金属系筒材的制造方法及使用于其的背垫治具技术

本发明专利技术的目的在于提供一种一体型的优质的金属系筒材，而不受使用金属系板材形成为筒形状时产生的压缩及拉伸的影响、筒形状的加工难易度的影响、以及金属系板材端面的加工精度的影响。本发明专利技术的金属系筒材的制造方法具有：步骤A，形成附狭缝的筒形状体，所述附狭缝的筒形状体具备至少1条狭缝，所述狭缝从包含至少1块金属系板材的筒身部的一端面延伸到另一端面；步骤B，形成附填充材料的筒形状体，所述附填充材料的筒形状体具备填充部，所述填充部以由填充材料填埋狭缝的长度方向整体的方式，使所述填充材料填充于狭缝；及步骤C，使具有探针的摩擦搅拌旋转工具中的至少探针插入到至少填充部，且实施FSP，由此将附填充材料的筒形状体的至少填充部改质，而获得具备FSP部的金属系筒材。系筒材。系筒材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属系筒材的制造方法及使用于其的背垫治具


[0001]本专利技术涉及一种利用摩擦搅拌工艺的金属系筒材的制造方法及使用于所述制造方法的治具，例如涉及一种利用摩擦搅拌工艺对金属材料的改质的大型的圆筒型溅镀靶材的制造方法及使用于所述制造方法的背垫治具。

技术介绍

[0002]已知圆筒型溅镀靶材(以下，称为圆筒靶材)与以往主流的平面型的溅镀靶材(以下，称为板靶材)相比使用效率较高，且极大有助于运行成本的减小化。此外，因为阴极构造为圆筒，冷却性能优异，且能自由调节磁力线的空间分布，所以容易使等离子优化，对衬底的热负荷减小较为重要的有机EL(Electro Luminescence：电致发光)显示器用及照明用反射膜的形成中的使用需求变高。作为所述有机EL显示器用及照明用反射膜，使用Al系反射膜、或有利于高亮度、高效率的Ag系反射膜。
[0003]根据大型显示器的需要，圆筒靶材也大型化，例如开始使用直径0.2m及长度2m的大型圆筒靶材。
[0004]然而，圆筒靶材的制造与先前的板靶材的制造方法大为不同。例如，记载有在圆筒状基体的外周填充粉末并通过热均压压制(HIP：Hot Isostatic Pressing)而成型圆筒靶材的方法(例如，参考专利文献1)。此外，记载有通过喷涂法在圆筒状基体的外周面形成靶材层的方法(例如，参考专利文献2)。
[0005]此外，提案有通过接合而制造板靶材的方法(例如，参考专利文献3或专利文献4)。尤其，主张固相接合法的1种也就是摩擦搅拌接合(Friction Stir Welding：以下，称为FSW)与熔融焊接相比，结晶粒的大小在接合部与母材部分为同等(例如，参考专利文献4)。此外，在Au、Cu、Al、Ag等热传导性较高的材质中，熔融焊接非常难，设备也大型化，因此FSW中的接合有更有效且无需大型设备的优点。
[0006]涉及筒的FSW，记载有如下的制造方法：将铝板材整圆，并将对接部平坦化后进行FSW，完成FSW后，将平坦化的对接部成形为圆弧状(例如，参考专利文献5)。
[0007][以往技术文献][0008][专利文献][0009]专利文献1：日本专利特开平5
‑
230645号公报
[0010]专利文献2：日本专利特开平5
‑
86462号公报
[0011]专利文献3：日本专利特开2015
‑
120975号公报
[0012]专利文献4：国际公开第2004/090194号
[0013]专利文献5：日本专利特开2003
‑
94177号公报

