Cu-Ga合金濺射靶材的制作方法
【專利摘要】提供一種高強度的柱狀晶Cu?Ga合金的濺射靶材，其含有含量為25.0原子％以上且29.5原子％以下的Ga，且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，ζ相的(112)面的取向率為25％～60％。
【專利說明】
Cu-Ga合金瓣射革田材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種化-Ga合金瓣射祀材。尤其是，本發(fā)明設(shè)及一種在形成作為薄膜太 陽能電池層的光吸收層的Cu-In-Ga-Se(W下，記為CIGS)四元合金薄膜時所使用的化-(?合 金瓣射祀材。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年，作為薄膜太陽能電池，高光電轉(zhuǎn)換效率的CIGS系太陽能電池的大規(guī)模量產(chǎn) 正在取得進展。CIGS系薄膜太陽能電池通常具有將背電極、光吸收層、緩沖層W及透明電極 等順次積層的結(jié)構(gòu)。作為該光吸收層的制造方法，蒸鍛法和砸化法是公知的。W蒸鍛法制造 的太陽能電池具有高轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點，但具有成膜速度低、成本高、低生產(chǎn)性的缺點，砸化 法則適用于產(chǎn)業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。
[0003] 砸化法的簡要工序如下。首先，在堿石灰玻璃基板上形成鋼電極層，在其上瓣射沉 積化-Ga層和In層后，通過砸化氨氣體下的高溫處理形成CIGS層。在由該砸化法形成CIGS層 的形成工序中瓣射沉淀化-(?層時，使用了化-(?合金瓣射祀材。
[0004] 作為瓣射祀材的形狀，有平板形和圓筒形狀。圓筒形祀材，由于通過W圓柱軸線為 中屯、進行旋轉(zhuǎn)而使整個表面被侵蝕，因此材料的利用率比平板形祀材高，而且由于通過連 續(xù)改變等離子體照射表面而能夠有效冷卻，因此可維持高輸出，提高量產(chǎn)性。然而，圓筒形 祀材與平板形祀材相比，由于形狀復(fù)雜而制造難度高，制造時發(fā)生開裂和缺損的危險性變 高。如果在瓣射中發(fā)生開裂或缺損，由此產(chǎn)生的碎片和裂紋而成為顆粒和異常放電發(fā)生的 原因。此外，具有在運輸或瓣射過程中不易破損的高強度也是對平板形祀材的額外要求。
[0005] 其中，作為Cu-Ga合金祀材的制造方法，烙解鑄造法和粉末燒結(jié)法是公知的。粉末 燒結(jié)法中存在不可避免的空孔?？湛撞粌H造成異常放電，也使高密度化變得困難，成為在切 削或瓣射時產(chǎn)生開裂和缺損的原因。特開2008-138232號公報(專利文獻1)中公開了為防止 造成開裂的偏析，將高濃度Ga粉末和低濃度Ga粉末混合并燒結(jié)、形成兩相組織的方法，但工 藝復(fù)雜且成本高。
[0006] 另一方面，關(guān)于烙解鑄造法，特開2000-073163號公報(專利文獻2)中記載了，通過 烙解法將Ga的組分設(shè)為15重量％-70重量％而鑄造的Cu-(ia合金;還記載了作為該Cu-(ia合 金的制造方法，利用具有加熱單元和冷卻單元的鑄型，控制溫度使其達到不產(chǎn)生脆性開裂 和偏析的冷卻速度，通過烙解法進行鑄造的方法。由于通過該方法得到的Cu-Ga合金不具有 脆性和偏析，因此成型容易且能夠加工成任意形狀。
[0007] 特開2013-76129號公報(專利文獻3)中記載了，通過烙解鑄造形成為圓筒的、Ca濃 度為27wt%W上且30wt%W下的Cu-Ga合金的瓣射祀材。該瓣射祀材的組織在平行地切割 所述瓣射祀材的凝固面的切面中為等軸狀的特征。也記載了該瓣射祀材品質(zhì)高且可量產(chǎn)。 [000引現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1特開2008-138232號公報
