製品概要
本高度熱処理システムは、金属、合金、金属間化合物の急冷凝固用に特別設計された高性能実験室向け溶融紡糸装置です。本システムの主な機能は、溶融材料を1回の連続プロセスでアモルファスリボン、ナノ結晶構造、または微結晶フォイルに加工することです。厳密に制御された真空環境下で高周波誘導加熱を利用することで、対象材料を急速に溶融し、圧力によって高速回転する銅ローラー上に噴出します。銅ホイールの優れた熱伝導性と高い線速度により、液体合金は毎秒$10^5$～$10^6$ケルビンを超える速度で冷却されます。この急速冷却により、従来の熱力学的結晶化経路が回避され、機械的、磁気的、電気化学的特性に優れた特有の準安定相とアモルファス構造が得られます。
先端材料科学および産業研究開発分野の厳しい要求に応えるよう設計された本装置は、エネルギー貯蔵、マイクロエレクトロニクス、航空宇宙、高周波配電を含む幅広い分野で広く活用されています。研究者は多量の原材料を必要とせず、軟磁性合金、高エントロピー材料、金属ガラス、リチウム系固体電池アノードといった新しい合金組成の研究を行うことができます。本システムは5グラムからのサンプルサイズに対応しているため、高額な貴金属やレアアース合金を大規模生産にスケールアップする前にスクリーニングする際に、非常にコストパフォーマンスに優れています。
過酷な環境での信頼性の高い動作を実現するために設計された本システムは、頑丈な二重壁ステンレス鋼チャンバーと耐久性の高い真空部品を搭載しています。高速銅ローラーから誘導コイルアセンブリ、真空排気スタックまで、すべての重要システムが高い公差で製造されています。この堅牢な構造により、最高2400°Cの条件で連続試験を実施しても、安定した熱性能、長い耐用年数、最小限のダウンタイムが確保されます。研究者は重要な研究プロジェクトにおいて、再現性のあるリボンプロファイル、均一な微細構造、信頼できる実験データが得られるとして本システムを信頼しています。
主な特長
- 極めて高い冷媒熱伝達率：本システムは$10^5$～$10^6$ K/sの冷却速度を実現し、高品質なアモルファスリボンの製造を可能にするとともに、結晶核生成を抑制して不規則原子構造を固定します。
- 幅広い動作温度プロファイル：特殊な高周波誘導コイルを搭載し、本炉は1700°C、2000°C、最高2400°Cの動作温度に到達でき、耐熱金属や高融点合金も容易に溶融することができます。
- 高速銅ローラーとサーボ制御：銅ローラー（200x40mm）は精密サーボモーターで駆動され、1～3000 r/minの無段階速度制御が可能で、最高70 m/sの線速度に対応し、リボン厚さの微調整が行えます。
- 磁性流体回転シール技術：高速回転中の高い真空完全性を維持するため、銅ローラーアセンブリに特殊な磁性流体回転シールを採用し、大気汚染を防いで低漏れ率を確保しています。
- 正確なリボン形状制御：オペレーターはノズルとホイールのギャップ、ガス噴出圧力、銅ホイールの回転速度を調整することで、製造されるリボンの厚さ（20～60マイクロメートル）と幅（1～100 mm）を容易に調整することができます。
- 柔軟な環境制御：本システムは高真空（標準10 Pa、$10^{-5}$ Paにアップグレード可能）、分圧、または正圧不活性ガス保護を含む複数の溶融環境に対応し、反応性の高い合金成分の酸化を防止します。
- 一体型非接触温度測定：高精度赤外線光高温計がチャンバーに直接取り付けられており、噴出前の融液プールの温度をリアルタイムで非接触測定することができます。
- プログラマブルPLCおよびタッチスクリーンインターフェース：使いやすいタッチスクリーンインターフェースを備えた産業用グレードPLC制御システムが、鋳造シーケンス全体を自動化し、オペレーターがプロセスパラメータの監視、ガス噴出設定の調整、履歴データの記録を行えます。
- 二重壁水冷式チャンバー：全体が高品質ステンレス鋼で製造された真空チャンバーは二重壁水冷ジャケットを備え、オペレーターの安全のために外郭の温度を常に35°C以下に維持します。
- 電動式精密昇降機構：るつぼ位置決め・溶融アセンブリは高精度な電動昇降システムを搭載しており、銅ローラーに対するノズル高さを制御するため、連続鋳造回数を重ねても再現性が確保されます。
用途
| 用途 | 説明 | 主なメリット |
|---|---|---|
