(57)【要約】  【課題】脱酸剤を添加して溶解したＡｇでは、Ａｇ中に脱酸剤が残存することになるが、その脱酸剤の残存が、微量の合金用の元素を添加したＡｇ合金を作製するに際しては許容できない場合があり、また、Ａｇは溶解の際に酸素を吸蔵する特性があり、合金用の元素を添加する場合は、Ａｇ中に吸収される酸素との反応を十分に考慮しなければならない。【解決手段】酸素含有量が１０ｐｐｍ未満とした純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇに、添加元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐｄの内の１種類以上を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％配合したことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有量が１０ｐｐｍ未満とした純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇに、添加元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐｄの内の１種類以上を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％配合したことを特徴とする微量元素添加Ａｇ合金。
【請求項２】
純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを不活性ガス中で４００°Ｃ〜７００°Ｃで加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にし、この純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇに、添加元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐｄの内の１種類以上を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％配合し、溶解したことを特徴とする微量元素添加Ａｇ合金の製造方法。
【請求項３】
純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを不活性ガス中で４００°Ｃ〜７００°Ｃで加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にし、この純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇによりパイプおよびインゴットを作製し、前記Ａｇパイプ内に、添加元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐｄの内の１種類以上を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％入れ、パイプ内部を真空または不活性ガスを充填してから前記Ａｇパイプを封止して酸素との接触を抑止し、その後、必要に応じて配合値調整に秤量した上記Ａｇインゴットと共にるつぼ内で溶解したことを特徴とする微量元素添加Ａｇ合金の製造方法。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３で作製した微量元素添加Ａｇ合金に、さらに酸素含有量を１０ｐｐｍ未満とした純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを添加して添加元素が０．００１ｗｔ％〜０．０９ｗｔ％の組成とした微量元素添加Ａｇ合金。
【請求項５】
純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを不活性ガス中で４００°Ｃ〜７００°Ｃで加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にし、この純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇによりパイプを作製し、このＡｇパイプ内に、請求項２もしくは請求項３で作製した微量元素添加Ａｇ合金を入れ、パイプ内部を真空または不活性ガスを充填してから前記Ａｇパイプを封止して酸素との接触を抑止し、その後、溶解したことを特徴とする微量元素添加Ａｇ合金の製造方法。
【請求項６】
