JP2001181711A - 金属微粒子の製造方法および製造装置 - Google Patents

金属微粒子の製造方法および製造装置

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JP2001181711A
JP2001181711A JP35844899A JP35844899A JP2001181711A JP 2001181711 A JP2001181711 A JP 2001181711A JP 35844899 A JP35844899 A JP 35844899A JP 35844899 A JP35844899 A JP 35844899A JP 2001181711 A JP2001181711 A JP 2001181711A
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wire
arc discharge
discharge voltage
molten metal
fine particles
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English (en)
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Tsutomu Tanaka
努 田中
Takanori Nakamura
孝則 中村
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属微粒子を連続生成することで生成効率を高
めるとともに、アーク形状を安定させて生成された金属
微粒子の粒径のばらつきを小さくできる金属微粒子の製
造方法を提供する。 【解決手段】生成ガス雰囲気中で電極と冷却ハース上に
載置された溶融金属との間でアーク放電させ、金属微粒
子を製造する方法であって、溶融金属と同じ材質よりな
る連続状の線材を冷却ハース上の溶融金属に対して供給
する。そして、アーク放電電圧を検出し、検出したアー
ク放電電圧値に応じて線材の供給速度を制御する。これ
により、電極間距離を維持し、アーク形状を安定させる
ことができるので、生成された金属微粒子の粒径のばら
つきを小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導電ペーストなどの
電極材料に用いられる金属微粒子の製造方法および製造
装置、特に水素アーク放電法を用いた金属微粒子の製造
方法および製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、水素アーク放電法と呼ばれる金属
微粒子の製造方法が知られている。この方法は、タブレ
ット状またはボタン状の純金属または合金からなるター
ゲットを冷却ハース上にセットし、ターゲットと電極と
の間でアーク放電させ、これにアルゴンガスと水素ガス
の混合生成ガスを吹きつけて金属微粒子を製造する方法
である。この方法では、ターゲットが無くなった時点で
生成を終了する必要があるため、生成効率が悪い。
【0003】そこで、円盤状のハースの上に複数のター
ゲットを配置しておき、1つのターゲットが無くなる
と、ハースを回転させることで、次のターゲットにより
生成を行なう方法も知られている。しかし、この方法で
も、ターゲットの交換時に一旦アークを停止させ、再点
火する必要があり、金属微粒子の生成が間欠的となるた
め、生成効率をさほど上げることができない。また、生
成時間を長くするためにターゲットを大きくすると、生
成の初めと終わりとで電極間距離が大きく変化し、アー
ク形状が変化する。そのため、生成された金属微粒子の
粒径のばらつきが大きくなる欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】また、特開昭60−2
28605号公報のように、棒状または線状の金属また
は合金材料と電極との間でアーク放電させ、アークを維
持するよう蒸発量に応じて棒状または線状の材料を連続
的に供給する方法も提案されている。この方法では、ハ
ース上に載せるべきターゲットがないので、ターゲット
の交換が不要となり、連続生成が可能となる。
【0005】しかし、この方法では、棒状または線状の
材料のわずかな送り速度の変化で電極との距離が変化す
るので、アーク形状が安定せず、材料の供給速度の制御