技术实现思路

[0014][专利技术所要解决的问题][0015]然而，在专利文献1所记载的制造方法中，随着圆筒靶材变得大型，以HIP的制造受
到装置大型化的局限。在专利文献2所记载的制造方法中，以喷涂来制造，如果为Al、Ag等热传导性较高的材料，那么有在靶材层内产生气孔的问题、及靶材层剥落的问题。此外，如果以喷涂进行制造，那么有容易引起靶材氧化的问题。
[0016]当然，也存在利用大型设备制造一体型的圆筒靶材的方法。作为所述方法，通过熔融而准备圆柱坯料，并通过深孔加工及冲孔而制作中空管。之后，通过拉拔加工而成型为目标尺寸。但，因为制品重量相对于准备的坯料为1/2～1/3左右，所以良率较差，制造成本相应变得巨大。此外，因为对30～50mm厚的圆筒进行强加工，所以因材质而产生裂纹，也存在退货等制造风险。
[0017]此外，在专利文献5所记载的制造方法中，难以使板材的两端部以相同高度对齐且平坦排列并对接而形成为对接部。此外，板厚薄到3mm左右，板宽也为400mm以下，可谓非常短。
[0018]例如，在直径0.2m、长度2m及壁厚10mm的大型的圆筒靶材的制造时利用FSW的情况，实际上非常难成形所述对接部。即便整圆长方体的板材，对接部因内径的压缩及外径的拉伸，也不会成为I形坡口。此外，因为长度2m为长条，所以回弹的影响显著表现，长边方向的两端因内部应力较少，所以容易被整圆，但中央部因内部应力较大，所以致使对接部打开。虽可进行部分修正，但对接部的板材端面会产生差异。也有在整圆加工后将板材的端部切削加工，并将对接部设为I形坡口的方法，但因为形状为圆筒，所以需推定对接的状态，并在端部实施坡口加工。因此，精度良好地对接端部非常困难，且在事前加工需要较多费用与时间。
[0019]如此，圆筒靶材在高使用效率、与对衬底的热负荷减小上非常有吸引力，但涉及优质圆筒靶材的制造方法的文献较少，目前在巨大的制造费及制造不稳定性上留有问题。
[0020]本专利技术是以所述情况为背景而完成的，目的在于提供一种简单且以更低成本制造品质优异的金属系筒材的方法。更具体来说，目的在于不受使用金属系板材形成为筒形状时产生的内径压缩及外径拉伸的影响、筒形状的长边方向上的加工难易度的影响、以及对接的金属系板材的端面的加工精度的影响，通过改质而提供一种一体型的优质的金属系筒材。
[0021][解决问题的技术手段][0022]为达成所述目的而深入研究，结果发现使板材的端面不接触地面对，且不调整板材的端面的形状，并将填充材料填充于端面间所存在的间隙也就是狭缝，且使用摩擦搅拌技术，通过FSP(Friction Stir Processing：摩擦搅拌处理)将填充部改质，由此解决所述问题，从而完成本专利技术。
[0023]本专利技术的金属系筒材的制造方法的特征在于具有：步骤A，形成附狭缝的筒形状体，所述附狭缝的筒形状体具备至少1条狭缝，所述狭缝从包含至少1块金属系板材的筒身部的一端面延伸到另一端面；步骤B，形成附填充材料的筒形状体，所述附填充材料的筒形状体具备填充部，所述填充部以由填充材料填埋所述狭缝的长度方向整体的方式，使所述填充材料填充于所述狭缝；及步骤C，使具有探针的摩擦搅拌旋转工具中的至少探针插入到至少所述填充部，且实施FSP，由此将所述附填充材料的筒形状体的至少所述填充部改质，而获得具备FSP部的金属系筒材。
[0024]在本专利技术的金属系筒材的制造方法中，优选为所述摩擦搅拌旋转工具进而具有台
肩部，且所述步骤C中的改质在使所述摩擦搅拌旋转工具一面旋转一面在所述狭缝的长度方向沿一方向移动时，遍及从所述填充部中的所述台肩部及所述探针周围的填充部超出到隔着所述填充部的两侧的所述金属系板材的部分而形成可塑性区域，且对所述可塑性区域内的塑性流动体赋予所述摩擦搅拌旋转工具的旋转方向的剪切力而去除所述塑性流动体中所包含的缺陷及空隙，进而在所述摩擦搅拌旋转工具通过完毕后，将所述塑性流动体冷却、固化而获得固体状的所述FSP部。通过使摩擦搅拌旋转工具沿狭缝的长度方向通过1次的一次FSP施工，而进行塑性流动体的形成到固体状FSP部的完成，能高效地获得金属系筒材。此外，能更一体地搅拌可塑性区域。
