JP2007277054A - Fullerene particle for thermal spray - Google Patents

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Takeshi Matsuo
武士 松尾
Mitsuo Suzuki
光雄 鈴木
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Mitsubishi Chemical Corp
Frontier Carbon Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
Frontier Carbon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: fullerene particles which are easily supplied, more suitable for thermal spray, and useful for forming a uniform carbon film; a method for producing the same; the carbon film formed by thermal spray using the fullerene particles as a raw material; and a method for producing the carbon film. <P>SOLUTION: The fullerene particles are characterized in that the lower limit of the particle diameter is ≥50 μm and the upper limit is ≤800 μm, and the packing density is ≥0.7 g/cm<SP>3</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶射用に使用するフラーレン粒体、及びその製造方法、並びにこのフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a fullerene particle used for thermal spraying, a method for producing the same, a carbon film characterized in that the fullerene particles are used as a raw material and deposited by a thermal spraying method, and a method for producing the same.

溶射法を用いてフラーレンを含む膜を作成することは既に提案されており、特許文献1には、フラーレンをはじめとしたナノカーボン類が分散した被膜を溶射法によって作成することが提案されている。
特開2005−29873号公報
It has already been proposed to produce a film containing fullerene using a thermal spraying method, and Patent Document 1 proposes to create a coating film in which nanocarbons including fullerene are dispersed by a thermal spraying method. .
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-29873

しかしながら、特許文献1はナノカーボンに「ボールベアリング的機能」を発揮させるべく、金属や樹脂のマトリックス表面に粉末状のナノカーボンそのものを分散させる方法にすぎず、フラーレンの厚膜を作成し、さらにフラーレン同士を反応させた滑らかなカーボン膜を得ることはできなかった。   However, Patent Document 1 is merely a method of dispersing powdered nanocarbon itself on the surface of a metal or resin matrix in order to make nanocarbon exhibit a “ball-bearing function”, creating a fullerene thick film, A smooth carbon film obtained by reacting fullerenes could not be obtained.

また、フラーレンによる溶射は部分的には進むが、溶射部全面に均一に膜を形成することは難しいという問題点があった。   Further, although spraying by fullerene partially proceeds, there is a problem that it is difficult to form a film uniformly on the entire surface of the sprayed part.

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、粉体の供給が容易で、均一なカーボン膜を作成するための溶射により適したフラーレン粒体、及びその製造方法、並びにこのフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜、及びその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and it is easy to supply powder, and fullerene granules suitable for thermal spraying for producing a uniform carbon film, a manufacturing method thereof, and the fullerene granules. It is an object of the present invention to provide a carbon film characterized in that a film is formed by a thermal spraying method and a manufacturing method thereof.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶射用フラーレンとして最適な、特定範囲の粒径及び充填密度を持つフラーレン粒体を見出し、また、これを用いることによって、フラーレンを原料とするカーボン膜がより効率的に得られることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a fullerene particle having a specific range of particle diameters and packing density, which is optimal as a spraying fullerene, and by using this, fullerene can be obtained. It has been found that a carbon film as a raw material can be obtained more efficiently.

本発明の第一の態様は、粒径の下限が50μm以上、上限が800μm以下であり、且つ充填密度が0.7g/cm以上であることを特徴とするフラーレンの粒体を提供して前記課題を解決するものである。 A first aspect of the present invention provides a fullerene granule having a lower limit of particle size of 50 μm or more, an upper limit of 800 μm or less, and a packing density of 0.7 g / cm 3 or more. The problem is solved.

本発明の第二の態様は、フラーレンを成形し、解砕後、篩により分級することを特徴とする本発明の第一の態様によるフラーレン粒体の製造方法を提供して前記課題を解決するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing fullerene granules according to the first aspect of the present invention, wherein fullerene is molded, pulverized, and classified by a sieve to solve the above problem. Is.

本発明の第三の態様は、本発明の第一の態様によるフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜を提供して前記課題を解決するものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a carbon film characterized in that the fullerene particles according to the first aspect of the present invention are used as raw materials and are formed by thermal spraying to solve the above-mentioned problems. .

