(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム中にアルミニウムより蒸発し難い少なくとも一種類以上の低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子が分散された海島構造の軸領域と、前記軸領域の少なくとも一部を覆う外装材を備え、前記外装材が２層で構成されるとともに、外側の層が銀であり、内側の層がアルミニウムであることを特徴とする複合蒸着材。
【請求項２】
銀もしくはアルミニウム中にアルミニウムより蒸発し難い少なくとも一種類以上の低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子が分散された海島構造の軸領域と、前記軸領域の少なくとも一部を覆う銀の外装材を有することを特徴とする複合蒸着材。
【請求項３】
前記金属化合物が、金属性元素の酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、窒酸化物、炭窒化物、炭酸化物、珪酸化物、珪炭化物、珪窒化物、もしくは硼化物であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合蒸着材。
【請求項４】
前記金属化合物は、カルシウム、アルミニウム、硼素、マグネシウム、クロム、コバルト、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、リチウム、ベリリウム、ニッケル、
スズ、鉄、鉛、珪素、炭素、チタン、バナジウム、マンガンの少なくとも一つ以上の金属元素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の複合蒸着材。
【請求項５】
前記金属化合物は、カルシウムもしくはカルシウムより原子量の小さい、珪素、アルミニウム、マグネシュウム、炭素、硼素、ベリリウム、リチウムの少なくとも一つ以上の金属元素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の複合蒸着材。
以  上
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱効果の高い膜の作製に用いる蒸着材に関し、特にブラウン管の内壁に設ける反射兼放熱用膜を製造する際に用いる蒸着材に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
【発明の解決しようとする課題】
電子機器には、電流の供給や電子の放出といった動作に伴って発熱する部品が使用されている。このような部品であるブラウン管や３極管等の電子管には、例えば、蓄熱による動作不良を避けるために、熱を逃す放熱板や放熱膜が設けられることがある。
【０００３】
ブラウン管を構成するガラスの内壁には、蛍光体、光反射膜、シャドーマスクが配置されている。電子銃から放出された電子がシャドーマスクの微細な孔を通り蛍光体に当たると、蛍光体が発光して画像が得られる。蛍光体から出た光を有効に利用するため、光反射膜が設けられている。この光反射膜として主に用いられているのは、可視光領域で光反射率の高いアルミニウムの蒸着膜である。微細な孔に代わり微細なスリットを形成したものは、アパチャーグリルと呼称されている。作用は同様なので、以下シャドーウマスクで説明する。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
ブラウン管では、電子銃から放出された電子の約８０％はシャドーマスクに当たり、シャドーマスクの温度を上げる事になる。シャドーマスクの温度が上昇するとともに、赤外線が放出される。アルミニウムの光反射膜に赤外線が反射されて、シャドーマスクの温度はますます上がることとなる。シャドーマスクが熱膨張すると、シャドーマスクの微細な孔を通過した電子が蛍光体に正確に当たらなくなり、画像に色ずれが生じるという問題があった。この色ずれを防ぐ方法として、熱膨張係数の小さいインバー材をシャドーマスクに使用することが行われている。また、他の方法として、光反射膜の上にカーボン粉末を塗布し赤外線の反射を低減する、つまり放熱膜の作用をさせることが行われている。しかしながら、インバー材は高価であること、あるいはカーボン粉末塗布は設備的に大掛かりになるなどの問題点があった。
【０００５】
これらを解決する方法として、発明者らはアルミニウム蒸着材の中心軸部にアルミニウムより蒸発し難い金属を配した複合構造の蒸着材を発明し既に出願している。複合構造の蒸着材を使用することで一回の蒸着作業で、蒸着初期はアルミニウム、蒸着中期はアルミニウムと蒸発し難い金属の合金、蒸着終期は蒸発し難い金属の複合組成偏重膜が得られることを開示している。蒸着中期から後期の蒸発し難い金属膜が放熱膜の作用をするものである。
【０００６】
前記の蒸着材で作製した膜は、蒸着初期にはアルミニウムが主となり、蒸着中期には蒸発し難い金属とアルミニウムの合金となり、蒸着終期には蒸発し難い金属が主となる複合膜となる。蒸着時の真空度、印加電圧のばらつきで、図１５に示すように蒸着初期のアルミニウム膜に蒸発し難い金属が数％入ることがある。図１５は膜厚方向にオージェ分析機を用い組成分析をおこなった結果である。図１５において蒸着膜厚方向深さ０（Å）が蒸着終期である。蒸着初期のアルミニウム膜に蒸発し難い金属が数％入ると、アルミニウムの光反射率が下がり、ブラウン管の輝度を低下させることになる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、蒸着時の真空度、印加電圧のばらつき等に影響されず、蒸着初期は純アルミニウムと同等の光反射率を有し、蒸着終期は純アルミニウムより低い光反射率を有する蒸着膜が得られる複合蒸着材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の複合蒸着材は、アルミニウム中にアルミニウムより蒸発し難い少なくとも一種類以上の低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子が分散された海島構造の軸領域と、前記軸領域の少なくとも一部を覆う外装材を備え、前記外装材が２層で構成されるとともに、外側の層が銀であり、内側の層がアルミニウムであることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、海島構造とは、アルミニウムの中に金属もしくは金属化合物の粒子が３次元的に分散している様子をいう。