JP2007247006A - Aluminum based alloy preform, aluminum based alloy dense body, method for producing them and sputtering target - Google Patents

Aluminum based alloy preform, aluminum based alloy dense body, method for producing them and sputtering target Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique, where the variation in the density of an aluminum based alloy preform by a spray forming process is reduced, and the preform can be produced in a high yield. <P>SOLUTION: In the aluminum based alloy preform, the average of relative density is 50 to 65%, and the difference between the part showing the maximum value of the relative density and the part showing the minimum value of the relative density is ≤30%. The method for producing the preform includes: a stage where an aluminum based alloy is melted within the range of (liquidus temperature+100°C) to (liquidus temperature+400°C), so as to obtain the molten metal of the aluminum based alloy; a stage where the molten metal of the aluminum based alloy is subjected to gas atomizing under the conditions in which the gas/metal ratio is ≥4 Nm<SP>3</SP>/kg, and, provided that the angle made by the central axis of the confronted gas atomizing nozzle is defined as 2α, α satisfies 1 to 10°, so as to be atomized; and a stage where the atomized aluminum based alloy is deposited on a collector under the conditions in which spray distance is 700 to 1,200 mm and the collector angle is 20 to 45°, so as to obtain the preform. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、スプレイフォーミング法を用いて得られるアルミニウム基合金プリフォームおよびアルミニウム基合金緻密体、これらの製造方法、並びにこれらを用いて得られるスパッタリングターゲットに関するものである。本発明のアルミニウム基合金緻密体は、例えば、液晶ディスプレイ用の配線膜、反射電極膜、反射膜、遮光膜など;光ディスク用および光磁気ディスク用の反射膜、熱拡散膜などの材料として好適に用いられる。   The present invention relates to an aluminum-base alloy preform and an aluminum-base alloy dense body obtained by using a spray forming method, a production method thereof, and a sputtering target obtained by using these. The aluminum-based alloy dense body of the present invention is suitable as a material for, for example, wiring films for liquid crystal displays, reflective electrode films, reflective films, light-shielding films, etc .; reflective films for optical disks and magneto-optical disks, and heat diffusion films. Used.

アルミニウム基合金は、比抵抗が低く、加工が容易であるなどの理由により、液晶ディスプレイや光ディスクなどの分野で汎用されている。特に、スパッタリング法で成膜されたアルミニウム基合金の薄膜は、平衡状態で固溶し得ないNdなどの合金元素を固溶でき、薄膜として高性能を示すため、原料となるスパッタリングターゲット材料の開発が進められている。   Aluminum-based alloys are widely used in fields such as liquid crystal displays and optical disks because of their low specific resistance and ease of processing. In particular, aluminum-based alloy thin films formed by sputtering can dissolve alloy elements such as Nd that cannot be dissolved in equilibrium and show high performance as thin films. Is underway.

スパッタリングターゲット材料に要求される主な特性として、組成の均一性、組織(主に、アルミニウムと合金成分との金属間化合物)の微細化および均一性、純度(酸素量や窒素量の低減など)が挙げられる。特に、液晶ディスプレイ用のターゲット材料では、組織の微細化および均一性が非常に重要であり、組織の不均一部分があると、スパッタリング時に、当該不均一部分から微細な溶融粒子(スプラッシュ)が発生し、基板に付着する現象が顕著に見られるため、液晶ディスプレイ製造の歩留まりが低下する。また、ターゲット材中の酸素濃度や窒素濃度が高くなると、アルミニウム基合金薄膜の電気抵抗率が上昇する。   The main characteristics required for sputtering target materials include composition uniformity, refinement and uniformity of structure (mainly intermetallic compounds of aluminum and alloy components), purity (reduction of oxygen and nitrogen content, etc.) Is mentioned. In particular, in the target material for liquid crystal display, the refinement and uniformity of the structure are very important. If there is a non-uniform part of the structure, fine molten particles (splash) are generated from the non-uniform part during sputtering. However, since the phenomenon of adhering to the substrate is noticeable, the yield of liquid crystal display manufacturing is reduced. Moreover, when the oxygen concentration or nitrogen concentration in the target material increases, the electrical resistivity of the aluminum-based alloy thin film increases.

このうち、組織の微細化と均一性を大幅に改善できる技術として、スプレイフォーミング法が注目されている。   Of these, the spray forming method has attracted attention as a technique that can greatly improve the refinement and uniformity of the structure.

スプレイフォーミング法は、各種の溶融金属をガスによってアトマイズし、半溶融状態・半凝固状態・固相状態に急冷させた粒子を堆積させ、所定形状の素形材(最終的な緻密体を得る前の中間体、以下、「プリフォーム」と呼ぶ。)を得る方法である。この方法によれば、溶解鋳造法や粉末焼結法などでは得ることが困難な大型のプリフォームを単一の工程で得られる、などの利点がある。   The spray forming method atomizes various molten metals with gas and deposits particles that are rapidly cooled to a semi-molten, semi-solid, or solid phase, and then forms a shaped material (before obtaining the final dense body) (Hereinafter referred to as “preform”). According to this method, there is an advantage that a large preform that is difficult to obtain by a melt casting method, a powder sintering method, or the like can be obtained in a single step.

スプレイフォーミング法を用いてアルミニウム基合金プリフォームを製造する技術として、本願出願人は、例えば、特許文献1〜3の技術を開示している。   As a technique for manufacturing an aluminum-based alloy preform using the spray forming method, the present applicant has disclosed the techniques of Patent Documents 1 to 3, for example.

特許文献1は、スプレイフォーミング法を高融点金属含有アルミニウム基合金プリフォームの製造に初めて適用した技術である。ここでは、プリフォーム自体の密度を高密度化する(緻密化手段は必須工程でない。)ことを狙っており、主に、ガスアトマイズ時の温度、およびガス/メタル比を1〜5Nm/kgに制御することによって巨大な晶出物(主に、金属間化合物)の発生を抑制している。 Patent Document 1 is a technique in which the spray forming method is first applied to the production of a refractory metal-containing aluminum-based alloy preform. The aim here is to increase the density of the preform itself (the densification means is not an essential process), and mainly the temperature during gas atomization and the gas / metal ratio to 1-5 Nm 3 / kg. By controlling, generation of huge crystallized substances (mainly intermetallic compounds) is suppressed.

特許文献2〜3は、特許文献1と異なり、所定密度のプリフォームに鍛造、圧延などの緻密化手段を施して緻密体とする技術に関している。   Patent Documents 2 and 3 are different from Patent Document 1 and relate to a technique in which a dense body is formed by applying densification means such as forging and rolling to a preform having a predetermined density.

特許文献2には、スパッタリング時に発生するスプラッシュを抑制するため、ガスアトマイズ時のガス/メタル比を5Nm/kg以上に制御し、晶出物のサイズ(最大長さ)を小さくする方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method of controlling the gas / metal ratio during gas atomization to 5 Nm 3 / kg or more and reducing the size (maximum length) of the crystallized product in order to suppress splash generated during sputtering. ing.

特許文献3は、アルミニウム基合金緻密体の高温強度を高める技術に関している。ここには、緻密体の高温強度を高めるには、金属間化合物を微細化し、且つ、当該金属間化合物の体積分率を高くすれば良いという知見に基づき、ガス/メタル比を5Nm/kg以上に制御してプリフォームを得た後、所定の熱間静水圧加工を行なってプリフォームの空孔を圧潰する方法が記載されている。 Patent Document 3 relates to a technique for increasing the high temperature strength of an aluminum-based alloy dense body. Here, in order to increase the high temperature strength of the dense body, the gas / metal ratio is set to 5 Nm 3 / kg based on the knowledge that the intermetallic compound should be refined and the volume fraction of the intermetallic compound should be increased. A method is described in which after performing the above control to obtain a preform, a predetermined hot isostatic pressing is performed to crush the pores of the preform.

