JP2005170760A - 微粒子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 生産性が高く、均一な粒径を有し、品質の高い微粒子及びその製造方法を実現する。
【解決手段】 微粒子及び微粒子の製造方法では、粉末原材料を溶媒中に入れて攪拌しスラリー3aにする。そして、原材料供給装置3に入れられたスラリー3aをプラズマトーチ2内に噴霧することにより液滴化させる。液滴化させたスラリーをプラズマトーチ2内に発生している熱プラズマ炎7中に導入してスラリーを蒸発させ気相状態の混合物にする。そして、このスラリーを蒸発させた気相状態の混合物をチャンバー4内で急冷することにより、微粒子を生成することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】 微粒子及び微粒子の製造方法では、粉末原材料を溶媒中に入れて攪拌しスラリー3aにする。そして、原材料供給装置3に入れられたスラリー3aをプラズマトーチ2内に噴霧することにより液滴化させる。液滴化させたスラリーをプラズマトーチ2内に発生している熱プラズマ炎7中に導入してスラリーを蒸発させ気相状態の混合物にする。そして、このスラリーを蒸発させた気相状態の混合物をチャンバー4内で急冷することにより、微粒子を生成することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
この発明は、微粒子の製造方法に関し、特には、熱プラズマ法を用いた微粒子の製造方法、及びその製造方法により製造される微粒子に関する。
酸化物微粒子、窒化物微粒子、炭化物微粒子等の微粒子は、半導体基板、コンデンサといった電子材料や機能性材料に用いられ、その接合強度や緻密性を向上させる点で有用である。このような微粒子を製造する方法の一つに、気相法がある。気相法には、各種のガス等を高温で化学反応させる化学的方法(化学気相法、化学蒸着法、CVD法)と、電子やレーザーなどのビームを照射して物質を分解・蒸発させ、微粒子を生成する物理的方法(PVD法)とがある。
そして、上記気相法(化学的及び物理的方法)の中の一つとして、熱プラズマ法がある。熱プラズマ法は、原材料を熱プラズマ中に導入し、蒸発させた後、急冷凝縮させて微粒子を製造する方法である。熱プラズマ法は、クリーンで生産性が高く、高融点材料にも対応可能であり、他の気相法に比べて複合化が比較的容易であるといった多くの利点を有する。このため、熱プラズマ法は、微粒子を製造する方法として積極的に利用されている。
従来の熱プラズマ法を用いた微粒子の製造方法では、原材料物質を粉末状にし、この粉末にされた原材料(粉末原材料、粉体)をキャリアガス等と共に、直接熱プラズマ中に導入することにより、微粒子を製造している。
粉末にされた原材料を熱プラズマ中に導入する従来技術に関し、下記の特許文献1には、金属微粒子と被覆層との両粉末原材料を複合化し、原料混合物を不活性又は還元性雰囲気の熱プラズマに供給して原材料を蒸発させ気相状態の混合物にした後、この原材料を蒸発させた気相状態の混合物を急冷して、酸化物金属被覆微粒子を製造する方法が開示されている(特許文献1参照)。
特開2000−219901号公報(第1頁、第1図)
上述したように従来技術では、粉末にされた原材料を直接プラズマ炎中に導入している。しかしながら、この粉末にされた原材料には凝集体があるため、プラズマ炎中で完全に原材料を反応させることができず、生成される微粒子の均一性に悪影響を及ぼしたり、不純物が生じる等の品質の低下を招く。また、原材料が粉末状であると、プラズマ炎中へ常に精確に一定量を供給し続けることが難しく、脈動を伴なうため、生成される微粒子も不均一になりやすい。
本発明は、生産性が高く、均一な粒径を有し、品質の高い微粒子及びその製造方法を実現することを課題とするものである。
本発明は上記課題を解決するために、粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにし、前記スラリーを液滴化させ、前記液滴化させたスラリーを熱プラズマ炎中に導入して該スラリーを蒸発させ気相状態の混合物にし、前記スラリーを蒸発させた前記気相状態の混合物を急冷することにより、微粒子を生成することを特徴とする微粒子の製造方法を提供する。
前記スラリーに界面活性剤、高分子、カップリング剤よりなる群より選ばれる1種又は2種以上の混合物を添加することが好ましい。
また本発明は、粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにし、前記スラリーを液滴化させ、前記液滴化させたスラリーを熱プラズマ炎中に供給して該スラリーを蒸発させ気相状態の混合物にし、前記スラリーを蒸発させた前記気相状態の混合物を急冷することにより、微粒子を生成する微粒子の製造方法により製造されることを特徴とする微粒子を提供する。
前記微粒子の平均粒径は、1nmから100nmであることが好ましい。
前記微粒子は、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、又は酸化物固溶体であることが好ましい。
