WO2019188713A1 - モリブデン素材およびその製造方法 - Google Patents

モリブデン素材およびその製造方法 Download PDF

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WO2019188713A1
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諒広 吉田
角倉 孝典
瀧田 朋広
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株式会社アライドマテリアル
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    • B22F5/10Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106Tube or ring forms

Definitions

  • This invention relates to a molybdenum material.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-063888, which is a Japanese patent application filed on March 29, 2018. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • molybdenum materials are disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication Nos. 2007-169789 and 2007-113033.
  • the molybdenum material according to one embodiment of the present invention is a molybdenum material having a diameter of 75 mm or more and a length of 250 mm or more, and the relative density of the molybdenum material is 99.5% or more.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing molybdenum powder filled in a container.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the container and molybdenum powder compressed with HIP.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the molybdenum sintered body taken out from the container.
  • FIG. 4 is a perspective view of a disc cut from a molybdenum material.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a portion for taking out the test piece from the disc.
  • the molybdenum material according to one embodiment of the present invention is a molybdenum material having a diameter of 75 mm or more and a length of 250 mm or more, and the relative density of the molybdenum material is 99.5% or more.
  • the relative density of the molybdenum material is 99.9% or more.
  • the molybdenum material contains 99.9% by mass or more of molybdenum.
  • the molybdenum material is 0.3 mass% or more and 1.5 mass% or less of titanium, 0.03 mass% or more and 0.1 mass% or less of zirconium, and 0.01 mass of carbon. % To 0.3% by mass with the balance being molybdenum and inevitable impurities.
  • the method for producing the molybdenum material preferably includes the step (1) of producing a first core alloy having an outer diameter of 40 mm or less using a hot isostatic pressing method, and a tube having a diameter larger than that of the first core alloy.
  • This rod is subjected to molding with a forming degree of 67% using a radial forging machine, thereby obtaining a tungsten rod having an average relative density of 99.66% and a relative core density of 99.63%. Yes.
  • the crystal grain size that is, the average number of crystal grains per mm 2 is about 800 at the center of the rod and about 850 at the periphery.
  • Mo powder having an average particle diameter of 45 ⁇ m or less is filled in a soft iron can, and then sealed by vacuum degassing while heating at a temperature of 400 ° C.
  • This soft iron can is pressed with HIP at a temperature of 1250 ° C. and a pressure of 148 MPa for 5 hours to form a Mo sintered body having a relative density of 99.8%.
  • This Mo sintered body is cut into a plate shape having a length of 380 mm, a width of 110 mm, and a thickness of 8.1 mm, heated to 700 ° C., and then rolled to a thickness of 4.6 mm within a temperature range not lower than 200 ° C. We perform plastic working by.
  • Patent Documents 1 and 2 cannot meet customer demands for efficient production of Mo materials. Further, it is impossible to produce a large volume Mo material with small density unevenness necessary for the demand for increasing the size and strength of parts such as furnace materials.
  • the sintered alloy tends to have a low internal density and a high outer periphery.
  • the density unevenness between the inside and the outside increases as the product size increases.
  • a large stress must be applied to the Mo material hot.
  • the diameter of the Mo sintered body is unprecedented by making the Mo sintered body stepwise from the center side to the outer peripheral side and densifying the whole.
  • a rod-shaped Mo material of 75 mm or more was obtained.
  • this Mo material a large number of parts having a uniform density can be obtained.
  • the Mo material is used for the target application, since the density of the Mo material is uniform, a large number of wafers with uniform consumption and good wear characteristics can be obtained.
  • the Mo material is used for a heater, a large number of heating elements that have small variations in electrical resistance and are difficult to disconnect can be obtained.
  • the Mo material is used for a furnace material, a large number of members having uniform material strength can be obtained.
  • the Mo material is used for an electrode for resistance welding, since the density of the Mo material is uniform, a large number of electrodes with small fluctuations in joining conditions can be obtained.
  • the diameter of the Mo material is 75 mm or more.
  • the diameter of the Mo material is preferably 300 mm or less.
  • the Mo material can be used for a large-volume component such as the above-described target, heater, furnace material, or resistance welding electrode.
  • the diameter of the Mo material is 140 mm or more. More preferably, the diameter of the Mo material is 200 mm or more.
  • the diameter of the Mo material may be as large as 75 mm or more, but is preferably 300 mm or less from the viewpoint of actual use.
  • the method for measuring the diameter of the Mo material is to measure the diameters of an arbitrary plurality of locations of the Mo material with calipers, and the average value of the measured maximum diameter and minimum diameter is taken as the diameter of the Mo material.
  • the variation in the diameter of the Mo material is preferably within 20%.
  • the black skin formed on the outer periphery of the Mo material is removed by machining, if the variation in the diameter of the Mo material exceeds 20%, it may be difficult to remove the black skin. Note that “probable” indicates that there is a slight possibility that this will occur, and it does not mean that it will occur with a high probability.
  • the shape of the Mo material is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal shape.
  • the diameter of the imaginary circle having the largest area inside the polygon is defined as the diameter of the Mo material.
  • the density of Mo raw material is measured about the part in said virtual circle of the maximum area.
  • the length of the Mo material is 250 mm or more.
  • the length of the Mo material is preferably 1500 mm or less.
  • the length of the Mo material is 250 mm or more, for example, when the above-described parts are formed from the Mo material, a large number of parts can be taken from the Mo material at a time.
  • the length of the Mo material is less than 250 mm, there is a possibility that the removal height of the parts becomes small and the production efficiency is deteriorated.
  • the density of the central portion of the Mo material can be increased by the conventional method without using the steps in this embodiment.
  • the length of the Mo material may be as long as it is 250 mm or more, but is preferably 1500 mm or less from the viewpoint of actual use.
  • the relative density inside the Mo material is 99.5% or more.
  • the relative density inside the Mo material is 99.5% or more, when a large number of the above parts are taken from each part of the Mo material, the density difference between the parts can be reduced.
  • the relative density inside the Mo material is 99.9% or more. More preferably, the relative density inside the Mo material is 100%.
  • the relative density inside the Mo material is less than 99.5%, the density unevenness between parts is large, and there is a possibility that the part characteristics may vary.
  • the method for measuring the relative density inside the Mo material is as follows.
  • the relative density of the Mo material may be simply referred to as a relative density.
  • a disc having a thickness of 30 mm is cut out from a total of three locations, both in the longitudinal direction and at the center, of the Mo material.
  • evaluation locations 10 ⁇ 10 ⁇ 10 mm test pieces were cut out from a total of three locations: the surface vicinity, the center, and the intermediate position between the surface vicinity and the center in the diameter direction of each cut disk, and the Archimedes method was used.
  • the relative density of the Mo material was measured by the relative density of the Mo material.
  • the relative density of the Mo material is calculated from the composition of the Mo material, the true density calculated from the composition of the Mo material, the volume of the test piece, and the mass of the test piece.
  • the volume of the test piece is the volume of the rise in the water level when the test piece is put in a beaker containing water.
  • the mass of the test piece is measured with an electronic balance.
  • the Mo material may contain 99.9% by mass or more of Mo. In this case, it is possible to improve the machinability and plastic workability of the Mo material compared to the Mo material having a Mo content of less than 99.9% by mass.
  • Mo material is 0.3 mass% or more and 1.5 mass% or less of Ti, 0.03 mass% or more and 0.1 mass% or less of Zr, and 0.01 mass% or more and 0.3 mass% or less of C And the balance may be composed of Mo, inevitable impurities and inevitable gas impurities. In this case, the mechanical strength of the Mo material can be increased as compared with the Mo material having a Mo content of 99.9% by mass or more.
  • the inevitable impurities include, for example, at least one of Al, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, Si, Na, K, and W.
  • Inevitable gas impurities include at least one of N and O, for example.
  • the mass content of the total amount of inevitable impurities in the Mo material is preferably 0.1% by mass or less.
  • the mass content of the total amount of inevitable gas impurities in the Mo material is preferably 0.01% by mass or less.