純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを不活性ガス中で４００°Ｃ〜７００°Ｃで加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にし、この純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇによりパイプおよびインゴットを作製し、このＡｇパイプ内に、請求項２もしくは請求項３で作製した微量元素添加Ａｇ合金を入れ、パイプ内部を真空または不活性ガスを充填してから前記Ａｇパイプを封止して酸素との接触を抑止し、その後、配合値調整に秤量した上記Ａｇインゴットと共にるつぼ内で溶解したことを特徴とする微量元素添加Ａｇ合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高反射率および耐熱性が要求される光記録ディスクや太陽電池のターゲット等に用いることができる微量元素添加Ａｇ合金およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ａｇターゲットは、光の反射率に優れているために、主に純Ａｇが用いられている。
【０００３】
しかし、純Ａｇは大気中で硫化するためにその耐食性に問題がある。
【０００４】
また、Ａｇターゲットは、ガス溶解、高周波溶解等で溶解し、圧延、切削加工して指定の寸法に仕上げて用いられる。
【０００５】
しかし、溶融したＡｇはその特性から酸素を吸蔵しやすく、凝固する際に酸素を放出するものの、鋳塊となってもなおＡｇ組織内部に酸素が残存した状態となり易いという問題がある。
【０００６】
このため、一般に酸素の吸蔵を防ぐ対策として脱酸剤を微量添加して溶解することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２５８８３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明者は、高反射率および熱伝導性の特性を有し、しかも耐久性を向上させるために、極めて純Ａｇに近い状態の微量元素添加Ａｇ合金に着目した。
【０００９】
脱酸剤を添加して溶解したＡｇにおいては、Ａｇ中に脱酸剤が残存することになるが、微量の合金用の元素を添加したＡｇ合金を作製するに際してはＡｇ中の脱酸剤の残存が許容できない場合があることから、脱酸剤を使用しないことが望まれる。
【００１０】
また、上記の如く、Ａｇは溶解の際に酸素を吸蔵する特性があり、合金用の元素を添加する場合は、Ａｇ中に吸蔵される酸素との反応を考慮しなければならない。特に、添加する元素が酸素と結合しやすい元素であると、溶解時に添加元素が酸化されて酸化物となってしまうためにその酸化物が溶湯から遊離して浮いてしまい、所望する配合値の組成通りにＡｇ合金の組成を安定させることができない。
【００１１】
さらに、Ａｇ溶解時の雰囲気を、酸素が存在しない状態、つまり、ＡｒやＮ2等の不活性ガスの雰囲気にして酸素を遮断しても、既に酸素が吸蔵されたＡｇインゴットを使用したのでは効果が少ない。雰囲気を真空状態にした場合は、Ａｇの沸点が低くなり気化する現象が発生するため、やはり安定した組成を得ることが困難となる。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明は、純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇをＡｒやＮ2等の不活性ガス中にて４００°Ｃ〜７００°Ｃで１時間以上加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にし、そのＡｇに対してＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐｄの内の１種類以上を、微量添加元素として０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％配合して溶解することにより、所望する配合値の組成によるＡｇ合金を得ることができるようにした。
【００１４】
微量添加元素の配合に際しては、微量添加元素を、酸素含有量１０ｐｐｍ未満にした純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを用いて作製したＡｇパイプに入れ、そのＡｇパイプ内部を真空にした後または不活性ガスを充填した後に封止し、Ａｇ合金溶解時の雰囲気をＡｒやＮ2等の不活性ガスに置換した状態で溶解して酸化を抑制する。なお、配合値調整の必要に応じて、溶解時に、Ａｇパイプと同様のＡｇインゴットを秤量して溶解する。
【００１５】
ここで、配合用Ａｇの酸素含有量を１０ｐｐｍとした理由は、Ａｇの酸素含有量が１０ｐｐｍ以上の場合では、酸素との親和力の強い微量添加元素と含有した酸素との反応により、配合値の組成と溶解後の組成においてずれが生じるためである。
【００１６】
また、添加元素の添加量を０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％とした理由は、下限を０．００５ｗｔ％より少なくすると耐食性の改良が得られないからであり、上限を０．１ｗｔ％より多くするとＡｇ本来の高反射率および熱伝導性が得られなくなるからである。
【００１７】