前記微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、又は、酸化物固溶体であることが好ましい。
以上の構成から成る本発明に係る微粒子及びその製造方法によると、均一な粒径を有し、品質の高い微粒子を製造することができ、かつ、生産性が高い製造方法を提供することができる。
本発明に係る微粒子及びその製造方法を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。図1は、本発明の微粒子の製造方法を実施するための微粒子の製造装置1の全体構成を示す模式図である。微粒子の製造装置1は、熱プラズマ炎(熱プラズマ)を発生させるプラズマトーチ2と、原材料をプラズマトーチ2内へ供給する原材料供給装置3と、微粒子8を生成するチャンバー4と、生成された微粒子8を回収する回収部5と、を含んで構成される。また、図2には、プラズマトーチ2付近の部分拡大図が示されている。
プラズマトーチ2は、石英管2aと、その外側を取り巻く高周波発振用コイル2bとで構成される。プラズマトーチ2の上部には、原材料とキャリアガスとをプラズマトーチ2内に導入するための導入管2dがその中央部に設けられおり、プラズマガス導入口2cがその周辺部(同一円周上)に形成されている。
プラズマガスは、プラズマガス供給源6からプラズマガス導入口2cへ送り込まれる。プラズマガスとしては、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素等である。プラズマガス供給源6には、例えば2種類のプラズマガスが準備されている。プラズマガスは、プラズマガス供給源6からリング状のプラズマガス導入口2cを介して、矢印pで示されるようにプラズマトーチ2内に送り込まれる。そして、高周波発振用コイル2bに高周波電流が印加されて、プラズマ炎7が発生する。
なお、石英管2aの外側は、同心円状に形成された管(図示せず)で囲まれており、この管と石英管2aとの間に冷却水(図示せず)が循環して、石英管2aを水冷し、プラズマトーチ2内で発生したプラズマ炎により石英管2aが高温になりすぎるのを防いでいる。
原材料をプラズマトーチ2内へ供給する原材料供給装置3は、プラズマトーチ2の上部に設けられた導入管2dへ管9を介して繋げられている。本発明の特徴は、原材料供給装置3から供給される原材料として、スラリー(泥しょう)が用いられることである。スラリーは、細かい固体の粒子が液体の中に混ざっている、固体と液体との混合物のことである。粉末状にされた原材料(以下、粉末原材料という)を溶媒中に入れて攪拌することによりスラリーにしたものが、原材料供給装置3から供給される。
原材料供給装置3には、スラリー3aを入れる容器3bと、容器3b中のスラリー3aを攪拌する攪拌機3cと、導入管2dを介してスラリー3aに高圧をかけプラズマトーチ2内に供給するためのポンプ3dと、噴霧ガス供給源3eと、が備えられている。押し出し圧力がかけられた噴霧ガスが、噴霧ガス供給源3eからスラリー3aと共に、矢印gで示されるように、導入管2dを介してプラズマトーチ2内へ供給される。これにより、スラリー3aをプラズマトーチ2内に噴霧する。要するに、スラリー3aを液滴化させることができる。噴霧ガスにはアルゴン、窒素、水素、酸素、空気等が用いられる。このように、スラリーに高圧をかけ、気体である噴霧ガスによりスラリーを噴霧する機構を二流体ノズル機構といい、スラリー3aを液滴化させる一つの方法として用いられる。
一方、プラズマトーチ2の下方に隣接して設けられたチャンバー4では、微粒子8が生成される。つまり、原料供給装置3からプラズマトーチ2内に噴霧された(液滴化された)スラリーは、プラズマ炎7中で反応してスラリーを蒸発させた気相状態の混合物となり、チャンバー4内で急冷され、微粒子が生成される。
チャンバー4の側方下部には、生成された微粒子を回収する回収部5が設けられている。回収部5は回収室5aと、回収室5a内に設けられたフィルター5bと、回収室5a上部に設けられた管5cを介して繋げられた真空ポンプ(図示せず)と、を備える。生成された微粒子は、真空ポンプ(図示せず)で吸引されることにより、回収室5a内に引き込まれ、フィルター5b表面で留まった状態にされて回収される。
(作用)
次に、上述した微粒子の製造装置1の作用を述べつつ、微粒子の製造装置1を用いて、本発明の微粒子の製造方法、及び本発明の製造方法により生成される微粒子について説明する。
次に、上述した微粒子の製造装置1の作用を述べつつ、微粒子の製造装置1を用いて、本発明の微粒子の製造方法、及び本発明の製造方法により生成される微粒子について説明する。
本発明の微粒子の製造方法では、まず、粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにする。スラリー中の粉末原材料と溶媒との重量比は、一例として1:1(50%:50%)にすることが考えられるが、粉末原材料と溶媒との重量比を適宜変更して、スラリーを作成することが可能である。より具体的には、粉末原材料と溶媒との重量比を例えば、10%:90%から60%:40%に適宜変更してもよい。
