CN108699676A - 铜合金制衬管及铜合金制衬管的制造方法 - Google Patents

铜合金制衬管及铜合金制衬管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的铜合金制衬管由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量与P的含量的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，且剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。

Description

铜合金制衬管及铜合金制衬管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在圆筒型溅射靶中配置于靶材的内周侧的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。
本申请主张基于2016年4月12日于日本申请的专利申请2016-079420号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为形成金属膜或氧化物膜等薄膜的方法，使用溅射靶的溅射法被广泛使用。
一般而言，溅射靶具备与要形成的薄膜的组成对应地形成的靶材及保持该靶材的衬垫材料经由接合层接合而成的结构。
作为构成介于靶材与衬垫材料之间的接合层的接合材料，例如可以举出In或者Sn-Pb合金等。
作为上述溅射靶，例如提出了平板型溅射靶及圆筒型溅射靶。
在平板型溅射靶中设为平板形状的靶材和平板状的衬垫材料(垫板)层叠而成的结构。
并且，在圆筒型溅射靶中设为圆筒状衬垫材料(衬管)经由接合层而接合于圆筒形状的靶材的内周侧的结构。另外，为了应对针对大型基板的成膜，提出了将圆筒型靶的靶材的轴线方向长度设定为例如1000mm以上的较长的长度的内容。
在平板型溅射靶中，靶材的使用效率低至20～30％左右，未能有效地成膜。
相对于此，圆筒型溅射靶将其外周面作为溅射面，一边旋转靶一边实施溅射，从而与使用平板型溅射靶的情况相比，适合于连续成膜，并且由于磨损部沿圆周方向扩展，因此具有靶材的使用效率变高至60～80％的优点。
而且，在圆筒型溅射靶中，设成从衬管的内周侧冷却的结构，腐蚀部如上述方式沿圆周方向扩展，从而能够抑制靶材的温度上升，能够增加溅射过程中的功率密度，从而能够进一步提高成膜的生产量(throughput)。
上述衬管是为了保持靶材来确保机械强度而设置的，还具有诸如向靶材供电及冷却靶材的作用。因此，作为衬管要求机械强度、导电性及导热性优异，例如由SUS304等不锈钢、铜或铜合金、钛等构成。
在此，专利文献1中公开了具备由铜或铜合金构成的衬管的溅射靶。
专利文献1：日本特开2015-212422号公报
在圆筒型溅射靶中，具备在衬管的外周侧配置有靶材且衬管的两端支承于溅射装置的安装部的结构。并且，衬管的内部形成有磁体或水冷机构。
因此，在衬管的端部施加有衬管的自身重量、靶材的重量及衬管的内部结构的重量，从而局部地施加有大的弯曲应力。
并且，在拆卸耗尽的使用后的靶材时，通过加热整个靶材使接合层熔融来拨出。
在此，以往的由铜或铜合金构成的衬管中，因施加到衬管端部的弯曲应力而发生变形，导致难以拆卸使用完毕的靶材，有可能无法反复使用衬管。
另外，钛制衬管或不锈钢制衬管变形阻力高，从而不容易产生如上所述的弯曲变形的问题。然而，钛制衬管或不锈钢制衬管中，存在如下问题：由于导热率低，因此在进行高功率的溅射时，无法将靶材侧的热量充分发散到衬管的内周侧，使得接合层熔化或溅射成膜不稳定。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种通过抑制衬管的变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。
为了解决上述问题，作为本发明的一方式的铜合金制衬管为在圆筒型溅射靶中配置于呈圆筒形状的靶材的内周侧的铜合金制衬管，其特征在于，由以下组成的铜合金构成：含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质，所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。