上記以外に、例えば、特許文献4には、アルミニウム基合金プリフォームを加圧、押出しするに当たり、専ら超塑性材料の加工手段として利用されていた等断面積側方押出法を採用して粗大な金属間化合物を破壊し、粒子の偏在などを解消する方法が記載されている。ここには、アルミニウム基合金の溶湯を液相線温度の+50℃〜+150℃の範囲に保持してプリフォームを製造することも記載されている。
特開平9−248665号公報 特開平11−315373号公報 特開2005−82855号公報 特開2000−225412号公報
In addition to the above, for example, in Patent Document 4, a rough extrusion is performed by adopting an equal cross-sectional area side extrusion method that has been used exclusively as a processing means for superplastic material when pressing and extruding an aluminum-based alloy preform. A method for destroying intermetallic compounds and eliminating uneven distribution of particles is described. Here, it is also described that the preform is produced by keeping the molten aluminum-based alloy in the range of + 50 ° C. to + 150 ° C. of the liquidus temperature.
JP-A-9-248665 JP 11-315373 A JP 2005-82855 A JP 2000-225412 A

近年、スプレイフォーミング法によるアルミニウム基合金プリフォームおよびそれを用いた緻密体の需要は、益々高まっている。しかしながら、プリフォームを高歩留まりで製造する技術、更には、微細組織を有する緻密体を高歩留まりで安定して製造する技術は提供されていない。   In recent years, the demand for an aluminum-based alloy preform by a spray forming method and a dense body using the same has been increasing. However, a technique for manufacturing a preform with a high yield and a technique for stably manufacturing a dense body having a fine structure with a high yield are not provided.

本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、スプレイフォーミング法によるアルミニウム基合金プリフォームの密度およびそのバラツキを制御し、当該プリフォームおよびその緻密体の歩留まりを改善する技術を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such circumstances, and its purpose is to control the density and dispersion of the aluminum-based alloy preform by the spray forming method, and the yield of the preform and the dense body. It is to provide a technology that improves the quality.

本発明の他の目的は、上記のプリフォームを用い、微細組織を有するアルミニウム基合金緻密体を歩留まり良く安定して製造する技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique for stably producing an aluminum-based alloy dense body having a fine structure with a high yield using the above-described preform.

上記課題を解決することのできた本発明のアルミニウム基合金プリフォームは、スプレイフォーミング法によって得られるアルミニウム基合金プリフォームであって、相対密度の平均が50〜65%で、且つ、相対密度の最大値を示す部分と相対密度の最小値を示す部分の差が30%以下であることに要旨を有している。   The aluminum-based alloy preform of the present invention that has solved the above problems is an aluminum-based alloy preform obtained by a spray forming method, having an average relative density of 50 to 65% and a maximum relative density. The gist is that the difference between the portion showing the value and the portion showing the minimum value of the relative density is 30% or less.

好ましい実施形態において、前記アルミニウム基合金はNdを含有している。   In a preferred embodiment, the aluminum-based alloy contains Nd.

本発明のアルミニウム基合金緻密体は、上記のアルミニウム基合金プリフォームを用いて得られる。   The aluminum-based alloy dense body of the present invention can be obtained using the above-mentioned aluminum-based alloy preform.

本発明のスパッタリングターゲットは、上記のアルミニウム基合金緻密体を用いて得られる。   The sputtering target of this invention is obtained using said aluminum base alloy dense body.

上記課題を解決することのできた本発明に係るアルミニウム基合金プリフォームの製造方法は、アルミニウム基合金プリフォームをスプレイフォーミング法によって製造する方法であって、アルミニウム基合金を(液相温度+100℃)〜(液相温度+400℃)の範囲内で溶解し、アルミニウム基合金の溶湯を得る第1の工程と、前記アルミニウム基合金の溶湯を、ガス/メタル比が4Nm/kg以上で、且つ、対抗するガスアトマイズノズル中心軸のなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の条件でガスアトマイズし、微細化する第2の工程と、前記微細化した前記アルミニウム基合金を、スプレイ距離が700〜1200mm、コレクター角度が20〜45°の条件でコレクターに堆積し、プリフォームを得る第3の工程と、を包含している。 An aluminum-based alloy preform manufacturing method according to the present invention that has solved the above-mentioned problems is a method of manufacturing an aluminum-based alloy preform by a spray forming method, wherein the aluminum-based alloy is (liquidus temperature + 100 ° C.) A first step of melting within a range of (liquid phase temperature + 400 ° C.) to obtain a molten aluminum-based alloy, and a molten metal of the aluminum-based alloy having a gas / metal ratio of 4 Nm 3 / kg or more, and When the angle formed by the opposing gas atomizing nozzle central axis is 2α, the second step of gas atomizing and refining α under the condition of 1 to 10 ° and the refined aluminum-based alloy have a spray distance of 700. A third step of depositing on the collector under the conditions of -1200 mm and a collector angle of 20-45 ° to obtain a preform. Contains.

上記課題を解決することのできた本発明に係るアルミニウム基合金緻密体の製造方法は、アルミニウム基合金緻密体をスプレイフォーミング法によって製造する方法であって、アルミニウム基合金を(液相温度+100℃)〜(液相温度+400℃)の範囲内で溶解し、アルミニウム基合金の溶湯を得る第1の工程と、前記アルミニウム基合金の溶湯を、ガスメタル比が4Nm/kg以上で、且つ、対抗するガスアトマイズノズル中心軸のなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の条件でガスアトマイズし、微細化する第2の工程と、前記微細化した前記アルミニウム基合金を、スプレイ距離が700〜1200mm、コレクター角度が20〜45°の条件でコレクターに堆積し、プリフォームを得る第3の工程と、前記アルミニウム基合金プリフォームを緻密化手段によって緻密化する第4の工程と、を包含している。 A method for producing an aluminum-based alloy dense body according to the present invention that has solved the above-described problems is a method for producing an aluminum-based alloy dense body by a spray forming method, wherein the aluminum-based alloy is (liquidus temperature + 100 ° C.). The first step of melting within a range of (liquid phase temperature + 400 ° C.) to obtain a molten aluminum based alloy and the molten aluminum based alloy have a gas metal ratio of 4 Nm 3 / kg or more and When the angle formed by the central axis of the gas atomizing nozzle is 2α, α is gas atomized under the condition of 1 to 10 °, and the second step of refining and the refined aluminum-based alloy have a spray distance of 700 to A third step of obtaining a preform by depositing on the collector under the conditions of 1200 mm and a collector angle of 20 to 45 °; And a fourth step of densifying the alloy preform by densification means.

好ましい実施形態において、前記第4の工程は、80MPa以上の圧力下、400〜600℃の温度で熱間静水圧加工を行う工程を含む。   In a preferred embodiment, the fourth step includes a step of performing hot isostatic pressing at a temperature of 400 to 600 ° C. under a pressure of 80 MPa or more.

本発明によれば、スプレイフォーミング法によるアルミニウム基合金プリフォームの密度およびそのバラツキを制御しているため、スプレイフォーミング工程における歩留まり[プリフォームの重量/(合金の溶湯重量−残湯重量)]が85%以上に高められる。   According to the present invention, since the density of aluminum-based alloy preform by the spray forming method and its variation are controlled, the yield in the spray forming step [weight of preform / (weight of molten alloy−weight of remaining metal)] is Increased to 85% or more.

上記のアルミニウム基合金プリフォームを用いて得られる緻密体は、組織の最大粒径が5μm以下に微細化されており、緻密化工程における歩留り(緻密体の重量/プリフォームの重量)が85%以上に高められる。   The dense body obtained using the above aluminum-based alloy preform has a maximum structure grain size of 5 μm or less, and the yield in the densification step (weight of the dense body / weight of the preform) is 85%. More than that.