[0011] 專利文獻2特開2000-73163號公報
[0012] 專利文獻3特開2013-76129號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 發(fā)明所要解決的課題
[0014] 基于制造圓筒形祀材，考慮到烙解鑄造法比粉末燒結(jié)法更適用，但上述任何文獻 中關(guān)于祀材的強度的研究都不充分。
[0015] 專利文獻2中雖然記載了控制溫度使其達到不產(chǎn)生脆性開裂和偏析的冷卻速度， 但僅對冷卻速度的控制，不能控制引起瓣射時的異常放電的縮孔的產(chǎn)生。因為，在誘鑄金屬 液體的鑄造方法中，在凝固過程中保持一定的凝固速度是困難的，即使使其從鑄型底部定 向凝固，在鑄型上部，由于釋放的凝固潛熱使凝固速度變小，也會產(chǎn)生較多縮孔。而且，專利 文獻2中記載了將冷卻速度控制在1.0X l(Ti°C/sec~1.5X l(T2°C/sec的范圍內(nèi)，但由于冷 卻速度慢，W該冷卻速度得到的結(jié)晶組織為等軸晶。等軸晶不具有高的強度。此外，專利文 獻2中沒有關(guān)于圓筒形祀材的記載。
[0016] 專利文獻3中雖然具體地記載了圓筒形祀材，但是由于其與專利文獻2相同，結(jié)晶 組織為等軸晶，不能得到具有足夠強度的祀材。
[0017] 本發(fā)明是鑒于上述情況而產(chǎn)生的，將提供一種具有高強度的化比例高的Cu-Ga合 金瓣射祀材作為課題。此外，特別是將提供一種為圓筒形的高強度的化-Ga合金瓣射祀材作 為課題。
[0018] 解決技術(shù)問題的手段
[0019] 本發(fā)明人為解決上述課題進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了化-(?合金為柱狀晶，且通過將 ζ相的（112)面的取向率控制在25 %~60 %內(nèi)，即使是Ga比例高的Cu-Ga合金也易于表現(xiàn)出 高強度，從而完成了本發(fā)明。
[0020] 因此，本發(fā)明的一個方案為，一種柱狀晶的Cu-(ia合金瓣射祀材，其含有含量為 25.0原子％ W上且29.5原子％ W下的Ga，且余量由化和不可避免雜質(zhì)構(gòu)成，其特征在于，用 X射線衍射中的ζ相的（100)面、（002)面、（101)面、（102)面、（110)面、（200)面、（112)面、 (201)面W及(004)面的各衍射峰的測定強度分別除WJCPDS卡片編號44-1117中記載的所 述各衍射峰對應(yīng)的結(jié)晶面的標準強度后得到的值的總和作為(Α)，并且，用通過X射線衍射 的ζ相的（112)面的衍射峰強度除WJCPDS卡片編號44-1117中記載的（112)面的衍射峰標準 強度后的值作為(Β)時，通過(Β)/(Α)求得的C相的（112)面的取向率為25%~60%。
[0021 ]本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材的另一個方案，相對密度為99.0~100%。
[0022] 本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材的另一個方案，所述不可避免的雜質(zhì)的含氧量為50質(zhì)量 ppmW下，所述不可避免的雜質(zhì)的含碳量為30質(zhì)量卵mW下。
[0023] 進一步，本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材的另一個方案，為板狀或圓筒形狀。
[0024] 進一步，本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材的另一個方案，為圓筒形狀。