海島構造の断面を観察すると、アルミニウム中に２次元的に金属もしくは金属化合物の粒子が分散していることになる。このような構造は、アルミニウムのマトリックスに金属もしくは金属化合物の粒子が分散していると表現することもできる。本発明では、このマトリックス（基体またはベースメタルとも呼ぶ）が、アルミニウム粉末を圧縮して形成した構造であることを特徴とする。従って、圧縮の度合いによって海島構造は、次のいずれかの形態を取り得る。第１の形態は、アルミニウムの固体中に金属もしくは金属化合物の粒子が分散されている海島構造である。第２の形態は、圧縮されたアルミニウム粒子が凝集して一体化し、それらアルミニウム粒子間に金属もしくは金属化合物の粒子が分散されている海島構造である。第３の形態は、アルミニウム粒子が架橋となって金属もしくは金属化合物の粒子を互いに連結している海島構造である。海島構造は、銀もしくは銀とアルミニウムの中に金属もしくは金属化合物の粒子が３次元的に分散しているとしても良い。また、海島構造部分の見掛け密度は、理論密度の５０％以上あれば良いものである。ここで言う見掛け密度とは、海島構造部分の単位体積当たりの重量を言い、見掛け密度１００％は理論密度に相当する。見掛け密度５０％では、単位体積中に気孔（空洞）の占める体積が５０％ある事に相当する。
【００１０】
アルミニウムより蒸発し難い低蒸気圧金属とは、同一真空度においてアルミニウムより相対的に温度を高くしないと金属が蒸発しないことを言うものである。つまり、同一真空度では銀、アルミニウム、低蒸気圧金属の順で蒸発に必要な温度が高くなると言える。
【００１１】
アルミニウムや銀などの金属は、一般的に言う金属光沢を有しており入射された光の大部分を反射している。光反射率は金属によって異なるばかりでなく、同一金属に於いても光の波長によって異なる。一般的に波長が長くなると光反射率は大きい値を示している。蛍光体で発光した光を反射する金属膜としては、可視光領域（約０．３〜０．７μｍの波長）で光反射率が高いことが必要である。可視光領域である約０．６（μｍ）の波長における、アルミニウムの光反射率は０．９１、銅の光反射率は０．９１、銀の光反射率は０．９４、金の光反射率は０．９５である。光反射率の面から見ると金が最も適しており、次に銀である。
【００１２】
シャドーマスク側は、光反射率が低いほどシャドーマスクの温度上昇を防ぐ上で有利となる。例えば０．６（μｍ）の波長におけるクロムの光反射率は０．６６、ニッケルの光反射率は０．６５、コバルトの光反射率は０．６７、鉄の反射率は０．５６である。蛍光体面側は光反射率が高く、シャドーマスク側は光反射率が低いと言う、膜の表裏で相反する特性が求められるものである。
【００１３】
蒸着初期と蒸着終期で組成差を大きくするには、蒸着初期に形成される金属と蒸着終期に形成される金属の蒸気圧の差が大きいことが好ましいものである。例えば、蒸着終期に形成される金属をクロムとすると、銀、アルミニウム、銅、金、クロム、鉄、コバルト、ニッケルの順に蒸気圧は低くなる。これからアルミニウムと銅、金とクロムは蒸気圧が近いため、蒸着初期と蒸着終期の組成差を大きく取ることが難しくなる。このことから、アルミニウムより高価であるが、アルミニウムより光反射率が高くアルミニウムより高蒸気圧である銀を使用することが、蒸着初期の光反射率を上げるうえで有利である。勿論、蛍光体やブラウン管内部の部品等に悪影響を及ぼす金属は用いることはできないものである。
【００１４】
蒸気圧の近い銀とアルミニウムでは、蒸着初期膜は銀が主体の膜組成となる。蒸着条件を精度良く制御することで蒸着初期は銀１００％とすることも可能であるが、例え銀の中にアルミニウムが数％混入して銀の反射率を２％下げたとしても、銀の光反射率０．９４Ｘ９８％＝０．９２となり、純アルミニウムの光反射率０．９１より高い値が得られる。これからも、複合蒸着材の最外装に銀を使用することは有効であると言える。
【００１５】
本発明の第２の複合蒸着材は、銀もしくはアルミニウム中にアルミニウムより蒸発し難い少なくとも一種類以上の低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子が分散された海島構造の軸領域と、前記軸領域の少なくとも一部を覆う銀の外装材を有することを特徴とするものである。海島構造の軸領域は、低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子と銀粉末、もしくは低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子とアルミニウム粉末とすることができる。銀粉末のみを用いれば蒸着初期膜に使用していないアルミニウムが混入することは絶対にないため、アルミニウム膜より高い光反射率が得られることは言うまでもない。しかし、銀粉末はアルミニウム粉末に比べ、高価であるので蒸着初期膜の必要とする光反射率の値との兼合いで銀粉末を使用するかアルミニウム粉末を使用するか、もしくは銀粉末とアルミニウム粉末を混合して使用するかを決めることができる。
【００１６】