さらに、スラリーを作成する際に、界面活性剤、高分子、カップリング剤よりなる群より選ばれる1種又は2種以上の混合物を添加してもよい。界面活性剤としては、例えばノニオン性界面活性剤であるソルビタン脂肪酸エステル、高分子としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム、カップリング剤としては、例えばシランカップリング剤等が用いられる。界面活性剤、高分子、カップリング剤よりなる群より選ばれる1種又は2種以上の混合物をスラリーに添加することにより、粉末原材料が溶媒中で凝集することをより効果的に防いで、スラリーを安定化させることができる。なお、スラリーの溶媒には、例えば、水、アルコール等の液体が用いられる。
上記のようにして作成されたスラリーは、図1に示されるように、原料供給装置3の容器3b内に入れられ、攪拌機3cで攪拌される。これにより、溶媒中の粉末原材料が沈殿することを防止し、溶媒中で粉末原材料が分散された状態のスラリー3aが維持される。
次に、スラリーを液滴化させる。スラリーを液滴化させる方法として、図1に示す微粒子の製造装置1では、噴霧ガス(図示せず)によりスラリー3aを噴霧する二流体ノズル機構を用いて液滴化している。これのみに限られず、スラリーを液滴化させる他の方法として、噴霧ガスを用いず、スラリーのみを高圧によりプラズマトーチ2内に噴霧する一流体ノズル機構を用いてもよい。さらに他の方法として、例えば、回転している円板上にスラリーを一定速度で落下させて遠心力により液滴化する(液滴を形成する)方法、スラリー表面に高い電圧を印加して液滴化する(液滴を発生させる)方法等が考えられる。
次に、液滴化させたスラリーを熱プラズマ炎7中に導入してスラリーを蒸発させ、気相状態の混合物にする。つまり、液摘化されたスラリーは、プラズマトーチ2内に供給されることにより、プラズマトーチ2内に発生している熱プラズマ炎7中に導入され、蒸発した結果、気相状態の混合物となる。
なお、液滴化されたスラリーがプラズマ炎7中で気相状態になる必要があるため、プラズマ炎7の温度は、プラズマ炎7中に導入される液滴化されたスラリーに含まれる原材料の沸点よりも、高いことが必要である。一方、熱プラズマ炎7の温度が高いほど、容易に原材料が気相状態となるので好ましいが、特に温度は限定されず、原材料に応じて温度が適宜選択される。例えば、熱プラズマ炎7の温度を6000℃とすることもできるし、理論上は、10000℃程度に達するものと考えられる。
また、プラズマトーチ2内における熱プラズマ炎7の雰囲気は、大気圧以下であることが好ましい。大気圧以下の雰囲気においては特に限定されないが、例えば200Torr〜600Torrであることが考えられる。
熱プラズマ炎7中で反応しスラリーを蒸発させた気相状態の混合物をチャンバー4内で急冷することにより、微粒子8が生成される。生成された微粒子は、真空ポンプ(図示せず)により吸引され、回収部5のフィルター5bで回収される。
上述した本発明の製造方法のように、粉末原材料がスラリーにされた状態では、粉末原材料中の凝集が解消され、溶媒中で原材料の粒子が分散した状態となっている。このようなスラリーは粉末原材料粒子が液状化していることにより、原材料の粒子が中に分散された液滴を、プラズマ炎7中に導入することができる。したがって、液滴化されたスラリー中の原材料を、プラズマ炎7中で完全に反応させることができる。その結果、生成される微粒子は組成制御され、不純物や粗大粒子が出来にくく、粒径分布が狭く粒径が均一で、品質の良い高純度の微粒子を製造することができる。
また、液滴化させたスラリーをプラズマトーチ2内に供給するので、粉末原材料を直接供給する従来の場合に比べて、供給量を常に一定に制御することが容易となる。このため、プラズマ炎7中に、常に一定量の液滴化したスラリーを導入して反応させることにより、生成される微粒子は組成制御され、不純物や粗大粒子が出来にくく、粒径分布が狭く粒径が均一で、品質の良い高純度の微粒子を製造することができる。
さらに、粉末原材料はスラリーにされるので、微粒子の原材料となる金属塩を溶媒に溶解させて溶解液とする場合のように、原材料の溶解度による制限がない。つまり、スラリーでは溶媒中に、その溶解度以上の量の粉末原材料を混入させることができる。このため、生成される微粒子の量産性を確保することができる。
さらに、溶媒中に粉末原材料を入れて攪拌するだけでスラリーにすることができるので、原材料を調整する(作成する)等の取り扱いが容易である。
上記のようにして液滴化されたスラリーが、キャリアガス(図1及び図2に図示せず)又は噴霧ガスと共に、プラズマトーチ2内で発生しているプラズマ炎7中に導入される。キャリアガス又は噴霧ガスをスラリーと共に導入することにより、スラリーの均一な液滴化(噴霧)をより一層促すことができる。