本発明者は、スプレイフォーミング法によるアルミニウム基合金プリフォームの密度およびそのバラツキを制御して、プリフォームを歩留まり良く製造する方法を提供するため、プリフォーム製造の各工程を綿密に検討し直した。その結果、溶湯調製時の合金の溶解温度、ガスアトマイズ時のガス/メタル比およびガスアトマイズ出口角度、並びにコレクター堆積時のスプレイ距離およびコレクター角度をすべて、適切に制御すれば所期の目的が達成されることを見出した。更に、このようにして得られたプリフォームに所定の緻密化手段を付与して緻密体を製造すると、微細組織を有する緻密体が歩留まり良く得られることを見出し、本発明を完成した。   In order to provide a method for manufacturing a preform with a high yield by controlling the density and dispersion of the aluminum-based alloy preform by the spray forming method, the present inventor has re-examined each process of the preform manufacturing. . As a result, if the melting temperature of the alloy at the time of molten metal preparation, the gas / metal ratio and gas atomization outlet angle during gas atomization, and the spray distance and collector angle during collector deposition are all properly controlled, the intended purpose is achieved. I found out. Furthermore, it has been found that when a dense body is produced by applying a predetermined densification means to the preform thus obtained, a dense body having a fine structure can be obtained with a high yield, and the present invention has been completed.

本発明のように、アルミニウム基合金の溶湯調製工程、ガスアトマイズ工程、およびコレクター堆積工程の全てにわたり、所望のプリフォームを得るための適切な条件を緻密に設定したものは、これまでに開示されていない。例えば、前述した特許文献には、合金の溶解温度の制御(特許文献4)、ガスアトマイズ時のガス/メタル比の制御(特許文献2〜3)、プリフォームから緻密体への緻密化手段の制御(特許文献3)のように、全工程のうちの極く一部を制御する方法が開示されているに過ぎない。   As in the present invention, what has been precisely set an appropriate condition for obtaining a desired preform throughout all of the melt preparation process, gas atomization process, and collector deposition process of an aluminum-based alloy has been disclosed so far. Absent. For example, the above-mentioned patent documents include control of alloy melting temperature (Patent Document 4), control of gas / metal ratio during gas atomization (Patent Documents 2 to 3), and control of densification means from a preform to a dense body. As in (Patent Document 3), only a method for controlling only a part of the entire process is disclosed.

本発明は、前述した特許文献1が出願された1996年以降、本願出願人が独占的に実用化を進めた結果の集大成技術と位置付けられる。   The present invention is positioned as a culmination technology as a result of the practical application of the applicant of this application after 1996 when the above-mentioned Patent Document 1 was filed.

(アルミニウム基合金プリフォーム)
まず、本発明のアルミニウム基合金プリフォームについて説明する。
(Aluminum-based alloy preform)
First, the aluminum-based alloy preform of the present invention will be described.

本発明のプリフォームは、相対密度の平均値(平均相対密度)が50〜65%で、且つ、相対密度の最大値を示す部分と相対密度の最小値を示す部分の差(相対密度のバラツキ)が30%以下であることに特徴を有している。   The preform of the present invention has an average value of relative density (average relative density) of 50 to 65%, and a difference between a portion showing the maximum value of relative density and a portion showing the minimum value of relative density (variation of relative density). ) Is 30% or less.

まず、プリフォームの平均相対密度は50〜65%とする。   First, the average relative density of the preform is 50 to 65%.

ここで、平均相対密度の上限を65%に規定した主な理由は、本発明では、プリフォームに緻密化手段を施して高密度緻密体を得ることを前提にしているためである。また、後記する実施例に示すように、平均相対密度が大きいプリフォームを用いると、プリフォームの歩留まりが低下する。更に、このようなプリフォームから得られる緻密体には、粗大な組織(組織の詳細は後述する。)が生成するようになる。   Here, the main reason why the upper limit of the average relative density is defined as 65% is that, in the present invention, it is assumed that the preform is subjected to densification means to obtain a high-density dense body. Further, as shown in the examples described later, when a preform having a large average relative density is used, the yield of the preform is lowered. Furthermore, a coarse structure (details of the structure will be described later) is generated in the dense body obtained from such a preform.

一方、プリフォームの平均相対密度が50%未満では、後記する実施例に示すように、プリフォームの強度が低下してハンドリングの際に欠けが生じるなどの問題がある。また、平均相対密度が低いプリフォームに緻密化手段を付与すると緻密体の変形が大きくなり、歩留りが低下する。   On the other hand, when the average relative density of the preform is less than 50%, there is a problem in that the strength of the preform is lowered and chipping occurs during handling, as shown in Examples described later. Further, when a densifying means is applied to a preform having a low average relative density, deformation of the dense body increases and yield decreases.

これらの点を勘案すると、プリフォームの平均相対密度は、55%以上60%以下であることが好ましい。   Considering these points, the average relative density of the preform is preferably 55% or more and 60% or less.

また、プリフォームの相対密度のバラツキは、30%以下である。   Further, the variation in the relative density of the preform is 30% or less.

後記する実施例に示すように、相対密度のバラツキが30%を超えると、プリフォームの歩留まりは低下する傾向にある。また、このようなプリフォームから得られる緻密体には、変形や欠陥が生じる。プリフォームの相対密度のバラツキは小さいほど良く、例えば、25%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。   As shown in the examples described later, when the variation in relative density exceeds 30%, the yield of the preform tends to decrease. Further, deformation and defects occur in the dense body obtained from such a preform. The smaller the variation in the relative density of the preform, the better. For example, it is preferably 25% or less, and more preferably 20% or less.

ここで、プリフォーム内部の相対密度は、以下のようにして求めた。   Here, the relative density inside the preform was determined as follows.

まず、図1(a)に示すように、φ365mm、高さ600mmの円柱状のサンプルを用意する。このサンプルの上部(図中、T)、中央部(図中、M)、および底部(図中、B)のそれぞれについて、図1(b)に示す相対密度測定サンプルを採取し、その寸法と重量から相対密度を算出する。相対密度測定サンプルは、上部、中央部、底部のそれぞれから、各10個ずつ、合計30個を採取した。   First, as shown in FIG. 1A, a cylindrical sample having a diameter of 365 mm and a height of 600 mm is prepared. For each of the upper part (T in the figure), the center part (M in the figure), and the bottom part (B in the figure) of this sample, the relative density measurement sample shown in FIG. The relative density is calculated from the weight. A total of 30 relative density measurement samples were collected from each of the top, center, and bottom.

このようにして得られた各サンプルの相対密度の平均値を「平均相対密度」と定義し、相対密度の最大値と最小値との差を「相対密度のバラツキ」と定義した。   The average value of the relative densities of the samples thus obtained was defined as “average relative density”, and the difference between the maximum value and the minimum value of relative density was defined as “relative density variation”.

(プリフォームの製造方法)
上記のプリフォームを製造する方法は、アルミニウム基合金を(液相温度+100℃)〜(液相温度+400℃)の範囲内で溶解し、アルミニウム基合金の溶湯を得る第1の工程と、前記アルミニウム基合金の溶湯を、ガス流出量/溶湯流出量の比で表されるガス/メタル比が4Nm/kg以上で、且つ、対抗するガスアトマイズノズル中心軸のなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の条件でガスアトマイズし、微細化する第2の工程と、前記微細化した前記アルミニウム基合金を、スプレイ距離が700〜1200mm、コレクター角度が20〜45°の条件でコレクターに堆積し、プリフォームを得る第3の工程と、を包含している。
(Preform manufacturing method)
The method for producing the preform includes a first step of melting the aluminum base alloy within a range of (liquid phase temperature + 100 ° C.) to (liquid phase temperature + 400 ° C.) to obtain a molten aluminum base alloy; When the molten metal of the aluminum base alloy has a gas / metal ratio of 4 Nm 3 / kg or more expressed by the ratio of gas outflow / melt outflow, and the angle formed by the opposing gas atomizing nozzle central axis is 2α, α Is deposited on the collector under the conditions of a spray distance of 700 to 1200 mm and a collector angle of 20 to 45 °. And a third step of obtaining a preform.

以下、図2および図3を参照しながら、各工程を詳細に説明する。   Hereafter, each process is demonstrated in detail, referring FIG. 2 and FIG.

