(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の断面形状を持つ線状中子部材がセットされた金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、上記線状中子部材の断面形状を持つ細穴を形成した鋳造成型品を製造する方法において、上記線状中子部材が表面被覆又は表面処理を施した線状中子部材であり、上記線状中子部材を金型内にセットする際、線状中子部材の長手方向に引張荷重を加え、この状態で金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、かつ、鋳造後に鋳造材から線状中子部材を引き抜くことで上記線状中子部材の断面形状を持った細穴を形成することを特徴とする、細穴を有する鋳造成型品の製造方法。
【請求項２】
鋳造後に鋳造材から線状中子部材を引き抜く際、上記表面被覆又は表面処理により形成された皮膜の一部分もしくは全ての部分が線状中子部材表面から剥離することにより、線状中子部材が鋳造材内部から引き抜けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記線状中子部材の表面被覆又は表面処理により形成された皮膜が、線状中子部材を構成している元素を含む酸化膜、窒化膜又は炭化膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記線状中子部材がＴｉ系合金からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記線状中子部材の表面被覆又は表面処理により形成された皮膜の厚さが、０．５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
所望の断面形状を持つ線状中子部材がセットされた金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、上記線状中子部材の断面形状を持つ細穴を形成した鋳造成型品を製造する方法において、上記線状中子部材を金型内にセットする際、線状中子部材の長手方向に引張荷重を加え、この状態で金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、かつ、鋳造後に鋳造材から線状中子部材を引く抜く際、線状中子部材が引き抜き方向に弾性変形することにより線状中子部材の径が細くなり、線状中子部材が鋳造材内部から引き抜けるようにしたことを特徴とする、細穴を有する鋳造成型品の製造方法。
【請求項７】
前記線状中子部材がＮｉ−Ｔｉ系超弾性合金からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記線状中子部材の太さがφ０．０２５〜φ１ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記線状中子部材を金型内にセットする際、線状中子部材の長手方向に１９６０Ｎ／ｍｍ2以下の引張荷重を加え、この状態で金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記鋳造材が、少なくとも体積率５０％以上の非晶質相を含む合金であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記非晶質合金が、下記一般式（１）〜（６）のいずれか１つで示される組成を有する実質的に非晶質の合金であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
一般式（１）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5f
但し、Ｍ1はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素、Ｍ2はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ4はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ5はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ原子％で、２５≦ａ≦８５、１５≦ｂ≦７５、０≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦１５、０≦ｆ≦１５である。
一般式（２）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3i
但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ6はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｇ、ｈ及びｉはそれぞれ原子％で、３０≦ｇ≦９０、０＜ｈ≦５５、０≦ｉ≦１０である。
