JP2017074622A - スカルトラッピングのための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形システムを使用してアモルファス合金から最終成形部品中のスカル材料の量を機械的に低減するシステム及び方法の提供。
【解決手段】溶融アモルファス合金４２のスカル材料４６を、トラップ４０に捕捉してから、その材料の成形に送られる方法。スカル材料をトラップする為、射出成形システム内にキャビティ４０があり、例えば、キャビティ４０は、金型、プランジャロッドの先端、又は移送スリーブ内にあり、溶融アモルファス合金の混合が誘導され、これによりスカル材料が成形前に低減される。プランジャ及び／又はその先端を使用して、混合を誘導でき（例えば、プランジャロッドのシステマチックな動き、又はその先端の形状）、最終成形部品中のスカル材料の量を最小限に抑えて、部品の品質を向上する方法。好ましくは、前記プランジャが、内部にキャビティを備えた先端を含み、射出中にスカル材料をトラップする様構成されている、プランジャ。
【選択図】図４

Description

本開示は全般に、アモルファス合金材料の溶融及び成形、並びに成形製品におけるスカ
ル材料の存在を最小化することに関する。

アモルファス合金を加熱及び溶融した後、材料が（完全に溶融させるために）均一に高
温に加熱されない場合、結晶又はスカル材料が内部に形成されることがあり、これによっ
て、溶融した材料と、溶融が行われている容器の中との間の任意の界面に（例えば底で）
、スカル又は結晶を備えた溶融プールが生じる。アモルファス合金中にスカル材料を有し
て成形することは、形成され成形された後の部品の最終品質を低下させ、機械的特性を劣
化させる可能性がある。

したがって、成形部品中のスカル又は結晶化材料の量を低減することは、強度関連特性
、審美的特性、耐腐食性、及びアモルファス均一性を含むがこれらに限定されない、成形
部品の品質を高めることができる。

成形物品又は部品の改良のために本明細書の実施形態により提案される解決策は、バル
ク凝固アモルファス合金を使用することである。

一態様は、射出成形システム内で使用するよう構成され、かつ、溶融したアモルファス
合金材料を金型へと動かすよう構成された、プランジャを含む。このプランジャは、射出
中に溶融したアモルファス合金のスカル材料をトラップし、先端内に収めるためのキャビ
ティを備えた先端を含む。

別の一態様は、中に受容した溶融可能アモルファス合金材料を溶融するよう構成された
溶融ゾーンと、溶融したアモルファス合金材料を成形するための金型と、溶融したアモル
ファス合金を溶融ゾーンから金型へと動かすよう構成されたプランジャロッドとを含む射
出成形システムを含む。この射出成形システムは、最終成形部品中のスカル材料の量を実
質的に低減するために、溶融したアモルファス合金のスカル材料をトラップするよう構成
されたキャビティを更に含む。

更に別の一態様は、バルクアモルファス合金部品の製造方法を含み、これは、溶融ゾー
ン、プランジャ、及び金型を備えた射出成形装置を用意する工程と、溶融するアモルファ
ス合金材料をこの溶融ゾーンに供給する工程と、この装置に真空を印加する工程と、この
溶融ゾーン内でアモルファス合金材料を溶融する工程と、溶融後に、溶融したアモルファ
ス合金材料を、プランジャを使用して金型へと動かす工程と、射出成形装置のキャビティ
内に、溶融したアモルファス合金材料の少なくとも一部分をトラップする工程と、材料を
成形してバルクアモルファス合金部品にする工程とを含む。キャビティ内にトラップされ
た溶融したアモルファス合金材料には、溶融したアモルファス合金から得たスカル材料が
含まれ、これにより、バルクアモルファス合金部品中には、低減された、硬化したスカル
材料の量を有する。

別の一態様は、射出成形システムで使用するよう構成され、かつ、溶融したアモルファ
ス合金材料を金型へと動かすよう構成された、プランジャを含む。このプランジャは、金
型に入る前に、溶融したアモルファス合金材料の混合を誘導するよう構成される。

更に別の一態様は、成形部品の製造方法を含み、これは、溶融ゾーン、プランジャ、及
び金型を備えた射出成形装置を用意する工程と、溶融するアモルファス合金材料をこの溶
融ゾーンに供給する工程と、この装置に真空を印加する工程と、この溶融ゾーン内でアモ
ルファス合金材料を溶融する工程と、溶融後に、溶融したアモルファス合金材料を、プラ
ンジャを使用して金型へと動かす工程と、材料を成形して成形部品にする工程とを含む。
プランジャを使用して、溶融したアモルファス合金材料を動かすことにより、成形部品の
スカル材料の含有量が低減されるように、金型に入る前に、溶融したアモルファス合金材
料の混合を誘導する。

例示的なバルク凝固アモルファス合金の温度−粘度図である。

例示的なバルク凝固アモルファス合金に関する、時間−温度−変態（ＴＴＴ）図の概略図である。

本明細書に開示される１つ以上のスカルトラッピングのシステム及び方法を実装するための一実施形態による射出成形システムを示す図である。

一実施形態に、図３に係る、射出成形システムに関連付けられている金型、移送スリーブ、及び溶融ゾーンの詳細断面図である。

別の一実施形態に係る、図３に示す射出成形システムに関連付けられているプランジャ及び金型の先端の、詳細断面図である。 図５の線６−６に沿った詳細横断面図である。

更に別の一実施形態に係る、一射出成形システムに使用され得る図５に示すプランジャの先端の、図５の線６−６に沿った別の設計の断面図である。

別の一実施形態による、図３に示す射出成形システムに備えられたプランジャ及び金型の先端の、詳細断面図である。 図５の線９−９に沿った詳細横断面図である。

一実施形態に係る、溶融した材料が溶融ゾーンから金型に移動される際に、その混合を誘導及び提供するための、プランジャ使用の詳細図である。 一実施形態に係る、溶融した材料が溶融ゾーンから金型に移動される際に、その混合を誘導及び提供するための、プランジャ使用の詳細図である。 一実施形態に係る、溶融した材料が溶融ゾーンから金型に移動される際に、その混合を誘導及び提供するための、プランジャ使用の詳細図である。

更に別の一実施形態に係る、溶融した材料を混合するための、射出成形システムに使用され得るプランジャの先端の別の設計の断面図である。

図１４は別の一実施形態に係る、図３に示す射出成形システム内のチャネルの詳細断面図、及び詳細横断面図である。図１５は別の一実施形態に係る、図３に示す射出成形システム内のチャネルの詳細断面図、及び詳細横断面図である。

一実施形態に係る、射出成形システム内の経路から、そぎ取られた又はトラップされたスカル材料を除去するための、例示的なデバイス及び方法を示す図である。 一実施形態に係る、射出成形システム内の経路から、そぎ取られた又はトラップされたスカル材料を除去するための、例示的なデバイス及び方法を示す図である。

一実施形態に係る、図７に示す断面図を備えた、プランジャ先端を使用してスカル材料のトラッピングの形成物を除去するための、成形部分を備えた射出成形部品の斜視図である。

更に別の一実施形態に係る、射出成形システムに使用され得る別のプランジャ先端の別の設計を示す図である。 更に別の一実施形態に係る、射出成形システムに使用され得る別のプランジャ先端の別の設計を示す図である。 更に別の一実施形態に係る、射出成形システムに使用され得る別のプランジャ先端の別の設計を示す図である。

本明細書に引用される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、その全体が参照により本
明細書に組み込まれる。

冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書では、１つ又は２つ以上（すなわち、少なくとも
１つ）の、その冠詞の文法的対象語を指すために使用される。例として、「ポリマー樹脂
（ａ ｐｏｌｙｍｅｒ ｒｅｓｉｎ）」は、１つのポリマー樹脂又は２つ以上のポリマー
樹脂を意味する。本明細書に記載されるいずれの範囲も、包括的である。本明細書の全体
を通して使用される用語「実質的に」及び「約」は、小規模な変動を記述及び説明するた
めに使用される。例えば、それらの用語は、±２％以下など、±１％以下など、±０．５
％以下など、±０．２％以下など、±０．１％以下など、±０．０５％以下などの、±５
％以下を指すことができる。

バルク凝固アモルファス合金、すなわちバルク金属ガラス（「ＢＭＧ」）は、最近開発
された部類の金属材料である。これらの合金は、比較的穏やかな速度で、凝固及び冷却さ
せることができ、それらはアモルファスの、非晶質（すなわち、ガラス質）状態を室温で
保持する。アモルファス合金は、それらの結晶性の対応物よりも、多くの優れた特性を有
する。しかしながら、冷却速度が十分に高速ではない場合には、冷却の間に、その合金の
内部で結晶が形成される恐れがあり、そのため、アモルファス状態の利益が失われる恐れ
がある。例えば、バルクアモルファス合金部品の製作に伴う１つの重要な課題は、徐冷又
は合金原材料中の不純物のいずれかによる、それらの部品の部分的な結晶化である。ＢＭ
Ｇ部品内では、高い程度のアモルファス化度（また反対に、低い程度の結晶化度）が望ま
しいため、制御された量のアモルファス化度を有するＢＭＧ部品を鋳造するための方法を
開発する必要性がある。

図１（米国特許第７，５７５，０４０号より入手）は、Ｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙによって製造されたＺｒ−−Ｔｉ−−Ｎｉ−−Ｃｕ−−Ｂｅファミリー
のＶＩＴ−００１シリーズからの、例示的なバルク凝固アモルファス合金の粘度−温度グ
ラフを示す。アモルファス固体の形成の間、バルク凝固アモルファス金属に関しては、明
確な液体／固体変態が存在しないことに留意するべきである。この溶融合金は、ガラス転
移温度近傍で固体形態に近づくまで、過冷却の増大と共に、ますます粘稠になる。したが
って、バルク凝固アモルファス合金に関する凝固前面の温度は、ガラス転移温度近傍であ
り得、その温度近傍で、この合金は、急冷アモルファスシート製品を取り出すために、実
際に固体として作用する。

図２（米国特許第７，５７５，０４０号より入手）は、例示的なバルク凝固アモルファ
ス合金の時間−温度−変態（ＴＴＴ）冷却曲線、すなわちＴＴＴ図を示す。バルク凝固ア
モルファス金属は、従来の金属と同様に、冷却の際の液体／固体の結晶化変態を起こさな
い。その代わりに、高温で（「融解温度」Ｔｍ近傍で）見出される、流動性の高い非晶質
形態の金属は、温度が低下するにつれて（ガラス転移温度Ｔｇ近傍まで）より粘稠になり
、最終的に従来の固体の外面的な物理的特性を呈する。

バルク凝固アモルファス金属に関しては、液体／結晶化変態は存在しないにも関わらず
、対応する結晶相の熱力学的液相温度として、「融解温度」Ｔｍを定義することができる
。この体系の下では、バルク凝固アモルファス合金の融解温度での粘度は、約０．１ポア
ズ〜約１０，０００ポアズの範囲に、更に場合によっては、０．０１ポアズ未満にあるこ
とが可能である。この「融解温度」でのより低い粘度は、ＢＭＧ部品を成形するためのバ
ルク凝固アモルファス金属による、シェル／金型の複雑な部分のより速く完全な充填をも
たらす。更には、ＢＭＧ部品を成形するための溶融金属の冷却速度は、冷却の間の時間−
温度プロファイルが、図２のＴＴＴ図内の結晶化領域を境界付けるノーズ形状領域を横断
しないようなものでなければならない。図２では、Ｔノーズは、結晶化が最も急速であり
、かつ最短の時間スケールで生じる、臨界結晶化温度Ｔｘである。

過冷却液体領域、すなわちＴｇ〜Ｔｘの温度領域は、バルク凝固合金の結晶化に対する
極度の安定性を明示するものである。この温度領域内では、バルク凝固合金は、高粘度の
液体として存在し得る。この過冷却液体領域内でのバルク凝固合金の粘度は、ガラス転移
温度での１０¹²Ｐａ・ｓから、結晶化温度である過冷却液体領域の高温限界での１０⁵Ｐ
ａ・ｓに至るまでの間で変化し得る。そのような粘度を有する液体は、加圧力の下で、実
質的な塑性歪みを経験し得る。本明細書の実施形態は、成形及び分離方法として、この過
冷却液体領域内での大きい塑性成形性を利用する。

Ｔｘについて明確にする必要がある。技術的には、ＴＴＴ図に示されるノーズ形状の曲
線は、Ｔｘを温度及び時間の関数として説明する。それゆえ、金属合金を加熱又は冷却す
る間に辿る軌跡とは関係なく、このＴＴＴ曲線に当る場合に、Ｔｘに到達している。図２
では、Ｔｘは破線として示されるが、これは、Ｔｍの近位からＴｇの近位まで、Ｔｘが変
化し得るためである。