本発明の第四の態様は、本発明の第一の態様によるフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜の製造方法を提供して前記課題を解決するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a carbon film manufacturing method characterized in that the fullerene particles according to the first aspect of the present invention are used as raw materials and a film is formed by a thermal spraying method to solve the above-mentioned problem. Is.

本発明を利用すれば、粉体の供給が容易で、均一なカーボン膜を作成するための溶射により適したフラーレン粒体を製造することができる。また、このフラーレン粒体を利用すれば、効率的にフラーレンを原料とした溶射を行うことができ、広範囲にわたり均一なカーボン膜を作成することができる。   By utilizing the present invention, it is possible to produce fullerene granules that are easy to supply powder and that are more suitable for thermal spraying to form a uniform carbon film. Moreover, if this fullerene granule is utilized, the thermal spraying which used fullerene as a raw material efficiently can be performed, and a uniform carbon film can be created over a wide range.

また、他の金属、セラミックスと混合することにより、金属、セラミックス及び炭素のコンポジット膜や傾斜機能材料を作成することが可能となる。   Further, by mixing with other metals and ceramics, it becomes possible to create a composite film or functionally gradient material of metal, ceramics and carbon.

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。   Such an operation and gain of the present invention will be made clear from the best mode for carrying out the invention described below.

本発明のフラーレン粒体及びその製造方法、並びにこのフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜、及びその製造方法について、以下詳細に説明する。   The fullerene granules of the present invention, a method for producing the same, and a carbon film characterized by using the fullerene granules as a raw material to form a film by a thermal spraying method and a method for producing the same will be described in detail below.

<フラーレン>
フラーレンは、炭素原子が中空状の閉殻構造をなす炭素クラスタであり、当該閉殻構造を形成する炭素数は、通常、60〜130の偶数である。フラーレンの具体例としては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96のほか、これらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスタ等を挙げることができる。本発明では、これらの各フラーレン及び上記フラーレンの混合品を適宜使用可能であり、その炭素数は特に限定されるものではないが、容易に製造が可能である等の観点から、フラーレンの混合品、又はC60を用いることが好ましい。
<Fullerene>
Fullerene is a carbon cluster in which carbon atoms form a hollow closed shell structure, and the number of carbon atoms forming the closed shell structure is usually an even number of 60 to 130. Specific examples of fullerene include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 , and higher-order carbon clusters having more carbon than these. Can be mentioned. In the present invention, each of these fullerenes and a mixture of the above fullerenes can be used as appropriate, and the number of carbons is not particularly limited, but from the viewpoint of easy production, etc., a mixture of fullerenes. , or it is preferable to use C 60.

フラーレンは通常、昇華又は溶液からの結晶化により得られる粉末状の凝集体であるが、本発明のカーボン膜の原料に適したフラーレンは、特定の粒径、及び充填密度を有する粒体であることが必要である。   Fullerene is usually a powdery aggregate obtained by sublimation or crystallization from a solution, but fullerene suitable as a raw material for the carbon film of the present invention is a particle having a specific particle size and packing density. It is necessary.

ここでいうフラーレン粒体とは、成形、解砕、分級の工程を経たのちに、フラーレン分子が1つの粒子状になっているものの集合体を呼ぶ。具体的には顕微鏡で観察した際、フラーレン分子が粒子状に集合しているものをいい、ふるい等、工業的に用いられている種々の分級等の物理的な力が加わった工程を経た後でも、粒子状態が維持されるものをいう。   The term “fullerene granules” as used herein refers to an aggregate of particles in which fullerene molecules are formed into one particle after undergoing molding, crushing, and classification steps. Specifically, when observed with a microscope, it refers to particles in which fullerene molecules are gathered in a particulate form, and after passing through a process such as sieving, which is applied with physical forces such as various classifications used industrially However, it means that the particle state is maintained.

フラーレン粒体の粒径の下限は50μm、好ましくは100μm、上限は800μm、好ましくは600μmである。   The lower limit of the particle size of the fullerene granules is 50 μm, preferably 100 μm, and the upper limit is 800 μm, preferably 600 μm.

