JP2007231317A - Fine particle collection container and fine particle collection method - Google Patents

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JP2007231317A JP2006051680A JP2006051680A JP2007231317A JP 2007231317 A JP2007231317 A JP 2007231317A JP 2006051680 A JP2006051680 A JP 2006051680A JP 2006051680 A JP2006051680 A JP 2006051680A JP 2007231317 A JP2007231317 A JP 2007231317A
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Akinari Ohira
晃也 大平
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle collection container capable of enhancing the yield of ceramic fine particles by collecting the ceramic fine particles which are scattered without being served for depositing a ceramic film in an aerosol deposition method, and a fine particle collection method using the container. <P>SOLUTION: The fine particle collection container 2 collects fine particles which are scattered without being served for deposition of a ceramic film in a vacuum chamber 5 in the aerosol deposition method for depositing the ceramic film on a base material 4 in the vacuum chamber 5. The fine particle collection container 2 comprises a filter having very fine holes, and is arranged so as to cover at least an ejection nozzle 8 and the base material 4, and provided with a mechanism (an oscillating device) 3 for removing the fine particles adhering on an inner wall of the collection container 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エアロゾルデポジション法(以下、AD法と記す)において、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する超微粒子の回収容器およびこの容器を用いる微粒子回収方法に関する。   The present invention relates to a collection container for ultrafine particles which are scattered without being formed in a ceramic film in an aerosol deposition method (hereinafter referred to as AD method), and a fine particle collection method using the container.

基材のもつ本来の優れた機械的強度等の物理的、化学的性質を発現させ、耐食性等の劣る物理的、化学的性質を補う目的で緻密な保護被膜を基材表面に形成するための有効な手段として、従来、基材表面にセラミックス等の溶射被膜を形成する方法が知られている。しかしながら、溶射技術を用いて基材表面にセラミックス層を設ける方法は、熱処理して硬化させた基材の溶射加工時の熱による焼き戻り防止のために、ワークを冷却しながらセラミックス層を成膜せねばならず、非常に煩雑であり、生産性の低下を招いていた。さらに、溶射法で基材表面にセラミックス層を設けようとすると、下地処理としてニッケルアルミ等の層を予め溶射する必要があり、これも生産性の低下を招く原因となっている。   For the purpose of forming a dense protective film on the surface of a substrate to express the physical and chemical properties such as the mechanical strength inherent to the substrate and to compensate for the physical and chemical properties that are inferior in corrosion resistance, etc. As an effective means, conventionally, a method of forming a sprayed coating such as ceramics on the surface of a substrate is known. However, the method of providing a ceramic layer on the substrate surface using thermal spraying technology is to form a ceramic layer while cooling the workpiece to prevent tempering due to heat during thermal spraying of the base material cured by heat treatment. It had to be done, was very complicated, and caused a decrease in productivity. Furthermore, if a ceramic layer is to be provided on the surface of the substrate by a thermal spraying method, it is necessary to spray a layer of nickel aluminum or the like in advance as a base treatment, which also causes a decrease in productivity.

また、溶射法で得られたセラミックス層は、多孔質となるため結露などでの水分の侵入による絶縁抵抗等の物性の低下を封孔処理で対策する必要がある。封孔処理については合成樹脂、重合性有機溶剤、並びにフッ素系界面活性剤およびパーフルオロ基含有有機ケイ素化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する封孔処理剤を用いる方法(特許文献1参照)や、浸透性良好な樹脂による封孔処理層を下層とし、浸透性が完全でない絶縁樹脂による封孔処理層を上層とする組合せ層を形成することにより封孔する方法(特許文献2参照)等が知られている。しかし、これらの封孔処理方法を用いる場合は、非常にコスト高となるという問題がある。   In addition, since the ceramic layer obtained by the thermal spraying method is porous, it is necessary to take measures against a decrease in physical properties such as insulation resistance due to intrusion of moisture due to condensation or the like by sealing treatment. For the sealing treatment, a method using a sealing resin containing at least one selected from the group consisting of a synthetic resin, a polymerizable organic solvent, and a fluorosurfactant and a perfluoro group-containing organosilicon compound (Patent Document 1). And a method of sealing by forming a combination layer having a sealing treatment layer made of a resin having good permeability as a lower layer and a sealing treatment layer made of an insulating resin having poor permeability as an upper layer (see Patent Document 2) ) Etc. are known. However, when these sealing methods are used, there is a problem that the cost becomes very high.

