JP3358934B2 - Method of manufacturing Al-based alloy ingot containing refractory metal by spray forming method - Google Patents

Method of manufacturing Al-based alloy ingot containing refractory metal by spray forming method

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JP3358934B2
JP3358934B2 JP05934496A JP5934496A JP3358934B2 JP 3358934 B2 JP3358934 B2 JP 3358934B2 JP 05934496 A JP05934496 A JP 05934496A JP 5934496 A JP5934496 A JP 5934496A JP 3358934 B2 JP3358934 B2 JP 3358934B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高融点金属含有A
l基合金鋳塊のスプレーフォーミング法による製造方法
に関するものである。特に、光メディア用反射膜、液晶
ディスプレー用配線膜や遮光膜等の形成用のスパッタリ
ングターゲット材として用いられる高融点金属含有Al
基合金鋳塊のスプレーフォーミング法による製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for producing an l-base alloy ingot by a spray forming method. In particular, high melting point metal-containing Al used as a sputtering target material for forming a reflection film for optical media, a wiring film for a liquid crystal display, a light shielding film, and the like.
The present invention relates to a method for producing a base alloy ingot by a spray forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】Ta、Ti、Zr、V、Nb、Cr、
W、Mo等の高融点金属を含有するAl基合金は、光メ
ディア用反射膜、液晶ディスプレー用配線膜や遮光膜等
の膜形成用のスパッタリングターゲット材に用いられて
いる。光メディア、液晶ディスプレー等の基板上にスパ
ッタリング法により、高融点金属含有Al基合金製の膜
が形成される。以前は、これら膜は純Al製の膜が使用
されていた。しかし、これら膜の高信頼性化、高寿命
化、高性能化の要求から、Ta、Ti、Zr、V、N
b、Cr、W、Mo等の高融点金属を含有するAl基合
金製の膜が開発され、使用されてきたものである。
2. Description of the Related Art Ta, Ti, Zr, V, Nb, Cr,
An Al-based alloy containing a high melting point metal such as W or Mo is used as a sputtering target material for forming a film such as a reflective film for optical media, a wiring film for liquid crystal displays, or a light-shielding film. A film made of an Al-based alloy containing a high melting point metal is formed on a substrate such as an optical medium or a liquid crystal display by a sputtering method. Previously, these films used pure Al films. However, due to the demand for higher reliability, longer life, and higher performance of these films, Ta, Ti, Zr, V, N
A film made of an Al-based alloy containing a high melting point metal such as b, Cr, W, and Mo has been developed and used.

【0003】光メディア用反射膜、液晶ディスプレー用
配線膜や遮光膜等の膜形成用のスパッタリングターゲッ
ト材、特に高融点金属含有Al基合金のスパッタリング
ターゲット材に要求される特性は以下の通りである。A
l基合金中の高融点金属の偏析が少ないこと、低酸素濃
度であること、高密度であることである。これらの要求
を満たすために、従来、高融点金属含有Al基合金の製
造は粉末焼結法や溶解鋳造法が用いられている。
The characteristics required of a sputtering target material for forming a film such as a reflection film for an optical medium, a wiring film for a liquid crystal display, and a light shielding film, particularly a sputtering target material of an Al-based alloy containing a high melting point metal are as follows. . A
The segregation of the high melting point metal in the l-base alloy is low, the oxygen concentration is low, and the density is high. In order to satisfy these requirements, a powder sintering method or a melting casting method has conventionally been used for producing an Al-based alloy containing a high melting point metal.

【0004】粉末焼結法は、プレミックス法とプレアロ
イ法の2つ方法がある。プレミックス法はAl粉末と高
融点金属粉末を個別に作製し、V型ミキサー等の粉末混
合機により機械的に混合を行い、混合した粉末をカプセ
ルに充填し、そして熱間静水圧プレスにより固化成形
(焼結)する方法である。プレアロイ法は、高融点金属
含有Al基合金を溶解し、ガスアトマイズ法により合金
粉末を製造し、このプレアロイの合金粉末をカプセルに
充填し、そして熱間静水圧プレスにより固化成形(焼
結)する方法である。
[0004] There are two powder sintering methods, a premix method and a pre-alloy method. In the premix method, an Al powder and a high melting point metal powder are separately prepared, mechanically mixed by a powder mixer such as a V-type mixer, the mixed powder is filled into a capsule, and solidified by a hot isostatic press. This is a method of molding (sintering). The pre-alloy method is a method in which an Al-based alloy containing a high melting point metal is melted, an alloy powder is produced by a gas atomizing method, the alloy powder of the pre-alloy is filled in a capsule, and solidified (sintered) by hot isostatic pressing. It is.

【0005】溶解鋳造法は、高融点金属含有Al基合金
を溶解し、鋳型に鋳造して高融点金属含有Al基合金鋳
塊を製造する方法である。
[0005] The melting casting method is a method in which an Al-based alloy containing a high melting point metal is melted and cast into a mold to produce an ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、スパッタリング
の生産性およびスパッタリング材の生産性の向上のた
め、大型のスパッタリングターゲット用素材の要求も高
く、大型で、均一な組成分布を持つ高融点金属含有Al
基合金鋳塊が求められている。さらに、高性能で信頼性
の高い、光メディア用反射膜、液晶ディスプレー用配線
膜や遮光膜等の要求のレベルがさらに高くなり、スパッ
タリングターゲット材として、酸素濃度は低く、より均
一な組成分布を持つ、高融点金属含有Al基合金鋳塊が
求められている。しかしながら、粉末焼結法、溶解鋳造
法では満足できない場合が生じてきた。これらの問題点
を以下に説明する。
In recent years, in order to improve the productivity of sputtering and the productivity of sputtering materials, there is a high demand for a large-sized material for a sputtering target, and a large-sized, high-melting-point metal having a uniform composition distribution. Al
There is a need for a base alloy ingot. In addition, the level of demand for high-performance and highly reliable reflective films for optical media, wiring films for liquid crystal displays, light-shielding films, etc. has been further increased, and as a sputtering target material, the oxygen concentration is low and a more uniform composition distribution is achieved. A high melting point metal-containing Al-based alloy ingot is required. However, there have been cases where the powder sintering method and the melt casting method are not satisfactory. These problems will be described below.

【0007】粉末焼結法は高融点金属含有Al基合金鋳
塊中の高融点金属の偏析が少ないが、次のような問題点
がある。酸素濃度が高くなること、焼結体の充填密度が
低くなる場合があるということである。酸素濃度が高く
なるのは原料に粉末を使用するためである。粉末の表面
は酸化物で覆われており、比表面積も大きい。このため
焼結体の酸素濃度が高くなる。さらに活性金属であるA
lを用いるための、安全性を考慮して粉末の表面を酸化
させることが行われている。スパッタリングターゲット
材の酸素濃度が高くなると、製膜時の雰囲気圧の調整が
困難となるとともに、膜自体が多量の酸素を含有するこ
とによる反射率が低下する問題を生じることになる。
[0007] The powder sintering method has less segregation of the high melting point metal in the ingot of the Al-based alloy containing the high melting point metal, but has the following problems. This means that the oxygen concentration increases and the packing density of the sintered body may decrease. The high oxygen concentration is due to the use of powder as a raw material. The surface of the powder is covered with oxide and has a large specific surface area. For this reason, the oxygen concentration of the sintered body increases. In addition, the active metal A
In order to use l, the surface of the powder is oxidized in consideration of safety. When the oxygen concentration of the sputtering target material is high, it becomes difficult to adjust the atmospheric pressure during film formation, and there is a problem that the film itself contains a large amount of oxygen and the reflectance is reduced.