キャリアガス又は噴霧ガスとしては、空気、窒素、アルゴン、又は水素等の使用が考えられるが、生成される微粒子が酸化物微粒子の場合には、前記のキャリアガス又は噴霧ガスとして酸素を用いると良い。なお、キャリアガス又は噴霧ガスは必ずしも導入しなくてもよい。
本発明の微粒子の製造方法により製造される微粒子は、その粒度分布幅が狭い、即ち、均一な粒径を有し、粗大粒子の混入が少なく、平均粒径は、1nmから100nmである。本発明の微粒子の製造方法では、例えば酸化物微粒子、より詳しくは、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、又は酸化物固溶体の微粒子等が製造され得る。ここで、単体酸化物は、酸素以外に1種類の元素からなる酸化物をいい、複合酸化物は、微粒子が複数種類の酸化物から構成されるものをいい、複酸化物は、2種類以上の酸化物から出来ている高次酸化物をいい、酸化物固溶体は、異なる酸化物が互いに均一に溶け合った固体をいう。
単体酸化物の微粒子の場合、微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる1種を含む。即ち、単体酸化物の微粒子の場合、微粒子を構成する成分は、原子番号3から5であるLi、Be、B、原子番号11から14であるNa、Mg、Al、Si、原子番号19から31であるK、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、原子番号37から50であるRb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、原子番号55から60であるCs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、原子番号62から77であるSm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、及び、原子番号83であるBiよりなる群から選ばれる1種の元素を含む。
複合酸化物の微粒子の場合も同様に、微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる少なくとも2種類以上の元素を含む。
複酸化物の微粒子の場合も同様に、微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる少なくとも2種類以上の元素を含む。より具体的には、複酸化物の微粒子として、例えばチタン酸バリウム(BaTiO3)に代表されるABO3型ペロブスカイト型酸化物(ただし、Aは、Ba、Sr、Ca、B、La、及びPbからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を示し、BはTi、Sn、Hf、Co、Mn、及びZrからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を示す)、YAGと呼ばれるY3Al5O12、ITOと呼ばれる酸化インジウム(In2O3)と酸化スズ(SnO2)の2種類からなる高次酸化物が挙げられる。
酸化物固溶体の微粒子の場合も同様に、微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる少なくとも2種類以上の元素を含む。より具体的には、酸化物固溶体の微粒子として、例えば、チタン酸バリウムに酸化ジルコニウムと酸化カルシウムが固溶した酸化物固溶体(例えば(Ba0.9Ca0.1)(Ti0.8Zr0.2)O3)、チタン酸バリウムに酸化ジルコニウムが固溶した酸化物固溶体Ba(ZrxTi1−x)O3(ここで、xは0より大きく1より小さい数字である)、チタン酸バリウムに酸化カルシウムが固溶した酸化物固溶体(CaxBa1−x)TiO3(ここで、xは0より大きく1より小さい数字である)、チタン酸バリウムに酸化二オブ、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化鉛、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、及び希土類酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種類以上の酸化物が固溶したもの、YAGと呼ばれるY3Al5O12にTbがドープされたY3Al5O12:Tb、酸化セリウムに酸化ジルコニウムや酸化カルシウムが固溶したもの、酸化ジルコニウムに酸化チタンや酸化イットリウムが固溶したもの等が挙げられる。
本発明の微粒子の製造方法により、チタン酸バリウム(BaTiO3)の微粒子を製造した。チタン酸バリウムの原料となるスラリーは、溶媒である水に、酸化チタン(TiO2)粉末原材料を入れると共に、バリウム塩(本実施例では、酢酸バリウム)を溶かし込んで、攪拌し作成した。溶媒である水と、酸化チタン及びバリウム塩との重量比は、1:1(50%:50%)であった。
また、プラズマトーチ2の高周波発振用コイル2bには、約4MHz、約80kVAの高周波電圧を印加し、プラズマガスとして、アルゴン40リットル/分、酸素50リットル/分の混合ガスを用い、プラズマトーチ2内にアルゴン−酸素プラズマを発生させた。また、原料供給装置3の噴霧ガス供給源3eからは、10リットル/分の噴霧ガスを供給した。
