JP2009280879A - Sputtering apparatus for magnetic powder coating - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus for magnetic powder coating capable of coating the surface of powder having magnetism with various metals by a sputtering method. <P>SOLUTION: The sputtering apparatus for powder coating coats the powder having magnetism within a rotary drum held in a vacuum with sputtering particles. The non-magnetic powder of austenitic stainless steel having characteristics of ≤1.2 in permeance is packed into a semi-cylindrical cavity section formed of a semi-cylindrical casing and a housing. A backing plate, a magnet, and a cooling water passage, and a sputtering unit provided with a target plate and a skirt for preventing adhesion of powder are attached to the lower side of the housing, and the surface of the target plate is installed in a position further from the center of rotation of the drum with respect to the packed magnetic powers. A powder impeller is installed within the rotary drum. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、真空に保持された回転ドラム内で、磁性を有する粉末をスパッタ粒子でコーティングする際に使用するスパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a sputtering apparatus for use in coating magnetic powder with sputtered particles in a rotating drum kept in a vacuum.

金属、セラミックス、プラスチックス等の種々の粉末の表面に金属をコーティングすると、新しい特性を付与した粉末を製造することができる。例えば、ダイヤモンド粉末に銅をコーティングすると、焼結が容易となり、熱伝導性が向上し、その上、摩擦熱によるダイヤモンドの酸化分解を防止するので寿命の長いダイヤモンド工具を製造することができる。また、金をコーティングしたニッケル粉末は、電気抵抗が小さく、耐食性に優れており、その上、金粉よりも安価であるから、液晶パネル用やプリント基板用の導電フィラーとして多く使用されている。   When metal is coated on the surface of various powders such as metals, ceramics, and plastics, powders with new characteristics can be produced. For example, if diamond powder is coated with copper, sintering is facilitated, thermal conductivity is improved, and, furthermore, diamond oxidative decomposition due to frictional heat is prevented, so that a diamond tool having a long life can be manufactured. Further, nickel powder coated with gold has low electrical resistance, excellent corrosion resistance, and is cheaper than gold powder, and is therefore often used as a conductive filler for liquid crystal panels and printed circuit boards.

粉末にコーティングする方法としては、無電解めっき法やドライコーティング法等が知られている。   Known methods for coating powder include electroless plating and dry coating.

無電解めっき法とは、粉末を懸濁状態にして、電気めっきまたは無電解めっきを行う方法である。無電解めっき法の場合は、あらかじめ金属粉末の表面をアルカリ脱脂処理および酸洗処理した後、第1層として塩化パラジウム水溶液による触媒付与処理を行って密着性を確保し、その後、第2層としてこの上に無電解金めっき層を形成する。このように、粉末表面への従来のめっき技術は、各種の水溶液を用いたウェットコーティング法である。しかし、この方法で安定した品質の製品を得るためには、これらの各種水溶液中の金属イオン濃度の経時変化に対する反応温度および反応速度などを厳密に管理しなければならず、この管理が大変であるといった課題がある。さらに、水洗、ろ過、乾燥、分級および廃液処理などの多くの処理工程が必要であり、このために製造コストが高価になるといった課題もある。しかも、この無電解めっき法は酸化・還元反応による金属イオンの単なる付着であるから、めっき皮膜と粉末表面との密着性は強固ではなく、ワレやピンホールなどの皮膜欠陥も多いといった課題もある。めっき皮膜にワレやピンホールなどの欠陥が多いと、導電性が経時変化して部分的な導通不良を起こし易いので、使用される電子部品全体の信頼性が著しく劣ってしまう。   The electroless plating method is a method in which powder is suspended and electroplating or electroless plating is performed. In the case of the electroless plating method, the surface of the metal powder is subjected to alkali degreasing treatment and pickling treatment in advance, and then a catalyst application treatment with a palladium chloride aqueous solution is performed as the first layer to ensure adhesion, and then as the second layer. An electroless gold plating layer is formed thereon. Thus, the conventional plating technique to the powder surface is a wet coating method using various aqueous solutions. However, in order to obtain products with stable quality by this method, it is necessary to strictly control the reaction temperature and reaction rate against changes with time of the metal ion concentration in these various aqueous solutions. There is a problem that there is. Furthermore, many processing steps such as washing with water, filtration, drying, classification, and waste liquid treatment are necessary, which causes a problem that the manufacturing cost becomes expensive. Moreover, since this electroless plating method is simply adhesion of metal ions by oxidation / reduction reactions, the adhesion between the plating film and the powder surface is not strong, and there are also problems such as many film defects such as cracks and pinholes. . If there are many defects such as cracks and pinholes in the plating film, the conductivity changes with time and partial conduction failure is likely to occur, so that the reliability of the entire electronic component to be used is remarkably deteriorated.