図２の概略的なＴＴＴ図は、時間−温度の軌跡（例示的軌跡として、（１）として示す
）がＴＴＴ曲線に当ることがない、Ｔｍ以上〜Ｔｇ未満のダイカストの加工処理方法を示
す。ダイカストの間、この成形は、軌跡がＴＴＴ曲線に当ることを回避するために、実質
的に急速冷却と同時に行われる。時間−温度の軌跡（例示的軌跡として、（２）、（３）
及び（４）として示す）がＴＴＴ曲線に当ることがない、Ｔｇ以下からＴｍ未満までの超
塑性成形（ＳＰＦ）に関する加工処理方法。ＳＰＦでは、アモルファスＢＭＧは、過冷却
液体領域内へと再加熱され、利用可能な加工処理ウインドウは、ダイカストよりも遙かに
大きく、より良好なプロセスの可制御性をもたらすことが可能である。ＳＰＦプロセスは
、冷却の間の結晶化を回避するための急速冷却を必要としない。また、例示的軌跡（２）
、（３）、及び（４）によって示されるように、ＳＰＦの間の最高温度が、Ｔノーズ超又
はＴノーズ未満、最大約Ｔｍとなる状態で、ＳＰＦを実施することができる。アモルファ
ス合金の断片を昇温させつつ、ＴＴＴ曲線に当ることを回避させた場合には、「Ｔｇ〜Ｔ
ｍ」に加熱しても、Ｔｘには到達していない。

２０℃／分の加熱速度で得られる、バルク凝固アモルファス合金の典型的な示差走査熱
量計（ＤＳＣ）加熱曲線は、大部分は、ＴＴＴデータを横切る具体的な軌跡を説明するも
のであり、特定温度のＴｇと、ＤＳＣ加熱傾斜がＴＴＴ結晶化開始と交差する場合のＴｘ
と、最終的に、同じ軌跡が融解に関する温度範囲と交差する場合の融解ピークとが認めら
れるであろう。
もし、図２の軌跡（２）、（３）、及び（４）の上り傾斜部分によって示されるような
急速な加熱速度で、バルク凝固アモルファス合金を加熱するならば、ＴＴＴ曲線を完全に
回避することが可能であり、ＤＳＣデータは、加熱の際、ガラス転移を示すが、Ｔｘは示
さない。このことについての別の考察方法は、軌跡（２）、（３）、及び（４）は、結晶
化曲線に当らない限り、ＴＴＴ曲線のノーズ（及び更にその上方）〜Ｔｇ線の温度内の、
いずれの場所にも収まることができる点である。そのことは、加工処理温度が上昇するに
つれて、軌跡内の水平な平坦部が遙かに短くなり得ることを単に意味する。
相

本明細書での用語「相」は、熱力学状態図内で見出すことができるものを指し得る。相
は、その全体にわたって、材料の全ての物理的特性が本質的に均一である、空間の領域（
例えば、熱力学系）である。物理的特性の例としては、密度、屈折率、化学組成、及び格
子周期性が挙げられる。相の単純な説明は、化学的に均一で、物理的に異なっており、及
び／又は機械的に分離可能な材料の領域である。例えば、ガラスジャー内の、氷及び水か
らなる系では、その角氷が１つの相であり、水が第２の相であり、その水の上の湿り空気
が第３の相である。ジャーのガラスは、別の分離相である。相は、金属間化合物などの、
２成分、３成分、４成分以上の溶体又は化合物とすることができる、固溶体を指すことが
できる。別の例としては、アモルファス相は、結晶相とは区別ができる。
金属、遷移金属、及び非金属

用語「金属」は、電気陽性の化学元素を指す。本明細書での用語「元素」は、一般的に
は、周期表に見出すことができる元素を指す。物理的には、基底状態の金属原子は、占有
状態に近い、空状態を有する部分的充満帯を含む。用語「遷移金属」とは、不完全な内部
電子殻を有し、一連の元素内の、最も電気陽性のものと最も電気陽性ではないものとの間
の遷移リンクとして役立つ、周期表の第３族〜第１２族の範囲内の金属元素のうちのいず
れかである。遷移金属は、複数の原子価、着色化合物、及び安定な錯イオンを形成する能
力によって特徴付けられる。用語「非金属」は、電子を失って陽イオンを形成する能力を
有さない化学元素を指す。

用途に応じて、任意の好適な非金属元素、又はそれらの組み合わせを使用することがで
きる。合金（又は「合金組成物」）は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４
つ以上の非金属元素などの複数の非金属元素を含み得る。非金属元素は、周期表内の第１
３族〜第１７族内に見出される、いずれかの元素とすることができる。例えば、非金属元
素は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ
ｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、及びＢのうちの、いずれか１つとすることができる。
場合により、非金属元素はまた、第１３族〜第１７族内の特定の半金属（例えば、Ｂ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、及びＰｏ）を指すこともできる。一実施形態では、非金属
元素としては、Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｐ、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。した
がって、例えば、その合金は、ホウ化物若しくは炭化物、又は双方を含み得る。

遷移金属元素は、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチ
ウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、ハフニウム、タンタル、タ
ングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ラザホージウム、ド
ブニウム、シーボーギウム、ボーリウム、ハッシウム、マイトネリウム、ウンウンニリウ
ム、ウンウンウニウム、及びウンウンビウムのうちのいずれかとすることができる。一実
施形態では、遷移金属元素含有ＢＭＧは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ
、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇのうちの少なくとも１
つを有し得る。用途に応じて、任意の好適な遷移金属元素、又はそれらの組み合わせを使
用することができる。合金組成物は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ
以上の遷移金属元素など、複数の遷移金属元素を含み得る。

本明細書で説明される、合金又は合金「サンプル」又は「試料」合金は、任意の形状又
はサイズを有し得る。例えば、合金は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状、シート状、フ
レーク状、又は不規則形状などの形状を有し得る、微粒子の形状を有し得る。この微粒子
は、任意のサイズを有し得る。例えば、その微粒子は、約５マイクロメートル〜約８０マ
イクロメートルなど、約１０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルなど、約１５マ
イクロメートル〜約５０マイクロメートルなど、約１５マイクロメートル〜約４５マイク
ロメートルなど、約２０マイクロメートル〜約４０マイクロメートルなど、約２５マイク
ロメートル〜約３５マイクロメートルなど、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメ
ートルの平均直径を有し得る。例えば、一実施形態では、微粒子の平均直径は、約２５マ
イクロメートル〜約４４マイクロメートルである。一部の実施形態では、ナノメートルの
範囲のものなどの、より小さい微粒子、又は１００マイクロメートルよりも大きいものな
どの、より大型の微粒子を使用することができる。

合金のサンプル又は試料はまた、遙かに大きい寸法のものにすることもできる。例えば
、インゴットなどのバルク構造構成要素、電子デバイスの筺体／ケーシング、又は更にミ
リメートル、センチメートル、又はメートルの範囲の寸法を有する構造的構成要素の一部
分とすることができる。
固溶体

用語「固溶体」は、溶体の固体形態を指す。用語「溶体」は、固体、液体、気体、又は
これらの組み合わせとすることができる、２種以上の物質の混合物を指す。この混合物は
、均質又は不均質とすることができる。用語「混合物」とは、互いに組み合わされ、一般
的には分離することが可能である、２種以上の物質の組成物である。一般的には、それら
の２種以上の物質は、互いに化合されない。
合金

一部の実施形態では、本明細書で説明される合金組成物は、完全に合金化することがで
きる。一実施形態では、「合金」とは、一方の原子が他方の原子に置き換わるか、又は原
子間の格子間位置を占有する、２種以上の金属の均質な混合物又は固溶体を指すものであ
り、例えば、黄銅は、亜鉛及び銅の合金である。合金とは、複合材料とは対照的に、金属
マトリックス中の１種以上の化合物などの、金属マトリックス中の１種以上の元素の部分
的又は完全な固溶体を指すことができる。本明細書での合金という用語は、単一の固相の
微細構造を呈し得る全率固溶合金、及び２つ以上の相を呈し得る部分的溶体の双方を指す
ことができる。本明細書で説明される合金組成物は、合金を含むもの、又は合金含有複合
材料を含むものを指すことができる。

それゆえ、完全に合金化した合金は、固溶体相であれ、化合物相であれ、又は双方であ
れ、その構成成分の均質な分布を有し得る。本明細書で使用される用語「完全に合金化さ
れた」は、許容誤差範囲内の僅かな変異を説明することができる。例えば、その用語は、
少なくとも９５％の合金化など、少なくとも９９％の合金化など、少なくとも９９．５％
の合金化など、少なくとも９９．９％の合金化など、少なくとも９０％の合金化を指すこ
とができる。本明細書での百分率は、文脈に応じて、体積百分率又は重量百分率のいずれ
かを指すことができる。
これらの百分率は、合金の部分ではない組成又は相の観点によるものとすることができ
る不純物によって均衡させることができる。
アモルファスすなわち非晶質固体

「アモルファス」又は「非晶質固体」は、結晶に特徴的な格子周期性を欠く固体である
。本明細書で使用するとき、「アモルファス固体」は、ガラス転移を通じて、加熱される
と液体状の状態へと軟化及び変態するアモルファス固体である、「ガラス」を含む。一般
的には、アモルファス材料は、結晶に特徴的な長距離秩序を欠くが、それらのアモルファ
ス材料は、化学結合の性質による、原子の長さスケールでの何らかの短距離秩序を保有し
得る。アモルファス固体と結晶性固体との区別は、Ｘ線回折及び透過型電子顕微鏡検査な
どの構造特性評価技術によって判定される、格子周期性に基づいて行うことができる。

用語「秩序」及び「無秩序」とは、多粒子系内での何らかの対称性又は相関性の有無を
指示する。用語「長距離秩序」及び「短距離秩序」は、長さスケールに基づいて、材料内
の秩序を区別する。

固体における秩序の最も厳密な形態は格子周期性であり、特定のパターン（単位格子内
の原子配列）が何度も繰り返され、空間の並進に普遍の、空間充填を形成する。この格子
周期性は、結晶の定義特性である。可能な対称性は、１４種のブラベー格子及び２３０種
の空間群に分類されている。

格子周期性は、長距離秩序を示唆するものである。１つの単位格子のみが知られる場合
には、その並進対称性によって、任意の距離での、全ての原子配置を正確に予測すること
が可能である。一般に逆も真であるが、ただし、例えば、完全に確定的な充填を有するが
、格子周期性を保有しない準結晶の場合は例外である。

長距離秩序は、同じサンプルの遠隔の部分が、相関する挙動を呈する、物理系を特徴付
ける。この長距離秩序は、相関関数、すなわち次のスピン−スピン相関関数として表現す
ることができる。Ｇ（ｘ，ｘ’）＝〈ｓ（ｘ），ｓ（ｘ’）〉。

上記の関数では、ｓはスピン量子数であり、ｘは特定の系内の距離関数である。この関
数は、ｘ＝ｘ’である場合、単位元に等しく、距離｜ｘ−ｘ’｜が増大するにつれて減少
する。
典型的には、この関数は、長距離で、指数関数的にゼロまで減衰し、その系は無秩序で
あると見なされる。しかしながら、この相関関数が大きい｜ｘ−ｘ’｜で一定値へと減衰
する場合には、その系は長距離秩序を保有すると述べることができる。この関数が、距離
の累乗でゼロまで減衰する場合には、準長距離秩序と呼ぶことができる。大きい値の｜ｘ
−ｘ’｜を構成するものは、相対的であることに留意されたい。

系は、その挙動を定義する一部のパラメータが、経時的に進展しないランダム変数であ
る（すなわち、それらが急冷又は凍結された）場合、急冷無秩序、例えば、スピングラス
を提示すると延べることができる。この急冷無秩序は、ランダム変数自体が進展すること
が可能な、焼鈍無秩序とは反対である。本明細書の実施形態は、急冷無秩序を含む系を包
含する。

本明細書で説明される合金は、結晶性、部分結晶性、アモルファス、又は実質的アモル
ファスとすることができる。例えば、合金サンプル／試料は、少なくともある程度の結晶
化度を含み得るものであり、結晶粒／結晶は、ナノメートル及び／又はマイクロメートル
の範囲のサイズを有する。あるいは、合金は、完全にアモルファスであるなどの、実質的
アモルファスとすることができる。一実施形態では、合金組成物は、完全に結晶性である
など、実質的に結晶性であり、少なくとも実質的にアモルファスではない。

一実施形態では、他のアモルファス合金中の１種の結晶又は複数種の結晶の存在は、そ
の合金中の「結晶相」として解釈することができる。合金の結晶化度の程度（又は一部の
実施形態では、略して「結晶化度」）とは、その合金中に存在する結晶相の量を指すこと
ができる。その程度とは、例えば、合金中に存在する結晶の分率を指すことができる。こ
の分率は、文脈に応じて、体積分率又は重量分率を指すことができる。アモルファス合金
がどの程度「アモルファス」であるかの尺度を、アモルファス化度とすることができる。
アモルファス化度は、結晶化度の程度の観点により測定することができる。例えば、一実
施形態では、低い程度の結晶化度を有する合金は、高い程度のアモルファス化度を有する
と述べることができる。一実施形態では、例えば、６０体積％の結晶相を有する合金は、
４０体積％のアモルファス相を有し得る。
アモルファス合金又はアモルファス金属