根据设为这种结构的作为本发明的一方式的铜合金制衬管，由于由上述组成的铜合金构成，因此能够通过在母相中分散含有Co及P的微细的析出物来提高强度、导电率、导热性及耐热性。具体而言，由于导热率设为250W/m·K以上，因此能够将靶材侧的热量有效地发散到衬管的内周侧，从而能够应对高功率的溅射成膜。并且，由于在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度设为100Hv以上，且从加热处理前的硬度的降低率设为5％以下，因此高温强度及耐热性优异，即使在溅射过程中施加有弯曲应力的情况下，也能够抑制弯曲变形。因此，能够容易拆卸使用完毕的靶材，从而能够反复使用铜合金制衬管。
在此，在作为本发明的一方式的铜合金制衬管中，优选与轴线正交的截面中的(200)面的取向性为50％以上。
在该情况下，相对于弯曲应力的变形阻力变高，从而能够进一步抑制在铜合金制衬管的端部产生弯曲变形。
作为本发明的一方式的铜合金制衬管的制造方法为上述铜合金制衬管的制造方法，其特征在于，具备：熔炼铸造工序，获得所述组成的铜合金铸锭；热挤压工序，通过在850℃以上的温度下对所述铜合金铸锭进行加热并进行挤压加工而获得管坯；淬冷工序，对所述热挤压工序之后的管坯进行淬冷；冷拉拔工序，在截面收缩率为10％以上且30％以下的条件下，对所获得的管坯进行拉拔加工；及热处理工序，在400℃以上且600℃以下的温度范围内保持1小时以上且10小时以下的条件下，对所述冷拉拔工序后的管坯进行热处理。
根据该结构的铜合金制衬管的制造方法，在850℃以上的温度下对所述铜合金铸锭进行加热并进行挤压加工而获得管坯的热挤压工序及之后的淬冷工序中能够使Co及P进行固溶，在对所述冷拉拔工序后的管坯进行热处理的热处理工序中，能够使含有已固溶的Co及P的析出物分散，从而能够在不使导热率及导电率大幅度降低的情况下提高强度和耐热性。
具体而言，能够使铜合金制衬管的导热率成为250W/m·K以上。
并且，能够使在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度成为100Hv以上，使从加热处理前的硬度的降低率成为5％以下。
如上所述，根据本发明能够提供一种通过抑制衬管的变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜的铜合金制衬管及该铜合金制衬管的制造方法。
附图说明
图1是具备本发明的一实施方式所涉及的铜合金制衬管的圆筒型溅射靶的概略说明图。图1的(a)是与轴线O方向正交的剖视图，图1的(b)是沿轴线O的剖视图。
图2是表示测定结晶取向性的试样的采集位置的说明图。
图3是本发明的一实施方式所涉及的铜合金制衬管的制造方法的流程图。
图4是冷拉拔工序的说明图。
图5是表示衬管的最大变形量的测定方法的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图对具备作为本发明的实施方式的铜合金制衬管的圆筒型溅射靶进行说明。
如图1所示，本实施方式中的圆筒型溅射靶10具备沿轴线O延伸且呈圆筒形状的靶材11及插入于该靶材11的内周侧的作为本实施方式的铜合金制衬管12。
而且，靶材11与铜合金制衬管12经由接合层13而接合。
靶材11设为与要形成的薄膜的组成对应的组成，并且由各种金属及氧化物等构成。
并且，该靶材11的外径D1例如设为相对于衬管的外径D2为D2+10mm≤D1≤D2+50mm、内径d1设为相对于衬管的外径D2为D2+1mm≤d1≤D2+6mm、轴线O方向长度L1设为500mm≤L1≤5000mm左右。
介于靶材11与铜合金制衬管12之间的接合层13是在使用接合材料来接合靶材11与铜合金制衬管12时形成的层。
构成接合层13的接合材料由例如In或In合金等低熔点金属构成。并且，接合层13的厚度t设在0.5mm≤t≤3mm的范围内。
而且，作为本实施方式的铜合金制衬管12是为了保持靶材11来确保机械强度而设置的，还具有诸如向靶材11供电及冷却靶材11的作用。
在此，作为本实施方式的铜合金制衬管12由以下组成的铜合金构成，所述组成含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质。
另外，上述铜合金还可以含有Mg：0.002质量％以上且0.2质量％以下、Ag：0.003质量％以上且0.5质量％以下、Al：0.002质量％以上且0.3质量％以下、Si：0.002质量％以上且0.2质量％以下、Cr：0.002质量％以上且0.3质量％以下及Zr：0.001质量％以上且0.1质量％以下、中的一种以上。
作为本实施方式的铜合金制衬管12中，导热率设为250W/m·K以上。另外，铜合金制衬管12的导热率的上限不受限制，但实际上设为340W/(m·K)以下。