これに対し、原料セラミックス微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを基材に向けてエアロゾル噴射ノズルより噴射し、エアロゾルをこの基材表面に高速で衝突させ、超微粒子の構成材料からなる被膜を基材上に形成させるAD法が知られている。AD法の例としては、基板上に 50 nm〜5μm の超微粒子脆性材料を接合させて理論密度の 95 %以上で結晶サイズで 100 nm 以下の微結晶を含む脆性材料である超微粒子成形体を得る脆性材料超微粒子成形体の低温成形法が挙げられる(特許文献3参照)。AD法では、数μm〜数十μmの緻密な被膜を密着性良好に形成できるともに、ワークの冷却不要、ニッケルアルミ等の下地処理不要および封孔処理不要などにより、溶射法と比較して製造コストが大幅に安くなるという利点がある。   In contrast, an aerosol in which raw material ceramic fine particles are dispersed in a gas is sprayed from an aerosol injection nozzle toward a base material, and the aerosol collides with the surface of the base material at a high speed, thereby forming a coating film made of a constituent material of ultrafine particles. An AD method for forming on a material is known. As an example of the AD method, an ultrafine particle molded body, which is a brittle material containing a fine crystal having a crystal size of 100 nm or less at 95% or more of the theoretical density by bonding an ultrafine particle brittle material of 50 nm to 5 μm on a substrate There is a low-temperature molding method of the obtained brittle material ultrafine particle compact (see Patent Document 3). With the AD method, a dense film of several μm to several tens of μm can be formed with good adhesion, and it is manufactured compared to the thermal spraying method because it does not require cooling of the workpiece, does not require base treatment such as nickel aluminum, and does not require sealing treatment. There is an advantage that the cost is significantly reduced.

しかしながら、AD法では成膜してセラミックス被膜となる超微粒子は基材上に噴射されたセラミックス微粒子のうち 1 重量%〜10 重量%であり、歩留まりが極めて低いという問題がある。また成膜装置内は、常に真空環境におかれているため、基材上に噴射されたセラミックス微粒子のうち、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する超微粒子は、真空ポンプの前に設置されたフィルター等にトラップされるが、その目詰まりが問題となる。目詰まりを起こすと、成膜に必要な真空度を維持できない可能性があるので好ましくないという問題がある。
目詰まりを起こし、成膜不能となる問題に対してフィルターの表面積を拡大する方法があるが、真空チャンバーを大きくする必要があり、設備の大型化が避けられず、この場合でも一定時間が経過すると目詰まりは避けられないという問題がある。
特許第3009516号公報 特開2003−183806号公報 特許第3265481号公報
However, in the AD method, the ultrafine particles that are formed into a ceramic film are 1 wt% to 10 wt% of the ceramic fine particles sprayed on the substrate, and there is a problem that the yield is extremely low. In addition, since the inside of the film forming apparatus is always in a vacuum environment, among the ceramic fine particles sprayed on the substrate, the ultra fine particles that are scattered without being formed into the ceramic coating are placed in front of the vacuum pump. However, clogging becomes a problem. When clogging occurs, there is a possibility that the degree of vacuum necessary for film formation may not be maintained, which is not preferable.
There is a method to increase the surface area of the filter to solve the problem of clogging and inability to form a film, but it is necessary to enlarge the vacuum chamber, and the enlargement of the equipment is inevitable. Then clogging is inevitable.
Japanese Patent No. 3009516 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-183806 Japanese Patent No. 3265481

本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、AD法においてセラミックス被膜の形成に供されず飛散するセラミックス微粒子を回収し、セラミックス微粒子の歩留まりを向上させることができる微粒子回収容器およびこの容器を用いる微粒子回収方法の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such a problem, and a fine particle collection container capable of collecting ceramic fine particles that are scattered without being subjected to formation of a ceramic coating in the AD method, and can improve the yield of the fine ceramic fine particles. An object of the present invention is to provide a fine particle recovery method using this container.

本発明の微粒子回収容器は、セラミックス微粒子をガス中に分散したエアロゾルを、真空チャンバー内でエアロゾル噴射ノズルから基材上に噴射して成膜を行なうエアロゾルデポジション法による成膜工程において、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する上記セラミックス微粒子を回収するために用いられる微粒子回収容器であって、該微粒子回収容器は、上記セラミックス微粒子が通過しない微細な孔を持つフィルターを備えてなり、少なくとも上記エアロゾル噴射ノズルおよび基材を覆う形で上記真空チャンバー内に配設されることを特徴とする。   The fine particle collection container of the present invention includes a ceramic coating film in an aerosol deposition method in which an aerosol in which ceramic fine particles are dispersed in a gas is sprayed onto a substrate from an aerosol spray nozzle in a vacuum chamber. A fine particle collection container used for collecting the ceramic fine particles scattered without being formed, wherein the fine particle collection container comprises a filter having fine pores through which the ceramic fine particles do not pass, and at least the above-mentioned It is arranged in the vacuum chamber so as to cover the aerosol spray nozzle and the substrate.