図2は、本発明のプリフォームを製造するのに用いられる装置の一例を部分的に示す断面図である。図3は、図2中、Xの要部拡大図である。   FIG. 2 is a sectional view partially showing an example of an apparatus used for manufacturing the preform of the present invention. 3 is an enlarged view of a main part X in FIG.

図2に示す装置は、アルミニウム基合金を溶解するための誘導溶解炉1と、誘導溶解炉1の下方に設置されたガスアトマイザー3a、3bと、プリフォームを堆積するためのコレクター5とを備えている。誘導溶解炉1は、アルミニウム基合金の溶湯2を落下させるノズル6を有している。また、ガスアトマイザー3a、3bは、それぞれ、ガスをアトマイズするためのボビンのガス穴4a、4bを有している。コレクター5は、ステッピングモータなどの駆動手段(不図示)を有している。   The apparatus shown in FIG. 2 includes an induction melting furnace 1 for melting an aluminum-based alloy, gas atomizers 3a and 3b installed below the induction melting furnace 1, and a collector 5 for depositing a preform. ing. The induction melting furnace 1 has a nozzle 6 for dropping a molten metal 2 of an aluminum base alloy. The gas atomizers 3a and 3b have bobbin gas holes 4a and 4b for atomizing the gas, respectively. The collector 5 has driving means (not shown) such as a stepping motor.

(第1の工程)
まず、アルミニウム基合金を用意する。
(First step)
First, an aluminum base alloy is prepared.

本発明に用いられるアルミニウム基合金は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の両方を含んでいる。合金成分としては、スパッタリングターゲット材料に用いられるものが好ましく、例えば、Nd、Yなどの希土類元素、Ta、Ti、Zr、V、Nd、Cr、W、Moなどの遷移金属(高融点金属)などが挙げられる。具体的には、例えば、Al−Ni−La合金、Al−Ni−Nd合金、Al−Hf−Y合金、Al−Fe−Si合金、Al−Cu合金、Al−Ta合金、Al−Ti合金、Al−Nd−Ta合金、Al−Nd合金などが挙げられる。   The aluminum-based alloy used in the present invention includes both aluminum and aluminum alloys. As the alloy component, those used for sputtering target materials are preferable, for example, rare earth elements such as Nd and Y, transition metals (refractory metals) such as Ta, Ti, Zr, V, Nd, Cr, W, and Mo. Is mentioned. Specifically, for example, Al-Ni-La alloy, Al-Ni-Nd alloy, Al-Hf-Y alloy, Al-Fe-Si alloy, Al-Cu alloy, Al-Ta alloy, Al-Ti alloy, Al-Nd-Ta alloy, Al-Nd alloy, etc. are mentioned.

アルミニウム中に含まれる希土類元素は、アルミニウム中に1種または2種以上含まれており、合計で、おおむね、0.1〜3.0原子%の範囲内で含まれていることが好ましい。上記の遷移金属は、アルミニウム中に1種または2種以上含まれており、合計で、約0.1〜6原子%の範囲内で含まれていることが好ましい。   The rare earth elements contained in the aluminum are contained in one or more kinds in the aluminum, and are preferably contained in the range of about 0.1 to 3.0 atomic% in total. The above transition metals are contained in one or more kinds in aluminum, and are preferably contained in a range of about 0.1 to 6 atomic% in total.

このアルミニウム基合金を誘導溶解炉1に投入した後、好ましくは、不活性ガス雰囲気中で、アルミニウム基合金の液相温度に対し、+100℃〜+400℃の範囲内で溶解してアルミニウム基合金の溶湯2を得る。   After the aluminum-based alloy is charged into the induction melting furnace 1, it is preferably melted in a range of + 100 ° C. to + 400 ° C. with respect to the liquid phase temperature of the aluminum-based alloy in an inert gas atmosphere. Obtain molten metal 2.

合金の溶解温度は、ガスアトマイズによって得られる微粒子(液滴)の温度及びサイズに大きな影響を及ぼす要素のひとつであり、最終的に、緻密体の組織の微細化にも影響を及ぼしている(後記する実施例を参照)。   The melting temperature of the alloy is one of the factors that greatly affect the temperature and size of the fine particles (droplets) obtained by gas atomization, and ultimately affects the refinement of the dense structure (see below). See examples).

合金の溶解温度が(液相温度+100℃)未満の場合、溶湯2がノズルを通過するときに凝固してしまい、ノズルが閉塞する恐れがある。一方、合金の溶解温度が(液相温度+400℃)を超えると、液滴の温度が高くなってプリフォームの平均相対密度が大きくなり、歩留まりが低下する。また、このようなプリフォームから得られた緻密体の組織は粗大化し、歩留りが低下する。上記のほか、溶湯の酸化、耐火物の寿命、エネルギーロスなどを総合的に勘案すると、合金の溶解温度は、(液相温度+150℃)〜(液相温度+300℃)の範囲内であることが好ましい。   When the melting temperature of the alloy is lower than (liquid phase temperature + 100 ° C.), the molten metal 2 is solidified when passing through the nozzle, and the nozzle may be blocked. On the other hand, when the melting temperature of the alloy exceeds (liquidus temperature + 400 ° C.), the temperature of the droplets increases, the average relative density of the preform increases, and the yield decreases. Moreover, the structure of the dense body obtained from such a preform becomes coarse and the yield decreases. In addition to the above, considering the oxidation of the molten metal, the life of the refractory, energy loss, etc., the melting temperature of the alloy should be in the range of (liquid phase temperature + 150 ° C) to (liquid phase temperature + 300 ° C). Is preferred.

なお、アルミニウム基合金の溶解は、上記のように不活性ガス雰囲気中あるいは窒素ガス雰囲気中で行なうことが好ましく、これにより、当該合金の酸化が抑えられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガスなどが挙げられる。   Note that the aluminum-based alloy is preferably dissolved in an inert gas atmosphere or a nitrogen gas atmosphere as described above, thereby suppressing oxidation of the alloy. Examples of the inert gas include argon gas.

(第2の工程)
次に、上記のようにして得られた合金の溶湯2を、ノズル6を介して不活性ガス雰囲気のチャンバー内(不図示)を落下させる。チャンバー内では、ガスアトマイザー3a、3bに設置されたボビンのガス穴4a、4bから高圧の不活性ガスジェット流が合金の溶湯2に吹き付けられ、これにより、合金の溶湯は微細化される。
(Second step)
Next, the molten alloy 2 obtained as described above is dropped through a nozzle 6 in a chamber (not shown) in an inert gas atmosphere. In the chamber, a high-pressure inert gas jet is blown to the molten alloy 2 from the gas holes 4a and 4b of the bobbins installed in the gas atomizers 3a and 3b, whereby the molten alloy is refined.

ガスアトマイズは、上記のように不活性ガスあるいは窒素ガスを用いて行なうことが好ましく、これにより、溶湯の酸化が抑えられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガスなどが挙げられる。   The gas atomization is preferably performed using an inert gas or a nitrogen gas as described above, thereby suppressing the oxidation of the molten metal. Examples of the inert gas include argon gas.

ここで、ガス/メタル比を4Nm/kg以上とする。ガス/メタル比は、ガス流出量/溶湯流出量の比で表される。 Here, the gas / metal ratio is set to 4 Nm 3 / kg or more. The gas / metal ratio is represented by the ratio of gas outflow / melt outflow.

本願明細書において、ガス流出量とは、アルミニウム基合金の溶湯をガスアトマイズするために、ボビンのガス穴4a、4bから流出されるガスの総量(最終的に使用した量)を意味する。本願明細書において、溶湯流出量とは、アルミニウム基合の溶湯が入った容器(誘導溶解炉1)の溶湯流出口(ノズル6)から流出される溶湯の総量を意味する。   In this specification, the gas outflow amount means the total amount (finally used amount) of gas flowing out from the gas holes 4a and 4b of the bobbin in order to gas atomize the molten aluminum-based alloy. In the specification of the present application, the amount of molten metal flowing out means the total amount of molten metal flowing out from the molten metal outlet (nozzle 6) of a container (induction melting furnace 1) containing molten aluminum.