本発明の第３の複合蒸着材は、アルミニウムより蒸発し難い低蒸気圧である金属で構成される軸部と、前記軸部の少なくとも一部を覆う外装材を備え、前記外装材が２層で構成されるとともに、外側の層が銀であり、内側の層がアルミニウムであることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第４の複合蒸着材は、銀より蒸発し難い低蒸気圧金属で構成される軸部と、前記軸部の少なくとも一部を覆う外装材を備え、前記外装材が銀で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１、第２、第３、第４のいずれかの複合蒸着材において、前記低蒸気圧金属はアルミニウムより蒸発し難い金属であり、ベリリウム、錫、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、シリコン、チタン、バナジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、モリブデン、カーボン、ニオブ、オスニウム、タンタル、レニウムから選ばれる少なくとも一つの材料で構成されることが望ましい。
【００１９】
金属化合物は、金属性元素の酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、窒酸化物、炭窒化物、炭酸化物、珪酸化物、珪炭化物、珪窒化物、もしくは硼化物であることを特徴とする。
【００２０】
金属化合物は、カルシウム、アルミニウム、硼素、マグネシウム、クロム、コバルト、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、リチウム、ベリリウム、ニッケル、スズ、鉄、鉛、珪素、炭素、チタン、バナジウム、マンガンの少なくとも一つ以上の金属元素を含むことを特徴とする。
【００２１】
アルミニウム基体の軸領域に少なくとも１種類以上の金属化合物の粉末を分散させ、前記金属化合物の粉末を構成する金属性元素がカルシウムもしくはカルシウムより原子量の小さい珪素、アルミニウム、マグネシウム、炭素、硼素、ベリリウム、リチウムから選ばれる少なくとも一つの材料で構成されている複合蒸着材である。
【００２２】
原子量の小さな金属性元素を用いることで電子の吸収を少なくすることができる。原子量がカルシウム（原子量４０．０８）より小さくリチウム（６．９４）より大きい金属が好ましいものである。カルシウムしたのは、カルシウムの次に原子量の大きい金属であるスカンジウムは高価であるためと、原子量がアルミニウムの約１．７倍近く大きくなるためである。また、リチウムとしたのは、金属の状態で得られる最も軽い元素であるためである。
【００２３】
金属化合物としては、例えば酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、一酸化珪素（ＳｉＯ）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、硼酸シリコン（ＳｉＢ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、硼酸アルミニウム（Ａｌ４Ｂ３）、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）、酸化マグネシュウム（ＭｇＯ）、炭化マグネシュウム（ＭｇＣ２）硼化マグネシュウム（ＭｇＢ２）、窒化マグネシュウム（Ｍｇ３Ｎ２）、無水硼酸（Ｂ２Ｏ３）、窒化硼素（ＢＮ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、窒化リチウム（ＬＩ３Ｎ）等々の様な、微粉末の入手出来るものが好ましい。
【００２４】
低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粒子または粉末は、次のいずれかのように構成することができる。すなわち、同一の単体金属もしくは金属化合物のみを用いること、異なる単体金属もしくは金属化合物粉末を混合したものを用いること、複数の金属からなる合金もしくは金属化合物の粉末を用いること、あるいは異なる組成の合金もしくは金属化合物粉末を混合したものを用いることとしてもよい。
【００２５】
低蒸気圧金属の軸または線材は、次のいずれかのように構成することができる。すなわち、同一の単体金属をのみを用いること、あるいは複数の金属から成る合金を用いることとしてもよい。
【００２６】
線材に加工し難い金属や通常は蒸着に向かない低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粉末でも、アルミニウムもしくは銀と低蒸気圧金属もしくは金属化合物の粉末から形成した海島構造とし、銀外装もしくは銀とアルミニウムの２層の外装を設けることで、銀やアルミニウムがキャリヤーになって当該金属もしくは金属化合物を蒸発させることができるものである。
【００２７】
本発明の第１の複合蒸着材の製造方法は、低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末とアルミニウム粉末を混合した混合粉末を形成する工程と、前記混合粉末をアルミニウム管の中に充填する工程と、前記アルミニウム管に銀管を被せる工程と、前記銀管を被せたアルミニウム管を冷間線引き加工して径を縮小して素線とする工程と、前記素線を分割して複合蒸着材を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００２８】
アルミニウム粉末と低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末を密封容器に入れ不活性ガスを封入して、容器を回転、揺動させる混合機、あるいは不活性ガスを封入できるＶ型ミキサーを用いる。不活性ガスを封入するのは粉末の酸化や爆発を防ぐためである。また、密封容器は金属製のものを用い、容器の一部をアースすることで静電気の帯電を防止し爆発の危険性を下げる事で、安全に粉末を混合する事ができる。
【００２９】
