JP2002241810A - Equipment and method for manufacturing metallic ultrafine particle - Google Patents

Equipment and method for manufacturing metallic ultrafine particle

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JP2002241810A
JP2002241810A JP2001044220A JP2001044220A JP2002241810A JP 2002241810 A JP2002241810 A JP 2002241810A JP 2001044220 A JP2001044220 A JP 2001044220A JP 2001044220 A JP2001044220 A JP 2001044220A JP 2002241810 A JP2002241810 A JP 2002241810A
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Japan
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arc discharge
discharge
electrode
arc
discharge electrode
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Tsutomu Tanaka
努 田中
Takanori Nakamura
孝則 中村
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide equipment and a method for manufacturing metallic ultrafine particles which enable effective suppression of the adhesion of the resultant metallic ultrafine particles to the tip of a discharge electrode even in the period until arc discharge becomes stabilized in forming the metallic ultrafine particles using arc discharge. SOLUTION: For example, the distance (interelectrode distance) between the discharge electrode 13 and a target 5 is gradually extended after the initiation of the arc discharge by providing a position-changing mechanism 15 for moving a torch 12, by which the adhesion of the resultant metallic ultrafine particles to the tip of the discharge electrode 13 can be suppressed, or the interelectrode distance can also be extended gradually in the period from immediately after the initiation of the arc discharge until the arc discharge becomes stabilized by using, as the above target, a target having a shape with a size larger in height direction than in width direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属超微粒子の製
造装置および製造方法に関するものであり、特に、アー
ク放電を利用して金属超微粒子を長時間生成させる際
に、電極先端の消耗を抑制して上記アーク放電を長時間
維持させ得る金属超微粒子の製造装置および製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing ultrafine metal particles, and more particularly, to suppressing the consumption of the tip of an electrode when producing ultrafine metal particles using arc discharge for a long time. And a method and apparatus for producing ultrafine metal particles capable of maintaining the arc discharge for a long time.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、金属微粒子の中でも、特に径
がnm単位となる金属超微粒子を製造する技術として
は、アーク放電を利用することが知られている。この技
術では、一般的には、近接して配置させた放電用電極
(陰極)とターゲットとなる金属母材(陽極)との間に
電圧を印加してアーク放電を生じさせることで金属超微
粒子を生成しており、さらに、雰囲気ガスとして、水素
ガス、または水素ガスおよび不活性ガスの混合ガスを用
いる(この方法を水素アーク法とする)ことで、粒径が
数十nm程度の金属超微粒子を得ることが可能となって
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been known to use arc discharge as a technique for producing ultrafine metal particles having a diameter of nm units among metal fine particles. In this technique, generally, a voltage is applied between a discharge electrode (cathode) arranged in close proximity and a metal base material (anode) serving as a target to generate an arc discharge, whereby metal ultrafine particles are formed. Further, by using hydrogen gas or a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas as an atmospheric gas (this method is referred to as a hydrogen arc method), a metal particle having a particle size of about several tens nm is obtained. Fine particles can be obtained.

【0003】ところが、上記水素アーク法に代表される
金属超微粒子の生成技術では、発生した金属超微粒子が
放電用電極の先端に付着し易いために、該先端が変形し
たり溶け落ちたりして消耗してしまう。その結果、アー
ク放電を長時間実施することが困難となっていた。具体
的には、生成した金属超微粒子がタングステンを主成分
とする放電用電極の先端に付着することで、該先端が合
金化してしまうため、該先端の融点が放電用電極の本来
の融点よりも低下し、変形や溶け落ちが発生し易くなる
と考えられている。
However, in the technique of generating ultrafine metal particles represented by the hydrogen arc method, since the generated ultrafine metal particles easily adhere to the tip of the discharge electrode, the tip is deformed or melts off. It will be exhausted. As a result, it has been difficult to perform arc discharge for a long time. Specifically, since the formed metal ultrafine particles adhere to the tip of the discharge electrode containing tungsten as a main component and the tip is alloyed, the melting point of the tip is higher than the original melting point of the discharge electrode. Is also considered to decrease, and deformation and burn-through are likely to occur.

【0004】そこで、上記の問題点を解決するために、
たとえば特許第1594485号(特公昭60−768
2号公報)に開示されている金属微粒子製造装置では、
ガス流発生手段を設けることによって、放電用電極近傍
に水素ガスを含むガス流(シールドガス)を形成して該
放電用電極近傍の金属超微粒子の濃度を低下させてい
る。このシールドガスによって金属超微粒子が放電用電
極の先端に付着することが抑制されるため、放電用電極
の先端の消耗を回避することが可能になる。
In order to solve the above problems,
For example, Japanese Patent No. 1594485 (Japanese Patent Publication No. 60-768)
No. 2) discloses an apparatus for producing metal fine particles,
By providing the gas flow generating means, a gas flow (shielding gas) containing hydrogen gas is formed near the discharge electrode to reduce the concentration of the ultrafine metal particles near the discharge electrode. The shield gas prevents the ultrafine metal particles from adhering to the tip of the discharge electrode, so that the tip of the discharge electrode can be prevented from being consumed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、放電用電極および金属母材の間でアーク
放電が安定するまでの期間については何ら考慮されてい
ない。そのため、放電用電極の先端に生成した金属超微
粒子が放電用電極の先端に付着することをより確実に抑
制できるものとはなっていない。
However, in the above prior art, no consideration is given to the period until the arc discharge is stabilized between the discharge electrode and the metal base material. Therefore, it has not been possible to more reliably suppress the ultrafine metal particles generated at the tip of the discharge electrode from adhering to the tip of the discharge electrode.

【0006】水素アーク法による金属超微粒子の製造に
際しては、アーク放電の開始時では、放電用電極(陰
極)と金属母材(陽極)との間隔(電極間隔とする)を
短くすることによってアーク放電を発生し易くしてお
り、その後、金属母材の溶解などに伴って電極間隔が
拡大して、アーク放電が安定することに伴い、金属超微
粒子の生成とその吹き出し方向が安定化する。
In the production of ultrafine metal particles by the hydrogen arc method, at the start of arc discharge, the arc (electrode interval) between the discharge electrode (cathode) and the metal base material (anode) is shortened. Discharge is easily generated, and thereafter, the distance between the electrodes is increased with the dissolution of the metal base material, and the arc discharge is stabilized, so that the generation of metal ultrafine particles and the blowing direction thereof are stabilized.

【0007】生成した金属超微粒子が放電用電極の先端
に付着する現象の発生は、上記のアーク放電安定前の
期間でも、アーク放電安定後の期間でも、何れであっ
ても発生する。しかしながら、上記の期間では、アー
ク放電が安定していないために、金属超微粒子の生成と
その吹き出し方向も不安定となっていることから、この
期間に上記シールドガスを形成しても、放電用電極の先
端に金属超微粒子が付着する現象を抑制することはでき
ない。
The phenomenon in which the generated ultrafine metal particles adhere to the tip of the discharge electrode occurs regardless of the period before the arc discharge is stabilized or during the period after the arc discharge is stabilized. However, during the above-mentioned period, since the arc discharge is not stable, the generation of the ultrafine metal particles and the blowing direction thereof are also unstable. The phenomenon that metal ultrafine particles adhere to the tip of the electrode cannot be suppressed.

【0008】つまり、上記従来の技術においては、ア
ーク放電が安定した後の期間では、金属超微粒子の放電
用電極の先端への付着を効果的に抑制することができる
ものの、アーク放電が安定する前の期間では、ほとん
ど金属超微粒子の付着を抑制することができず、その結
果、放電用電極の先端の消耗を効果的に回避することは
実際には困難であるという問題点が生じることになる。
That is, in the above-described conventional technique, during the period after the arc discharge is stabilized, the adhesion of the ultrafine metal particles to the tip of the discharge electrode can be effectively suppressed, but the arc discharge is stabilized. In the previous period, the adhesion of the ultrafine metal particles could hardly be suppressed, and as a result, it was actually difficult to effectively avoid the consumption of the tip of the discharge electrode. Become.

【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、アーク放電を用いて金属超微
粒子を生成する際に、アーク放電が安定するまでの期間
であっても、生成した金属超微粒子が放電用電極の先端
に付着することを効果的に抑制し得る金属超微粒子の製
造装置および製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to produce a metal ultrafine particle using an arc discharge even when the arc discharge is stabilized. Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing ultrafine metal particles which can effectively suppress the generated ultrafine metal particles from adhering to the tip of the discharge electrode.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる金属超微
粒子の製造装置は、上記の課題を解決するために、放電
用電極と、該放電用電極に近接した位置に設けられ、金
属母材を保持する保持電極と、これらに接続されるアー
ク電源とを備えており、アーク電源より上記放電用電極
および保持電極の間に電圧を印加することによってアー
ク放電を発生させる金属超微粒子の製造装置において、
さらに、上記放電用電極および保持電極の少なくとも一
方の位置を変化させて、放電用電極および金属母材の間
の間隔を徐々に拡大させる位置変化手段と、少なくとも
上記位置変化手段の動作を、上記アーク放電の開始直後
からアーク放電が安定するまでの間、アーク放電の状態
変化に対応して制御する制御手段とを備えていることを
特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, an apparatus for producing ultrafine metal particles according to the present invention is provided with a discharge electrode and a metal base material provided at a position close to the discharge electrode. And an arc power supply connected to these electrodes, and an apparatus for producing ultrafine metal particles that generates an arc discharge by applying a voltage between the discharge electrode and the holding electrode from the arc power supply At
Further, by changing at least one of the positions of the discharge electrode and the holding electrode, a position changing means for gradually increasing the distance between the discharge electrode and the metal base material, and at least the operation of the position changing means, It is characterized by comprising control means for controlling in response to a change in the state of the arc discharge from immediately after the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized.

【0011】上記構成によれば、アーク放電の開始後ア
ーク放電が安定するまでの間、放電用電極と金属母材と
の間隔である電極間隔を徐々に拡大するようになってい
る。そのため、放電用電極の先端に、生成した金属超微
粒子がほとんど付着せず、長時間安定したアーク放電を
継続することが可能になる。また、放電用電極の先端の
消耗が抑制されるために、放電用電極の寿命も長くな
る。その結果、長時間にわたって、金属超微粒子を安定
かつ低コストで製造することができる。
According to the above configuration, the interval between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased until the arc discharge is stabilized after the start of the arc discharge. Therefore, the generated metal ultrafine particles hardly adhere to the tip of the discharge electrode, and stable arc discharge can be continued for a long time. Further, since the consumption of the tip of the discharge electrode is suppressed, the life of the discharge electrode is prolonged. As a result, ultrafine metal particles can be manufactured stably and at low cost for a long time.