「アモルファス合金」とは、５０体積％超のアモルファス含有量、好ましくは９０体積
％超のアモルファス含有量、より好ましくは９５体積％超のアモルファス含有量、最も好
ましくは９９体積％超〜ほぼ１００体積％のアモルファス含有量を有する合金である。
上述のように、アモルファス化度が高い合金は、結晶化度の程度が同等に低いことに留
意されたい。「アモルファス金属」とは、無秩序な原子スケール構造を有するアモルファ
ス金属材料である。結晶性であり、したがって高度に秩序化された原子配置を有する、殆
どの金属とは対照的に、アモルファス合金は非晶質である。そのような無秩序構造が、冷
却の間に液体状態から直接作り出される材料は、「ガラス」と称される場合がある。した
がって、アモルファス金属は、一般に「金属ガラス」又は「ガラス金属」と称される。一
実施形態では、バルク金属ガラス（「ＢＭＧ」）とは、その微細構造が少なくとも部分的
にアモルファスである合金を、指すことができる。しかしながら、アモルファス金属を作
り出すためには、極度な急速冷却の他にも、物理蒸着、固相反応、イオン照射、メルトス
ピニング、及び機械的合金化を含めた、幾つかの方法が存在する。アモルファス合金は、
それらが調製される方法とは関係なく、単一の部類の材料とすることができる。

アモルファス金属は、様々な急冷法を通じて作り出すことができる。例えば、アモルフ
ァス金属は、回転する金属ディスク上に溶融金属をスパッタリングすることによって、作
り出すことができる。１秒当り約数百万度の急冷は、結晶が形成するには過度に高速であ
る得るため、その金属は、ガラス状態で「固定」される。また、アモルファス金属／合金
は、厚い層のアモルファス構造、例えば、バルク金属ガラスの形成を可能にするための、
十分に低速な臨界冷却速度で作り出すこともできる。

用語「バルク金属ガラス」（「ＢＭＧ」）、バルクアモルファス合金（「ＢＡＡ」）、
及びバルク凝固アモルファス合金は、本明細書で互換的に使用される。それらの用語は、
少なくともミリメートルの範囲の最小寸法を有する、アモルファス合金を指す。例えば、
その寸法は、少なくとも約１ｍｍなど、少なくとも約２ｍｍなど、少なくとも約４ｍｍな
ど、少なくとも約５ｍｍなど、少なくとも約６ｍｍなど、少なくとも約８ｍｍなど、少な
くとも約１０ｍｍなど、少なくとも約１２ｍｍなどの、少なくとも約０．５ｍｍとするこ
とができる。幾何学形状に応じて、その寸法は、直径、半径、厚さ、幅、長さなどを指す
ことができる。ＢＭＧはまた、少なくとも約１．０ｃｍなど、少なくとも約２．０ｃｍな
ど、少なくとも約５．０ｃｍなど、少なくとも約１０．０ｃｍなどの、センチメートルの
範囲の少なくとも１つの寸法を有する、金属ガラスとすることもできる。一部の実施形態
では、ＢＭＧは、少なくともメートルの範囲の、少なくとも１つの寸法を有し得る。ＢＭ
Ｇは、金属ガラスに関連する、上述の形状又は形態のうちの、いずれかを呈することがで
きる。したがって、本明細書で説明されるＢＭＧは、一部の実施形態では、重要な一態様
での従来の堆積技術によって作製される薄膜とは異なるものとすることができ、前者のＢ
ＭＧは、後者の薄膜よりも遙かに大きい寸法のものとすることができる。

アモルファス金属は、純金属ではなく、合金とすることができる。この合金は、著しく
異なるサイズの原子を含有し得ることにより、溶融状態で、低い自由体積がもたらされる
（またそれゆえ、他の金属及び合金よりも、桁違いとなるまでの高い粘度を有する）。こ
の粘度は、原子が、規則格子を形成するために十分に移動することを防ぐ。この材料構造
は、冷却の間の低収縮性、及び塑性変形に対する抵抗性をもたらし得る。一部の場合には
結晶性材料の弱点である、この結晶粒界の不在は、例えば、磨耗及び腐食に対する、より
良好な抵抗性をもたらし得る。一実施形態では、技術的にはガラスであるが、アモルファ
ス金属はまた、酸化物ガラス及びセラミックよりも遙かに強靭であり、脆性ではないもの
にすることもできる。

アモルファス材料の熱伝導率は、それらの結晶性対応物の熱伝導率よりも低いものにす
ることができる。より緩徐な冷却の間でも、アモルファス構造の形成を達成するために、
３種以上の構成成分で合金を作製して、より高いポテンシャルエネルギー、及びより低い
形成の確率を有する、複合結晶単位をもたらすことができる。アモルファス合金の形成は
、以下の幾つかの因子：合金の構成成分の組成、構成成分の原子半径（好ましくは、高い
充填密度及び低い自由体積を達成するために、１２％超の有意差を有する）、並びに結晶
核生成を阻止し、溶融金属が過冷却状態に留まる時間を延長する、構成成分の組み合わせ
の負の混合熱によって決まり得る。しかしながら、アモルファス合金の形成は、多種多様
な変数に基づくものであるため、合金組成物がアモルファス合金を形成するか否かを事前
に決定することは、困難な場合がある。

例えば、ホウ素、ケイ素、リン、及び他のガラス形成剤と、磁性金属（鉄、コバルト、
ニッケル）とのアモルファス合金は、低い保磁力及び高い電気抵抗を有する、磁性のもの
とすることができる。この高い抵抗は、例えば、トランス用磁心として有用な特性である
、交番磁界に晒された場合の渦電流による低損失をもたらす。

アモルファス合金は、潜在的に有用な様々な特性を有し得る。具体的には、アモルファ
ス合金は、同様の化学組成の結晶性合金よりも強固である傾向にあり、それらは結晶性合
金よりも大きい可逆性（「弾性」）変形に耐え得る。
アモルファス金属は、それらの強度を、それらの非晶質構造から直接導き出すものであ
り、この非晶質構造は、結晶性合金の強度を制限する欠陥（転位などの）を全く有し得な
い。例えば、Ｖｉｔｒｅｌｏｙ（商標）として知られる、１つの最新のアモルファス金属
は、高級チタンのほぼ２倍の引張り強さを有する。一部の実施形態では、室温での金属ガ
ラスは延性ではなく、張力が負荷されると突然破損するが、このことは、差し迫った破壊
が明白ではないため、信頼性が重要な用途での、その材料の適用性を制限する。それゆえ
、この課題を克服するために、延性の結晶性金属の樹枝状の粒子又は繊維を含有する金属
ガラスマトリックスを有する、金属マトリックス複合材料を使用することができる。ある
いは、深刻化を引き起こす傾向がある元素（例えば、Ｎｉ）が少ないＢＭＧを使用するこ
とができる。例えば、Ｎｉを含まないＢＭＧを使用することにより、そのＢＭＧの延性を
改善することができる。

バルクアモルファス合金の別の有用な特性は、これらが真のガラスであり、換言すれば
、加熱により軟化かつ流動し得ることである。これは、ポリマーと同様に射出成形などの
容易な加工処理を可能にする。結果として、アモルファス合金は、スポーツ用品、医療用
機器、電子部品及び電子装備、並びに薄膜を作製するために使用することができる。アモ
ルファス金属の薄膜は、高速酸素燃料技術を介して、保護コーティングとして堆積させる
ことができる。

材料は、アモルファス相、結晶相、又は双方を有し得る。これらのアモルファス相及び
結晶相は、同じ化学組成を有し、微細構造のみが異なる（すなわち、一方はアモルファス
であり、他方は結晶質である）ものとすることができる。一実施形態での微細構造は、２
５×以上の倍率の顕微鏡によって明らかとなるような材料の構造を指す。あるいは、これ
らの２つの相は、異なる化学組成及び微細構造を有し得る。例えば、組成物は、部分的ア
モルファス、実質的アモルファス、又は完全アモルファスとすることができる。

上述のように、アモルファス化度の程度（また反対に結晶化度の程度）は、合金中に存
在する結晶の分率によって測定することができる。その程度とは、合金中に存在する結晶
相の体積分率又は重量分率を指すことができる。部分的アモルファス組成物とは、少なく
とも約１０体積％など、少なくとも約２０体積％など、少なくとも約４０体積％など、少
なくとも約６０体積％など、少なくとも約８０体積％など、少なくとも約９０体積％など
の、少なくともその約５体積％がアモルファス相である組成物を指すことができる。用語
「実質的に」及び「約」は、本明細書中の他の場所で定義されている。したがって、少な
くとも実質的にアモルファスである組成物とは、少なくとも約９５体積％など、少なくと
も約９８体積％など、少なくとも約９９体積％など、少なくとも約９９．５体積％など、
少なくとも約９９．８体積％など、少なくとも約９９．９体積％などの、少なくともその
約９０体積％がアモルファスであるものを指すことができる。

一実施形態では、実質的アモルファス組成物は、内部に存在する、何らかの付随的な少
量の結晶相を有し得る。
一実施形態では、アモルファス合金組成物は、アモルファス相に関して均質とすること
ができる。組成が均一である物質は、均質である。このことは、不均質である物質とは対
照的である。用語「組成」とは、物質中の化学組成及び／又は微細構造を指す。物質は、
その物質の体積を半分に分割して、両半分が実質的に同じ組成を有する場合に均質である
。例えば、微粒子懸濁液は、その微粒子懸濁液の体積を半分に分割して、両半分が実質的
に同じ体積の粒子を有する場合に均質である。しかしながら、顕微鏡下で個々の粒子を視
認することが可能な場合もある。均質な物質の別の例は、空気であり、その空気中の種々
の成分は等しく浮遊するが、空気中の粒子、気体、及び液体は、個別に分析することがで
き、又は空気から分離することもできる。

アモルファス合金に関して均質である組成とは、その微細構造の全体にわたって実質的
に均一に分布するアモルファス相を有するものを指すことができる。換言すれば、その組
成物は、組成物の全体にわたって実質的に均一に分布するアモルファス合金を巨視的に含
む。代替の実施形態では、この組成は、非アモルファス相をその中に有する、アモルファ
ス相を有する複合材料のものとすることができる。この非アモルファス相は、１つの結晶
又は複数の結晶とすることができる。それらの結晶は、球形、楕円、ワイヤ状、ロッド状
、シート状、フレーク状、又は不規則形状などの、任意の形状の微粒子の形態とすること
ができる。一実施形態では、結晶は、樹枝状形態を有し得る。例えば、少なくとも部分的
にアモルファスの複合組成物は、アモルファス相マトリックス中に分散する樹枝状結晶の
形状の結晶相を有し得るものであり、この分散は、均一又は不均一なものとすることがで
き、アモルファス相と結晶相とは、同じ化学組成又は異なる化学組成を有し得る。一実施
形態では、それらの相は実質的に同じ化学組成を有し得る。別の実施形態では、結晶相は
、ＢＭＧ相よりも延性とすることができる。

本明細書で説明される方法は、任意のタイプのアモルファス合金に適用可能とすること
ができる。同様に、組成物又は物品の成分として、本明細書で説明されるアモルファス合
金は、任意のタイプのものとすることができる。このアモルファス合金は、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｌａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂ
ｅの元素、又はこれらの組み合わせを含み得る。すなわち、この合金は、その化学式又は
化学組成中に、これらの元素のいずれかの組み合わせを含み得る。それらの元素は、種々
の重量百分率又は体積百分率で存在し得る。例えば、鉄「ベース」合金とは、その中に存
在する無視することができない重量百分率の鉄を有する、合金を指すことができ、その重
量百分率は、例えば、少なくとも約４０重量％など、少なくとも約５０重量％など、少な
くとも約６０重量％など、少なくとも約８０重量％などの、少なくとも約２０重量％など
とすることができる。あるいは、一実施形態では、上述の百分率は、重量百分率の代わり
に、体積百分率とすることができる。したがって、アモルファス合金は、ジルコニウムベ
ース、チタンベース、白金ベース、パラジウムベース、金ベース、銀ベース、銅ベース、
鉄ベース、ニッケルベース、アルミニウムベース、モリブデンベースなどとすることがで
きる。この合金はまた、特定の目的に適合するように、上述の元素のうちのいずれかを含
まない場合もある。例えば、一部の実施形態では、この合金、又はこの合金を含む組成物
は、ニッケル、アルミニウム、チタン、ベリリウム、又はこれらの組み合わせを実質的に
含まないものであり得る。一実施形態では、この合金又は複合材料は、ニッケル、アルミ
ニウム、チタン、ベリリウム、又はこれらの組み合わせを全く含まない。