前記アルミニウム管に前記混合粉末を充填する際には、冷間加工の工程で混合粉末が漏洩しないようにアルミニウム管の開口を閉じる必要がある。この開口部の閉鎖方法には、次の方法を用いることができる。アルミニウム管の一方の端を機械的につぶして閉じる方法、アルミニウム管内に固定用の栓を設ける方法、アルミニウム管の端を変形させて且つ固定用の栓を併用する方法などが挙げられる。固定用の栓には、通気性あるいは弾力性を持たせることが重要である。通気性は、粉末の隙間に含まれる空気を逃がす作用をもたらし、結果として蒸着材中の残留酸素量を低減させたり、見掛け密度を上げる事ができる。弾力性は、栓の移動を防止して、粉末を十分に充填させることに寄与する。
【００３０】
前記の粉末固定の手段を設けた後、アルミニウム管の中に混合粉末を注入する。この際、混合粉末の充填率（密度）を高めるための工程を付加することができる。この工程では、一方の開口から細い棒で粉末の上面を突き固める方法、あるいはアルミニウム管をハンマーで軽く叩いて衝撃や揺動、振動で粉末の密度を上げる方法、アルミニウム管に超音波を与えて粒子間の空隙を埋める方法などを用いる。これら充填工程の後、アルミニウムパイプの開口部に固定用の栓をする。しかしながら、過度の揺動や振動を加えることは、粒径や比重の差によって生じるアルミニウム粉末と低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末の分離を起こす恐れがあるため注意を要する。混合粉末を事前に粉末成形を行ない、成形体をアルミニウム管に挿入することでも良い。
【００３１】
銀管に混合粉末を充填し固定用栓を施したアルミニウム管を挿入する。銀管にアルミニウム管を挿入した後、混合粉末の充填および固定用栓を施す工程を採ることも可能である。
【００３２】
銀管の冷間加工には、押し出し加工あるいは引き抜き加工（線引き加工ともいう）を用いる。これらの加工方法は、線引きあるいは押出し用ダイスに前記銀管を通すことによって径方向に圧縮し、その径を細くさせて且つ長手方向に伸ばす。この圧縮・伸長において、銀管やアルミニウム管、混合粉末や線引き装置自体に対して熱処理の付加は行わないが、冷間工程で圧縮されたアルミニウム粉末が塑性をもって流動するか、粉末同士の摩擦による発熱で局所的に溶解するかして、低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末の間に入り込むと考えられる。こうして細く線引きされた銀管の内側のアルミニウム管と低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末の間にアルミニウムが充填され、銀管およびアルミニウム管と、アルミニウム粉末、低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末は一体化する。低蒸気圧金属もしくは金属化合物とアルミニウムよりなる海島構造の軸領域を内側の外装アルミニウム、外側の外装銀の順で取り囲む構造の蒸着素材ができる。
【００３３】
本発明の第２の複合蒸着材の製造方法は、低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末とアルミニウム粉末もしくは低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末と銀粉末を混合した混合粉末を形成する工程と、前記混合粉末を銀管の中に充填する工程と、前記銀管を冷間線引き加工して径を縮小して素線とする工程と、前記素線を分割して複合蒸着材を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００３４】
アルミニウム粉末と低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末、もしくは銀粉末と低蒸気圧もしくは金属化合物粉末を混合し、銀管に充填し冷間線引き加工を行ない、アルミニウムもしくは銀に低蒸気圧金属もしくは金属化合物粉末が分散した海島構造を持つ軸領域を覆うように外装銀が配された素線を作製する。
【００３５】
本発明の第３の複合蒸着材の製造方法は、低蒸気圧金属の線材をアルミニウム管の中に挿入する工程と、前記アルミニウム管に銀管を被せる工程と、前記銀管を被せたアルミニウム管を冷間線引き加工して径を縮小して素線とする工程と、前記素線を分割して複合蒸着材を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００３６】
低蒸気圧金属の線材をアルミニウム管の中に挿入し、銀管に前記アルミニウム管を挿入する。銀管にアルミニウム管を挿入し、アルミニウム管に低蒸気圧金属を挿入することでもなんら問題はない。銀管の内径とアルミニウム管外径の隙間、アルミニウム管の内径と低蒸気圧金属の外径の隙間は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが好ましい。更に０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下にすることがより好ましいものである。隙間が大きすぎると、線引き加工を行なっても、銀およびアルミニウム、低蒸気圧金属が完全に一体化せず隙間が出来てしまう。また、隙間が小さすぎると管が僅かでも変形しただけで挿入出来なくなってしまうためである。
【００３７】
銀管にアルミニウム管が挿入され、前記アルミニウム管に低蒸気圧金属が挿入された銀管の一方の端部をハンマー等で叩き縮径し、線引き用ダイスに前記銀管を通すことによって径方向に圧縮し、その径を細くさせて且つ長手方向に伸ばす。この圧縮・伸長において、銀管とアルミニウム管、低蒸気圧金属は一体となり、アルミニウムより蒸発し難い低蒸気圧である金属で構成される軸部を、アルミニウム、銀の順で取り囲む構造の蒸着素材ができる。
【００３８】
本発明の第４の複合蒸着材の製造方法は、低蒸気圧金属の線材を銀管の中に挿入する工程と、前記銀管を冷間線引き加工して径を縮小して素線にする工程と、前記素線を分割して複合蒸着材を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００３９】