チタン酸バリウムのスラリーは、噴霧ガスであるアルゴンと共に、プラズマトーチ2内のプラズマ炎7中に導入された。
(実験結果)
こうして生成されたチタン酸バリウムの微粒子の比表面積(1グラムあたりの表面積)から換算した粒子径は、40nmであった。本実施例で得られたチタン酸バリウムの微粒子について、走査型電子顕微鏡(以下、SEMという)による観察写真(観察像)を図3に示す。また、捕集した微粒子の粒度分布、結晶性を、それぞれレーザー回折・散乱装置及び、X線回折装置(以下、XRDという)により評価した。
こうして生成されたチタン酸バリウムの微粒子の比表面積(1グラムあたりの表面積)から換算した粒子径は、40nmであった。本実施例で得られたチタン酸バリウムの微粒子について、走査型電子顕微鏡(以下、SEMという)による観察写真(観察像)を図3に示す。また、捕集した微粒子の粒度分布、結晶性を、それぞれレーザー回折・散乱装置及び、X線回折装置(以下、XRDという)により評価した。
図4は、チタン酸バリウムの微粒子についてのレーザー回折散乱による粒度分布の測定結果を示すグラフである。横軸に粒子径(μm)を、縦軸に相対粒子量(%)を表す。図4に示されるように、チタン酸バリウム微粒子の粒度分布の幅は狭く、50%粒子径(D50)は50nmであった。なお、50%粒子径とは、ふるい上が50%となる粒子径であり、中位径のことである。
図5は、チタン酸バリウムの微粒子についてのX線回折装置(以下、XRDという)による結晶性測定結果を示すグラフである。縦軸に強度を、横軸に回折角度を表す。図5に示される回折角度に現れたピークは、チタン酸バリウムのものであり、他の不純物元素が混入していないことが示されている。これにより、純度が高く品質がよい微粒子が生成されていることがわかる。
本発明の微粒子の製造方法により、酸化物固溶体、要するに異なる酸化物が互いに均一に溶け合った微粒子、具体的には、機能性BaTiO3微粒子を製造した。本実施例では、チタン酸バリウムに酸化カルシウムと酸化ジルコニウムとが固溶した酸化物固溶体(Ca0.1Ba0.9)(Zr0.2Ti0.8)O3(以下、単に固溶体という)の微粒子を製造した。
この微粒子を製造するための原材料となるスラリーは、溶媒である水に、酸化チタン(TiO2)粉末原材料を入れると共に、カルシウム塩及びジルコニウム塩(本実施例では、酢酸カルシウム及びジルコニウム(IV)アセテートヒドロキシド)を溶かし込んで、攪拌し作成した。溶媒である水と、酸化チタン、酢酸塩、カルシウム塩及びジルコニウム塩との重量比は、1:1(50%:50%)であった。
また、プラズマトーチ2の高周波発振用コイル2bには、約4MHz、約80kVAの高周波電圧を印加し、プラズマガスとして、アルゴン40リットル/分、酸素50リットル/分の混合ガスを用い、プラズマトーチ2内にアルゴン−酸素プラズマを発生させた。また、原料供給装置3からは、10リットル/分の噴霧ガスを供給した。
本実施例のスラリーは噴霧ガスであるアルゴンと共に、プラズマトーチ2内のプラズマ炎7中に導入された。
こうして、チタン酸バリウムにカルシウムとジルコニアが固溶した酸化物固溶体(Ca0.1Ba0.9)(Zr0.2Ti0.8)O3が生成された。
(実験結果)
実施例2で生成された微粒子の比表面積(1グラムあたりの表面積)から換算した粒子径は、35nmであった。実施例2で得られた酸化物固溶体の微粒子について、SEMによる観察写真を図6に示す。図6に示されるように、微粒子の粒径分布幅は狭く、均一な細かい微粒子が生成されていることがわかる。
実施例2で生成された微粒子の比表面積(1グラムあたりの表面積)から換算した粒子径は、35nmであった。実施例2で得られた酸化物固溶体の微粒子について、SEMによる観察写真を図6に示す。図6に示されるように、微粒子の粒径分布幅は狭く、均一な細かい微粒子が生成されていることがわかる。
また、実施例2で捕集した微粒子の結晶性を、XRDにより評価した。図7は、実施例2で生成された酸化物固溶体の微粒子についてのXRDによる結晶性測定結果を示すグラフである。縦軸に強度を、横軸に回折角度を表す。図7に示される回折角度に現れたピークは、チタン酸バリウムにカルシウムとジルコニアとが固溶した酸化物固溶体(Ca0.1Ba0.9)(Zr0.2Ti0.8)O3のものであり、他の不純物元素が混入していないことが示されている。つまり、実施例2により生成された酸化物固溶体(Ca0.1Ba0.9)(Zr0.2Ti0.8)O3の回折角度に表れるピークは、チタン酸バリウム(BaTiO3)の場合の回折角度に表れるピークと比べてほぼ等しい。これにより、完全に反応された純度が高く品質がよい酸化物固溶体の微粒子が生成されていることがわかる。
なお、本発明の製造方法による微粒子が均一であることは、上記実施例1、2により製造された各微粒子のSEMによる観察写真(図3、図6)を、図8に示す従来の製造方法による微粒子のSEM観察写真と対比すると、よりわかりやすい。図8は、粉末原材料を直接プラズマ炎中に導入して製造した従来の製造方法による微粒子のSEMによる観察写真である。図8には、BaTiO3の微粒子のSEMによる観察写真が示されている。