并且，作为本实施方式的铜合金制衬管12中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率设为5％以下。另外，加热处理之后的显微维氏硬度的上限不受限制，但实际上设为200Hv以下。
进而，作为本实施方式的铜合金制衬管12中，与轴线O正交的截面中的(200)面的结晶取向性为50％以上。与轴线O正交的截面中的(200)面的结晶取向性的上限不受限制，但可以为80％以下。
并且，作为本实施方式的铜合金制衬管12中，优选导电率为60％IACS(国际退火铜标准)以上。
另外，对于作为本实施方式的铜合金制衬管12的大小，在拉拔工序后的机械加工前的状态下，外径D2为140mm≤D2≤143mm。内径d2在拉拔后尺寸未变。拉拔后的轴线O方向的长度L2成为7,000mm以下。并且，在拉拔后进行热处理，并经过切割和机械加工而精加工成衬管。
在此，如上所述规定铜合金制衬管12的组成、导热率、硬度及结晶取向性的理由进行说明。
(Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下)
Co通过与P共同添加，在热处理工序中形成析出物，并具有提高硬度及耐热性的作用和效果。并且，通过在母相中析出已固溶的Co而提高导热率及导电率。在此，若Co的含量小于0.10质量％，则无法充分形成含有Co和P的析出物，从而提高硬度的效果变得不充分。另一方面，若Co的含量大于0.30质量％，则Co过度固溶导致导热率和导电率降低。
由于以上原因，本实施方式中将Co的含量规定在0.10质量％以上且0.30质量％以下的范围内。另外，在试图进一步提高硬度的情况下，Co的含量的下限优选设为0.13质量％以上，进一步优选设为0.15质量％以上。并且，为了可靠地抑制导热率及导电率的降低，Co的含量的上限优选设为0.28质量％以下，进一步优选设为0.25质量％以下。
(P：0.030质量％以上且0.10质量％以下)
P通过与Co共同添加，在热处理工序中形成析出物，并具有提高硬度及耐热性的作用和效果。并且，通过在母相中析出已固溶的P而提高导热率及导电率。在此，若P的含量小于0.030质量％，则无法充分形成含有Co和P的析出物，从而提高硬度的效果变得不充分。另一方面，若P的含量大于0.10质量％，则P过度固溶导致导热率及导电率降低，并且有时在热挤压工序中产生裂纹。
由于以上原因，本实施方式中将P的含量规定在0.030质量％以上且0.10质量％以下的范围内。另外，在试图进一步提高硬度的情况下，P的含量的下限优选设为0.045质量％以上，进一步优选设为0.050质量％以上。并且，为了可靠地抑制导热率及导电率的降低，P的含量的上限优选设为0.080质量％以下，进一步优选设为0.065质量％以下。
(〔Co〕/〔P〕)
如上所述，通过共同添加Co和P，能够形成Co2P等微细的析出物来提高硬度，且进一步提高耐热性，提高导热率。在此，在Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕小于3.0或者大于6.0的情况下，任一元素在母相中固溶导致导热率及导电率降低。
由于以上原因，本实施方式中将Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕设定在3.0以上且6.0以下的范围内。质量比〔Co〕/〔P〕的下限优选设为3.3以上，进一步优选设为3.5以上。并且，质量比〔Co〕/〔P〕的上限优选设为4.5以下，进一步优选设为4.0以下。
(Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下)
Sn具有通过固溶于母相中来提高硬度，并且提高耐热性而即使在高温下进行保持的情况下也抑制硬度降低的作用和效果。在此，在Sn的含量小于0.01质量％的情况下，有可能无法充分获得提高耐热性的效果。另一方面，若Sn的含量大于0.5质量％，则热加工时的变形阻力增加而导致加工性降低。
由于以上原因，本实施方式中将Sn的含量规定在0.01质量％以上且0.50质量％以下的范围内。另外，若试图进一步提高耐热性的情况下，Sn的含量的下限优选设为0.04质量％以上，进一步优选设为0.06质量％以上。并且，为了充分确保热加工性，Sn的含量的上限优选设为0.20质量％以下，进一步优选设为0.15质量％以下。
(Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下)
Ni具有促进Co与P结合的效果，且对提高硬度有效。在此，若Ni的含量小于0.02质量％，则有可能无法充分促进Co与P的结合，无法获得提高硬度的效果。另一方面，若Ni的含量大于0.10质量％，则Ni过度固溶于母相中，有可能降低导热率及导电率。