【0012】本発明にかかる金属超微粒子の製造装置
は、上記構成に加えて、さらに、アーク放電の発生に伴
って流れる電流を検知する電流検知手段、およびアーク
放電の発生に伴う電圧の変化を検知する電圧検知手段の
少なくとも一方を備えているとともに、上記制御手段
は、アーク放電の状態変化として、上記電流検知手段、
および電圧検知手段の少なくとも一方の検知結果を用い
て、位置変化手段の動作を制御することを特徴としてい
る。
[0012] In addition to the above configuration, the apparatus for producing ultrafine metal particles according to the present invention further includes a current detecting means for detecting a current flowing along with the occurrence of arc discharge, and a voltage change accompanying the occurrence of arc discharge. And at least one of voltage detection means for detecting, the control means, as a change in the state of arc discharge, the current detection means,
And the operation of the position changing means is controlled using at least one detection result of the voltage detecting means.

【0013】上記構成によれば、電流検知手段および電
圧検知手段の少なくとも一方により得られる検知結果
を、アーク放電の状態変化のパラメータとして利用する
ことになる。そのため、制御手段は、位置変化手段の動
作をより一層確実に制御することが可能になり、電極間
隔の過剰な拡大を回避しつつ、アーク放電を所定の状態
に維持することが可能になる。その結果、アーク放電安
定前の期間であっても、金属超微粒子の放電用電極への
付着を効果的に抑制することができる。
According to the above arrangement, the detection result obtained by at least one of the current detecting means and the voltage detecting means is used as a parameter for changing the state of the arc discharge. Therefore, the control unit can more reliably control the operation of the position changing unit, and can maintain the arc discharge in a predetermined state while avoiding an excessive increase in the electrode interval. As a result, the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode can be effectively suppressed even during the period before the arc discharge is stabilized.

【0014】本発明にかかる金属超微粒子の製造装置
は、上記構成に加えて、上記位置変化手段が、放電用電
極の位置のみを変化させるものであることを特徴として
いる。
An apparatus for producing ultrafine metal particles according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, the position changing means changes only the position of the discharge electrode.

【0015】上記構成によれば、放電用電極の位置のみ
を変化させることで電極間隔を変化させている。放電用
電極は略棒形状となっていることが多いため軸方向(長
手方向)に移動させることで、保持電極に比べて位置変
化に必要な容積をより小さくすることが可能となる。そ
の結果、位置変化手段の構成、ひいては製造装置全体の
構成を簡素化することができる。
According to the above configuration, the distance between the electrodes is changed by changing only the position of the discharge electrode. Since the discharge electrode often has a substantially bar shape, by moving the discharge electrode in the axial direction (longitudinal direction), it is possible to reduce the volume required for position change as compared with the holding electrode. As a result, it is possible to simplify the configuration of the position changing means and, consequently, the configuration of the entire manufacturing apparatus.

【0016】本発明にかかる金属超微粒子の製造方法
は、上記の課題を解決するために、放電用電極および金
属母材を近接して配置し、水素ガスを含む雰囲気中でこ
れらの間に電圧を印加することによって、アーク放電を
発生させる金属超微粒子の製造方法において、アーク放
電開始直後からアーク放電が安定化するまでの間、放電
用電極および金属母材の間隔を徐々に拡大することを特
徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing ultrafine metal particles according to the present invention comprises disposing a discharge electrode and a metal base material in close proximity, and applying a voltage between them in an atmosphere containing hydrogen gas. In the method for producing ultrafine metal particles that generate arc discharge by applying a voltage, the interval between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased from immediately after the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized. Features.

【0017】上記方法によれば、アーク放電の開始後ア
ーク放電が安定するまでの間、放電用電極および金属母
材との間隔である電極間隔を徐々に拡大するようになっ
ている。そのため、放電用電極の先端に、生成した金属
超微粒子がほとんど付着せず、長時間安定したアーク放
電を継続することが可能になる。また、放電用電極の先
端の消耗が抑制されるために、放電用電極の寿命も長く
なる。その結果、長時間にわたって、金属超微粒子を安
定かつ低コストで製造することができる。
According to the above method, the interval between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased until the arc discharge is stabilized after the start of the arc discharge. Therefore, the generated metal ultrafine particles hardly adhere to the tip of the discharge electrode, and stable arc discharge can be continued for a long time. Further, since the consumption of the tip of the discharge electrode is suppressed, the life of the discharge electrode is prolonged. As a result, ultrafine metal particles can be manufactured stably and at low cost for a long time.

【0018】本発明にかかる他の金属超微粒子の製造方
法は、上記の課題を解決するために、放電用電極および
金属母材を近接して配置し、水素ガスを含む雰囲気中で
これらの間に電圧を印加することによって、アーク放電
を発生させる金属超微粒子の製造方法において、上記金
属母材として、放電用電極に近接させて配置した状態
で、幅方向よりも高さ方向が大きくなる形状のものを用
いることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, another method for producing ultrafine metal particles according to the present invention is to dispose a discharge electrode and a metal base material in close proximity to each other in an atmosphere containing hydrogen gas. In the method for producing ultrafine metal particles that generate an arc discharge by applying a voltage to the metal base material, a shape in which the height direction is larger than the width direction in a state where the metal base material is disposed close to the discharge electrode. It is characterized by the use of

【0019】上記方法によれば、金属母材として、幅方
向よりも高さ方向が大きいものを用いるため、アーク放
電の開始直後から高さ方向が先に小さくなる。そのた
め、電極間隔が徐々に拡大することになり、上記アーク
放電が安定する前の期間であっても、確実に金属超微粒
子の付着を抑制することができる。しかも、製造装置そ
のものは従来と同様のものを用いることができるので、
複雑な構成の製造装置を用いる必要がなくなる。それゆ
え、より低コストで金属超微粒子を長時間生成すること
ができる。
According to the above method, since a metal base material having a height direction larger than the width direction is used, the height direction becomes smaller immediately after the start of arc discharge. Therefore, the electrode interval gradually increases, and even during the period before the arc discharge is stabilized, the adhesion of the ultrafine metal particles can be surely suppressed. Moreover, since the same manufacturing apparatus as in the past can be used,
It is not necessary to use a manufacturing apparatus having a complicated configuration. Therefore, metal ultrafine particles can be produced for a long time at lower cost.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の第1の
実施の形態について、図1ないし図5に基づいて説明す
れば以下の通りである。なお、本発明はこれに限定され
るものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to this.

【0021】本実施の形態にかかる金属超微粒子の製造
装置および製造方法は、放電用電極を取り付ける電極支
持架などといったトーチ構造を可動構造とし、アーク放
電の開始と同時にアーク放電が維持できる程度に、放電
用電極と金属母材との間隔(電極間隔)を拡大するもの
である。
The apparatus and method for manufacturing ultrafine metal particles according to the present embodiment have a movable torch structure such as an electrode support frame on which an electrode for discharge is mounted, and can maintain the arc discharge simultaneously with the start of the arc discharge. In addition, the interval between the discharge electrode and the metal base material (electrode interval) is enlarged.

【0022】具体的には、図1に示すように、本実施の
形態にかかる金属超微粒子の製造装置は、アーク放電に
より金属超微粒子を生成する粒子生成部10と、粒子生
成部10に水素ガスを含む雰囲気ガスを供給するガス供
給部20と、生成した金属超微粒子を回収するための粒
子回収部30と、該製造装置の動作を制御する制御部4
0とを備えている。なお、図1における破線の矢印は制
御信号の送信経路を示し、細い実線は電気的な接続経路
を示し、太い実線(後述する位置変化機構15−トーチ
12−放電用電極13の間)は機械的な関係を示してい
る。
Specifically, as shown in FIG. 1, the apparatus for producing ultrafine metal particles according to the present embodiment includes a particle generator 10 for generating ultrafine metal particles by arc discharge, A gas supply unit 20 for supplying an atmosphere gas containing a gas, a particle collection unit 30 for collecting the generated ultrafine metal particles, and a control unit 4 for controlling the operation of the manufacturing apparatus
0. In FIG. 1, broken arrows indicate transmission paths of control signals, thin solid lines indicate electrical connection paths, and thick solid lines (between the position change mechanism 15, the torch 12, and the discharge electrode 13, which will be described later) indicate mechanical parts. Shows a typical relationship.

【0023】上記粒子生成部10は、図2にも示すよう
に、チャンバー11と、トーチ(電極支持架・トーチ機
構)12と、放電用電極13と、保持台(ハース・保持
電極)14と、位置変化機構(位置変化手段)15と、
アーク電源16と、電流モニター(電流検知手段)17
と、電圧モニター(電圧検知手段)18とを備えてい
る。
As shown in FIG. 2, the particle generator 10 includes a chamber 11, a torch (electrode supporting frame / torch mechanism) 12, a discharge electrode 13, a holding table (hearth / holding electrode) 14, A position changing mechanism (position changing means) 15;
Arc power supply 16 and current monitor (current detection means) 17
And a voltage monitor (voltage detecting means) 18.

【0024】上記チャンバー11は、放電用電極13お
よびターゲット(金属母材)5の間でアーク放電を生じ
させ得る空間を有する函体となっている。その具体的な
構成は特に限定されるものではなく、従来公知の構成を
好適に用いることができるが、好ましくは、図2に示す
ように、一方の側部から雰囲気ガスを供給して他方の側
部から雰囲気ガスを排出するようになっている。
The chamber 11 is a box having a space where an arc discharge can be generated between the discharge electrode 13 and the target (metal base material) 5. The specific configuration is not particularly limited, and a conventionally known configuration can be suitably used. However, as shown in FIG. 2, it is preferable to supply an atmospheric gas from one side to the other side. Atmospheric gas is discharged from the side.

【0025】上記チャンバー11には、後述する雰囲気
ガス用配管23およびシールドガス用配管24が接続さ
れており、チャンバー11内に対して雰囲気ガスを供給
する。それゆえ、上記雰囲気ガスは、図中矢印Aにて示
すように、雰囲気ガス用配管23およびシールドガス用
配管24から供給され、チャンバー11から後述する回
収フィルター32を介して排出されるようになってい
る。
An atmosphere gas pipe 23 and a shield gas pipe 24, which will be described later, are connected to the chamber 11, and supply the atmosphere gas into the chamber 11. Therefore, the atmosphere gas is supplied from the atmosphere gas pipe 23 and the shield gas pipe 24 as shown by the arrow A in the figure, and is discharged from the chamber 11 through the recovery filter 32 described later. ing.