  • Mo molybdenum material having a mass content of Mo of 99.9% by mass or more.
  • the Mo material having sufficient density and stable characteristics may not be obtained. If the mass content of the total amount of inevitable gas impurities in the Mo material exceeds 0.01% by mass, the Mo material having a sufficient density and stable characteristics may not be obtained.
  • the measuring method of the composition of the metal element is ICP (inductively coupled plasma emission spectroscopy) of JIS H1404 (2001).
  • a measuring device for metal elements by ICP is ICPS-8100 manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the measuring device for C is EMIA-920-V2 manufactured by Horiba.
  • the measuring device for O and N is ON-836 manufactured by LECO.
  • the breaking strength of the Mo material at room temperature is preferably 400 MPa or more, and the breaking strength of the Mo material at 1000 ° C. is preferably 50 MPa or more.
  • breaking strengths are not satisfied, for example, when a Mo material is used for a furnace material, there is a risk of deformation during use.
  • the number of holes having a diameter of 30 ⁇ m or more contained in the Mo material is preferably 0 / cm 2 , and the number of holes having a diameter of less than 30 ⁇ m is preferably 200 / cm 2 or less.
  • the method for measuring the number of holes included in the Mo material is as follows. With respect to the obtained rod-shaped Mo material, a disc-shaped sample having a thickness of 15 mm and a diameter of 10 mm is cut out from each of the center in the diameter direction and the vicinity of the surface. The cut surface of the sample is polished so that the surface roughness (Rz) of the polished surface is 0.2 ⁇ m or less. As a polishing method, for example, the cut surface is polished using water resistant paper No. 180 to 2000, and then buffed using a diamond suspension having a particle size of 1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • Observe the polished surface of the sample using an Olympus stereo microscope SZ40 and confirm the position of the maximum diameter hole.
  • the extraction range including the position of the hole with the maximum diameter on the polished surface of the sample is observed at 1000 times using a KEYENCE microscope VHX-6000, and the maximum diameter of the hole is measured.
  • the maximum diameter of the holes is the diameter of the inscribed circle of the observed holes.
  • the extraction range is within a circle having a radius of 4 mm from the center of the polished surface of the sample having a diameter of 10 mm. Further, while expanding the extraction range by 100 times, all the ones having different contrast from the matrix are determined as voids, extracted and subjected to contamination analysis, and the number of holes is measured. At this time, the number of holes is measured in a state where the extraction parameters are adjusted so as to coincide with the measured value when the maximum diameter of the holes is 1000 times.
  • the Mo material includes holes having a diameter of 30 ⁇ m or more, and when the number of holes having a diameter of less than 30 ⁇ m exceeds 200 / cm 2 , for example, when the Mo material is used for a target application, sputtering is performed. Due to this, there is a possibility that the variation in the thickness of the film formed becomes large.
  • Example 1 Manufacturing Process of Mo Sintered Body as Mo Material (1-1)
  • Mo powder having a FSSS particle size of 4.0 ⁇ m by the Fisher method was used as a raw material.
  • the Fsss particle size is preferably 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the Fsss particle size exceeds 10 ⁇ m, the overall density of the Mo sintered body may not increase. If the Fsss particle size is less than 3 ⁇ m, the density of the central portion of the Mo sintered body may not be increased. Pure Mo powder was used as the raw material powder.
  • the thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 2000 mm.
  • the sample number 1 was 43 mm
  • the sample number 2 was 60 mm
  • the sample number 3 was 77 mm
  • the sample number 101 was 135 mm.
  • the capsule 21 is composed of a mild steel can. However, the material of the capsule 21 is not limited to mild steel.
  • the lid 22 to which the high-temperature degassing pipe 23 is welded is connected to the capsule 21 and TIG (Tungsten Inert Gas). Welded. A hose connected to the oil rotary pump and the oil diffusion pump was attached to the tip 25 of the pipe 23.
  • a container with a lid 22 welded to a capsule 21 is placed in an atmospheric furnace maintained at a temperature of 500 ° C., and evacuated using an oil rotary pump and an oil diffusion pump, and the internal pressure of the container is changed from normal pressure to 1 ⁇ 10 ⁇ The pressure was reduced to 3 Pa.
  • the sealing part 24 was provided by sealing.
  • the thickness of the mild steel can is preferably 3 mm or more and 20 mm or less. If the thickness of the mild steel can exceeds 20 mm, the density of the Mo alloy may not increase during pressure sintering. When the thickness of the mild steel can is less than 3 mm, the capsule 21 may be broken during pressure sintering. In the capsule 21, the outer peripheral portion and the bottom portion may be integrally formed. When the size of the capsule 21 is large, the outer peripheral portion and the bottom portion, which are formed of different members, may be joined to each other by TIG welding. Good. As the lid 22, for example, a plate material having the same thickness as the capsule 21 can be used.
  • the furnace temperature during high temperature degassing is preferably 400 ° C or higher and 500 ° C or lower.
  • the Mo powder may be oxidized when the degree of vacuum in the container is low.
  • the furnace temperature is less than 400 ° C., the gas component adsorbed on the Mo powder cannot be sufficiently degassed, and there is a possibility that voids are generated inside the Mo alloy.
  • the high-temperature degassing time is preferably 1 hour or more and 5 hours or less after the temperature of the capsule 21 becomes the same as the furnace temperature. After the time for high temperature degassing exceeds 5 hours, the properties of the Mo alloy are not improved. Therefore, if the high temperature degassing is performed for more than 5 hours, the economic efficiency deteriorates. When the high temperature degassing time is less than 1 hour, gas components adsorbed on the Mo powder cannot be sufficiently degassed, and there is a possibility that voids are generated inside the Mo alloy.
  • the ultimate pressure in the container during high-temperature degassing is preferably less than 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa.
  • the ultimate pressure in the container is 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or more, deaeration is not sufficiently performed, and there is a possibility that the density of the Mo alloy is difficult to increase during pressing by HIP.
  • the bulk density of the Mo powder in the container is preferably 2.5 g / cm 3 or more and 5.0 g / cm 3 or less.
  • the bulk density of the Mo powder exceeds 5.0 g / cm 3 , gas components adsorbed on the Mo powder cannot be sufficiently degassed, and the density of the Mo alloy may not be easily increased.
  • the bulk density of the Mo powder is less than 2.5 g / cm 3 , the shrinkage ratio of the Mo alloy during pressing with HIP becomes too large, and there is a possibility that a target Mo sintered body cannot be obtained.
  • the bulk density of the Mo powder in the container is 3.5 g / cm 3 or more and 4.5 g / cm 3 or less.
  • the container was removed by machining to obtain a core sintered body 11 as the first core alloy of sample numbers 1 to 3 and 101 as shown in FIG.
  • the size of the core sintered body 11 is as shown in Table 1.
  • the heating temperature during HIP is preferably 1000 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower. When the heating temperature exceeds 1350 ° C., the temperature becomes close to the melting point of the mild steel constituting the capsule 21, and the capsule 21 may be broken during HIP. When the heating temperature is less than 1000 ° C., the density of the Mo alloy may not increase during HIP.
  • the ultimate pressure in the container during HIP is preferably 98 MPa or more and 250 MPa or less. After the ultimate pressure in the container exceeds 250 MPa, the density of the Mo alloy does not increase. Therefore, if the pressure is increased to exceed 250 MPa, the economic efficiency deteriorates. If the ultimate pressure in the container is less than 98 MPa, the density of the Mo alloy may not increase.
  • the time for applying HIP is preferably 1 hour or more and 10 hours or less. After the time for applying HIP exceeds 10 hours, the density of the Mo alloy does not increase. Therefore, if HIP is applied for more than 10 hours, the economic efficiency deteriorates. When the time for applying HIP is less than 1 hour, the density of the Mo alloy may not increase.
  • the machining allowance of the Mo alloy when removing the mild steel can of the container is preferably 3 mm or more and 10 mm or less.
  • the machining allowance of the Mo alloy exceeds 10 mm, the machining time becomes long and the yield of the material is lowered, so that the economic efficiency is deteriorated.