一方、ドライコーティング法には、真空蒸着法、CVD法およびスパッタリング法などの方法がある。しかし、金の融点は1,066℃、沸点は2,857℃、銀の融点は961℃、沸点は2,163℃と、それぞれ極めて高い温度であるため、真空蒸着法で粉末にコーティングすることは技術的に極めて難しい。また、高温で熱分解して皮膜として析出する金や銀の化合物は見当たらないため、粉末にCVD法でコーティングすることも技術的に極めて難しい。   On the other hand, dry coating methods include methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering. However, the melting point of gold is 1066 ° C, the boiling point is 2,857 ° C, the melting point of silver is 961 ° C, and the boiling point is 2,163 ° C. Is extremely difficult technically. In addition, since no gold or silver compound is thermally decomposed at a high temperature and deposited as a film, it is technically difficult to coat the powder by the CVD method.

これらに対して、スパッタリング法は金属を高温で蒸着する方法ではなく、金属化合物を高温で熱分解させる方法でもない。スパッタリング法は高周波電気を応用して、高エネルギーのプラズマ状態まで励起した金属原子を粉末の表面に高速で衝突させるので、粉末の表面に種々の金属を強固にコーティングすることができる。その上、真空技術を応用したドライコーティング法であるから、製造工程が大幅に短縮できるといった利点もある。また、多量の廃液を発生することもないので、製造コストが安くなり、地球環境にやさしいという大きな利点もある。   On the other hand, the sputtering method is not a method for vapor-depositing a metal at a high temperature, nor is a method for thermally decomposing a metal compound at a high temperature. The sputtering method applies high-frequency electricity to cause metal atoms excited to a high-energy plasma state to collide with the powder surface at high speed, so that various metals can be firmly coated on the powder surface. In addition, since it is a dry coating method using vacuum technology, there is an advantage that the manufacturing process can be greatly shortened. In addition, since a large amount of waste liquid is not generated, there is a great advantage that the manufacturing cost is reduced and it is friendly to the global environment.

このスパッタリングによって粉末の表面にコーティングする方法の基本原理は、例えば下記特許文献1に記載されており、既に公知となっている。その後、下記特許文献2乃至5などの多くの装置特許が出願公開されている。また本発明者らも、回転ドラム方式のスパッタリング装置を下記特許文献6などで紹介している。   The basic principle of the method of coating the surface of the powder by sputtering is described, for example, in Patent Document 1 below, and is already known. Since then, many device patents such as the following Patent Documents 2 to 5 have been published. The present inventors have also introduced a rotating drum type sputtering apparatus in Patent Document 6 below.

これら公知の粉末コーティング用スパッタリング装置にほぼ共通しているのは、例えば図1乃至図3に示すような構成である。図1は公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の全体構成図である。公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の基本構成は、図1で示すように、高周波電源1に接続されたスパッタリングユニット2を内臓した回転ドラム3の中に粉末が収容されており、回転ドラム3の内部を真空排気装置4によって真空に保持する装置である。   What is generally common to these known powder coating sputtering apparatuses is, for example, a structure as shown in FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a known powder coating sputtering apparatus. As shown in FIG. 1, the basic configuration of a known powder coating sputtering apparatus is such that powder is accommodated in a rotating drum 3 containing a sputtering unit 2 connected to a high-frequency power source 1. Is a device that holds the vacuum by the vacuum exhaust device 4.