【0026】上記チャンバー11内には、上記トーチ1
2、放電用電極13、保持台14が配置されている。放
電用電極13は、トーチ12の端部に固定支持されてお
り、保持台14は、放電用電極13の近傍となる位置に
配置され、かつその上方にターゲット5を載置可能とす
るような台形状となっている。
The torch 1 is provided in the chamber 11.
2. Discharge electrode 13 and holding table 14 are arranged. The discharge electrode 13 is fixedly supported at the end of the torch 12, and the holding table 14 is arranged at a position near the discharge electrode 13, and allows the target 5 to be mounted thereon. It has a trapezoidal shape.

【0027】上記トーチ12は、一次方向に長さを有す
る略棒形状となっており、上記放電用電極13を、アー
ク電源16に接続した状態でその端部に安定して保持す
るようになっている。このトーチ12の具体的な構成と
しては、放電用電極13を安定して保持できるようにな
っていれば特に限定されるものではない。
The torch 12 has a substantially rod shape having a length in the primary direction. The torch 12 stably holds the discharge electrode 13 at an end thereof while being connected to an arc power supply 16. ing. The specific configuration of the torch 12 is not particularly limited as long as the discharge electrode 13 can be stably held.

【0028】また、上記トーチ12には、図3に示すよ
うに、放電用電極13の周囲にシールドガスを形成する
ために、シールドガス用配管24およびシールドガスノ
ズル25が備えられていてもよい。上記シールドガス
は、アーク放電が安定した後に、金属超微粒子を放電用
電極13に付着させないために該放電用電極13の周囲
に形成されるものである。
Further, as shown in FIG. 3, the torch 12 may be provided with a shield gas pipe 24 and a shield gas nozzle 25 for forming a shield gas around the discharge electrode 13. The shield gas is formed around the discharge electrode 13 after the arc discharge is stabilized in order to prevent the ultrafine metal particles from adhering to the discharge electrode 13.

【0029】図3では、シールドガスノズル25が、ト
ーチ12における放電用電極13の周囲に配置されてい
るので、放電用電極13の周囲からその軸方向(長手方
向)に沿って雰囲気ガスが流出され(図中矢印B)、シ
ールドガスが形成される。また、このときアーク放電に
より生成した金属超微粒子は図中矢印Cに示すように、
ターゲット5の斜め上方に配置される放電用電極13と
は反対側に吹き出すことになる。なお、シールドガス用
配管24およびシールドガスノズル25は、必ずしもト
ーチ12に備えられていなくてもよく、別の構成として
放電用電極13の近傍に設けられていてもよい。
In FIG. 3, since the shield gas nozzle 25 is arranged around the discharge electrode 13 in the torch 12, the atmosphere gas flows out from around the discharge electrode 13 along the axial direction (longitudinal direction). (Arrow B in the figure), a shielding gas is formed. In addition, the ultrafine metal particles generated by the arc discharge at this time, as shown by arrow C in the figure,
It blows out to the side opposite to the discharge electrode 13 arranged diagonally above the target 5. Note that the shield gas pipe 24 and the shield gas nozzle 25 are not necessarily provided in the torch 12, and may be provided near the discharge electrode 13 as another configuration.

【0030】上記放電用電極13は、金属超微粒子の前
駆体となるターゲット(金属母材)5との間にアーク放
電を生じさせるための電極であり、通常、タングステン
(W)を主成分としているタングステン電極が好適に用
いられる。このタングステン電極には金属酸化物が添加
されることが多く、一般的には、1〜2%程度の範囲内
で酸化トリウム(ThO2 )が含まれている「トリタ
ン」などと呼ばれる材料が好適に用いられる。
The discharge electrode 13 is an electrode for generating an arc discharge with a target (metal base material) 5 which is a precursor of the ultrafine metal particles, and usually contains tungsten (W) as a main component. Is preferably used. A metal oxide is often added to the tungsten electrode, and generally, a material called “tritan” containing thorium oxide (ThO 2 ) in a range of about 1 to 2% is preferable. Used for

【0031】上記放電用電極13の形状も特に限定され
るものではないが、通常は、図4に示すように、アーク
放電を生じ易くするために先端部を先鋭化した形状のも
のが好適に用いられる。その長さや径も特に限定される
ものではないが、たとえば、長さL=35mm、径φ=
4mm程度のものが好適に用いられる。
The shape of the discharge electrode 13 is not particularly limited, but usually, as shown in FIG. 4, a tip having a sharpened end is preferably used to facilitate arc discharge. Used. The length and diameter are not particularly limited either. For example, length L = 35 mm, diameter φ =
Those having a size of about 4 mm are preferably used.

【0032】上記保持台14は、ターゲット5をその上
方に載置した状態で保持し、かつアーク電源16から該
ターゲット5に対して電圧を印加するようになってい
る。具体的な形状としては、台形状となっており、上方
に載置したターゲット5に電圧を印加できるような構成
となっていれば特に限定されるものではない。また、そ
の材質としても、ターゲット5に電圧を印加できるよう
なものであれば特に限定されないが、一般的には銅が好
ましく用いられる。
The holding table 14 holds the target 5 in a state of being mounted thereon, and applies a voltage to the target 5 from an arc power supply 16. The specific shape is not particularly limited as long as it has a trapezoidal shape and is configured to apply a voltage to the target 5 placed above. The material is not particularly limited as long as a voltage can be applied to the target 5, but copper is generally preferably used.

【0033】この保持台14は、アーク放電に際して、
水冷などの冷却手段(図示せず)によって冷却されるよ
うになっている。そのため、通常、図2や図3に示すよ
うに、自重で若干潰れて略楕円球形に丸まった状態とな
り、安定して金属超微粒子を生成することができる。
The holding table 14 is used for arc discharge.
The cooling is performed by cooling means (not shown) such as water cooling. Therefore, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, usually, the metal particles are slightly crushed by their own weight and are rounded into a substantially elliptical sphere, so that ultrafine metal particles can be stably generated.

【0034】なお、ターゲット5を保持する手段として
は、ターゲット5を保持した状態で該ターゲット5に電
圧を印加できる保持電極となっていれば、上記保持台1
4に限定されるものではない。
As means for holding the target 5, if the holding electrode is a holding electrode capable of applying a voltage to the target 5 while holding the target 5, the holding table 1
It is not limited to four.

【0035】上記位置変化機構15は、トーチ12を移
動させることによって、放電用電極13とターゲット5
との間隔(電極間隔)を変化させるようになっている。
具体的には、本実施の形態では、トーチ12が略棒形状
であり、その端部に放電用電極13を配置しているの
で、駆動源としてモーターを用いた場合には、たとえば
ラック−ピニオン機構やボールネジ構造などを用いて、
トーチ12の長手方向に沿って該トーチ12を移動させ
る構成を好適に用いることができる。なお、図2では、
説明の便宜上、位置変化機構15を模式的に示してい
る。
The position changing mechanism 15 moves the torch 12 so that the discharge electrode 13 and the target 5 are moved.
(Electrode spacing) is changed.
Specifically, in the present embodiment, the torch 12 has a substantially rod shape, and the discharge electrode 13 is disposed at the end thereof. Therefore, when a motor is used as a driving source, for example, a rack-pinion Using a mechanism or a ball screw structure,
A configuration in which the torch 12 is moved along the longitudinal direction of the torch 12 can be suitably used. In FIG. 2,
For convenience of explanation, the position changing mechanism 15 is schematically illustrated.

【0036】本発明においては、後述するように、アー
ク放電の開始直後から電極間隔を徐々に拡大することが
重要である。それゆえ、放電用電極13または保持台1
4の何れか一方、あるいは放電用電極13および保持台
14の双方を動かすようになっていればよいが、好まし
くは、トーチ12をその長手方向に沿って移動させるこ
とによって放電用電極13のみを軸方向に移動させれ
ば、移動に必要な空間をより小さくすることが可能であ
り、位置変化機構15の構成を簡素化することができる
ため好ましい。
In the present invention, as described later, it is important to gradually increase the electrode interval immediately after the start of arc discharge. Therefore, the discharge electrode 13 or the holder 1
4 or both the discharge electrode 13 and the holding table 14 may be moved, but preferably, only the discharge electrode 13 is moved by moving the torch 12 along its longitudinal direction. The movement in the axial direction is preferable because the space required for the movement can be made smaller and the configuration of the position changing mechanism 15 can be simplified.

【0037】また、位置変化機構15としては、保持台
14を移動させて上記電極間隔を変化させるような構成
であってもよい。つまり、位置変化機構15としては、
上記電極間隔を変化させ得る構成であればよく、トーチ
12、または保持台14、あるいは、これら双方を移動
させるかについては、製造装置の構成に応じて適宜変更
されるものである。
The position changing mechanism 15 may be configured to change the electrode interval by moving the holding table 14. That is, as the position changing mechanism 15,
Any structure that can change the above-mentioned electrode interval may be used, and whether torch 12 or holding table 14 or both of them are moved is appropriately changed according to the structure of the manufacturing apparatus.

【0038】本実施の形態では、図2や図3などに示す
ように、保持台14上に載置されて保持されるターゲッ
ト5に対して、放電用電極13は、雰囲気ガスの流れ方
向(矢印A方向)の上流側に斜め上方で配置された状態
でアーク放電がなされることが好ましい。これによっ
て、チャンバー11内で生成した金属超微粒子を、雰囲
気ガスの流れに乗せて効率的に搬送することができる。
なお、上記「斜め上方」となる具体的な配置は特に限定
されるものではないが、たとえば、本実施の形態では、
トーチ12を水平方向から約45°傾斜させるように配
置している。
In this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the discharge electrode 13 is applied to the target 5 placed and held on the holding table 14 in the direction of the flow of the atmosphere gas. It is preferable that arc discharge is performed in a state of being disposed obliquely upward on the upstream side in the direction of arrow A). Thereby, the metal ultrafine particles generated in the chamber 11 can be efficiently transported along with the flow of the atmospheric gas.
Note that the specific arrangement of the “diagonally above” is not particularly limited, but for example, in the present embodiment,
The torch 12 is disposed so as to be inclined by about 45 ° from the horizontal direction.