銀は加工硬化の大きい金属であるので、アニールを行なった銀管を用いることが好ましい。銀管のみをアニールするのは、大気中で４００℃から６００℃で１５分から６０分行なうことで良い。線引き工程中で加工硬化により線引き作業が難しくなった場合は、アニールを行なうことができる。線引き加工工程中にアニールを入れる場合は、アルミニウムや低蒸気圧金属の酸化を防ぐため、大気中雰囲気の場合は４００℃程度の比較的低温で行なうことが好ましい。不活性ガス雰囲気もしくは還元性雰囲気中でアニールを行なう場合は６００℃程度の高温で行なうことができる。
【００４０】
蒸着素材の分割工程では、ねじ切り、切断などによって蒸着素材を所定の長さに切り分けてチップ状の複合蒸着材を得る。続けて、チップの端面にできたバリの除去を兼ねて、パーツフィーダー等の自動供給がし易いように面取り加工を行う。少なくとも蒸着材の側面（長手方向の面）の端部の角が面取りによって除去されていることが望ましい。蒸着素材の切り分けと面取りもしくは端面丸め加工を同時に行うことも可能である。また、端部の角を側面の側に押しつぶす塑性変形加工を行ない、端面丸めを行ってもよい。
【００４１】
本発明の複合蒸着材を使用し一回の蒸着作業で蒸着初期膜が、銀もしくは銀とアルミニウムの合金であり蒸着終期膜がアルミニウムより低蒸気圧金属もしくは金属化合物であることを特徴とする組成偏重蒸着膜である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施形態について、以下に詳細を説明する。図１は、本発明の複合蒸着材の斜視図である。構造を判りやすくするため、端部の面取り部分は記載していないが、両端部にはＣ０．３ｍｍの面取りを施した。
外側の外装材の銀１と、前記外装材の銀１の内側に形成された外装材のアルミニウム２と、アルミニウム３に低蒸気圧金属の粒子４が分散した海島構造を持つ軸領域５を有する円柱状の複合蒸着材５１を示した。複合蒸着材５１の寸法としては外径φ２．０ｍｍとし、銀外装材の内径（アルミニウム外装材の外径）はφ１．６ｍｍとし、海島構造５の径を約φ０．９〜１．１ｍｍとし、長さを１４ｍｍとした。本実施例では低蒸気圧金属をコバルト（Ｃｏ）とした。
【００４３】
次に、本実施例で用いた製造方法について、図６の工程フロー図と、これに対応する工程の模式図である図７で説明する。まず、アルミニウム粉末１１とコバルト粉末１２を不活性ガスを充填した密封容器１４にいれて、密封容器を回転・揺動させて、アルミニウム粉末１１とコバルト粉末１２を均一に混合して混合粉末１３を得る。混合比率はコバルト粉末５０ｗｔ％とアルミニウム粉末５０ｗｔ％とした（ステップ１）。不活性ガスを充填した状態で混合するのは、アルミニウムおよびコバルト粉末の酸化を防ぎ、静電気等による爆発を防ぐためである。混合させた粉末中、アルミニウム粉末１１は平均粒径が３５μｍであり、コバルト粉末１２の平均粒径は１０μｍとした。
【００４４】
次に、アルミニウム管１５と銀管１６を用意した。アルミニウム管１５は外径φ１２．０ｍｍ，内径φ８．５ｍｍであり、銀管は外径φ１５．０ｍｍ，内径１３ｍｍであり、長さ３５０ｍｍの中空棒を用いた。銀管１６の中にアルミニウム管１５を挿入し銀外装アルミニウム管１７を得た（ステップ２）。
【００４５】
次に、銀外装アルミニウム管１７の片方の端をハンマーで叩いて、内径を若干量小さくした。銀外装アルミニウム管１７の一方の端に、綿状に丸めたステンレスワイヤーからなる栓１８を詰めて固定した（ステップ３）。地面に対して、銀外装アルミニウム管１７の長手方向を約７５度の角度に保持し、銀外装アルミニウム管１７の他方の端の開口から混合粉末１３を注いだ後、銀外装アルミニウム管１７を地面に対し略直角に保持し細い棒で突き固めた（ステップ４）。ここで、地面とは、混合粉末を自由落下させたときの落下方向に垂直な面と実質的に同じである。開口をふさぐように同様のステンレスワイヤーの栓１８を詰めてハンマーで叩き、銀外装アルミニウム管１７に混合粉末１３を充填させた銀外装アルミニウム管１７’を得た（ステップ５）。ステンレスワイヤーの栓１８はφ１８μｍのＳＵＳ糸を絡ませた構造であり、粉末を固定するに十分な弾力性と、通気性を併せ持つ。この通気性は、次の冷間加工工程でアルミニウムとコバルトの混合粉末１３の粒子間に存在する空気を排除させるための通気孔として機能する。通気孔によって粉末内部の空気を除去することは、銀管１６およびアルミニウム管１５と混合粉末１３の強固な密着を得るためであり、空気が残ると銀外装アルミニウム管１７と混合粉末間に隙間が出来たり、銀外装アルミニウム管１７から混合粉末１３が脱落するおそれがあるためである。
【００４６】
次に、アルミニウムとコバルトの混合粉末１３を充填させた銀外装アルミニウム管１７’を伸長させる冷間加工工程を説明する。銀外装アルミニウム管１７’の一方の端を頭打ち機と呼称される装置で均一に叩き、線引き用ダイス２０の孔径より細い固定部１９を形成した。固定部１９の長さは約４０ｍｍとした。この固定部１９を線引き用ダイス２０の孔に通し、引っ張り加重装置２１で挟持して引っ張り加重装置を動かし、固定部１９に引っ張り加重をかけることで、線引き用ダイス２０の孔から銀外装アルミニウム管１７’を引き抜いた（ステップ６）。引き抜きの速度、すなわち伸線速度は約３０ｍ／分とした。引き抜かれた銀外装アルミニウム管１７’の外径はダイス２０の孔の径に絞られて小さくなった。この引き抜き工程を線引きと呼称する（より詳しくは冷間線引き）。次に、線引き用ダイス２０を孔の径の小さいものに交換して、同様の引き抜き工程を行って、銀外装アルミニウム管１７’の径をさらに小さくした。線引き用ダイス２０の孔径より径の小さい固定部１９の形成は適時行った。この工程を繰り返して、外径を徐々に細くさせて銀外装アルミニウム管１７’を伸長させ、所定の外径の蒸着素材２２を得た。ステンレスワイヤーの栓１８が詰まっている端部分を、ａ−ａ’，ｂ−ｂ’で切断した（ステップ７）。この蒸着素材を所定の長さに切断、面取り加工することで、図１に示す外側の外装材が銀１で内側の外装材がアルミニウム２と、アルミニウム３と低蒸気圧金属４が海島構造となった軸領域５が一体となった複合蒸着材５１ができた。（ステップ８）
