(57)【要約】【解決手段】Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含有する焼結体であって、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたとき３５≦ｘ≦６５、１≦ｙ≦２０、１３≦ｚ≦６０であり、相対密度が９５％以上であり、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、Ａｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下であることを特徴とする焼結体。【効果】前記焼結体から得られるスパッタリングターゲットは高密度、低酸素含有量であり、均一な組織を有するので、膜特性に優れ、高性能の薄膜たとえば磁気記録膜を成膜することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含有する焼結体であって、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたとき３５≦ｘ≦６５、１≦ｙ≦２０、１３≦ｚ≦６０であり、相対密度が９５％以上であり、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、Ａｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下であることを特徴とする焼結体。
【請求項２】
Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含む仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することによって製造されることを特徴とする請求項１に記載の焼結体 。
【請求項３】
放電プラズマ焼結法で作製したＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含む仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することによって製造されることを特徴とする請求項１に記載の焼結体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の焼結体から得られるスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼結体およびスパッタリングターゲットに関し、詳しくは、高密度、低酸素含有量であり、均一な組織を有する、低融点物質であるＡｇを含有したＦｅＰｔＣ系焼結体およびスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューター等に搭載されるハードディスク等を構成する磁気記録膜として、従来ＣｏＰｔ系薄膜が用いられ、垂直磁気記録方式により高記録密度化が図られてきた。しかし、近年、高記録密度化の要請がますます強まり、ＣｏＰｔ系薄膜ではその要請に応えることが困難になってきている。
【０００３】
そこで、ＣｏＰｔ系薄膜に替わる次世代磁気記録膜として、ＦｅＰｔ系薄膜が提案されている。ＦｅＰｔ系薄膜は、ＣｏＰｔ系薄膜に比較して磁気異方性が高い利点を有する。ＦｅＰｔ系薄膜には膜構造を制御する目的で炭素などを添加する手法が採られている。
【０００４】
また、ＦｅＰｔ系薄膜に対しては、磁気異方性を持たせるため、加熱によって薄膜中のＦｅＰｔ粒子を規則化させる処理が施される。この規則化には、高い温度が必要となるため、基板には高耐熱性が要求される。そこで、この規則化温度を下げるために薄膜にＡｇなどの低融点物質を含有させる手法が採られている。
【０００５】
このような磁気記録膜は通常スパッタリングターゲットをスパッタすることにより成膜される。このため、高性能のＦｅＰｔＡｇＣスパッタリングターゲット等の開発が望まれている。これらのスパッタリングターゲットは通常粉末冶金法により製造される。
【０００６】
スパッタリングターゲットは高密度でないと、スパッタ時の真空雰囲気下において多量のガスが放出され、形成される薄膜の特性が著しく低下する。粉末冶金法では通常焼成温度を高くすると高密度のスパッタリングターゲットが得られる。しかし、ＦｅＰｔＣ系合金の場合、金属相Ｆｅ−Ｐｔと半金属相Ｃとの融点が大きく異なるため、焼成温度を上げることができず、密度を高くすることが困難である。 Ａｇなどの低融点物質を含む場合はなおさら焼成温度を上げることができず、密度を高くすることが困難になる。
【０００７】
また、スパッタリングターゲットは酸素等の不純物の含有量が多いと形成される薄膜の特性が低下するので、このような不純物を含まないことが好ましい。しかし、原料に用いられるＦｅ粉等は、通常表面が酸化されており、表面酸化層を含有している。このため、スパッタリングターゲットに酸素が混入することを完全に抑えることは困難である。
【０００８】
さらにスパッタリングターゲットは、組織が不均一であるとスパッタ時にアーキングの発生等が起こり、得られる膜の平滑性が損なわれるなど膜特性が低下するので、組織が均一であることが好ましい。
【０００９】
ＦｅＰｔＣ系スパッタリングターゲットを高密度化させる方法として、ホットプレス（hot press、ＨＰ）法などの加圧成型法によって製造された仮焼結体を熱間等方圧加圧（Hot Isostatic Press、ＨＩＰ）処理する方法が知られている。仮焼結体の密度が低い場合には、熱間等方圧加圧処理は仮焼結体をＳＵＳ管などに密閉して行われる。このとき、仮焼結体の酸素含有量が多いと、処理時に密閉管内で含有酸素に起因するガスが発生し、スパッタリングターゲットを高密度化することができない。また、仮焼結体の酸素含有量が多ければ、得られるスパッタリングターゲットの酸素含有量は当然多くなる。
【００１０】