上記微粒子回収容器は、該回収容器の内壁に付着した上記セラミックス微粒子を該内壁から除去する機構を備えることを特徴とする。
また、上記微粒子回収容器は、上記内壁から除去されたセラミックス微粒子を貯蔵する機構を備えることを特徴とする。
The fine particle collection container includes a mechanism for removing the ceramic fine particles adhering to the inner wall of the collection container from the inner wall.
In addition, the fine particle collection container includes a mechanism for storing the ceramic fine particles removed from the inner wall.

上記セラミックス微粒子は、平均粒子径が 0.01μm〜2μm であるアルミナ微粒子であることを特徴とする。なお、本発明において平均粒子径は日機装株式会社製:レーザー式粒度分析計マイクロトラックMT3000によって測定した値である。   The ceramic fine particles are alumina fine particles having an average particle diameter of 0.01 μm to 2 μm. In the present invention, the average particle diameter is a value measured by Nikkiso Co., Ltd .: Laser type particle size analyzer Microtrac MT3000.

本発明の微粒子回収方法は、セラミックス微粒子をガス中に分散したエアロゾルを、真空チャンバー内でエアロゾル噴射ノズルから基材上に噴射して成膜を行なうエアロゾルデポジション法による成膜工程において、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する上記セラミックス微粒子を真空チャンバー内に配設された微粒子回収容器により回収する超微粒子回収方法であって、該方法に使用される粒子回収容器が、上記本発明の微粒子回収容器であることを特徴とする。   The fine particle recovery method of the present invention includes a ceramic coating in a film forming process by an aerosol deposition method in which an aerosol in which ceramic fine particles are dispersed in a gas is sprayed onto a substrate from an aerosol spray nozzle in a vacuum chamber. A method of collecting ultrafine particles by using a fine particle collection container disposed in a vacuum chamber, wherein the fine ceramic particles that are scattered without being formed are used in the method. It is a collection container.

本発明の微粒子回収容器は、セラミックス微粒子が通過しない微細な孔を持つフィルターを備えてなり、AD法による成膜工程において、少なくともエアロゾル噴射ノズルおよび基材を覆う形で真空チャンバー内に配設されるので、基材上に噴射されたセラミックス微粒子のうち、セラミックス被膜の形成に供されず飛散するセラミックス微粒子を微粒子回収容器の内壁に捕捉することができる。
また、上記回収容器の内壁に捕捉したセラミックス微粒子を、払い落とすこと等により除去する機構を備えるので、該微粒子が回収容器の内壁に付着して目詰まりすることがなく、所定の真空度を保つことができ、連続的なエアロゾルの噴射がとなる。また、上記除去された微粒子を貯蔵するための受け皿等の機構を備えるので、成膜作業終了後、微粒子回収容器を取り出して受け皿等から容易に微粒子を回収できる。
The fine particle collection container of the present invention is provided with a filter having fine holes through which ceramic fine particles do not pass, and is disposed in a vacuum chamber so as to cover at least the aerosol injection nozzle and the substrate in the film formation process by the AD method. Therefore, among the ceramic fine particles sprayed on the base material, the ceramic fine particles scattered without being subjected to the formation of the ceramic coating can be captured on the inner wall of the fine particle collecting container.
Further, since the ceramic fine particles trapped on the inner wall of the collection container are equipped with a mechanism for removing the fine particles by, for example, removing the fine particles, the fine particles do not adhere to the inner wall of the collection container and become clogged and maintain a predetermined degree of vacuum. Can be a continuous aerosol injection. Further, since a mechanism such as a saucer for storing the removed fine particles is provided, the fine particle collection container can be taken out and the fine particles can be easily collected from the saucer or the like after the film forming operation is completed.

本発明の微粒子回収方法は、上記の微粒子回収容器を使用した微粒子の回収方法であるので、AD法による成膜工程においてセラミックス被膜の形成に供されず飛散するセラミックス微粒子を、目詰まりによる真空度の低下なく捕捉することができるとともに、作業終了時に回収することができる。回収されたセラミックス微粒子は、再度エアロゾル原料として利用することが可能であり、セラミックス微粒子の歩留まりを向上させることができる。   Since the fine particle collection method of the present invention is a fine particle collection method using the fine particle collection container described above, the ceramic fine particles scattered without being subjected to the formation of the ceramic film in the film formation process by the AD method are subjected to a degree of vacuum due to clogging. It is possible to capture without lowering, and to collect at the end of the work. The collected ceramic fine particles can be used again as an aerosol raw material, and the yield of the ceramic fine particles can be improved.