また、微量添加元素をＡｇパイプに入れて、パイプ内部を真空または不活性ガスを充填した状態にする理由は、溶解時に微量添加元素が空気中の酸素と反応することを抑止し、微量添加元素が酸化して溶湯から遊離してしまうことを防ぐためである。さらに、溶解時の雰囲気を不活性ガスに置換する理由も空気中の酸素との反応を抑止するためである。
【発明の効果】
【００１８】
このようにした本発明によると、不活性ガス中にて４００°Ｃ〜７００°Ｃで１時間以上加熱して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にしたＡｇを用い、Ａｇ合金溶解時に極力酸素との反応を抑止させることにより、所望する配合値の組成通りのＡｇ合金を作製することが可能となる。これによって、例えば、高反射率でかつ均一な反射率が求められる光記録ディスクや太陽電池のターゲットに用いることが可能な、耐久性のあるＡｇ合金を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１の高周波連続鋳造機を用いたＡｇ合金の分析用サンプル採取の説明図。
【図２】実施例２の高周波連続鋳造機を用いたＡｇ合金の分析用サンプル採取の説明図。
【図３】従来例の高周波溶解炉を用いたＡｇ合金の分析用サンプル採取の説明図。
【図４】従来例の高周波連続鋳造機を用いたＡｇ合金の分析用サンプル採取の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本実施例の目標組成を、Ａｇ９９．９９５ｗｔ％〜９９．９０ｗｔ％、微量添加元素０．００５ｗｔ％〜０．１ｗｔ％とする。
【００２２】
本実施例は、配合用Ａｇとして酸素含有量が１０ｐｐｍ未満、純度９９．９９ｗｔ％のパイプおよびインゴットを用いる。
【００２３】
まず、目標組成とするように所定量に秤量した純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇを不活性ガス雰囲気としてのＮ2雰囲気中で７００°Ｃで１時間保持して酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にする。
【００２４】
この酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にしたＡｇを使用してＡｇパイプおよびＡｇインゴットを作製する。
【００２５】
つぎに、目標組成になるように所定の量に秤量した微量添加元素を上記Ａｇパイプ内に入れ、真空引きを行い、封止して酸素との接触を抑止する。
【００２６】
その後、カーボン製のるつぼに上記封止Ａｇパイプ材料および必要に応じて配合値調整に秤量した上記Ａｇインゴットを入れ、るつぼを高周波連続鋳造機の溶解炉内に入れる。炉蓋は閉め切りにし、炉蓋の開放は厳禁とする。
【００２７】
そこで、不活性ガスとしてのＮ2により十分に雰囲気の置換を行い、高周波誘導加熱によってＡｇおよび微量添加元素を溶融させる。溶融後、Ｎ2ガスを溶湯中に入れて攪拌を行う。攪拌後、設定温度に到達した後、指定のダイスで引き出す。
【００２８】
その後、図１に示す如く、１、２、３の個所でサンプリングを行い、Ａｇと微量添加元素の定量分析を実施した。ＩＣＰ分析装置にて分析した結果を表１に示す。なお、評価は、分析値が上記の目標組成値範囲内か否かの評価である。
【００２９】
【表１】
2011202233.tif 000002
【００３０】
上記の工程により製造した、微量添加元素Ｍｇを用いたＡｇ合金の製造例について数値を用いて説明する。
【００３１】
６０Ｋｇの微量添加元素Ａｇ合金の製造例について示す。
【００３２】
５９，９９７ｇに秤量した純度９９．９９ｗｔ％以上のＡｇインゴットを不活性ガスとしてＮ2雰囲気中にて７００°Ｃで１時間保持し、酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にする。
【００３３】
つぎに、０．００５ｗｔ％の配合となるよう、添加元素であるＭｇを３．０ｇに秤量する。
【００３４】
つぎに、酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にした上記Ａｇインゴットの内の３００ｇを用いてパイプを作製した。具体的には、Ａｇインゴットを圧延して板状にした後、筒状に曲げ、ドローベンチを用いて外径φ４３ｍｍ、内径φ４０ｍｍ、長さＬ１５０ｍｍのパイプとした。
【００３５】
パイプ作製後、そのパイプを有機溶剤のアセトンにて洗浄した。洗浄後、パイプの片側の口を常温溶接によって封止を行い、上記３．０ｇに秤量したＭｇを添加元素としてパイプ内に入れる。なお、この際、この添加元素の大きさ（粒径）には指定はなく、パイプに入る大きさであればよい。
【００３６】
その後、パイプ内部の真空引きを行い、パイプ口を常温溶接によって封止を行い、酸素との接触を抑制する。
【００３７】
カーボン製のるつぼに上記封止Ａｇパイプと残りのインゴットを入れ、るつぼを高周波連続鋳造機の高周波溶解炉内に入れる。