一般式（３）：Ｍｇ100-pＭ7p
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｐは原子％で５≦ｐ≦６０である。
一般式（４）：Ｍｇ100-q-rＭ7qＭ8r
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｒはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５である。
一般式（５）：Ｍｇ100-q-sＭ7qＭ9s
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ9はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、３≦ｓ≦２５である。
一般式（６）：Ｍｇ100-q-r-sＭ7qＭ8rＭ9s
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ9はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５、３≦ｓ≦２５である。
【請求項１２】
前記鋳造成型品が、光ファイバを挿通又は保持する光コネクタ部品であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
製品外形を規制するキャビティを有する金型と、該金型のキャビティ内に突出・後退自在に配設された可動筒状ガイド部材と、該可動筒状ガイド部材の中心孔を通して金型キャビティ内にセットされる線状中子部材と、線状中子部材の長手方向に対して１９６０Ｎ／ｍｍ2以下の任意の引張荷重を付加する手段とを備えることを特徴とする、細穴を有する鋳造成型品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細穴を有する鋳造成型品の製造方法及び装置に関し、さらに詳しくは、金型鋳造、特にアモルファス合金（金属ガラス）の金型鋳造によって製造される細穴を有する成型品、特に光コネクタ部品（フェルール、キャピラリ等）などの細穴成形技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
細穴を有し、しかも高い寸法精度が要求される成型品の代表的なものとして、光コネクタのフェルールもしくはキャピラリが挙げられる。
以下、添付図面を参照しながら説明すると、図６は、光コネクタにおけるキャピラリ部１１とフランジ部１２が一体型のフェルール１０を示している。すなわち、フェルール１０は、光ファイバ１７（もしくは光ファイバ素線）を挿入するための小径の貫通孔１３が中心軸線に沿って形成されたキャピラリ部１１と、中心軸線に沿って光ファイバ心線１６（光ファイバの外周に外被が被着されたもの）挿通用の大径の貫通孔１４が形成されたフランジ部１２とからなり、小径の貫通孔１３と大径の貫通孔１４はテーパ径部１５を介して接続されている。一対の光ファイバ１７，１７の接続は、それらが挿入・接合された各フェルール１０，１０を割りスリーブ１８の両端から挿入し、フェルール１０，１０同士の端部を突き合わせることにより行なわれ、これによって光ファイバ１７，１７の軸線が整列した状態で先端部が突き合わせ接続される。
一方、図７は、光コネクタのキャピラリ１１ａとフランジ１２ａが別体の光コネクタ用フェルール１０ａを示している。
【０００３】
光ファイバを通す細孔の孔径は、タイプにより様々であるが、例えばＳＣ型と呼ばれるキャピラリ（フェルール）ではφ０．１２６ｍｍ、深さ１０ｍｍの細孔を有している。
従来、フェルールはジルコニアなどのセラミックスで作製されている。セラミック製フェルールの細孔成形は、予め小さめの細孔を有するフェルールを射出成形しておき、焼成後、ワイヤラッピング加工により正規寸法に仕上げ加工されている。また、セラミック製フェルールは、内径加工の他に、外径加工・研磨等多くの工程を経て作製されている。そのため、製造工程が長大でコストの増大を余儀なくされている。
【０００４】
上記のような問題を解決できる方法として、本出願人は既に、従来の金型鋳造法をベースにした技術とガラス遷移領域を示すアモルファス合金の組合せによって、光コネクタ用フェルールのような細孔を有する成型品や、複雑な形状の成型品であっても、所定の形状、寸法精度、表面品質を満足するアモルファス合金成型品を、単一プロセスで量産性良く製造できる方法を開発し、特許出願している（特開平１０−１８６１７６号）。ここに開示されている細穴を有するアモルファス合金成型品の製造方法は、基本的には、中子ピンをセットした金型キャビティ内にアモルファス合金を生じ得る材料の溶湯を高速度で充填して鋳造し、その後中子ピンを鋳造材から引き抜くことによって細穴を成形するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、細穴を有する鋳造成型品を得るためには、離型剤を均一に塗布した中子ピンを用いなければならない。