  • the machining allowance of the Mo alloy is less than 3 mm, there is a possibility that the mild steel can cannot be completely removed from the Mo alloy.
  • three mild steel can capsules 21 shown in FIG. 1 were prepared.
  • the thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 1600 mm.
  • the sample number 1 was 102 mm, the sample number 2 was 95 mm, and the sample number 3 was 88 mm.
  • the Mo sintered body was placed in the center of the capsule 21, and the raw material described in the column “(1-1) Raw material” was filled between the capsule 21 and the core sintered body 11. According to the process described in the column “(1-2) Core alloy”, the container was sealed at a high temperature of 400 ° C. and sealed.
  • Example 2 In Example 2, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the length was 1000 mm, and the diameter of the core sintered body 11 was increased by adding HIP twice. Then, Mo materials of sample numbers 4 to 6 were produced. In the comparative example, the Mo material of sample number 102 was produced in the same manner as sample number 101 except that the length was 1000 mm. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the length was 500 mm, and the core sintered body 11 was increased in diameter by adding HIP twice. Then, Mo materials of sample numbers 7 to 9 were prepared. In the comparative example, the Mo material of sample number 103 was prepared in the same manner as sample number 101 except that the length was 500 mm. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 3.
  • Example 4 the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 1 except that the length was 250 mm, and the core sintered body 11 was increased in diameter by adding HIP twice. Then, Mo materials of sample numbers 10 to 12 were prepared. In the comparative example, the Mo material of sample number 104 was prepared in the same manner as sample number 101 except that the length was 250 mm. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 4.
  • Example 5 In Example 5, three soft steel can capsules 21 shown in FIG. 1 were prepared in order to obtain the core sintered bodies 11 of sample numbers 13 to 15. The thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 2000 mm. Regarding the inner diameter of the capsule 21, the sample number 13 was 43 mm, the sample number 14 was 60 mm, and the sample number 15 was 77 mm. A core sintered body 11 was prepared in the same manner as in Example 1, and the diameter was increased to 100 mm by adding HIP to the core sintered body 11 twice or three times. Fifteen Mo materials were produced. In the comparative example, the Mo material of sample number 105 was prepared in the same manner as sample number 101 except that the diameter was 100 mm. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 5.
  • Example 6 In Example 6, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 5 except that the length was 1000 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 twice or three times.
  • the Mo material of sample numbers 16 to 18 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 106 was produced in the same manner as sample number 105 except that the length was 1000 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 6.
  • Example 7 the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 5 except that the length was 500 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 twice or three times.
  • the Mo material of sample numbers 19 to 21 was prepared by sizing.
  • the Mo material of sample number 107 was prepared in the same manner as sample number 105 except that the length was 500 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 7.
  • Example 8 the core sintered body 11 was prepared in the same manner as in Example 5 except that the length was 250 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 twice or three times.
  • the Mo material of Sample Nos. 22 to 24 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 108 was prepared in the same manner as sample number 105 except that the length was 250 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 8.
  • Example 9 In Example 9, three soft steel can capsules 21 shown in FIG. 1 were prepared in order to obtain the core sintered bodies 11 of sample numbers 25 to 27.
  • the thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 2000 mm.
  • the sample number 25 was 43 mm, the sample number 26 was 60 mm, and the sample number 27 was 77 mm.
  • the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 1, and the diameter was increased to 150 mm by adding HIP 4 or 5 times to the core sintered body 11, and sample numbers 25 to 27 Mo materials were produced.
  • the Mo material of sample number 109 was prepared in the same manner as sample number 101 except that the diameter was 150 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 9 and Table 10.
  • Example 10 the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 9 except that the length was 1000 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 four times or five times.
  • the Mo material of sample numbers 28 to 30 was produced by increasing the diameter.
  • a Mo material of sample number 110 was produced in the same manner as sample number 109 except that the length was 1000 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 11 and Table 12.
  • Example 11 In Example 11, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 9 except that the length was 500 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 four times or five times.
  • the Mo material of sample numbers 31 to 33 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 111 was prepared in the same manner as sample number 109 except that the length was 500 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 13 and Table 14.
  • Example 12 the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 9 except that the length was 250 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 four times or five times.
  • the Mo material of sample numbers 34 to 36 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 112 was produced in the same manner as sample number 109 except that the length was 250 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 15 and Table 16.
  • Example 13 In Example 13, three soft steel can capsules 21 shown in FIG. 1 were prepared in order to obtain the core sintered bodies 11 of sample numbers 37 to 39.
  • the thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 2000 mm.
  • the sample number 37 was 43 mm, the sample number 38 was 60 mm, and the sample number 39 was 77 mm.
  • a core sintered body 11 was prepared in the same manner as in Example 1, and the diameter was increased to 220 mm by adding 6 or 7 times of HIP to the core sintered body 11, and sample numbers 37 to 39 Mo materials were produced.
  • the Mo material of sample number 113 was produced in the same manner as sample number 101 except that the diameter was 220 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 17 and Table 18.
  • Example 14 In Example 14, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 13 except that the length was 1000 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 6 times or 7 times.
  • the Mo material of sample numbers 40 to 42 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 110 was produced in the same manner as sample number 113 except that the length was 1000 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 19 and Table 20.
  • Example 15 In Example 15, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 13 except that the length was 500 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 6 times or 7 times.
  • the Mo material of sample numbers 43 to 45 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 115 was produced in the same manner as sample number 113 except that the length was 500 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 21 and Table 22.
  • Example 16 In Example 16, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 13 except that the length was 250 mm, and HIP was added 6 times or 7 times to the core sintered body 11 and applied.
  • the Mo material of sample numbers 46 to 48 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 116 was prepared in the same manner as sample number 113 except that the length was 250 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 23 and Table 24.
  • Example 17 In Example 17, three mild steel can capsules 21 shown in FIG. 1 were prepared in order to obtain the core sintered bodies 11 of sample numbers 49 to 51.
  • the thickness of the capsule 21 was 10 mm, and the length of the capsule 21 was 2000 mm.
  • the sample number 49 was 43 mm, the sample number 50 was 60 mm, and the sample number 51 was 77 mm.
  • the core sintered body 11 was prepared in the same manner as in Example 1, and the diameter was increased to 300 mm by adding 9 times or 10 times of HIP to the core sintered body 11, and sample numbers 49 to 51 Mo materials were produced.
  • the Mo material of sample number 117 was prepared in the same manner as sample number 101 except that the diameter was 300 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 25 and Table 26.
  • Example 18 In Example 18, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 17 except that the length was 1000 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 9 times or 10 times.
  • the Mo material of sample numbers 52 to 54 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 118 was produced in the same manner as sample number 117 except that the length was 1000 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 27 and Table 28.
  • Example 19 In Example 19, the core sintered body 11 was prepared in the same manner as in Example 17 except that the length was 500 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 9 times or 10 times.
  • the Mo material of sample numbers 55 to 57 was produced by increasing the diameter.
  • the Mo material of sample number 119 was produced in the same manner as sample number 117 except that the length was 500 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 29 and Table 30.
  • Example 20 In Example 20, the core sintered body 11 was produced in the same manner as in Example 17 except that the length was 250 mm, and HIP was added to the core sintered body 11 9 times or 10 times.
  • the Mo material of sample numbers 58 to 60 was produced by sizing.
  • the Mo material of sample number 120 was produced in the same manner as sample number 117 except that the length was 250 mm.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 31 and Table 32.
  • the relative density of the Mo material can be set to 99.5% or more. It was confirmed that the relative density of the Mo material could be 99.9% or more.
  • Example 21 In Example 21, the sample numbers 301 to 303 and 601 were changed in the same manner as in Example 17 except that the composition of the Mo material was changed by adding the Ti component, the Zr component, and the C component to the Mo component of the raw material. Mo material was produced. Specifically, Mo powder, TiC powder, and ZrC powder were mixed to prepare a raw material powder. The FSSS particle size of the Mo powder was 4.0 ⁇ m. The FSSS particle size of the TiC powder was 2.0 ⁇ m. The FSSS particle size of the ZrC powder was 3.0 ⁇ m.