図8では、微粒子に混じって粉末原材料の凝集体が原因で生じた粒径の大きな粒子(粗大粒子)が混入している様子が一見してわかる。これに対し、図3、図6に示す本発明の製造方法による微粒子は、非常に粒度分布幅が狭く均一で、粉末原材料の凝集体が原因で生じた粒径の大きな粒子(粗大粒子)が存在していないことがわかる。
同様に、本発明の製造方法による微粒子の粒子径が、従来の微粒子の粒径に比べて細かく均一であることは、図4に示した本発明の製造方法による微粒子についてのレーザー回折・散乱法による粒度分布の測定結果を示すグラフを、従来の製造方法による微粒子についてのものと比べるとよくわかる。図9は、従来の製造方法による微粒子(例えばBaTiO3)についてのレーザー回折・散乱法による粒度分布の測定結果を示すグラフである。図9の従来の製造方法による微粒子の粒子径は、約0.1μmより大きく粒度分布幅も広くなっている。これに対し、図4の本発明の製造方法による微粒子の粒子径は、0.1μmより大きなものが存在しておらず、粒度分布幅も狭くなっていることがわかる。
また同様に、本発明の製造方法による微粒子が、従来の微粒子に比べて純度が高いことは、図5及び図7に示した本発明の製造方法による各微粒子についてのXRDによる結晶性測定結果を示すグラフを、従来の製造方法による微粒子のものと比べるとよくわかる。図10は、従来の製造方法による微粒子(例えば、複酸化物BaTiO3をチタン金属および炭酸バリウム粉末を用いて調製した場合)についてのXRDによる結晶性測定結果を示すグラフである。図10に示される回折角度に現れたピークにはBaTiO3だけでなく、TiO2やBaCO3のピークも確認され、完全に反応されておらず不純物が多いことがわかる。これに対し、図5及び図7では、回折角度に表れるピークがそれぞれBaTiO3及び(Ca0.1Ba0.9)(Zr0.2Ti0.8)O3だけであり、不純物が含まれない純度高い微粒子が生成されていることがわかる。
以上、本発明に係る微粒子及びその製造方法の最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
本発明の活用例として、例えばセラミックコンデンサ等の電子材料、機能性材料、蛍光体材料、半導体基板、プリント基板、各種電気絶縁部品等の電気絶縁材料、切削工具等の高硬度高精度の機械工作材料、精密焼結成形材料等の焼結体製造、エンジンのバルブ等のような高温耐摩耗性が要求される材料等に用いることができる。
1 微粒子の製造装置
2 プラズマトーチ
2a 石英管
2b 高周波発振用コイル
2c プラズマガス導入口
2d 導入管
3 原料供給装置
3a スラリー
3b 容器
3c 攪拌機
3d ポンプ
3e 噴霧ガス供給源
4 チャンバー
5 回収部
5a 回収室
5b フィルター
5c 管
6 プラズマガス供給源
7 プラズマ炎
8 微粒子
9 管
2 プラズマトーチ
2a 石英管
2b 高周波発振用コイル
2c プラズマガス導入口
2d 導入管
3 原料供給装置
3a スラリー
3b 容器
3c 攪拌機
3d ポンプ
3e 噴霧ガス供給源
4 チャンバー
5 回収部
5a 回収室
5b フィルター
5c 管
6 プラズマガス供給源
7 プラズマ炎
8 微粒子
9 管
Claims (6)
- 粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにし、
前記スラリーを液滴化させ、
前記液滴化させたスラリーを熱プラズマ炎中に導入して該スラリーを蒸発させ気相状態の混合物にし、
前記スラリーを蒸発させた前記気相状態の混合物を急冷することにより、微粒子を生成することを特徴とする微粒子の製造方法。 - 前記スラリーに界面活性剤、高分子、カップリング剤よりなる群より選ばれる1種又は2種以上の混合物を添加することを特徴とする請求項1記載の微粒子の製造方法。
- 粉末原材料を溶媒中に入れてスラリーにし、
前記スラリーを液滴化させ、
前記液滴化させたスラリーを熱プラズマ炎中に供給して該スラリーを蒸発させ気相状態の混合物にし、
前記スラリーを蒸発させた前記気相状態の混合物を急冷することにより、微粒子を生成する微粒子の製造方法により製造されることを特徴とする微粒子。 - 前記微粒子の平均粒径は、1nmから100nmであることを特徴とする請求項3記載の微粒子。
- 前記微粒子は、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、又は酸化物固溶体であることを特徴とする請求項3又は4に記載の微粒子。
- 前記微粒子を構成する成分は、原子番号3から5、11から14、19から31、37から50、55から60、62から77、及び83の元素よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、単体酸化物、複合酸化物、複酸化物、又は、酸化物固溶体であることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の微粒子。