回転ドラム3は、駆動ロール5aおよび従動ロール5bで支持されている。駆動ロール5aは、駆動モーター5から動力を受け、回転ドラム3を水平軸回りに回転させる。スパッタリングユニット2は、真空シール型軸受け1aで気密保持されたアーム1bによって回転ドラム3の中に装入されており、回転ドラム3の軸方向長さより若干短いターゲットプレート6を斜め下向きに配置している。この気密保持されたアーム1bの中には、ターゲット用冷却水入口1c、ターゲット用冷却水出口1dおよびアルゴンガス入口1eが内臓されている。回転ドラム3は、真空シール型軸受け4aによって気密保持された真空排気装置4で真空に保持されている。   The rotating drum 3 is supported by a drive roll 5a and a driven roll 5b. The drive roll 5a receives power from the drive motor 5 and rotates the rotary drum 3 around the horizontal axis. The sputtering unit 2 is inserted into the rotating drum 3 by an arm 1b hermetically held by a vacuum seal type bearing 1a, and a target plate 6 slightly shorter than the axial length of the rotating drum 3 is disposed obliquely downward. Yes. In the airtight arm 1b, a target cooling water inlet 1c, a target cooling water outlet 1d, and an argon gas inlet 1e are incorporated. The rotary drum 3 is held in a vacuum by a vacuum exhaust device 4 which is airtightly held by a vacuum seal type bearing 4a.

非磁性粉末の場合には、粉末は重力によって常時回転ドラム3の底部に集まっているので、回転ドラム3を回転させると底面で流動状態になる。高周波電源1によってプラズマ状態にまで励起されたアルゴン原子などの衝撃で、ターゲットプレート6からコーティング粒子が叩き出され、回転ドラム3の中を飛翔して、この流動状態にある粉末の表面に被着する。所定のコーティング層が形成された後、回転ドラム3を停止し、大気開放してコーティングされた粉末を取り出す。   In the case of a non-magnetic powder, the powder is always gathered at the bottom of the rotating drum 3 by gravity, so that when the rotating drum 3 is rotated, the powder becomes fluid at the bottom surface. The coating particles are knocked out of the target plate 6 by the impact of argon atoms excited to the plasma state by the high frequency power source 1 and fly through the rotating drum 3 to adhere to the surface of the powder in the fluid state. To do. After the predetermined coating layer is formed, the rotary drum 3 is stopped, and the atmosphere is released to the atmosphere to take out the coated powder.

図2は、公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の中の回転ドラムおよびスパッタリングユニットの部分断面図である。さらに図3は、公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の中のスパッタリングユニットの拡大断面図である。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a rotating drum and a sputtering unit in a known powder coating sputtering apparatus. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a sputtering unit in a known powder coating sputtering apparatus.

スパッタリングユニット2は、回転ドラム3に対して同心円状に作製した半円筒状ケーシング2aとターゲットプレート6とを有して構成されている。半円筒状ケーシング2aの内部に補強プレート2bが設けられており、このプレートにより内部空洞は空洞部2c及び2dに二分されている。   The sputtering unit 2 includes a semi-cylindrical casing 2 a and a target plate 6 that are produced concentrically with respect to the rotating drum 3. A reinforcing plate 2b is provided inside the semi-cylindrical casing 2a, and the internal cavity is divided into two cavities 2c and 2d by this plate.

半円筒状ケーシング2aの内部が半円筒状になっている理由は、回転ドラム3の内部を短時間で高真空状態にするために、回転ドラム3の内部の体積をできるだけ小さくする必要があるためである。常圧の大気で満たされている空洞部2cおよび2dは、回転ドラム3の内部が高真空の状態になっても、半円筒状ケーシング2aに十分な耐圧強度を付与するために、半円筒状にして補強プレート2bを取り付けてある。なお、この補強プレート2bは、スパッタリングユニット2が片持ち支持されるときの撓みを抑制する効果もある。   The reason why the inside of the semi-cylindrical casing 2a is semi-cylindrical is that it is necessary to make the volume inside the rotating drum 3 as small as possible in order to make the inside of the rotating drum 3 in a high vacuum state in a short time. It is. The cavities 2c and 2d filled with atmospheric air are semi-cylindrical in order to give sufficient pressure-resistant strength to the semi-cylindrical casing 2a even when the inside of the rotary drum 3 is in a high vacuum state. The reinforcing plate 2b is attached. In addition, this reinforcement plate 2b also has an effect which suppresses bending when the sputtering unit 2 is cantilever-supported.

半円筒状ケーシング2aの両端縁部には、取付け金具2eを介してハウジング2fが固定されている。ハウジング2fは、両側縁に支持プレート2gを垂直下方に突出させている。取付け金具2eに絶縁材を組み込み、または支持プレート2gを絶縁性とすることによって、バッキングプレート6aとハウジング2fを電気的に遮断している。   A housing 2f is fixed to both edge portions of the semi-cylindrical casing 2a via attachment fittings 2e. The housing 2f has a support plate 2g projecting vertically downward on both side edges. The backing plate 6a and the housing 2f are electrically disconnected by incorporating an insulating material into the mounting bracket 2e or making the support plate 2g insulative.

