度も同様に差異化させられ、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる。
【００２９】
本発明の第４の実施例によれば、作製された合金薄片の冷却速度を差異化させる為、急冷ホイールの動作表面を階段軸状（図４を参照）にすることができる。例えば、Ｅ〜Ｆ間の階段幅は２−１０ｃｍにし、Ｆ〜Ｇの階段高さは０．５−５ｃｍの間に設定でき、当該急冷ホイールは５−２５個の階段を有することができる（図４では例示として三つの階段だけ示す）。そうすれば、急冷ホイールの回転速度が一定に保持される場合に、階段軸の軸方向の異なる位置にある合金薄片は異なる投げ出しリニア速度を有して、作製された合金薄片の冷却速度も同様に差異化させられ、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる。
【００３０】
本発明の第５の実施例によれば、作製された合金薄片の冷却速度を差異化させる為、急冷ホイールの替わりに回転円盤５１を使うことができる（図５を参照）。そうすれば、回転円盤５１の回転速度が一定に保持される場合（図５の矢印１１を参照）に、回転円盤の半径の異なる位置にある合金薄片１０は異なる投げ出しリニア速度を有して、作製された合金薄片の冷却速度も同様に差異化させられ、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる。
【００３１】
本発明の第５の実施例の変更実施例によれば、回転円盤５１の表面を平らにしてもよく、或いは軸方向及びラジアル方向に溝を設置してもよい。
【００３２】
本発明の第６の実施例によれば、作製された合金薄片の冷却速度を差異化させる為、急冷ホイールの替わりに回転円筒５１を使うことができる（図６を参照）。例えば、円筒側壁の傾斜角を５−４５度の間にすれば、回転円筒５１の回転速度が一定に保持される場合（図６の矢印１１を参照）に、回転円筒の半径の異なる位置にある合金薄片１０は異なる円筒内に停留する冷却時間を有して、作製された合金薄片の冷却速度も同様に差異化させられ、金属相構造が合理的になった合金薄片を得られる。
【００３３】
本発明の第６の実施例の変更実施例によれば、回転円筒５１は同様にジグザグライン状の母線を有する側壁を具備することができる。
【００３４】
上記の説明により、技術分野の当業者は、本発明の構想の理解上で他の実施例も容易に連想することができる。例えば、図７に示すように、急冷ホイールの母線は凹んだ曲線状でもよいし、もちろんウェストドラム状でもよく、図８に示すように、急冷ホイールの母線は幾つかの外周方向（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）の溝を有してもよいし、例えば正弦の曲線状のような周期的に変化される曲線形状にしてもよい。
【００３５】
本発明は、希土類−遷移金属合金、稀土類永久磁性材材料及び水素貯蔵合金材料の製造に適用されるばかりでなく、同様に、例えば鉄ベースの材料、ニッケルベースの材料等の他の合金材料の製造にも適用されることができる。
【００３６】
要するに、本願明細書の公開された内容により、技術分野の当業者はいろいろな修正、変更、替わり、完善、改善等を行うことができる。しかしながら、このようにしても本発明の精神と添付した特許請求の範囲に記載された特許保護範囲を超えるとは言われない。
【符号の説明】
【００３７】
３    容器
４ａ  安定化機構
４ｂ  安定化機構
５ａ  冷却ローラー
６ａ  水冷バッフル
６ｂ  スクレーパー
７    伝送システム
８    材料収集器
９    材料排出機構
１０    合金薄片
５１    回転円盤
【図１】
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【図２】
2010532714.tif 000004
【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】
2010532714.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2010532714.tif 000011
2010532714.tif 000012
2010532714.tif 000013
2010532714.tif 000014
2010532714.tif 000015
2010532714.tif 000016