【0008】また、充填密度をあげるための熱間静水圧
プレスによる固化成形(焼結)時に、粉末を充填するカ
プセルに欠陥が生じることがある。この結果、必要な充
填密度が得られずスパッタリングターゲット材として使
用できない問題も生じる場合がある。さらに、最終製品
を製造するまでの工程が多く、製造コストが高い問題も
ある。
[0008] Further, during solidification molding (sintering) by hot isostatic pressing to increase the filling density, defects may occur in the capsule filled with the powder. As a result, a required packing density may not be obtained and a problem that the material cannot be used as a sputtering target material may occur. Further, there is a problem that many steps are required until the final product is manufactured, and the manufacturing cost is high.

【0009】一方、溶解鋳造法は、低酸素濃度であり、
高密度の鋳塊が得られる。しかしなが、鋳塊には高融点
金属成分の偏析が生じる問題がある。溶解鋳造法の場
合、鋳造・凝固時に高融点金属、又はAlと高融点金属
の金属間化合物が晶出する。そして冷却・凝固過程で前
記晶出物が沈降し、鋳塊の底部に堆積する重量偏析が生
じ、組成的に均一な鋳塊が得られ難いという問題があ
る。
On the other hand, the melting casting method has a low oxygen concentration,
A high density ingot is obtained. However, the ingot has a problem that segregation of the high melting point metal component occurs. In the case of the melt casting method, a high melting point metal or an intermetallic compound of Al and a high melting point metal is crystallized during casting and solidification. Then, during the cooling and solidification process, the crystallized substances settle, causing weight segregation to be deposited at the bottom of the ingot, and there is a problem that it is difficult to obtain a compositionally uniform ingot.

【0010】この問題については、改善方法を提案して
いる(特願平5ー50649公報参照)。この方法は、
鋳込み完了までの鋳型内の溶湯の温度をAlと高融点金
属との金属間化合物を生成させない温度に保持する。そ
の後、鋳型内の溶湯を急冷凝固させることにより、重量
偏析を防止する方法である。この方法により、低酸素濃
度で、高融点金属含有Al基合金の均一な組成の鋳塊が
得られるようになった。
Regarding this problem, an improvement method has been proposed (see Japanese Patent Application No. 50649/1993). This method
The temperature of the molten metal in the mold until the casting is completed is maintained at a temperature at which an intermetallic compound of Al and the high melting point metal is not generated. Thereafter, the molten metal in the mold is rapidly cooled and solidified to prevent weight segregation. According to this method, an ingot having a low oxygen concentration and a uniform composition of an Al-based alloy containing a high melting point metal can be obtained.

【0011】しかしながら、この改善方法でも不十分な
場合が生じるようになった。特に、大型の鋳塊の場合、
均一な高融点金属組成を持つスパッタリングターゲット
材を得ることができないという問題である。例えば、溶
解鋳造法では、晶出した高融点金属や金属間化合物の寸
法が大きくなる。このため、高融点金属含有Al基合金
鋳塊の加工を難しくしている問題もある。
[0011] However, this improvement method has been insufficient in some cases. Especially for large ingots,
The problem is that a sputtering target material having a uniform high melting point metal composition cannot be obtained. For example, in the melt casting method, the size of the crystallized high melting point metal or intermetallic compound increases. For this reason, there is also a problem that it is difficult to process an ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal.

【0012】そこで、本発明の請求項1乃至記載の発
明は、酸素濃度が低く、従来の高融点金属含有Al基合
金鋳塊より、さらに均一な組成分布を持つ高融点金属含
有Al基合金鋳塊のスプレーフォーミング法による製造
方法を提供することを目的としたものである。特に、溶
解鋳造法では対応が困難な大型の高融点金属含有Al基
合金鋳塊において、均一な組成分布を持つ高融点金属含
有Al基合金鋳塊のスプレーフォーミング法による製造
方法を提供することを目的とするものである。
Accordingly, the invention according to claims 1 to 3 of the present invention provides a high melting point metal-containing alloy having a low oxygen concentration and a more uniform composition distribution than a conventional high melting point metal-containing alloy ingot. It is an object of the present invention to provide a method for producing an ingot by a spray forming method. In particular, it is intended to provide a method for manufacturing a high melting point metal-containing Al-based alloy ingot having a uniform composition distribution by a spray forming method in a large refractory metal-containing Al-based alloy ingot which is difficult to cope with by the melt casting method. It is the purpose.

【0013】請求項記載の発明は、請求項1乃至
載の発明の目的に加えて、高融点金属含有Al基合金鋳
塊の欠陥発生を防止し、さらに晶出する高融点金属、又
はAlと高融点金属との金属間化合物の寸法を小さくす
ることを可能とする前記第2工程におけるガスアトマイ
ズ方法を提供することを目的とするものである。高融点
金属や金属間化合物の寸法を小さくすることにより、高
融点金属含有Al基合金鋳塊の加工性を改善するもので
ある。
[0013] The invention according to claim 4 has the object of the invention according to claims 1 to 3 , in addition to preventing the occurrence of defects in the ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal, and further recrystallizing a high melting point metal, or It is an object of the present invention to provide a gas atomizing method in the second step, which makes it possible to reduce the size of an intermetallic compound of Al and a high melting point metal. By reducing the size of the refractory metal or intermetallic compound, the workability of the refractory metal-containing Al-based alloy ingot is improved.

【0014】請求項記載の発明は、請求項1乃至
載の発明の目的に加えて、酸素量の低い高融点金属含有
Al基合金鋳塊のスプレーフォーミング法による製造方
法を提供することを目的とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided, in addition to the objects of the first to fourth aspects, a method of manufacturing an Al-based alloy ingot having a low melting point and containing a high melting point metal by a spray forming method. It is the purpose.

【0015】請求項記載の発明は、請求項1乃至
載の発明の目的に加えて、光メディア用反射膜、液晶デ
ィスプレー用配線膜や遮光膜等の形成用のスパッタリン
グターゲット材に用いられる高融点金属含有Al基合金
のスプレーフォーミング法による鋳塊の製造方法を提供
することを目的とするものである。
The invention according to claim 6 is used for a sputtering target material for forming a reflection film for an optical medium, a wiring film for a liquid crystal display, a light-shielding film, and the like, in addition to the objects of the invention described in claims 1 to 5. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ingot by spray forming of an Al-based alloy containing a high melting point metal.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、前
述した目的を達成するために、高融点金属含有Al基合
金鋳塊の製造方法を鋭意研究を行った。スプレーフォー
ミング法を高融点金属含有Al基合金鋳塊の製造に初め
て適用し、種々の実験を行った。この結果、スプレーフ
ォーミング法を用いて高融点金属含有Al基合金鋳塊を
製造することにより、大型の鋳塊の製造ができ、その鋳
塊は粉末焼結法の利点である均一な組成分布と、溶解鋳
造法の利点である低酸素濃度と高密度を兼ね備えるとい
う知見を得て本発明を完成した。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention have intensively studied a method for producing an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal. The spray forming method was first applied to the production of an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal, and various experiments were performed. As a result, a large ingot can be manufactured by manufacturing an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal by using a spray forming method, and the ingot has a uniform composition distribution and an advantage of the powder sintering method. The present invention has been completed based on the finding that both the low oxygen concentration and the high density, which are advantages of the melting casting method, are obtained.