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006028140A1 (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-16 | Nisshin Seifun Group Inc. | 微粒子の製造方法および装置 |
JP2006102737A (ja) * | 2004-09-07 | 2006-04-20 | Nisshin Seifun Group Inc | 微粒子の製造方法 |
JP2006327890A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末、並びにチタン酸バリウム焼結体 |
JP2006327889A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末 |
JP2007029859A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Nisshin Seifun Group Inc | 微粒子の製造方法および装置 |
JP2007084408A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk | 圧電セラミックス |
JP2009117365A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Korea Inst Of Science & Technology | 電極活物質の製造方法及びその方法で製造された電極活物質を含むリチウム電池 |
JP2009531258A (ja) * | 2006-03-29 | 2009-09-03 | ノースウエスト メテック コーポレイション | 軸方向投入プラズマ溶射を用いたナノパウダーおよびマイクロパウダー製造用の方法および装置 |
JP2011213524A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nisshin Engineering Co Ltd | 珪素/炭化珪素複合微粒子の製造方法 |
JP2014144884A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Nisshin Seifun Group Inc | 不定比酸化物粒子およびその製造方法 |
WO2015186663A1 (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | 日清エンジニアリング株式会社 | タングステン複合酸化物粒子の製造方法 |
JP2016521198A (ja) * | 2013-03-18 | 2016-07-21 | アマスタン・テクノロジーズ・エル・エル・シー | マイクロ波プラズマ処理を使用した多相複合材料の製造方法 |
JP2017024925A (ja) * | 2015-07-16 | 2017-02-02 | デンカ株式会社 | チタン酸バリウム粉末及びその製造方法、用途 |
JPWO2018030106A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2019-01-24 | 国立大学法人 熊本大学 | ナノ粒子集合体、及びナノ粒子集合体の製造方法 |
JPWO2017171038A1 (ja) * | 2016-04-01 | 2019-02-14 | デンカ株式会社 | チタン酸バリウム質粉末及びその製造方法、用途 |
KR20220031418A (ko) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 경희대학교 산학협력단 | 페로브스카이트-고분자 복합체 입자의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트-고분자 복합체 입자 |
-
2003
- 2003-12-12 JP JP2003415560A patent/JP2005170760A/ja active Pending
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006102737A (ja) * | 2004-09-07 | 2006-04-20 | Nisshin Seifun Group Inc | 微粒子の製造方法 |
WO2006028140A1 (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-16 | Nisshin Seifun Group Inc. | 微粒子の製造方法および装置 |