しかしながら、離型剤を用いているために、金属溶湯が中子ピンに触れた際、離型剤が一気に蒸発するため、気泡や欠陥が鋳造成型品の中に残ってしまう。さらに、離型剤の蒸発する方向が常に均一に制御できないために、細穴部分の寸法精度を高精度にできないという問題点を有していた。その上、高精度な鋳造成型品を得るために、鋳造時の射出圧をより高くして鋳造を行なうと、細穴を形成するための中子ピンと鋳造材との間に隙間が殆どなくなるため、中子ピンが抜けなくなるという問題や、ピン表面を傷付けてしまったり、破損させたりするという問題が生じる。しかも、この中子ピンは超硬合金によって作製され、高価であるため、このピンの傷付きや破損によって繰り返し使用ができなくなり、結果的に製造コストが増大してしまうという問題がある。
このような問題は、光コネクタ用フェルールもしくはキャピラリに固有の問題ではなく、細穴を有する金属成型品の金型鋳造の場合に共通した問題である。
【０００６】
従って、本発明の基本的な目的は、細穴を有する鋳造成型品の鋳造に使用される線状中子部材の鋳造後の引き抜きの困難性や耐久性に起因する、前記したような種々の問題を軽減し、短時間に生産性良く低コストで、細穴を有する鋳造成型品を製造できる方法及び装置を提供することにある。
さらに本発明のより特定的な目的は、細長い穴を有するアモルファス合金成型品であっても、簡単な工程でまた所定の形状、高い寸法精度及び表面品質で成形加工できる方法及び装置を提供し、もって耐久性、強度、耐衝撃性等に優れた細穴を有する安価なアモルファス合金成型品、特に光コネクタ用フェルールもしくはキャピラリ等を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第一の側面によれば、細穴を有する鋳造成型品の製造方法が提供され、その第一の態様は、所望の断面形状の線状中子部材が予めセットされた金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込む際、上記線状中子部材が表面被覆又は表面処理を施した線状中子部材であり、上記線状中子部材を金型内にセットする際、線状中子部材の長手方向に引張荷重を加え、この状態で金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、かつ、鋳造後に鋳造材から線状中子部材を引き抜くことで上記線状中子部材の断面形状を持った細穴を形成することを特徴としている。この場合、好適には、鋳造後に鋳造材から線状中子部材を引き抜く際、上記表面被覆又は表面処理により形成された皮膜の一部分もしくは全ての部分が線状中子部材表面から剥離することにより、線状中子部材が鋳造材内部から引き抜けるようにする。
【０００８】
本発明の方法の第二の態様は、所望の断面形状の線状中子部材が予めセットされた金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、上記線状中子部材の断面形状の細穴を形成した鋳造成型品を製造する方法において、上記線状中子部材を金型内にセットする際、線状中子部材の長手方向に引張荷重を加え、この状態で金型のキャビティ内に金属溶湯を鋳込み、かつ、鋳造後に鋳造材から上記線状中子部材を引き抜く際、線状中子部材が引き抜き方向に弾性変形することにより線状中子部材の径が細くなり、線状中子部材が鋳造材内部から引き抜けるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の第二の側面によれば、製品外形を規制するキャビティを有する金型と、該金型のキャビティ内に突出・後退自在に配設された可動筒状ガイド部材と、該可動筒状ガイド部材の中心孔を通して金型キャビティ内にセットされる線状中子部材と、線状中子部材の長手方向に対して１９６０Ｎ／ｍｍ2以下の任意の引張荷重を付加する手段とを備えることを特徴とする、細穴を有する鋳造成型品の製造装置が提供される。
前記のような方法及び装置により、細穴を有する鋳造成型品、特にアモルファス合金成型品、さらには光コネクタ用フェルールもしくはキャピラリを生産性よく製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による細穴を有する鋳造成型品の製造は、線状中子部材の鋳造後の引き抜きの困難性や耐久性に起因する前記したような問題に対して、線状中子部材の引き抜き性を改善するものである。この鋳造後の線状中子部材の引き抜き性を改善する方法としては、以下のような方法がある。なお、以下においては線状中子部材をワイヤとして説明する。
【００１１】
（１）表面被覆、表面処理ワイヤ法