ガス/メタル比も、前述した合金の溶解温度と同様、液滴のサイズに影響を及ぼす要素の一つであり、液滴の冷却速度にも大きく影響している。ガス/メタル比を4Nm/kg以上に制御すると、液滴サイズの変化は少なくなって一定の値に近づくようになる。これに対し、ガス/メタル比が4Nm/kg未満の場合、液滴サイズの変化が大きくなり、プリフォームの歩留まりが低下してしまう(後記する実施例を参照)。 The gas / metal ratio, like the melting temperature of the alloy, is one of the factors affecting the droplet size, and greatly affects the cooling rate of the droplet. When the gas / metal ratio is controlled to 4 Nm 3 / kg or more, the change in droplet size decreases and approaches a constant value. On the other hand, when the gas / metal ratio is less than 4 Nm 3 / kg, the change in the droplet size increases and the yield of the preform decreases (see the examples described later).

上記観点からすれば、ガス/メタル比は大きい程良く、例えば、5Nm/kg以上であることが好ましく、7Nm/kg以上であることがより好ましい。なお、その上限は特に限定されないが、ガスアトマイズ時の液滴流れの安定性やコストなどを考慮すると、15Nm/kg以下とすることが好ましく、10Nm/kgであることがより好ましい。 If the above point of view, the gas / metal ratio may larger, for example, is preferably 5 Nm 3 / kg or more, more preferably 7 Nm 3 / kg or more. The upper limit is not particularly limited, but in consideration of the stability and cost of the droplet flow during gas atomization, it is preferably 15 Nm 3 / kg or less, and more preferably 10 Nm 3 / kg.

更に、対抗するガスアトマイズノズル中心軸6a、6bのなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の範囲内に制御する。対抗するガスアトマイズノズル中心軸6a、6bのなす角度2αとは、図3に示すように、溶湯2が真下に落下したときの線(スプレイ軸Aに相当)に対するガスアトマイザー4a、4bのそれぞれの傾きαの合計角度を意味する。以下では、このαを「ガスアトマイズ出口角度α」と称する。   Furthermore, when the angle formed by the opposing gas atomizing nozzle central axes 6a and 6b is 2α, α is controlled within a range of 1 to 10 °. The angle 2α formed by the opposing gas atomizing nozzle central axes 6a and 6b is the inclination of each of the gas atomizers 4a and 4b with respect to a line (corresponding to the spray axis A) when the molten metal 2 falls down as shown in FIG. It means the total angle of α. Hereinafter, this α is referred to as “gas atomizing outlet angle α”.

ガスアトマイズ出口角度αも、前述した合金の溶解温度やガス/メタル比と同様、液滴のサイズに影響を及ぼす因子の一つである。ガスアトマイズ出口角度αは、更に、液滴の広がりにも影響を及ぼしており、プリフォームの歩留まりや、緻密体の組織および歩留まりに影響を及ぼしている(後記する実施例を参照)。   The gas atomization outlet angle α is one of the factors affecting the size of the droplets, like the melting temperature of the alloy and the gas / metal ratio described above. The gas atomization outlet angle α further affects the spread of the droplets, and affects the yield of the preform, the structure of the dense body, and the yield (see Examples described later).

ガスアトマイズ出口角度αが10°を超えると液滴が広がる傾向にあり、相対密度のバラツキが大きくなってプリフォームの歩留まりが低下する。更には、緻密体の歩留まりも低下する。一方、ガスアトマイズ出口角度αが1°未満になると、アトマイズ効果が少なくなるため、液滴のサイズが大きくなってプリフォームの相対密度が大きくなり、プリフォームの歩留まりの低下や緻密体の組織の粗大化を招く。これらの観点を勘案すれば、ガスアトマイズ出口角度αは、3°以上7°以下であることが好ましい。   When the gas atomization outlet angle α exceeds 10 °, the liquid droplets tend to spread, and the dispersion of the relative density increases and the yield of the preform decreases. Furthermore, the yield of dense bodies is also reduced. On the other hand, when the gas atomization outlet angle α is less than 1 °, the atomization effect is reduced, so that the droplet size increases and the preform relative density increases, the yield of the preform decreases, and the structure of the dense body becomes coarse. Invite Considering these viewpoints, the gas atomization outlet angle α is preferably 3 ° or more and 7 ° or less.

なお、図3には、ボビンのガス穴4a、4bは、ガスアトマイザー3a、3bのそれぞれに対して1個ずつ設けられた例を示しているが、これに限定されない。通常、ボビンの穴は、所望するガス量に合わせて複数個設けている。   FIG. 3 shows an example in which one gas hole 4a, 4b of the bobbin is provided for each of the gas atomizers 3a, 3b. However, the present invention is not limited to this. Usually, a plurality of bobbin holes are provided in accordance with a desired gas amount.

(第3の工程)
次いで、上記のようにして微細化したアルミニウム基合金(液滴)をコレクター5に堆積し、プリフォームを得る。
(Third step)
Next, the aluminum-based alloy (droplets) refined as described above is deposited on the collector 5 to obtain a preform.

ここでは、スプレイ距離を700〜1200mmの範囲内に制御する。スプレイ距離とは液滴の集積位置を規定しており、図2に示すように、ノズル6の先端からコレクター5の中心までの距離Lを意味する。後述するように、コレクター5はコレクター角度βで傾斜しているため、スプレイ距離Lは、厳密には、ノズル6の先端と、コレクター5の中心がスプレイ軸Aと接する点A1との距離を意味している。ここで、スプレイ軸Aとは、説明の便宜のため、アルミニウム基合金の液滴が真下に落下する方向を規定したものである。   Here, the spray distance is controlled within a range of 700 to 1200 mm. The spray distance defines the accumulation position of the droplets, and means a distance L from the tip of the nozzle 6 to the center of the collector 5 as shown in FIG. As will be described later, since the collector 5 is inclined at the collector angle β, the spray distance L strictly means the distance between the tip of the nozzle 6 and the point A1 where the center of the collector 5 is in contact with the spray axis A. is doing. Here, for the convenience of explanation, the spray axis A defines the direction in which a droplet of an aluminum-based alloy falls directly below.

スプレイ距離Lを上記のように規定した理由は、液滴の集積位置によって液滴の冷却速度が変化し、プリフォームの平均相対密度や緻密体の組織が変化することを考慮したためである(後記する実施例を参照)。更には、スプレイ距離Lによって、プリフォームや緻密体の歩留まりも変化してしまう。   The reason why the spray distance L is defined as described above is that the cooling rate of the liquid droplets varies depending on the position where the liquid droplets are collected, and the average relative density of the preform and the structure of the dense body are changed (described later). See examples). Further, the yield of the preform and the dense body also changes depending on the spray distance L.

スプレイ距離が700mm未満では、液滴温度が高い状態で、半溶融状態・半凝固状態のプリフォームがコレクター5に堆積するため、プリフォームの歩留まりが低下する。更に、緻密体の組織も粗大化してしまう。一方、スプレイ距離Lが1200mmを超えると、半溶融状態・半凝固状態ではなく固相状態でコレクター5に堆積する比率が増加し、プリフォームの密度が小さくなって歩留まりも低下する。更に、緻密体の歩留まりも低下する。スプレイ距離Lは、950〜1150mmの範囲内であることが好ましい。   When the splay distance is less than 700 mm, the preform yield decreases because the preform in a semi-molten state or a semi-solid state is deposited on the collector 5 at a high droplet temperature. Furthermore, the dense structure is also coarsened. On the other hand, when the spray distance L exceeds 1200 mm, the ratio of depositing on the collector 5 in the solid phase rather than the semi-molten or semi-solid state increases, the preform density decreases, and the yield decreases. Furthermore, the yield of dense bodies is also reduced. The spray distance L is preferably in the range of 950 to 1150 mm.