由于以上原因，本实施方式中将Ni的含量规定在0.02质量％以上且0.10质量％以下的范围内。另外，为了可靠地促进Co与P的结合，Ni的含量的下限优选设为0.03质量％以上。并且，为了进一步抑制导热率及导电率的降低，Ni的含量的上限优选设为0.08质量％以下，进一步优选设为0.06质量％以下。
(Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下)
Zn具有通过固溶于母相中来提高硬度，并且提高耐热性的作用和效果。并且，也具有提高焊料润湿性的作用和效果。在此，若Zn的含量小于0.01质量％，则有可能无法充分提高硬度及耐热性。另一方面，若Zn的含量大于0.10质量％，则导热率及导电率有可能降低。
由于以上原因，本实施方式中将Zn的含量规定在0.01质量％以上且0.10质量％以下的范围内。另外，为了可靠地提高硬度及耐热性，Zn的含量的下限优选设为0.03质量％以上。并且，为了进一步抑制导热率及导电率的降低，Zn的含量的上限优选设为0.08质量％以下。
另外，如上所述，作为本实施方式的铜合金制衬管12除了上述添加元素以外，还可以适当地含有诸如Mg、Ag、Al、Si、Cr及Zr元素。
Mg、Ag、Al及Si为具有通过固溶固化来进一步提高硬度的作用和效果的元素，且Cr及Zr为具有通过析出固化来进一步提高硬度的作用和效果的元素。并且，Ag还具有提高耐热性的作用和效果。为了在不使导热率及导电率大幅度降低的情况下提高硬度，这些元素的添加量优选分别设定在上述范围内。
(导热率)
溅射过程中产生的来自等离子体的辐射热从靶材11表面向内部传递，进而被通过铜合金制衬管12并流向铜合金制衬管12的内周侧的冷却水夺取热量。因此，在铜合金制衬管12的导热率低的情况下，因夺取热量效果不足而靶材11的温度上升，介于靶材11与铜合金制衬管12之间的接合层13有可能熔化。因此，铜合金制衬管12的导热率越高越优选，具体优选为250W/m·K以上。
(硬度)
对于铜合金制衬管12，在接合靶材11时及拆卸结束溅射之后的使用完毕的靶材11时，均需要持续加热一定时间来将接合层保持为熔融状态，因此铜合金制衬管12需要即使进行加热也不会降低强度的耐热性，尤其需要即使反复进行高温保持也不会降低硬度的特性。为了反复使用铜合金制衬管12，优选即使在加热后以显微维氏硬度计也为100Hv以上。并且，优选加热后降低的硬度为加热前的硬度的5％以下。
因此，本实施方式中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率设为5％以下。并且，从加热处理前的硬度的降低率进一步优选为1％以下。
(结晶取向性)
圆筒型溅射靶10中，具备铜合金制衬管12的两端支承于溅射装置的安装部的结构，载荷集中于铜合金制衬管12的端部，在局部施加有较大的弯曲应力。
在此，通过将结晶取向性调整为与轴线O正交的截面中的(200)面的结晶取向性成为50％以上，对弯曲的变形阻力变大，变得不容易弯曲变形。因此，本实施方式中，如上述调整铜合金制衬管12的结晶取向性。
在此，与各轴线O正交的截面中的(200)面的结晶取向性如下求出。如图2所示，从与轴线O正交的截面S采集测定试样F。能够通过以JCPDS卡(DB卡号00-04-0836)中记载的各晶面的衍射峰值的标准强度分别除通过粉末X射线衍射法所测定的(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的峰值强度而得的值的合计作为分母，且以JCPDS卡(DB卡号00-04-0836)中记载的(200)面的峰值的标准强度除由粉末X射线衍射法获得的(200)面的峰值强度而得的值作为分子的式来求出。
即，当将所测定的(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的峰值强度设为I111、I200、I220及I311、且将JCPDS卡中记载的各晶面的标准强度设为IS111、IS200、IS220及IS311时，可通过以下式求出(220)面的取向性(％)。
[数式1]
接着，对上述本实施方式的铜合金制衬管12的制造方法进行说明。
图3表示作为本实施方式的铜合金制衬管12的制造方法的流程图。
首先，以成为上述组成的方式称取熔炼原料，并进行熔炼铸造来制造圆柱形状的铜合金铸锭(熔炼及铸造工序S01)。