が難しい。その結果、生成された金属微粒子の粒径のば
らつきが大きくなる欠点がある。また、棒状または線状
の材料がターゲットとなるので、この材料を介して熱が
逃げ、ターゲットの熱効率がよくない。
【0006】そこで、本発明の目的は、金属微粒子を連
続生成することで生成効率を高めるとともに、アーク形
状を安定させて生成された金属微粒子の粒径のばらつき
を小さくできる金属微粒子の製造方法および製造装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、生成ガス雰囲気中で、電
極と冷却ハース上に載置された溶融金属との間でアーク
放電させ、金属微粒子を製造する方法において、上記溶
融金属と同じ材質よりなる連続状の線材を、所定のアー
ク形状を維持しながらハース上の溶融金属に対して供給
することを特徴とする金属微粒子の製造方法を提供す
る。また、請求項4に記載の発明は、生成ガス雰囲気中
で、電極と冷却ハース上に載置された溶融金属との間で
アーク放電させ、金属微粒子を製造する装置において、
上記溶融金属と同じ材質よりなる連続状の線材をハース
上に供給する機構を備え、上記供給機構は、アーク放電
電圧を検出する手段と、所定のアーク形状を維持するた
め、検出したアーク放電電圧値に応じて上記線材の供給
速度を制御する手段と、を有する金属微粒子の製造装置
を提供する。
【0008】電極と溶融金属(以下、ターゲットと呼
ぶ)との間でアーク放電させながら、ターゲットと同じ
材質よりなる連続した線材をターゲットに対して供給す
るので、金属微粒子を連続生成することができる。特
に、本発明では線材と電極との間でアーク放電させるの
ではなく、電極と冷却ハース上に載置されたターゲット
との間でアーク放電させるので、電極とターゲットとの
距離はほぼ一定しており、アーク形状が安定しやすい。
そのため、生成された金属微粒子の粒径のばらつきを小
さくできる。また、線材を溶融したターゲットに供給す
るので、熱はターゲットに蓄積され、線材を介して熱が
逃げず、熱効率がよい。さらに、供給される線材との間
で放電していないので、線材の供給速度が電極とターゲ
ットとの間の距離(電極間距離)に直接影響せず、線材
の供給速度の制御が容易になる。
【0009】アーク形状を安定させるには、電極間距離
を一定にする必要がある。アーク放電電圧は、プロセス
条件が同じであれば、電極間距離に比例する。したがっ
て、ターゲットが小さくなってくると、電極間距離が長
くなり、放電電圧が高くなる。金属微粒子の生成速度は
アーク形状に依存しており、粒径は生成速度に依存す
る。そのため、ターゲットが減少し、電極間距離が変化
すると、電圧が変わりアーク形状が変わってしまう。そ
の結果、生成速度が変化し、粒径に影響する。そこで、
請求項2では、アーク放電電圧を検出し、このアーク放
電電圧値に応じて線材の供給速度を制御している。その
結果、電極間距離をほぼ一定、つまりアーク形状をほぼ
一定に維持でき、粒径バラツキの小さい高品質の金属微
粒子を生成することができる。
【0010】アーク放電電圧値に応じて線材の供給速度
を制御する方法として、請求項3のように、所定のアー
ク形状を維持するためのアーク放電電圧の最大値と最小
値とを設定し、検出したアーク放電電圧値が最大値以上
になった時に線材を溶融金属の蒸発速度以上の速度で供
給し、最小値以下になった時に線材の供給を停止するよ
うにすれば、アーク形状をほぼ一定に維持できる。すな
わち、ターゲットが小さくなり、電極間距離が長くなる
と、アーク放電電圧値が高くなる。この放電電圧が最大
値になるということは、ターゲットが蒸発してその体積
が所定のアーク形状を維持するための規定値以下になっ
たことを意味するので、ターゲットを補給するために線
材の供給を開始する。線材の供給速度は、ターゲットの
蒸発速度以上に設定すればよい。逆に、アーク放電電圧
値が最小値になるということは、電極間距離が短くなっ
たこと、つまりターゲットの体積が十分に大きくなった
ことを意味するので、線材の補給を停止し、ターゲット
の体積増加を停止させる。このように放電電圧値に一定
幅を設けて線材の供給,停止を制御すれば、線材の駆動
機構を頻繁に切り換える必要がなく、制御が容易とな
る。なお、ターゲットの蒸発速度と線材の供給速度とを
バランスさせれば、金属微粒子の生成中、線材を常時供