なお、プリフォームの堆積中にスプレイ距離Lは変化するが、本発明では、スプレイ距離Lが常に上記の範囲内に入るように、コレクター5を調節している。具体的には、コレクター5内に設置されたステッピングモータなどの駆動手段(不図示)を回転するなどしてコレクター5を徐々に降下することが好ましい。   Although the spray distance L changes during the deposition of the preform, in the present invention, the collector 5 is adjusted so that the spray distance L is always within the above range. Specifically, it is preferable to gradually lower the collector 5 by rotating a driving means (not shown) such as a stepping motor installed in the collector 5.

更に、コレクター角度βを20〜45°の範囲内に制御する。   Further, the collector angle β is controlled within a range of 20 to 45 °.

コレクター角度βは、図2に示すように、スプレイ軸Aに対するコレクター5の傾きを意味する。コレクター角度βも、プリフォームの密度や歩留り、更には、緻密体の歩留まりにも影響を及ぼしていることが分かった(後記する実施例を参照)。   The collector angle β means the inclination of the collector 5 with respect to the spray axis A as shown in FIG. It has been found that the collector angle β also affects the density and yield of the preform, and further the yield of the dense body (see examples described later).

コレクター角度βが20°未満では、プリフォームの相対密度のバラツキが大きくなり、緻密体の歩留まりが低下する。一方、コレクター角度βが45°を超えると、プリフォームの相対密度のバラツキが大きくなり、緻密体の歩留りが低下する。コレクター角度βは、25°以上40°以下であることが好ましい。   When the collector angle β is less than 20 °, the dispersion of the relative density of the preform increases, and the yield of the dense body decreases. On the other hand, when the collector angle β exceeds 45 °, the dispersion of the relative density of the preform increases, and the yield of the dense body decreases. The collector angle β is preferably 25 ° or more and 40 ° or less.

このようにして得られたプリフォームの平均相対密度および相対密度のバラツキは、上記の範囲を満足しており、所望とするプリフォームを85%以上の高歩留まりで得ることができる(後記する実施例を参照)。   The average relative density and the variation in relative density of the preforms thus obtained satisfy the above-mentioned range, and a desired preform can be obtained with a high yield of 85% or more (implementation to be described later) See example).

上記プリフォームの形状は、例えば、円柱状、ディスク状である。   The shape of the preform is, for example, a columnar shape or a disk shape.

(緻密体およびその製造方法)
上記のプリフォームを用いて得られる緻密体は、微細な組織を有しており、スプラッシュの発生が著しく抑えられる。
(Dense body and manufacturing method thereof)
The dense body obtained by using the above preform has a fine structure, and the occurrence of splash is remarkably suppressed.

ここで、「組織」とは、主に、アルミニウムと合金成分との金属間化合物を意味し、そのほかに合金成分やその酸化物なども含まれる。「微細組織」とは、上記組織の最大粒径が5μm以下であることを意味する。   Here, “structure” mainly means an intermetallic compound of aluminum and an alloy component, and also includes an alloy component and an oxide thereof. “Fine structure” means that the maximum particle size of the structure is 5 μm or less.

ここで、緻密体の組織の最大粒径は、以下のようにして求めた。   Here, the maximum particle size of the dense structure was determined as follows.

まず、図4(a)に示すように、φ300mm、高さ500mmの円柱状のサンプルを用意する。このサンプルの上部(図中、T)、中央部(図中、M)、および底部(図中、B)のそれぞれにつき、中心付近および周辺付近に晶出した合計6箇所について、図4(b)に示す組織測定サンプルを採取し、青色レーザを光源とするレーザ顕微鏡を用いて2000倍で観察し、目視あるいは画像解析装置を用いて組織の長径を測定し、その最大値を「組織の最大粒径」とした。   First, as shown in FIG. 4A, a cylindrical sample having a diameter of 300 mm and a height of 500 mm is prepared. For each of the upper part (T in the figure), the central part (M in the figure), and the bottom part (B in the figure) of this sample, a total of six places crystallized near the center and the periphery are shown in FIG. ) Is taken and observed at 2000 times using a laser microscope using a blue laser as a light source, and the major axis of the tissue is measured visually or using an image analysis device. Particle size ".

本発明の緻密体は、上記のプリフォームに緻密化手段を施すことによって得られる(第4の工程)。   The dense body of the present invention is obtained by applying a densifying means to the preform (fourth step).

緻密化手段とは、プリフォームの密度(平均相対密度50〜65%)を高密度化する(おおむね、平均相対密度57%以上)ための手段を意味する。ここでは、プリフォームを略等圧方向に加圧する方法、特に熱間で加圧する熱間静水圧加工(Hot Isostatic Pressing、HIP)を行うことが好ましい。具体的には、後記する実施例に示すように、80MPa以上の圧力下、400〜600℃の温度でHIP処理を行うことが好ましく、これにより、所望の緻密体を85%以上の高歩留まりで得ることができる。上記の条件でHIP処理を行うと、緻密体の変形が最小限に抑えられ、変形部分を機械加工によって取り除くときに生じる重量のロスを最小限に抑えられるからである。   The densification means means a means for increasing the density of the preform (average relative density of 50 to 65%) (generally, the average relative density of 57% or more). Here, it is preferable to perform a method of pressurizing the preform in a substantially isobaric direction, particularly hot isostatic pressing (HIP) in which the preform is hot-pressed. Specifically, as shown in the examples described later, it is preferable to perform the HIP treatment at a temperature of 400 to 600 ° C. under a pressure of 80 MPa or more, whereby a desired dense body can be obtained with a high yield of 85% or more. Obtainable. This is because when the HIP process is performed under the above conditions, the deformation of the dense body can be minimized, and the weight loss that occurs when the deformed portion is removed by machining can be minimized.

HIPの温度が400℃未満、およびHIPの圧力が80MPa未満では、緻密体の密度を充分高めることができず、内部に欠陥などが生じるようになる。一方、HIPの温度が600℃を超えると、緻密体の組織が粗大化する。好ましくは、100MPa以上の圧力下、500〜550℃の温度でHIP処理を行う。HIP処理の時間は、おおむね、1〜10時間の範囲内とすることが好ましい。   When the HIP temperature is less than 400 ° C. and the HIP pressure is less than 80 MPa, the density of the dense body cannot be sufficiently increased, and defects or the like are generated inside. On the other hand, when the HIP temperature exceeds 600 ° C., the dense structure becomes coarse. Preferably, the HIP treatment is performed at a temperature of 500 to 550 ° C. under a pressure of 100 MPa or more. It is preferable that the HIP treatment time is approximately in the range of 1 to 10 hours.

(スパッタリングターゲット)
本発明には、上記のアルミニウム基合金緻密体を用いて得られるスパッタリングターゲットも、本発明の範囲内に包含される。
(Sputtering target)
In the present invention, a sputtering target obtained by using the above aluminum-based alloy dense body is also included in the scope of the present invention.

スパッタリングターゲットの製造条件は、特に限定されず、一般的な方法を採用することができる。例えば、上記の緻密体を鍛造し、スラブを得た後、圧延し、更に、所定の形状に機械加工を行い、スパッタリングターゲットとする。圧延には、必要に応じて、仕上圧延も含まれる。このようにして得られたスパッタリングターゲットは、例えば、バッキングプレートにInはんだを用いてボンディングして使用される。   The manufacturing conditions of the sputtering target are not particularly limited, and a general method can be adopted. For example, the above dense body is forged to obtain a slab, then rolled, and further machined into a predetermined shape to obtain a sputtering target. The rolling includes finish rolling as necessary. The sputtering target thus obtained is used by bonding to a backing plate using In solder, for example.

本発明によれば、金属結晶や金属間化合物の粒径、分散状態が均一なターゲットが得られる。   According to the present invention, a target having a uniform particle size and dispersed state of metal crystals and intermetallic compounds can be obtained.