[0025] 進一步，在本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材的另一個方案，通過鑄造形成。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 通過本發(fā)明，可提供一種具有高強度的Ga比例高的Cu-(ia合金瓣射祀材。此外，特 別是可提供一種為圓筒形的由Cu-Ga合金制成的，具有高強度的Cu-(ia合金瓣射祀材。具體 地，可提供一種在Ga含量為25. ο原子％~29.5原子％的加-(}曰合金中抗彎強度高的瓣射祀 材。本發(fā)明所設(shè)及的瓣射祀材為圓筒形時，其效果被更顯著地表現(xiàn)出來。本發(fā)明所設(shè)及的瓣 射祀材搬運或瓣射時不易破損，實用性優(yōu)異。
【附圖說明】
[002引圖1是化-(?系合金的狀態(tài)圖。
[0029] 圖2是本發(fā)明所設(shè)及的化-(?合金瓣射祀材剖面的微觀組織的一個例子。
[0030] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的化-(?合金瓣射祀材剖面的微觀組織的一個例子。
[0031] 圖4是由ΕΡΜΑ得到的本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀剖面的背散射電子像 (COMro像)的一個例子(倍率:50倍）。
[0032] 圖5是由ΕΡΜΑ得到的現(xiàn)有技術(shù)中的Cu-(ia合金瓣射祀剖面的背散射電子像(C0MP0 像)的一個例子(倍率:50倍）。
[0033] 圖6是由X射線衍射測得的本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀剖面的衍射峰的一個 例子(倍率:50倍）。
[0034] 圖7是由X射線衍射測得的現(xiàn)有技術(shù)中的Cu-Ga合金瓣射祀剖面的衍射峰的一個例 子(倍率:50倍）。
[0035] 圖8是示出實施例中使用的立式連續(xù)鑄造裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0036] 圖9是示出比較例中使用的重力鑄造裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 從圖1的化-(?系合金的狀態(tài)圖可知，化(α)相Ga含量為0~20.6原子％、β相Ga含量 為19.3原子％~27.5原子％、討配a含量為20.5 %~22.5原子％、丫相Ga含量為29.5原子％ ~34.7原子％、丫1相6日含量為29.8原子％~37.4原子％、丫2相6日含量為33.9原子％~ 37.7原子％、丫 3相Ga含量為37.5原子％~42.7原子％等。
[003引（組分）
[0039] 本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材在一個實施方式中，其組分為，含有25.0原 子％^上且29.5原子％ W下的Ga，且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。(?的含量雖然是根 據(jù)形成制造 CIGS系太陽能電池時所必需的Cu-Ga合金瓣射膜的要求而確定的，但是本發(fā)明 的一個特征在于，較高地設(shè)定Ga的含量。從Cu-Ga系的狀態(tài)圖可看出，隨著Ga的含量變高，C 相中丫相的比例增加，但由于丫相比ζ相脆，因此難W確保強度。本發(fā)明中，由于適當控制晶 體結(jié)構(gòu)和運兩相中具有較高延展性的ζ相的（112)面的取向率，即使Ga的含量較高，也能成 功地得到高的強度。通過化-(?系的狀態(tài)圖，(?的含量為27.5原子％ W上時，丫相占據(jù)優(yōu)勢， 因此，根據(jù)本發(fā)明，特別是當Ga的含量為27.5原子％ W上時，明顯地表現(xiàn)出強度提高的效 果。