例えば、このアモルファス合金は、式（Ｚｒ，Ｔｉ）_a（Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ）_b（Ｂｅ，
Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ）_cを有し得るものであり、式中、ａ、ｂ、及びｃはそれぞれ、重量百分
率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、ａは３０〜７５の範囲であり
、ｂは５〜６０の範囲であり、ｃは０〜５０の範囲である。あるいは、このアモルファス
合金は、式（Ｚｒ，Ｔｉ）_a（Ｎｉ，Ｃｕ）_b（Ｂｅ）_cを有し得るものであり、式中、ａ
、ｂ、及びｃはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分
率で、ａは４０〜７５の範囲であり、ｂは５〜５０の範囲であり、ｃは５〜５０の範囲で
ある。この合金はまた、式（Ｚｒ，Ｔｉ）_a（Ｎｉ，Ｃｕ）_b（Ｂｅ）_cを有し得るもので
もあり、式中、ａ、ｂ、及びｃはそれぞれ、重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形
態では、原子百分率で、ａは４５〜６５の範囲であり、ｂは７．５〜３５の範囲であり、
ｃは１０〜３７．５の範囲である。あるいは、この合金は式（Ｚｒ）_a（Ｎｂ，Ｔｉ）_b（
Ｎｉ，Ｃｕ）_c（Ａｌ）_dを有し得るものであり、式中、ａ、ｂ、ｃ、及びｄはそれぞれ、
重量百分率又は原子百分率を表す。一実施形態では、原子百分率で、ａは４５〜６５の範
囲であり、ｂは０〜１０の範囲であり、ｃは２０〜４０の範囲であり、ｄは７．５〜１５
の範囲である。上述の合金系の例示的一実施形態は、Ｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＣＡ，ＵＳＡ）によって製作されるような、Ｖｉｔｒｅｌｏｙ−１及
びＶｉｔｒｅｌｏｙ−１０１などの、商品名Ｖｉｔｒｅｌｏｙ（商標）の、Ｚｒ−Ｔｉ−
Ｎｉ−Ｃｕ−Ｂｅベースのアモルファス合金である。
種々の系のアモルファス合金の一部の実施例が、表１及び表２に記載される。

その他の例示的な鉄系合金には、例えば米国特許出願公開第２００７／００７９９０７
号及び同第２００８／０１１８３８７号に開示されている組成物が挙げられる。これらの
組成物には、Ｆｅ（Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）（Ｃ，Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ａｌ）系が含まれ、
Ｆｅ含有量は６０〜７５原子パーセント、（Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ）の合計は５〜２５
原子パーセントの範囲内、及び（Ｃ，Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ａｌ）の合計は８〜２０原子パーセ
ントの範囲内であり、例示的な組成はＦｅ４８Ｃｒ１５Ｍｏ１４Ｙ２Ｃ１５Ｂ６である。
また、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−（Ｙ，Ｌｎ）−Ｃ−Ｂ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｌｎ−Ｃ−Ｂ、Ｆ
ｅ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−（Ｙ，Ｌｎ）−Ｃ−Ｂ、（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｏ）−（Ｍｏ，Ｍｎ）
−（Ｃ，Ｂ）−Ｙ、Ｆｅ−（Ｃｏ，Ｎｉ）−（Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ）−（Ｍｏ，Ｗ）−Ｂ，
Ｆｅ−（Ａｌ，Ｇａ）−（Ｐ，Ｃ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ）、Ｆｅ−（Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｇａ
，Ｓｂ）−Ｐ−Ｂ−Ｃ、（Ｆｅ，Ｃｏ）−Ｂ−Ｓｉ−Ｎｂ合金、及びＦｅ−（Ｃｒ−Ｍｏ
）−（Ｃ，Ｂ）−Ｔｍにより記述される合金系が挙げられ、ここにおいてＬｎはランタニ
ド元素、Ｔｍは遷移金属元素を示す。更に、このアモルファス合金は、米国特許出願公開
第２０１０／０３００１４８号に記述される例示的組成物Ｆｅ８０Ｐ１２．５Ｃ５Ｂ２．
５、Ｆｅ８０ＰｌｌＣ５Ｂ２．５Ｓｉｌ．５、Ｆｅ７４．５Ｍｏ５．５Ｐ１２．５Ｃ５Ｂ
２．５、Ｆｅ７４．５Ｍｏ５．５ＰｌｌＣ５Ｂ２．５Ｓｉｌ．５、Ｆｅ７０Ｍｏ５Ｎｉ５
Ｐ１２．５Ｃ５Ｂ２．５、Ｆｅ７０Ｍｏ５Ｎｉ５ＰｌｌＣ５Ｂ２．５Ｓｉｌ．５、Ｆｅ６
８Ｍｏ５Ｎｉ５Ｃｒ２Ｐ１２．５Ｃ５Ｂ２．５、及びＦｅ６８Ｍｏ５Ｎｉ５Ｃｒ２Ｐｌｌ
Ｃ５Ｂ２．５Ｓｉｌ．５のうちの１つであり得る。

これらのアモルファス合金はまた、（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）ベース合金などの、鉄合金と
することもできる。係る組成物の例は、米国特許第６，３２５，８６８号、同第５，２８
８，３４４号、同第５，３６８，６５９号、同第５，６１８，３５９号、及び同第５，７
３５，９７５号、Ｉｎｏｕｅら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌｕｍｅ ７１
，ｐ ４６４（１９９７）、Ｓｈｅｎら、Ｍａｔｅｒ．Ｔｒａｎｓ．，ＪＩＭ，Ｖｏｌｕ
ｍｅ ４２，ｐ ２１３６（２００１）、並びに日本特許出願第２００１２６２７７号（
公開番号第２００１３０３２１８（Ａ）号）で開示されている。
１つの例示的な組成物は、Ｆｅ₇₂Ａｌ₅Ｇａ₂Ｐ₁₁Ｃ₆Ｂ₄である。別の実施例は、Ｆｅ₇₂
Ａｌ₇Ｚｒ₁₀Ｍｏ₅Ｗ₂Ｂ₁₅である。本明細書でのコーティングに使用することができる、
別の鉄ベース合金系が、米国特許出願公開第２０１０／００８４０５２号で開示されてお
り、そのアモルファス金属は、例えば、括弧内に記される組成の範囲で、マンガン（１〜
３原子％）、イットリウム（０．１〜１０原子％）、及びケイ素（０．３〜３．１原子％
）を含有し、また括弧内に記される組成の指定範囲で以下の元素：クロム（１５〜２０原
子％）、モリブデン（２〜１５原子％）タングステン（１〜３原子％）、ホウ素（５〜１
６原子％）、炭素（３〜１６原子％）、及び残部の鉄を含有する。

上述のアモルファス合金系は、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ、及びＣｏを含めた添加遷移金属元素な
どの、添加元素を更に含み得る。これらの添加元素は、約２０重量％以下など、約１０重
量％以下など、約５重量％など、約３０重量％以下で存在し得る。一実施形態では、この
任意選択の添加元素は、コバルト、マンガン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、タング
ステン、イットリウム、チタン、バナジウム、及びハフニウムのうちの少なくとも１つで
あり、炭化物を形成して、耐摩耗性及び耐食性を更に改善する。更なる任意選択の元素と
しては、融点を低下させるための、合計で最大約２％の、好ましくは１％未満の、リン、
ゲルマニウム、及びヒ素を挙げることができる。他の少量の不純物は、約２％未満、好ま
しくは０．５％未満とするべきである。

一部の実施形態では、アモルファス合金を有する組成物は少量の不純物を含み得る。不
純物元素を意図的に添加することにより、機械的特性（例えば、硬度、強度、破壊機構な
ど）の改善、及び／又は耐食性の改善などの、その組成物の特性を修正することができる
。あるいは、それらの不純物は、加工処理及び製造の副生成物として得られるもののよう
な、不可避の付随的な不純物として存在し得る。これらの不純物は、約５重量％など、約
２重量％など、約１重量％など、約０．５重量％など、約０．１重量％などの、約１０重
量％以下とすることができる。一部の実施形態では、これらの百分率は、重量百分率の代
わりに、体積百分率とすることができる。一実施形態では、この合金サンプル／組成物は
、アモルファス合金から本質的になる（少量の付随的な不純物のみを有する）。別の実施
形態では、この組成物はアモルファス合金を含む（観察可能な微量の不純物を全く有さな
い）。

一実施形態では、最終部品は、バルク凝固アモルファス合金の臨界鋳造厚さを超過する
ものであった。

本明細書の実施形態では、バルク凝固アモルファス合金が高粘度の液体として存在する
ことができる、過冷却液体領域の存在により、超塑性成形が可能となる。大きい塑性変形
を得ることができる。過冷却液体領域内で大きく塑性変形する能力は、成形プロセス及び
／又は切断プロセスに使用される。固体とは対照的に、この液体のバルク凝固合金は、局
所的に変形し、このことが、切断及び成形のために必要とされるエネルギーを大幅に低下
させる。切断及び成形の容易性は、合金、金型、及び切断工具の温度に応じて変化する。
温度が高くなるにつれて、粘度が低下し、その結果として、切断及び成形が容易になる。

本明細書の実施形態は、例えば、Ｔｇ〜Ｔｘで実施される、アモルファス合金を使用す
る熱可塑性成形プロセスを利用することができる。本明細書では、Ｔｘ及びＴｇは、結晶
化の開始の温度、及びガラス転移の開始の温度として、典型的な加熱速度（例えば、２０
℃／分）での標準的なＤＳＣ測定から決定される。

アモルファス合金構成要素は、臨界鋳造厚さを有し得るものであり、最終部品は、その
臨界鋳造厚さよりも厚い厚さを有し得る。更には、加熱及び整形操作の時間並びに温度は
、アモルファス合金の弾性歪み限界が、１．０％以上、好ましくは１．５％以上であるこ
とを実質的に維持し得るように選択される。本明細書の実施形態との関連では、ガラス転
移近傍の温度とは、成形温度がガラス転移未満、ガラス転移温度若しくはガラス転位温度
近傍、及びガラス転移温度超とすることができることを意味するが、結晶化温度Ｔ_xより
低い温度であることが好ましい。冷却工程は、加熱工程での加熱速度と同様の速度で、好
ましくは、加熱工程での加熱速度を超える速度で実施される。冷却工程はまた、好ましく
は、形成荷重及び成形荷重が依然として維持されている間にも達成される。
電子デバイス

本明細書の実施形態は、ＢＭＧを使用する電子デバイスの製作で有用であり得る。本明
細書での電子デバイスとは、当該技術分野において既知の任意の電子デバイスを指すこと
ができる。例えば、この電子デバイスは、セル電話及び固定電話などの電話、あるいは、
例えばｉＰｈｏｎｅ（商標）を含めたスマートフォン、及び電子ｅメール送信／受信デバ
イスなどの、いずれかの通信デバイスとすることができる。この電子デバイスは、デジタ
ルディスプレイ、ＴＶモニタ、電子ブックリーダ、ポータブルウェブブラウザ（例えば、
ｉＰａｄ（商標））、及びコンピュータモニタなどの、ディスプレイの一部とすることが
できる。この電子デバイスはまた、携帯ＤＶＤプレーヤ、従来型ＤＶＤプレーヤ、ブルー
レイディスクプレーヤ、ビデオゲームコンソール、携帯音楽プレーヤ（例えば、ｉＰｏｄ
（商標））などの音楽プレーヤなどを含めた、娯楽デバイスとすることもできる。この電
子デバイスはまた、画像、ビデオ、音声のストリーミングを制御することなどの、制御を
提供するデバイス（例えば、Ａｐｐｌｅ ＴＶ（商標））の一部とすることもでき、又は
電子デバイス用の遠隔制御装置とすることができる。この電子デバイスは、コンピュータ
、あるいはハードドライブタワーの筺体若しくはケーシング、ラップトップ筺体、ラップ
トップキーボード、ラップトップトラックパッド、デスクトップキーボード、マウス、及
びスピーカなどの、コンピュータ付属品の一部とすることができる。この物品はまた、腕
時計又は時計などの機器にも適用することができる。

本明細書に記述される方法、技法、及び装置は、記述されている実施形態を限定するこ
とを意図したものではない。

本明細書に開示されるように、装置又はシステム（あるいは装置又は機械）は、材料（
例えばアモルファス合金）の溶融及び射出成形を行うように構成され得る。このシステム
は、高融解温度で溶融させてから、その溶融材料を金型内に注入して成形を行うことによ
り、そのような材料又は合金を加工するように構成される。下記で更に述べられるように
、この装置の部品は互いに一線上に配置される。いくつかの実施形態により、この装置の
部品（又はこのシステムへのアクセス）は、水平軸に沿っている。