【００４７】
本発明の第２の複合蒸着材の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細を説明する。図２は、本発明の第２の複合蒸着材の斜視図である。構造を判りやすくするため、端部の面取り部分は記載していないが、両端部にはＣ０．３ｍｍの面取りを施した。図面に付ける符号は、説明を判りやすくするため以下同一の内容のものには同一の符号を用いている。外装材の銀１と、銀もしくはアルミニウム３’に金属化合物の粒子４’が分散した海島構造を持つ軸領域５を有する円柱状の複合蒸着材５２を示した。複合蒸着材５２の寸法としては外径φ２．０ｍｍとして、海島構造を持つ軸領域５の径を約φ０．９〜１．１ｍｍとし、長さを１４ｍｍとした。本実施例では軸領域５はアルミニウム３と金属化合物を炭化珪素（ＳｉＣ）とした。
【００４８】
次に、本実施例で用いた製造方法について、図８の工程フロー図と、これに対応する工程の模式図である図９で説明する。まず、アルミニウム粉末１１と炭化珪素粉末１２’を不活性ガスを充填した密封容器１４にいれて、密封容器を回転・揺動させて、アルミニウム粉末１１と炭化珪素粉末１２’を均一に混合して混合粉末１３を得る。混合比率は炭化珪素粉末２０ｗｔ％とアルミニウム粉末８０ｗｔ％とした（ステップ１）。不活性ガスを充填した状態で混合するのは、アルミニウムの酸化を防ぎ、静電気等による爆発を防ぐためである。混合させた粉末中、アルミニウム粉末１１は平均粒径が３０μｍであり、炭化珪素粉末１２の平均粒径は０．６μｍとした。
【００４９】
銀管１６は外径φ１５．０ｍｍ，内径φ８．５ｍｍであり、長さ３５０ｍｍの中空棒を用いた。次に、銀管１６の片方の端をハンマーで叩いて、内径を若干量小さくした。銀管１６の一方の端に、綿状に丸めたステンレスワイヤーからなる栓１８を詰めて固定した（ステップ２）。
【００５０】
地面に対して、銀管１６の長手方向を約７５度の角度に保持し、銀管１６の他方の端の開口から混合粉末１３を注いだ後、銀管１６を地面に対し略直角に保持し細い棒で突き固めた（ステップ３）。ここで、地面とは、混合粉末を自由落下させたときの落下方向に垂直な面と実質的に同じである。開口をふさぐように同様のステンレスワイヤーの栓１８を詰めてハンマーで叩き、銀管１６に混合粉末１３を充填させた銀管１６’を得た（ステップ４）。ステンレスワイヤーの栓１８はφ１８μｍのＳＵＳ糸を絡ませた構造であり、粉末を固定するに十分な弾力性と、通気性を併せ持つ。この通気性は、次の冷間加工工程でアルミニウムと炭化珪素の混合粉末１３の粒子間に存在する空気を排除させるための通気孔として機能する。通気孔によって粉末内部の空気を除去することは、銀管１６と混合粉末１３の強固な密着を得るためであり、空気が残ると銀管１６と混合粉末間に隙間が出来たり、銀管１６から混合粉末１３が脱落するおそれがあるためである。
【００５１】
次に、アルミニウムと炭化珪素の混合粉末１３を充填させた銀管１６’を伸長させる冷間加工工程を説明する。混合粉末を充填した銀管１６’の一方の端を頭打ち機と呼称される装置で均一に叩き、線引き用ダイス２０の孔径より細い固定部１９を形成した。固定部１９の長さは約４０ｍｍとした。この固定部１９を線引き用ダイス２０の孔に通し、引っ張り加重装置２１で挟持して引っ張り加重装置を動かし、固定部１９に引っ張り加重をかけることで、線引き用ダイス２０の孔から混合粉末を充填した銀管１６’を引き抜いた（ステップ５）。引き抜きの速度、すなわち伸線速度は約３０ｍ／分とした。引き抜かれた混合粉末を充填した銀管１６’の外径はダイス２０の孔の径に絞られて小さくなった。この引き抜き工程を線引きと呼称する（より詳しくは冷間線引き）。次に、線引き用ダイス２０を孔の径の小さいものに交換して、同様の引き抜き工程を行って、混合粉末を充填した銀管１６’の径をさらに小さくした。線引き用ダイス２０の孔径より径の小さい固定部１９の形成は適時行った。この工程を繰り返して、外径を徐々に細くさせて混合粉末を充填した銀管１６’を伸長させ、所定の外径の蒸着素材２３を得た。ステンレスワイヤーの栓１８が詰まっている端部分を、ａ−ａ’，ｂ−ｂ’で切断した（ステップ６）。この蒸着素材を所定の長さに切断、面取り加工することで、図２に示す外装材が銀１でアルミニウム３と金属化合物４’が海島構造となった軸領域５が一体となった複合蒸着材５２ができた。（ステップ７）
【００５２】
本発明の第３の複合蒸着材の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細を説明する。図３は、本発明の第３の複合蒸着材の斜視図である。構造を判りやすくするため、端部の面取り部分は記載していないが、両端部にはＣ０．３ｍｍの面取りを施した。図面に付ける符号は、説明を判りやすくするため以下同一の内容のものには同一の符号を用いている。外側の外装材の銀１と、内側の外装材のアルミニウム２と、低蒸気圧金属の軸６を有する円柱状の複合蒸着材５３を示した。円柱状の複合蒸着材５３の両方の端部には面取りを施した。複合蒸着材の寸法としては外径をφ２．０ｍｍとし、銀外装材の内径（アルミニウム外装材の外径）はφ１．６ｍｍとし、とした。低蒸気圧金属の軸６の径を約φ０．７〜１．０ｍｍとし、長さを１４ｍｍとした。本実施例では低蒸気圧金属の軸６をニッケル（Ｎｉ）とした。
【００５３】
次に、本実施例で用いた製造方法について図１０の工程フロー図と、それに対応する工程の模式図である図１１で説明する。アルミニウム管１５と銀管１６を用意した。アルミニウム管１５は外径φ１２．０ｍｍ，内径φ８．５ｍｍであり、銀管は外径φ１５．０ｍｍ，内径１３ｍｍであり、長さ３５０ｍｍの中空棒を用いた。銀管１６の中にアルミニウム管１５を挿入し銀外装アルミニウム管２４を得た（ステップ１）。前記銀外装アルミニウム管１７に、外径φ７．７ｍｍのニッケル棒２５を挿入し、ニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’を得た（ステップ２）。