【0039】上記アーク電源16は、金属超微粒子を製
造するために、上記放電用電極13およびターゲット
5、つまり保持台14に電気的に接続されることになる
ターゲット5に対して高周波電圧(開始電圧)を印加
し、これらの間にアーク放電を生じさせる(図1参
照)。本実施の形態では、放電用電極13をアノード
(陰極)とし、ターゲット5をカソード(陽極)とする
ため、アーク電源16のマイナス極が放電用電極13
に、プラス極が保持台14に接続されている。
The arc power supply 16 applies a high-frequency voltage (start voltage) to the discharge electrode 13 and the target 5, that is, the target 5 to be electrically connected to the holding table 14 in order to produce ultrafine metal particles. Voltage) to cause an arc discharge between them (see FIG. 1). In the present embodiment, the discharge electrode 13 is used as an anode (cathode) and the target 5 is used as a cathode (anode).
The positive pole is connected to the holding table 14.

【0040】上記電流モニター17および電圧モニター
18は、図1に示すように、それぞれ、アーク放電に伴
い放電用電極13およびターゲット5の間で流れる電流
(アーク電流とする)の発生や、電圧(アーク電圧とす
る)の変化を検知する。図1から明らかなように、電流
モニター17および電圧モニター18の検知結果は、何
れも制御部40に出力され、制御部40における位置変
化機構15の動作制御に利用される。その具体的な構成
は特に限定されるものではなく、電流・電圧の検知に一
般的に用いられている公知の電流計や電圧計を好ましく
用いることができる。
As shown in FIG. 1, the current monitor 17 and the voltage monitor 18 respectively generate a current (referred to as an arc current) flowing between the discharge electrode 13 and the target 5 due to the arc discharge, and generate a voltage (the arc current). Arc voltage). As is clear from FIG. 1, the detection results of the current monitor 17 and the voltage monitor 18 are both output to the control unit 40 and used for the operation control of the position change mechanism 15 in the control unit 40. The specific configuration is not particularly limited, and a known ammeter or voltmeter generally used for detecting current and voltage can be preferably used.

【0041】上記ターゲット5としては、金属全般を用
いることができる。一般的には、ニッケル(Ni)や鉄
(Fe)などが多く用いられる。ターゲット5の形状と
しても特に限定されるものではなく、所望の金属をアー
ク放電が可能なように適当な形状に成形すればよい。ま
た、上記ターゲット5から生成される金属超微粒子は、
その平均粒径が1nm以上100nm以下の範囲内とな
っていることが好ましい。
As the target 5, any metal can be used. Generally, nickel (Ni), iron (Fe), and the like are often used. The shape of the target 5 is not particularly limited, and a desired metal may be formed into an appropriate shape so as to enable arc discharge. The metal ultrafine particles generated from the target 5 are as follows:
It is preferable that the average particle size is in the range of 1 nm to 100 nm.

【0042】上記ガス供給部20は、ガスタンク21a
・21b・21c、ガス供給バルブ22a・22b・2
2c、雰囲気ガス用配管23、シールドガス用配管24
を含んでおり、上記チャンバー11内に、水素ガスを含
むアーク放電用の雰囲気ガスを供給する(図中矢印
A)。
The gas supply section 20 includes a gas tank 21a.
.21b.21c, gas supply valves 22a.22b.2
2c, atmosphere gas pipe 23, shield gas pipe 24
And an atmosphere gas for arc discharge including hydrogen gas is supplied into the chamber 11 (arrow A in the figure).

【0043】上記雰囲気ガスとしては、本実施の形態で
は、水素(H2 )ガスと、アルゴン(Ar)またはヘリ
ウム(He)の二種類の不活性ガスとが用いられる。そ
のため、これら雰囲気ガスを供給するために、水素ガス
用のガスタンク21a、アルゴンガス用のガスタンク2
1b、ヘリウムガス用のガスタンク21cの3つが設け
られている。これらガスタンク21a・21b・21c
は、雰囲気ガス用配管23およびシールドガス用配管2
4によってチャンバー11に接続されており、さらに、
各ガスタンク21a・21b・21cにそれぞれ対応し
て設けられるガス供給バルブ22a・22b・22cに
よって、各雰囲気ガスの供給量が調節可能となってい
る。
In the present embodiment, two kinds of inert gases, hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) or helium (He), are used as the atmosphere gas. Therefore, in order to supply these atmospheric gases, a gas tank 21a for hydrogen gas and a gas tank 2 for argon gas are used.
1b and a gas tank 21c for helium gas are provided. These gas tanks 21a, 21b, 21c
Are the atmosphere gas pipe 23 and the shield gas pipe 2
4, connected to the chamber 11;
The supply amount of each atmosphere gas can be adjusted by gas supply valves 22a, 22b, and 22c provided corresponding to the gas tanks 21a, 21b, and 21c, respectively.

【0044】上記雰囲気ガスとして用いられるガスとし
ては、特に限定されるものではないが、金属超微粒子の
生成においては、水素ガスを用いることが非常に好まし
い。また、水素ガス以外のガスとしては、アルゴンガ
ス、ヘリウムガスなどの各種不活性ガスが好ましく用い
られるが特に限定されるものではない。
The gas used as the atmospheric gas is not particularly limited, but it is very preferable to use hydrogen gas in the production of ultrafine metal particles. As the gas other than the hydrogen gas, various inert gases such as an argon gas and a helium gas are preferably used, but are not particularly limited.

【0045】また、上記雰囲気ガスの組成についても特
に限定されるものではないが、通常は、水素ガスが50
体積%以上であることが好ましい。水素ガス濃度が50
体積%以上であれば、金属超微粒子の生成効率が向上す
る傾向にある。その他、アルゴンガスやヘリウムガスな
どの不活性ガスの組成についても特に限定されるもので
はない。
The composition of the atmosphere gas is not particularly limited.
It is preferably at least volume%. Hydrogen gas concentration is 50
If it is at least% by volume, the production efficiency of ultrafine metal particles tends to be improved. In addition, the composition of an inert gas such as an argon gas or a helium gas is not particularly limited.

【0046】上記雰囲気ガス用配管23およびシールド
ガス用配管24は、上述したように、チャンバー11に
対して接続されているが、雰囲気ガスを主に供給するの
は雰囲気ガス用配管23であり、シールドガス用配管2
4は、放電用電極13近傍に配置されるシールドガスノ
ズル25より形成されるシールドガス用の雰囲気ガスを
供給するようになっている。したがって、シールドガス
用配管24は、雰囲気ガス用配管23から分岐するよう
な構成となっていればよい。
The atmosphere gas pipe 23 and the shield gas pipe 24 are connected to the chamber 11 as described above. The atmosphere gas pipe 23 mainly supplies the atmosphere gas. Piping for shielding gas 2
Numeral 4 supplies an atmosphere gas for a shield gas formed by a shield gas nozzle 25 arranged near the discharge electrode 13. Therefore, the shield gas pipe 24 may be configured to branch off from the atmosphere gas pipe 23.

【0047】上記雰囲気ガス用配管23は、シールドガ
ス用配管24を分岐しているだけではなく、粒子回収部
30にも接続されており、供給された雰囲気ガスを、回
収ポンプ33およびガス循環ポンプ35により循環させ
るようになっている。なお、上記各配管23・24の材
質や形状は特に限定されるものではなく、従来公知のガ
ス用のステンレス製パイプなどを好適に用いることがで
きる。
The atmosphere gas pipe 23 not only branches the shield gas pipe 24 but also is connected to the particle collection section 30 so that the supplied atmosphere gas is collected by the collection pump 33 and the gas circulation pump. 35 circulates. The material and shape of each of the pipes 23 and 24 are not particularly limited, and a conventionally known gas stainless steel pipe or the like can be suitably used.

【0048】チャンバー11内における上記雰囲気ガス
の圧力についても特に限定されるものではないが、一般
的には、40kPa以上100kPa以下の範囲内であ
ることが好ましい。また、チャンバー11に供給される
上記雰囲気ガスの流量も特に限定されるものではない
が、雰囲気ガスの主供給配管である雰囲気ガス用配管2
3から供給される際には、一般的には、搬送のためのガ
ス流速が0.7m/s以上となる程度の流量であること
が好ましい。
The pressure of the atmospheric gas in the chamber 11 is not particularly limited, but is generally preferably in the range of 40 kPa to 100 kPa. Further, the flow rate of the atmosphere gas supplied to the chamber 11 is not particularly limited, but the atmosphere gas pipe 2 which is a main supply pipe of the atmosphere gas is used.
In general, when supplied from 3, the flow rate is preferably such that the gas flow rate for transport is 0.7 m / s or more.

【0049】さらに、上記シールドガス用配管24から
供給される雰囲気ガスの流量としても、シールドガスを
形成できる程度であれば特に限定されるものではない
が、たとえば5L/min 程度の流量を挙げることができ
る。通常、このシールドガス用配管24からの雰囲気ガ
スの供給量は、上記雰囲気ガス用配管23からの雰囲気
ガスの供給量に対しては誤差範囲内となる程度の量であ
る。
Further, the flow rate of the atmosphere gas supplied from the shield gas pipe 24 is not particularly limited as long as the shield gas can be formed. For example, a flow rate of about 5 L / min is mentioned. Can be. Normally, the supply amount of the atmosphere gas from the shield gas pipe 24 is an amount within an error range with respect to the supply amount of the atmosphere gas from the atmosphere gas pipe 23.

【0050】上記粒子回収部30は、回収フィルター3
2およびガス循環ポンプ35を含んでおり、雰囲気ガス
の流れを利用してチャンバー11内で生成した金属超微
粒子を回収する。
The above-mentioned particle collecting section 30 includes the collecting filter 3
2 and a gas circulation pump 35 for recovering ultrafine metal particles generated in the chamber 11 using the flow of the atmospheric gas.

【0051】上記回収フィルター32は、図2では、チ
ャンバー11内において、放電用電極13・保持台14
と対向するような位置に配置されており、かつチャンバ
ー11内の雰囲気ガスが排出される位置に配置されてい
る。また、放電用電極13・保持台14のある側には、
雰囲気ガス用配管23およびシールドガス用配管24が
接続されている。それゆえチャンバー11内では、放電
用電極13・保持台14のある側から回収フィルター3
2に向かって雰囲気ガスの流れが形成される(図中矢印
A)。その結果、回収フィルター32では金属超微粒子
を回収することになる。
In FIG. 2, the recovery filter 32 includes a discharge electrode 13 and a holding base 14 in the chamber 11.
And at a position where the atmospheric gas in the chamber 11 is discharged. Also, on the side where the discharge electrode 13 and the holder 14 are located,
The atmosphere gas pipe 23 and the shield gas pipe 24 are connected. Therefore, in the chamber 11, the collection filter 3 is located from the side where the discharge electrode 13 and the holding table 14 are located.
2, the flow of the atmospheric gas is formed (arrow A in the figure). As a result, the collection filter 32 collects the ultrafine metal particles.