したがって、仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することによりスパッタリングターゲットを製造する場合には、スパッタリングターゲットを高密度化させるためにも、スパッタリングターゲットの酸素含有量を低下させるためにも、仮焼結体の酸素含有量を低くすることが望ましい。仮焼結体に含有する酸素は、前述のとおり、主として原料に用いられるＦｅ粉等が有する表面酸化層に由来する。
【００１１】
このため、熱間等方圧加圧処理前にＦｅ粉等が有する表面酸化層を還元しておくことが好ましい。この還元は、たとえば特許文献１に記載のように、Ｆｅ粉等をＣ粉の共存下、不活性雰囲気中で加熱することにより行うことができる。また、仮焼結体を形成するときにホットプレスなどの加圧焼結を行うだけでもＦｅ粉等の表面酸化層の還元は十分に行われる。これらの操作において表面酸化層を還元するための温度としては、雰囲気によって異なるが、通常７００〜９００℃は必要である。しかし、原料にＡｇ等の低融点物質が含まれる場合、上記のような温度で還元操作を行うと、低融点物質の凝集あるいは溶出が起こり、意図した組成の焼結体が製造できない場合や、組織が粗大化する場合がある。
【００１２】
以上のような事情から、高密度および低酸素含有量で均一な組織を有する、Ａｇ等の低融点物質を含有するＦｅＰｔＣ系スパッタリングターゲットを得ることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−５７３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、高密度であり、低酸素含有量であり、均一な組織を有する、低融点物質であるＡｇを含有したＦｅＰｔＣ系の焼結体およびスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成する本発明は、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含有する焼結体であって、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたとき３５≦ｘ≦６５、１≦ｙ≦２０、１３≦ｚ≦６０であり、相対密度が９５％以上であり、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、Ａｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下であることを特徴とする焼結体である。
【００１６】
前記焼結体は、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含む仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することによって製造される。
また前記焼結体は、放電プラズマ焼結法で作製したＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含む仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することによって製造される。
他の発明は、前記焼結体から得られるスパッタリングターゲットである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の焼結体は、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含有する焼結体であって、相対密度が９５％以上であり、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、Ａｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下である。このため、前記焼結体から得られるスパッタリングターゲットは高密度、低酸素含有量であり、均一な組織を有するので、高性能の薄膜たとえば磁気記録膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図２】図２は、実施例１において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図３】図３は、比較例１において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図４】図４は、比較例１において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図５】図５は、比較例２において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図６】図６は、比較例２において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図７】図７は、比較例４において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図８】図８は、比較例４において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図９】図９は、実施例２において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１０】図１０は、実施例２において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１１】図１１は、実施例３において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１２】図１２は、実施例３において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１３】図１３は、実施例４において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１４】図１４は、実施例４において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１５】図１５は、実施例５において得られた仮焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１６】図１６は、実施例５において得られた焼結体のエネルギー分散型Ｘ線分析により得られたＡｇのマッピング像である。