バッキングプレート6aは、スパッタリング中に昇温するターゲットプレート6を冷却するために、銅や銅合金などの熱伝導性の良い材料で作製され、支持プレート2gによって挟持されている。バッキングプレート6aの裏側には、マグネット6bを収容する複数の凹部が形成されており、バッキングプレート6aの表側には、取付け金具6dによってターゲットプレート6が取り付けられている。また、バッキングプレート6aには、バッキングプレートマグネット6bから外部に磁束が漏えいしないように、磁気シールド6cが組み込まれている。バッキングプレート6aの表側には、プラズマを発生させる時の対極になるシールドカバー6eがバッキングプレート6aと所定の距離を保って取り付けられている。さらに、バッキングプレート6aの裏側には、水冷機構が配置されている。ここで水冷機構とは、バッキングプレート6a、サイドプレート6f及びフロントプレート6gによって囲まれた冷却水通路2hをいう。サイドプレート6fは、絶縁体6hを介してバッキングプレート6aに固定される。スパッタリングを行っている間は、半円筒状ケーシング2aをアース電位とし、高周波電源1からバッキングプレート6aを介して高電圧がターゲットプレート6に印加される。   The backing plate 6a is made of a material having good thermal conductivity such as copper or a copper alloy, and is sandwiched between the support plates 2g in order to cool the target plate 6 that is heated during sputtering. A plurality of recesses for accommodating the magnet 6b are formed on the back side of the backing plate 6a, and the target plate 6 is attached to the front side of the backing plate 6a by a mounting bracket 6d. In addition, a magnetic shield 6c is incorporated in the backing plate 6a so that magnetic flux does not leak from the backing plate magnet 6b to the outside. On the front side of the backing plate 6a, a shield cover 6e serving as a counter electrode when generating plasma is attached with a predetermined distance from the backing plate 6a. Further, a water cooling mechanism is disposed on the back side of the backing plate 6a. Here, the water cooling mechanism refers to the cooling water passage 2h surrounded by the backing plate 6a, the side plate 6f, and the front plate 6g. The side plate 6f is fixed to the backing plate 6a via the insulator 6h. During the sputtering, the semi-cylindrical casing 2a is set to the ground potential, and a high voltage is applied to the target plate 6 from the high frequency power source 1 through the backing plate 6a.

英国特許第1497782号明細書British Patent No. 14977782 特開平1−287202号公報JP-A-1-287202 特開平3−153864号公報JP-A-3-153864 特開平4−173955号公報JP-A-4-173955 特開平8−81768号公報JP-A-8-81768 特開平2−153068号公報JP-A-2-153068

最近、科学技術の発達とともに、「導電フィラー用」、「自動車排ガス触媒用」、「燃料電池触媒用」、「焼結磁石用」および「金属粉射出成型用」などの用途向けに、高性能で安価で省資源を目的とした新しいコーティング粉末が求められている。   Recently, with the development of science and technology, high performance for applications such as "for conductive filler", "for automobile exhaust gas catalyst", "for fuel cell catalyst", "for sintered magnet" and "for metal powder injection molding" There is a need for new coating powders that are inexpensive and resource-saving.

従来法による粉末コーティング用スパッタリング装置で非磁性粉末をコーティングする場合には何の問題もない。しかし、この装置で、鉄粉、ニッケル粉、コバルト粉、ハードフェライト粉、ソフトフェライト粉、フェライト系ステンレス鋼粉またはマルテンサイト系ステンレス鋼粉などの磁性を有する粉末の表面に、スパッタリング法によって金、銀、白金、銅、パラジウム、アルミニウムまたはチタニウムなどの各種金属をコーティングすることは技術的に困難であった。   There is no problem when the non-magnetic powder is coated by a conventional powder coating sputtering apparatus. However, with this apparatus, the surface of the magnetic powder such as iron powder, nickel powder, cobalt powder, hard ferrite powder, soft ferrite powder, ferritic stainless steel powder or martensitic stainless steel powder is gold by sputtering, Coating various metals such as silver, platinum, copper, palladium, aluminum, or titanium has been technically difficult.

