スプラット焼入れ

スプラット焼入れは、極めて急速な焼入れ、つまり冷却 によって特定の結晶構造を持つ金属を形成するために使用される冶金学的金属変形技術です。

スプラット クエンチングの一般的な技術は、水の循環によって常に冷却されている 2 つの巨大な冷却銅ローラーの間に溶融金属を流し込んで鋳造することです。これにより、溶融金属と密接する表面積が大きくなるため、ほぼ瞬時にクエンチできます。形成された薄いシートは、冷却に使用される面積に対する体積の比率が低くなります。

このプロセスで形成された製品は、ほぼアモルファス、つまり非結晶性の結晶構造を持ちます。これらは、その貴重な磁気特性、特に高い透磁率のためによく使用されます。このため、磁気シールドや電力網の低損失変圧器コアに有用です。

スプラット焼入れのプロセスには、溶融金属の急速な焼入れまたは冷却が含まれます。スプラット焼入れの一般的な手順は、溶融金属を2つの冷却銅ローラーの間に注ぎ、ローラーを水で循環させて金属から熱を逃がし、ほぼ瞬時に凝固させることです。^[1]

より効率的なスプラット急冷法は、デュウェズとウィレンのガン法である。彼らの技術では、サンプルが高速で噴射されて急冷プレートに衝突し、表面積が増大して金属が即座に凝固するため、金属液滴の冷却速度が速くなる。これにより、一般的な鉄合金の代わりに、より広範囲の金属を急冷して非晶質のような特徴を与えることができる。^[2]

もう一つの技術は、溶融金属を化学蒸着表面に連続的に吹き付けるというものです。しかし、層は望みどおりに融合せず、構造内に酸化物が含まれ、構造の周りに気孔が形成されます。製造会社は、ニアネットシェーピング能力があるため、結果として得られる製品に興味を持っています。^[3]

スプラット急冷におけるいくつかの変動要因は、金属の完全な凝固を確実にするための金属の滴の大きさと速度である。滴の体積が大きすぎたり、速度が遅すぎたりすると、金属は平衡を超えて凝固せず、再溶融する。^[4] そのため、特定の金属の完全な凝固を確実にする滴の正確な体積と速度を決定するための実験が行われている。^[5] 金属合金のガラス形成能力に影響を与える内因的および外因的要因が分析され、分類された。^[6]

金属がほぼ瞬時に急冷されると、金属はほぼ非晶質の結晶構造になりますが、これは典型的な結晶とはまったく異なる特徴です。この構造は液体に非常に似ており、液体と非晶質固体の唯一の違いは固体の高粘度です。一般に固体は非晶質構造ではなく結晶構造を持ちますが、これは結晶構造の方が結合エネルギーが強いためです。固体の原子間の間隔が不規則になるのは、液体が融点以下に冷却されたときです。その理由は、分子が結晶構造に再配置する時間が十分にないため、液体のような構造のままだからです。^[7]

非晶質固体は、一般的に、上で説明したように原子の無秩序性のために独特の磁気特性を持っています。それらはむしろ柔らかい金属であり、それぞれが製造方法に応じて独自の特定の磁気特性を持っています。スプラット焼入れプロセスでは、金属は非常に柔らかく、急速で強力な熱伝達によって引き起こされる超常磁性特性または極性シフト挙動を示します。^[8]

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