【0052】該回収フィルター32としては、たとえ
ば、メンブレンフィルター、HEPAフィルターやUL
PAフィルターなどが好適に用いられるが、金属超微粒
子を確実に回収できるようなフィルター構造となってい
れば特に限定されるものではない。また、金属超微粒子
を回収する手段としては、フィルター構造に限定される
ものではなく、サイクロンなどのような構成を用いても
よい。
The collection filter 32 is, for example, a membrane filter, a HEPA filter, or a UL filter.
A PA filter or the like is preferably used, but is not particularly limited as long as it has a filter structure capable of reliably collecting ultrafine metal particles. Further, the means for collecting the ultrafine metal particles is not limited to the filter structure, and a configuration such as a cyclone may be used.

【0053】上記チャンバー11内から排出された雰囲
気ガスは、ガス循環ポンプ35を介して雰囲気ガス用配
管23に戻り、チャンバー11および各配管23・24
を循環するようになっている(図中矢印A)。
The atmosphere gas discharged from the chamber 11 returns to the atmosphere gas pipe 23 through the gas circulation pump 35, and is returned to the chamber 11 and the pipes 23 and 24.
(Arrow A in the figure).

【0054】また、真空ポンプ33は、メインバルブ3
4を介してチャンバー11に接続されており、チャンバ
ー11内から雰囲気ガスを吸引して排出する。
The vacuum pump 33 is connected to the main valve 3
The chamber 11 is connected to the chamber 11 through the chamber 4 and sucks and discharges the atmospheric gas from the chamber 11.

【0055】上記制御部40は、少なくとも位置変化機
構15の動作を、アーク放電の開始直後からアーク放電
が安定するまでの間、アーク放電の状態変化に対応させ
て制御するようになっており、より好ましくは、図1に
示すように、アーク電源16、ガス供給部20、粒子回
収部30などの動作も制御するようになっている。
The control section 40 controls at least the operation of the position changing mechanism 15 in accordance with the change in the state of the arc discharge immediately after the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized. More preferably, as shown in FIG. 1, the operations of the arc power supply 16, the gas supply unit 20, the particle recovery unit 30, and the like are also controlled.

【0056】次に、本実施の形態にかかる金属超微粒子
の製造方法、すなわち、上記制御部40により、アーク
放電が安定する前の期間でも、生成した金属超微粒子が
放電用電極13に付着することを抑制する方法について
説明する。
Next, the method for producing ultrafine metal particles according to the present embodiment, that is, the control unit 40 causes the generated ultrafine metal particles to adhere to the discharge electrode 13 even before the arc discharge is stabilized. A method for suppressing this will be described.

【0057】前述したように、水素アーク法による金属
超微粒子の製造においては、まず、アーク放電の開始時
では、放電用電極13(陰極)とターゲット5(陽極)
との間隔である電極間隔を、アーク放電の安定前の間隔
よりも小さくしており、これによってアーク放電を発生
し易くしている。そして、ターゲット5の溶融などに伴
って上記電極間隔が拡大して、アーク放電が安定するこ
とに伴い、金属超微粒子の生成とその吹き出し方向とが
安定化する。
As described above, in the production of ultrafine metal particles by the hydrogen arc method, first, at the start of arc discharge, the discharge electrode 13 (cathode) and the target 5 (anode)
Is smaller than the interval before the arc discharge is stabilized, thereby facilitating the generation of the arc discharge. Then, the interval between the electrodes is increased with the melting of the target 5 and the arc discharge is stabilized, so that the generation of the metal ultrafine particles and the blowing direction thereof are stabilized.

【0058】ここでアーク放電を開始した後、アーク
放電安定前の期間と、アーク放電安定後の期間とに分
けると、アーク放電安定後の期間では、金属超微粒子
の生成とその吹き出し方向が安定するため、上記シール
ドガスによって、放電用電極13に対する金属超微粒子
の付着は抑制できる。これに対して、アーク放電安定
前の期間では、上記電極間隔が小さい上に、金属超微粒
子の生成も吹き出し方向も不安定であるので、シールド
ガスを形成しても放電用電極13に対する金属超微粒子
の付着は抑制できない。
Here, after the arc discharge is started, the period before the arc discharge is stabilized and the period after the arc discharge is stabilized are divided into the period after the arc discharge is stabilized. Therefore, the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode 13 can be suppressed by the shield gas. On the other hand, in the period before the arc discharge is stabilized, the electrode gap is small, and the generation of metal ultrafine particles and the blowing direction are unstable. The attachment of fine particles cannot be suppressed.

【0059】そこで、本実施の形態では、アーク放電開
始直後から、制御部40の制御によって位置変化機構1
5を動作させ、トーチ12を移動させることで上記放電
用電極13の位置を変化させて、上記電極間隔を徐々に
拡大させ、放電用電極13に対する金属超微粒子の付着
を抑制するようになっている。
Therefore, in this embodiment, the position change mechanism 1 is controlled by the control unit 40 immediately after the start of arc discharge.
5, the position of the discharge electrode 13 is changed by moving the torch 12 to gradually increase the electrode interval, thereby suppressing the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode 13. I have.

【0060】このとき位置変化機構15の動作は、アー
ク放電の状態変化に対応させて制御されるようになって
いる。このアーク放電の状態変化を示すパラメータとし
ては、特に限定されるものではないが、たとえば、アー
ク放電の発生に伴って流れるアーク電流、およびアーク
放電の発生に伴うアーク電圧(放電電圧とも称する)の
変化の少なくとも一方、好ましくは双方を非常に好適に
利用することができる。以下の説明では、アーク電流お
よびアーク電圧の双方を検知して制御部40の制御に利
用する場合について説明する。
At this time, the operation of the position changing mechanism 15 is controlled in accordance with the change in the state of the arc discharge. The parameter indicating the state change of the arc discharge is not particularly limited. For example, an arc current flowing along with the occurrence of arc discharge and an arc voltage (also referred to as discharge voltage) along with the occurrence of arc discharge are used. At least one, and preferably both, of the changes can be very well utilized. In the following description, a case where both the arc current and the arc voltage are detected and used for the control of the control unit 40 will be described.

【0061】まず、アーク電源16より、放電用電極1
3とターゲット5(保持台14)との間に高周波電圧が
印加されることによって、図5(a)に示すようにアー
ク放電が開始される。この時点では、アーク放電が発生
し易いように、電極間隔Dを比較的小さく設定してい
る。
First, the discharge electrode 1 is supplied from the arc power supply 16.
When a high-frequency voltage is applied between the target 3 and the target 5 (holding table 14), arc discharge is started as shown in FIG. At this point, the electrode interval D is set to be relatively small so that arc discharge easily occurs.

【0062】アーク電源16により上記高周波電圧が掛
けられると、最終的に絶縁破壊が起こり、放電用電極1
3とターゲット5(保持台14)との間にアーク放電が
生じると同時にアーク電流が流れる。そこで、電流モニ
ター17によりアーク電流の発生をモニターすることで
アーク放電の開始を検知することができる。
When the high-frequency voltage is applied by the arc power supply 16, the dielectric breakdown finally occurs, and the discharge electrode 1
An arc current flows at the same time as an arc discharge occurs between the target 3 and the target 5 (holding table 14). Therefore, the start of arc discharge can be detected by monitoring the generation of arc current by the current monitor 17.

【0063】制御部40では、電流モニター17によ
り、放電用電極13とターゲット5との間にアーク電流
が検知されたという検知結果に基づいて、アーク放電が
開始されたと認識する。アーク電流の検知以降は、上述
したアーク放電安定前の期間となるので、制御部40
は、アーク電流の検知結果をアーク放電の状態変化のパ
ラメータとして用いて、これに基づいて位置変化機構1
5を動作させて、放電用電極13とターゲット5との間
の間隔(電極間隔D)の拡大を開始する。
The control unit 40 recognizes that the arc discharge has started based on the detection result that the arc current has been detected between the discharge electrode 13 and the target 5 by the current monitor 17. Since the period after the detection of the arc current is the period before the above-mentioned arc discharge is stabilized, the controller 40
Uses the detection result of the arc current as a parameter of the state change of the arc discharge, and uses the position change mechanism 1
5 is operated to start increasing the interval (electrode interval D) between the discharge electrode 13 and the target 5.

【0064】上記高周波電圧の範囲としては、特に限定
されるものではない。たとえば本実施の形態では約7k
Vとしている。また、アーク電源16においては、アー
ク放電の開始と同時に、高周波電圧が直流電圧(アーク
電圧)に切り換えられる。このときの直流電圧の範囲と
しても特に限定されるものではないが、30V以上50
V以下の範囲内が好ましく、20V以上30V以下の範
囲内がより好ましい。同様に、上記アーク放電に伴うア
ーク電流の範囲としても特に限定されるものではない
が、一般的には、100A以上400A以下の範囲内が
好ましい。
The range of the high frequency voltage is not particularly limited. For example, in this embodiment, about 7 k
V. Further, in the arc power supply 16, the high-frequency voltage is switched to the DC voltage (arc voltage) simultaneously with the start of the arc discharge. The range of the DC voltage at this time is not particularly limited, but is 30 V or more and 50 V or more.
V or less, more preferably 20 V or more and 30 V or less. Similarly, the range of the arc current associated with the arc discharge is not particularly limited, but is generally preferably in the range of 100A or more and 400A or less.

【0065】また、上記電極間隔Dの範囲としては、ア
ーク電源16の出力や、放電用電極13・ターゲット5
の材質等によって適宜設定されるものであって特に限定
されない。たとえば、放電用電極13として1〜2%の
酸化トリウムを含むタングステン電極を用い、ターゲッ
ト5としてニッケルまたは銅を用いる場合には、アーク
放電開始時点で1.0mm以上1.5mm以下の範囲
内、アーク放電安定後の時点で5mm以上30mm以下
の範囲内を挙げることができる。
The range of the electrode interval D may be the output of the arc power source 16 or the discharge electrode 13 / target 5
It is appropriately set depending on the material of the material and the like, and is not particularly limited. For example, when a tungsten electrode containing 1 to 2% thorium oxide is used as the discharge electrode 13 and nickel or copper is used as the target 5, when the arc discharge starts, a range of 1.0 mm to 1.5 mm is used. After the arc discharge is stabilized, the range may be 5 mm or more and 30 mm or less.