【図１７】図１７は、Ａｇからなる相の長軸長さの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜焼結体＞
本発明の焼結体は、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇを含有する。本発明の焼結体がＦｅ、Ｐｔ、Ｃの他にＡｇを含有することにより、該焼結体から得られるスパッタリングターゲットから高性能の磁気記録膜を成膜できる。
【００２０】
本発明の焼結体を構成する元素はＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇであり、その他酸素等の不可避的不純物が含有される場合がある。
本発明の焼結体におけるＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたとき、３５≦ｘ≦６５、１≦ｙ≦２０、１３≦ｚ≦６０である。本発明の焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成が前記範囲であると、該焼結体から得られるスパッタリングターゲットにより高性能の磁気記録膜を成膜できる。ｘは好ましくは４５〜５５であり、ｙは好ましくは２〜１５であり、ｚは好ましくは２０〜６０である。
【００２１】
本発明の焼結体は、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、好ましくは５００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下である。酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であると、この焼結体から得られるスパッタリングターゲットを用いて高性能の薄膜を成膜できる。酸素含有量が７００ｐｐｍより多いと、不純物が多大となり、高性能の薄膜が得られない。
【００２２】
本発明の焼結体は、相対密度が９５％以上、好ましくは９８％以上、より好ましくは９９％以上である。相対密度が９５％以上であると、この焼結体から得られるスパッタリングターゲットにより高性能の薄膜を成膜できる。焼結体の相対密度が９５％より低いと、この焼結体から得られるスパッタリングターゲットをスパッタ時に真空雰囲気に設置した際、スパッタリングターゲットから多量のガスが放出され、スパッタにより形成される薄膜の特性が低下する。前記相対密度はアルキメデス法に基づき測定された数値である。
【００２３】
本発明の焼結体において、Ａｇからなる相（以下、Ａｇ相ともいう）の長軸長さは２０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。Ａｇ相の長軸長さが２０μｍ以下であると、焼結体の組織が均一であると言え、この焼結体から得られるスパッタリングターゲットの成膜性が向上する。Ａｇ相の長軸長さが２０μｍより大きいと、Ａｇ相が粗大化しており、組織が不均一であると言え、この焼結体から得られるスパッタリングターゲットを用いてスパッタを行うと、アーキングの発生等が起こりやすく、得られる膜の平滑性が損なわれるなど膜特性が低下する。
【００２４】
Ａｇ相の長軸長さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）により求める。
Ａｇ相の長軸長さとは、エネルギー分散型Ｘ線分析により確認された一つのＡｇ相を最小の面積となる長方形で囲んだときの、その長方形の長辺の長さを意味する。一つのＡｇ相とは、他の相によって分断されずにＡｇのみでつながっている相を意味する。最小の面積となる長方形とは、一つのＡｇ相の外縁を内包する（長方形の辺がＡｇ相の外縁と接する場合を含む）長方形のうち、最小の面積を有する長方形を意味する。一例として、図１７にＡｇ相の長軸長さを図示する。図１７においてグレー表示部分が、エネルギー分散型Ｘ線分析により確認された一つのＡｇ相であり、点線で示した長方形が最小の面積となる長方形であり、その長方形の長辺の長さがＡｇ相の長軸長さである。
【００２５】
具体的には、本焼結体を、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して写真撮影を行い、たとえば約１００μｍ×１３０μｍのＳＥＭ像を得る。このＳＥＭ像の領域に対してエネルギー分散型Ｘ線分析を行い、Ａｇのマッピング像を得る。このマッピング像により確認された各Ａｇ相を最小の面積となる長方形で囲んだとき、それらの長方形の中で面積が最も大きい長方形（以下、最大長方形という）の長辺の長さをマッピング像上のスケールにより求める。解像度が悪いなどの理由によりマッピング像において相と相が離れているかどうか判断しにくい場合はＳＥＭ像で判断をする。ＳＥＭ像においてマッピング像のＡｇに相当する場所をよく観察すると、他の相とコントラストが異なることが確認でき、相と相が重なっているかを判断することができる。前記顕微鏡観察を無作為に５回実施し、各回ごとに前記手法により最大長方形の長辺の長さを求め、そのうちの最大値をＡｇ相の長軸長さとする。
本発明においてＡｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下であるとは、このようにして求めたＡｇ相の長軸長さが２０μｍ以下であることを意味する。