【0017】本発明は、高融点金属含有Al基合金鋳塊
のスプレーフォーミング法による製造方法において、高
融点金属含有Al基合金を前記高融点金属含有Al基合
金の液相線温度以上で溶解する第1工程と、前記高融点
金属含有Al基合金の溶湯を同高融点金属含有Al基合
金の液層線温度+50℃から液相線+200℃の温度範
でガスアトマイズにより微粒化する第2工程と、前記
微粒化した前記高融点金属含有Al基合金を、溶融又は
半凝固状態で付着させながら順次堆積させ凝固させる第
3工程とを含むことを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a method for producing an ingot of a refractory metal-containing Al-based alloy by a spray forming method, wherein the refractory metal-containing Al-based alloy is melted at a temperature not lower than the liquidus temperature of the refractory metal-containing Al-based alloy. A first step, wherein the molten metal of the high melting point metal-containing Al-based alloy is heated to a temperature range of + 50 ° C. to + 200 ° C.
And wherein a second step of atomized by gas atomization in circumference, the atomized the refractory metal-containing Al-based alloy, to include a third step of by sequentially depositing solidified while deposited in molten or semi-solid state Is what you do.

【0018】第1工程では、高融点金属含有Al基合金
の溶解原料を前記高融点金属含有Al基合金の液相線温
度以上で溶解する工程である。これにより、前記溶解原
料を完全溶解させ、均一な溶湯を得るものである。溶解
温度は前記高融点金属含有Al基合金の液相線温度+2
00℃以下することは好ましい。液相線温度+200℃
を越えると、溶湯中にAl酸化物の形成が著しくなり、
高融点金属含有Al基合金鋳塊の酸化物量が増加する。
In the first step, the raw material for melting the Al-based alloy containing a high melting point metal is melted at a temperature not lower than the liquidus temperature of the Al-based alloy containing a high melting point metal. Thus, the molten raw material is completely dissolved to obtain a uniform molten metal. The melting temperature is the liquidus temperature of the Al-based alloy containing the high melting point metal + 2
It is preferable that the temperature is not higher than 00 ° C. Liquidus temperature + 200 ℃
Exceeds, the formation of Al oxide in the molten metal becomes remarkable,
The amount of oxide in the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal increases.

【0019】第2工程では、高融点金属含有Al基合金
の溶湯を、同高融点金属含有Al基合金の液層線温度
50℃から液相線+200℃の温度範囲でガスアトマイ
ズし、高融点金属叉は金属化合物(Alと高融点金属)
を晶出させないで微粒化する工程である。
In the second step, the molten metal of the high melting point metal-containing Al-based alloy is heated to the liquidus temperature +
Gas atomization in the temperature range of 50 ° C to liquidus + 200 ° C , high melting point metal or metal compound (Al and high melting point metal)
Is a step of atomizing without crystallizing.

【0020】高融点金属又は金属間化合物(Alと高融
点金属)を晶出させない温度で、ガスアトマイズするの
で、晶出物(高融点金属又は金属間化合物)による、ア
トマイズノズルの閉塞を防止できる。さらに、高融点金
属含有Al基合金鋳塊中への巨大な晶出物の発生を抑制
できる。
Since gas atomization is performed at a temperature at which the high melting point metal or intermetallic compound (Al and high melting point metal) is not crystallized, clogging of the atomizing nozzle by the crystallized substance (high melting point metal or intermetallic compound) can be prevented. Further, generation of a huge crystallized substance in the ingot of a high melting point metal-containing Al-based alloy can be suppressed.

【0021】前記ガスアトマイズの温度を前記高融点金
属含有Al基合金の液相線温度+50℃以上にすること
により、より効果的に、アトマイズノズルの閉塞を防止
し、高融点金属含有Al基合金鋳塊中への巨大な晶出物
(高融点金属又は金属間化合物)の発生を抑制すること
は好ましい。また、前記ガスアトマイズの温度を前記高
融点金属含有Al基合金の液相線温度+200℃以下に
することにより、タンディシュ内の溶湯中のAl酸化物
の形成を抑制することは好ましい。
By setting the temperature of the gas atomization to be equal to or higher than the liquidus temperature of the high melting point metal-containing Al-based alloy + 50 ° C., the clogging of the atomizing nozzle can be prevented more effectively, and the high melting point metal-containing Al-based alloy can be cast. It is preferable to suppress the generation of a huge crystallized substance (high melting point metal or intermetallic compound) in the lump. Further, it is preferable to suppress the formation of Al oxide in the molten metal in the tundish by setting the temperature of the gas atomization equal to or lower than the liquidus temperature of the Al-based alloy containing the high melting point metal + 200 ° C.

【0022】前記第1工程又は第2工程においては、溶
解るつぼ、タンディシュの片方又は両方に、アルミナ製
耐火物又はスピネル製耐火物を用いることが好ましい。
高融点金属含有Al基合金との反応性を考慮して、低気
孔率、低熱膨張率で、耐浸食性・耐スポーリング性に優
れた材料を選定することが好ましい。
In the first step or the second step, it is preferable to use an alumina refractory or a spinel refractory for one or both of the melting crucible and the tundish.
It is preferable to select a material having low porosity, low thermal expansion coefficient, and excellent erosion resistance and spalling resistance in consideration of the reactivity with the Al-based alloy containing a high melting point metal.

【0023】さらに、溶解時に発生する酸化物除去のた
め、溶解るつぼ、タンディシュの片方又は両方に、セラ
ミックフィルターを配設することは好ましい。フィルタ
ーは高温(溶解温度〜1600℃)でも、溶損・割れ等
の発生しないアルミナ製フィルターを用いることが好ま
しい。
Further, it is preferable to dispose a ceramic filter on one or both of the melting crucible and the tundish in order to remove oxides generated during melting. It is preferable to use an alumina filter that does not cause erosion or cracking even at a high temperature (dissolution temperature to 1600 ° C.).

【0024】前記第2工程において、ガスアトマイズ時
のガス/メタル比(Nm3 /kg)を1〜5の範囲にす
ることが好ましい。ここで、ガス/メタル比はガスアト
マイズのガス流出量(Nm3 /分)/溶湯流出量(kg
/分)と定義する。ガス/メタル比を1未満にすると、
高融点金属含有Al基合金鋳塊中の晶出物(高融点金属
又は金属間化合物)の寸法が20μm以上になる。高融
点金属含有Al基合金鋳塊中の晶出物の寸法が20μm
以上になると、加工性が著しく低下する。さらに、スパ
ッタリングターゲット材に必要な特性も劣化する。一
方、ガス/メタル比が5を越えると、ガスの冷却能が高
くなり、微粒化された高融点金属含有Al基合金の溶湯
が凝固状態になる。この結果、第3工程で作られる高融
点金属含有Al基合金鋳塊中に多数の空孔が発生し、欠
陥が生じる。この結果、Al基合金鋳塊の密度や堆積歩
留りが著しく低下する。
In the second step, the gas / metal ratio (Nm 3 / kg) at the time of gas atomization is preferably in the range of 1 to 5. Here, the gas / metal ratio is the gas outflow (Nm 3 / min) / molten metal outflow (kg)
/ Min). If the gas / metal ratio is less than 1,
The size of the crystallized substance (high melting point metal or intermetallic compound) in the ingot of the high melting point metal-containing Al-based alloy becomes 20 μm or more. The size of the crystallized material in the ingot of the high melting point metal-containing Al-based alloy is 20 μm
Above this, the workability is significantly reduced. Further, characteristics required for the sputtering target material are also deteriorated. On the other hand, if the gas / metal ratio exceeds 5, the cooling capacity of the gas becomes high, and the melt of the finely divided Al-based alloy containing a high melting point metal is solidified. As a result, many holes are generated in the ingot of the high melting point metal-containing Al-based alloy produced in the third step, and defects occur. As a result, the density and the deposition yield of the Al-based alloy ingot are significantly reduced.