粒径の上限下限の求め方は、JIS K1474「活性炭試験方法」(以下、単に「JIS K1474」という。)に規定される粒度分布測定法に従い、粒度分布を求め、95質量%以上パスする目開きの値を上限、5質量%以下パスする目開きを下限と定める。   The method for obtaining the upper and lower limits of the particle size is to determine the particle size distribution according to the particle size distribution measuring method defined in JIS K1474 “Activated Carbon Test Method” (hereinafter simply referred to as “JIS K1474”), and pass 95% by mass or more. The upper limit of the opening value is determined as the lower limit, and the opening passing 5% by mass or less is defined as the lower limit.

粒径の下限が50μmよりも小さい場合、溶射時の熱により燃焼又は昇華してしまうフラーレンが多く、成膜が均一に進まない。また、粒体が軽量のため溶射により固着せず、成膜が進まないという不都合が生じる。さらに、溶射時に粒体を搬送する時に、管が詰まるという不都合が生じる。逆に、粒径が上限より大きすぎる場合、粒体搬送時に管を通るのが困難になり、流体の供給が一定にならず、均一な膜を作成するのが困難になる。   When the lower limit of the particle size is smaller than 50 μm, there are many fullerenes that are burned or sublimated by heat during spraying, and the film formation does not proceed uniformly. In addition, since the particles are light, they are not fixed by thermal spraying, so that the film formation does not proceed. Furthermore, there is a disadvantage that the tube is clogged when the particles are conveyed during spraying. On the other hand, if the particle diameter is too larger than the upper limit, it becomes difficult to pass through the pipe during the conveyance of the particles, the fluid supply is not constant, and it becomes difficult to form a uniform film.

充填密度はJIS K1474に応じて求められる。充填密度の下限は0.7g/cm以上、好ましくは0.8g/cm以上である。充填密度が下限未満の場合、強度が十分でなく、溶射時の粒体の搬送時に崩れてしまったり、溶射時のフレーム、プラズマ中や基材に衝突する時に壊れ、成膜が進まない、又は成膜が進んでも均一にならないという不都合が生じる。 The packing density is determined according to JIS K1474. The lower limit of the packing density is 0.7 g / cm 3 or more, preferably 0.8 g / cm 3 or more. If the packing density is lower than the lower limit, the strength is not sufficient, it will collapse when transporting the particles during spraying, it will break when spraying the flame, the plasma or when it collides with the substrate, and the film formation will not progress, or Even if the film formation proceeds, there is a disadvantage that it is not uniform.

充填密度の上限は、特にないが、C60完全結晶の密度が1.73g/cmを超えることはなく、また粒体間の空間があるため、1.5g/cm以下、好ましくは1.2g/cm以下である。 The upper limit of the packing density is not particularly limited, but the density of the C 60 complete crystal does not exceed 1.73 g / cm 3 and there is a space between the grains, so that it is 1.5 g / cm 3 or less, preferably 1 .2 g / cm 3 or less.

フラーレンは単体で成形可能なため、100%フラーレンのみで粒体を作成しても良いが、少量のバインダーを加えても良い。バインダーは、30質量%以下、好ましくは10質量%以下である。バインダーが多すぎる場合は、溶射時のフラーレンの塑性変形能を活かせず、成膜が進まない。また、バインダーとしては、例えば、コールタール、ピッチ、糖密、樹液、デンプン、熱硬化性樹脂、カルナバワックス等のワックス類などが挙げられるが、これらに特に限定されない。   Since fullerene can be molded by itself, a granule may be prepared with only 100% fullerene, but a small amount of binder may be added. A binder is 30 mass% or less, Preferably it is 10 mass% or less. When there is too much binder, the plastic deformation ability of fullerene during thermal spraying cannot be utilized, and film formation does not proceed. Examples of the binder include, but are not particularly limited to, waxes such as coal tar, pitch, sugar tightness, sap, starch, thermosetting resin, and carnauba wax.

また、フラーレンを成形するときに、金属、セラミックスの粉末を加えて粒体を作成すれば、金属、セラミックスとアモルファスカーボンのコンポジット膜や、傾斜機能材料(FGM)を作成することが可能となる。また、Ti、Siなど炭化物を生成しやすい粉末を加えると、溶射時にフラーレンが反応し、金属炭化物とアモルファスカーボンのコンポジット膜を作成することができる。   Also, when forming particles by adding metal and ceramic powder when forming fullerene, it becomes possible to create a composite film of metal, ceramic and amorphous carbon, or a functionally gradient material (FGM). In addition, when powder that easily generates carbides such as Ti and Si is added, fullerene reacts during spraying, and a composite film of metal carbide and amorphous carbon can be formed.