その理由は、一般にDC型およびRF型マグネトロンスパッタリング装置はいずれも、スパッタリング時に発生するアルゴンガスプラズマを磁界によって封じ込めてより高密度状態のプラズマを作り出しスパッタリング効率を上げるために、図2および図3に示すようなターゲットプレート6の裏面にサマリウム・コバルト系またはインジウム・鉄系の強力なマグネット6bを配置しているためである。より具体的に説明すると、図2および図3に示すように、磁性を有する粉末の表面にスパッタリングによって各種金属をコーティングする場合、磁性粉末は回転ドラム3の内周面に付着した状態で回転によって持ち上げられ、回転ドラム3の上部から落下する。その時、マグネット6bの強力な磁力の影響によって、ほとんどの磁性粉末Paは半円筒状ケーシング2aの上に付着、堆積する。半円筒状ケーシング2aの上からこぼれ落ちた磁性粉末の一部Pbは、落下途中にマグネット6bの強力な磁力の影響によって、ターゲットプレート6の表面に付着して異常放電の原因になってしまう。さらに、重力によって回転ドラム3の底部に集まった磁性粉末Pcは、強力な磁力の影響によって凝集してしまう。またこの場合、回転ドラム3の底部に集まった磁性粉末Pcに対してターゲットプレート6の表面が回転ドラムの回転中心点よりも近い位置に設置されているため、強力な磁力の影響によって底部に凝集して盛り上がった磁性粉末Pcの一部がターゲットプレート6の表面に付着してしまう。この結果、従来法による粉末コーティング用スパッタリング装置では、すべての粉末に均一にコーティングすることが技術的に不可能であった。   The reason for this is that, in general, both DC type and RF type magnetron sputtering devices are shown in FIGS. 2 and 3 in order to increase the sputtering efficiency in order to contain argon gas plasma generated during sputtering by a magnetic field to create a higher density plasma. This is because a strong samarium / cobalt-based or indium / iron-based magnet 6b is disposed on the back surface of the target plate 6 as shown. More specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, when various metals are coated on the surface of the magnetic powder by sputtering, the magnetic powder adheres to the inner peripheral surface of the rotary drum 3 by rotation. It is lifted and falls from the top of the rotating drum 3. At that time, most of the magnetic powder Pa adheres and accumulates on the semi-cylindrical casing 2a due to the strong magnetic force of the magnet 6b. A part Pb of the magnetic powder spilled from the semi-cylindrical casing 2a adheres to the surface of the target plate 6 due to the strong magnetic force of the magnet 6b during the fall and causes abnormal discharge. Furthermore, the magnetic powder Pc gathered at the bottom of the rotating drum 3 due to gravity will aggregate due to the influence of a strong magnetic force. Further, in this case, since the surface of the target plate 6 is installed at a position closer to the rotation center point of the rotary drum than the magnetic powder Pc collected at the bottom of the rotary drum 3, it is agglomerated at the bottom due to the influence of a strong magnetic force. Then, a part of the raised magnetic powder Pc adheres to the surface of the target plate 6. As a result, it has been technically impossible to uniformly coat all the powders with the conventional powder coating sputtering apparatus.

そこで本発明は、従来法による粉末コーティング用スパッタリング装置の内部構造にさらなる工夫を加えることによって、上記課題を解決し、磁性を有する粉末の表面にもスパッタリングによって各種金属を均一にコーティングできる装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems by further improving the internal structure of the powder coating sputtering apparatus according to the conventional method, and provides an apparatus capable of uniformly coating various metals on the surface of magnetic powder by sputtering. The purpose is to do.