接着，在850℃以上的条件下，将所获得的铜合金铸锭加热2～10分钟，然后通过热挤压加工制造圆筒状管坯(热挤压工序S02)。在该热挤压工序S02中，截面收缩率并没有特别限定，但优选设为90％以上。热挤压工序S02中的加热温度优选设为1000℃以下，但并不限定于此。
在此，当将加工前的截面积设为A0且将加工后的截面积设为A1时，“截面收缩率”通过截面收缩率(％)＝100×(A0-A1)/A0来赋予。
接着，在热挤压工序S02之后，立即进行水冷(淬冷工序S03)。由此，使Co及P固溶于母相中。
接着，通过热挤压工序S02制造的管坯通过进行冷拉拔加工而作为具有规定外径和内径的衬管用管坯(冷拉拔工序S04)。该冷拉拔工序S04中，首先，进行吻合加工，以使管坯的前端部在外径模具(挤出模21)与内径模具(扩管塞22)之间通过。然后，如图4所示，使管坯31的吻合部通过挤出模21与扩管塞22之间，并通过拉动吻合部来进行拉拔加工。该冷拉拔工序S03中的截面收缩率优选为10～70％。并且，拉拔可以通过一次工序进行，也可以通过多个阶段来进行。
接着，在400℃以上且600℃以下的温度范围内，将冷拉拔工序S04之后的衬管用管坯保持1小时以上且10小时以下的条件下进行热处理(热处理工序S05)。在该热处理工序S05中，通过析出固溶的Co及P来提高铜合金制衬管12的硬度，同时赋予耐热性。
而且，具有使铜合金制衬管12的结晶取向性显现异向性，防止在铜合金制衬管12的端部上或其附近处变形的效果。
在此，在热处理温度小于400℃时，无法充分析出已固溶的Co及P，从而无法提高硬度和耐热性。并且，导热性及导电性降低。另一方面，若热处理温度大于600℃，则析出物再固溶或粗大化而无法获得充分的硬度。
在热处理时间小于1小时的情况下，无法充分析出已固溶的Co及P，从而无法提高硬度和耐热性。另一方面，即使热处理时间大于10小时也不会进一步提高效果。
由于以上原因，本实施方式中将热处理温度设定为400℃以上且600℃以下，热处理时间设定为1小时以上且10小时以下。另外，热处理温度的下限优选设为450℃以上，热处理温度的上限优选设为500℃以下。热处理时间的下限优选设为2小时以上，热处理时间的上限优选设为8小时以下，但并不限定于此。
而且，通过在热处理工序S05之后进行机械加工来调整铜合金制衬管12的大小及形状(机械加工工序S06)。
通过如上工序制造出作为本实施方式的铜合金制衬管12。
根据设为上述结构的作为本实施方式的铜合金制衬管12，由于由上述组成的铜合金构成，因此通过使含有Co及P的微细析出物分散，能够在不使导热性及导电性大幅度降低的情况下提高强度和耐热性。
并且，由于铜合金制衬管12的导热率设为250W/m·K以上，因此能够有效地使靶材11表面的热量向铜合金制衬管12的内周侧发散，从而能够应对高功率的溅射成膜。
而且，作为本实施方式的铜合金制衬管12中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度设为100Hv以上，从加热处理前的硬度的降低率设为5％以下，因此高温强度及耐热性优异，即使在溅射过程中在铜合金制衬管12的端部施加有弯曲应力的情况下，也能够抑制弯曲变形。因此，能够容易拆卸使用完毕的靶材11，从而能够反复使用铜合金制衬管12。
而且，作为本实施方式的铜合金制衬管12中，由于将与轴线O正交的截面中的(200)面的取向性设为50％以上，因此相对于弯曲的变形阻力变高，从而能够进一步抑制在铜合金制衬管12的端部产生弯曲变形。
根据作为本实施方式的铜合金制衬管12的制造方法，在850℃以上的条件下将铜合金铸锭加热2～10分钟，并进行挤压加工而获得管坯的热挤压工序S02及之后的淬冷工序S03中，能够使Co及P进行固溶，在冷拉拔工序S04之后的热处理工序S05中，能够使含有已固溶的Co及P的析出物析出并使其分散，从而能够在不使导热率及导电率大幅度降低的情况下提高强度。
并且，能够使铜合金制衬管12的导热率成为250W/m·K以上。
而且，能够提高铜合金制衬管12的硬度及耐热性，且能够使在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度成为100Hv以上且使从加热处理前的硬度的降低率成为5％以下。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，能够在不脱离其发明的技术思想的范围内适当地改变。
实施例
以下，对为了确认本发明所涉及的铜合金制衬管的作用和效果而实施的确认试验的结果进行说明。
按照图3所示的流程图制造了衬管。通过在高频熔炼炉中进行熔炼及铸造而制造了表1所示的组成的铸锭。铸锭的大小设为直径360mm、长度640mm。