線状中子部材であるワイヤが鋳造材から離型し易いように、ワイヤ表面に剥離し易い皮膜をコーティングする方法、又は、表面皮膜が製造上付着しているワイヤを利用する方法である。これによって、ワイヤを鋳造材から引き抜く際、ワイヤの表面皮膜が鋳造材と密着しているため、ワイヤから表面皮膜が部分的に又は全体的に剥離してワイヤのみが引き抜けることにより、ワイヤの断面形状を持った細穴が鋳造成型品に形成できる。上記ワイヤの表面皮膜は、例えば、酸化物、窒化物、炭化物等の材料を物理的気相蒸着法（ＰＶＤ）や化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）等によりワイヤ表面に析着させる方法や、金属などの電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ等の適当な方法で形成する。さらに、上記ワイヤの表面皮膜は、ワイヤが活性な金属材料である場合、製造工程において特別な処理を行なわなくても、スケールとしてワイヤ構成元素を含む酸化物、窒化物、炭化物等の皮膜が残っているものをそのまま利用することも可能である。皮膜厚さとしては、皮膜の剥離性やワイヤの引き抜き性等の点から約０．５〜１００μｍ程度が好ましい。尚、この方法の場合、ワイヤ材料としては種々の材料を用いることができるが、その中でも耐熱性等に優れたＴｉ系合金が好ましい。
【００１２】
（２）弾性ワイヤ、超弾性ワイヤ法
ワイヤ（線状中子部材）として、弾性限の高いワイヤを利用する方法である。これによって、ワイヤを鋳造材から引き抜く際、ワイヤが引き抜き方向に対して弾性変形することにより、ワイヤが鋳造材の細穴に対して細くなり、ワイヤと鋳造材との間のクリアランスが確保されるため、ワイヤを引き抜くことができ、ワイヤの断面形状を持った細穴が鋳造成型品に形成できる。上記ワイヤとしては、例えば、バネ用材料や高張力鋼材料、超弾性材料（Ｎｉ−Ｔｉ系超弾性材料等）などが利用できる。
尚、前記した（１）及び（２）の方法は、組み合わせて採用することができる。
【００１３】
さらに本発明によれば、ワイヤ（線状中子部材）の金型キャビティ内へのセット及び鋳造時のワイヤの保護のために、キャビティ内に突出・後退自在な可動筒状ガイド部材を備えた金型を用い、ワイヤを該筒状ガイド部材と共にその中心孔を通して金型キャビティ内にセットする際、ワイヤの長手方向に対して任意の引張荷重、好ましくは約１９６０Ｎ／ｍｍ2以下の引張荷重をかける。このような筒状ガイド部材を用いることにより、それによって覆われている部分のワイヤは溶湯と接触しないので保護され、また、鋳造材との接触面積が小さくなるので、引き抜きの際にワイヤが傷付いたり、破損したりする割合が減少する。その上、ワイヤに対しては引張荷重がかけられているため、溶湯がキャビティ内に流れ込んだ際、ワイヤが不用意に曲がることが無く、細穴の精度が高い鋳造成型品を作製できる。尚、この方法は、前記した各方法と組み合わせて採用することができる。
ワイヤの太さとしては、所望の細穴径に応じて任意に変えることができるが、光コネクタ用部品の製造の場合には一般にφ０．０２５〜１ｍｍの範囲内に設定される。
【００１４】
本発明の方法で用いる鋳造材の材料としては、一般の鋳造で用いられる材料であれば全て使用可能であり、特定の材料に限定されるものではないが、好ましくは少なくとも体積率５０％以上の非晶質相を含む実質的に非晶質の合金が好適に使用できる。さらに好ましくは、下記一般式（１）〜（６）のいずれか１つで示される組成を有するアモルファス合金を好適に使用できる。
一般式（１）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5f
但し、Ｍ1はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素、Ｍ2はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ4はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ5はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ原子％で、２５≦ａ≦８５、１５≦ｂ≦７５、０≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦１５、０≦ｆ≦１５である。
【００１５】
上記アモルファス合金は、下記一般式（１−ａ）〜（１−ｐ）のアモルファス合金を含む。
一般式（１−ａ）：Ｍ1aＭ2b
このアモルファス合金は、Ｍ2元素がＺｒ又はＨｆと共存するために、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（１−ｂ）：Ｍ1aＭ2bＬｎc
このアモルファス合金のように、上記一般式（１−ａ）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００１６】
一般式（１−ｃ）：Ｍ1aＭ2bＭ3d