【００５４】
次に、ニッケル棒２５とアルミニウム管１５が挿入された銀管２４’を伸長させる冷間加工工程を説明する。ニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’の一方の端を頭打ち機と呼称される装置で均一に叩き、線引き用ダイス２０の孔径より細い固定部１９を形成した。固定部１９の長さは約４０ｍｍとした。この固定部１９を線引き用ダイス２０の孔に通し、引っ張り加重装置２１で挟持して引っ張り加重装置を動かし、固定部１９に引っ張り加重をかけることで、線引き用ダイス２０の孔からニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’を引き抜いた（ステップ３）。引き抜きの速度、すなわち伸線速度は約３０ｍ／分とした。引き抜かれたニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’の外径はダイス２０の孔の径に絞られて小さくなった。この引き抜き工程を線引きと呼称する。次に、線引き用ダイス２０を孔の径の小さいものに交換して、同様の引き抜き工程を行って、ニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’の径をさらに小さくした。線引き用ダイス２０の孔径より径の小さい固定部１９の形成は適時行った。この工程を繰り返して、外径を徐々に細くさせてニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管２４’を伸長させ、所定の外径の蒸着素材２６を得た。蒸着素材２６の頭打ちされた部分と後端部をａ−ａ’，ｂ−ｂ’で切断した（ステップ４）。この蒸着素材２６を所定の長さに切断、面取り加工することで、図３に示す外側の外装材の銀１と内側の外装材のアルミニウム２と、低蒸気圧金属の軸６が一体となった複合蒸着材５３ができた。（ステップ５）
【００５５】
ニッケル棒２５は、前もって水素中焼鈍を行っておくことで延びやすくなり、冷間線引き加工中にニッケル棒が切断されたりすることを防ぐことが出来るばかりでなく銀管との密着性が良くなるものである。ニッケル棒の焼鈍は９６０℃で３０分間行なった。
【００５６】
本発明の第４の複合蒸着材の実施形態について、図面を参照しながら以下に詳細を説明する。図４は、本発明の第４の複合蒸着材の斜視図である。構造を判りやすくするため、端部の面取り部分は記載していないが、両端部にはＣ０．３ｍｍの面取りを施した。図面に付ける符号は、説明を判りやすくするため以下同一の内容のものには同一の符号を用いている。外装材の銀１と低蒸気圧金属の軸６を有する円柱状の複合蒸着材５４を示した。円柱状の複合蒸着材５４の両方の端部には面取りを施した。複合蒸着材の寸法としては外径をφ２．０ｍｍとして、両端部の面取りはＣ０．３ｍｍとした。低蒸気圧金属の軸６の径を約φ０．７〜１．０ｍｍとし、長さを１４ｍｍとした。本実施例では低蒸気圧金属の軸６をニッケル（Ｎｉ）とした。
【００５７】
次に、本実施例で用いた製造方法について図１２の工程フロー図と、それに対応する工程の模式図である図１３で説明する。銀管１６は外径φ１５．０ｍｍ，内径φ８．５ｍｍであり、長さ３５０ｍｍの中空棒を用いた。銀管１６の中にφ７．５ｍｍニッケル棒２５を挿入した銀管２７’を得た（ステップ１）。ニッケル棒２５は前もって９６０℃で３０分間水素雰囲気中で焼鈍を行なっておいた。
【００５８】
次に、ニッケル棒が挿入された銀管２７’を伸長させる冷間加工工程を説明する。ニッケル棒が挿入された銀管２７’の一方の端を頭打ち機と呼称される装置で均一に叩き、線引き用ダイス２０の孔径より細い固定部１９を形成した。固定部１９の長さは約４０ｍｍとした。この固定部１９を線引き用ダイス２０の孔に通し、引っ張り加重装置２１で挟持して引っ張り加重装置を動かし、固定部１９に引っ張り加重をかけることで、線引き用ダイス２０の孔からニッケル棒が挿入された銀管２７’を引き抜いた（ステップ２）。引き抜きの速度、すなわち伸線速度は約３０ｍ／分とした。引き抜かれたニッケル棒が挿入された銀管２７’の外径はダイス２０の孔の径に絞られて小さくなった。この引き抜き工程を線引きと呼称する。次に、線引き用ダイス２０を孔の径の小さいものに交換して、同様の引き抜き工程を行って、ニッケル棒が挿入された銀管２７’の径をさらに小さくした。線引き用ダイス２０の孔径より径の小さい固定部１９の形成は適時行った。この工程を繰り返して、外径を徐々に細くさせてニッケル棒が挿入された銀管２７’を伸長させ、所定の外径の蒸着素材２８を得た。蒸着素材２８の頭打ちされた部分と後端部をａ−ａ’，ｂ−ｂ’で切断した（ステップ３）。この蒸着素材２８を所定の長さに切断、面取り加工することで、図４に示す外装材の銀１と低蒸気圧金属の軸６が一体となった複合蒸着材５４ができた。（ステップ４）
【００５９】
線引き工程において、銀の加工硬化が進み線引き時にニッケル棒が挿入された銀管２７’の切断が発生したため、銀管２７’の外径がφ７ｍｍとなったところで、大気中雰囲気で焼鈍を行なった。焼鈍は４００℃で１時間行なった。
【００６０】
図１から図４に示した本発明の蒸着材は、構造を判りやすくするため端部の面取り形状を除いた状態で示しているが、実際には図５に示す様な面取り３１を行なった。本発明の第４の複合蒸着材の構成を用い、図５ａ）に斜視図を、図５ｂ）に断面図をしめす。図１３の蒸着素材２８を１４ｍｍの長さに切断し、旋盤を持ちいて両端面をｃ０．３ｍｍで面取り３１を行なった。他の方法としては、端部を転造加工で丸める方法を用いた。図５ａ’）に斜視図を、図５ｂ’）に断面図を示す。蒸着素材２８を１４ｍｍの長さに切断した後、金型の中を転がしながら端部を丸める加工であり、素材の塑性変形を利用するため端部の曲面部３２の先端部分が庇３３状に張り出すような形状となる。図５ａ）に示した面取り方法は、切断長さが蒸着材の長さとなるが削り取る分だけ材料の無駄が出る。図５ａ’）に示した転造方法は削り取る部分がないので材料の無駄が出ることはないが、庇状に張り出した分だけ、蒸着材の長さが切断長さより長くなる。端面の形状や加工方法は、蒸着機に蒸着材をスムーズに供給出来れば良いわけであり、本実施例の形状、加工方法に限定されるものではない。