【0066】アーク放電の開始後、アーク放電が安定す
るまでのの期間では、制御部40は、図5(b)に示
すように、ターゲット5の溶融に応じて位置変化機構1
5を動作させて電極間隔Dを拡大していく制御を行う。
During the period from the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized, the control unit 40 controls the position changing mechanism 1 according to the melting of the target 5 as shown in FIG.
5 is controlled to increase the electrode interval D.

【0067】この期間では、図中矢印Eで示すように、
生成した金属超微粒子は、雰囲気ガスの流れであるチャ
ンバー11内の略水平方向(矢印Aの方向)に沿わず
に、上方側に傾斜した方向に吹き出しながら生成され
る。それゆえ、シールドガスを形成しても金属超微粒子
の付着は効果的に抑制されないが、電極間隔Dを徐々に
拡大すれば、金属超微粒子の吹き出し方向から放電用電
極13を遠ざけることになるので、金属超微粒子の付着
を効果的に抑制することができる。
In this period, as indicated by an arrow E in the figure,
The generated ultrafine metal particles are generated while being blown in an upwardly inclined direction, not along the substantially horizontal direction (the direction of arrow A) in the chamber 11, which is the flow of the atmospheric gas. Therefore, the formation of the shielding gas does not effectively suppress the adhesion of the ultrafine metal particles. However, if the electrode interval D is gradually increased, the discharge electrode 13 is moved away from the blowing direction of the ultrafine metal particles. In addition, the adhesion of the ultrafine metal particles can be effectively suppressed.

【0068】ここで、本実施の形態では、上記のよう
に、電圧モニター18によって、放電用電極13とター
ゲット5との間の電圧も検知するようになっている。そ
れゆえ、制御部40は、電圧モニター18から得られる
検知結果である直流電圧を上記範囲内に維持されるよう
に、位置変化機構15の動作を制御する。
Here, in the present embodiment, the voltage between the discharge electrode 13 and the target 5 is also detected by the voltage monitor 18 as described above. Therefore, the control unit 40 controls the operation of the position changing mechanism 15 so that the DC voltage as the detection result obtained from the voltage monitor 18 is maintained within the above range.

【0069】放電用電極13に対する金属超微粒子の付
着を効果的に抑制するためには、上記電極間隔Dは、ア
ーク放電の開始後、アーク放電を維持できる最大限の間
隔に近づくようにように、できる限り迅速に拡大するこ
とが好ましい。アーク放電が維持されていることの確認
は、上記電流モニター17による電流の検知でも可能で
あるが、より厳密には、上記電圧モニター18による直
流電圧の検知を利用する方がより好ましい。それゆえ制
御部40は、好ましくは電圧モニター18による直流電
圧の検知結果(アーク放電の状態変化のパラメータ)に
基づいて位置変化機構15の動作を制御して、電極間隔
Dを常に適切に変化させる。
In order to effectively suppress the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode 13, the electrode interval D is set so as to approach the maximum interval at which the arc discharge can be maintained after the start of the arc discharge. It is preferred to enlarge as quickly as possible. Although it is possible to confirm that the arc discharge is maintained by detecting the current with the current monitor 17, it is more strictly preferable to use the detection of the DC voltage with the voltage monitor 18. Therefore, the control unit 40 preferably controls the operation of the position change mechanism 15 based on the result of the detection of the DC voltage by the voltage monitor 18 (the parameter of the state change of the arc discharge), and always appropriately changes the electrode interval D. .

【0070】なお、上記電極間隔Dの拡大が遅過ぎる
と、放電用電極13の先端に生成した金属超微粒子が付
着し易くなるため好ましくない。一方、電極間隔Dの拡
大が速過ぎると、必要以上に電極間隔Dが拡大してアー
ク放電が消失してしまうため、好ましくない。
If the enlargement of the electrode interval D is too slow, it is not preferable because the generated ultrafine metal particles tend to adhere to the tip of the discharge electrode 13. On the other hand, if the expansion of the electrode interval D is too fast, the electrode interval D expands more than necessary and the arc discharge disappears, which is not preferable.

【0071】このように、電流モニター17および電圧
モニター18により得られる検知結果をアーク放電の状
態変化のパラメータとして利用することで、制御部40
は、位置変化機構15の動作をより一層確実に制御する
ことができる。その結果、電極間隔Dを拡大し過ぎるこ
とを回避しつつ、アーク放電を所定の状態に維持するこ
とが可能になり、アーク放電安定前の期間であって
も、金属超微粒子の放電用電極13への付着を効果的に
抑制することができる。
As described above, the detection result obtained by the current monitor 17 and the voltage monitor 18 is used as a parameter of the state change of the arc discharge, so that the control unit 40
Can more reliably control the operation of the position changing mechanism 15. As a result, it is possible to maintain the arc discharge in a predetermined state while avoiding the electrode gap D from being excessively enlarged, and even in the period before the arc discharge becomes stable, the discharge electrode 13 of the ultrafine metal particles is used. It is possible to effectively suppress the adhesion to the surface.

【0072】その後、図5(c)に示すように、アーク
放電の発熱によりターゲット5がほぼ完全に溶融して、
保持台14の冷却によって最終的に略球形となる。この
状態では、ターゲット5の形状が表面張力上安定するた
め、アーク放電も安定する。そこで制御部40は、直流
電圧の検知結果に基づいて電極間隔Dの拡大を停止する
制御を行い、これによって、金属超微粒子の生成と吹き
出し方向も雰囲気ガスの流れの方向(図中矢印A方向)
に沿って安定化する(図中矢印C)。つまりこの状態で
は、上記アーク放電安定後の期間となるので、図3に
示すような、従来公知のシールドガスを形成すること
で、金属超微粒子の放電用電極13への付着を効果的に
抑制することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the target 5 is almost completely melted by the heat generated by the arc discharge.
The cooling of the holding table 14 finally results in a substantially spherical shape. In this state, since the shape of the target 5 is stable in terms of surface tension, arc discharge is also stable. Therefore, the control unit 40 performs control to stop the expansion of the electrode interval D based on the detection result of the DC voltage, whereby the generation and blowing direction of the metal ultrafine particles are also changed in the direction of the flow of the atmosphere gas (the direction of arrow A in the figure). )
(Arrow C in the figure). In other words, in this state, the period after the above-mentioned arc discharge stabilizes, so that a conventionally known shield gas as shown in FIG. 3 is formed to effectively suppress the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode 13. can do.

【0073】なお、本実施の形態では、位置変化機構1
5を手動により動作させることも可能ではあるが、この
場合、トーチ12の位置を変化させるタイミングがずれ
やすくなる。その結果、電極間隔Dが小さ過ぎて放電用
電極13に金属超微粒子が付着したり、電極間隔Dが大
き過ぎてアーク放電が消失したりすることがあるので、
あまり好ましくない。
In the present embodiment, the position changing mechanism 1
It is possible to operate the torch 5 manually, but in this case, the timing of changing the position of the torch 12 tends to shift. As a result, the electrode gap D is too small, so that the metal ultrafine particles adhere to the discharge electrode 13 or the arc gap disappears because the electrode gap D is too large.
Not very good.

【0074】このように、本実施の形態の製造装置およ
び製造方法では、少なくともアーク放電の開始後アーク
放電が安定するまでの間(上記の期間)、電極間隔を
徐々に拡大するようになっている。そのため、放電用電
極の先端に生成した金属超微粒子がほとんど付着せず、
長時間安定したアーク放電を継続することが可能にな
る。また、放電用電極の先端の消耗が抑制されるため
に、放電用電極の寿命も長くなる。その結果、長時間に
わたって、金属超微粒子を安定かつ低コストで製造する
ことができる。特に制御部は、電流や電圧を検知するこ
とでアーク放電の状態変化を掌握しているので、これに
基づいてより正確に電極間隔を変化させることができる
ので、アーク放電を確実により安定維持することもでき
る。
As described above, in the manufacturing apparatus and the manufacturing method according to the present embodiment, the interval between the electrodes is gradually increased at least until the arc discharge is stabilized after the start of the arc discharge (the above-described period). I have. Therefore, the generated metal ultrafine particles hardly adhere to the tip of the discharge electrode,
It is possible to continue stable arc discharge for a long time. Further, since the consumption of the tip of the discharge electrode is suppressed, the life of the discharge electrode is prolonged. As a result, ultrafine metal particles can be manufactured stably and at low cost for a long time. In particular, since the control unit grasps the state change of the arc discharge by detecting the current and the voltage, the electrode interval can be changed more accurately based on the change, so that the arc discharge is reliably and stably maintained. You can also.

【0075】なお、本発明における電極間隔を変化させ
る制御は、上述してきた説明から明らかなように、アー
ク放電が安定するまでのの期間でなされるものであ
り、アーク放電安定後のの期間において実施されるも
のではない。
It should be noted that the control for changing the electrode spacing in the present invention is performed during the period until the arc discharge is stabilized, as is apparent from the above description, and is performed during the period after the arc discharge is stabilized. It is not implemented.

【0076】〔実施の形態2〕本発明の第2の実施の形
態について、図6および図7に基づいて説明すれば以下
の通りである。なお、本発明はこれに限定されるもので
はない。また、説明の便宜上、前記実施の形態1で使用
した部材と同じ機能を有する部材には同一の番号を付記
し、その説明を省略する。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to this. Further, for convenience of explanation, members having the same functions as those used in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

【0077】前記実施の形態1では、製造装置に位置変
化機構15を設けることによって、電極間隔Dを変化さ
せていたが、本実施の形態にかかる金属超微粒子の製造
方法では、ターゲットの形状を、幅方向よりも高さ方向
に大きい細長い形状とし、アーク放電の開始直後からア
ークの熱によってターゲットを溶融させることで、電極
間隔Dを徐々に拡大していくものである。
In the first embodiment, the electrode spacing D is changed by providing the position changing mechanism 15 in the manufacturing apparatus. However, in the manufacturing method of the metal ultrafine particles according to the present embodiment, the shape of the target is changed. The electrode interval D is gradually increased by forming the elongated shape larger in the height direction than in the width direction and melting the target by the heat of the arc immediately after the start of the arc discharge.