【0025】第3工程では、微粒化した高融点金属含有
Al基合金を、溶融又は半凝固状態で付着させながら順
次堆積させ凝固させる工程である。この工程は、次のよ
うな作用効果が生じる。 高融点金属含有Al基合金溶湯を微粒化するので、高
融点金属含有Al基合金鋳塊の成分偏析が少ない。 急冷凝固されるので、高融点金属又は金属間化合物等
の晶出物が高融点金属含有Al基合金鋳塊中に均一微細
に分布する。さらに、Al中への高融点金属の固溶を増
加でき、Al中への高融点金属の固溶による析出効果が
期待できる。 溶融又は半凝固状態で付着させながら順次堆積させ凝
固させるので、必要とされない元素(酸素、窒素等)の
汚染が少ない。特に、酸素量を低減できる。また、半溶
融状態で堆積させるので、高融点金属含有Al基合金鋳
塊の密度が高くなる。 さらに、高融点金属含有Al基合金鋳塊の密度を高める
ために、熱間静水圧プレスにより、高密度化することが
好ましい。
The third step is a step of sequentially depositing and solidifying the finely divided high-melting-point metal-containing Al-based alloy while adhering it in a molten or semi-solid state. This step has the following effects. Since the molten Al-based alloy containing the high melting point metal is atomized, component segregation of the ingot of the Al-based alloy containing the high melting point metal is small. Since it is rapidly solidified, crystallized substances such as high melting point metal or intermetallic compound are uniformly and finely distributed in the ingot of the Al-based alloy containing high melting point metal. Further, the solid solution of the high melting point metal in Al can be increased, and a precipitation effect due to the solid solution of the high melting point metal in Al can be expected. Since they are sequentially deposited and solidified while being attached in a molten or semi-solid state, contamination with unnecessary elements (oxygen, nitrogen, etc.) is small. In particular, the amount of oxygen can be reduced. In addition, since the ingot is deposited in a semi-molten state, the density of the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal increases. Further, in order to increase the density of the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal, it is preferable to increase the density by hot isostatic pressing.

【0026】本発明の高融点金属含有Al基合金鋳塊の
スプレーフォーミング法による製造方法を用いることに
より、低酸素濃度で、より均一な組成分布を持つ高融点
金属含有Al基合金鋳塊を製造できる。溶解鋳造法では
対応が困難な大型の高融点金属含有Al基合金鋳塊にお
いても、均一な組成分布を持つ、高融点金属含有Al基
合金鋳塊を製造できる。
By using the method of the present invention for producing an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal by spray forming, an ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal having a low oxygen concentration and a more uniform composition distribution is produced. it can. Even in the case of a large refractory metal-containing Al-based alloy ingot that is difficult to cope with by the melt casting method, a refractory metal-containing Al-based alloy ingot having a uniform composition distribution can be manufactured.

【0027】Ar、N2 ガス等の不活性ガスを溶解の雰
囲気ガス、ガスアトマイズガスや堆積雰囲気ガスに用い
ることは好ましい。不活性ガス雰囲気で溶解することに
より、高融点金属含有Al基合金の酸化を防止できる。
また、不活性ガス雰囲気でガスアトマイズすることによ
り、高融点金属含有Al基合金鋳塊中への酸素の固溶を
低減できる。さらに、前記高融点金属含有Al基合金鋳
塊の表面酸化を抑制し、異物の混入を防止できる。
It is preferable to use an inert gas such as Ar or N 2 gas as a dissolving atmosphere gas, a gas atomizing gas or a deposition atmosphere gas. By dissolving in an inert gas atmosphere, oxidation of the high melting point metal-containing Al-based alloy can be prevented.
Further, by performing gas atomization in an inert gas atmosphere, solid solution of oxygen in the ingot of the Al-based alloy containing a high melting point metal can be reduced. Furthermore, surface oxidation of the high melting point metal-containing Al-based alloy ingot can be suppressed, and the intrusion of foreign matter can be prevented.

【0028】高融点金属含有Al基合金に含まれる高融
点金属は、Ta、Ti、Zr、V、Nb、Cr、W、M
oの1種又は2種以上であることが好ましい。これらの
高融点金属を含むAl基合金は、光メディア用反射膜、
液晶ディスプレー用配線膜や遮光膜等の形成用のスパッ
タリングターゲット材に用いられることにより、これら
膜の特性を改善するものである。このような高融点金属
含有Al基合金鋳塊の製造に、本発明のスプレーフォー
ミング法を用いることにより、低酸素濃度で、均一な組
成分布を持つ高融点金属含有Al基合金鋳塊を得ること
ができるものである。
The refractory metals contained in the refractory metal-containing Al-based alloy are Ta, Ti, Zr, V, Nb, Cr, W, M
It is preferable that at least one of o is used. Al-based alloys containing these high-melting metals are used as reflective films for optical media,
When used as a sputtering target material for forming a wiring film for a liquid crystal display, a light-shielding film, and the like, the characteristics of these films are improved. By using the spray forming method of the present invention to produce such a high melting point metal-containing Al-based alloy ingot, to obtain a high melting point metal-containing Al-based alloy ingot having a low oxygen concentration and a uniform composition distribution. Can be done.

【0029】前記高融点金属含有Al基合金に含まれる
高融点金属の量は、0.1〜10.0at%であること
が好ましい。高融点金属のAl基合金への添加量が0.
1at%未満では、光メディア、液晶ディスプレー等に
用いられるAl基膜の性能向上の寄与しない。高融点金
属のAl基合金への添加量が増加するにつれて、高融点
金属含有Al基合金鋳塊中に晶出する高融点金属又は金
属間化合物の寸法が大きくなることがわかった。高融点
金属のAl基合金への添加量が10.0at%を越える
と、前記Al基合金鋳塊に巨大な晶出物が生じる。好ま
しくは、高融点金属のAl基合金への添加量は5.0a
t%以下である。
The amount of the high melting point metal contained in the high melting point metal-containing Al-based alloy is preferably 0.1 to 10.0 at%. The amount of refractory metal added to the Al-based alloy is 0.
If it is less than 1 at%, it does not contribute to improving the performance of the Al-based film used for optical media, liquid crystal displays and the like. It was found that as the amount of the refractory metal added to the Al-based alloy increased, the size of the refractory metal or intermetallic compound crystallized in the refractory metal-containing Al-based alloy ingot increased. If the amount of the refractory metal added to the Al-based alloy exceeds 10.0 at%, a huge crystallized substance is formed in the Al-based alloy ingot. Preferably, the amount of the refractory metal added to the Al-based alloy is 5.0a.
t% or less.