一般式（１−ｄ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3d
これらのアモルファス合金のように、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００１７】
一般式（１−ｅ）：Ｍ1aＭ2bＭ4e
一般式（１−ｆ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4e
一般式（１−ｇ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4e
一般式（１−ｈ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4e
これらのアモルファス合金のように、高融点金属Ｍ4（Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）を添加した場合、アモルファス形成能に影響を与えずに耐熱性、耐食性が向上する。
【００１８】
一般式（１−ｉ）：Ｍ1aＭ2bＭ5f
一般式（１−ｊ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ5f
一般式（１−ｋ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ5f
一般式（１−ｌ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ5f
一般式（１−ｍ）：Ｍ1aＭ2bＭ4eＭ5f
一般式（１−ｎ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4eＭ5f
一般式（１−ｏ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4eＭ5f
一般式（１−ｐ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5f
これらの貴金属Ｍ5（Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ）を含んだアモルファス合金の場合、結晶化が起きても脆くならない。
【００１９】
一般式（２）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3i
但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ6はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｇ、ｈ及びｉはそれぞれ原子％で、３０≦ｇ≦９０、０＜ｈ≦５５、０≦ｉ≦１０である。
【００２０】
上記アモルファス合金は、下記一般式（２−ａ）及び（２−ｂ）のアモルファス合金を含む。
一般式（２−ａ）：Ａｌ100-g-hＬｎgＭ6h
このアモルファス合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（２−ｂ）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3i
このアモルファス合金においては、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００２１】
一般式（３）：Ｍｇ100-pＭ7p
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｐは原子％で５≦ｐ≦６０である。
このアモルファス合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
【００２２】
一般式（４）：Ｍｇ100-q-rＭ7qＭ8r
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｒはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５である。
このアモルファス合金のように、前記一般式（３）の合金において原子半径の小さな元素Ｍ8（Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００２３】
一般式（５）：Ｍｇ100-q-sＭ7qＭ9s
一般式（６）：Ｍｇ100-q-r-sＭ7qＭ8rＭ9s
但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ9はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５、３≦ｓ≦２５である。
これらのアモルファス合金のように、前記一般式（３）及び（４）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００２４】