AD法は、原料セラミックス微粒子を不活性ガス等のガス中に分散させたエアロゾルを基材に向けてエアロゾル噴射ノズルより噴射し、エアロゾルをこの基材表面に高速で衝突させ、超微粒子の構成材料からなる被膜を基材上に形成させる方法である。セラミックス微粒子は、衝突により粉砕し、清浄な新生表面を形成し、低温接合を生じさせるので、室温で超微粒子同士の接合を実現できる。
エアロゾル中ではセラミックス微粒子は分散状態を維持している。溶射法から得られる被膜が多孔質であるのに対し、AD法により得られる被膜は、上記のようにエアロゾルに分散した超微粒子から被膜を形成するので、得られる被膜は極めて緻密なセラミックス層となる。このため、基材は、降雨や結露などで水分にさらされても、水分が浸透できる空孔を持たないセラミックス層に保護されるので基材のもつ物理的、化学的性質が低下することがない。
また、AD法によるセラミックス被膜は緻密で極めて安定であるので、一定の強度や物性を確保するために必要な被膜厚さは、溶射法に比べて薄くすることができる。
In the AD method, an aerosol in which raw material ceramic fine particles are dispersed in a gas such as an inert gas is sprayed from an aerosol spray nozzle toward a base material, and the aerosol is made to collide with the surface of the base material at a high speed, thereby forming a constituent material of ultrafine particles. Is a method of forming a coating comprising: The ceramic fine particles are pulverized by collision to form a clean new surface and cause low-temperature bonding, so that bonding between ultra-fine particles can be realized at room temperature.
In the aerosol, the ceramic fine particles are maintained in a dispersed state. The coating obtained by the thermal spraying method is porous, whereas the coating obtained by the AD method forms the coating from the ultrafine particles dispersed in the aerosol as described above, so that the coating obtained is an extremely dense ceramic layer. Become. For this reason, even if the base material is exposed to moisture due to rainfall or condensation, the physical and chemical properties of the base material may be deteriorated because it is protected by a ceramic layer that does not have pores that allow moisture to penetrate. Absent.
Further, since the ceramic coating by the AD method is dense and extremely stable, the film thickness necessary for ensuring a certain strength and physical properties can be made thinner than that by the thermal spraying method.

絶縁性能や耐食性能の向上を図るべく、AD法によるセラミックス被膜を形成するためのエアロゾル原料となるセラミックス微粒子としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の酸化物セラミックス微粒子等が挙げられる。それぞれのセラミックスの高純度グレードにおいて、真比重が小さい方がエアロゾル化しやすいことから、アルミナ微粒子が好ましい。
AD法において用いることができるアルミナ微粒子の平均粒子径は、0.01μm〜2μm である。0.01μm 未満では凝集しやすくエアロゾル化は困難であり、2μm をこえるとAD法での膜形成はできない(膜成長しない)。アルミナ微粒子の粒子径調整方法としては、アルコキシド法やコロイド法、アンモニウム明礬の熱分解法、アンモニウムアルミニウム炭酸塩熱分解法、改良バイヤー法、エチレンクロルヒドリン法の化学的手法や、ガス中蒸発法やスパッタリング(気相酸化)法、アルミニウムの水中火花放電法などの物理的手法を用いて作製された数 10 nm 以下の微細な超微粒子を加熱し、粒子径で数 100 nm 程度の2次粒子に凝集させる方法等が挙げられる。
Examples of the ceramic fine particles used as an aerosol raw material for forming a ceramic coating by the AD method in order to improve insulation performance and corrosion resistance include oxide ceramic fine particles such as alumina, zirconia, and titania. In the high-purity grade of each ceramic, alumina particles are preferred because the one with a lower true specific gravity is more easily aerosolized.
The average particle diameter of alumina fine particles that can be used in the AD method is 0.01 μm to 2 μm. If it is less than 0.01 μm, it is easy to agglomerate and it is difficult to form an aerosol. The particle size adjustment method of alumina fine particles includes alkoxide method and colloid method, pyrolysis method of ammonium alum, ammonium aluminum carbonate pyrolysis method, improved buyer method, chemical method of ethylene chlorohydrin method, gas evaporation method Heating fine ultrafine particles of several tens of nm or less, produced using physical techniques such as sputtering, vapor phase oxidation, and aluminum underwater spark discharge, secondary particles with a particle size of several hundreds of nanometers are heated. And the like.