本発明のスパッタリングターゲットは、例えば、液晶ディスプレイ用の配線膜、反射電極膜、反射膜、遮光膜など;光ディスク用および光磁気ディスク用の反射膜、熱拡散膜などに好適に用いられる。   The sputtering target of the present invention is suitably used for, for example, wiring films for liquid crystal displays, reflective electrode films, reflective films, light-shielding films, etc .; reflective films for optical disks and magneto-optical disks, thermal diffusion films, and the like.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and is implemented with modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1(No.1〜25)
Al-2.0原子%Nd(液相温度:約650℃)を用意し、表1に示す条件で円柱状のプリフォームを得た。プリフォームのサイズは、おおむね、φ365mm、高さ600mmである。また、ガスアトマイズに当たっては、窒素ガスを使用した。
Example 1 (No. 1-25)
Al-2.0 atomic% Nd (liquid phase temperature: about 650 ° C.) was prepared, and a cylindrical preform was obtained under the conditions shown in Table 1. The size of the preform is approximately φ365 mm and height 600 mm. Nitrogen gas was used for gas atomization.

上記のプリフォームに対し、表1に示す条件でHIP処理を行い、緻密体(密度2.87g/cm)を得た。具体的には、プリフォームをHIP用のカプセルに封入した後、脱気してカプセル内を真空にした。このカプセルをHIP装置に入れ、表1に示す条件で加熱および加圧を10時間行い、プリフォームの密度を100とした。次いで、カプセルをHIP装置から取り外し、カプセルを除去した。取出し後のサイズは、φ300mm、高さ約500mmである。 The preform was subjected to HIP treatment under the conditions shown in Table 1 to obtain a dense body (density 2.87 g / cm 3 ). Specifically, after the preform was sealed in a capsule for HIP, the inside of the capsule was evacuated and evacuated. The capsule was placed in a HIP apparatus, heated and pressurized for 10 hours under the conditions shown in Table 1, and the density of the preform was 100. The capsule was then removed from the HIP device and the capsule was removed. The size after removal is φ300 mm and the height is about 500 mm.

このようにして得られたプリフォームの平均相対密度および相対密度のバラツキを前述した方法に基づいて算出するとともに、緻密体の組織の最大粒径を測定した。   The average relative density and variation in relative density of the preforms thus obtained were calculated based on the method described above, and the maximum particle size of the dense structure was measured.

更に、スプレイフォーミング工程におけるプリフォームの歩留まり、および緻密化工程における緻密体の歩留まりを、それぞれ、以下のようにして求めた。本実施例では、プリフォームおよび緻密体の歩留まりが、それぞれ、85%以上のものを合格とした。
スプレイフォーミング工程における歩留まり(%)
=[(プリフォームの重量/(合金の溶湯重量−残湯重量)]×100
ここで、残湯とは、るつぼの底部に残った溶湯の重量である。
緻密化工程における歩留り(%)
=(緻密体の重量/プリフォームの重量)×100
これらの結果を表1に併記する。
Furthermore, the yield of the preform in the spray forming process and the yield of the dense body in the densification process were determined as follows. In this example, the yields of the preform and the dense body were 85% or more, respectively.
Yield (%) in spray forming process
= [(Weight of preform / (weight of molten metal of alloy−weight of remaining hot metal)] × 100
Here, the remaining hot water is the weight of the molten metal remaining at the bottom of the crucible.
Yield in densification process (%)
= (Weight of dense body / weight of preform) × 100
These results are also shown in Table 1.

No.2〜3、6、8〜10、15〜17、20、22〜23、および25は、本発明で規定する条件でプリフォームを製造した本発明例であり、密度のバラツキが少ないプリフォームが高歩留まりで得られた。上記のプリフォームを用い、本発明の好ましい条件でHIP処理を行うと、微細組織を有する緻密体が歩留まり良く得られた。   No. 2 to 3, 6, 8 to 10, 15 to 17, 20, 22 to 23, and 25 are examples of the present invention in which preforms were produced under the conditions defined in the present invention. Obtained with high yield. When the above-described preform was used and HIP treatment was performed under the preferred conditions of the present invention, a dense body having a fine structure was obtained with a good yield.

これに対し、本発明で既定する条件のいずれかを満足しない下記の比較例は、以下の不具合を有している。   On the other hand, the following comparative example that does not satisfy any of the conditions defined in the present invention has the following problems.

No.1は、ガス/メタル比が小さい例であり、プリフォームの歩留まりが低下した。   No. No. 1 is an example in which the gas / metal ratio is small, and the yield of the preform was lowered.

No.11、12は、スプレイ距離が本発明の範囲を外れる例である。No.11のようにスプレイ距離を短くすると、プリフォームの平均相対密度が大きくなり、歩留まりが低下した。また、No.12のようにスプレイ距離を長くすると、プリフォームの平均相対密度が小さくなり、歩留まりが低下した。これらのプリフォームを用い、所定のHIP処理を行っても所望とする緻密体は得られず、No.11では、粗大化した組織が生成した。また、No.12では、プリフォームのハンドリング時に欠けが生じ、緻密体の歩留まりが低下した。   No. 11 and 12 are examples in which the splay distance is outside the scope of the present invention. No. When the splay distance was shortened as in 11, the average relative density of the preform was increased and the yield was decreased. No. When the splay distance was increased as shown in 12, the average relative density of the preform was reduced, and the yield was reduced. Even if these preforms are used and a predetermined HIP treatment is performed, a desired dense body cannot be obtained. In 11, a coarsened structure was generated. No. In No. 12, chipping occurred during the handling of the preform, and the yield of the dense body decreased.

No.13、14は、合金の溶解温度が本発明の範囲を外れる例である。No.13のように溶解温度を高くすると、プリフォームの平均相対密度が大きくなり、歩留まりが低下した。このプリフォームを用いた緻密体の組織は、粗大化した。一方、No.14のように溶解温度を低くすると、ノズルが閉塞した。   No. Examples 13 and 14 are examples in which the melting temperature of the alloy falls outside the scope of the present invention. No. When the melting temperature was increased as in No. 13, the average relative density of the preform was increased and the yield was decreased. The structure of the dense body using this preform was coarsened. On the other hand, no. When the dissolution temperature was lowered as in 14, the nozzle was clogged.

No.18、19は、ガスアトマイズ出口角度が本発明の範囲を外れる例である。No.18のようにガスアトマイズ出口角度を大きくすると、プリフォームの相対密度のバラツキが大きくなり、プリフォームおよび緻密体の歩留まりがいずれも低下した。一方、No.19のようにガスアトマイズ出口角度を0(垂直に真下向き)にすると、プリフォームの平均相対密度が大きくなり、プリフォームの歩留まりの低下および緻密体の組織の粗大化を招く。   No. 18 and 19 are examples in which the gas atomization outlet angle is outside the scope of the present invention. No. When the gas atomization outlet angle was increased as shown in FIG. 18, the dispersion of the relative density of the preform increased, and the yields of the preform and the dense body decreased. On the other hand, no. When the gas atomization outlet angle is set to 0 (vertically vertically downward) as in 19, the average relative density of the preform increases, leading to a decrease in the yield of the preform and the coarsening of the dense structure.

No.21、24は、コレクター角度が本発明の範囲を外れる例である。No.21のようにコレクター角度が小さいと、プリフォームの相対密度のバラツキが大きくなり、緻密体の歩留まりが低下した。一方、No.24のようにコレクター角度が大きいと、プリフォームの相対密度のバラツキが大きくなり、プリフォームおよび緻密体の歩留まりが、いずれも低下した。   No. 21 and 24 are examples in which the collector angle is outside the scope of the present invention. No. When the collector angle was small as in No. 21, the dispersion of the relative density of the preform was increased, and the yield of the dense body was lowered. On the other hand, no. When the collector angle was large as in 24, the dispersion of the relative density of the preform was increased, and the yields of the preform and the compact were both reduced.

No.4〜5、7は、HIP処理時の温度および圧力が本発明の範囲を外れる例である。No.4は圧力が高い例、No.7は温度が低い例であり、いずれも、緻密体の内部に欠陥が生じた。また、No.5のように温度が高くなると、粗大な組織が生成した。   No. Examples 4 to 5 and 7 are examples in which the temperature and pressure during the HIP treatment are out of the scope of the present invention. No. No. 4 is an example where the pressure is high. 7 is an example where the temperature is low, and in all cases, defects occurred in the dense body. No. When the temperature was increased as in 5, a coarse structure was formed.