  • the FSSS particle size of the Mo powder is preferably 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the Fsss particle size of the Mo powder exceeds 10 ⁇ m, the density of the Mo sintered body may not increase as a whole. If the Fsss particle size of the Mo powder is less than 3 ⁇ m, the density of the central portion of the Mo sintered body may not be increased.
  • the FSSS particle size of the TiC powder is preferably 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. When the Fsss particle size of the TiC powder exceeds 20 ⁇ m, the overall density of the Mo sintered body may not be increased.
  • the Fsss particle size of the TiC powder is less than 1 ⁇ m, the density of the central portion of the Mo sintered body may not be increased.
  • the FSSS particle size of the ZrC powder is preferably 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. If the Fsss particle size of the ZrC powder exceeds 20 ⁇ m, the overall density of the Mo sintered body may not be increased. If the Fsss particle size of the ZrC powder is less than 1 ⁇ m, the density of the central portion of the Mo sintered body may not be increased.
  • FSSS particle size of the C powder is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. When the Fsss particle size of the C powder exceeds 10 ⁇ m, the overall density of the Mo sintered body may not increase. If the Fsss particle size of the C powder is less than 0.1 ⁇ m, the density of the central portion of the Mo sintered body may not be increased.
  • Pure Ti is a titanium material having a mass content of Ti of 99.9% by mass or more.
  • Pure Zr is a zirconium material having a mass content of Zr of 99.9% by mass or more.
  • Table 33 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder and the mass content of each component according to the measured composition of the Mo material in Example 21. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 34 and Table 35.
  • Example 22 Mo materials of sample numbers 401 to 403 and 602 were prepared in the same manner as in Example 21 except for the composition of the Mo material.
  • Table 36 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder in Example 22 and the mass content of each component according to the measured composition value of the Mo material.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 37 and Table 38.
  • Example 23 Mo materials of sample numbers 501 to 503 and 603 were prepared in the same manner as in Example 21 except for the composition of the Mo material.
  • Table 39 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder in Example 23 and the mass content of each component according to the measured composition value of the Mo material.
  • a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 40 and Table 41.
  • the Mo material has a titanium content of 0.3% to 1.5% by mass, a zirconium content of 0.03% to 0.1% by mass, and a carbon content of 0%. Even when the content is 0.01 mass% or more and 0.3 mass% or less, and the balance is made of molybdenum and inevitable impurities, the relative density of the Mo material can be 99.5% or more. It was confirmed that the relative density could be 99.9% or more.
  • Example 24 Mo materials of sample numbers 701 to 705 and 601 were produced in the same manner as in Example 21 except that HIP was not added.
  • Table 42 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder in Example 24 and the mass content of each component according to the measured composition value of the Mo material. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 43.
  • Example 25 Mo materials of sample numbers 801 to 805 and 602 were produced in the same manner as in Example 22 except that HIP was not added.
  • Table 44 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder in Example 25 and the mass content of each component according to the measured composition value of the Mo material. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 45.
  • Example 26 Mo materials of sample numbers 901 to 905 and 603 were prepared in the same manner as in Example 23 except that HIP was not added.
  • Table 46 shows the mass content of each component according to the measured value of the raw material powder in Example 26 and the mass content of each component according to the measured composition value of the Mo material. In the same manner as in Example 1, a test piece was cut out and the relative density was measured. The results are shown in Table 47.
  • the Mo material has a titanium content of 0.3% by mass to 1.5% by mass, a zirconium content of 0.03% by mass to 0.1% by mass, and a carbon content of 0%. Even when the content is 0.01 mass% or more and 0.3 mass% or less, and the balance is made of molybdenum and inevitable impurities, the relative density of the Mo material can be 99.5% or more. It was confirmed that the relative density could be 99.9% or more.

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Abstract

直径75mm以上、長さが250mm以上のモリブデン素材で、モリブデン素材の相対密度は99.5%以上である、モリブデン素材。

Description

モリブデン素材およびその製造方法
 この発明は、モリブデン素材に関する。本出願は、2018年3月29日に出願した日本特許出願である特願2018-063888号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
 従来、モリブデン素材は、たとえば、特開2007-169789号公報および特開2007-113033号公報に開示されている。
特開2007-169789号公報 特開2007-113033号公報
 本発明の一態様に係るモリブデン素材は、直径75mm以上、長さが250mm以上のモリブデン素材で、モリブデン素材の相対密度は99.5%以上である。
図1は、容器に充填されたモリブデン粉末を示す断面図である。 図2は、HIPで圧縮された、容器およびモリブデン粉末を示す断面図である。 図3は、容器から取り出されたモリブデン焼結体の断面図である。 図4は、モリブデン素材から切り出された円板の斜視図である。 図5は、円板から試験片を取り出す部分を示す斜視図である。
[本開示が解決しようとする課題]
 従来のモリブデン素材では、大体積のものを得ることができなかった。
 そこでこの発明は上記の問題を解決するためになされたものである。
[本発明の実施形態の説明]
 (1)実施態様の概要
 本発明の一態様に係るモリブデン素材は、直径75mm以上、長さが250mm以上のモリブデン素材で、前記モリブデン素材の相対密度は99.5%以上である。
 好ましくは、モリブデン素材の相対密度が99.9%以上である。
 本発明の一形態においては、モリブデン素材は、モリブデンを99.9質量%以上含有する。
 本発明の一形態においては、モリブデン素材は、チタンを0.3質量%以上1.5質量%以下、ジルコニウムを0.03質量%以上0.1質量%以下、かつ、炭素を0.01質量%以上0.3質量%以下含有し、残部がモリブデンおよび不可避不純物からなる。