【００２６】
＜焼結体の製造方法＞
前記焼結体は、たとえば以下の工程（Ｉ）および（ＩＩ）を含む製造方法により製造することができる。
工程（Ｉ）：Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃ粉末およびＡｇ粉末を混合して混合粉末を調製し、該混合粉末を放電プラズマ焼結（Spark Plasma Sintering、ＳＰＳ）法で焼結して仮焼結体を得る工程
工程（ＩＩ）：前記仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して焼結体を得る工程
【００２７】
なお、本発明においては、放電プラズマ焼結法などの焼結法で原料粉末を焼結して得られた物体を仮焼結体と称し、この仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して得られた物体を焼結体と称する。
【００２８】
前記焼結体の製造方法により、相対密度が９５％以上であり、酸素含有量が７００ｐｐｍ以下であり、Ａｇからなる相の長軸長さが２０μｍ以下であるという、高密度、低酸素含有量であり、組織が均一なＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇからなる焼結体を製造することが可能である。
【００２９】
粉末冶金法では通常焼成温度が高いほど密度の高い仮焼結体が得られることが従来知られている。しかし、ＦｅＰｔＣ系の場合、金属相Ｆｅ−Ｐｔと半金属相Ｃとの融点が大きく異なるため、焼成温度をあまり高くすることはできない。 Ａｇなどの低融点物質を含む場合はなおさら焼成温度を高くすることはできない。ＦｅＰｔＡｇＣの仮焼結体を製造する場合、従来焼成法として使用されていたホットプレス法では焼成温度は通常７００〜９００℃であり、この温度範囲では得られる仮焼結体の相対密度は通常７５〜８５％程度であって、密度の高い仮焼結体を得ることはできない。
【００３０】
焼成法として放電プラズマ焼結法を採用すると、上記のような低い焼成温度であっても８５〜９５％程度の高い相対密度を有する仮焼結体を得ることができる。このような効果が得られるのは、放電プラズマ焼結法では原料粉末の粒子間に生じる放電プラズマの作用によって粒子同士を接合および焼結させるため、必要なエネルギーが少なく、ホットプレス法などよりも低温での焼結が可能になるためであると考えられる。その結果、前記焼結体の製造方法では工程（Ｉ）において相対密度の高い仮焼結体が得られる。この相対密度の高い仮焼結体を工程（ＩＩ）の熱間等方圧加圧処理に供することによってさらに高い相対密度を有する焼結体を得ることができる。
【００３１】
また、仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することにより密度の高い焼結体を得る方法は従来知られている。この方法においては、仮焼結体の酸素含有量が多いと、熱間等方圧加圧処理時に密閉管内でガスが発生し、焼結体を高密度化することができないので、熱間等方圧加圧処理前にＦｅ等が有する表面酸化層を還元しておく必要がある。また仮焼結体の酸素含有量が多いと、得られる焼結体の酸素含有量も多くなるので、酸素含有量の少ない焼結体を得るためにも、Ｆｅ等が有する表面酸化層を還元しておく必要がある。
【００３２】
この還元は、Ｆｅ等をＣの共存下、不活性雰囲気中で加熱することにより行うことができ、また仮焼結体製造時にホットプレス法等により焼成を行うことによっても行うことが可能である。しかし、これらの操作において表面酸化層を還元するためには通常７００〜９００℃での処理が必要である。原料にＡｇ等の低融点物質が含まれる場合、このような温度で処理を行うと、低融点物質の凝集あるいは溶出が起こり、意図した組成の焼結体が製造できない場合や、組織が粗大化する場合がある。
【００３３】
焼成法として放電プラズマ焼結法を採用すると、上記のような温度で焼成しても、Ａｇ等の低融点物質の凝集や溶出は起こらず、還元を十分に行うことができ、また組織が粗大化することがない。このため、前記焼結体の製造方法では工程（Ｉ）において酸素含有量が少なく、組織が均一な仮焼結体が得られる。このような効果が得られるのは、放電プラズマ焼結法では放電プラズマの作用によって粒子表面の酸化層が除去されることや焼成時間を短くすることができるためであると考えられる。その結果、前記焼結体の製造方法では、相対密度が高く、酸素含有量が少なく、組織が均一な焼結体が得られる。
【００３４】
（工程（Ｉ））
工程（Ｉ）では、Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃ粉末およびＡｇ粉末を混合して混合粉末を調製し、該混合粉末を放電プラズマ焼結法で焼結して仮焼結体を得る。
【００３５】
Ｆｅ粉末のＢＥＴ(Brunauer- Emmett- Teller)法で測定された平均粒径は通常１０〜７０μｍである。Ｐｔ粉末のＢＥＴ法で測定された平均粒径は通常１〜４μｍである。Ｃ粉末のＢＥＴ法で測定された平均粒径は通常３〜２０μｍである。Ａｇ粉末のＢＥＴ法で測定された平均粒径は通常２〜５μｍである。
【００３６】
混合粉末中のＦｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃ粉末およびＡｇ粉末の各比率は、得られる焼結体に含まれるＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成が前記範囲内になるように決定される。なお、前記焼結体の製造方法においては、混合粉末中のＦｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃ粉末およびＡｇ粉末の比率は、それぞれ得られる焼結体中のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの比率と一致することが確認されている。