本発明の微粒子回収容器を図1に基づいて説明する。図1は本発明の微粒子回収容器を装着したAD法によるセラミックス被膜形成装置を示す図である。図1では、被膜形成の基材を軸受の外輪とし、該外輪の外周面にセラミックス被膜を形成する例である。
図1に示すように、AD法によるセラミックス被膜形成装置1は真空チャンバー5を有する。真空チャンバー5内には、セラミックス被膜形成対象の基材4として外輪を、該外輪を回転させる(図中A)対象物回転用モータ7と、軸方向に移動させる(図中B)位置決め用XYテーブル6と、エアロゾルを噴射するエアロゾル噴射ノズル8と、これら全てを覆う微粒子回収容器2とが配設されている。ここで、図1に示すように基材4として外輪等を対象とする場合では、位置決め用XYテーブル6および対象物回転用モータ7を併用するが、平板の表面被膜等の場合には、位置決め用XYテーブル6のみでもよい。また、基材4を固定し、エアロゾル噴射ノズル8を可動させてもよい。
微粒子回収容器2は、上述のアルミナ微粒子(平均粒子径:0.01μm〜2μm)等のセラミックス微粒子が通過しない微細な孔を持つフィルターで構成され、回収容器2の内壁に付着した微粒子を除去する方法の一例として、図1においては回収容器2自体を振動させる振動装置3を備えている。
エアロゾル噴射ノズル8は、セラミックス微粒子を、長方形等の開口部を有するノズル先端から、基材4表面に噴射するものである。
真空チャンバー5の内部は真空ポンプ10によって減圧される。セラミックス微粒子の混入を防止するため、真空ポンプ10の直前に微粒子フィルター9が設けられている。
エアロゾルの搬送ガスとしては、不活性ガスを使用し、ガス供給設備12からエアロゾル発生装置11に供給されている。使用可能な不活性ガスとしては、アルゴン、窒素、ヘリウム等が挙げられる。
The particulate collection container of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a ceramic film forming apparatus by AD method equipped with a fine particle collecting container of the present invention. FIG. 1 shows an example in which a film-forming base material is used as an outer ring of a bearing, and a ceramic film is formed on the outer peripheral surface of the outer ring.
As shown in FIG. 1, a ceramic film forming apparatus 1 using an AD method has a vacuum chamber 5. In the vacuum chamber 5, an outer ring as a base material 4 on which a ceramic film is to be formed is rotated (A in the figure) and an object rotating motor 7 is moved in the axial direction (B in the figure) for positioning XY. A table 6, an aerosol injection nozzle 8 for injecting aerosol, and a particulate collection container 2 covering all of them are disposed. Here, as shown in FIG. 1, when the outer ring or the like is used as the base material 4, the positioning XY table 6 and the object rotating motor 7 are used together. Only the XY table 6 may be used. Further, the substrate 4 may be fixed and the aerosol injection nozzle 8 may be moved.
The fine particle collection container 2 is composed of a filter having fine holes through which ceramic fine particles such as the above-mentioned alumina fine particles (average particle size: 0.01 μm to 2 μm) do not pass, and a method for removing fine particles adhering to the inner wall of the collection container 2 As an example, FIG. 1 includes a vibration device 3 that vibrates the collection container 2 itself.
The aerosol spray nozzle 8 sprays ceramic fine particles onto the surface of the substrate 4 from the tip of a nozzle having an opening such as a rectangle.
The inside of the vacuum chamber 5 is depressurized by the vacuum pump 10. In order to prevent mixing of ceramic fine particles, a fine particle filter 9 is provided immediately before the vacuum pump 10.
As an aerosol carrier gas, an inert gas is used and is supplied from the gas supply facility 12 to the aerosol generator 11. Usable inert gases include argon, nitrogen, helium and the like.

本発明の微粒子回収容器は、セラミックス被膜に供されずに飛散するセラミックス微粒子を捕捉することができるよう、セラミックス微粒子が通過しない微細な孔を持つフィルターで構成されていればよい。
フィルターの材質としては、織布、不織布、樹脂多孔質体等いずれも特に制限なく使用できる。これらの中で安価な不織布を使用することが好ましい。なお、フィルターを構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも特に制限なく使用できる。
本発明の微粒子回収容器は、真空チャンバー内で少なくともエアロゾル噴射ノズルおよび基材を覆う形で配設されることを必須要件とする。また、真空チャンバー内の可動部位とのシール箇所を減らすことにより、微粒子回収容器内で飛散するセラミックス微粒子を効率よく捕捉するために、基材を回転させる対象物回転用モータや位置決め用XYテーブル等を含めて覆う形で配設されることが好ましい。
微粒子回収容器は、上記の要件を満たせば、ボックス等の所定形状の他、袋状等の不定形状であってもよい。
The fine particle collection container of the present invention may be constituted by a filter having fine holes through which ceramic fine particles do not pass so that ceramic fine particles scattered without being applied to the ceramic coating can be captured.
As a filter material, any of woven fabric, non-woven fabric, resin porous body and the like can be used without particular limitation. Among these, it is preferable to use an inexpensive non-woven fabric. In addition, as resin which comprises a filter, both a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used without a restriction | limiting in particular.
The fine particle collection container of the present invention is required to be disposed in a vacuum chamber so as to cover at least the aerosol injection nozzle and the substrate. In addition, by reducing the number of sealing points with the movable part in the vacuum chamber, the object rotating motor for rotating the base material, the positioning XY table, etc. in order to efficiently capture the ceramic particles scattered in the particle collecting container, etc. It is preferable to be disposed in a covering form.
The particulate collection container may have an indefinite shape such as a bag, in addition to a predetermined shape such as a box, as long as the above requirements are satisfied.