接着，在表2所示的条件下，经过包括固溶处理的热挤压工序、冷拉拔工序及最终的热处理工序而制造了衬管。
将衬管的一部分切割为圆片，与图2所示的取向性测定试样一起从剩余部分采集了导热率测定试样、硬度测定试样。另外，对于衬管的拉拔加工后的尺寸，外径为φ140～142mm、内径均为φ125mm。并且在热处理之后，不加工内径，而将外径机械加工为φ135mm且将长度机械加工为1950mm。
另外，比较例20为市售的无氧铜(C1020)的管坯。
＜导热率测定＞
通过激光闪光法测定了导热率。所测定的试样的尺寸为直径：10mm，厚度：1mm。并且，在25℃下实施了测定。
＜耐热性评价＞
对于为了耐热性评价而采集的试样，抛光测定面并利用显微维氏硬度计进行了硬度测定。接着，如表3所示，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理，再次进行了硬度测定。当将加热处理前的硬度设为H0且将加热处理后的硬度设为H1时，通过由下述式所定义的硬度的降低率(％)对耐热性进行了评价。
硬度的降低率(％)＝100×(H0-H1)/H0
＜结晶取向性评价＞
按照图2，采集用于测定结晶取向性的试样并抛光与轴线正交的截面，利用粉末X射线衍射装置来测定来自(111)面、(200)面、(220)面及(311)面的衍射峰值强度，根据实施方式中所说明的式对(200)面的结晶取向性进行了计算。
＜溅射测试后的最大变形量的评价＞
为了确认铜合金制衬管的性能而进行了溅射测试。在溅射测试中，分别准备了两根内径为φ137mm、外径为φ180mm、长度为725mm的无氧铜制圆筒靶材，并使用In焊料将靶材接合于各铜合金制衬管。此时，靶材之间的间隙设定为约1mm。将所获得的圆筒型溅射靶安装于溅射装置之后，进行真空排气，并在以下条件下实施了溅射测试。
极限真空压力：＜1×10-4Pa
溅射气体：Ar
溅射气压：0.5Pa
溅射功率：直流、25kW
靶转速：10rpm
溅射时间：连续3小时
在溅射后冷却1小时，从溅射装置中取出了圆筒型溅射靶。然后，将圆筒型溅射靶加热至约250℃来熔融焊料，并从铜合金制衬管中拔去了靶材。
然后，擦掉残留于铜合金制衬管的接合面上的焊料，并测定了铜合金制衬管的最大变形量Z。
在测定最大变形量Z之后，再次将靶材接合于铜合金制衬管，并以相同的条件提供到第二次溅射。在第二次溅射之后，也以与第一次相同的方法测定了铜合金制衬管的最大变形量Z。
在测定最大变形量Z之后，再次将靶材接合于铜合金制衬管，并以相同的条件提供到第三次溅射。在第三次溅射之后，也以相同的方法测定了铜合金制衬管的最大变形量Z。另外，如图5所示，最大变形量Z以如下方式进行了测定：将铜合金制衬管12载置于平台14，并通过间隙测量仪测定了平台14与铜合金制衬管12之间的间隙。
[表1]
在合金组成在本发明的范围内但热处理时间比本发明的范围短的比较例4-2中，导热率小于250W/m·K。并且，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度小于100Hv且硬度及耐热性不充分。因此，在第一次以后的溅射测试后的变形量变大。
在Co的含量比本发明的范围少、质量比〔Co〕/〔P〕比本发明的范围低、冷拉拔工序的截面收缩率比本发明的范围高的比较例11-1中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度小于100Hv，并且从加热处理前的硬度的降低率大于5％，硬度及耐热性不充分。因此，在第一次以后的溅射测试后的变形量变大。
在Co的含量比本发明的范围多、质量比〔Co〕/〔P〕比本发明的范围高、冷拉拔工序的截面收缩率比本发明的范围低的比较例12-1中，导热率小于250W/m·K。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％，在第二次以后的溅射测试后的变形量变大。
在P的含量比本发明的范围少、质量比〔Co〕/〔P〕比本发明的范围高、热挤压工序后未进行水冷的比较例13-1中，导热率小于250W/m·K。并且，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度小于100Hv，并且从加热处理前的硬度的降低率大于5％，硬度及耐热性不充分。因此，在第一次以后的溅射测试后的变形量变大。
在P的含量比本发明的范围多且质量比〔Co〕/〔P〕比本发明的范围低的比较例14中，在热挤压工序中产生了裂纹。因此，终止了之后的工序及评价。