[0040] 本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材在另一個實施方式中，不可避免的雜質(zhì)的氧 含量為50質(zhì)量ppmW下，優(yōu)選為30質(zhì)量卵mW下?；谶\樣的構(gòu)成，通過減少成為瓣射祀材的 開裂起點的氧化物、W及含碳微粒與碳元素的化合物等，能夠提高瓣射祀材的強度。
[0041] (晶體結(jié)構(gòu)）
[0042] 本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材的特征在于，其為柱狀晶。在一個實施方式 中，可具有由Ca固溶于Cu中的丫相或C相混合組成的柱狀晶。由于形成柱狀晶，與等軸晶相 比能夠具有更高的強度。通過圖2及圖3所示出的金相組織的宏觀觀察，可看見線狀的晶界， 由此可確認柱狀晶。此外，本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金為丫相和C相的混合相，運是可從Cu- Ga系的狀態(tài)圖得到的。僅為丫相時硬而脆，通過與相對初性的鐘目混合成為混合相，可得到 初性組織。
[00創(chuàng)（組織）
[0044] 利用ΕΡΜΑ的背散射電子像(C0MP0像)來觀察本發(fā)明所設(shè)及的Cu-(ia合金瓣射祀材 的剖面的微觀組織，可確認如圖4及圖5所示的兩相組織（圖4及圖5中，化-Ga合金的Ga濃度 為28原子％ )。圖4及圖5的黑色部分為C相，白色部分為丫相。
[0045] (晶體取向及晶體面的取向率）
[0046] 用X射線衍射中的ζ相的（100)面、（002)面、（101)面、（102)面、（110)面、（200)面、 (112)面、（201)面W及(004)面的各衍射峰的測定強度分別除WJCPDS卡片編號44-1117中 記載的所述各峰對應(yīng)的結(jié)晶面的標準強度后得到的值的總和作為(Α)，并且，用通過X射線 衍射的ζ相的（112)面的衍射峰強度除WJCPDS卡片編號44-1117中記載的（112)面的衍射峰 標準強度后的值作為(Β)時，通過(Β)/(Α)求得的C相的（112)面的取向率為25%~60%。W 下示出該取向率的計算公式。
[0047] (112)面的取向率：（Β)/(Α) = {(112)面測定強度/(112)面標準強度}/{(100)面測 定強度/(100)面標準強度+(002)面測定強度/(002)面標準強度+(101)面測定強度/(101) 面標準強度+(102)面測定強度/(102)面標準強度+(110)面測定強度/(110)面標準強度+ (200)面測定強度/(200)面標準強度+(112)面測定強度/(112)面標準強度+(201)面測定強 度/(201)面標準強度+(004)面測定強度/(004)面標準強度}Χ 100%
[0048] 若ζ相的（112)面的取向率小于25%，則產(chǎn)生瓣射祀材的抗彎強度降低的問題。此 夕h本發(fā)明中ζ相的（112)面的取向率典型地為60% W下。
[0049] 圖6中示出了通過X射線衍射測定本發(fā)明所設(shè)及的化-Ga合金瓣射祀材剖面的衍射 峰的一個例子。此外，圖7中示出了通過X射線衍射測定現(xiàn)有技術(shù)的Cu-Ga合金瓣射祀剖面的 衍射峰的一個例子。
[0050] (相對密度）