US7828999B2 (en) | 2004-09-07 | 2010-11-09 | Nisshin Seifun Group Inc. | Process and apparatus for producing fine particles |
JP2006327890A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末、並びにチタン酸バリウム焼結体 |
JP2006327889A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末 |
JP4711744B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2011-06-29 | 京セラ株式会社 | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末 |
JP4658689B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2011-03-23 | 京セラ株式会社 | チタン酸バリウム粉末の製法およびチタン酸バリウム粉末、並びにチタン酸バリウム焼結体 |
JP4640961B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2011-03-02 | 株式会社日清製粉グループ本社 | 微粒子の製造方法および装置 |
JP2007029859A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Nisshin Seifun Group Inc | 微粒子の製造方法および装置 |
JP2007084408A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk | 圧電セラミックス |
JP2009531258A (ja) * | 2006-03-29 | 2009-09-03 | ノースウエスト メテック コーポレイション | 軸方向投入プラズマ溶射を用いたナノパウダーおよびマイクロパウダー製造用の方法および装置 |
JP2009117365A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Korea Inst Of Science & Technology | 電極活物質の製造方法及びその方法で製造された電極活物質を含むリチウム電池 |
JP2011213524A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nisshin Engineering Co Ltd | 珪素/炭化珪素複合微粒子の製造方法 |
JP2014144884A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Nisshin Seifun Group Inc | 不定比酸化物粒子およびその製造方法 |
JP2016521198A (ja) * | 2013-03-18 | 2016-07-21 | アマスタン・テクノロジーズ・エル・エル・シー | マイクロ波プラズマ処理を使用した多相複合材料の製造方法 |
WO2015186663A1 (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | 日清エンジニアリング株式会社 | タングステン複合酸化物粒子の製造方法 |
JPWO2015186663A1 (ja) * | 2014-06-05 | 2017-04-20 | 日清エンジニアリング株式会社 | タングステン複合酸化物粒子の製造方法 |
JP2017024925A (ja) * | 2015-07-16 | 2017-02-02 | デンカ株式会社 | チタン酸バリウム粉末及びその製造方法、用途 |
JPWO2017171038A1 (ja) * | 2016-04-01 | 2019-02-14 | デンカ株式会社 | チタン酸バリウム質粉末及びその製造方法、用途 |
JPWO2018030106A1 (ja) * | 2016-08-10 | 2019-01-24 | 国立大学法人 熊本大学 | ナノ粒子集合体、及びナノ粒子集合体の製造方法 |
KR20220031418A (ko) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 경희대학교 산학협력단 | 페로브스카이트-고분자 복합체 입자의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트-고분자 복합체 입자 |
KR102486603B1 (ko) | 2020-09-04 | 2023-01-10 | 경희대학교 산학협력단 | 페로브스카이트-고분자 복합체 입자의 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 페로브스카이트-고분자 복합체 입자 |
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