AD法において、セラミックス被膜の形成に供されずに飛散するセラミックス微粒子が噴射したセラミックス微粒子の量に占める割合が 90 重量%〜99 重量%にも達し、目詰まりを生じて、減圧度の維持が困難となることを考慮し、本発明の微粒子回収容器は、回収容器の内壁に付着した微粒子を除去する機構を備えることが好ましい。
回収容器の内壁に付着したセラミックス微粒子を除去する機構としては、該微粒子が付着した内壁を洗浄して微粒子を除去する機構(ブラッシング、エアーシャワー等)や、該微粒子が付着した内壁に振動を加えて内壁から微粒子を払い落とす機構等を挙げることができる。
これらの中で設備化が簡単で操作も容易であることから、内壁に振動を加えて内壁からセラミックス微粒子を払い落とす機構を採用することが好ましい。具体的には、振動モータ、打槌器等を回収容器の外壁に取り付け振動を加えてセラミックス微粒子を払い落とす方法が好ましい。
また、払い落とされたセラミックス微粒子を貯蔵しやすく、かつ、回収を容易にするため、容器本体の底部に受け皿を設置することが好ましい。受け皿の形状としては、払い落とされたセラミックス微粒子がたまりやすい底面に対してとがった円錐状の受け皿等が好ましい。
In the AD method, the ratio of the ceramic fine particles that are scattered without being formed to the ceramic coating to the amount of the ceramic fine particles injected reaches 90% to 99% by weight, resulting in clogging and maintaining the degree of vacuum. In consideration of difficulty, it is preferable that the fine particle collection container of the present invention includes a mechanism for removing fine particles attached to the inner wall of the collection container.
As a mechanism for removing ceramic fine particles adhering to the inner wall of the collection container, a mechanism for removing the fine particles by washing the inner wall to which the fine particles have adhered (brushing, air shower, etc.), or applying vibration to the inner wall to which the fine particles have adhered. And a mechanism for removing fine particles from the inner wall.
Among these, it is preferable to adopt a mechanism that applies vibrations to the inner wall and removes ceramic fine particles from the inner wall because it is easy to install and operate. Specifically, a method of attaching a vibration motor, a striking device or the like to the outer wall of the collection container and applying vibration to remove the ceramic fine particles is preferable.
Further, it is preferable to install a tray on the bottom of the container body in order to easily store the collected ceramic fine particles and to facilitate collection. As the shape of the saucer, a cone-like saucer or the like having a sharp edge with respect to the bottom surface on which the fine ceramic particles are easily collected is preferable.

本発明の微粒子回収方法を図1に基づいて説明する。図1に示すように、エアロゾル発生装置11からセラミックス微粒子を原料とするエアロゾルが供給され、エアロゾル噴射ノズル8から、対象物回転用モータ7により所定回転数で回転している外輪(基材4)に、エアロゾルが噴射され、外輪(基材4)上にセラミックス被膜が塗り重ねられて形成される。同時に、位置決め用XYテーブル6により外輪(基材4)を軸方向に移動させることで、外輪(基材4)表面に均一に被膜が形成される。これらの作業はすべて微粒子回収容器2に覆われた空間の中で行なわれる。なお、エアロゾルの搬送ガスとしては、不活性ガスを使用し、ガス供給設備12からエアロゾル発生装置11に供給されている。
外輪(基材4)に噴射されたガスと、セラミックス被膜形成に供されなかったセラミックス微粒子とが真空チャンバー5を介して真空ポンプ10によって吸引され、セラミックス被膜形成に供されなかったセラミックス微粒子はフィルターを構成材料とする微粒子回収容器2の内壁に付着する。内壁に付着したセラミックス微粒子は振動装置3により払い落とされ微粒子回収容器2の底部に落下し、内壁へのセラミックス微粒子の目詰まりは防止される。
セラミックス被膜を形成する作業終了後、微粒子回収容器2を真空チャンバー5から取り出し、容器底部に貯蔵されているセラミックス微粒子を回収する。
The fine particle recovery method of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, an aerosol using ceramic fine particles as a raw material is supplied from an aerosol generator 11, and an outer ring (base material 4) rotated at a predetermined rotational speed by an object rotating motor 7 from an aerosol injection nozzle 8. Then, aerosol is sprayed, and a ceramic film is formed on the outer ring (base material 4). At the same time, the outer ring (base material 4) is moved in the axial direction by the positioning XY table 6, so that a film is uniformly formed on the surface of the outer ring (base material 4). All of these operations are performed in a space covered with the particulate collection container 2. Note that an inert gas is used as the carrier gas for the aerosol and is supplied from the gas supply facility 12 to the aerosol generator 11.
Gas injected onto the outer ring (base material 4) and ceramic fine particles that have not been used for forming the ceramic film are sucked by the vacuum pump 10 through the vacuum chamber 5, and the ceramic fine particles that have not been used for forming the ceramic film are filtered. It adheres to the inner wall of the fine particle collection container 2 made of Ceramic fine particles adhering to the inner wall are wiped off by the vibration device 3 and fall to the bottom of the fine particle collecting container 2, and clogging of the ceramic fine particles on the inner wall is prevented.
After completion of the operation for forming the ceramic film, the fine particle collection container 2 is taken out of the vacuum chamber 5 and the ceramic fine particles stored in the bottom of the container are collected.