[0051] 通常，使燒結(jié)件的相對密度在95% W上為目標。運是由于，如果相對密度低，則瓣 射過程中內(nèi)部空孔露出時，由W空孔周邊為起點的飛瓣和異常放電引起的到膜的粒子的產(chǎn) 生和表面凹凸化的進展提前進行，容易引起W表面突起(Nodule)為起點的異常放電等。鑄 件的相對密度大致可達到100%，其結(jié)果是，具有能夠抑制產(chǎn)生瓣射中的不同的粒子的效 果。運是鑄件的一個主要優(yōu)點。由于本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材可通過鑄造來制 造，因此能夠具有高的相對密度。例如，本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材在一個實施方 式中，其相對密度能夠達到99.0% W上，優(yōu)選99.5% W上，進一步優(yōu)選100%，例如能夠達到 99 ~100%。
[0052] (抗彎強度）
[0053] 本發(fā)明所設(shè)及的Cu-fei合金瓣射祀材在一個實施方式中，遵從JIS R1601:2008標 準測得的3點彎曲強度為350MPaW上。本發(fā)明所設(shè)及的Cu-(ia合金瓣射祀材在一個優(yōu)選的實 施方式中，遵從JIS R1601:2008標準測得的3點彎曲強度為360M化W上。本發(fā)明所設(shè)及的 化-Ga合金瓣射祀材在一個更優(yōu)選的實施方式中，遵從JIS R1601:2008標準測得的3點彎曲 強度為370MPaW上。本發(fā)明所設(shè)及的化-(?合金瓣射祀材在一個更優(yōu)選的實施方式中，遵從 JIS R1601:2008標準測得的3點彎曲強度為380MPaW上。本發(fā)明所設(shè)及的化-(?合金瓣射祀 材在典型的實施方式中，遵從JIS R1601:2008標準測得的3點彎曲強度為350~410M化W 上。
[0054]本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材，例如可作為板狀或圓筒形狀而提供。此外， 由于具有高強度，易于加工成所要求的形狀。
[005引（鑄造法）
[0056] 對本發(fā)明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材的合適的制造方法的例子進行說明。本發(fā) 明所設(shè)及的Cu-Ga合金瓣射祀材，例如可使用如圖8所示的具有高頻感應(yīng)加熱裝置、石墨相 蝸和水冷探針的結(jié)構(gòu)的立式連續(xù)鑄造裝置30進行制造。在石墨相蝸31內(nèi)烙化祀材原料，將 該烙融金屬38誘鑄到設(shè)置于相蝸底部的、與引錠34-起拉拔的鑄型20內(nèi)，并進行連續(xù)冷卻， 由此可連續(xù)制造 Cu-Ga合金的鑄件（空屯、巧）39。根據(jù)引錠34的形狀，可使鑄件39的形狀變 化。例如，如果將引錠設(shè)為圓筒形狀，則可得到圓筒形的鑄件39。如果將引錠34設(shè)為平板狀， 則可得到平板狀的鑄件39。對得到的鑄件39進一步進行機械加工和拋光，也可得到所要求 的形狀的化-(?合金瓣射祀材。
[0057] 水冷銅套33作為使鑄造空間從外周側(cè)冷卻的冷卻部，被設(shè)置于相蝸31的外周側(cè)。 此時，由于形成了冷卻介質(zhì)不直接與烙融金屬38接觸的結(jié)構(gòu)，即使發(fā)生金屬液泄露也不會 存在水蒸氣爆炸的危險。相蝸31中設(shè)置有導入惰性氣體的惰性氣體導入部42,使烙融金屬 38內(nèi)的氧分壓降低。
[0058] 相蝸31的外周設(shè)置有加熱裝置45。相蝸31的壁部設(shè)置有相蝸溫度控制用熱電偶 44。烙融金屬溫度測定用熱電偶43,用于測定從相蝸31向鑄造空間供給烙融金屬38的烙融 金屬供給部位的烙融金屬溫度，W收納于特定的保護管內(nèi)的狀態(tài)通過貫通柱狀的鑄忍32的 上表面而形成的熱電偶保護管插入口，并到達烙融金屬供給部位。用于從內(nèi)周側(cè)冷卻鑄造 空間的水等多根冷卻介質(zhì)探針46,從冷卻介質(zhì)探針插入口 36呈同屯、圓狀插入到鑄忍32的內(nèi) 部。立式連續(xù)鑄造裝置30,通過使直接從金屬烙化爐供給到鑄型20及配置于鑄型20內(nèi)側(cè)的 鑄忍32之間的烙融金屬38冷卻并凝固，形成鑄件39,利用拉拔裝置47從鑄型20及鑄忍32拉 拔引錠34，從而進行連續(xù)鑄造得到鑄件。