前記したアモルファス合金の中でも、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）の温度差が極めて広いＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系（ＴＭ：遷移金属）アモルファス合金は、高強度、高耐食性であると共に、過冷却液体領域（ガラス遷移領域）ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが３０Ｋ以上、特にＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系アモルファス合金は６０Ｋ以上と極めて広く、この温度領域では粘性流動により数１０ＭＰａ以下の低応力でも非常に良好な加工性を示す。また、冷却速度が数１０Ｋ／ｓ程度の鋳造法によっても非晶質バルク材が得られるなど、非常に安定で製造し易い特徴を持っている。これらの合金は、溶湯からの金型鋳造によっても、またガラス遷移領域を利用した粘性流動による成形加工によっても、非晶質材料ができると同時に、金型形状及び寸法を極めて忠実に再現する。
【００２５】
本発明に利用されるこれらのＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系アモルファス合金は、合金組成、測定法によっても異なるが、非常に大きなΔＴｘの範囲を持っている。例えばＺｒ60Ａｌ15Ｃｏ2.5Ｎｉ7.5Ｃｕ15合金（Ｔｇ：６５２Ｋ、Ｔｘ：７６８Ｋ）のΔＴｘは１１６Ｋと極めて広い。耐酸化性も極めて良く、空気中でＴｇまでの高温に熱してもほとんど酸化されない。硬度は室温からＴｇ付近までビッカース硬度（Ｈｖ）で４６０（ＤＰＮ）、引張強度は１，６００ＭＰａ、曲げ強度は３，０００ＭＰａに達する。熱膨張率αは室温からＴｇ付近まで１×１０-5／Ｋと小さく、ヤング率は９１ＧＰａ、圧縮時の弾性限界は４〜５％を超える。さらに靭性も高く、シャルピー衝撃値で６０〜７０ｋＪ／ｍ2を示す。このように非常に高強度の特性を示しながら、ガラス遷移領域まで加熱されると、流動応力は１０ＭＰａ程度まで低下する。このため極めて加工が容易で、低応力で複雑な形状の微小部品や高精度部品に成形できるのが本合金の特徴である。しかも、いわゆるガラス（非晶質）としての特性から加工（変形）表面は極めて平滑性が高く、結晶合金を変形させたときのように滑り帯が表面に現われるステップなどは実質的に発生しない特徴を持っている。
【００２６】
一般に、アモルファス合金はガラス遷移領域まで加熱すると長時間の保持によって結晶化が始まるが、本合金のようにΔＴｘが広い合金は非晶質相が安定であり、ΔＴｘ内の温度を適当に選べば２時間程度までは結晶が発生せず、通常の成形加工においては結晶化を懸念する必要はない。
また、本合金は溶湯からの凝固においてもこの特性を如何なく発揮する。一般にアモルファス合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度１０Ｋ／ｓ程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持っている。
従って、鋳造材料として本合金を適用すれば、金型表面が成型品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、鋳造材においても金型の表面特性をそのまま再現し、従来の金型鋳造法においても寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。
【００２７】
以上のように、比較的低い硬度、高い引張強度及び高い曲げ強度、比較的低いヤング率、高弾性限界、高耐衝撃性、高耐磨耗性、表面の平滑性、高精度の鋳造又は加工性を併せ持った特徴は、光コネクタのフェルールやスリーブなど、種々の分野の成型品の材料として適している。また、アモルファス合金は、高精度の鋳造性及び加工性を有し、かつ金型のキャビティ形状を忠実に再現できる優れた転写性を有するため、金型を適切に作製することにより、金型鋳造法によって所定の形状、寸法精度、及び表面品質を満足する成型品を単一のプロセスで量産性良く製造できる。しかしながら、金型のキャビティ形状を忠実に再現できる優れた転写性を有するということは、金型キャビティ面と鋳造材との間に隙間が殆どないためである。そのため、金型から鋳造品を取り出す際に、前記したように、細穴を形成する中子ピンは細くて強度が充分でないことから、このピンを傷付けたり、破損するなどの問題が生じている。本発明はこのような問題を解決するものであるため、特に細穴を有するアモルファス合金成型品の製造に極めて有効に適用できる。
【００２８】
また、本発明の鋳造成型品の製造に用いられる金属材料としては、前記したような非晶質合金の他、Ａｌ基合金、Ｍｇ基合金、Ｚｎ基合金、Ｆｅ基合金、Ｃｕ基合金、チタン合金などのダイカスト用合金を好適に用いることができる。このようなダイカスト用合金は、通常の鋳造法で用いられている合金であり、従来の光コネクタ用部材に用いられているセラミックスや非晶質合金等に比べて安価であり、ダイカストマシンによって該合金を金型内に圧入、成形することによって、光コネクタ用部材を簡単に製造することができる。