【0078】具体的には、図6に示すように、保持台1
4上に載置・保持して放電用電極13に近接させて配置
した状態で、幅方向Wよりも高さ方向Hが大きくなる形
状の長ターゲット(金属母材)6を用いる。幅方向Wに
対して高さ方向Hがどの程度大きいかについては特に限
定されるもではないが、非常に好ましくは、幅方向Wに
対する高さ方向Hの比(H/W)が1.5倍以上2.5
倍以下の範囲内であり、約2倍前後が特に好ましい。換
言すれば、本実施の形態で用いる長ターゲット6は、一
次方向に長さを有する略棒形状または略柱形状となって
いる。
More specifically, as shown in FIG.
A long target (metal base material) 6 having a shape in which the height direction H is larger than the width direction W in a state where the target is placed and held on the substrate 4 and arranged close to the discharge electrode 13 is used. The extent to which the height direction H is larger than the width direction W is not particularly limited, but it is highly preferable that the ratio of the height direction H to the width direction W (H / W) be 1.5. 2.5 times or more
It is within the range of 2 times or less, and about 2 times is particularly preferable. In other words, the long target 6 used in the present embodiment has a substantially rod shape or a substantially column shape having a length in the primary direction.

【0079】上記長ターゲット6のより具体的な形状と
しては、略棒形状または略柱形状となっている限り特に
限定されるものではないが、加工のし易さなどから考え
ると、図6に示すように、略円柱形状などが好ましく採
用される。実用レベルのサイズとしては、たとえば、本
実施の形態では、径φ=5mmで高さh=10mm程度
の略円柱形状の長ターゲット6を好ましく用いている。
The more specific shape of the long target 6 is not particularly limited as long as it has a substantially rod shape or a substantially columnar shape. However, considering the ease of processing, FIG. As shown, a substantially cylindrical shape or the like is preferably employed. As a practical level of size, for example, in the present embodiment, a substantially cylindrical long target 6 having a diameter φ = 5 mm and a height h = about 10 mm is preferably used.

【0080】次に、本実施の形態にかかる金属超微粒子
の製造方法について説明する。
Next, a method for producing ultrafine metal particles according to the present embodiment will be described.

【0081】まず、電極間隔Dを比較的小さく設定し、
アーク電源16より、放電用電極13と略円中形状の長
ターゲット6(保持台14)との間に高周波電圧が印加
されることによって、図7(a)に示すようにアーク放
電が開始される。これ以降はアーク放電安定前の期間
となる。
First, the electrode interval D is set relatively small,
When a high-frequency voltage is applied between the discharge electrode 13 and the substantially circular target 6 (holding base 14) by the arc power supply 16, arc discharge is started as shown in FIG. You. Thereafter, the period before the arc discharge becomes stable.

【0082】その後、アーク放電の進行に伴って、略円
柱形状の長ターゲット6の上端部が徐々に溶融してい
き、溶融した長ターゲット6は自重により高さ方向Hが
減少する。その結果、放電用電極13と長ターゲット6
との間の間隔である電極間隔Dは徐々に拡大する。
Thereafter, as the arc discharge proceeds, the upper end of the substantially cylindrical long target 6 gradually melts, and the height direction H of the melted long target 6 decreases due to its own weight. As a result, the discharge electrode 13 and the long target 6
Is gradually increased.

【0083】このの期間では、図7(b)に示すよう
に、前記実施の形態1と同様に、生成した金属超微粒子
は、雰囲気ガスの流れであるチャンバー11内の略水平
方向(矢印Aの方向)に沿わずに、上方側に傾斜した方
向(図中矢印E方向)に吹き出しながら生成される。そ
れゆえ、シールドガスを形成しても金属超微粒子の付着
は効果的に抑制されないが、長ターゲット6の溶融に伴
い電極間隔Dが徐々に拡大すれば、相対的に見ると、放
電用電極13は金属超微粒子の吹き出し方向から遠ざか
ることになるので、金属超微粒子の付着が効果的に抑制
される。
During this period, as shown in FIG. 7B, as in the first embodiment, the generated metal ultrafine particles are substantially horizontally (arrow A) in the chamber 11 where the atmosphere gas flows. Is generated while blowing out in the direction inclined in the upward direction (the direction of arrow E in the figure) without following the direction of (). Therefore, even if the shield gas is formed, the adhesion of the ultrafine metal particles is not effectively suppressed. However, if the electrode interval D gradually increases with the melting of the long target 6, the discharge electrode 13 can be viewed relatively. Is moved away from the blowing direction of the ultrafine metal particles, so that the adhesion of the ultrafine metal particles is effectively suppressed.

【0084】なお、前記実施の形態1でも説明したが、
上記電極間隔Dの拡大が遅過ぎると、放電用電極13の
先端に生成した金属超微粒子が付着し易くなるため好ま
しくなく、電極間隔Dの拡大が速過ぎると、必要以上に
電極間隔が拡大してアーク放電が消失してしまうため、
好ましくない。それゆえ、長ターゲット6における幅方
向Wに対する高さ方向Hの比(H/W)は1.5倍以上
2.5倍以下の範囲内であることが特に好ましくなる。
As described in the first embodiment,
If the enlargement of the electrode interval D is too slow, the generated metal ultrafine particles are likely to adhere to the tip of the discharge electrode 13, which is not preferable. If the enlargement of the electrode interval D is too fast, the electrode interval increases more than necessary. And the arc discharge disappears,
Not preferred. Therefore, it is particularly preferable that the ratio (H / W) of the height direction H to the width direction W of the long target 6 is in the range of 1.5 times or more and 2.5 times or less.

【0085】その後、図7(c)に示すように、アーク
放電の発熱により長ターゲット6がほぼ完全に溶融し
て、保持台14の冷却によって最終的に略球形となる。
この状態では、長ターゲット6は、前記ターゲット5と
同様に表面張力上、形状が安定するため、アーク放電も
安定する。そのため、金属超微粒子の生成と吹き出し方
向も雰囲気ガスの流れの方向(図中矢印A方向)に沿っ
て安定化する(図中矢印C)。つまりこの状態では、上
記アーク放電安定後の期間となるので、従来公知のシ
ールドガス(図3参照)を形成することで、金属超微粒
子の放電用電極13への付着を効果的に抑制することが
できる。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, the long target 6 is almost completely melted by the heat generated by the arc discharge, and finally becomes substantially spherical by cooling the holding table 14.
In this state, since the shape of the long target 6 is stable in terms of surface tension similarly to the target 5, the arc discharge is also stable. Therefore, the generation and blowing direction of the ultrafine metal particles are also stabilized along the flow direction of the atmospheric gas (the direction of arrow A in the figure) (arrow C in the figure). In other words, in this state, the period after the above-mentioned arc discharge stabilizes, so that the formation of a conventionally known shield gas (see FIG. 3) can effectively suppress the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode 13. Can be.

【0086】このように本実施の形態では、製造装置そ
のものは従来と同様のものを用いるが、ターゲットとし
て、幅方向よりも高さ方向が大きい長ターゲットを用い
ている。そのため、上記アーク放電安定前の期間であ
っても、確実に金属超微粒子の付着を抑制することがで
きる上に、前記実施の形態1のように、位置変化機構や
電流モニターや電圧モニターなどのアーク放電状態の検
知手段といった複雑な構成を用いる必要がなくなる。そ
れゆえ、より低コストで金属超微粒子を長時間生成する
ことができる。
As described above, in this embodiment, the manufacturing apparatus itself is the same as the conventional one, but a long target whose height direction is larger than the width direction is used as the target. Therefore, even during the period before the arc discharge is stabilized, the adhesion of the ultrafine metal particles can be surely suppressed, and the position change mechanism, the current monitor, the voltage monitor, etc. It is not necessary to use a complicated configuration such as a means for detecting an arc discharge state. Therefore, metal ultrafine particles can be produced for a long time at lower cost.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる金属超微
粒子の製造装置は、放電用電極および保持電極の少なく
とも一方の位置を変化させて、放電用電極および金属母
材の間の間隔を徐々に拡大させる位置変化手段と、少な
くとも上記位置変化手段の動作を、アーク放電の開始直
後からアーク放電が安定するまでの間、アーク放電の状
態変化に対応して制御する制御手段とを備えている構成
である。
As described above, the apparatus for manufacturing ultrafine metal particles according to the present invention changes the position of at least one of the discharge electrode and the holding electrode to increase the distance between the discharge electrode and the metal base material. Position change means for gradually expanding, and control means for controlling at least the operation of the position change means in accordance with a change in the state of the arc discharge from immediately after the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized. Configuration.

【0088】上記構成では、アーク放電が安定するまで
の間、放電用電極と金属母材との間隔である電極間隔を
徐々に拡大するため、放電用電極の先端に、生成した金
属超微粒子がほとんど付着せず、長時間安定したアーク
放電を継続することが可能になる。また、放電用電極の
先端の消耗が抑制されるために、放電用電極の寿命も長
くなる。その結果、長時間にわたって、金属超微粒子を
安定かつ低コストで製造することができるという効果を
奏する。
In the above configuration, the interval between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased until the arc discharge is stabilized, so that the generated metal ultrafine particles are formed at the tip of the discharge electrode. With little adhesion, stable arc discharge can be continued for a long time. Further, since the consumption of the tip of the discharge electrode is suppressed, the life of the discharge electrode is prolonged. As a result, there is an effect that ultrafine metal particles can be stably manufactured at low cost for a long time.

【0089】上記金属超微粒子の製造装置においては、
上記構成に加えて、さらに、アーク放電の発生に伴って
流れる電流を検知する電流検知手段、およびアーク放電
の発生に伴う電圧の変化を検知する電圧検知手段の少な
くとも一方を備えているとともに、上記制御手段は、ア
ーク放電の状態変化として、上記電流検知手段、および
電圧検知手段の少なくとも一方の検知結果を用いて、位
置変化手段の動作を制御する構成である。
In the apparatus for producing ultrafine metal particles,
In addition to the above configuration, the apparatus further includes at least one of a current detection unit that detects a current flowing with the occurrence of arc discharge and a voltage detection unit that detects a change in voltage with the occurrence of arc discharge. The control means is configured to control the operation of the position change means using the detection result of at least one of the current detection means and the voltage detection means as the change in the state of the arc discharge.

【0090】上記構成では、電流検知手段および電圧検
知手段の少なくとも一方により得られる検知結果を、ア
ーク放電の状態変化のパラメータとして利用することに
なるため、制御手段は、位置変化手段の動作をより一層
確実に制御することが可能になる。その結果、アーク放
電安定前の期間であっても、金属超微粒子の放電用電極
への付着を効果的に抑制することができるという効果を
奏する。
In the above configuration, since the detection result obtained by at least one of the current detecting means and the voltage detecting means is used as a parameter for changing the state of the arc discharge, the control means controls the operation of the position changing means more. Control can be performed more reliably. As a result, even in a period before the arc discharge is stabilized, an effect is obtained that the adhesion of the ultrafine metal particles to the discharge electrode can be effectively suppressed.