【0030】本発明の高融点金属含有Al基合金鋳塊の
スプレーフォーミング法による製造方法を膜形成用のス
パッタリングターゲット材の製造に用いることが好まし
い。スパッタリングターゲット材に要求される特性(低
酸素濃度で、成分偏析が少く、高密度であること)を満
たすことができる。また、スパッタリングターゲット材
は低い比抵抗値が望まれており、この比抵抗値を低くす
るために、好ましくは高融点金属のAl基合金への添加
量は10.0at%以下、さらに好ましくは5.0at
%以下である。
It is preferred that the method for producing an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal by the spray forming method of the present invention be used for producing a sputtering target material for forming a film. The characteristics required for the sputtering target material (low oxygen concentration, low component segregation, and high density) can be satisfied. Also, the sputtering target material is desired to have a low specific resistance. In order to reduce the specific resistance, the amount of the high melting point metal added to the Al-based alloy is preferably 10.0 at% or less, more preferably 5 at% or less. .0at
% Or less.

【0031】本発明の高融点金属含有Al基合金鋳塊の
スプレーフォーミング法による製造方法は、光メディア
用反射膜、液晶ディスプレー用配線膜や遮光膜等の形成
用のスパッタリングターゲット材の製造だけに用いられ
るものでなく、耐熱用摺動部材等の用途の材料の製造に
も用いられる。
The method of the present invention for producing an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal by the spray forming method is used only for producing a sputtering target material for forming a reflection film for an optical medium, a wiring film for a liquid crystal display, a light-shielding film and the like. It is not used, but is also used for manufacturing materials for applications such as heat-resistant sliding members.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図1によ
り説明する。図1は本発明に使用される装置の例を示す
説明図である。本発明は図示しない溶解炉に、高融点金
属含有Al基合金の溶解原料を不活性ガス雰囲気中で、
高融点金属含有Al基合金の液相線温度以上で溶解す
る。溶解された高融点金属含有Al基合金の溶湯をタン
ディシュ1に鋳込んだ。前記タンディシュ1内の前記溶
湯2の温度を、前記高融点金属含有Al基合金の液相線
温度+50℃から液相線温度+200℃の温度範囲に保
持した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an apparatus used in the present invention. In the present invention, the melting raw material of the Al-based alloy containing a high melting point metal is placed in a melting furnace (not shown) in an inert gas atmosphere.
Melts above the liquidus temperature of the Al-based alloy containing the high melting point metal. The melt of the molten Al-based alloy containing the high melting point metal was cast into the tundish 1. The temperature of the molten metal 2 in the tundish 1 was maintained in a temperature range from the liquidus temperature of the high melting point metal-containing Al-based alloy + 50 ° C to the liquidus temperature + 200 ° C.

【0033】図示しない溶解るつぼと前記タンディシュ
1はアルミナ製耐火物又スピネル製耐火物を使用した。
溶解時に発生する酸化物除去のため、前記溶解るつぼ及
び前記タンディシュ1に、アルミナ製フィルターを配設
した。さらに、高融点金属含有Al基合金の溶湯2は不
活性ガスで保護した。
As a melting crucible (not shown) and the tundish 1, an alumina refractory or a spinel refractory was used.
An alumina filter was provided in the melting crucible and the tundish 1 to remove oxides generated during melting. Further, the molten metal 2 of the Al-based alloy containing a high melting point metal was protected by an inert gas.

【0034】この溶湯2はタンディシュノズル3を介し
て不活性ガス雰囲気のチャンバー4内を自然流下させ
た。前記タンディシュ1の下方にはガスアトマイザー5
が配設され、このガスアトマイザー5から噴出される高
圧の不活性ガスジェット流6が高融点金属含有Al基合
金の溶湯流7に吹き付けられ、前記溶湯流7を微粒化し
た。この時の不活性ガスジェット流量(Nm3 /分)と
高融点金属含有Al基合金の溶湯流量(kg/分)の
比、すなわちガス/メタル比(Nm3 /kg)の比を1
〜5の範囲に設定した。
The molten metal 2 was allowed to flow naturally through the tundish nozzle 3 into the chamber 4 in an inert gas atmosphere. A gas atomizer 5 is provided below the tundish 1.
The high-pressure inert gas jet stream 6 ejected from the gas atomizer 5 is sprayed on a molten metal stream 7 of an Al-based alloy containing a high melting point metal, and the molten metal stream 7 is atomized. At this time, the ratio of the flow rate of the inert gas jet (Nm 3 / min) to the flow rate of the molten metal of the Al-based alloy containing the high melting point metal (kg / min), that is, the ratio of the gas / metal ratio (Nm 3 / kg) is 1
-5.

【0035】微粒化された高融点金属含有Al基合金粒
子は下方のコレクター8にセットした基板9上に溶融又
は半凝固状態で付着させながら順次堆積させ凝固させ
た。前記コレクター8はステッピングモータ10等の駆
動手段により、必要に応じて上下に動かしたり、回転さ
せた。前記高融点金属含有Al基合金粒子の堆積量に応
じて、前記コレクター8を徐々に降下させ、前記タンデ
ィシュノズル3と堆積最頂面の間の距離を一定に保ち、
高融点金属含有Al基合金鋳塊11を製造した。得られ
た高融点金属含有Al基合金鋳塊11は必要に応じて、
図示しない熱間静水圧プレスにより、高密度化処理を行
った。さらに、高融点金属含有Al基合金鋳塊は、鍛造
又は圧延を経て、スパッタリングターゲット材に加工し
た。
The finely divided Al-based alloy particles containing a high melting point metal were sequentially deposited and solidified while being adhered in a molten or semi-solid state on a substrate 9 set on a collector 8 below. The collector 8 was moved up and down and rotated as necessary by a driving means such as a stepping motor 10. The collector 8 is gradually lowered according to the deposition amount of the high melting point metal-containing Al-based alloy particles, and the distance between the tundish nozzle 3 and the top surface of the deposition is kept constant,
A high melting point metal-containing Al-based alloy ingot 11 was manufactured. The obtained refractory metal-containing Al-based alloy ingot 11 is optionally
Densification treatment was performed by a hot isostatic press (not shown). Furthermore, the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal was processed into a sputtering target material through forging or rolling.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

(実施例1)Alー1at%Taの高融点金属含有Al
基合金鋳塊を、本発明のスプレーフォーミング法、溶解
鋳造法および粉末焼結法(プレミックス法)により製造
した。粉末焼結法の代表例として、製造が容易で、低コ
ストとなるプレミックス法を比較例にあげた。実施例1
のAlー1at%TaのAl基合金鋳塊は、前述の発明
の実施の形態および従来技術で説明した方法で製造し
た。なお、Alー1at%TaのAl基合金の液相線温
度は1130℃である。これら鋳塊の製造条件を以下に
示す。 1)本発明のスプレーフォーミング法 ・溶解温度 :液相線温度+120℃ ・アトマイズ温度 :液相線温度+120℃ ・アトマイズ重量(鋳塊重量) :30kg ・ガス/メタル比 :3 Nm3 /kg ・アトマイズガスおよび雰囲気ガス:N2 ガス ・溶解るつぼおよびタンディシュ :アルミナ製耐火物 ・セラミックフィルター :アルミナ製フィルターを使用 2)溶解鋳造法 ・溶解温度 :液相線温度+100℃ ・鋳込温度 :液相線温度+100℃ ・鋳込重量 :20kg ・溶解るつぼ:アルミナ製耐火物 3)粉末焼結法(プレミックス法) ・混合条件 :Al粉末とTa粉末をV型ミキサーで混合 ・固化成形量 :30kg ・固化成形条件:熱間静水圧プレスにより固化成形 (500℃−1000気圧)
(Example 1) Al-1at% Ta high melting point metal-containing Al
A base alloy ingot was manufactured by the spray forming method, the melting casting method, and the powder sintering method (premix method) of the present invention. As a typical example of the powder sintering method, a premix method which is easy to manufacture and low in cost is described as a comparative example. Example 1
Was manufactured by the method described in the embodiment of the present invention and the prior art. The liquidus temperature of the Al-based alloy of Al-1 at% Ta is 1130 ° C. The manufacturing conditions for these ingots are shown below. 1) Spray forming method, the melting temperature of the present invention: liquidus temperature + 120 ° C., atomizing temperature liquidus temperature + 120 ° C., atomized by weight (ingot weight): 30kg · Gas / metal ratio: 3 Nm 3 / kg · Atomizing gas and atmosphere gas: N 2 gas-Melting crucible and tundish: Alumina refractory-Ceramic filter: Use alumina filter 2) Melting casting method-Melting temperature: Liquidus temperature + 100 ° C-Pouring temperature: Liquid phase Linear temperature + 100 ° C ・ Pouring weight: 20kg ・ Melting crucible: Refractory made of alumina 3) Powder sintering method (premix method) ・ Mixing condition: Mixing Al powder and Ta powder with V-type mixer ・ Solidification molding amount: 30kg Solidification molding conditions: Solidification molding by hot isostatic pressing (500 ° C-1000 atm)