【００３７】
Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ｃ粉末およびＡｇ粉末の混合方法としては特に制限はなく、例えばボールミル等による混合が挙げられる。
混合粉末を放電プラズマ焼結装置用の焼結ダイに充填する。焼結ダイは、たとえばグラファイト製である。焼結ダイの大きさおよび形状は、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
放電プラズマ焼結における焼成時の圧力は通常２０〜６０ＭＰａであり、好ましくは３５〜５０ＭＰａである。放電プラズマ焼結における焼成温度は、通常７００〜９００℃、好ましくは８００〜９００℃である。放電プラズマ焼結における昇温速度は通常１０〜１００℃／ｍｉｎであり、好ましくは３０〜１００℃／ｍｉｎである。放電プラズマ焼結における焼成温度での保持時間は通常５〜１８０分間であり、好ましくは１０〜６０分間である。
【００３９】
上記の条件で放電プラズマ焼結することにより、前述のとおり工程（Ｉ）において相対密度が高く、酸素含有量が低く、組織が均一な仮焼結体が得られる。
工程（Ｉ）で得られた仮焼結体は、工程（ＩＩ）における熱間等方圧加圧処理によりさらに相対密度が高められて焼結体となる。仮焼結体の相対密度が高いほど相対密度の高い焼結体が得られる。仮焼結体の相対密度は好ましくは８５％以上であり、より好ましく９０％以上である。
【００４０】
また、前述のとおり、工程（Ｉ）で得られた仮焼結体の酸素含有量が少ないほど、工程（ＩＩ）における熱間等方圧加圧処理により相対密度が高く、酸素含有量が少なく、均一な組織を有する焼結体が得られる。仮焼結体の酸素含有量は好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは７００ｐｐｍ以下である。
【００４１】
（工程（ＩＩ））
工程（ＩＩ）では、前記仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して焼結体を得る。
前記仮焼結体をＳＵＳ管などの加圧容器に挿入して、以下の条件で熱間等方圧加圧処理を行う。
【００４２】
圧力は通常８０〜１１７ＭＰａであり、好ましくは９５〜１１７ＭＰａである。処理温度は通常８００〜９５０℃であり、好ましくは８００〜９００℃である。保持時間は通常０．５〜３時間であり、好ましくは０．５〜１時間である。
上記の条件で熱間等方圧加圧処理を行うことにより、前述のとおり、相対密度が高く、酸素含有量が少なく、組織が均一な焼結体が得られる。
【００４３】
＜スパッタリングターゲット＞
前記焼結体に必要により適宜加工を施すことにより、スパッタリングターゲットを得ることができる。このスパッタリングターゲットは相対密度が高く、酸素含有量が少なく、均一な組織を有するので、膜特性が良好であり、このスパッタリングターゲットをスパッタすることにより、高品質のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇからなる薄膜が得られ、磁気記録膜等に好適に使用され得る。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
（仮焼結体の製造）
平均粒径３０μｍのＦｅ粉末、平均粒径１μｍのＰｔ粉末、平均粒径２μｍのＡｇ粉末および平均粒径５μｍのＣ粉末を、それぞれの含有比率が２５モル％、２５モル％、１０モル％および４０モル％となるようにボールミルで１．５時間混合して、混合粉末を調製した。前記各平均粒径はＢＥＴ法により測定された数値である。
得られた混合粉末を放電プラズマ焼結装置にて、下記の条件で焼成して、直径３５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００４５】
＜放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）条件＞
焼結雰囲気：真空
昇温速度：７０℃／ｍｉｎ
焼結温度：９００℃
焼結保持時間：１０ｍｉｎ
圧力：４０ＭＰａ
降温：自然炉冷
【００４６】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体をＳＵＳ管製の加圧容器に封管して、熱間等方圧加圧装置にて、下記の条件で熱間等方圧加圧処理を行い、直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００４７】
＜熱間等方圧加圧処理条件＞
圧力：１１７ＭＰａ
処理温度：９００℃
保持時間：１時間
【００４８】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを以下の測定方法により求めた。結果を表１に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表１に示した。また、下記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図２に示した。図１および２において、淡く表示される部分がＡｇ相である。下記図３〜１６においても淡く表示される部分がＡｇ相である。
【００４９】
＜相対密度の測定＞
仮焼結体および焼結体の相対密度をアルキメデス法に基づき測定した。具体的には、仮焼結体または焼結体の空中重量を、体積（＝仮焼結体または焼結体の水中重量／計測温度における水比重）で除し、下記式（Ｘ）に基づく理論密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に対する百分率の値を相対密度（単位：％）とした。
【００５０】
【数１】
2014034730.tif 000002