 モリブデン素材の製造方法は、好ましくは、熱間等方圧加圧法を用いて外径40mm以下の第1の芯合金を作製する工程(1)と、第1の芯合金より大きな径の管に第1の芯合金を配置する工程(2)と、第1の芯合金の周囲の管内にモリブデン粉末を配置した後に熱間等方圧加圧法で圧縮する工程(3)と、圧縮後の管を除去して第1の芯合金よりも大径の第2の芯合金を形成する工程(4)と、工程(2)から(4)を繰り返す工程とを備える。
 (2)先行文献との対比
 特許文献1では、実施例において、粒径4.1μmのW粉末を200MPaのプレス圧で、CIP(Cold Isostatic Pressing(冷間等方圧加工法))を用いてプレスし、温度が2250℃の水素雰囲気中で焼結することにより、相対密度が92%である焼結ロッドを得ている。次工程において、1750℃の温度、195MPaの圧力で3時間かけて、HIP(Hot Isostatic Pressing(熱間等方圧加圧法))を用いてプレスすることで、相対密度97.9%の焼結ロッドにしている。このロッドに対してラジアル鍛造加工機を用いて成形度が67%の成形を施すことで、ロッド全体の平均相対密度が99.66%、相対コア密度が99.63%のタングステンロッドを得ている。このロッドを1800℃の温度で4時間焼鈍した後における、結晶粒径、すなわち1mmあたりの平均結晶粒数は、ロッドの中心部で約800、周辺部で約850となっている。
 特許文献2では、実施例において、平均粒径が45μm以下のMo粉末を軟鉄缶に充填した後に、400℃の温度で加熱しながら真空脱気して封止する。この軟鉄缶を、1250℃の温度、148MPaの圧力で5時間かけて、HIPを用いてプレスすることで、相対密度99.8%のMo焼結体にしている。このMo焼結体を、長さ380mm、幅110mm、厚さ8.1mmの板状に切り出し、700℃に加熱した後、200℃を下回らない温度範囲で厚さが4.6mmになるまで圧延による塑性加工を行なっている。
 特許文献1および2に記載の製造方法では、効率的なMo素材の製造を望む顧客要求に応えられない。また、炉材といった部品の大型化および高強度化といった需要に必要な、密度ムラの小さい大体積のMo素材を製造できない。
 Mo素材を粉末冶金法、たとえば、型押後に焼結、または、HIPを用いてプレスするなどして製造した場合、焼結後の合金は内部の密度が低く外周が高くなる傾向がある。また、この内部と外周の密度ムラは、製品寸法が大きくなるほど大きくなる。この密度ムラを是正する方法として、大きな変形量を伴う塑性加工を施す場合、熱間で大きな応力をMo素材に作用させなければならなかった。
 以上の理由から、Mo素材を大径化するためには、予備加熱炉および熱間塑性加工装置を大型化する必要がある。また、予備加熱炉中の非酸化雰囲気から塑性加工装置の置かれている大気雰囲気中まで速やかにMo素材を搬送しなければ、Mo素材の温度が下がり、塑性加工中にMo素材に割れが生じる問題が起こる。ところが、設備が大型化するとともにMo素材が大型化して重量が増すことにより、Mo素材の速やかな搬送が困難となる問題があった。
 本開示においては、一例として実施の形態に示したように、Mo焼結体を中心側から外周側に段階的に作製して全体的に高密度化することにより、これまでになかった、直径75mm以上の棒状のMo素材を得た。このMo素材を用いることにより、密度が均質な多数個の部品を取ることができる。Mo素材がターゲットの用途に用いられる場合、Mo素材の密度が均質なため、均一に消耗して消耗特性が良いウエハが多数個取れる。Mo素材がヒーターの用途に用いられる場合、電気抵抗バラツキが小さく断線しにくい発熱体が多数個取れる。Mo素材が炉材の用途に用いられる場合、均質な材料強度の部材が多数個取れる。Mo素材が抵抗溶接用電極の用途に用いられる場合、Mo素材の密度が均質なため接合条件の変動が小さい電極が多数個取れる。
 (3)Mo素材の寸法
 Mo素材の直径は75mm以上である。また、Mo素材の直径は300mm以下が好ましい。Mo素材の直径が75mm以上であることで、体積の大きな部品、たとえば、上述のターゲット、ヒーター、炉材または抵抗溶接用電極の用途に、Mo素材を用いることができる。好ましくは、Mo素材の直径は140mm以上である。より好ましくは、Mo素材の直径は200mm以上である。
 Mo素材の直径は、75mm以上であればいくら大きくても構わないが、実使用の観点から、300mm以下が好ましい。Mo素材の直径の測定方法は、Mo素材の任意の複数箇所の直径をノギスで計測し、計測された最大径と最小径との平均値をMo素材の直径とする。
 Mo素材の直径のバラツキは、20%以内が好ましい。Mo素材の外周に形成される黒皮を機械加工で除去する際、Mo素材の直径のばらつきが20%を超えると、黒皮の除去が困難となるおそれがある。なお、「おそれがある」とは、僅かながらそのようになる可能性があることを示し、高い確率でそのようになることを意味するものではない。
 なお、Mo素材の形状は、円柱形状に限られず、多角形状でもよい。Mo素材が多角形状である場合、その多角形の内部にある最大面積の仮想円の直径を、Mo素材の直径とする。
 また、Mo素材の密度は、上記の最大面積の仮想円内の部分について測定される。
 Mo素材の長さは、250mm以上である。Mo素材の長さは、1500mm以下が好ましい。Mo素材の長さが250mm以上であることにより、たとえば上述の部品をMo素材から形成する際に、1度に多数個の部品をMo素材から取ることができる。Mo素材の長さが250mm未満である場合、部品の取れ高が小さくなり、生産効率が悪くなるおそれがある。また、この実施の形態における工程を用いずとも従来工法によっても、Mo素材の中央部の密度を高めることができる。Mo素材の長さは、250mm以上であればいくら長くても構わないが、実使用の観点から1500mm以下が好ましい。
 Mo素材内部の相対密度は99.5%以上である。Mo素材内部の相対密度が99.5%以上である場合、Mo素材の各部分から上記の部品を多数個取った際に、部品間の密度差を小さくすることができる。好ましくは、Mo素材内部の相対密度は99.9%以上である。より好ましくは、Mo素材内部の相対密度は100%である。
 Mo素材内部の相対密度が99.5%未満である場合、部品同士間の密度ムラが大きく、部品特性にばらつきが生じるおそれがある。
 Mo素材内部の相対密度の測定方法は、以下の通りである。なお、以下においては、Mo素材の相対密度を、単に、相対密度と称する場合もある。得られた棒状のMo素材について、Mo素材の長手方向の両端部および中心部の計3ヶ所から、厚さ30mmの円板を切り出す。評価場所として、切り出した各円板の直径方向における、表面近傍、中心、および、表面近傍と中心との中間位置、の計3ヶ所から、10×10×10mmの試験片を切り出し、アルキメデス法にてMo素材の相対密度の測定を行なう。具体的には、Mo素材の組成、Mo素材の組成から計算される真密度、試験片の体積、および、試験片の質量から、Mo素材の相対密度を計算する。試験片の体積は、水を入れたビーカーに試験片を入れた際の水面上昇分の体積とする。試験片の質量は、電子天秤で測定する。
 Mo素材の相対密度は、以下の式で求められる。
 Mo素材の相対密度=(試験片の質量/試験片の体積)/真密度
 真密度は、Mo素材の組成によって決定される。
 Mo素材は、Moを99.9質量%以上含有していてもよい。この場合、Moの含有率が99.9質量%未満であるMo素材に比較して、Mo素材の機械加工性および塑性加工性を向上することができる。
 Mo素材は、Tiを0.3質量%以上1.5質量%以下、Zrを0.03質量%以上0.1質量%以下、かつ、Cを0.01質量%以上0.3質量%以下含有し、残部がMo、不可避不純物および不可避ガス不純物で構成されていてもよい。この場合、Moの含有率が99.9質量%以上であるMo素材に比較して、Mo素材の機械強度を高くすることができる。
 不可避不純物は、たとえば、Al、Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Sn、Si、Na、KおよびWのうち少なくとも1種類を含んでいる。不可避ガス不純物は、たとえば、NおよびOのうち少なくとも1種類を含んでいる。Mo素材における不可避不純物の総量の質量含有率は、0.1質量%以下が好ましい。Mo素材における不可避ガス不純物の総量の質量含有率は、0.01質量%以下が好ましい。
 Mo素材におけるTiの質量含有率が1.5質量%を超えると、十分な密度のMo素材を得られないおそれがある。Mo素材におけるTiの質量含有率が0.3質量%未満であると、純Moを超える強度を有するMo素材を得られないおそれがある。なお、純Moとは、Moの質量含有率が、99.9質量%以上であるモリブデン材料である。
 Mo素材におけるZrの質量含有率が0.1質量%を超えると、十分な密度のMo素材を得られないおそれがある。Mo素材におけるZrの質量含有率が0.03質量%未満であると、純Moを超える強度を有するMo素材を得られないおそれがある。
 Mo素材におけるCの質量含有率が0.3質量%を超えると、十分な密度のMo素材を得られないおそれがある。Mo素材におけるCの質量含有率が0.01質量%未満であると、純Moを超える強度を有するMo素材を得られないおそれがある。
 Mo素材における不可避不純物の総量の質量含有率が、0.1質量%を超えると、十分な密度および安定した特性を有するMo素材を得られないおそれがある。Mo素材における不可避ガス不純物の総量の質量含有率が、0.01質量%を超えると、十分な密度および安定した特性を有するMo素材を得られないおそれがある。
 金属元素の組成の測定方法は、JIS H1404(2001)のICP(誘導結合プラズマ発光分光法)である。ICPによる金属元素の測定装置は、島津製作所製のICPS-8100である。Cの測定装置は、堀場製作所製のEMIA-920-V2である。OおよびNの測定装置は、LECO社製のON-836である。
 Mo素材の室温における破断強度は400MPa以上であることが好ましく、Mo素材の1000℃における破断強度は50MPa以上であることが好ましい。これらの破断強度を満たさない場合、たとえば、Mo素材が炉材の用途に用いられた際、使用中に変形するおそれがある。
 Mo素材に含まれる、直径30μm以上の空孔の数は0個/cm、直径30μm未満の空孔の数は200個/cm以下であることが好ましい。
 Mo素材に含まれる空孔の数の測定方法は、以下の通りである。得られた棒状のMo素材について、直径方向における中心および表面近傍の各々の位置から、厚さが15mm、直径が10mmの円板状の試料を切り出す。試料の切断面を研磨し、研磨面の表面粗さ(Rz)を0.2μm以下にする。研磨方法としては、たとえば、切断面を180番~2000番の耐水ペーパを用いて研磨した後、粒度が1μm~3μmであるダイヤモンド懸濁液を用いてバフ研磨する。
 試料の研磨面をオリンパス製の実体顕微鏡SZ40を用いて観察し、最大径の空孔の位置を確認する。試料の研磨面において最大径の空孔の位置を含む抽出範囲を、キーエンス製のマイクロスコープVHX-6000を用いて1000倍で観察し、空孔の最大径を測定する。空孔の最大径は、観察された空孔の内接円の直径とする。抽出範囲は、直径が10mmである試料の研磨面の中心から半径4mmの円内とする。さらに、抽出範囲を100倍に拡大しつつ、マトリックスとコントラストが異なるものを全てボイドと判定して抽出してコンタミネーション解析し、空孔の数を計測する。このとき、空孔の最大径が1000倍で観察したときの測定値と一致するように抽出パラメータを調整した状態で、空孔の数を計測する。
 Mo素材に、直径30μm以上の空孔が含まれる場合、および、直径30μm未満の空孔の数が200個/cmを超える場合、たとえば、Mo素材がターゲットの用途に用いられた際、スパッタにより形成された膜の厚さのばらつきが大きくなるおそれがある。
[本発明の実施形態の詳細な説明]
 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
 (実施例1)
 (1)Mo素材であるMo焼結体の製造工程
 (1-1)原料
 原料として、フィッシャー法によるFSSS粒径が4.0μmであるMo粉末を用いた。Fsss粒径は、3μm以上10μm以下が好ましい。Fsss粒径が10μmを超えると、全体的にMo焼結体の密度があがらないおそれがある。Fsss粒径が3μm未満であると、Mo焼結体の中心部の密度があがらないおそれがある。原料粉末は、純Mo粉末を用いた。
 (1-2)芯合金
 実施例1においては、表1に示す試料番号1~3および101のMo素材を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示す試料番号1~3および101のコア焼結体を得るために、図1に示す管であるカプセル21を4つ準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは2000mmとした。カプセル21の内径については、試料番号1は43mm、試料番号2は60mm、試料番号3は77mm、試料番号101は135mmとした。カプセル21は、軟鋼缶で構成されている。ただし、カプセル21の材質は、軟鋼にかぎられない。
 Moの原料粉末10を嵩密度が4.2g/cmとなるようにカプセル21に充填した後に、高温脱気用のパイプ23が溶接されている蓋22をカプセル21とTIG(Tungsten Inert Gas)溶接した。パイプ23の先端25に、油回転ポンプおよび油拡散ポンプと繋がっているホースを取り付けた。