[0059] 其中，在控制晶體結(jié)構(gòu)和晶體生長方向、進一步防止縮孔、確保強度的基礎(chǔ)上，控 制鑄件的拉拔速度及凝固界面上的冷卻速度[°C/sec]是很重要的。通過提高拉拔速度，促 進定向凝固，可生長柱狀晶。此外，ζ相也受到冷卻速度的影響，當定向凝固中的冷卻速度高 時，通過細長且微小的ζ相的急速生長，可獲得晶體不易開裂之優(yōu)點。
[0060] 具體地，優(yōu)選將拉拔速度設(shè)置為30~120mm/min，更優(yōu)選設(shè)置為60~120mm/min，進 一步優(yōu)選設(shè)置為90~120mm/min。此外，將Cu-fei合金的凝固溫度±50°C的冷卻速度平均設(shè) 置為1.7~14.5°C/sec。優(yōu)選將該冷卻速度設(shè)置為3.3~14.5°C/sec，更優(yōu)選設(shè)置為5.0~ 14.5°C/sec。
[0061] 可W邊重復(fù)拉拔裝置的驅(qū)動和停止邊進行拉拔操作。本發(fā)明中，拉拔速度是指從 相對于驅(qū)動和停止的全部時間、拉拔后的鑄件的長度算出的值?？赏ㄟ^控制拉拔裝置內(nèi)的 夾送漉48的旋轉(zhuǎn)速度來使拉拔速度變化。當驅(qū)動和停止的平衡差時，即使W相同的拉拔速 度，也可能得不到所要求的組織，因此驅(qū)動時間和停止時間可被設(shè)置為，例如驅(qū)動時間/停 止時間=0.1~0.5，典型地可W設(shè)置為0.15~0.4。此外，可改變拉拔速度來控制冷卻速度。 凝固界面的冷卻速度rC/sec) =[溫度梯度rC/mm)]X [拉拔速度(mm/min)]/60(sec)。該 式的含義為，在溫度梯度為一定時，冷卻速度與拉拔速度成比例增大。溫度梯度由鑄型和鑄 忍中插入的熱電偶的測溫距離和它們的溫度差求得。具體為，用直線連接測量點進行插補， 制作曲線圖（橫軸:熱電偶位置，縱軸:溫度），求得烙點± 5(TC范圍的溫度梯度。
[0062] 實施例
[0063] W下，舉出實施例W更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，但本發(fā)明不受運些實施例的限 定。
[0064] (1.立式連鑄鑄造 :實施例1~6、比較例1)
[0065] 使用如圖8所示的具有高頻感應(yīng)加熱線圈、石墨相蝸和水冷探針的結(jié)構(gòu)的立式連 續(xù)鑄造裝置，制造了外徑159mm、厚度14mm、高度650mm的圓筒形Cu-fei合金瓣射祀材。
[0066] 將各組分的Cu-Ga合金原料35kg導入相蝸內(nèi)，在氣氣氣氛中將相蝸內(nèi)加熱到1100 °C。該高溫加熱的目的是使設(shè)置于相蝸底部的圓筒狀的引錠與化-Ga合金烙融金屬烙接。
[0067] 原料烙化后，將烙融金屬溫度降低到960°C，當烙融金屬溫度與相蝸溫度穩(wěn)定時， 開始拉拔引錠。通過拉出引錠，連續(xù)地拉出了凝固的圓筒狀的鑄件。拉拔模式為，對拉拔裝 置驅(qū)動0.5秒、停止2.5秒，如此反復(fù)地運行，通過使頻率變化，而使拉拔速度變化，從而使冷 卻速度變化。表1示出了冷卻速度。拉拔時，為防止在凝固界面附近產(chǎn)生縮孔，將拉拔速度限 制在120mm/minW下W使冷卻速度不會過大。此外，該冷卻速度rC/sec)可通過公式:溫度 梯度rC/mm)X拉拔速度(mm/min)/60(sec)而變得清楚，求得該溫度梯度時，連接圖表中凝 固溫度巧0°C的點和凝固溫度-50°C的點，除W它們之間的位置差(mm)，從而求得。表1示出 得到的化-(?合金的各(?含量(原子％ )。