【0037】これら鋳塊について、図2で示す位置で分
析試料を採取し、Ta濃度およびガス成分(O、N)の
分布を調査した。この結果を表1に示す。
With respect to these ingots, analytical samples were taken at the positions shown in FIG. 2, and the Ta concentration and the distribution of gas components (O, N) were examined. Table 1 shows the results.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】本発明の方法は、Ta分析値が0.96〜
0.98at%の範囲にあり、偏析が少なく、均一な組
成の鋳塊を得ることができた。一方、溶解鋳造法のTa
分析値は0.85〜1.08at%の範囲となり、バラ
ツキが大きかった。溶解鋳造法では、20kgと鋳塊が
大きくなり、鋳塊の冷却速度が遅くなり、高融点の晶出
物(Ta、又はAlとTaとの金属間化合物)の寸法が
40μmを越えるようになったことが原因と考えられ
る。
The method of the present invention has a Ta analysis value of 0.96 to 0.96.
In the range of 0.98 at%, segregation was small, and an ingot having a uniform composition could be obtained. On the other hand, Ta of the melting casting method
The analysis value was in the range of 0.85 to 1.08 at%, and the dispersion was large. In the melting casting method, the ingot becomes as large as 20 kg, the cooling rate of the ingot becomes slow, and the size of the high melting point crystallized substance (Ta or intermetallic compound of Al and Ta) exceeds 40 μm. It is considered that the cause is.

【0040】粉末焼結法のTa分析値は0.82〜0.
92at%の範囲である。粉末焼結法のTa分析値のバ
ラツキは、溶解鋳造法のバラツキより小さいが本発明の
バラツキより大きかった。粉末焼結法のTa分析値のバ
ラツキが大きくなったのは、比重差が大きいAl粉末と
Ta粉末を混合して焼結体が製造されることによると考
えられる。
The Ta analysis value of the powder sintering method is 0.82-0.
The range is 92 at%. The variation in the Ta analysis value of the powder sintering method was smaller than that of the melt casting method, but larger than that of the present invention. It is considered that the variation in the Ta analysis value of the powder sintering method became large because a sintered body was manufactured by mixing Al powder and Ta powder having a large difference in specific gravity.

【0041】ガス成分については、本発明の方法は、酸
素量が0.011〜0.22at%、窒素量が0.01
1〜0.014at%で低い値を示した。特に、本発明
の方法の酸素量は、粉末焼結法の酸素量(0.29〜
0.43at%)の1/10以下である。粉末焼結法の
酸素量が高い値を示すのは原料粉末の酸素量が高いこと
に起因している。これはプレミックス法も同様で、プレ
ミックス法の焼結体の酸素量は0.3wt%程度にな
る。なお、本発明の方法の酸素量が溶解鋳造法の酸素量
より高くなっているが、スパッタリングターゲット材と
して使用するためには、十分に低い酸素量である。ま
た、窒素量が低いのは、ガスアトマイズ時に微粒化され
た溶湯の冷却速度が速いため、この溶湯への窒素の固溶
が極端に少なくなるためである。このため、本発明の窒
素量は鋳造法の窒素量と大差がない結果となった。
Regarding the gas components, the method of the present invention has an oxygen amount of 0.011 to 0.22 at% and a nitrogen amount of 0.01 to 0.2 at%.
A low value was shown at 1 to 0.014 at%. In particular, the oxygen content of the method of the present invention is the oxygen content of the powder sintering method (0.29 to 0.29).
0.43 at%). The high value of the oxygen content in the powder sintering method is due to the high oxygen content of the raw material powder. This is the same in the premix method, and the oxygen content of the sintered body in the premix method is about 0.3 wt%. Although the amount of oxygen in the method of the present invention is higher than the amount of oxygen in the melt casting method, the amount of oxygen is sufficiently low for use as a sputtering target material. Further, the nitrogen content is low because the cooling rate of the atomized molten metal at the time of gas atomization is high, so that the solid solution of nitrogen in the molten metal becomes extremely small. Therefore, the amount of nitrogen of the present invention was not much different from the amount of nitrogen of the casting method.

【0042】また、本発明の実施例で製造したAlー1
at%TaのAl基合金鋳塊の堆積密度は95%(Al
ー1at%TaのAl基合金の真密度を100%と定
義)となり、高い密度が得られた。このAl基合金鋳塊
を圧延して、スパッタリングターゲット材に加工するこ
とにより、この鋳塊は真密度となった。このスパッタリ
ングターゲット材は光メディア用反射膜の製膜に用いら
れた。
In addition, the Al-1 produced in the embodiment of the present invention
The deposition density of an Al-based alloy ingot of at% Ta is 95% (Al
The true density of an Al-based alloy of -1 at% Ta was defined as 100%), and a high density was obtained. By rolling this Al-based alloy ingot and processing it into a sputtering target material, the ingot became a true density. This sputtering target material was used for forming a reflective film for optical media.