（式（Ｘ）中、Ｃ1〜Ｃiはそれぞれ焼結体または焼結体の構成物質の含有量（重量％）を示し、ρ1〜ρiはＣ1〜Ｃiに対応する各構成物質の密度（ｇ/ｃｍ3）を示す。）。
【００５１】
＜酸素含有量＞
仮焼結体および焼結体の表面を機械加工により削り、得られた切子から酸素窒素分析装置（株式会社堀場製作所製、ＥＭＧＡ−５５０）を用いて酸素含有量を求めた。
【００５２】
＜Ａｇ相の長軸長さ＞
走査型電子顕微鏡（ＪＸＡ-８８００-Ｒ、ＪＥＯＬ社製）を用いて仮焼結体および焼結体を、加速電圧１５ｋＶ、電子電流０．０５μＡの条件で、倍率１０００倍で観察して写真撮影を行い、約１００μｍ×１３０μｍのＳＥＭ像を得た。仮焼結体および焼結体のそれぞれのＳＥＭ像の領域に対してエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＪＥＯＬ社製）を行い、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇのマッピング像を得た。Ａｇのマッピング像により確認された各Ａｇ相を最小の面積となる長方形で囲んだときの最大長方形の長辺の長さをマッピング像上のスケールにより求めた。この操作を無作為に５回実施し、各回ごとに得られた最大長方形の長辺の長さの最大値を「Ａｇ相の長軸長さ」として表１に示した。
【００５３】
［比較例１］
（仮焼結体の製造）
放電プラズマ焼結条件の焼結温度を７００℃にした以外は実施例１と同様の操作を行い、直径３５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００５４】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体に対し実施例１と同様の操作を行い、直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００５５】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを実施例１と同様の測定方法により求めた。結果を表１に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表１に示した。また、上記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図３に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図４に示した。
【００５６】
［比較例２］
（仮焼結体の製造）
放電プラズマ焼結条件の焼結温度を８００℃にした以外は実施例１と同様の操作を行い、直径３５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００５７】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体に対し実施例１と同様の操作を行い、直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００５８】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを実施例１と同様の測定方法により求めた。結果を表１および表２に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表１および表２に示した。また、上記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図５に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図６に示した。
【００５９】
［比較例３］
（仮焼結体の製造）
放電プラズマ焼結条件の焼結温度を９２０℃にした以外は実施例１と同様の操作を行い、直径３５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。この操作においては、放電プラズマ焼結中にＡｇ粉末が溶融し、Ａｇの溶出が起こった。
【００６０】
（仮焼結体の物性値の測定）
仮焼結体の相対密度および酸素含有量を実施例１と同様の測定方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６１】
［比較例４］
（仮焼結体の製造）
平均粒径３０μｍのＦｅ粉末、平均粒径１μｍのＰｔ粉末、平均粒径２μｍのＡｇ粉末および平均粒径５μｍのＣ粉末を、それぞれの含有比率が２５モル％、２５モル％、１０モル％および４０モル％となるようにボールミルで１．５時間混合して、混合粉末を調製した。前記各平均粒径はＢＥＴ法により測定された数値である。
得られた混合粉末をホットプレス装置にて、下記の条件で焼成して、直径３５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００６２】
＜ホットプレス（ＨＰ）条件＞
焼結雰囲気：Ａｒ
昇温速度：１５℃／ｍｉｍ
焼結温度：９００℃
焼結保持時間：６０ｍｉｎ
圧力：４０ＭＰａ
降温：自然炉冷
【００６３】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体に対し実施例１と同様の操作を行い、直径３０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００６４】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを実施例１と同様の測定方法により求めた。結果を表２に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表２に示した。また、上記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図７に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図８に示した。