給することもできる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明にかかる金属微粒子
の製造装置の一例を示す。大気とシールされ、所定の生
成雰囲気に調整されたチャンバ1内には、負極のタング
ステン電極3を備えたトーチ2と、接地された正極の冷
却ハース4とが設置されている。ターゲット5はハース
4の上に配置されており、トーチ2とハース4はアーク
放電用の直流電源6に接続されている。そのため、電極
3とターゲット5との間でアーク放電する。直流電源6
には、放電電圧を検出する電圧計7が並列に接続されて
いる。
【0012】トーチ2には、図2に示すように、電極3
を取り囲むノズル8が設けられており、このノズル8か
ら生成ガス(Ar+H2 )が吹き出され、プラズマ気流
を発生させる。ターゲット5から生成された金属微粒子
は、矢印方向へ吹き出され、回収フィルタ9で回収され
る。
【0013】ハース4上のターゲット5には、ターゲッ
ト5と同じ材料の線材10が供給されている。線材10
はボビン11に巻かれ、この線材10を引出してターゲ
ット5へ連続的に送るためのローラ12およびモータ1
3が設けられている。線材10およびローラ12もチャ
ンバ1内にあり、大気とシールされている。
【0014】モータ13には駆動電源14とスイッチ1
5とが接続され、このスイッチ15はモータ制御用コン
トローラ16によってON/OFFされる。コントロー
ラ16には、電圧計7で検出された放電電圧値が入力さ
れており、図3に示すように、放電電圧が最大値以上に
なるとスイッチ15をONしてモータ13を駆動し、最
小値以下になるとスイッチ15をOFFしてモータ13
を停止させる。スイッチ15のON時の線材10の供給
速度は、ターゲット5の蒸発速度と同じまたはそれ以上
の速度に設定されている。
【0015】次に、上記構成よりなる金属微粒子の製造
装置の作動を説明する。まず、タブレット状またはボタ
ン状のターゲット5をハース4の上にセットする。生成
雰囲気の作成後、負極の電極3と正極のターゲット5と
の間でアーク放電させる。アーク放電によってターゲッ
ト5が溶融し、ノズル8から吹き出される生成ガスによ
って金属微粒子が吹き出され、回収フィルタ9で回収さ
れる。
【0016】放電電圧を電圧計7でモニターし、放電電
圧が最大値以上になった時点でモータ13を駆動させ、
線材10を供給する。線材10の供給によってターゲッ
ト5が大きくなり、電極間距離が短くなるので、放電電
圧は低下する。そして、放電電圧が最小値以下になった
時点でモータ13を停止させ、線材10の供給を停止す
る。このようにして、放電電圧を一定幅に制御し、アー
ク形状を一定に維持しながら、アーク放電を継続するこ
とにより、粒径バラツキの少ない金属微粒子を得ること
ができる。金属微粒子の生成は、ボビン11に巻けるだ
けの長さの線材10を消費する間、長時間連続生成が可
能である。
【0017】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。上記実施例では、アーク放電電圧に応じて線材の
供給速度を制御する方法として、放電電圧の最大値と最
小値とを設定し、放電電圧が最大値以上になった時に線
材を溶融金属の蒸発速度以上の速度で供給し、最小値以
下になった時に線材の供給を停止するようにしたが、放
電電圧に応じて線材の供給速度を比例的に可変としても
よい。例えば、放電電圧の制御幅を設定し、その上限値
以上では線材を最大速度で供給し、下限値以下では線材
を停止させ、その中間領域では線材の供給速度を比例的
に変化させる方法である。このようにすれば、放電電圧
に応じて供給速度を微細制御できるので、アーク形状を
一層安定させることができる。また、アーク形状を安定
させる方法は、アーク放電電圧によって線材の供給速度
を制御する方法に限るものではない。
【0018】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
に記載の発明によれば、ターゲットと同じ材質よりなる
連続した線材をターゲットに対して供給するようにした
ので、金属微粒子を連続生成することが可能となり、生
成効率を高めることができる。また、線材と電極との間
でアーク放電させるのではなく、電極と冷却ハース上に
載置されたターゲットとの間でアーク放電させるので、
電極とターゲットとの距離はほぼ一定しており、アーク