 500℃の温度に保持された大気炉に、カプセル21に蓋22が溶接された容器を入れ、油回転ポンプおよび油拡散ポンプを用いて真空引きし、容器の内圧を常圧から1×10-3Paまで減圧した。このように高温脱気された容器を取り出し、封止部24が設けられる位置でパイプ23を潰した後、潰れている部分でパイプを切り離し、切断されたパイプの端部をTIG溶接することにより封止して封止部24を設けた。
 軟鋼缶の厚さは、3mm以上20mm以下が好ましい。軟鋼缶の厚さが20mmを超える場合、加圧焼結時にMo合金の密度が上がらないおそれがある。軟鋼缶の厚さが3mm未満である場合、加圧焼結時にカプセル21が破れるおそれがある。カプセル21においては、外周部と底部とが一体成形されていてもよく、カプセル21のサイズが大きい場合は、別部材で構成されている外周部と底部とがTIG溶接によって互いに接合されていてもよい。蓋22として、たとえば、カプセル21と同じ厚さの板材を用いることができる。
 高温脱気時の炉内温度は、400℃以上500℃以下が好ましい。炉内温度が500℃を超える場合、容器内の真空度が低いとき、Mo粉末が酸化するおそれがある。炉内温度が400℃未満である場合、Mo粉末に吸着されたガス成分などを十分に脱気できず、Mo合金の内部に空孔が発生するおそれがある。
 高温脱気する時間は、カプセル21の温度が炉内温度と同じになってから、1時間以上5時間以下が好ましい。高温脱気する時間が5時間を超えた以降は、Mo合金の特性が向上しないため、5時間を超えて高温脱気すると、経済性が悪化する。高温脱気する時間が1時間未満である場合、Mo粉末に吸着されたガス成分などを十分に脱気できず、Mo合金の内部に空孔が発生するおそれがある。
 高温脱気時の容器内の到達圧力は、1×10-2Pa未満が好ましい。容器内の到達圧力が1×10-2Pa以上である場合、脱気が十分行なわれておらず、HIPによるプレス時にMo合金の密度が上がりにくいおそれがある。
 容器内のMo粉末の嵩密度は、2.5g/cm以上5.0g/cm以下が好ましい。Mo粉末の嵩密度が5.0g/cmを超える場合、Mo粉末に吸着されたガス成分などを十分に脱気できず、Mo合金の密度が上がりにくいおそれがある。Mo粉末の嵩密度が2.5g/cm未満である場合、HIPによるプレス時のMo合金の収縮率が大きくなりすぎて、目標とする形状のMo焼結体が得られないおそれがある。より好ましくは、容器内のMo粉末の嵩密度は、3.5g/cm以上4.5g/cm以下である。
 (1-3)焼結
 密封した容器を熱間等方圧加圧装置の炉内に設置して、1280℃の温度、147MPaの圧力で5時間かけて、HIPによる加圧焼結を施した。以下、HIPによる加圧焼結を、単に、HIPと称する場合もある。図2で示すように、HIPにより容器内の体積を減少させた。
 加圧焼結後に容器を機械加工により除去して、図3で示すような、試料番号1~3および101の第1の芯合金であるコア焼結体11を得た。コア焼結体11のサイズは、表1に示すとおりである。
 コア焼結体11の相対密度をアルキメデス法により測定したところ、直径方向における中心部において99.5%以上99.9%以下であり、中心部以外の部分において100%であった。HIP時の加熱温度は、1000℃以上1350℃以下が好ましい。加熱温度が1350℃を超えると、カプセル21を構成する軟鋼の融点近くの温度となり、カプセル21がHIP時に破れるおそれがある。加熱温度が1000℃未満である場合、HIP時にMo合金の密度が上がらないおそれがある。
 HIP時の容器内の到達圧力は、98MPa以上250MPa以下が好ましい。容器内の到達圧力が250MPaを超えた以降は、Mo合金の密度が上がらないため、250MPaを超えるまで加圧すると、経済性が悪化する。容器内の到達圧力が98MPa未満である場合、Mo合金の密度が上がらないおそれがある。HIPを施す時間は、1時間以上10時間以下が好ましい。HIPを施す時間が10時間を超えた以降は、Mo合金の密度が上がらないため、10時間を超えてHIPを施すと、経済性が悪化する。HIPを施す時間が1時間未満である場合、Mo合金の密度が上がらないおそれがある。
 容器の軟鋼缶を除去する際のMo合金の加工代は、3mm以上10mm以下が好ましい。Mo合金の加工代が10mmを超えると、加工時間が長くなるとともに材料の歩留まりが低下するため、経済性が悪化する。Mo合金の加工代が3mm未満である場合、Mo合金から軟鋼缶を除去しきれないおそれがある。
 (1-4)大径化
 表1における試料番号1~3のコア焼結体11を大径化するために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは1600mmとした。カプセル21の内径については、試料番号1は80mm、試料番号2は90mm、試料番号3は100mmとした。コア焼結体11をカプセル21の中心に配置し、カプセル21とコア焼結体11との間に、「(1-1)原料」の欄に記載の原料を充填した。「(1-2)芯合金」の欄に記載の工程に従って、400℃の温度で高温脱気し、容器を密封した。
 次に、「(1-3)焼結」の欄に記載したようにHIPによる加圧焼結をした後、容器を機械加工により除去した。これにより、表1の「1回目」の欄の「直径」および「長さ」を有する試料番号1~3の第2の芯合金であるMo焼結体を得た。
 得られたMo焼結体をさらに大径化するために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは1600mmとした。カプセル21の内径については、試料番号1は102mm、試料番号2は95mm、試料番号3は88mmとした。Mo焼結体をカプセル21の中心に配置し、カプセル21とコア焼結体11との間に、「(1-1)原料」の欄に記載の原料を充填した。「(1-2)芯合金」の欄に記載の工程に従って、400℃の温度で高温脱気し、容器を密封した。
 次に、「(1-3)焼結」の欄に記載したようにHIPによる加圧焼結をした後、容器を機械加工により除去した。これにより、表1の「2回目」の欄の「直径」および「長さ」を有する試料番号1~3のMo素材であるMo焼結体を得た。
 (2)Mo素材の評価
 上記の工程により得られた、直径75mm、長さ1500mmの試料番号1~3および101の各々の棒状のMo素材について、図4に示す、前端1、中央2および後端3において、厚さL1が30mmの円板を切り出した。図5に示すように、評価場所として、切り出した各円板の直径方向における、周縁の位置4、中心の位置6、および、周縁と中心との間の位置5の各々から、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表1に示す。
 表1に示すように、実施例1の試料番号1~3におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例1の試料番号1,2におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号101におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例2)
 実施例2においては、長さが1000mmである点以外は実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回追加して施すことで大径化して、試料番号4~6のMo素材を作製した。比較例においては、長さが1000mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号102のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、実施例2の試料番号4~6におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例2の試料番号4,5におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号102におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例3)
 実施例3においては、長さが500mmである点以外は実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回追加して施すことで大径化して、試料番号7~9のMo素材を作製した。比較例においては、長さが500mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号103のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3に示すように、実施例3の試料番号7~9におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例3の試料番号7,8におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号103におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例4)
 実施例4においては、長さが250mmである点以外は実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回追加して施すことで大径化して、試料番号10~12のMo素材を作製した。比較例においては、長さが250mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号104のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示すように、実施例4の試料番号10~12におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例4の試料番号10,11におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号104におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例5)
 実施例5においては、試料番号13~15のコア焼結体11を得るために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは2000mmとした。カプセル21の内径については、試料番号13は43mm、試料番号14は60mm、試料番号15は77mmとした。実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回または3回追加して施すことで直径が100mmとなるように大径化して、試料番号13~15のMo素材を作製した。比較例においては、直径が100mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号105のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 表5に示すように、実施例5の試料番号13~15におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例5の試料番号13,14におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号105におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例6)
 実施例6においては、長さが1000mmである点以外は実施例5と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回または3回追加して施すことで大径化して、試料番号16~18のMo素材を作製した。比較例においては、長さが1000mmである点以外は試料番号105と同様に試料番号106のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6に示すように、実施例6の試料番号16~18におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例6の試料番号16,17におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号106におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例7)
 実施例7においては、長さが500mmである点以外は実施例5と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回または3回追加して施すことで大径化して、試料番号19~21のMo素材を作製した。比較例においては、長さが500mmである点以外は試料番号105と同様に試料番号107のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7に示すように、実施例7の試料番号19~21におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例7の試料番号19,20におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号107におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例8)