<フラーレン粒体の製造方法>
本発明で使用するフラーレンの粒体は、成形、解砕、分級することにより得られる。成形方法としては、本発明の充填密度を有する粒体が得られれば、いかなる方法でもよい。例えば、圧縮成形機、ローラー型の圧縮機、押出成形機、射出成形機等の種々の成形機が使用できる。特にローラー型の圧縮機が大量生産に適しており、好ましい。
<Method for producing fullerene granules>
The fullerene granules used in the present invention are obtained by molding, crushing, and classifying. As a forming method, any method may be used as long as the particles having the packing density of the present invention are obtained. For example, various molding machines such as a compression molding machine, a roller-type compressor, an extrusion molding machine, and an injection molding machine can be used. In particular, a roller type compressor is suitable for mass production and is preferable.

成形圧力は、通常、4.904×10〜9.807×10Pa(0.005〜10t/cm)、好ましくは、9.807×10〜9.807×10Pa(0.1〜10t/cm)である。また、成形圧力が求め難いローラー型圧縮機の場合、ロール直径は50〜2000mm、ロールの有効幅は、10〜1000mm、ローラーの加圧力は、100〜5000kNであることが好ましい。 The molding pressure is usually 4.904 × 10 5 to 9.807 × 10 8 Pa (0.005 to 10 t / cm 2 ), preferably 9.807 × 10 6 to 9.807 × 10 8 Pa (0 0.1 to 10 t / cm 2 ). Moreover, in the case of a roller-type compressor in which molding pressure is difficult to obtain, the roll diameter is preferably 50 to 2000 mm, the effective width of the roll is 10 to 1000 mm, and the applied pressure of the roller is preferably 100 to 5000 kN.

成形圧力が低すぎる場合、本特許の範囲の充填密度は得られず、溶射時の粒体の搬送中や、フレーム、プラズマ中で粉体が壊れ、小粒径になり、溶射による成膜が進まない。   If the molding pressure is too low, the packing density within the range of this patent cannot be obtained, and the powder breaks down during transportation of particles during spraying, in the frame or plasma, resulting in a small particle size. Not proceed.

次に、得られた成型体を解砕する。解砕は、本発明の粒径を有する粒体が得られれば、いかなる方法によってでもよく、ボールミル、ハンマーミル、ミキサー等の種々の粉砕機が使用される。   Next, the obtained molded body is crushed. The crushing may be performed by any method as long as the particles having the particle diameter of the present invention are obtained, and various pulverizers such as a ball mill, a hammer mill, and a mixer are used.

次に、分級を行う。分級は工業的に用いられている種々の分級方法を用いることができるが、量産に適していることから、ふるいによる分級が好ましい。分級はJIS Z8801−1「試験用ふるい−第一部:金属製鋼ふるい」に規定される、所望の上限、下限の目開きをもつ網ふるいを用いて分級する。ふるいの操作には手動、又は自動のふるい振とう機を用い、1分間〜30分間振とうを行う。   Next, classification is performed. Although various classification methods used industrially can be used for classification, classification by sieving is preferable because it is suitable for mass production. The classification is carried out using a mesh sieve having desired upper and lower openings defined in JIS Z8801-1 "Sieving sieve for test-Part 1: Metal steel sieve". For the operation of the sieve, a manual or automatic sieve shaker is used and shaken for 1 to 30 minutes.