本発明に係る真空に保持された回転ドラム内で、磁性を有する粉末をスパッタ粒子でコーティングする粉末コーティング用スパッタリング装置は、(1)回転ドラムの内周面と同心円状の周壁を持つ半円筒状ケーシングと、半円筒状ケーシングに取り付けられたハウジングとによって形成される半円筒状の空洞部に、非磁性でかつ導磁率が1.2以下の特性を有する平均粒径が50μm以上300μm未満のオーステナイト系ステンレス鋼の粉末が充填されており、(2)スパッタリングユニットがハウジングの下側に取り付けられ、かつハウジングから絶縁されたバッキングプレートと、バッキングプレートとハウジングの間に配置されたマグネットおよび冷却水通路と、回転ドラム内に装入された磁性粉末に対向するようにバッキングプレートに取り付けられたターゲットプレートと、支持プレートの外側に設置した粉末付着防止用スカートとを備えており、(3)スパッタリングユニットが高周波電源に挿通したアームに片持ち支持されて回転ドラムの片側から装入され、ターゲットプレートの表面が装入された磁性粉末に対して回転ドラムの回転中心点よりも遠い位置に設置されており、(4)回転ドラム内に粉末撹拌翼が設置されている。   A sputtering apparatus for powder coating that coats magnetic powder with sputtered particles in a rotating drum held in vacuum according to the present invention includes: (1) a semi-cylindrical shape having a peripheral wall concentric with the inner peripheral surface of the rotating drum. An austenite having an average particle size of 50 μm or more and less than 300 μm in a semi-cylindrical cavity formed by a casing and a housing attached to the semi-cylindrical casing and having nonmagnetic properties and a magnetic conductivity of 1.2 or less (2) A backing plate in which a sputtering unit is attached to the lower side of the housing and insulated from the housing, and a magnet and a cooling water passage disposed between the backing plate and the housing. And a backing plate so as to face the magnetic powder charged in the rotating drum. (3) A sputtering unit is cantilevered by an arm inserted into a high-frequency power source and is provided on one side of a rotating drum. Is installed at a position farther from the rotation center point of the rotating drum than the magnetic powder charged on the surface of the target plate, and (4) a powder agitating blade is installed in the rotating drum. .

以上、本発明による粉末コーティング用スパッタリング装置を用いれば、磁性を有する粉末の表面に各種金属を効率よくかつ均一にコーティングすることが可能となる。   As mentioned above, if the sputtering apparatus for powder coating by this invention is used, it will become possible to coat various metal efficiently and uniformly on the surface of the powder which has magnetism.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は異なる多くの形態による実施が可能であり、以下の実施形態、実施例に示す記載にのみ狭く限定されるものでないことはいうまでもない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, it is needless to say that the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to the description shown in the following embodiments and examples.

図4は、本実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の全体構成図であり、図1に示す公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の構造を基本としつつ改造を加えたものとなっている。図5は、本実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の中の回転ドラムおよびスパッタリングユニットの部分断面図であり、図6は、本実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の中のスパッタリングユニットの拡大断面図である。   FIG. 4 is an overall configuration diagram of the powder coating sputtering apparatus according to the present embodiment, which is modified based on the structure of the known powder coating sputtering apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the rotating drum and the sputtering unit in the powder coating sputtering apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 is an enlarged view of the sputtering unit in the powder coating sputtering apparatus according to the present embodiment. It is sectional drawing.

本実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置は、以下の3項目の対策を施すことにより上記課題を解決することができる。   The powder coating sputtering apparatus according to this embodiment can solve the above problems by taking the following three measures.

(1) 半円筒状ケーシング2aの上に付着、堆積する磁性粉末Paの発生防止対策
半円筒状ケーシング2aの上に磁性粉末Paが付着、堆積する原因は、マグネット6bの強力な磁力の影響である。本発明者らは、上記課題について鋭意研究した結果、半円筒状ケーシング2aの空洞部2c及び2dに、非磁性でかつ導磁率が1.2以下の特性を有する平均粒径が50μm以上300μm未満のオーステナイト系ステンレス鋼の粉末7を充填すると、磁力の影響を激減させ、半円筒状ケーシング2aの上に磁性粉末Paを殆ど付着、堆積させないようにすることができた。
(1) Measures to prevent magnetic powder Pa adhering and depositing on semicylindrical casing 2a The cause of magnetic powder Pa adhering and accumulating on semicylindrical casing 2a is due to the strong magnetic force of magnet 6b. is there. As a result of diligent research on the above problems, the inventors of the present invention have an average particle diameter of 50 μm or more and less than 300 μm in the hollow portions 2c and 2d of the semi-cylindrical casing 2a. When the austenitic stainless steel powder 7 was filled, the influence of the magnetic force was drastically reduced, and the magnetic powder Pa was hardly adhered and deposited on the semi-cylindrical casing 2a.