実施例
図1に示す微粒子回収容器2および振動装置3を装着したセラミックス被膜形成装置1を用い、エアロゾル発生装置11に 100 グラムのアルミナ微粒子を仕込み、基材4である外輪(6202:SUJ2、寸法 35mm×29mm×15mm)にアルミナ微粒子からなる被膜をAD法により形成した。AD法は、位置決め用XYテーブル6および対象物回転用モータ7を併用した駆動装置を用いて、周速 6 mm/分で回転しつつ軸方向に移動する基材4に、真空チャンバー5内において 100 Pa 以下の減圧下で、開口サイズ 5 mm× 0.3 mm のノズルを通してアルミナ微粒子のエアロゾルを噴射して被膜形成を行なった。被膜形成は、被膜厚さが 4μm となるまで行なった。
アルミナ微粒子は、大明化学工業社製:タイミクロンTM-DARを用い、平均粒子径 0.16μm で、10 Pa 以下の減圧下、加熱乾燥処理して使用した。なお、搬送ガスにはヘリウムを用い、粒子速度は搬送ガス流量で制御した。
被膜形成時間は 30 分であり、被膜形成作業中、真空チャンバー内は 1 kPa 以下に安定に保たれた。
また、被膜形成終了後、微粒子回収容器2および微粒子フィルタ9を取り出して観察した結果、微粒子回収容器2の底部に多量のアルミナ微粒子が堆積しており、微粒子フィルター9にはアルミナ微粒子は付着していなかった。
Example Using the ceramic film forming apparatus 1 equipped with the particulate collection container 2 and the vibration device 3 shown in FIG. 1, 100 grams of alumina particulate was charged into the aerosol generating device 11 and the outer ring (6202: SUJ2, dimensions) as the base material 4 35 mm × 29 mm × 15 mm) was formed by the AD method. The AD method uses a driving device that uses a positioning XY table 6 and an object rotation motor 7 in combination with a base material 4 that moves in the axial direction while rotating at a peripheral speed of 6 mm / min. Under reduced pressure of 100 Pa or less, an aerosol of alumina fine particles was sprayed through a nozzle having an opening size of 5 mm × 0.3 mm to form a film. The film was formed until the film thickness reached 4 μm.
Alumina fine particles were manufactured by Daimei Chemical Industry Co., Ltd .: Tymicron TM-DAR, and used after heat-drying under reduced pressure of 10 Pa or less with an average particle size of 0.16 μm. Helium was used as the carrier gas, and the particle velocity was controlled by the carrier gas flow rate.
The film formation time was 30 minutes, and the inside of the vacuum chamber was kept stably at 1 kPa or less during the film formation operation.
Further, after the formation of the film, the fine particle collection container 2 and the fine particle filter 9 were taken out and observed. As a result, a large amount of alumina fine particles were deposited on the bottom of the fine particle collection container 2, and the alumina fine particles adhered to the fine particle filter 9. There wasn't.

比較例
図1に示す微粒子回収容器2および振動装置3を装着しないセラミックス被膜形成装置1を用いた以外は実施例1同様に、基材4である外輪に被膜形成を行なった。
被膜形成作業中、100 Pa 以下の減圧は噴射開始後 5 分で 30 kPa 以上に上昇し、被膜形成には 120 分を要した。
被膜形成終了後、微粒子フィルター9を取り出し観察した結果、アルミナ微粒子が付着し、目詰まりを起こしていた。
Comparative Example A film was formed on the outer ring as the base material 4 in the same manner as in Example 1 except that the ceramic film forming apparatus 1 without the particulate collection container 2 and the vibration device 3 shown in FIG. 1 was used.
During the film formation operation, the reduced pressure of 100 Pa or less increased to 30 kPa or more 5 minutes after the start of injection, and it took 120 minutes to form the film.
After the film formation was completed, the fine particle filter 9 was taken out and observed, and as a result, alumina fine particles adhered and clogging occurred.