 実施例8においては、長さが250mmである点以外は実施例5と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを2回または3回追加して施すことで大径化して、試料番号22~24のMo素材を作製した。比較例においては、長さが250mmである点以外は試料番号105と同様に試料番号108のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表8に示すように、実施例8の試料番号22~24におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例8の試料番号22,23におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号108におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例9)
 実施例9においては、試料番号25~27のコア焼結体11を得るために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは2000mmとした。カプセル21の内径については、試料番号25は43mm、試料番号26は60mm、試料番号27は77mmとした。実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを4回または5回追加して施すことで直径が150mmとなるように大径化して、試料番号25~27のMo素材を作製した。比較例においては、直径が150mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号109のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表9および表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表10に示すように、実施例9の試料番号25~27におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例9の試料番号25,26におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号109におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例10)
 実施例10においては、長さが1000mmである点以外は実施例9と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを4回または5回追加して施すことで大径化して、試料番号28~30のMo素材を作製した。比較例においては、長さが1000mmである点以外は試料番号109と同様に試料番号110のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表11および表12に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表12に示すように、実施例10の試料番号28~30におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例10の試料番号28,29におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号110におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例11)
 実施例11においては、長さが500mmである点以外は実施例9と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを4回または5回追加して施すことで大径化して、試料番号31~33のMo素材を作製した。比較例においては、長さが500mmである点以外は試料番号109と同様に試料番号111のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表13および表14に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表14に示すように、実施例11の試料番号31~33におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例11の試料番号31,32におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号111におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例12)
 実施例12においては、長さが250mmである点以外は実施例9と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを4回または5回追加して施すことで大径化して、試料番号34~36のMo素材を作製した。比較例においては、長さが250mmである点以外は試料番号109と同様に試料番号112のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表15および表16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表16に示すように、実施例12の試料番号34~36におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例12の試料番号34,35におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号112におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例13)
 実施例13においては、試料番号37~39のコア焼結体11を得るために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは2000mmとした。カプセル21の内径については、試料番号37は43mm、試料番号38は60mm、試料番号39は77mmとした。実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを6回または7回追加して施すことで直径が220mmとなるように大径化して、試料番号37~39のMo素材を作製した。比較例においては、直径が220mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号113のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表17および表18に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表18に示すように、実施例13の試料番号37~39におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例13の試料番号37,38におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号113におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例14)
 実施例14においては、長さが1000mmである点以外は実施例13と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを6回または7回追加して施すことで大径化して、試料番号40~42のMo素材を作製した。比較例においては、長さが1000mmである点以外は試料番号113と同様に試料番号110のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表19および表20に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表20に示すように、実施例14の試料番号40~42におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例14の試料番号40,41におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号114におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例15)
 実施例15においては、長さが500mmである点以外は実施例13と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを6回または7回追加して施すことで大径化して、試料番号43~45のMo素材を作製した。比較例においては、長さが500mmである点以外は試料番号113と同様に試料番号115のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表21および表22に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表22に示すように、実施例15の試料番号43~45におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例15の試料番号43,44におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号115におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例16)
 実施例16においては、長さが250mmである点以外は実施例13と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを6回または7回追加して施すことで大径化して、試料番号46~48のMo素材を作製した。比較例においては、長さが250mmである点以外は試料番号113と同様に試料番号116のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表23および表24に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 表24に示すように、実施例16の試料番号46~48におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例16の試料番号46,47におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号116におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例17)
 実施例17においては、試料番号49~51のコア焼結体11を得るために、図1で示す3つの軟鋼缶のカプセル21を準備した。カプセル21の厚さは10mmとし、カプセル21の長さは2000mmとした。カプセル21の内径については、試料番号49は43mm、試料番号50は60mm、試料番号51は77mmとした。実施例1と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを9回または10回追加して施すことで直径が300mmとなるように大径化して、試料番号49~51のMo素材を作製した。比較例においては、直径が300mmである点以外は試料番号101と同様に試料番号117のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表25および表26に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 表26に示すように、実施例17の試料番号49~51におけるMo素材の相対密度は、99.6%以上であることが確認できた。実施例17の試料番号49,50におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号117におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例18)
 実施例18においては、長さが1000mmである点以外は実施例17と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを9回または10回追加して施すことで大径化して、試料番号52~54のMo素材を作製した。比較例においては、長さが1000mmである点以外は試料番号117と同様に試料番号118のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表27および表28に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 表27に示すように、実施例18の試料番号52~54におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例18の試料番号52,53におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号118におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例19)