【0043】(実施例2)Alー4at%Taの高融点
金属含有Al基合金鋳塊を、本発明のスプレーフォーミ
ング法、溶解鋳造法および粉末焼結法(プレミックス
法)により製造した。Alー4at%TaのAl基合金
鋳塊は、実施例1と同じ条件で製造し、Ta濃度および
ガス成分(O、N)の分布を調査した。なお、Alー4
at%TaのAl基合金の液相線温度は1400℃であ
る。この結果を表2に示す。
Example 2 An ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal of Al-4 at% Ta was produced by the spray forming method, the melting casting method and the powder sintering method (premix method) of the present invention. An Al-based alloy ingot of Al-4 at% Ta was produced under the same conditions as in Example 1, and the Ta concentration and the distribution of gas components (O, N) were investigated. In addition, Al-4
The liquidus temperature of the Al-based alloy of at% Ta is 1400 ° C. Table 2 shows the results.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】本発明の方法は、Ta分析値が3.93〜
3.99at%の範囲にある。一方、溶解鋳造法のTa
分析値は3.49〜3.90at%の範囲となり、バラ
ツキが大きくなった。また粉末焼結法のTa分析値は
3.48〜4.12at%の範囲で、バラツキが大きく
なった。本発明の方法により製造する高融点金属含有A
l基合金鋳塊を偏析が少なく、均一な組成を有すること
を確認できた。また、本発明の方法で製造したAl基合
金鋳塊は低酸素濃度であり、鋳塊の堆積密度も95%と
高く、実施例1と同様の結果を得た。このAl基合金鋳
塊も圧延して、真密度のスパッタリングターゲット材に
加工し、光メディア用反射膜の製膜に用いた。
The method of the present invention has a Ta analysis value of 3.93 or more.
It is in the range of 3.99 at%. On the other hand, Ta of the melting casting method
The analysis value was in the range of 3.49 to 3.90 at%, and the variation was large. Further, the variation became large when the Ta analysis value of the powder sintering method was in the range of 3.48 to 4.12 at%. High melting point metal-containing A produced by the method of the present invention
It was confirmed that the l-base alloy ingot had less segregation and had a uniform composition. Further, the Al-based alloy ingot produced by the method of the present invention had a low oxygen concentration, and the deposition density of the ingot was as high as 95%, and the same results as in Example 1 were obtained. This Al-based alloy ingot was also rolled, processed into a true density sputtering target material, and used for forming a reflective film for optical media.

【0046】(実施例3)次に、スプレーフォーミング
法により、ガス/メタル比(Nm3 /kg)を0.5〜
7まで変化させて、Alー1.0at%Taの高融点金
属含有Al基合金鋳塊を製造した。製造条件は、ガス/
メタル比を除いて、実施例2のスプレーフォーミング法
と同じである。高融点金属含有Al基合金鋳塊中の晶出
物(Ta、金属間化合物)の寸法、堆積密度および堆積
歩留を調査した。この結果を表3に示す。
(Example 3) Next, the gas / metal ratio (Nm 3 / kg) was set to 0.5 to 0.5 by spray forming.
7 to produce an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal of Al-1.0 at% Ta. The manufacturing conditions are gas /
Except for the metal ratio, it is the same as the spray forming method of Example 2. The size, the deposition density, and the deposition yield of the crystallization product (Ta, intermetallic compound) in the ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal were investigated. Table 3 shows the results.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】ガス/メタル比が1〜5の範囲では晶出物
の寸法が20μm以下となる。また、堆積密度が90%
以上となり、堆積歩留も70%以上確保することができ
た。鋳塊の堆積密度が90%以上以上あれば、スパッタ
リングターゲット材の性能に問題ない。通常、鋳塊は圧
延、鍛造等の塑性加工を行う。この結果、鋳塊の堆積密
度が90%以上あれば、塑性加工により鋳塊の堆積密度
を真密度又は真密度近くまで高めることができる。ま
た、堆積歩留も70%以上確保することにより、製造コ
ストも低減できる。
When the gas / metal ratio is in the range of 1 to 5, the size of the crystallized material is 20 μm or less. In addition, the deposition density is 90%
As described above, a deposition yield of 70% or more could be secured. If the deposition density of the ingot is 90% or more, there is no problem in the performance of the sputtering target material. Usually, ingots are subjected to plastic working such as rolling and forging. As a result, when the deposition density of the ingot is 90% or more, the deposition density of the ingot can be increased to the true density or close to the true density by plastic working. Further, by ensuring the deposition yield of 70% or more, the manufacturing cost can be reduced.

【0049】ガス/メタル比が0.5では晶出物の寸法
が38μmとなる。また、堆積密度、堆積歩留も低くな
る。ガス/メタル比が0.5では溶湯流出量に対して、
ガスアトマイズのガス流量が少なくなり、高融点金属含
有Al基合金の溶湯の微粒化が不十分となり、晶出物の
寸法が大きくなる。これにともない、前記Al基合金鋳
塊の内部に空孔が多数発生し、堆積密度および堆積歩留
が低下したものである。
When the gas / metal ratio is 0.5, the size of the crystallized material is 38 μm. In addition, the deposition density and the deposition yield are reduced. When the gas / metal ratio is 0.5,
The gas flow rate of the gas atomization decreases, the atomization of the molten metal of the Al-based alloy containing the high melting point metal becomes insufficient, and the size of the crystallized material increases. Along with this, a large number of vacancies were generated inside the Al-based alloy ingot, and the deposition density and the deposition yield were reduced.

【0050】一方、ガス/メタル比が5を越えると、高
融点金属含有Al基合金鋳塊の堆積密度および堆積歩留
りが著しく低下した。これは、ガス/メタル比が5を越
えると、溶湯流出量に対するガスアトマイズのガス流量
が多くなる。この結果、ガスの冷却能が高くなり、前記
微粒化された溶湯が凝固状態になる。これにともない、
前記Al基合金鋳塊の堆積密度および堆積歩留が低下し
たものである。
On the other hand, when the gas / metal ratio exceeds 5, the deposition density and the deposition yield of the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal are significantly reduced. This is because when the gas / metal ratio exceeds 5, the gas flow rate of gas atomization with respect to the molten metal outflow amount increases. As a result, the cooling capacity of the gas is increased, and the atomized molten metal is solidified. Along with this,
The deposition density and the deposition yield of the Al-based alloy ingot are reduced.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の方法を用
いることにより、大型の高融点金属含有Al基合金鋳塊
の製造ができ、その鋳塊は粉末焼結法の利点である均一
な組成分布と、溶解鋳造法の利点である低酸素濃度と高
密度を兼ね備えたものである。特に、スパッタリング材
として優れた特性(Al基合金中の高融点金属の偏析が
少く、低酸素濃度で、高密度)を持つことができる。
As described above, by using the method of the present invention, it is possible to produce a large ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal, and the ingot can be made uniform by the powder sintering method. It has both a high composition distribution and low oxygen concentration and high density, which are advantages of the melting casting method. In particular, it can have excellent characteristics (low segregation of high melting point metal in Al-based alloy, low oxygen concentration and high density) as a sputtering material.

【0052】本発明のうち請求項1乃至記載の発明
は、従来の粉末焼結法、溶解鋳造法より、さらに均一な
組成分布を持つ高融点金属含有Al基合金鋳塊を製造を
可能とするものである。特に、溶解鋳造法では対応が困
難な大型の高融点金属含有Al基合金鋳塊において、均
一な組成分布を持つ高融点金属含有Al基合金鋳塊を製
造を可能とするものである。これにより、スパッタリン
グの生産性およびスパッタリング材の生産性の向上を図
ることを可能とするものである。
According to the first to third aspects of the present invention, it is possible to produce an Al-based alloy ingot containing a high melting point metal having a more uniform composition distribution than conventional powder sintering and melting casting methods. Is what you do. In particular, the present invention makes it possible to produce a high-melting-point metal-containing Al-based alloy ingot having a uniform composition distribution in a large-sized high-melting-point metal-containing Al-based alloy ingot that is difficult to cope with by the melt casting method. This makes it possible to improve the productivity of sputtering and the productivity of sputtering material.

【0053】請求項記載の発明は、請求項1乃至
載の発明の効果に加えて、高融点金属含有Al基合金鋳
塊の欠陥発生を防止し、さらに晶出物(高融点金属、金
属間化合物)の寸法を小さくすることを可能とするもの
である。晶出物の寸法を20μm以下にすることによ
り、高融点金属含有Al基合金鋳塊の加工性を著しく改
善することを可能とするものである。
The invention described in claim 4 has, in addition to the effects of the inventions described in claims 1 to 3, a defect in the ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal is prevented, and a crystallized substance (high melting point metal, (Intermetallic compound). By setting the size of the crystallized material to 20 μm or less, it is possible to remarkably improve the workability of the Al-based alloy ingot containing a high melting point metal.