[0025]在本专利技术的金属系筒材的制造方法中，也可为所述附狭缝的筒形状体具有将1块金属系板材被整圆成筒状的形状，且所述狭缝为隔开间隔而对向的所述金属系板材的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属系筒材的制造方法，其特征在于具有：步骤A，形成附狭缝的筒形状体，所述附狭缝的筒形状体具备至少1条狭缝，所述狭缝从包含至少1块金属系板材的筒身部的一端面延伸到另一端面；步骤B，形成附填充材料的筒形状体，所述附填充材料的筒形状体具备填充部，所述填充部以由填充材料填埋所述狭缝的长度方向整体的方式，使所述填充材料填充于所述狭缝；及步骤C，使具有探针的摩擦搅拌旋转工具中的至少探针插入到至少所述填充部，且实施FSP(Friction Stir Processing：摩擦搅拌处理)，由此将所述附填充材料的筒形状体的至少所述填充部改质，而获得具备FSP部的金属系筒材。2.根据权利要求1所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述摩擦搅拌旋转工具进而具有台肩部；且所述步骤C中的改质在使所述摩擦搅拌旋转工具一面旋转一面在所述狭缝的长度方向沿一方向移动时，遍及从所述填充部中的所述台肩部及所述探针周围的填充部超出到隔着所述填充部的两侧的所述金属系板材的部分而形成可塑性区域，且对所述可塑性区域内的塑性流动体赋予所述摩擦搅拌旋转工具的旋转方向的剪切力而去除所述塑性流动体中所包含的缺陷及空隙，进而在所述摩擦搅拌旋转工具通过完毕后，将所述塑性流动体冷却、固化而获得固体状的所述FSP部。3.根据权利要求1或2所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述附狭缝的筒形状体具有将1块金属系板材整圆成筒状的形状，且所述狭缝为隔开间隔而对向的所述金属系板材的端面间的间隙，或所述附狭缝的筒形状体具有将2块以上的金属系板材组合而形成1个筒状的形状，且所述狭缝为隔开间隔而对向的相邻的所述金属系板材的端面间的间隙。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述附狭缝的筒形状体为附狭缝的圆筒形状体，且所述狭缝的宽度为0.2mm以上，未达0.4
×
(2d
o
‑
1)
1/2
mm(其中，d
o
表示所述附狭缝的圆筒形状体的外径(单位：mm))，或所述附狭缝的筒形状体为附狭缝的椭圆筒形状体，且所述狭缝的宽度为0.2mm以上，未达0.4
×
(2d
o
‑
1)
1/2
mm(其中，d
o
表示所述附狭缝的椭圆筒形状体的短轴方向的外径(单位：mm))。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述步骤B为以下步骤的任一步骤：步骤B1，通过MIG或TIG法，在所述狭缝中堆焊填充材料；步骤B2，将熔融体流入所述狭缝；步骤B3，将具有所述金属系板材的壁厚以上的厚度的块材料嵌入到所述狭缝，且以不具有探针的摩擦搅拌旋转工具按压；或步骤B4，在所述狭缝中设置线材、粒体及粉体中的至少1种，且以锤、压制机、或不具有探针的摩擦搅拌旋转工具按压。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述填充材料的厚度较所述金属系板材的壁厚更厚。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，所述填充材料的表观体积大于所述狭缝的容积。
8.根据权利要求5所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，在所述步骤B1或所述步骤B2中，将具备背垫部的背垫治具设置于所述附狭缝的筒形状体的内部。9.根据权利要求5所述的金属系筒材的制造方法，其特征在于，在所述步骤B3中，将具备背垫部的背垫治具设置于所述附狭缝的筒形状体的内部，固持所述附狭缝的筒形状体，且朝向所述背垫部以所述不具有探针的摩擦搅拌旋转工具从外周表面侧按压所述附狭缝的筒形状体；或在所述步骤B4中，将具备背垫部的背垫治具设置于所述附...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿野元贵，丸子智弘，宫泽智明，岩本祐一，
申请(专利权)人：株式会社古屋金属，
类型：发明
国别省市：