形状が安定するため、生成された金属微粒子の粒径のば
らつきを小さくできるとともに、線材の供給速度の制御
が容易になる。さらに、線材を溶融したターゲットに供
給するので、熱はターゲットに蓄積され、線材を介して
熱が逃げず、熱効率がよいという効果がある。
【0019】また、請求項4のように、ターゲットと同
じ材質よりなる連続状の線材をハース上に供給する機構
を備え、この供給機構が、アーク放電電圧を検出する手
段と、所定のアーク形状を維持するため、検出したアー
ク放電電圧値に応じて線材の供給速度を制御する手段と
を有するものであるから、請求項1に記載の方法を小型
の設備で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる金属微粒子の製造装置の一例の
構成図である。
【図2】図1におけるトーチの先端部の拡大図である。
【図3】放電電圧とスイッチの開閉との関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
3 電極 4 冷却ハース 5 ターゲット(溶融金属) 6 直流電源 7 電圧計(電圧検出手段) 10 線材 11 ボビン 12 ローラ 13 モータ 16 コントローラ(制御手段)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生成ガス雰囲気中で、電極と冷却ハース上
    に載置された溶融金属との間でアーク放電させ、金属微
    粒子を製造する方法において、上記溶融金属と同じ材質
    よりなる連続状の線材を、所定のアーク形状を維持しな
    がらハース上の溶融金属に対して供給することを特徴と
    する金属微粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】上記線材を供給するため、上記アーク放電
    電圧を検出する工程と、上記検出したアーク放電電圧値
    に応じて線材の供給速度を制御する工程と、を有する請
    求項1に記載の金属微粒子の製造方法。
  3. 【請求項3】上記アーク放電電圧値に応じて線材の供給
    速度を制御する工程は、所定のアーク形状を維持するた
    めのアーク放電電圧の最大値と最小値とを設定する工程
    と、検出したアーク放電電圧値が最大値以上になった時
    に線材を溶融金属の蒸発速度以上の速度で供給し、最小
    値以下になった時に線材の供給を停止する工程と、を有
    する請求項2に記載の金属微粒子の製造方法。
  4. 【請求項4】生成ガス雰囲気中で、電極と冷却ハース上
    に載置された溶融金属との間でアーク放電させ、金属微
    粒子を製造する装置において、上記溶融金属と同じ材質
    よりなる連続状の線材をハース上に供給する機構を備
    え、上記供給機構は、アーク放電電圧を検出する手段
    と、所定のアーク形状を維持するため、検出したアーク
    放電電圧値に応じて上記線材の供給速度を制御する手段
    と、を有する金属微粒子の製造装置。
  5. 【請求項5】上記線材の供給速度を制御する手段は、所
    定のアーク形状を維持するためのアーク放電電圧の最大
    値と最小値とを設定する手段と、検出したアーク放電電
    圧値が最大値以上になった時に線材を溶融金属の蒸発速
    度以上の速度で供給し、最小値以下になった時に線材の
    供給を停止する手段と、を有する請求項4に記載の金属
    微粒子の製造装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105136A (ja) * 2006-10-26 2008-05-08 Ulvac Japan Ltd ナノ粒子作製方法及び燃料電池用触媒
KR100840229B1 (ko) 2006-09-08 2008-06-23 재단법인 포항산업과학연구원 초미세 솔더 분말, 초미세 솔더 분말의 제조방법 및 그제조장치
JP2017095751A (ja) * 2015-11-20 2017-06-01 株式会社栗本鐵工所 金属ナノ粒子の製造装置および製造方法
CN110270691A (zh) * 2019-05-28 2019-09-24 深圳供电局有限公司 电爆炸设备及其送丝装置

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