【００６５】
【表１】
2014034730.tif 000003
【００６６】
【表２】
2014034730.tif 000004
表１に、種々の焼結温度で放電プラズマ焼結して得られた仮焼結体およびこの仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して得られた焼結体の物性値を示した。
【００６７】
表１に示されたとおり、放電プラズマ焼結温度が７００、８００および９００℃である場合には、９２％以上の高い相対密度を有する仮焼結体が得られた。また、焼結温度７００〜９００℃の範囲では、焼結温度が高いほど相対密度が高い仮焼結体が得られた。焼結温度が９２０℃の場合は、Ａｇの溶出が起こり、仮焼結体の相対密度は高くならず、９０％以下であった。
【００６８】
放電プラズマ焼結温度が７００〜９２０℃の範囲では、焼結温度が高いほど仮焼結体の酸素含有量が低くなった。
放電プラズマ焼結温度が９００℃である場合に得られた仮焼結体を熱間等方圧加圧処理することにより、９８％以上の高相対密度、７００ｐｐｍ以下の低酸素含有量の焼結体が得られ、またＡｇの長軸長さが２０μｍ以下である均一な組織を有する焼結体が得られた。焼結温度７００〜９００℃の範囲では、焼結温度が高いほど相対密度が高く、酸素含有量が低い焼結体が得られた。また、焼結温度７００〜９００℃の範囲では、仮焼結体の酸素含有量が低いほど、酸素含有量の低い焼結体が得られた。焼結温度７００℃および８００℃においては、９８％以上の高い相対密度を有する焼結体が得られたが、仮焼結体の酸素含有量が高かったため、７００ｐｐｍ以下の低酸素含有量の焼結体を得ることはできなかった。
【００６９】
表２に、焼結温度９００℃で放電プラズマ焼結して得られた仮焼結体およびこの仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して得られた焼結体と、焼結温度９００℃でホットプレスして得られた仮焼結体およびこの仮焼結体を熱間等方圧加圧処理して得られた焼結体との結果が比較されている。
【００７０】
表２に示されたとおり、放電プラズマ焼結を用いて得られた仮焼結体および焼結体はそれぞれ、ホットプレスを用いて得られた仮焼結体および焼結体より相対密度が高かった。ホットプレスを用いて得られた仮焼結体および焼結体はそれぞれ、放電プラズマ焼結を用いて得られた仮焼結体および焼結体より酸素含有量が低かった。これは、ホットプレスの方が放電プラズマ焼結より昇温速度が遅く、焼結中に混合粉末から発生するＣＯガスが放出される時間が長かったためであると考えられる。前述のとおり、仮焼結体の酸素含有量が低いほどを熱間等方圧加圧処理による高密度化が可能であるが、比較例１においては、仮焼結体の相対密度が低かったため、熱間等方圧加圧処理を行っても実施例３ほどの高相対密度は得られなかったと考えられる。
【００７１】
表２に示されたとおり、ホットプレスを用いて得られた焼結体は、放電プラズマ焼結を用いて得られた焼結体よりＡｇ相の長軸長さが長かった。これは、ホットプレスでは焼結時間が放電プラズマ焼結に比べて長いので、Ａｇ相が成長して粗大になったためであると考えられる。一方、放電プラズマ焼結では焼結時間が短いので、Ａｇ相が粗大化する前に焼成が完了し、Ａｇ相の長軸長さが短くなったと考えられる。
【００７２】
表２より、放電プラズマ焼結により得られた仮焼結体を熱間等方圧加圧処理すると、ホットプレスにより得られた仮焼結体を熱間等方圧加圧処理した場合よりも、高密度で、均一な組織を有する焼結体が得られることがわかった。
【００７３】
［実施例２］
（仮焼結体の製造）
Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ａｇ粉末およびＣ粉末の含有比率をそれぞれ３４．２モル％、４１．８モル％、４モル％および２０モル％としたこと以外は実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
【００７４】
得られた混合粉末を放電プラズマ焼結装置にて、昇温速度を５０℃／ｍｉｎ、焼結保持時間を３０ｍｉｎにしたこと以外は実施例１と同様の条件で焼成して、直径１７０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００７５】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体をＳＵＳ管製の加圧容器に封管して、熱間等方圧加圧装置にて、実施例１と同様の条件で熱間等方圧加圧処理を行い、直径１６５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００７６】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを以下の測定方法により求めた。結果を表３に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表３に示した。また、下記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図９に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１０に示した。
【００７７】
［実施例３］
（仮焼結体の製造）
Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ａｇ粉末およびＣ粉末の含有比率をそれぞれ２９．７モル％、２４．３モル％、６モル％および４０モル％としたこと以外は実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
【００７８】