[006引 < 晶體結(jié)構(gòu)〉
[0069] 拋光與凝固方向和圓筒的中屯、軸方向平行的剖面，用硝酸和鹽酸腐蝕，通過目視 及實體顯微鏡進行了觀察。如圖2及圖3所示，從圓筒狀鑄錠的外周側(cè)及內(nèi)周側(cè)的散熱部分 凝固并生長的晶界在板厚度的中央附近相互碰撞的位置判斷為柱狀晶，晶界呈斑點狀分布 的位置判斷為等軸晶。（運里，散熱部分指與鑄錠接觸的鑄型、鑄忍W及冷卻空間。）
[0070] <晶體取向〉
[0071] 用水砂紙對試料進行濕式拋光至#2400,進行干燥成為測定試料。用理學電機(株） 社制RINT-2200，在管球:化，管電壓:40kV，管電流:40mA，掃描范圍（2目）：20°~100°，狹縫大 ?。喊l(fā)散(DS)[mm]、防散射(SS)[mm]、接收(RS)[mm]，測定步驟(20):0.02°，掃描速度:4°/ min的條件下進行了 X射線衍射。
[0072] <微觀組織〉
[0073] 用ΕΡΜΑ(日本電子制，裝置名：XJA-8500F)的背散射電子像(C0MP0像)觀察了與圓 筒的中屯、軸方向垂直的剖面的微觀組織。黑色部分為ζ相，白色部分為丫相。
[0074] <不可避免的雜質(zhì)中氧、碳含量〉
[0075] 對于得到的構(gòu)成瓣射祀材的Cu-Ga合金，通過紅外吸收法化ECO社制，裝置名： CS6000)測定0的濃度，通過紅外吸收法(LEC0社制，裝置名:CS844)測定C的濃度。
[0076] <相對密度〉
[0077] 通過阿基米德法測定得到的瓣射祀材的密度，求出相對于由組分確定的理論密度 的百分比（％)，作為相對密度。
[0078] <抗彎強度〉
[0079] 遵從JIS R1601:2008標準測定了得到的瓣射祀材的3點彎曲強度。將試驗夾具設(shè) 置為化-30。從各祀材切出5個試驗片進行抗彎強度測定。將沿祀材的長度方向切出的板材 作為試驗片，沿與長度方向垂直的方向施加壓力進行測定。長度方向是指祀材的安裝方向， 即背板和背襯管的方向。
[0080] (2.重力鑄造:比較例2~5)
[0081] 利用如圖9所示的具有石墨相蝸51、中間包52W及鑄型53的重力鑄造裝置50,制造 外徑為162mm、厚度為18mm、高度為630mm的圓筒形的Cu-Ga合金瓣射祀材。將44kg的Cu-Ga合 金原料(Cu的純度為4N、Ga的純度為4N)導入相蝸51中，將鑄造裝置50內(nèi)設(shè)為10化左右的真 空氣氛，加熱至1300°C。之后，經(jīng)過中間包52將相蝸51內(nèi)的烙融金屬誘入鑄型中。
[0082] 由于從中間包52誘入鑄型的烙融金屬在鑄型底部飛瓣，鑄錠的下部會殘留空孔。 此外，由于隨著從鑄型底部散熱在上方凝固的推進，被釋放的凝固潛熱積累，導致鑄錠上部 也多有發(fā)生縮孔的傾向。因此，評價質(zhì)量時，從距鑄錠的底部100~350mm的位置取樣。
[0083] 比較例2~5中，冷卻速度通過監(jiān)測插入鑄型的熱電偶（設(shè)置在距底面300mm和 600mm的位置)的溫度變化并繪制溫度VS時間的曲線圖而求得。在誘鑄的烙融金屬的溫度下 降的過程，釋放凝固潛熱，圖上的溫度梯度變緩，隨著該潛熱的散去溫度梯度再次變睹。將 示出了如上所述變化的曲線的拐點的切線斜率作為該熱電偶位置的冷卻速度rC/sec]。因 此，冷卻速度是各熱電偶位置的測定值。表1中記載的冷卻速度記載了得到的測定值的平均 值。
[0084] 關(guān)于得到的圓筒形的瓣射祀材，與之前同樣，評價了其晶體結(jié)構(gòu)、晶體取向、相對 密度W及抗彎強度。
[0085] (3.考察）