アモルファス合金材料を使用して部品を成形する際、部品の品質は、アモルファス合金
が加工処理サイクル中に完全に溶融しないことにより、形成及び成形の際に低下し得る。
具体的には、射出成形機内でアモルファス合金材料を使用する際、材料が均一に高温に加
熱されない場合、及び／又は溶融した材料の均一に加熱された高温状態が成形されるまで
に維持されない場合には、材料（その溶融状態の材料）は、溶融中、及び／又は射出成形
機内で金型に材料を移動する間に、内部に結晶を生成するか又はスカルを形成し得る。本
開示全体に使用される「スカル」とは、結晶化したアモルファス合金、又は結晶として定
義される。溶融可能材料の一部で加工処理サイクル中に温度が低下した場合、又は、材料
のある層が溶融しないか、若しくは十分に高い温度に加熱されない場合に、アモルファス
合金材料中にスカルが形成され得る。これは、溶融した材料中に、結晶の、層、スラッシ
ュ、又はスラリーを含み得る。スカルは、（より）低温の表面に直接接触する領域に形成
され得る。例えば、アモルファス合金が温度制御又は冷却機能を備えた容器内又はボート
型るつぼ（例えば銅製）の中で溶融される場合、温度冷却領域近くで容器に接触している
材料の一部は、完全に溶融するのに十分な高温に達しない可能性があり、よって、（例え
ば溶融した材料の底又は側面にある）容器の冷却部品に接触する表面の近くで、溶融材料
内にスカル層が形成され得る。別の一例として、溶融したアモルファス合金材料が溶融ゾ
ーンから金型内へ（例えば移送スリーブを通って）射出のために移動する際、溶融した材
料の一部が冷えて、スカルを形成し得る。場合によっては、射出成形システム又は装置の
全部品が温度制御及び／又は加熱されているわけではないため、例えば移送スリーブ内を
通過する際に、スカル層の形成が誤って生じることがある。例えば、本明細書に記述され
る移送スリーブ（３０）は低温スリーブ（例えば、加熱されていない）である場合があり
、又は室温で提供される場合がある。

スカルは、射出成形プロセスに対する悪影響を引き起こし得る。例えば、アモルファス
合金（又はＢＭＧ）のスカルは、結晶質構造を生じ得る。結晶質材料が射出成形部品に導
入されると、例えば、部品の強度の低下、部品品質の低下、及び部品表面に望ましくない
斑点を生じることがある。したがって、本開示は、射出成形システムの様々な部品内での
熱伝導差の結果として生じるアモルファス合金の、スカルを最小限に抑え及び／又は除去
するための、いくつかの例示的な方法及びシステムを提供する。

本開示全体において、射出システム内で使用され、溶融され、及び成形される際の、溶
融可能材料、溶融した材料、又は溶融状態の材料という表現は、例えば上記で詳細に記述
されている材料などのアモルファス合金材料を指す。

また、全体にわたって理解されるように、「クッキー」は、成形部品と共に成形部品か
ら生じる、あるいは、成形がいったん完了した後に移送スリーブに残る、残存物（例えば
スラグ）である（最初に金型内に入り得るが、成形中に押し出され又は流出し得る材料）
。場合によっては、これは成形部品から除去（例えば切除）する必要がある場合があり、
又は、部品が完成する前に排出された成形部品に機械的技法を適用する場合がある。

下記の実施形態は単に例示目的のためのものであり、限定することを意図するものでは
ない。

図３は、そのような例示的システムの概略図を示す。より具体的には、図３は、射出成
形装置又はシステム１０を示す。一実施形態により、射出成形システム１０は、その中に
受容した溶融可能材料を溶融するよう構成されている溶融ゾーン１２と、溶融した材料を
溶融ゾーン１２から金型１６へと動かし射出するよう構成されている、先端２２を備えた
少なくとも１本のプランジャロッド１４とを有する。一実施形態では、少なくとも、プラ
ンジャロッド１４及び溶融ゾーン１２は一直線上にかつ水平軸（例えばＸ軸）上に設けら
れ、これによりプランジャロッド１４は実質的に溶融ゾーン１２を通って水平方向に（例
えばＸ軸に沿って）移動し、溶融材料を金型１６内に移動させる。この金型は、溶融ゾー
ンに隣接して配置され得る。

溶融可能アモルファス合金材料は、任意の数の形態で溶融ゾーンに受容され得る。例え
ば、溶融可能材料は、インゴット（固体状態）、半固体状態、予熱されたスラリー、粉末
、ペレットなどの形態で溶融ゾーン１２に供給され得る。いくつかの実施形態において、
搭載ポート（例えばインゴット搭載ポート１８の図示例）が、射出成形システム１０の一
部として提供され得る。搭載ポート１８は、任意の数の場所で装置内に提供される別々の
開口部又は領域であってもよい。一実施形態において、搭載ポート１８は、装置の１つ以
上の部品を通過する経路であり得る（例えば、それらの中に別個に形成されたものではな
い）。例えば、材料（例えばインゴット）は、プランジャ１４によって容器２０内に水平
方向に挿入することができ、あるいは、射出システム１０の金型側から水平方向に挿入す
ることができる（例えば、金型１６を通って、及び／又は移送スリーブ３０を通って、容
器２０内へ）。他の実施形態において、溶融可能材料は、他の方法及び／又は他の装置を
用いて（例えば射出システムの反対側を通して）溶融ゾーン１２内に供給することができ
る。

溶融ゾーン１２は、溶融可能材料を受容し、その材料が溶融状態に加熱された際にそれ
を保持するよう構成された溶融機構を有する。溶融機構は、容器２０の形態であってよく
、これは例えば、溶融可能材料を受容し、かつ、内部の材料を溶融するよう構成された本
体を有する。本開示全体にわたって使用されている容器は、物質を高温に加熱するために
採用された材料で作製された容器である。例えば、一実施形態において、この容器はるつ
ぼであってよく、例えばボート形るつぼ、又はスカルるつぼであり得る。一実施形態にお
いて、容器２０は、真空下（例えば真空装置３８又はポンプによって適用される）で溶融
可能材料用に利用できるよう構成された低温炉床溶融装置である。一実施形態において、
下記に詳しく述べられるように、この容器は温度調節された容器である。

容器２０はまた、本体の受容部分又は溶融部分２４内に材料（例えば原材料）を投入す
るための入口も有し得る。一実施形態において、容器２０の本体は、実質的にＵ字型の構
造を含む。ただし、この形状は、制限することを意味するものではない。容器２０は、任
意の数の形状又は構成を含み得る。この容器の本体は、ある長さを有し、長手かつ水平方
向に延在していてよく、これにより溶融した材料がプランジャ１４を用いてここから水平
方向に移送される。例えば、この本体は、そこから垂直に延在する側壁を備えた底部を含
み得る。加熱又は溶融のための材料は、容器の溶融部分２４に受容することができる。溶
融部分２４は、溶融される溶融可能材料を内部に受容するよう構成される。例えば、溶融
部分２４は材料を受容するための表面を有する。容器２０は、送達のための射出システム
（例えば搭載ポート、搭載装置、及び／又はプランジャ）の１つ以上の装置を使用して溶
融部分２４内に材料（例えばインゴットの形態）を受容することができる。

容器２０の本体は、溶融した材料を移動させるために、プランジャロッドを、内部を通
じて水平方向に受容するよう構成され得る。すなわち、一実施形態において、溶融機構は
プランジャロッドと同じ軸上にあり、本体は、このプランジャロッドの少なくとも一部分
を受容するような構成及び／又は寸法にすることができる。よって、プランジャロッド１
４は、容器２０内を実質的に貫通して動くことによって、溶融した材料（加熱／溶融後）
を容器及び溶融ゾーン１２から金型１６へと、移動させるよう構成することができる。図
３に図示されているシステム１０の実施形態を参照し、例えば、プランジャロッド１４は
、容器２０を通じて、右から左に向かって水平方向に動き、溶融した材料を金型１６内へ
と移動させて押し出す。

溶融ゾーン１２を加熱して、容器２０内に受容した溶融可能材料を溶融させるために、
射出システム１０には、その溶融可能材料を加熱して溶融させるのに使用する熱源も含ま
れる。本体自体の実質的に全体ではなくとも、少なくとも容器の溶融部分２４は、内部に
受容した材料を溶融させるべく、加熱されるよう構成される。加熱は、例えば、溶融可能
材料を溶融させるよう構成された、溶融ゾーン１２内に配置された誘導源２６を使用して
達成される。一実施形態において、誘導源２６は容器２０に隣接して配置される。例えば
、誘導源２６は、実質的に、容器本体の一定の長さにわたってその周囲に、螺旋状に配置
されたコイルの形状であり得る。したがって、容器２０は、電源供給又は電源２８を用い
て、誘導源／コイル２６に電力を供給することにより、溶融部分２４内の溶融可能材（例
えば挿入されたインゴット）を電磁誘導により溶融するように構成することができる。よ
って、溶融ゾーン１２には誘導ゾーンが含まれ得る。誘導コイル２６は、容器２０を溶融
させて濡らすことなしに、容器２０に収容されている任意の材料を加熱し溶融させるよう
構成される。誘導コイル２６は容器２０に対して無線周波数（ＲＦ）波を放射する。図示
されているように、本体と、容器２０を取り巻くコイル２６は、水平軸（例えばＸ軸）に
沿って水平方向に配置されるように構成されてもよい。

一実施形態において、容器２０は温度調節された容器である。そのような容器は、１本
以上の温度調節管を含んでもよく、これは、容器内に受容した材料の溶融中に容器２０の
本体の温度を調節する（例えば容器を強制的に冷やす）ために、流体（例えば水又はその
他の流体）を内部に流すよう構成される。そのような強制冷却されたるつぼはまた、プラ
ンジャロッドと同じ軸上に提供され得る。冷却管は、容器２０の本体自体が過熱して溶融
するのを防ぐのに役立つことができる。冷却管は、容器内の液体の流れを誘導するよう構
成された冷却システムに接続することができる。冷却管は、液体又は流体が内部を通じて
流れるための１つ以上の入口及び出口を含み得る。この冷却管の入口及び出口は、任意の
数の方法で構成することができ、限定することを意図したものではない。例えば、冷却管
は、中の材料が溶融して容器温度が調節されるように（すなわち、熱が吸収され、かつ容
器が冷却されるように）、溶融部分２４に対して配置され得る。冷却管の数、配置及び／
又は方向は限定されるべきではない。冷却液体又は冷却流体は、誘導源２６が通電されて
いるときに、溶融可能材料の溶融中に冷却管を流れるよう構成され得る。

材料が容器２０内で溶融された後、プランジャ１４を使用して、その溶融した材料を、
物体、部品又は構成片へと成形するために、容器２０から金型１６へと押し出すことがで
きる。溶融可能材料がアモルファス合金である場合において、金型１６は、成形されたバ
ルクアモルファス合金の物体、部品又は構成片を形成するよう構成される。金型１６は、
それを通じて溶融した材料を受容するための入口を有する。容器２０の出口と金型１６の
入口は、一線上かつ水平軸上に提供することができ、これによりプランジャロッド１４は
、容器の本体を貫通して水平方向に動き、溶融した材料を、金型１６の入口を介して金型
内に押し出す。

いくつかの実施形態において、射出成形システム１０は、移送スリーブ３０を含む。移
送スリーブ３０（時に、当該技術分野及び本明細書においてショットスリーブ、コールド
スリーブ又は注入スリーブと呼ばれる）は、溶融ゾーン１２と金型１６との間に提供され
得る。移送スリーブ３０は開口部を有し、開口部は、これを通じて溶融した材料を受容し
、（プランジャ１４を用いて）金型１６内に移送するよう構成される。この開口部は、水
平軸（例えばＸ軸）に沿って水平方向に提供され得る。移送スリーブは、コールドチャン
バである必要はない。一実施形態において、少なくともプランジャロッド１４、容器２０
（例えばその受容部分又は溶融部分）、及び移送スリーブ３０の開口部又は経路は、イン
ラインかつ水平軸上に設けられ、これによりプランジャロッド１４は、溶融した材料を移
送スリーブ３０の開口部内に移動させる（及び、その後通過させる）ために、容器２０を
通って水平方向に移動できる。溶融した材料は、移送スリーブ３０を通って水平方向に押
され、入口を通って金型キャビティに入る。

前述のように、金属又は合金などの材料を成形するのに使用される射出成形システム１
０のようなシステムは、金型又はダイキャビティ内に溶融した材料を押し出す際、真空を
利用することができる。射出成形システム１０は、少なくとも溶融ゾーン１２及び金型１
６に真空圧を適用するよう構成された少なくとも１つの真空源３８又はポンプを更に含み
得る。この真空圧は、中の材料を溶融し、移動又は移送し、成形するのに使用される射出
成形システム１０の少なくとも部分に適用され得る。例えば容器２０、移送スリーブ３０
、及びプランジャロッド１４は、全て真空下であってよく、及び／又は真空チャンバ内で
密閉されていてもよい。

一実施形態において、金型１６は、材料を成形する際に内部の真空圧を調節するよう構
成された封入構造である真空金型である。例えば、一実施形態において、真空金型１６は
、互いに隣接して（それぞれ）配置された、第１プレート３２（「Ａ」金型又は「Ａ」プ
レートとも呼ばれる）、第２プレート３４（「Ｂ」金型又は「Ｂ」プレートとも呼ばれる
）を含む。第１プレート３２及び第２プレート３４は一般にそれぞれ、それらの間で溶融
した材料を成形するために、それぞれに伴う金型キャビティ３６及び３８を有する。この
金型キャビティは、注入スリーブ又は移送スリーブ３０を介してその間に受容される溶融
した材料を成形するよう構成される。金型キャビティ３６及び３８には、その中で部品を
形成及び鋳造するための部品キャビティが含まれ得る。