【００２９】
例えば、Ａｌ基合金としては、ＪＩＳ記号によるＡＤＣ１、ＡＤＣ５、ＡＤＣ１２など、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系又はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のダイカスト用アルミニウム合金を好適に用いることができ、特にＡＤＣ１２は有用である。同様に、Ｍｇ基合金としては、例えばＭＤＣ１Ａ、ＭＤＣ２Ａ、ＭＤＣ３Ａなど、Ｍｇ−Ａｌ系又はＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のダイカスト用マグネシウム合金を好適に用いることができ、特にＭＤＣ１Ａは有用である。Ｚｎ基合金としては、例えばＡＧ４０Ａ、ＡＧ４１Ａ、高Ｍｎ合金など、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系又はＺｎ−Ｍｎ−Ｃｕ系のダイカスト用亜鉛合金を好適に用いることができ、特に高Ｍｎ合金は有用である。Ｆｅ基合金では、例えばねずみ鋳鉄、オーステナイト鋳鉄、ステンレス鋳鋼などがあり、ステンレス鋳鋼が特に有用である。Ｃｕ基合金では、例えば黄銅、青銅、アルミニウム青銅などがあり、アルミニウム青銅が特に有用である。また、チタン合金では、例えばα型合金、β型合金、α＋β型合金などがあり、α＋β型合金が特に有用である。
【００３０】
これらの金属の中でも、一般式：ＦｅaＭbＸc（但し、ＭはＮｉ又は／及びＣｏであり、ＸはＭｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ重量％で、３０≦ｂ≦４０、０≦ｃ≦１０、ａは不可避的不純物を含む残部である。）で示されるＦｅ−Ｍ−Ｘ系合金は、光コネクタ用部品の材料として好ましい。上記一般式で表わされるＦｅ−Ｍ−Ｘ系合金は、高い寸法精度で加工がし易く、かつ、線膨張係数が光ファイバの線膨張係数に近いため、光ファイバを装着するフェルールの材料として特に適している。
【００３１】
【実施例】
以下、添付図面に示す実施例を説明しながら本発明についてさらに具体的に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の方法により細穴を有する鋳造成型品を製造する方法及び装置の一実施例の概略構成を示している。図１において、符号１は製品形状のキャビティ２を有する分割金型であり、３は表面被覆もしくは表面処理を施した細長いワイヤ（線状中子部材）又は弾性限の高い材料からなるワイヤ（線状中子部材）である。金型１は、銅、銅合金、超硬合金、その他の金属材料から作製することができ、また、流体、気体等の冷却媒体や加熱媒体を流通させる流路を配設することもできる。一方、ワイヤ３は、ＴｉＯ2、ＴｉＮ、ＴｉＣ等の皮膜が表面被覆されたものからなるか、又はワイヤ材料がバネ用材料、高張力鋼材料、超弾性材料等からなるか、あるいは上記２種類の構成が組み合わされた材料からなる。
尚、溶湯の酸化皮膜形成を防止するために、装置全体を真空中又はＡｒガス等の不活性ガス雰囲気中に配置するか、あるいは溶湯注入部に不活性ガスを流すことが好ましい。
【００３２】
鋳造成型品の製造に際しては、金属溶湯を金型１のキャビティ２内に注入して鋳造し、金型温度が金属溶湯の融点以下（アモルファス合金材料を用いた場合には、ガラス遷移温度（Ｔｇ）以下）になるまで冷却した後、金型１を分離して、図１（Ｂ）に示すように、ワイヤ３を保持した状態の鋳造成型品４を取り出す。その後、得られた鋳造成型品からワイヤ３を引き抜くことにより、図１（Ｃ）に示すような細孔５を有する鋳造成型品４を得る。
【００３３】
図２は、前記したようにＴｉＯ2、ＴｉＮ、ＴｉＣ等の表面皮膜６が被覆されたワイヤ３を用いた例を示している。このように、予め表面皮膜６が被覆されたワイヤ３を用いることにより、ワイヤ引き抜きの際、ワイヤと表面皮膜が剥離することでワイヤのみを引き抜くことができ、細穴が形成される。
一方、図３は、バネ用材料、高張力鋼材料、超弾性材料等の弾性限の高い材料からなるワイヤ３を用いた例を示している。このように弾性限の高い材料からなるワイヤ３を用いることにより、引き抜きの際にワイヤ３自体が弾性変形を起こすため、鋳造材７との間に微小な隙間が形成され、ワイヤを引き抜くことができ、細穴が形成される。
【００３４】
図４は、本発明の方法により鋳造成型品を製造する方法及び装置の他の実施例の概略構成を示している。図４において、符号８は金型１のキャビティ２内に突出・後退自在に配設された可動筒状ガイド部材であり、ワイヤ３は該可動筒状ガイド部材８の中心孔を通して金型キャビティ内にセットされる。このような筒状ガイド部材８を用いることにより、それによって覆われている部分のワイヤ３は溶湯と接触しないので保護され、また鋳造材との接触面積が小さくなるので、引き抜きの際にワイヤ３が破断する割合がかなり減少する。