| 軟磁性リボン開発 | 高周波トランスやインダクタ向けFe-Co-Ni系アモルファスリボンの生産 | 急冷凝固により、最小の鉄損と高い透磁率を実現 |
| 高エントロピー合金（HEA） | 急速冷却による不規則構造を持つ多元合金の合成 | 準安定固溶体相を固定し、元素偏析を抑制 |
| 固体電池アノード | エネルギー貯蔵研究向け超薄型リチウム系または新型金属合金リボンの鋳造 | 均一なリボン厚さを実現し、最適な電気化学性能を得られる |
| 航空宇宙構造材料 | 微細粒組織を研究するためのチタン、アルミニウム、ニッケル合金の加工 | 重要な合金部品の引張強度と疲労耐性を向上 |
| 水素貯蔵合金 | 水素吸収速度論を最適化した希土類-マグネシウム-ニッケル合金の合成 | 粒界を微細化し、水素貯蔵容量とサイクル安定性を向上 |
| 熱電材料 | ナノスケール粒構造を持つテルル化ビスマスまたはシリコンゲルマニウムリボンの製造 | 電気伝導率を維持しつつ熱伝導率を低減し、効率を向上 |
技術仕様
| 仕様パラメータ | 標準モデル：TU-SDB-0.02 | 大容量構成（TU-SDBシリーズ） |
|---|---|---|
| 電源 | 単相AC220V 50Hz、7 kW | 三相AC380V、15～45 kW |
| 溶融紡糸容量 | 5～30 g（標準） | 50 gから50 kgまでカスタマイズ可能 |
| 銅ローラーサイズ | Φ 200 mm × 40 mm（標準） | 特注サイズもご相談に応じます |
| ローラー回転速度 | 1～3000 r/min | 1～3000 r/min |
| ローラー線速度 | 0～70 m/s | 0～70 m/s |
| 溶融温度範囲 | 500°C～1700°C | 構成可能：800°C-2000°C / 1000°C-2400°C |
| 温度測定 | 赤外線高温計一体型 | 光学式 / 赤外線高温計から選択可能 |
| るつぼ材料 | 石英（シリカ） / 窒化ホウ素（BN） | アルミナ、黒鉛、BN、石英 |
| 到達真空度 | 10 Pa（標準油回転ポンプ） | オプションで最高$10^{-5}$ Pa（拡散ポンプ/ターボポンプ） |
| リボン幅 | 1～10 mm | 1～100 mm（ノズル仕様による） |
| リボン厚さ | ≥ 20 μm（通常20～60 μm） | 20～100 μm |
| 冷却速度 | $10^5$～$10^6$ K/s | $10^5$～$10^6$ K/s |
| 溶融雰囲気 | 真空、真空+不活性ガス、保護ガス | 真空、真空+不活性ガス、保護ガス |
| チャンバー材料 | 二重壁SUS304 水冷式 | 二重壁SUS304 水冷式 |
| 制御インターフェース | シーメンスPLC タッチスクリーン & USBデータ記録 | シーメンスPLC タッチスクリーン & USBデータ記録 |
| チャンバー外部温度 | 動作中 < 35°C | 動作中 < 35°C |
本製品を選ぶ理由
- 高品質と信頼性：高品位部品と二重壁ステンレス鋼チャンバーで製造された本システムは、優れた断熱性、長期的な耐久性、連続高温試験サイクル下での安定性能を提供します。
- 比類のない鋳造制御：最高70 m/sの調整可能な線速度、カスタマイズ可能なガス噴出圧力、電動式るつぼ高さ調整により、本炉は高品質で均一なリボンを製造するために必要な高精度な制御を提供します。
- カスタマイズされた構成：本システムは完全にカスタマイズ可能で、5gの実験室スケールから50kgのパイロット生産スケールまで容量に対応し、調整可能な温度性能や特注ノズル形状により、お客様の正確なプロセス要件に適合します。
- 卓越した安全基準：二重壁水冷式チャンバー、安全インターロック、自動真空バルブを統合することで、安全な動作環境を確保し、高い熱負荷や真空障害から作業者を保護します。
- 専任の購入後サポート：グローバルサポートチームが、迅速な技術支援、校正サービス、スペアパーツ交換、設置サポートを提供し、研究施設の効率的な稼働を維持します。
詳細な見積もりの入手、またはお客様の特定の材料研究要件に合わせた特注システム構成については、今日弊社技術営業チームまでお問い合わせください。
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