本発明の微粒子回収容器は、微細な孔を持つフィルターで構成され、少なくともエアロゾル噴射ノズルおよび基材を覆う形で配設することで、セラミックス被膜の形成に供されず飛散するセラミックス微粒子を効率的に回収できるので、各種産業に用いられるAD法によるセラミックス被膜形成装置等において好適に利用できる。   The fine particle collection container of the present invention is composed of a filter having fine pores, and is disposed so as to cover at least the aerosol injection nozzle and the base material, so that the ceramic fine particles scattered without being formed by the ceramic coating can be efficiently collected. Therefore, it can be suitably used in a ceramic film forming apparatus using an AD method used in various industries.

本発明の微粒子回収容器を装着したAD法によるセラミックス被膜形成装置を示す図である。It is a figure which shows the ceramic film formation apparatus by AD method equipped with the fine particle collection container of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 セラミックス被膜形成装置
2 微粒子回収容器
3 振動装置
4 基材
5 真空チャンバー
6 位置決め用XYテーブル
7 対象物回転用モータ
8 エアロゾル噴射ノズル
9 微粒子フィルター
10 真空ポンプ
11 エアロゾル発生装置
12 ガス供給設備
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic film formation apparatus 2 Fine particle collection container 3 Vibrating device 4 Base material 5 Vacuum chamber 6 XY table for positioning 7 Object rotation motor 8 Aerosol injection nozzle 9 Fine particle filter 10 Vacuum pump 11 Aerosol generator 12 Gas supply equipment

Claims (5)

セラミックス微粒子をガス中に分散したエアロゾルを、真空チャンバー内でエアロゾル噴射ノズルから基材上に噴射して成膜を行なうエアロゾルデポジション法による成膜工程において、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する前記セラミックス微粒子を回収するために用いられる微粒子回収容器であって、
該微粒子回収容器は、前記セラミックス微粒子が通過しない微細な孔を持つフィルターを備えてなり、少なくとも前記エアロゾル噴射ノズルおよび基材を覆う形で前記真空チャンバー内に配設されることを特徴とする微粒子回収容器。
In the film deposition process using the aerosol deposition method in which aerosol is formed by spraying ceramic fine particles dispersed in a gas from a aerosol spray nozzle onto a substrate in a vacuum chamber, the ceramic film is not formed and scattered. A fine particle collection container used for collecting the ceramic fine particles,
The fine particle collection container includes a filter having fine holes through which the ceramic fine particles do not pass, and is disposed in the vacuum chamber so as to cover at least the aerosol injection nozzle and the base material. Collection container.
前記微粒子回収容器は、該回収容器の内壁に付着した前記セラミックス微粒子を該内壁から除去する機構を備えることを特徴とする請求項1記載の微粒子回収容器。   The fine particle collection container according to claim 1, further comprising a mechanism for removing the ceramic fine particles adhering to the inner wall of the collection container from the inner wall. 前記微粒子回収容器は、前記内壁から除去されたセラミックス微粒子を貯蔵する機構を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の微粒子回収容器。   The fine particle collection container according to claim 1 or 2, wherein the fine particle collection container comprises a mechanism for storing ceramic fine particles removed from the inner wall. 前記セラミックス微粒子は、平均粒子径が 0.01μm〜2μm であるアルミナ微粒子であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の微粒子回収容器。   4. The fine particle collection container according to claim 1, wherein the ceramic fine particles are alumina fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 2 [mu] m. セラミックス微粒子をガス中に分散したエアロゾルを、真空チャンバー内でエアロゾル噴射ノズルから基材上に噴射して成膜を行なうエアロゾルデポジション法による成膜工程において、セラミックス被膜の形成に供されず飛散する前記セラミックス微粒子を真空チャンバー内に配設された微粒子回収容器により回収する超微粒子回収方法であって、
前記微粒子回収容器は、請求項1ないし請求項4のいずれか一項記載の微粒子回収容器であることを特徴とする微粒子回収方法。
In the film deposition process using the aerosol deposition method in which aerosol is formed by spraying ceramic fine particles dispersed in a gas from a aerosol spray nozzle onto a substrate in a vacuum chamber, the ceramic film is not used for the formation and scatters. An ultrafine particle collection method for collecting the ceramic fine particles by a fine particle collection container disposed in a vacuum chamber,
The fine particle collection container according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine particle collection container is the fine particle collection container.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009031702A1 (en) 2007-09-06 2009-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Image heating device
JP2015206067A (en) * 2014-04-18 2015-11-19 富士岐工産株式会社 Film deposition apparatus, and film deposition method using the same

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