 実施例19においては、長さが500mmである点以外は実施例17と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを9回または10回追加して施すことで大径化して、試料番号55~57のMo素材を作製した。比較例においては、長さが500mmである点以外は試料番号117と同様に試料番号119のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表29および表30に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
 表30に示すように、実施例19の試料番号55~57におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例19の試料番号55,56におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号119におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例20)
 実施例20においては、長さが250mmである点以外は実施例17と同様にコア焼結体11を作製し、コア焼結体11にHIPを9回または10回追加して施すことで大径化して、試料番号58~60のMo素材を作製した。比較例においては、長さが250mmである点以外は試料番号117と同様に試料番号120のMo素材を作製した。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表31および表32に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 表32に示すように、実施例20の試料番号58~60におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例20の試料番号58,59におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号120におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 実施例1~実施例20の結果から、Mo素材が、Moを99.9質量%以上含有する場合においても、Mo素材の相対密度を99.5%以上とすることが可能であり、さらに、Mo素材の相対密度を99.9%以上とすることも可能であることが確認できた。
 (実施例21)
 実施例21においては、原料のMo成分に、Ti成分、Zr成分およびC成分を添加することによりMo素材の組成を変更した点以外は実施例17と同様に、試料番号301~303および601のMo素材を作製した。具体的には、Mo粉末とTiC粉末とZrC粉末とを混合して、原料粉末を準備した。Mo粉末のFSSS粒径は、4.0μmとした。TiC粉末のFSSS粒径は、2.0μmとした。ZrC粉末のFSSS粒径は、3.0μmとした。
 Mo粉末のFSSS粒径は、3μm以上10μm以下が好ましい。Mo粉末のFsss粒径が10μmを超えると、全体的にMo焼結体の密度があがらないおそれがある。Mo粉末のFsss粒径が3μm未満であると、Mo焼結体の中心部の密度があがらないおそれがある。TiC粉末のFSSS粒径は、1μm以上20μm以下が好ましい。TiC粉末のFsss粒径が20μmを超えると、全体的にMo焼結体の密度があがらないおそれがある。TiC粉末のFsss粒径が1μm未満であると、Mo焼結体の中心部の密度があがらないおそれがある。ZrC粉末のFSSS粒径は、1μm以上20μm以下が好ましい。ZrC粉末のFsss粒径が20μmを超えると、全体的にMo焼結体の密度があがらないおそれがある。ZrC粉末のFsss粒径が1μm未満であると、Mo焼結体の中心部の密度があがらないおそれがある。
 なお、TiC粉末の代わりに、純Ti粉末またはTiH粉末を混合してもよい。ZrC粉末の代わりに、純Zr粉末またはZrH粉末を混合してもよい。これらの場合、C粉末を原料粉末に混合する。TiC粉末およびZrC粉末を用いる場合にも、C粉末を原料粉末に混合してもよい。C粉末のFSSS粒径は、0.1μm以上10μm以下が好ましい。C粉末のFsss粒径が10μmを超えると、全体的にMo焼結体の密度があがらないおそれがある。C粉末のFsss粒径が0.1μm未満であると、Mo焼結体の中心部の密度があがらないおそれがある。なお、純Tiとは、Tiの質量含有率が、99.9質量%以上であるチタン材料である。なお、純Zrとは、Zrの質量含有率が、99.9質量%以上であるジルコニウム材料である。
 実施例21における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表33に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表34および表35に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 表35に示すように、実施例21の試料番号301~303におけるMo素材の相対密度は、99.6%以上であることが確認できた。実施例21の試料番号301,302におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号601におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例22)
 実施例22においては、Mo素材の組成以外は実施例21と同様に、試料番号401~403および602のMo素材を作製した。実施例22における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表36に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表37および表38に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 表38に示すように、実施例22の試料番号401~403におけるMo素材の相対密度は、99.6%以上であることが確認できた。実施例22の試料番号401,402におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号602におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例23)
 実施例23においては、Mo素材の組成以外は実施例21と同様に、試料番号501~503および603のMo素材を作製した。実施例23における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表39に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表40および表41に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
 表41に示すように、実施例23の試料番号501~503におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例23の試料番号501,502におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号603におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 実施例21~実施例23の結果から、Mo素材が、チタンを0.3質量%以上1.5質量%以下、ジルコニウムを0.03質量%以上0.1質量%以下、かつ、炭素を0.01質量%以上0.3質量%以下含有し、残部がモリブデンおよび不可避不純物からなる場合においても、Mo素材の相対密度を99.5%以上とすることが可能であり、さらに、Mo素材の相対密度を99.9%以上とすることも可能であることが確認できた。
 (実施例24)
 実施例24においては、HIPを追加していない点以外は実施例21と同様に、試料番号701~705および601のMo素材を作製した。実施例24における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表42に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表43に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 表43に示すように、実施例24の試料番号701~703におけるMo素材の相対密度は、99.6%以上であることが確認できた。実施例24の試料番号701,702におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号704,705,601におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例25)
 実施例25においては、HIPを追加していない点以外は実施例22と同様に、試料番号801~805および602のMo素材を作製した。実施例25における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表44に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表45に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 表45に示すように、実施例25の試料番号801~803におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例25の試料番号801,802におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号804,805,602におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 (実施例26)
 実施例26においては、HIPを追加していない点以外は実施例23と同様に、試料番号901~905および603のMo素材を作製した。実施例26における、原料粉末の秤量値による各成分の質量含有率、および、Mo素材の組成測定値による各成分の質量含有率を表46に示す。実施例1と同様に、試験片を切り出して相対密度を測定した。それらの結果を表47に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
 表47に示すように、実施例26の試料番号901~903におけるMo素材の相対密度は、99.5%以上であることが確認できた。実施例26の試料番号901,902におけるMo素材の相対密度は、99.9%以上であることが確認できた。比較例の試料番号904,905,603におけるMo素材の相対密度は、99.5%未満の部分が含まれていることが確認できた。
 実施例24~実施例26の結果から、Mo素材が、チタンを0.3質量%以上1.5質量%以下、ジルコニウムを0.03質量%以上0.1質量%以下、かつ、炭素を0.01質量%以上0.3質量%以下含有し、残部がモリブデンおよび不可避不純物からなる場合においても、Mo素材の相対密度を99.5%以上とすることが可能であり、さらに、Mo素材の相対密度を99.9%以上とすることも可能であることが確認できた。
 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 前端、2 中央、3 後端、4~6 位置、10 原料粉末、21 カプセル、22 蓋、23 パイプ、24 封止部、25 先端。

Claims (5)

  1.  直径75mm以上、長さが250mm以上のモリブデン素材で、前記モリブデン素材の相対密度は99.5%以上である、モリブデン素材。
  2.  相対密度が99.9%以上である、請求項1に記載のモリブデン素材。
  3.  モリブデンを99.9質量%以上含有する、請求項1または請求項2に記載のモリブデン素材。
  4.  チタンを0.3質量%以上1.5質量%以下、ジルコニウムを0.03質量%以上0.1質量%以下、かつ、炭素を0.01質量%以上0.3質量%以下含有し、残部がモリブデンおよび不可避不純物からなる、請求項1または請求項2に記載のモリブデン素材。
  5.  熱間等方圧加圧法を用いて外径40mm以下の第1の芯合金を作製する工程(1)と、
     前記第1の芯合金より大きな径の管に前記第1の芯合金を配置する工程(2)と、
     前記第1の芯合金の周囲の前記管内にモリブデン粉末を配置した後に熱間等方圧加圧法で圧縮する工程(3)と、
     圧縮後の前記管を除去して前記第1の芯合金よりも大径の第2の芯合金を形成する工程(4)と、
     工程(2)から(4)を繰り返して請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモリブデン素材を得る工程とを備えた、モリブデン素材の製造方法。
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