【0091】上記金属超微粒子の製造装置は、上記構成
に加えて、上記位置変化手段が、放電用電極の位置のみ
を変化させるものであることが好ましい。
In the above apparatus for producing ultrafine metal particles, it is preferable that, in addition to the above-described configuration, the position changing means changes only the position of the discharge electrode.

【0092】上記構成では、放電用電極の位置のみを変
化させることで電極間隔を変化させているため、保持電
極に比べて位置変化に必要な容積をより小さくすること
が可能となる。その結果、位置変化手段の構成、ひいて
は製造装置全体の構成を簡素化することができるという
効果を奏する。
In the above configuration, since only the position of the discharge electrode is changed to change the electrode interval, it is possible to make the volume required for the position change smaller than that of the holding electrode. As a result, there is an effect that the configuration of the position changing means and the configuration of the entire manufacturing apparatus can be simplified.

【0093】また、本発明にかかる金属超微粒子の製造
方法は、以上のように、アーク放電開始直後からアーク
放電が安定化するまでの間、放電用電極および金属母材
の間隔を徐々に拡大する方法である。
As described above, in the method for producing ultrafine metal particles according to the present invention, the interval between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased from the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized. How to

【0094】上記方法では、アーク放電が安定するまで
の間、放電用電極および金属母材との間隔である電極間
隔を徐々に拡大するようになっているため、放電用電極
の先端に、生成した金属超微粒子がほとんど付着せず、
長時間安定したアーク放電を継続することが可能にな
る。また、放電用電極の先端の消耗が抑制されるため
に、放電用電極の寿命も長くなる。その結果、長時間に
わたって、金属超微粒子を安定かつ低コストで製造する
ことができるという効果を奏する。
In the above method, the gap between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased until the arc discharge is stabilized. Metal ultrafine particles hardly adhered,
It is possible to continue stable arc discharge for a long time. Further, since the consumption of the tip of the discharge electrode is suppressed, the life of the discharge electrode is prolonged. As a result, there is an effect that metal ultrafine particles can be stably manufactured at low cost for a long time.

【0095】さらに、本発明にかかる他の金属超微粒子
の製造方法は、以上のように、金属母材として、放電用
電極に近接させて配置した状態で、幅方向よりも高さ方
向が大きくなる形状のものを用いる方法である。
Further, as described above, in the method for producing another metal ultrafine particle according to the present invention, when the metal base material is disposed close to the discharge electrode, the height direction is larger than the width direction. This is a method using a shape having a different shape.

【0096】上記方法では、金属母材の形状から高さ方
向が先に小さくなるので、電極間隔が徐々に拡大するこ
とになり、上記アーク放電が安定する前の期間であって
も、確実に金属超微粒子の付着を抑制することができる
上に、製造装置そのものは従来と同様のものを用いるこ
とになるため、複雑な構成の製造装置を用いる必要がな
くなる。それゆえ、より低コストで金属超微粒子を長時
間生成することができるという効果を奏する。
In the above method, since the height direction becomes smaller first from the shape of the metal base material, the electrode interval gradually increases, so that even during the period before the arc discharge is stabilized, it is ensured. In addition to suppressing the adhesion of the ultrafine metal particles, the manufacturing apparatus itself is the same as the conventional one, so that there is no need to use a manufacturing apparatus having a complicated configuration. Therefore, there is an effect that ultrafine metal particles can be produced for a long time at lower cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる金属超微粒
子の製造装置の制御系統を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a control system of an apparatus for manufacturing ultrafine metal particles according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す製造装置の概略構成を示す模式図で
ある。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the manufacturing apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示す製造装置に備えられるシールドガス
形成のための構成を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration for forming a shielding gas provided in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す製造装置に用いられる放電用電極の
形状を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a shape of a discharge electrode used in the manufacturing apparatus shown in FIG.

【図5】(a)は、図1に示す製造装置によってアーク
放電が開始された直後のターゲットの状態を示す説明図
であり、(b)は、アーク放電が安定するまでのターゲ
ットの状態および金属超微粒子の生成状態を示す説明図
であり、(c)は、アーク放電が安定した後のターゲッ
トの状態および金属超微粒子の生成状態を示す説明図で
ある。
5A is an explanatory diagram showing a state of a target immediately after an arc discharge is started by the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 5B is a diagram showing a state of the target until the arc discharge is stabilized; It is explanatory drawing which shows the production | generation state of metal ultrafine particle, (c) is explanatory drawing which shows the state of the target after arc discharge was stabilized, and the production | generation state of metal ultrafine particle.

【図6】本発明の第2の実施の形態にかかる金属超微粒
子の製造方法に用いられる長ターゲットの一例を示す説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a long target used in the method for producing ultrafine metal particles according to the second embodiment of the present invention.

【図7】(a)は、図6に示す長ターゲットを用いた場
合に、アーク放電が開始された直後の長ターゲットの状
態を示す説明図であり、(b)は、アーク放電が安定す
るまでの長ターゲットの状態および金属超微粒子の生成
状態を示す説明図であり、(c)は、アーク放電が安定
した後の長ターゲットの状態および金属超微粒子の生成
状態を示す説明図である。
7A is an explanatory diagram showing a state of the long target immediately after the start of arc discharge when the long target shown in FIG. 6 is used, and FIG. 7B is a diagram illustrating a state where the arc discharge is stabilized. It is an explanatory view showing the state of the long target and the generation state of the ultrafine metal particles, and (c) is an explanatory view showing the state of the long target and the generation state of the ultrafine metal particles after the arc discharge is stabilized.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ターゲット(金属母材) 6 長ターゲット(金属母材) 13 放電用電極 14 保持台(保持電極) 15 位置変化機構(位置変化手段) 16 アーク電源 17 電流モニター(電流検知手段) 18 電圧モニター(電圧検知手段) 40 制御部(制御手段) Reference Signs List 5 Target (metal base material) 6 Long target (metal base material) 13 Discharge electrode 14 Holder (holding electrode) 15 Position changing mechanism (position changing means) 16 Arc power supply 17 Current monitor (current detecting means) 18 Voltage monitor ( Voltage detection means) 40 control unit (control means)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】放電用電極と、該放電用電極に近接した位
置に設けられ、金属母材を保持する保持電極と、これら
に接続されるアーク電源とを備えており、アーク電源よ
り上記放電用電極および保持電極の間に電圧を印加する
ことによってアーク放電を発生させる金属超微粒子の製
造装置において、 さらに、上記放電用電極および保持電極の少なくとも一
方の位置を変化させて、放電用電極および金属母材の間
の間隔を徐々に拡大させる位置変化手段と、 少なくとも上記位置変化手段の動作を、上記アーク放電
の開始直後からアーク放電が安定するまでの間、アーク
放電の状態変化に対応して制御する制御手段とを備えて
いることを特徴とする金属超微粒子の製造装置。
A discharge electrode, a holding electrode provided at a position close to the discharge electrode for holding a metal base material, and an arc power supply connected thereto; In the apparatus for producing ultrafine metal particles, which generates an arc discharge by applying a voltage between the discharge electrode and the holding electrode, the position of at least one of the discharge electrode and the holding electrode is changed, Position changing means for gradually increasing the interval between the metal base materials; and at least the operation of the position changing means corresponds to a change in the state of the arc discharge immediately after the start of the arc discharge until the arc discharge is stabilized. An apparatus for producing ultrafine metal particles, comprising: a control means for controlling the temperature of the metal particles.
【請求項2】さらに、アーク放電の発生に伴って流れる
電流を検知する電流検知手段、およびアーク放電の発生
に伴う電圧の変化を検知する電圧検知手段の少なくとも
一方を備えているとともに、 上記制御手段は、アーク放電の状態変化として、上記電
流検知手段、および電圧検知手段の少なくとも一方の検
知結果を用いて、位置変化手段の動作を制御することを
特徴とする請求項1記載の金属超微粒子の製造装置。
2. The control device according to claim 1, further comprising at least one of a current detecting means for detecting a current flowing in accordance with the occurrence of the arc discharge, and a voltage detecting means for detecting a change in a voltage in accordance with the occurrence of the arc discharge. 2. The ultrafine metal particles according to claim 1, wherein the means controls the operation of the position changing means by using at least one of the current detection means and the voltage detection means as a change in the state of the arc discharge. Manufacturing equipment.
【請求項3】上記位置変化手段は、放電用電極の位置の
みを変化させるものであることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の金属超微粒子の製造装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein said position changing means changes only the position of the discharge electrode.
【請求項4】放電用電極および金属母材を近接して配置
し、これらの間に電圧を印加することによって、アーク
放電を発生させる金属超微粒子の製造方法において、 アーク放電開始直後からアーク放電が安定するまでの
間、放電用電極および金属母材の間隔を徐々に拡大する
ことを特徴とする金属超微粒子の製造方法。
4. A method for producing ultrafine metal particles in which a discharge electrode and a metal base material are arranged close to each other and a voltage is applied between the electrodes and the metal base material, wherein the arc discharge is started immediately after the start of the arc discharge. A method for producing ultrafine metal particles, wherein the distance between the discharge electrode and the metal base material is gradually increased until the temperature is stabilized.
【請求項5】放電用電極および金属母材を近接して配置
し、これらの間に電圧を印加することによって、アーク
放電を発生させる金属超微粒子の製造方法において、 上記金属母材として、放電用電極に近接させて配置した
状態で、幅方向よりも高さ方向が大きくなる形状のもの
を用いることを特徴とする金属超微粒子の製造方法。
5. A method for producing ultrafine metal particles in which an electric discharge electrode and a metal base material are arranged close to each other and a voltage is applied between the electrodes and the metal base material to generate an arc discharge. A method for producing ultrafine metal particles, characterized in that a shape in which a height direction is larger than a width direction in a state of being arranged close to an electrode for use is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010035604A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 Metal microparticle generating apparatus and hair care apparatus equipped with same
KR101200062B1 (en) * 2010-07-15 2012-11-12 황정호 Spark Discharge Aerosol Generator with Moving Unit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010035604A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 Metal microparticle generating apparatus and hair care apparatus equipped with same
JP2010077462A (en) * 2008-09-24 2010-04-08 Panasonic Electric Works Co Ltd Metal microparticle generating apparatus and hair care apparatus provided therewith
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