在Sn的含量比本发明的范围少且热加工前的温度设为小于850℃的比较例15-1中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理时，从加热处理前的硬度的降低率大于5％，耐热性不充分。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第二次以后的溅射测试后的变形量变大。
在Sn的含量比本发明的范围多且热加工前的温度设为小于850℃的比较例16-1中，导热率小于250W/m·K。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第三次溅射测试后的变形量变大。
在Ni的含量比本发明的范围少且冷拉拔工序中的截面收缩率比本发明的范围低的比较例17-1中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理时，从加热处理前的硬度的降低率大于5％，耐热性不充分。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第三次以后的溅射测试后的变形量变大。
在Ni的含量比本发明的范围多且冷拉拔工序中的截面收缩率比本发明的范围低的比较例18-1中，导热率小于250W/m·K。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第三次的溅射测试后的变形量变大。
在Zn的含量比本发明的范围少且冷拉拔工序中的截面收缩率比本发明的范围低的比较例19-1中，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第二次以后的溅射测试后的变形量变大。
在Zn的含量比本发明的范围多且冷拉拔工序的截面收缩率比本发明的范围低的比较例20-1中，导热率小于250W/m·K。并且，与轴线正交的截面中的(200)面的结晶取向性小于50％。因此，在第三次的溅射测试后的变形量变大。
在使用了市售的无氧铜管坯的比较例21中，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理后的显微维氏硬度小于100Hv，并且从加热处理前的硬度的降低率为38.6％而非常大，硬度及耐热性不充分。因此，在第一次以后的溅射测试后的变形量变得非常大。
相对于此，根据本发明例，导热率为250W/m·K以上且导热性优异。并且，在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下且硬度及耐热性优异。因此，在溅射测试后的最大变形量也充分地得到抑制。
根据以上内容确认到，根据本发明例能够提供一种通过抑制变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜的铜合金制衬管。
产业上的可利用性
根据本发明的铜合金制衬管，通过抑制衬管的变形而能够反复使用，并且散热特性优异且能够应对高功率的溅射成膜。
符号说明
10 圆筒型溅射靶
11 靶材
12 铜合金制衬管
13 接合层
14 平台

Claims (3)

1.一种铜合金制衬管，其在圆筒型溅射靶中配置于呈圆筒形状的靶材的内周侧，所述铜合金制衬管的特征在于，由以下组成的铜合金构成：
含有Co：0.10质量％以上且0.30质量％以下、P：0.030质量％以上且0.10质量％以下、Sn：0.01质量％以上且0.50质量％以下、Ni：0.02质量％以上且0.10质量％以下及Zn：0.01质量％以上且0.10质量％以下，Co的含量〔Co〕与P的含量〔P〕的质量比〔Co〕/〔P〕在3.0以上且6.0以下的范围内，剩余部分为铜及不可避免的杂质，
所述铜合金制衬管的导热率为250W/m·K以上，
在250℃下保持1小时的条件下进行加热处理之后的显微维氏硬度为100Hv以上，并且从加热处理前的硬度的降低率为5％以下。
2.根据权利要求1所述的铜合金制衬管，其特征在于，
与轴线正交的截面中的(200)面的取向性为50％以上。
3.一种铜合金制衬管的制造方法，其特征在于，其为权利要求1或2所述的铜合金制衬管的制造方法，具备：
熔炼铸造工序，获得所述组成的铜合金铸锭；
热挤压工序，通过在850℃以上的温度下对所述铜合金铸锭进行加热并进行挤压加工而获得管坯；
淬冷工序，对所述热挤压工序之后的管坯进行淬冷；
冷拉拔工序，在截面收缩率为10％以上且70％以下的条件下，对所获得的管坯进行拉拔加工；及
热处理工序，在400℃以上且600℃以下的温度范围内保持1小时以上且10小时以下的条件下，对所述冷拉拔工序后的管坯进行热处理。
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