<溶射>
本発明において、フラーレンの粒体を溶射法によって対象物に溶射することにより、対象物上にカーボン膜が形成される。溶射法としては、一般的に用いられている溶射方法であれば特に限定されるものではないが、より高速で粉体を成膜する方法が好ましく、フレーム溶射の場合、高速フレーム溶射(HVOF)、又は、常圧下もしくは減圧下のプラズマ溶射が好ましい。また粉体を超高音速で衝突させるコールドスプレーでも良い。雰囲気は、通常の大気下でも問題ないが、フラーレンの酸化、燃焼を防ぐため、低酸化雰囲気下、不活性雰囲気下、又は減圧下が好ましい。低酸化雰囲気下としては燃焼排気ガス等が、不活性雰囲気下としては、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げられる。
<Spraying>
In the present invention, a carbon film is formed on an object by spraying particles of fullerene onto the object by a thermal spraying method. The thermal spraying method is not particularly limited as long as it is a commonly used thermal spraying method, but a method of forming a powder film at a higher speed is preferable. In the case of flame spraying, high-speed flame spraying (HVOF). Alternatively, plasma spraying under normal pressure or reduced pressure is preferable. Further, it is possible to use a cold spray that causes the powder to collide at a supersonic speed. The atmosphere is not problematic even under normal air, but in order to prevent oxidation and combustion of fullerene, a low oxidation atmosphere, an inert atmosphere, or a reduced pressure is preferable. Examples of the low-oxidation atmosphere include combustion exhaust gas, and examples of the inert atmosphere include argon, helium, and nitrogen.

作成されたカーボン膜をラマン分光法により測定した場合、1200〜1600cm−1付近にブロードなアモルファスカーボンのピークが観察される。フラーレン由来のピークは、全く観察されないか、観察されても微小である。すなわち、本発明で得られるカーボン膜は、ほぼアモルファルカーボンからなるアモルファスカーボン膜である。 When the produced carbon film is measured by Raman spectroscopy, a broad amorphous carbon peak is observed in the vicinity of 1200 to 1600 cm −1 . The peak derived from fullerene is not observed at all or is minute even if observed. That is, the carbon film obtained by the present invention is an amorphous carbon film made of substantially amorphous carbon.

膜厚は、原料として用いるフラーレンの粒径及び膜の用途により異なるが、下限が0.5μm、好ましくは1μm、さらに好ましくは10μm、上限が1mm、好ましくは300μmである。これは、フラーレン粒体の溶射量によって適宜調節される。   The film thickness varies depending on the particle size of the fullerene used as a raw material and the application of the film, but the lower limit is 0.5 μm, preferably 1 μm, more preferably 10 μm, and the upper limit is 1 mm, preferably 300 μm. This is appropriately adjusted according to the spraying amount of the fullerene granules.

溶射では、一般的に高温下において、溶融又は半溶融する粉体でしか成膜が進まないと考えられてきた。しかし、分子結晶で、塑性変形能のあるフラーレンを用いることにより、融点のない炭素材料でも溶射が可能となる。ただし、フラーレンは高温下では、昇華したり、フラーレン同士で反応し、炭素化する、又は、酸素があると燃焼してしまう。溶射時の粒体が高温にさらされるのは瞬時であるが、その間に粒体の表面が昇華、炭化、燃焼してしまっても、大粒径の粒体を用いることにより、粒体内部に変形可能なフラーレンが残っており成膜が進む。また、溶射においては一般的に、粒体の供給には減圧で吸い上げる方法を用いるが、小粒径のフラーレンでは供給する管が詰まる可能性がある。また大粒径では供給が一定にならず、成膜が不均一となる。   In thermal spraying, it has been generally considered that film formation proceeds only with a powder that is melted or semi-molten at high temperatures. However, by using a fullerene that is a molecular crystal and has plastic deformability, thermal spraying is possible even for a carbon material having no melting point. However, fullerenes sublime at high temperatures, react with fullerenes, carbonize, or burn if oxygen is present. Although the particles during thermal spraying are exposed to high temperatures instantaneously, even if the surface of the particles sublimates, carbonizes, or burns during that time, the large particles are used inside the particles. Deformable fullerene remains and film formation proceeds. In spraying, generally, a method of sucking up with a reduced pressure is used to supply granules, but fullerene having a small particle size may clog the supplied pipe. Further, when the particle size is large, the supply is not constant, and the film formation is nonuniform.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はその要旨を超えない限り、以下に示す実施例の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In addition, this invention is not limited to the form of the Example shown below, unless the summary is exceeded.