一般に、第１プレート３２は、移送スリーブ３０に接続することができる。一実施形態
により、プランジャロッド１４は、溶融した材料を、容器２０から、移送スリーブ３０を
介して、金型１６へと移動させるように構成されている。すなわち、金型１６のキャビテ
ィへの入口が第１プレート３２内に提供され、第１プレート３２と第２プレート３４との
間にキャビティが配置される。

材料の成形中、少なくとも金型１６の第１プレート及び第２プレートは、その間にある
材料（例えば溶融したアモルファス合金）が少なくとも酸素及び窒素に曝露するのを実質
的に排除するよう構成される。具体的には、プレート並びにそれらのキャビティから、大
気空気が実質的に排除されるよう、真空が適用される。真空ラインに接続された少なくと
も１つの真空源３８を使用して、真空金型１６の内部に真空圧を適用する。例えば、シス
テムの真空又は真空レベルは、溶融及びその後の成形サイクル中において、１×１０^-1〜
１×１０^-4Ｔｏｒｒに保持され得る。別の一実施形態において、この真空レベルは、溶融
及び成形サイクル中において、１×１０^-2〜約１×１０^-4Ｔｏｒｒに保持される。もちろ
ん、他の圧力レベル又は範囲、例えば、１×１０^-9Ｔｏｒｒ〜約１×１０^-3Ｔｏｒｒ、及
び／又は１×１０^-3Ｔｏｒｒ〜約０．１Ｔｏｒｒも使用することができる。真空イジェク
タボックス（図示なし）は、金型１６の第１プレート３２と第２プレート３４との間の金
型キャビティから、成形された（アモルファス合金）材料を取り出すように構成されてい
る。この取り出し機構は、成形された材料又は部品を外すために、作動するよう構成され
た作動機構（図示なし）に関連付けられ又は接続される（例えば、少なくともプレート間
の真空圧が解放された後、第１プレート及び第２プレートが互いからに離れるよう水平方
向に動いた後）。

場合によっては、後述されるように、仕上げられた成形部品を製造する前に、排出され
た成形構成片に対して、追加の機械加工が実施される。例えば、クッキー及び／又は余分
に成形された材料（例えば、スカル材料を含む、トラップされ成形された材料）は、部品
の最終仕上げの前に除去することができる。

装置１０には、任意の数又はタイプの金型を採用することができる。例えば、任意の数
のプレートを、第１プレートと第２プレートとの間及び／又はこれらに隣接するように設
けて、金型を形成することができる。例えば「Ａ」シリーズ、「Ｂ」シリーズ、及び／又
は「Ｘ」シリーズの金型として知られる金型を、射出成形システム／装置１０に取り付け
ることができる。

容器２０内の冷却管は、容器本体を冷却するのに役立つが、前に述べたように、場合に
よっては、溶融したアモルファス合金材料中にスカル材料の形成を引き起こすことがある
。あるいは、冷却管がない場合であっても、溶融したアモルファス合金材料の一部が、成
形前に結晶化してスカル材料になることがある。例えば、溶融した材料は、溶融ゾーン１
２から金型１６へと移送される間に冷却され得る。溶融される材料を均一に加熱し、この
ような射出成形装置１０の中にある溶融した材料の温度を維持することが、均一に成形さ
れた部品を形成するのに役立つ。スカル材料と一緒に成形を行うと、品質及び完全性が低
下する。

したがって、本開示は、スカル材料を伴う成形を低減及び／又は防止する必要性に対処
するため、射出成形システムの異なる部品内の熱伝導差の結果として生じたスカル部分を
アモルファス合金から低減又は除去することによる、いくつかの異なる構想を提供する。

いくつかの実施形態により、このスカルは、加工処理サイクル（すなわち、少なくとも
溶融ゾーン１２内での溶融の時点から、溶融した材料が金型１６中で成形完了するまでの
、加工処理サイクル）中に、射出成形システム（例えばシステム１０）中で機械的に分離
するよう設計される。一実施形態において、射出成形システムはその中に、溶融した材料
のスカル材料を先端内でトラップし、これによって、最終仕上げされた成形部品における
スカル又は結晶質材料の量を実質的に低減するよう構成されているキャビティを含む。こ
れによって、スカル材料がキャビティ内に押し込まれて成形部品内に引き込まれる可能性
が低下する（よって部品の品質が向上する）。例えば、図４に示すように、プランジャロ
ッド１４のプランジャ先端２２が、溶融した材料４２を溶融ゾーン１２から移送スリーブ
３０を通って金型１６へと移動させる際、溶融した材料４２はスカル４６を形成し得る。
すなわち、溶融した材料４２は、材料（アモルファス合金）のより高温の溶融プール４４
と、より低温のスカル材料４６の、両方を含み得る。このスカル材料４６が最終的な成形
部品内に存在するのを低減及び／又は防ぐために、図４は、溶融したアモルファス合金中
のスカル材料をトラップするよう構成された、金型１６内に提供されたキャビティ４０の
一実施形態を示す。より具体的には、部品を形成するために使用される金型キャビティ内
に、スカルトラップゾーン４０、キャビティ（単数又は複数）、又は領域が提供される。
スカルトラップゾーン４０は、部品を形成するのに使用される実際の金型の拡張部であり
得る。図示されている実施形態において、スカルトラップゾーン４０は、金型１６の第２
プレート３４内の金型キャビティ３８の拡張部として提供される。これは、溶融した材料
４２が第１プレート３２と第２プレート３４との間、そしてそれぞれのキャビティ３６及
び３６内に射出されたときに、スカル材料４６が実質的にスカルトラップゾーン４０へと
押し込まれ、これによってスカル材料４６の大半又は実質的に全部が、金型１６の分離さ
れた領域に入り、これは部品を形成するのに使用されるキャビティからは区別される。部
品が形成された後、成形された部品を排出させ、更なる機械加工を使用して、その成形さ
れた部品を仕上げることができる。すなわち、スカルトラップゾーン４０に射出され、こ
こで成形され、かつ硬化した材料は、機械加工で除去することができ、これにより最終部
品は、硬化したスカル又は結晶質材料を必ずしも含まない。

図示されている実施形態において、スカル材料４６は、下の移動表面（例えば移送スリ
ーブ３０の経路）及びプランジャ先端２２の近くで形成されるものとして示されている。
これは例示である。この例に基づいて、スカルトラップゾーン４０は、金型１６内に射出
されたときに、スカル材料４６がその中に押し込まれるように、金型１６内に配置される
よう構成される。しかしながら、図４ではスカルトラップゾーン４０が第２キャビティ３
８内の拡張部として示されているが、この位置は単に例示であり、これに限定することを
意図したものではない。例えば、スカルトラップゾーン４０は第１プレート３２のキャビ
ティ３６の一部として提供することができる。したがって、スカルトラップゾーン４０は
、溶融した材料４２から実質的な量のスカル材料４６を受容するよう決定された、金型内
又は金型に隣接する領域に配置され得る。

いくつかの他の実施形態により、スカル４６は、金型に入る前に、溶融した材料４２か
ら機械的に分離される。図５〜８は、スカル材料を分離するための別の実施例を示す。具
体的には、溶融した材料が、プランジャロッド１４の先端２２を使って、溶融ゾーン１２
から金型１６へと押し込まれる際に、スカルは溶融した材料（合金）から機械的に分離さ
れる。例えば、プランジャロッド１４の先端２２にキャビティが提供され得る。いくつか
の実施形態において、プランジャロッド２２の先端内のキャビティは、プランジャロッド
１４の中心線（水平の長手方向線）よりも下に提供することができ、これによってスカル
材料がその中に捕捉又はトラップされる。すなわち、底面及び／又はプランジャロッド２
２の端近くで形成されたスカル材料４６（例えば図４に示す）がある場合、キャビティは
、溶融した材料４２のプール４４からスカル４６を分離するよう設計することができる。

図５及び６は、端に提供されたキャビティ５０を有する本体４８を備えたプランジャ先
端２２の一例を示し、これは、少なくとも、溶融した材料を溶融ゾーン１２から金型１６
へと動かすよう構成されている。例えば、キャビティ５０は、プランジャロッド１４の中
心線より実質的に下で、かつ丸みを帯びた形状を有するよう提供され得る。キャビティ５
０は、プランジャ先端２２の端から後ろ向きに延在するよう構成される。キャビティ５０
は、溶融した材料４２中のスカル材料４６の大半又は実質的に全てが、金型１６に向かう
動きの間に、及び／又は、溶融した材料が金型１６へと射出されるときに、キャビティ５
０内にトラップされ、このとき同時に、より高温のアモルファス合金材料の溶融プール４
４は、金型１６に押し込まれ、キャビティ３６及び３８を使って部品に成形される。部品
が形成された後、成形された部品を排出させ、更なる機械加工を使用して、その成形され
た部品を仕上げることができる。すなわち、プランジャ本体４８のキャビティ５０にトラ
ップされた材料は、部品と一緒に硬化及び成形され得る。よって、そのような材料は機械
加工で除去することができ、これによって最終部品は必ずしも、硬化したスカル又は結晶
化材料を含まない。

図７は、別の丸みを帯びた形状のキャビティ５２を有するプランジャ先端２２の別の一
実施例を示す。キャビティ５２は、キャビティ５０同様、プランジャ先端２２の端に提供
され、これは少なくとも、溶融した材料を溶融ゾーン１２から金型１６へと動かすよう構
成されている。キャビティ５２は、図７に示すように、プランジャロッド１４の中心線よ
り実質的に下で、かつ、弧又は舌形の溝の形状である丸みを帯びた形状を有して提供され
得る。キャビティ５２は、プランジャ先端２２の端から後ろ向きに延在するよう構成され
る。キャビティ５２は、溶融した材料４２中のスカル材料４６の大半又は実質的に全てが
、金型１６に向かう動きの間に、及び／又は、溶融した材料が金型１６へと射出されると
きに、キャビティ５２内にトラップされ、このとき同時に、より高温のアモルファス合金
材料の溶融プール４４は、金型１６に押し込まれる。部品が形成された後、成形された部
品を排出させ、更なる機械加工を使用して、その成形された部品を仕上げることができる
。すなわち、プランジャのキャビティ５２内にトラップされた材料は、図１８に示すよう
に、部品と一緒に硬化され成形され得る。具体的には、図１８は、射出成形機内の金型か
ら排出された部品１００の斜視図を示す。部品１００は、最終部品である成形部分１０２
を有していることに加え、図７においてキャビティ５２内で硬化された成型部分１０４を
も含む。この成形部分１０４は、トラップされ、及び／又は金型１６内に押し込まれるの
が防止された、スカル材料４６の少なくとも一部分を含む。よって、成形部分１０４は、
成形部分１０２を機械加工で切断することができ、これによって最終部品１００は必ずし
も硬化したスカル又は結晶化した材料を含まない。

図８及び９は、端に提供されたキャビティ５６を有する本体５４を備えたプランジャ先
端２２の更に別の一例を示し、これは、少なくとも、溶融した材料を溶融ゾーン１２から
金型１６へと動かすよう構成されている。キャビティ５６は、プランジャロッド１４の中
心線より実質的に下で、かつ階段状の形状を有するよう提供され得る。キャビティ５６は
、プランジャ先端２２の端から後ろ向きに延在するよう構成される。キャビティ５６は、
溶融した材料４２中のスカル材料４６の大半又は実質的に全てが、金型１６に向かう動き
の間に、及び／又は、溶融した材料が金型１６へと射出されるときに、キャビティ５６の
一部内にトラップされ、このとき同時に、より高温のアモルファス合金材料の溶融プール
４４は、金型１６に押し込まれ、キャビティ３６及び３８を使って部品に成形される。部
品が形成された後、成形された部品を排出させ、更なる機械加工を使用して、その成形さ
れた部品を仕上げることができる。すなわち、プランジャ本体５４のキャビティ５６にト
ラップされた材料は、部品と一緒に硬化及び成形され得る。よって、そのような材料は機
械加工で除去することができ、これによって最終部品は必ずしも、硬化したスカル又は結
晶化材料を含まない。

もちろん、プランジャ先端の図５〜８に示すキャビティの形状は、例示的なものであり
、制限するものではないことが理解されよう。プランジャロッド１４の先端２２にキャビ
ティを形成するため、任意の数の様々な構成又は形状を使用することができる。

したがって、例えば図５〜８に示す例のように、キャビティを備えた設計のプランジャ
先端という構想を使用することにより、溶融した材料内に形成されるスカル材料は、実質
的に金型のキャビティ内に入らない。このとき、スカルはプランジャ先端によってトラッ
プされる（そして、部品又はクッキーと共に留まる）。