[0086] 表1示出了試驗條件及評價結(jié)果。此外，由X射線衍射測定的C相的各面的取向率示 于表2。表帥記載的ζ相的（112)面的取向率是，用X射線衍射中的ζ相的（100)面、（002)面、 (101)面、（102)面、（110)面、（200)面、（112)面、（201)面W及(004)面的各衍射峰的測定強 度分別除WJCPDS卡片編號44-1117中記載的所述各峰對應(yīng)的結(jié)晶面的標準強度后得到的 值的總和作為(Α)，并且，用通過X射線衍射的C相的（112)面的衍射峰強度除WJCPDS卡片編 號44-1117中記載的（112)面的衍射峰標準強度后的值作為(Β)時，通過(Β)/(Α)求得的值。
[0087] ζ相的（112)面的取向率與比較例相比，其值較大的實施例1~6的瓣射祀材的抗彎 強度高。金屬組織中的ζ相聚集在特定的面取向，同時擴散深入到其外部存在的丫相中，由 此可得到單相中所得不到的強度的提高。即通過初性組織連接脆性組織，或通過相反的情 況，利用ζ相的初性來彌補γ相的脆性的效果，單相時的脆性和硬度低很難反映在抗彎強度 上。此外，由于比較例2~5重力鑄造中冷卻速度較低，其雖然柱狀晶，但是C相的（112)面的 取向率小，因此不能得到高的抗彎強度。
[008引[表1]
[0089]
[0090] [表 2]
[0091]
[0092] 附圖標記說明
[0093] 20 鑄型
[0094] 30立式連續(xù)鑄造裝置
[0095] 31 相蝸
[0096] 32 鑄忍
[0097] 33水冷銅套 [009引：34引錠
[0099] 36冷卻介質(zhì)探針插入口
[0100] 38烙融金屬
[0101] 39 鑄件(巧）
[0102] 42惰性氣體導入裝置
[0103] 43烙融金屬溫度測定用熱電偶
[0104] 44相蝸溫度測定用熱電偶
[0105] 45加熱裝置
[0106] 46冷卻介質(zhì)探針
[0107] 47拉拔裝置
[010引 48夾送漉
[0109] 50重力鑄造裝置
[0110] 51 相蝸
[0111] 52中間包
[0112] 53 鑄型
【主權(quán)項】
1. 一種柱狀晶的Cu-Ga合金的濺射靶材，其含有含量為25.0原子％以上且29.5原子％ 以下的Ga，且余量由Cu和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，其特征在于， 用X射線衍射中的ζ相的（100)面、（002)面、（101)面、（102)面、（110)面、（200)面、（112) 面、（201)面以及(004)面的各衍射峰的測定強度分別除以JCPDS卡片編號44-1117中記載的 所述各衍射峰對應(yīng)的結(jié)晶面的標準強度后得到的值的總和作為(Α)，并且， 用通過X射線衍射的ζ相的（112)面的衍射峰強度除以JCH)S卡片編號44-1117中記載的 (112)面的衍射峰標準強度后的值作為(B)時， 通過(B)/(A)求得的ζ相的（112)面的取向率為25%~60%。2. 如權(quán)利要求1所述的濺射靶材，其特征在于， 所述濺射靶材的相對密度為99.0~100 %。3. 如權(quán)利要求1所述的濺射靶材，其特征在于， 所述不可避免的雜質(zhì)的含氧量為50質(zhì)量ppm以下，所述不可避免的雜質(zhì)的含碳量為30 質(zhì)量ppm以下。4. 如權(quán)利要求1所述的濺射靶材，其特征在于， 所述濺射靶材為板狀或圓筒形狀。5. 如權(quán)利要求4所述的濺射靶材，其特征在于， 所述濺射靶材為圓筒形狀。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項所述的濺射靶材，其特征在于， 所述濺射靶材通過鑄造形成。
【文檔編號】C22C9/00GK106011755SQ201610172665
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】衛(wèi)藤雅俊
【申請人】Ｊｘ金屬株式會社