(実施例)
フラーレン粒体の原料は、混合フラーレンのみ(フロンティアカーボン社製ナノムミックス、C60:60質量%、C70:22質量%、それ以外の分子量の高いフラーレン:18質量%のフラーレン混合体)を使用し、バインダーは使用しなかった。混合フラーレン10kgをロール型圧縮機(新東工業製、コンパクティングマシンBCS25、ロール直径228mm、ロール有効幅48mm)を用い、ロール加圧力175kNで成形を行ったところ、幅が48mm、長さが30〜200mmの板状の成型体が得られた。この成型体をミキサーで粉砕し、150μmと500μmの網ふるいを用い、手動により振とうを5分間行い、粒径150〜500μmのフラーレン粒体を得た。JIS K1474に従い、充填密度を測定したところ、0.93g/cmであった。
(Example)
Raw fullerene granules are mixed fullerene only (manufactured by Frontier Carbon Corporation nano arm mix, C 60: 60% by weight, C 70: 22 wt%, the other molecular weight high fullerenes: 18 mass% fullerene mixture) using However, no binder was used. When 10 kg of mixed fullerene was molded at a roll pressure of 175 kN using a roll type compressor (manufactured by Shinto Kogyo, compacting machine BCS25, roll diameter 228 mm, roll effective width 48 mm), the width was 48 mm and the length 30 A plate-like molded body of ˜200 mm was obtained. The molded body was pulverized with a mixer, and manually shaken for 5 minutes using 150 μm and 500 μm mesh sieves to obtain fullerene granules having a particle size of 150 to 500 μm. When the packing density was measured according to JIS K1474, it was 0.93 g / cm 3 .

このフラーレン粒体を原料として用い、軟鋼表面に、アルゴン雰囲気下、DCアークプラズマ溶射を行った。溶射条件としては、減圧チャンバーを用い、アルゴン置換を行い、圧力を66.7kPa(500Torr)とし、プラズマ出力を34.85kW(電圧41V、電流850A)、アルゴン流量を80L/分、トーチ間距離を130mmとし、500cm/分のスピードで20往復走査した。粉末供給には、粉末供給装置を用い、キャリヤーガスとしてアルゴンを6.1L/分、フラーレン投入量を5g/分の条件で行った。その結果、フラーレン粒体は崩れることなく供給され、溶射により軟鋼表面の全面にわたり均一にカーボン膜ができることを確認した。   Using this fullerene granule as a raw material, DC arc plasma spraying was performed on the mild steel surface in an argon atmosphere. As the thermal spraying conditions, a vacuum chamber was used, argon substitution was performed, the pressure was 66.7 kPa (500 Torr), the plasma output was 34.85 kW (voltage 41 V, current 850 A), the argon flow rate was 80 L / min, and the torch distance was It was set to 130 mm and 20 reciprocating scans were performed at a speed of 500 cm / min. For powder supply, a powder supply apparatus was used under the conditions of 6.1 L / min of argon as a carrier gas and 5 g / min of fullerene input. As a result, it was confirmed that the fullerene granules were supplied without collapsing, and a carbon film was formed uniformly over the entire surface of the mild steel by thermal spraying.

この軟鋼の表面について、ラマン分光装置:Nicolet Almega XR(サーモエレクトロン社製)を用い、励起波長:532nm、測定時間:10秒×6回、分解能:約10cm−1の条件下で、ラマンスペクトルの測定を行った。その結果、1200〜1600cm−1付近にブロードなアモルファスカーボンのピークが観察され、軟鋼鋼表面にアモルファスカーボン膜が形成されていることが確認できた。 About the surface of this mild steel, Raman spectroscopy apparatus: Nicolet Almega XR (manufactured by Thermo Electron Co., Ltd.), excitation wavelength: 532 nm, measurement time: 10 seconds × 6 times, resolution: about 10 cm −1 Measurements were made. As a result, a broad amorphous carbon peak was observed in the vicinity of 1200 to 1600 cm −1 , and it was confirmed that an amorphous carbon film was formed on the surface of the mild steel.