得られた混合粉末を放電プラズマ焼結装置にて、昇温速度を５０℃／ｍｉｎ、焼結保持時間を３０ｍｉｎにしたこと以外は実施例１と同様の条件で焼成して、直径１７０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００７９】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体をＳＵＳ管製の加圧容器に封管して、熱間等方圧加圧装置にて、実施例１と同様の条件で熱間等方圧加圧処理を行い、直径１６５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００８０】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを以下の測定方法により求めた。結果を表３に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表３に示した。また、下記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１１に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１２に示した。
【００８１】
［実施例４］
（仮焼結体の製造）
Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ａｇ粉末およびＣ粉末の含有比率をそれぞれ２６モル％、２６モル％、８モル％および４０モル％としたこと以外は実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
【００８２】
得られた混合粉末を放電プラズマ焼結装置にて、昇温速度を５０℃／ｍｉｎ、焼結保持時間を１０ｍｉｎにしたこと以外は実施例１と同様の条件で焼成して、直径１７０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００８３】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体をＳＵＳ管製の加圧容器に封管して、熱間等方圧加圧装置にて、実施例１と同様の条件で熱間等方圧加圧処理を行い、直径１６５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００８４】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを以下の測定方法により求めた。結果を表３に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表３に示した。また、下記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１３に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１４に示した。
【００８５】
［実施例５］
（仮焼結体の製造）
Ｆｅ粉末、Ｐｔ粉末、Ａｇ粉末およびＣ粉末の含有比率をそれぞれ２０モル％、２０モル％、１０モル％および５０モル％としたこと以外は実施例１と同様にして混合粉末を調製した。
【００８６】
得られた混合粉末を放電プラズマ焼結装置にて、昇温速度を５０℃／ｍｉｎ、焼結温度を９００℃、焼結保持時間を１０ｍｉｎにしたこと以外は実施例１と同様の条件で焼成して、直径１７０ｍｍ、厚み５ｍｍの円盤形状の仮焼結体を得た。
【００８７】
（焼結体の製造）
得られた仮焼結体をＳＵＳ管製の加圧容器に封管して、熱間等方圧加圧装置にて、実施例１と同様の条件で熱間等方圧加圧処理を行い、直径１６５ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤形状の焼結体を得た。
【００８８】
（仮焼結体および焼結体の物性値の測定）
仮焼結体については相対密度および酸素含有量を、焼結体については相対密度、酸素含有量およびＡｇ相の長軸長さを以下の測定方法により求めた。結果を表３に示した。焼結体のＦｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を（Ｆｅx/100Ｐｔ(100-x)/100）100-y-zＡｇyＣz と表わしたときのｘ、ｙおよびｚの値を表３に示した。また、下記Ａｇ相の長軸長さの測定方法において示した仮焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１５に、焼結体のＡｇのマッピング像の一例を図１６に示した。
【００８９】
【表３】
2014034730.tif 000005
表３に示されるように、Ｆｅ、Ｐｔ、ＣおよびＡｇの組成を変えても、高密度、低酸素含有量であり、均一な組織を有する焼結体が得られた。
【図１】
2014034730.tif 000006
【図２】
2014034730.tif 000007
【図３】
2014034730.tif 000008
【図４】
2014034730.tif 000009
【図５】
2014034730.tif 000010
【図６】
2014034730.tif 000011
【図７】
2014034730.tif 000012
【図８】
2014034730.tif 000013
【図９】
2014034730.tif 000014
【図１０】
2014034730.tif 000015
【図１１】
2014034730.tif 000016
【図１２】
2014034730.tif 000017
【図１３】
2014034730.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
2014034730.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
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