図1は、プリフォームの相対密度の測定位置を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the measurement position of the relative density of the preform. 図2は、本発明のプリフォーム製造に用いられる装置の一例を部分的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view partially showing an example of an apparatus used for manufacturing the preform of the present invention. 図3は、図2中、Xの要部拡大図である。3 is an enlarged view of a main part X in FIG. 図4は、緻密体の組織の測定位置を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a measurement position of a dense tissue.

符号の説明Explanation of symbols

1 誘導溶解炉
2 アルミニウム基合金の溶湯
3a、3b ガスアトマイザー
4a、4b ボビンのガス穴
5 コレクター
6 ノズル
6a、6b ガスアトマイズノズル中心軸
A スプレイ軸
L スプレイ距離
α ガスアトマイズ出口角度
β コレクター角度
L スプレイ距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Induction melting furnace 2 Molten aluminum alloy 3a, 3b Gas atomizer 4a, 4b Bobbin gas hole 5 Collector 6 Nozzle 6a, 6b Gas atomizing nozzle central axis A Spray axis L Spray distance α Gas atomizing outlet angle β Collector angle L Spray distance

Claims (7)

スプレイフォーミング法によって得られるアルミニウム基合金プリフォームであって、
相対密度の平均が50〜65%で、且つ、相対密度の最大値を示す部分と相対密度の最小値を示す部分の差が30%以下であることを特徴とするアルミニウム基合金プリフォーム。
An aluminum-based alloy preform obtained by a spray forming method,
An aluminum-based alloy preform characterized in that the average relative density is 50 to 65%, and the difference between the portion showing the maximum value of the relative density and the portion showing the minimum value of the relative density is 30% or less.
前記アルミニウム基合金はNdを含有する請求項1に記載のアルミニウム基合金プリフォーム。   The aluminum-based alloy preform according to claim 1, wherein the aluminum-based alloy contains Nd. 請求項1または2に記載のアルミニウム基合金プリフォームを用いて得られるアルミニウム基合金緻密体。   An aluminum-based alloy dense body obtained using the aluminum-based alloy preform according to claim 1. 請求項3に記載のアルミニウム基合金緻密体を用いて得られるスパッタリングターゲット。   A sputtering target obtained using the aluminum-based alloy dense body according to claim 3. アルミニウム基合金プリフォームをスプレイフォーミング法によって製造する方法であって、
アルミニウム基合金を(液相温度+100℃)〜(液相温度+400℃)の範囲内で溶解し、アルミニウム基合金の溶湯を得る第1の工程と、
前記アルミニウム基合金の溶湯を、ガス/メタル比が4Nm/kg以上で、且つ、対抗するガスアトマイズノズル中心軸のなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の条件でガスアトマイズし、微細化する第2の工程と、
前記微細化した前記アルミニウム基合金を、スプレイ距離が700〜1200mm、コレクター角度が20〜45°の条件でコレクターに堆積し、プリフォームを得る第3の工程と、
を包含することを特徴とするアルミニウム基合金プリフォームの製造方法。
A method for producing an aluminum-based alloy preform by a spray forming method,
A first step of melting an aluminum base alloy within a range of (liquid phase temperature + 100 ° C.) to (liquid phase temperature + 400 ° C.) to obtain a molten aluminum base alloy;
When the molten metal of the aluminum base alloy has a gas / metal ratio of 4 Nm 3 / kg or more and the angle formed by the opposing gas atomizing nozzle central axis is 2α, α is gas atomized under the condition of 1 to 10 °, and fine A second step of
A third step of depositing the refined aluminum-based alloy on a collector under conditions of a spray distance of 700 to 1200 mm and a collector angle of 20 to 45 ° to obtain a preform;
A process for producing an aluminum-based alloy preform characterized by comprising:
アルミニウム基合金緻密体をスプレイフォーミング法によって製造する方法であって、
アルミニウム基合金を(液相温度+100℃)〜(液相温度+400℃)の範囲内で溶解し、アルミニウム基合金の溶湯を得る第1の工程と、
前記アルミニウム基合金の溶湯を、ガスメタル比が4Nm/kg以上で、且つ、対抗するガスアトマイズノズル中心軸のなす角度を2αとしたとき、αを1〜10°の条件でガスアトマイズし、微細化する第2の工程と、
前記微細化した前記アルミニウム基合金を、スプレイ距離が700〜1200mm、コレクター角度が20〜45°の条件でコレクターに堆積し、プリフォームを得る第3の工程と、
前記アルミニウム基合金プリフォームを緻密化手段によって緻密化する第4の工程と、を包含することを特徴とするアルミニウム基合金緻密体の製造方法。
A method for producing an aluminum-based alloy dense body by a spray forming method,
A first step of melting an aluminum base alloy within a range of (liquid phase temperature + 100 ° C.) to (liquid phase temperature + 400 ° C.) to obtain a molten aluminum base alloy;
When the molten metal of the aluminum-based alloy has a gas metal ratio of 4 Nm 3 / kg or more and the angle formed by the opposing gas atomizing nozzle central axis is 2α, α is gas atomized under the condition of 1 to 10 °, and refined A second step of:
A third step of depositing the refined aluminum-based alloy on a collector under conditions of a spray distance of 700 to 1200 mm and a collector angle of 20 to 45 ° to obtain a preform;
And a fourth step of densifying the aluminum-based alloy preform by a densifying means.
前記第4の工程は、80MPa以上の圧力下、400〜600℃の温度で熱間静水圧加工を行う工程を含む請求項6に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 6, wherein the fourth step includes a step of performing hot isostatic pressing at a temperature of 400 to 600 ° C under a pressure of 80 MPa or more.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009242909A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Kobelco Kaken:Kk Al-Ni-La-Cu-BASED Al ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP2009263768A (en) * 2008-03-31 2009-11-12 Kobelco Kaken:Kk SPUTTERING TARGET OF Al-BASED ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
WO2012046768A1 (en) 2010-10-08 2012-04-12 株式会社神戸製鋼所 Al-based alloy sputtering target and production method of same
CN104831242A (en) * 2015-04-08 2015-08-12 无锡舒玛天科新能源技术有限公司 Large-size integral aluminum-neodymium rotary target material and preparation method thereof
WO2017134879A1 (en) * 2016-02-05 2017-08-10 株式会社コベルコ科研 Uv reflective film and sputtering target
CN115870505A (en) * 2022-12-09 2023-03-31 基迈克材料科技(苏州)有限公司 Preparation method of AlNd alloy target material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000282161A (en) * 1999-01-25 2000-10-10 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Heat resisting aluminum alloy excellent in toughness, and its manufacture
JP2005082855A (en) * 2003-09-08 2005-03-31 Kobe Steel Ltd Al ALLOY MATERIAL

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000282161A (en) * 1999-01-25 2000-10-10 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Heat resisting aluminum alloy excellent in toughness, and its manufacture
JP2005082855A (en) * 2003-09-08 2005-03-31 Kobe Steel Ltd Al ALLOY MATERIAL

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009242909A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Kobelco Kaken:Kk Al-Ni-La-Cu-BASED Al ALLOY SPUTTERING TARGET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP2009263768A (en) * 2008-03-31 2009-11-12 Kobelco Kaken:Kk SPUTTERING TARGET OF Al-BASED ALLOY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
WO2012046768A1 (en) 2010-10-08 2012-04-12 株式会社神戸製鋼所 Al-based alloy sputtering target and production method of same
CN104831242A (en) * 2015-04-08 2015-08-12 无锡舒玛天科新能源技术有限公司 Large-size integral aluminum-neodymium rotary target material and preparation method thereof
WO2017134879A1 (en) * 2016-02-05 2017-08-10 株式会社コベルコ科研 Uv reflective film and sputtering target
CN115870505A (en) * 2022-12-09 2023-03-31 基迈克材料科技(苏州)有限公司 Preparation method of AlNd alloy target material

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