【００６１】
本発明の複合蒸着材を用いて、蒸着した膜の組成について図１４を用いて説明する。用いた複合蒸着材は、図１に示すアルミニウム中に金属粒子が分散された海島構造の軸領域と、前記軸領域の少なくとも一部を覆う外装材を備え、前記外装材が２層で構成されるとともに、外側の層が銀であり、内側の層がアルミニウムである。金属粒子には実施例で示したコバルトを用いている。蒸着膜の形成は、真空装置のベルジャー内に前記の複合蒸着材とシリコン基板を配置し、前記複合蒸着材を加熱・蒸発させて、前記シリコン基板に蒸着膜を形成した。シリコン基板を使用したのは、ガラス等と異なり酸素を含まない材質であり、分析精度を上げるためである。蒸着条件は真空度１〜５＊１０−２Ｐａ、印加電圧３．５Ｖ、蒸着時間７０秒、蒸着材を載せるトレーはボロンナイトライト（ＢＮ）を使用し、１７００Åの蒸着膜厚となるようにした。シリコン基板に蒸着された膜の、膜厚方向の膜組成をオージェ分析機を用いて分析した。図１４のグラフにおいて蒸着膜厚方向深さ０（Å）が蒸着終期に当たる。また、１７００（Å）が蒸着初期に当たるものである。
【００６２】
図１４に示すように膜厚方向の膜組成分布を調べると、本発明の複合蒸着材は、蒸着初期の膜組成は銀が１００％で蒸着終期ではコバルトが０％になっている。蒸着初期から約２００（Å）は銀で、２００Åから約４００Åの間はアルミニウム９８ｗｔ％とコバルト２ｗｔ％の合金であり、その後アルミニウムの含有量は減少し、コバルトの含有量は増加している。蒸着初期から約１４００（Å）のところでアルミニウムの含有量は０ｗｔ％となりコバルト１００ｗｔ％となっている。蒸着初期の約２００Åは銀、蒸着終期の約３００Åはコバルトであり、その中間部分はアルミニウムとコバルトの合金であり、蒸着終期方向にコバルトの濃度が上がる組成となっている。
【００６３】
蒸着初期は銀であるので光反射率は０．９４となり、純アルミニウムの０．９１に比べ約３％の光反射率を向上させることができた。蒸着終期はコバルトであり、０．６μｍの波長におけるコバルトの光反射率は０．６７であるので、純アルミニウムの０．９１に比べ光反射率を約２６％下げることができた。
【００６４】
【発明の効果】
以上で説明したように、アルミニウムより蒸発し難い低蒸気圧金属もしくは金属化合物の外周を取り囲むように、アルミニウム、銀の順番で外装で被服するか、銀で直接外装で被覆した複合蒸着材を用いることにより、蒸着初期の膜組成と蒸着終期の膜組成が異なっており、蒸着初期の組成は銀もしくは銀とアルミニウムの合金、蒸着中期はアルミニウムと低蒸気圧金属もしくは金属化合物の合金、蒸着終期は低蒸気圧金属もしくは金属化合物である蒸着膜が一回の蒸着で容易に得られる。また、蒸着装置に容易に複合蒸着材を自動供給出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合蒸着材の斜視図である。
【図２】本発明の他の複合蒸着材の斜視図である。
【図３】本発明の他の複合蒸着材の斜視図である。
【図４】本発明の他の複合蒸着材の斜視図である。
【図５】本発明の複合蒸着材の端部面取りを示す斜視図と断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程フロー図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程の模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程フロー図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程の模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程フロー図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程の模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程フロー図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る複合蒸着材の製造方法を説明する工程の模式図である。
【図１４】本発明の蒸着材を使用した蒸着膜の膜厚深さ方向の蒸着膜組成を示すグラフである。
【図１５】従来の蒸着材を使用した蒸着膜の膜厚深さ方向の蒸着膜組成を示すグラフである。
【符号の説明】
１  外装材の銀、２  外装材のアルミニウム、３  アルミニウム、
３’  銀もしくはアルミニウム、４  低蒸気圧金属の粒子、
４’  金属化合物粉末、５  海島構造を持つ軸領域、６  低蒸気圧金属の軸、
１１  アルミニウム粉末、１２  コバルト粉末、１２’  炭化珪素粉末、
１３  混合粉末、１４  密封容器、１５  アルミニウム管、１６  銀管、
１６’  混合粉末を充填した銀管、１７  銀外装アルミニウム管、
１７’  混合粉末を充填した銀外装アルミニウム管、１８  栓、
１９  固定部（頭打ちされた部分）、２０  線引き用ダイス、
２１  引っ張り加重装置、２２，２３  蒸着素材、
２４  銀外装アルミニウム管、
２４’  ニッケル棒とアルミニウム管が挿入された銀管、２５  ニッケル棒、
２６  蒸着素材、２７’  ニッケル棒の挿入された銀管、２８  蒸着素材、
３１  面取り、３２  曲面部、３３  庇、５１，５２，５３，５４  複合蒸着材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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