その上、ワイヤ３には長手方向に引張荷重がかけられているため、溶湯がワイヤ３に対して横方向から流れてきたり、金型内で溶湯が乱流を起こしたりしても、ワイヤ３自体が曲がることなく、細穴を精度良く形成することができる。
【００３５】
図５は上記図４に示す装置を用いて製造された鋳造成型品４ａを示しており、下端部は切断される。鋳造成型品４ａは小径部５ａと大径部５ｂを有しているが、大径部５ｂの長さは、可動筒状ガイド部材８の金型キャビティ２内への突出長さを調節することにより、任意に変えることができる。尚、小径部５ａについては必要に応じてワイヤラッピング加工を施すこともできる。
【００３６】
尚、前記した各実施例では、全長に亘って同一径の細長いワイヤ３を用いたが、引き抜き方向に段階的に又は傾斜的に線径が大きくなっているワイヤ（線状中子部材）を用いることにより、軸線方向に段階的に又は傾斜的に内径が大きくなっている細孔を成形することも可能である。また、図４に示すような可動筒状ガイド部材８を用いた場合、その断面形状を変えることによっても、種々の形状の細穴を形成することが可能となる。さらに、前記した各実施例では、貫通孔を有する鋳造成型品の製造について説明したが、金型キャビティ内にセットする線状中子部材の高さを調節することにより、非貫通孔を有する鋳造成型品を製造することもできる。
【００３７】
以下、本発明の効果を具体的に確認した幾つかの実施例を示す。
実施例１
φ０．１ｍｍのＳＵＳ製ワイヤにＴｉＯ2をＰＶＤ法により厚さ１０μｍコーティングしたワイヤを用い、図１（Ａ）に示す装置を用いて鋳造を行なった。鋳造は予め溶製したＺｒ55Ａｌ10Ｎｉ5Ｃｕ30の組成を有する合金を用い、１．３３×１０-2Ｐａの真空雰囲気で行なった。キャビティの大きさがφ２．５×１０．５ｍｍの金型を用いた。鋳造後、鋳造成型品を取り出し、上記ワイヤを１．７ｍｍ／ｓの速度で引き抜き、細穴を形成させた。この時の引き抜き荷重は２９４Ｎ／ｍｍ2であった。形成された細孔を顕微鏡により確認したところ、ＳＵＳ製ワイヤの円形の断面形状を持った細孔が形成されていた。
【００３８】
実施例２
φ０．１ｍｍのＴｉ製ワイヤを酸化させることによりワイヤ表面に５μｍの酸化膜が形成されたワイヤを用い、実施例１と同様の金型を用いて同様の方法で鋳造を行なった。引き抜き荷重は９８Ｎ／ｍｍ2であつた。形成された細孔を顕微鏡により確認したところ、Ｔｉ製ワイヤの円形の断面形状を持った細孔が形成されていた。
【００３９】
実施例３
φ０．１ｍｍの４５Ｎｉ−５５Ｔｉ系超弾性合金製ワイヤ表面に４μｍの酸化膜が形成されたワイヤを用い、同様の鋳造を行なった。引き抜き荷重は７８５Ｎ／ｍｍ2であつた。形成された細孔を顕微鏡により確認したところ、ワイヤの円形の断面形状を持った細孔が形成されていた。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の方法及び装置によれば、細穴を有する鋳造成型品の鋳造に使用される線状中子部材の鋳造後の引き抜きの困難性や、耐久性に起因する種々の問題が軽減され、短時間に生産性良く低コストで、細穴を有する鋳造成型品を製造できる。その結果、細長い穴を有するアモルファス合金成型品であっても、簡単な工程でまた所定の形状、高い寸法精度及び表面品質で成形加工でき、耐久性、強度、耐衝撃性等に優れた細穴を有する安価なアモルファス合金成型品、特に光コネクタ用部品（フェルール、キャピラリ等）が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造成型品の製造工程の一実施例を示す概略部分断面図である。
【図２】表面皮膜をコーティングした線状中子部材を用いた実施例を示す概略部分断面図である。
【図３】弾性変形し易い材料から作製した線状中子部材を用いた実施例を示す概略部分断面図である。
【図４】本発明の鋳造成型品の製造装置の別の実施例を示す概略部分断面図である。
【図５】図４に示す装置を用いて製造された成型品を示す概略断面図である。
【図６】キャピラリ部とフランジ部が一体型の光コネクタ用フェルールを示す概略部分断面図である。
【図７】キャピラリとフランジが別体型の光コネクタ用フェルールを示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１  金型
２  キャビティ
３  線状中子部材（ワイヤ）
４  鋳造成型品
５  細孔
６  表面皮膜
７  鋳造材
８  筒状ガイド部材
【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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