しかしながら、金型又はプランジャロッド以外の機械又はシステム部品も、スカルが金
型に入る前に溶融材料から除去するよう構成することができる。キャビティは、金型又は
プランジャの外側に提供することができ、これは依然として、プランジャが溶融した材料
を金型に移動させる前にスカル材料をトラップするよう構成することができる。例えば、
（溶融ゾーンと金型の間に）移送スリーブ３０を含むシステムにおいて、キャビティは、
移送スリーブの経路内に提供することができる。このとき、溶融した材料がここを通って
移動する際、キャビティを使用して、スカル材料の少なくとも一部をトラップ又は捕捉す
ることができる。図１４及び１５は、（プランジャロッド及び材料がそこを通って移動す
るための）移送スリーブ３０内の経路の底面５８に提供された、そのようなキャビティ６
０又はチャネルの一例を示す。概ね図示されているように、キャビティ６０は経路内に長
手方向（例えば、水平軸に沿った方向）に延在している。キャビティ６０は、経路の底面
５８より下に提供され、これによって、プランジャロッド１４が溶融した材料４２を溶融
ゾーン１２から移動させる際に、スカル材料４６がキャビティ６０内に捕捉され、同時に
溶融プール４４は金型１６へと押し込まれる。例えば、キャビティ６０は経路内に長手方
向に（例えばＸ軸に沿って）延在する湯道又は開口部の形状であってよく、これは、スカ
ル材料が金型の成形部品領域に入る前に、これをトラップするよう構成されている。

一実施形態において、キャビティ６０は、金型１６の入口近くの移送スリーブ３０の経
路に配置するよう構成され、これによって、溶融した材料がスリーブ３０を通る際に形成
されたスカル材料４６の大半が、金型１６内に射出される前に捕捉される。しかしながら
、図１４〜１５は、その中にキャビティ６０内を備えた移送スリーブ３０を示しているが
、このようなキャビティ又はチャネルは、溶融ゾーン１２の近く又はその中、及び／又は
金型に入る前の任意の地点に提供し得ることが理解されよう。別の一実施形態において、
複数のキャビティ又はチャネルを、移送スリーブの長さに沿って提供することができる。
例えば、キャビティ又はチャネルは、溶融した材料が経路に沿って移動する際に、スカル
材料を選択的に回収又はそぎ取るよう、底面に沿って長手方向に間隔を空けて配置され得
る。

キャビティ６０の深さは、一実施形態において、約０．１０ｍｍ〜約０．２５ｍｍであ
り得る。キャビティの深さはまた、他の一実施形態において、約０．２５ｍｍ〜約１０．
０ｍｍであり得る。別の一実施形態において、キャビティ６０の深さは、２．０ｍｍ〜約
５．０ｍｍである。これらの寸法は例示的であり、限定的なものではない。例えば、別の
一実施形態において、キャビティ６０の深さは、溶融した材料から回収される材料の量（
例えば、これは、射出及び成形される溶融した材料の合計量の割合であり得る）に依存し
得る。キャビティ６０の深さは、別の一実施形態により、射出速度に依存し得る。したが
って、キャビティ６０の寸法を決定するには、任意の数の要素が使用され得る。したがっ
て、キャビティ６０の実施により、溶融した材料中に形成されたスカル材料は、実質的に
、金型のキャビティ内に入らない。ここでスカルは、移送スリーブを通って移動する際に
、キャビティ内に落下することにより、トラップされる。

材料がいったんキャビティ６０にトラップされた後、任意の数の手段又は装置を使用し
て、この材料を除去することができる。場合によっては、キャビティ６０内の材料を冷却
して、固形片を形成してから、除去することができる。図１６及び１７は、射出成形シス
テム内の経路でそぎ取られた又はトラップされたスカル材料を除去するための、射出成形
システム内のデバイスを使用するための例示的な実施形態を示す。図示されている実施形
態において、排出デバイスは、作動機構６８（シャフトの形状で図示されている）に取り
付けられたプレート６６を含む。プレート６６は経路内（例えば、溶融ゾーン１２と金型
１６との間の移送スリーブ３０内）に提供され、溶融プールの経路の下にキャビティを形
成するように配置される。例えば、プレート６６は、図１６に示すように、キャビティ６
０と同様のキャビティを形成するように配置することができる。プレート６６は、経路に
対して任意の位置及び深さで提供され得る。

キャビティ内にトラップされる材料は、数多くの方法で、図示されているデバイスを使
用して排出され得る。例えば、このデバイスは上又は下に動くことができる。一実施形態
において、作動機構６８は、プレート６６垂直方向に下に動かして経路から離すことがで
き、これによりキャビティ６０内の材料が解放され及び／又は落下する。別の一実施形態
において、図１７に示すように、プレート６６を垂直方向、経路内に向かって上に動かす
ことができ、これによって材料を上に押し上げることができる。例えば、プレート６６は
、材料が経路から除去され得るような配列で構成することができる。図１７に示す実施形
態において、プランジャ１４は、水平方向に後ろ向きに（ホーム位置、例えば溶融及び射
出を開始する前の位置に向かって）動くよう構成され、これによって、その先端２２を使
ってその材料を後ろ向きに、例えば溶融ゾーン１２内に移動させ又は押し出すことができ
る。しかしながら、プランジャ１４はまた、あるいは別の方法として、キャビティから金
型１６を通って材料を排出するのに使用することもできる。例えば、プレート６６を動か
す前に、プランジャ１４をホーム位置まで引き戻すことができる。次に、作動機構６８が
、プレート６６を使用して、キャビティ内の材料を上向きに押し上げるよう構成され得る
。プランジャ１４を次に、金型１６に向かって前進させ、その材料を前方に押し出し、お
そらくはこの金型を通過させて、除去することができる。

あるいは、別の一実施形態において、キャビティ６０からこの材料を排出するためにピ
ンを提供することも考えられる。例えば、複数のピンを、キャビティ領域を通って選択的
に移動するよう割り当てて、これによりキャビティ内の材料がキャビティから（例えば底
から）押し出される。そのようなピンは、例えば、金型キャビティから成形された部品を
排出するのに使用されるイジェクタピンに類似のものであり得る。

更に別の代替の一実施形態により、射出成形機又はシステムの部品が、溶融プール４４
から材料を除去することなしに、金型に入る前に、溶融した材料からスカルを除去するよ
う構成することができる。例えば、図１０〜１３は、金型に入る前に（すなわち、溶融し
た材料を溶融ゾーン１２から金型１６へと移動させている間に）、溶融した材料（合金）
の混合を誘導するための、プランジャ先端を使用する構想及び方法を示す。

図３の射出成形システム１０におけるデバイスを参照し、プランジャロッド１４は、右
から左へ水平方向に、溶融ゾーン１２から金型１６に向かって材料を動かすのに使用され
る。一実施形態において、溶融した材料４２の混合を誘導及び提供するため、プランジャ
ロッド１４は材料の混合又は攪拌を誘導するような制御された様相で動くようあらかじめ
プログラムすることができる。例えば、一実施形態において、プランジャは、短時間（例
えば１秒間）、水平経路に沿って定期的に停止するか、及び／又は、相互又は前後の動き
（例えば、反対方向、例えば左から右、又は金型から戻って離れる方向）で定期的に動か
してから、再び金型に向けて動かすことができる。そのようなプランジャロッド１４の動
きは、溶融した材料の混合を誘導し得る。例えば、図１０の矢印に示すように、プランジ
ャロッド１４は経路を通り、移送スリーブ３０の表面５８に沿って、材料を水平方向に押
す際に、溶融した材料４２が前方に向かって溢れ、これによりプランジャの動きに基づい
て前方に流れて混合される。次に、図１１に示すように、溶融した材料４２の乱流により
スカル材料４６がより高温の溶融プール４４と混合され、これにより溶融プール４４の一
部となる。そのような攪拌を開始することにより、スカル材料４６は、成形される前に、
より高温のプール４４中に融解し得る。

別の一実施形態において、プランジャロッド１４の先端２２は、金型１６に向かって動
く際に、溶融した材料の混合又は攪拌を誘導するような形状にすることができる。混合は
、少なくともプランジャ先端の面を、プランジャ先端及び材料の溶融プールの金型に向か
う前方への動きの関数として、溶融した合金を攪拌するような形状に形作ることにより、
誘導され得る。図１３は、溶融した材料を溶融ゾーン１２から金型１６へ押し込むよう構
成された、形作られた端６４を備えた本体６２を含むプランジャ先端２２の一実施例を示
す。形作られた端６４は、（図示のように）僅かに凹面であってよく、又は、プランジャ
ロッド１４が金型１６に向かって水平方向に移動する際に混合及び攪拌を誘導するよう設
計された円錐形状を有してもよい。そのようなプランジャ先端設計は、プランジャが動く
際に、溶融した材料４２の動きを誘導することができ、これによって、材料を激しく動か
し、スカル材料４６がより高い温度の溶融プール４４と混合して、より高い温度のプール
４４中に融解してから成形され得る。図１９〜２１は、他の実施形態による、射出成形シ
ステムに使用され得る別のプランジャ先端の別の設計を示す。一実施形態において、攪拌
運動は、射出軸（例えば水平Ｘ軸）に対して角度を成す回転運動となり得、これは、例え
ば図１９に示すように、プランジャ先端２２のネジ形状の先端面７０により生成され得る
。あるいは、プランジャ先端２２は、例えば図２０に示すような斜面先端面７２を含み得
、これは軸方向に回転することにより、溶融物の底から上へと溶融流体を攪拌することが
できる。別の一実施形態において、攪拌は、例えば図２１に示すように、円錐形の先端面
により、軸方向の射出から半径方向に放射させることができる。

したがって、これらのプランジャ先端設計、デバイス、及び／又は方法の任意のものを
使用して、混合を強化し、これによりスカルを連続的に、溶融した材料内に相互混合させ
ることができる。溶融したプールを移動させ射出しながら同時にスカル材料を取込み混合
することにより、最終的な成形部品中に存在するスカル材料の量は低減及び／又は排除さ
れる。

いくつかの実施形態において、本明細書に記述される実装例の組み合わせを射出成形機
に使用することができ、これにより最終的な成形部品中のスカル材料（結晶）を低減及び
／又は実質的に排除し得ることが考えられる。例えば、一実施形態において、スカル材料
は、プランジャ先端内のキャビティ（例えば図５〜８における設計を参照）と、移送スリ
ーブ内のキャビティ（例えば、図１４〜１５を参照）の両方によってトラップされ得る。
別の一実施形態において、スカルトラップゾーン４０と誘導混合の両方を使用することが
できる。更に別の一実施形態において、誘導混合と、１つ以上のキャビティの両方を使用
して、スカル材料をトラップすることができる。

記述された実装例に加え、最終的な成形部品中のスカル材料の量を低減するため、射出
成形システム１０の追加機能も提供され得る。例えば、場合によっては、移送スリーブ３
０の経路壁を、スカル除去を促進又はスカル形成を軽減するための特定の材料で製造する
ことができる。いくつかの実施形態において、移送スリーブ３００は、熱伝導性の低い材
料で製造することができ、これにより、プランジャロッド１４によって移動する際に、溶
融した材料の冷却が低下し、溶融した材料中のスカルの形成が低減され得る。別の実施形
態において、溶融可能材料が過熱可能な場合、システム１０は、より高い温度まで材料を
加熱し、これによりスカル形成を最小限に抑えるよう構成することができる。

トラップ又は除去され、かつ、少なくとも実質的にスカルを含む材料は、例えば図４〜
８及び図１４〜１５の方法／デバイスを用いて示されたように、例えば、必ずしも廃棄又
は捨てる必要はない。場合によっては、スカル材料はリサイクル可能である。スカルは実
質的に、溶解される材料（合金）と同じ組成物を有しているため、スカルを溶融可能材料
と合わせ、及び／又は、溶融可能材料と共に溶融ゾーン１２に挿入して、再び溶融させる
ことができる。場合によっては、必要に応じて追加の成分を加えることができる。

本明細書に記述された構成は、射出成形機における部品形成用に知られている材料とは
異なる材料を必要としない。いくつかの実施形態において、耐摩耗性を改善し熱損失を低
減するために、コーティング及び／又は表面質感を加えることができる（例えば移送スリ
ーブ内に）。

上記の方法及びシステムは、スカル形成を低減及び／又は最小限に抑え、かつ／あるい
は加工処理中に形成されたスカルを除去する。したがって、最終成形製品中のスカルは、
低減及び／又は最小限に抑えられる。場合によっては、最終成形製品からスカルを実質的
に除去することができる。成形部品中のスカル又は結晶化材料の量を低減することで、品
質が向上し、これには強度関連特性、審美的特性、耐腐食性、及びアモルファス均一性が
挙げられるがこれらに限定されない。