(比較例1)
フラーレン粒体として、実施例と同様の方法で、フラーレンの成形、解砕を行った後、50μmの網ふるいを用い、分級を行い、50μm以下のフラーレン粒体を得た。このフラーレン粒体を用い、実施例と同様の条件で溶射を行った。その結果、フラーレン粒体の供給時に徐々に管が詰まり、均一に粉体が供給されないことがわかった。また、溶射は一部分でしか進まず、全面に均一なカーボン膜を作成することはできなかった。
(Comparative Example 1)
As fullerene granules, fullerene was formed and crushed by the same method as in Example, and then classified using a 50 μm mesh sieve to obtain fullerene granules of 50 μm or less. Using this fullerene granule, thermal spraying was performed under the same conditions as in the examples. As a result, it was found that the tube was gradually clogged during the supply of fullerene particles, and the powder was not supplied uniformly. Moreover, the thermal spraying did not proceed only partially, and a uniform carbon film could not be formed on the entire surface.

(比較例2)
フラーレン粒体として、実施例と同様の方法で、フラーレンの成形、解砕を行った後、800μmの網ふるいを用い、分級を行い、800μm以上のフラーレン粒体を得た。このフラーレン粒体を用い、実施例と同様の条件で溶射を行った。その結果、フラーレン粒体の供給時に大粒径の粉体が時々詰まり、均一に粉体が供給されなかった。また、プラズマフレームも脈動して安定なフレームができず、溶射は一部分でしか進まず、全面に均一なカーボン膜を作成することはできなかった。
(Comparative Example 2)
Fullerene granules were formed and crushed by the same method as in Example, and then classified using an 800 μm mesh sieve to obtain fullerene granules of 800 μm or more. Using this fullerene granule, thermal spraying was performed under the same conditions as in the examples. As a result, when fullerene granules were supplied, powder having a large particle size was sometimes clogged, and the powder was not supplied uniformly. Further, the plasma flame also pulsated and a stable flame could not be formed, and spraying did not proceed only partially, and a uniform carbon film could not be formed on the entire surface.

(比較例3)
ロール加圧力を90kNとすること以外は、実施例と同様に成形、解砕、分級を行い、粒径150〜500μmのフラーレン粒体を得た。かさ密度は、0.61g/cmであった。
(Comparative Example 3)
Except for setting the roll pressing force to 90 kN, molding, crushing, and classification were performed in the same manner as in the examples, and fullerene granules having a particle size of 150 to 500 μm were obtained. The bulk density was 0.61 g / cm 3 .

このフラーレン粒体を用い、実施例と同様の条件で溶射を行った。その結果、溶射は一部分でしか進まず、全面に均一なカーボン膜を作成することはできなかった。また、溶射を継続すると徐々に供給の管が詰まる現象が観察されたことから、供給時にフラーレン粒体が粉化し小粒径になっていると考えられる。   Using this fullerene granule, thermal spraying was performed under the same conditions as in the examples. As a result, thermal spraying progressed only partially, and a uniform carbon film could not be formed on the entire surface. Further, since the phenomenon of gradually clogging the supply pipe was observed when the thermal spraying was continued, it is considered that the fullerene particles were pulverized to a small particle size at the time of supply.

以上、現時点において、最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うフラーレン粒体及びその製造方法、並びにこのフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜、及びその製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments at the present time, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The fullerene particles that can be changed as appropriate without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, the method for producing the fullerene particles, and the use of the fullerene particles as a raw material Also, it should be understood that a carbon film formed by thermal spraying and a manufacturing method thereof are also included in the technical scope of the present invention.

Claims (4)

粒径の下限が50μm以上、上限が800μm以下であり、且つ充填密度が0.7g/cm以上であることを特徴とするフラーレン粒体。 A fullerene granule having a lower limit of particle size of 50 μm or more, an upper limit of 800 μm or less, and a packing density of 0.7 g / cm 3 or more. フラーレンを成形し、解砕後、篩により分級することを特徴とする請求項1に記載のフラーレン粒体の製造方法。 The method for producing fullerene granules according to claim 1, wherein the fullerene is molded, crushed, and classified by a sieve. 請求項1に記載のフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜されることを特徴とするカーボン膜。 A carbon film formed by spraying using the fullerene particles according to claim 1 as a raw material. 請求項1に記載のフラーレン粒体を原料として用い、溶射法により成膜することを特徴とするカーボン膜の製造方法。 A method for producing a carbon film, wherein the fullerene particles according to claim 1 are used as a raw material, and a film is formed by a thermal spraying method.
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