【0054】請求項記載の発明は、請求項1乃至
載の発明の効果に加えて、高融点金属含有Al基合金鋳
塊中への酸素の固溶量の低減、さらに異物の混入防止す
ることを可能とするものである。
The fifth aspect of the present invention provides, in addition to the effects of the first to fourth aspects, a reduction in the amount of oxygen dissolved in an ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal and further prevention of foreign matter from entering. It is possible to do.

【0055】請求項記載の発明を、光メディア用反射
膜、液晶ディスプレー用配線膜や遮光膜等の形成用のス
パッタリングターゲット材の製造に用いることにより、
高信頼性、高寿命、高性能の膜を製造できるスパッタリ
ングターゲット材の製造を可能とするものである。以上
The invention according to claim 6 is used for manufacturing a sputtering target material for forming a reflection film for an optical medium, a wiring film for a liquid crystal display, a light shielding film, and the like.
It enables the production of a sputtering target material capable of producing a highly reliable, long life, high performance film. that's all

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に使用される装置の例を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an apparatus used in the present invention.

【図2】実施例1および2の分析試料の採取位置を示す
図であって、aは本発明の実施例の圧延板材(10×1
50×800mm)の採取位置、bは比較材(鋳造法、
粉末冶金法)の圧延板材(10×150×800mm)
の採取位置示す説明図である。
FIG. 2 is a view showing a sampling position of an analysis sample of Examples 1 and 2, wherein a is a rolled sheet material (10 × 1) of an example of the present invention;
50 × 800 mm) sampling position, b is a comparative material (casting method,
Rolled sheet material (powder metallurgy) (10 x 150 x 800 mm)
It is explanatory drawing which shows the sampling position.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タンディシュ 2 高融点金属含有Al基合金の溶湯 3 タンディシュノズル 4 チャンバー 5 ガスアトマイザー 6 ジェット流 7 高融点金属含有Al基合金の溶湯流 8 コレクター 9 基板 10 ステッピングモータ 11 高融点金属含有Al基合金鋳塊 REFERENCE SIGNS LIST 1 tundish 2 molten metal of Al-based alloy containing high melting point metal 3 tundish nozzle 4 chamber 5 gas atomizer 6 jet stream 7 molten stream of Al-based alloy containing high melting point metal 8 collector 9 substrate 10 stepping motor 11 Al-based alloy containing high melting point metal Ingot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C23C 14/34 C23C 14/34 A // B22F 9/08 B22F 9/08 S (72)発明者 古田 誠矢 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合研究所 地区内 (56)参考文献 特開 昭64−57965(JP,A) 特開 平6−330263(JP,A) 特開 平3−82722(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 23/00 C23C 6/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C23C 14/34 C23C 14/34 A // B22F 9/08 B22F 9/08 S (72) Inventor Seiya Furuta Kobe, Hyogo Prefecture 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku Kobe Steel, Ltd. Kobe Research Institute In the area (56) References JP-A-64-57965 (JP, A) JP-A-6-330263 (JP, A) JP-A Heisei 3-82722 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22D 23/00 C23C 6/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高融点金属含有Al基合金鋳塊のスプレ
ーフォーミング法による製造方法において、 高融点金属含有Al基合金を、前記高融点金属含有Al
基合金の液相線温度以上で溶解する第1工程と、 前記高融点金属含有Al基合金の溶湯を、同高融点金属
含有Al基合金の液相線温度+50℃から液相線+20
0℃の温度範囲でガスアトマイズにより微粒化する第2
工程と、 前記微粒化した前記高融点金属含有Al基合金を、溶融
又は半凝固状態で付着させながら順次堆積させ凝固させ
る第3工程と、 を含んでなる高融点金属含有Al基合金のスプレーフォ
ーミング法による鋳塊の製造方法。
1. A method for producing an ingot of an Al-based alloy containing a high melting point metal by a spray forming method, comprising:
A first step of melting at a temperature equal to or higher than the liquidus temperature of the base alloy; and melting the molten metal of the high melting point metal-containing Al-based alloy from the liquidus temperature of the high melting point metal-containing Al-based alloy + 50 ° C to the liquidus line +20
2nd atomization by gas atomization in the temperature range of 0 ° C
And a third step of sequentially depositing and solidifying the finely divided Al-based alloy containing high melting point metal while adhering it in a molten or semi-solidified state, and spray forming the Al-based alloy containing high melting point metal. Method for producing ingots.
【請求項2】 前記高融点金属含有Al基合金に含まれ
る高融点金属が、Ta、Ti、Zr、V、Nb、Cr、
W、Moの1種又は2種以上である請求項1記載の高融
点金属含有Al基合金のスプレーフォーミング法による
鋳塊の製造方法。
2. The refractory metal contained in the refractory metal-containing Al-based alloy is Ta, Ti, Zr, V, Nb, Cr,
The method for producing an ingot by spray forming a refractory metal-containing Al-based alloy according to claim 1, wherein the ingot is at least one of W and Mo.
【請求項3】 前記高融点金属含有Al基合金に含まれ
る高融点金属の量が、0.1〜10.0at%である請
求項1又は2記載の高融点金属含有Al基合金のスプレ
ーフォーミング法による鋳塊の製造方法。
3. The spray forming of a high melting point metal-containing Al-based alloy according to claim 1, wherein the amount of the high melting point metal contained in the high melting point metal-containing Al-based alloy is 0.1 to 10.0 at%. Method for producing ingots.
【請求項4】 前記第2工程において、ガスアトマイズ
時のガス/メタル比(Nm 3 /kg)が1〜5の範囲で
ある請求項1乃至3のいずれかに記載の高融点金属含有
Al基合金のスプレーフォーミング法による鋳塊の製造
方法。 ここで、ガス/メタル比=(ガスアトマイズのガ
ス流出量/溶湯流出量)と定義する。
4. In the second step, gas atomization is performed.
Gas / metal ratio (Nm 3 / kg) in the range of 1 to 5
The high melting point metal-containing material according to any one of claims 1 to 3.
Production of ingot by spray forming method of Al base alloy
Method. Here, gas / metal ratio = (gas atomizing gas
Outflow / melt outflow).
【請求項5】 前記第1工程の溶解雰囲気、前記第2工
程のガスアトマイズガス及び前記第3工程の堆積雰囲気
に不活性ガスを用いる請求項1乃至4のいずれかに記載
の高融点金属含有Al基合金のスプレーフォーミング法
による鋳塊の製造方法。
5. The method according to claim 1 , wherein the dissolving atmosphere in the first step, the second step
Atomizing gas and deposition atmosphere of the third step
5. The method according to claim 1, wherein an inert gas is used.
Forming Method of Al-based Alloy Containing High Melting Point Metal
Method for producing ingots.
【請求項6】 膜形成用のスパッタリングターゲット材
の製造に用いられる 請求項1乃至5のいずれかに記載の
高融点金属含有Al基合金のスプレーフォーミング法に
よる鋳塊の製造方法。
6. A sputtering target material for forming a film.
The method according to claim 1, which is used for manufacturing
Spray forming method for Al-based alloy containing high melting point metal
Method for producing ingots.
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