一般に、溶融可能材料（例えばアモルファス合金）を使用して部品（例えばバルクアモ
ルファス合金部品）を形成するために、射出成形システム／装置１０は、下記のように作
動させることができる：溶融可能な材料（例えば、アモルファス合金又はＢＭＧを単一イ
ンゴットの形状で）を、供給機構（例えば搭載ポート１８又はデバイス）に搭載し、容器
２０内の溶融ゾーン１２（これは誘導コイル２６で取り囲まれている）に挿入し受容させ
る。システム（溶融ゾーン及び金型）に真空を印加し、溶融ゾーン１２内の誘導プロセス
により（すなわち、誘導コイル２６に電源を介して電力を供給することによって）材料を
加熱する。射出成形装置は、閉ループシステムを介して温度を制御することができ、これ
により（例えば、温度センサとコントローラを使用して）材料を特定の温度で安定させう
る。材料の溶融中に、装置は真空下に維持される。また、加熱／溶融中に、冷却システム
を作動させて、容器２０の冷却管内に（冷却）液を流すことができる。望ましい温度に達
し、溶融可能な材料の溶融状態が維持されたら、誘導コイル２６を用いた加熱を停止する
ことができる。装置は、溶融した材料を、容器２０から移送スリーブ３０を通して真空金
型１６へと、水平軸（Ｘ軸）に沿って水平方向に（右から左へ）動かすことにより、注入
を開始する。これは、プランジャ１４を使用して制御可能であり、これはサーボ駆動ドラ
イブ又は水圧駆動を用いて作動させることができる。金型１６は、溶融した材料を入口を
介して受容するように構成され、真空下でその溶融した材料を成形するように構成される
。すなわち、溶融した材料は、少なくとも第１プレートと第２プレートとの間の金型キャ
ビティ内に注入されて、金型１６で部品を成形する。一実施形態において、溶融した材料
の少なくとも一部が、射出成形装置のキャビティ内にトラップされる。具体的には、溶融
した材料から生じたスカル材料が、図４〜図８及び図１４〜図１５を参照して記述された
ように、金型、プランジャ先端、及び／又は移送スリーブの構成の単独又は組み合わせを
用いて、トラップ又は捕捉される。別の一実施形態において、溶融した材料の混合が誘導
され（例えばプランジャを用いて）、これにより、スカル材料は実質的に形成が防止され
、及び／又は、形成されたスカルも、溶融プール内に混合されて溶融される。その後に材
料が金型に射出される。金型キャビティが充填され始めたら、真空（真空ライン及び真空
源３８を介して）を所定の圧力に保持して、溶融した材料を金型キャビティ領域に「押し
詰め」、材料を成形することができる。成形プロセスの後（例えば約１０〜１５秒後）、
少なくとも金型１６（又は装置１０全体）に印加した真空を解除する。次に金型１６を開
けて圧力を解放し、部品を大気に暴露させる。イジェクタ機構を作動させ、作動装置を介
して、固化した成形物品を、金型１６の少なくとも第１及び第２プレートの間から外す。
この後、プロセスを再び開始することができる。金型１６は、少なくとも第１及び第２プ
レートを互いに近づくように動かすことによって閉じ、これによって第１及び第２プレー
トを互いに隣接させることができる。プランジャ１４を装入位置に引き戻した後、より多
くの材料を挿入及び溶融し、別の部品を成形するために、溶融ゾーン１２及び金型１６は
、真空源を介して排気される。排出された成形部品は必要に応じて機械加工し、最終成形
部品を製造することができ、これは、硬化したスカル材料の含有量が低減しているか、及
び／又は実質的に含まない。

したがって、本明細書に開示される実施形態は、水平軸に沿ったインラインの溶融シス
テムを有する、例示的な射出システム内におけるスカルトラップの方法及びデバイスを示
す。しかしながら、本明細書に記述される実施形態のいくつかは、垂直軸に配置されたシ
ステムに実装することもできる。

詳しくは記述されていないが、本開示の射出システムは、１つ以上のセンサ、流量計な
ど（例えば温度、冷却水流量などをモニターするため）、及び／又は１つ以上のコントロ
ーラを含むがこれらに限定されない追加部品を含み得る。更に、真空下にあるとき、顕著
な空気曝露又は漏れを実質的に制限又は排除することにより、溶融した材料の一部の溶融
及び形成を支援するため、任意の数の部品に、又はそれに隣接して、封止部が設けられて
もよい。例えば、封止部はＯリングの形状であり得る。封止部は、任意の材料で製造する
ことができ、封止される部品間を物質（例えば空気）が移動するのを停止させる装置とし
て定義される。射出システムは、内部に溶融可能材料を挿入し、真空を適用し、加熱し、
注入し、材料を成形して部品を形成するための、自動又は半自動プロセスを実施し得る。

本明細書に記述されるどの実施形態のプランジャ、移送スリーブ、又は金型に使用され
るタイプ及び材料も、制限することを意図したものではない。プランジャロッド及びその
先端は、類似又は異なる材料で製造され得る。例えば、プランジャロッド本体の形成に使
用される一般的な材料は、硬質工具鋼である。プランジャ先端については、１つ以上の機
械加工可能な非鉄材料、例えば銅、銅合金、銅ベリリウム合金、ステンレス鋼、真鍮、タ
ングステン、又は様々な高温及び高強度セラミックス、及び／又は同様物を使用すること
ができる。いくつかの実施形態において、プランジャ本体及び／又は先端は、プランジャ
先端の使用寿命を延ばし、及び／又は溶融物均一性を改善する目的で、高耐摩耗性を促進
し、断熱性を提供するために、その上にコーティング（例えば炭化物、窒化物、セラミッ
クなどのコーティング）を有してもよい。プランジャ先端は、プランジャ先端と、ボート
及び／又は低温スリーブ材料との間のより良い滑り機構を提供するため、比較的柔らかい
材料でコーティングすることもできる。プランジャ先端のコーティングは、セラミック又
は金属製の性質であってよく、化学浴、蒸着、パウダーコーティングなど幅広い方法で堆
積され得る。いくつかの実施形態において、プランジャ先端材料を形成するのに使用され
る材料は非磁性である。プランジャ先端は、複数の部品又は構造片から形成することがで
き、例えば、より強靱な本体部分と、交換可能な先端部分（例えば、溶融した材料と接触
するのに十分な特性を備えた材料を含むか、そのような材料から形成され得る）とから形
成されてよい。

更に、図５〜８及び１３〜１５に示される、本明細書に記述されるプランジャロッド及
びプランジャ先端の実施形態のいずれも、何らかの方法（例えば流体を使用）で温度制御
又は冷却され得る。

いくつかの実施形態において、本明細書に開示される射出システムの任意の実施形態を
用いて成形される（及び／又は溶融される）材料には、任意の数の材料が含まれ得、アモ
ルファス合金に限定されるべきものではない。いくつかの実施形態において、本明細書に
記述されるプランジャのいずれも、アモルファス合金以外の材料を動かすのに使用するこ
とができる。

本開示の原理は、上述の例示的実施形態において明確にされているが、本開示の実践に
使用される構造、配置、割合、要素、材料、及び構成部品に対して様々な改変を行い得る
ことが、当業者には明らかであろう。

上述並びにその他の特徴及び機能、又はそれらの代替物の多くは、数多くの他の異なる
システム／装置又は用途に好適に組み合わせ得ることが、理解されよう。これらにおける
現在予想できない又は予測されない様々な代替物、変更、変形形態、又は改善が、続いて
当業者によりなされる可能性があり、これも下記の請求項の範囲に包含されることが意図
される。

Claims (27)

1. 射出成形システムにおいて使用するために構成され、かつ、溶融したアモルファス合金
   材料を金型に移動させるよう構成されたプランジャであって、前記プランジャが、内部に
   キャビティを備えた先端を含み、前記先端が、射出中に、前記溶融したアモルファス合金
   からのスカル材料を前記先端内にトラップするよう構成されている、プランジャ。
2. 前記キャビティが階段状断面を含む、請求項１に記載のプランジャ。
3. 前記キャビティが丸みを帯びた断面を含む、請求項１に記載のプランジャ。
4. 前記プランジャロッドの前記先端の前記キャビティが、前記プランジャロッドの中心線
   より下に提供される、請求項１に記載のプランジャ。
5. 射出成形システムであって、
   内部に受容した溶融可能アモルファス材料を溶融するよう構成された溶融ゾーンと、
   溶融したアモルファス合金材料を成形するための金型と、
   前記溶融ゾーンから前記金型へ、前記溶融したアモルファス合金材料を動かすよう構成
   されたプランジャロッドと、
   を含み、前記射出成形システムが、前記溶融したアモルファス合金のスカル材料をトラ
   ップするよう構成されたキャビティを更に含み、これにより、最終成形部品中の前記スカ
   ル材料の量を実質的に低減する、システム。
6. 前記キャビティが前記金型内に提供される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記キャビティが前記プランジャロッドの先端に提供される、請求項５に記載のシステ
   ム。
8. 前記プランジャロッドの前記先端の前記キャビティが、前記プランジャロッドの中心線
   より下に提供される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記キャビティが階段状階段状断面を含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記キャビティが丸みを帯びた断面を含む、請求項７に記載のシステム。
11. 前記キャビティが前記金型の外に提供され、これにより、前記プランジャが前記溶融し
    た材料を前記金型に動かす前に、前記キャビティが前記スカル材料をトラップするよう構
    成されている、請求項５に記載のシステム。
12. 前記溶融した材料を中を通過して受容するよう構成された移送スリーブを、前記溶融ゾ
    ーンと前記金型との間に更に含み、前記キャビティが前記移送スリーブの中に提供される
    、請求項５に記載のシステム。
13. 前記キャビティが、前記移送スリーブ内の経路の底面に提供され、前記プランジャロッ
    ドが中を通過して移動するようになっている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記溶融ゾーン内に容器を更に含み、前記容器は水平軸に沿って配置され、これにより
    溶融形態の前記アモルファス合金材料の動きが、前記金型に向かって水平方向である、請
    求項５に記載のシステム。
15. 前記アモルファス合金材料の溶融中に前記容器の温度を調節するために、前記容器が、
    内部に液体を流すよう構成された１つ以上の温度調節ラインを更に含む、請求項１４に記
    載のシステム。
16. 前記溶融ゾーン内にあり、かつ内部に受容した前記アモルファス合金材料を溶融するよ
    う構成されている誘導源を更に含む、請求項５に記載のシステム。
17. 前記最終成形部品がバルクアモルファス合金部品である、請求項５に記載のシステム。
18. バルクアモルファス合金部品の製造方法であって、
    溶融ゾーン、プランジャ、及び金型を備えた射出成形装置を用意する工程と、
    溶融するアモルファス合金材料を前記溶融ゾーンに供給する工程と、
    前記装置に真空を適用する工程と、
    前記アモルファス合金材料を前記溶融ゾーン内で溶融する工程と、
    溶融する工程後に、前記溶融したアモルファス合金材料を、前記プランジャを使用して
    前記金型へと動かす工程と、
    前記射出成形装置のキャビティ内に、前記溶融したアモルファス合金材料の少なくとも
    一部分をトラップする工程と、
    前記材料を成形して前記バルクアモルファス合金部品にする工程と、
    を含み、前記キャビティ内の、前記トラップされた溶融したアモルファス合金材料は、
    前記溶融したアモルファス合金から得たスカル材料を含み、これにより、前記バルクアモ
    ルファス合金部品は、減少した量の硬化したスカル材料を有する、方法。
19. 前記溶融したアモルファス合金材料を、前記プランジャを使用して動かす工程が、前記
    プランジャを水平方向に動かす工程を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記装置が、前記溶融ゾーン内の誘導源を更に含み、ここにおいて前記アモルファス合
    金材料を溶解する前記工程が、前記溶融ゾーン内に供給されている前記アモルファス合金
    材料を溶解させるための前記誘導源に電力を供給する工程を含む、請求項１８に記載の方
    法。
21. 射出成形システムで使用するために構成され、かつ、溶融したアモルファス合金材料を
    金型に移動させるよう構成されたプランジャであって、前記プランジャが、前記金型に入
    る前に前記溶融したアモルファス合金材料の混合を誘導するよう構成されている、プラン
    ジャ。
22. 前記プランジャが、水平軸に沿って動くよう構成され、これによって、前記プランジャ
    が前記金型に向かって水平方向に動く際に、前記溶融したアモルファス合金材料が動かさ
    れかつ混合される、請求項２１に記載のプランジャ。
23. 前記水平軸に沿った前記プランジャの動きが、前記溶融したアモルファス合金の前記混
    合を誘導するよう構成されている、請求項２２に記載のプランジャ。
24. 前記プランジャが、前記溶融したアモルファス合金の前記混合を誘導するよう構成され
    た凹面先端を含む、請求項２１に記載のプランジャ。
25. 成形部品の製造方法であって、
    溶融ゾーン、プランジャ、及び金型を備えた射出成形装置を用意する工程と、溶融され
    るアモルファス合金材料を前記溶融ゾーンに供給する工程と、
    前記装置に真空を適用する工程と、
    前記溶融ゾーン内で前記アモルファス合金材料を溶融する工程と、
    溶融する工程後に、前記溶融したアモルファス合金材料を、前記プランジャを使用して
    前記金型へと動かす工程と、
    前記材料を前記成形部品に成形する工程と、
    を含み、前記溶融したアモルファス合金材料を、前記プランジャを使用して動かす工程
    が、前記金型に入る前に前記溶融したアモルファス合金材料の混合を誘導し、これにより
    前記成形部品は減少した量のスカル材料を有する、方法。
26. 前記プランジャが、水平軸に沿って移動するよう構成され、前記溶融したアモルファス
    合金を動かす工程が、前記金型に向かって水平方向に移動する工程を含む、請求項２５に
    記載の方法。
27. 前記プランジャが、前記溶融アモルファス合金材料の混合を誘導するような形状にされ
    た先端を含む、請求項２５に記載の方法。

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