【００３８】
その後、炉蓋を閉め、不活性ガスであるＮ2ガスにて置換を行い、酸素との接触を抑制する。炉蓋は閉め切りとし、開放は厳禁とする。Ｎ2ガスは微量元素添加Ａｇ合金の引き出しが終わるまで出し続ける。
【００３９】
置換開始から５分後、高周波の電源を入れて設定温度１１００°Ｃとし、溶解を行う。材料が完全に溶け、湯になった後、Ｎ2ガスの噴射口を湯中に入れ、Ｎ2ガスにて３分間攪拌を行う。
【００４０】
３分後、Ｎ2ガスの噴出口を湯中から出し、湯面の沈静化を５分間行う。沈静化後、所定温度に到達させた後、ダイスで引き出しを行う。
【００４１】
なお、表１に示す他の微量添加元素Ａｇ合金についても上記と同様の方法により製造した。
【実施例２】
【００４２】
本実施例の目標組成を、Ａｇ９９．９９９ｗｔ％〜９９．９１ｗｔ％、微量添加元素０．００１ｗｔ％〜０．０９ｗｔ％とする。
【００４３】
所望する微量の元素を添加したＡｇ合金を製造することは極めて難しい。
【００４４】
本実施例は、上記実施例１によって製造したＡｇ合金（以下、母合金という。）を用いて、さらに二次希釈した微量元素添加のＡｇ合金を作製する製造方法である。Ａｇ−０．００５ｗｔ％Ｍｇを例に用いて説明する。
【００４５】
まず、不活性ガス雰囲気としてのＮ2雰囲気中で７００°Ｃで１時間保持し、酸素含有量を１０ｐｐｍ未満にしたＡｇを、所定の量に秤量して、ＡｇパイプおよびＡｇインゴットを作製する。
【００４６】
つぎに、目標組成になるように所定量に秤量した母合金を上記Ａｇパイプに入れ、真空引きを行い、封止して酸素との接触を抑止する。
【００４７】
その後、カーボン製のるつぼに上記封止Ａｇパイプ材料および必要に応じて配合値調整に秤量した上記Ａｇインゴットを入れ、るつぼを高周波連続鋳造機による溶解炉内に入れる。炉蓋は閉め切りにし、炉蓋の開放は厳禁とする。
【００４８】
そこで、不活性ガスとしてのＮ2ガスにて十分に雰囲気の置換を行い、高周波誘導加熱によって添加元素の二次希釈を行う。溶融後、Ｎ2ガスを溶湯中に入れて攪拌を行う。攪拌後、設定温度に到達した後、Ａｇ合金を指定のダイスで引き出す。
【００４９】
その後、図２に示す如く、４、５、６の個所でサンプリングを行い、Ａｇと微量添加元素の定量分析を実施した。ＩＣＰ分析装置にて分析した結果を表２に示す。なお、評価は、分析値が上記の目標組成値範囲内か否かの評価である。
【００５０】
【表２】
2011202233.tif 000003
【００５１】
比較例
比較例として従来の脱酸剤を使用した作製方法による例を説明する。
【００５２】
目標組成を、Ａｇ９９．９２０ｗｔ％、微量添加元素としてＭｇ０．００５ｗｔ％とする。
【００５３】
使用材料は、純度９９．９９ｗｔ％で酸素含有量１０ｐｐｍ以上のＡｇ、純度９９．９ｗｔ％のＭｇである。
【００５４】
目標組成になるように所定の量に秤量したＡｇ、Ｍｇを、高周波溶解炉のカーボン製るつぼに入れ、そのるつぼを溶解炉内に入れる。この時、脱酸剤としてシリコン系フラックスを入れる。
【００５５】
つぎに、Ｎ2にて十分に置換を行い、高周波溶解炉にて溶融させ、炉蓋をあけてＮ2雰囲気を開放し、カーボン製の攪拌棒によって攪拌を行う。
【００５６】
その後、雰囲気の置換を行い、融点以上の所定温度で溶融し後、指定の鋳型に鋳込んで作製した。その後、図３に示す７、８、９の個所でサンプリングを行い、ＡｇとＭｇの定量分析を行った。ＩＣＰ分析装置にて分析した結果を表３に示す。なお、評価は、分析値が上記の目標組成値範囲内か否かの評価である。
【００５７】
【表３】
2011202233.tif 000004
【００５８】
次に、上記比較例により作製された材料により高周波連続鋳造機を使用した場合を説明する。
【００５９】
目標組成を、Ａｇ９９．９２０ｗｔ％、微量添加元素としてＭｇ０．００５ｗｔ％とする。
【００６０】
使用材料は、純度９９．９９ｗｔ％で酸素含有量１０ｐｐｍ以上のＡｇ、純度９９．９ｗｔ％のＭｇである。
【００６１】
高周波連続鋳造機用のカーボン製るつぼに、目標組成になるように秤量した所定量のＡｇ、Ｍｇを入れる。
【００６２】
つぎに、Ｎ2ガスにて十分に置換を行い、高周波誘導加熱によって溶融させ、炉蓋をあけてＮ2雰囲気を開放し、カーボン製の攪拌棒によって攪拌を行う。
【００６３】
その後、雰囲気の置換を行い、所定温度になった後、指定のダイスによって引き出す。その後、図４に示す１０、１１、１２の個所でサンプリングを行い、ＡｇとＭｇの定量分析を行った。ＩＣＰ分析装置にて分析した結果を表４に示す。なお、評価は、分析値が上記の目標組成値範囲内か否かの評価である。
【００６４】
【表４】
2011202233.tif 000005
【符号の説明】
【００６５】
１〜６  サンプリング箇所
【図１】
2011202233.tif 000006
【図２】
2011202233.tif 000007
【図３】
2011202233.tif 000008
【図４】
2011202233.tif 000009