ここで導磁率とは、ステンレス鋼の特性の一つである。通常、磁場の強さが200エルステッドにおいて測定された誘導磁気の強さ(ガウス)で示され、数値が大きくなるほど、磁性が強いことを示す。これが1.0であれば、完全な非磁性であることを意味する。非磁性でかつ導磁率が1.2以下の特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼としては、SUS301、SUS302、SUS303、SUS304、SUS304L、SUS305、SUS309、SUS309S、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS317L、SUS321、SUS330およびSUS347などがある。好ましくは、SUS304またはSUS304Lであり、比較的安価な粉末が市販されている。なお、磁性を有し、導磁率が1.2より大きい鉄粉、ニッケル粉、コバルト粉、ハードフェライト粉、ソフトフェライト粉、SUS430などのフェライト系ステンレス鋼粉またはSUS410などのマルテンサイト系ステンレス鋼粉は、強力な永久磁石の磁力を弱めることができないので、本実施形態において採用は好ましくない。   Here, magnetic conductivity is one of the characteristics of stainless steel. Usually, the strength of the magnetic field is indicated by the strength of the induced magnetism (Gauss) measured at 200 Oersted, and the larger the value, the stronger the magnetism. If this is 1.0, it means completely non-magnetic. As an austenitic stainless steel that is nonmagnetic and has a magnetic conductivity of 1.2 or less, SUS301, SUS302, SUS303, SUS304, SUS304L, SUS305, SUS309, SUS309S, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317L, SUS317L, Examples include SUS321, SUS330, and SUS347. Preferably, it is SUS304 or SUS304L, and a relatively inexpensive powder is commercially available. Iron powder, nickel powder, cobalt powder, hard ferrite powder, soft ferrite powder, ferritic stainless steel powder such as SUS430 or martensitic stainless steel powder such as SUS410 that has magnetism and has a magnetic conductivity greater than 1.2 Since it is not possible to weaken the magnetic force of a strong permanent magnet, it is not preferable to employ this embodiment.

本実施形態において用いる半円筒状ケーシング2aに空洞部2c及び2dに充填される粉末7としては、ガスアトマイズ法で製造されたこれら市販の球状粉末を、平均粒径が50μm以上300μm未満の範囲に分級したものを使用する。平均粒径が50μm未満又は300μm以上の粉末は、ガスアトマイズ法では極めて収率が悪いので高価となってしまう。   As the powder 7 filled in the hollow portions 2c and 2d in the semi-cylindrical casing 2a used in the present embodiment, these commercially available spherical powders manufactured by the gas atomization method are classified into a range in which the average particle diameter is 50 μm or more and less than 300 μm. Use what you did. A powder having an average particle size of less than 50 μm or 300 μm or more is expensive because the yield is extremely poor in the gas atomization method.

また、もし半円筒状ケーシング2aの空洞部2c及び2dをオーステナイト系ステンレス鋼の粉末7で充填せずに、すべて無垢のステンレス鋼とした場合、確かに磁力線の遮蔽効果を最大とすることができるが、重量が極めて重くなってしまうため方持ち支持している軸受け1aやアーム1bの強度および寿命の点で問題が大きい。その上、肉厚ステンレス鋼から削り出すのは加工費が極めて高価となるので実用的ではない。   Also, if the hollow portions 2c and 2d of the semi-cylindrical casing 2a are not filled with the austenitic stainless steel powder 7 and are all made of pure stainless steel, the shielding effect of the magnetic field lines can surely be maximized. However, since the weight becomes extremely heavy, there is a serious problem in terms of strength and life of the bearing 1a and arm 1b that are supported in a cantilever manner. In addition, it is not practical to cut out from thick stainless steel because the processing cost is extremely high.

また、本実施形態において、半円筒状ケーシング2aは、通常SUS304系のステンレス鋼で作られているので、粉末の滑り性が悪い。そこで、この全面に、潤滑性に優れたフッ素樹脂系の粘着テープを貼るか又は塗料を塗ると、磁性粉末Paがより付着、堆積し難くなるため好ましい。   Moreover, in this embodiment, since the semi-cylindrical casing 2a is usually made of SUS304 series stainless steel, the sliding property of the powder is poor. Therefore, it is preferable to apply a fluororesin-based adhesive tape having excellent lubricity or a paint to the entire surface because the magnetic powder Pa is more difficult to adhere and deposit.

(2) ターゲットプレート6の表面に付着する磁性粉末Pbの発生防止対策
半円筒状ケーシング2aの上からこぼれ落ちた磁性粉末の一部Pbが落下途中にターゲットプレート6の表面に付着する原因は、マグネット6bの強力な磁力の影響である。そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、(A)支持プレート2gの外側に粉末付着防止用スカート8を設置すること、及び(B)装入された磁性粉末に対し、ターゲットプレート6の表面を回転ドラムの回転中心点よりも遠い位置に設置されることによって、半円筒状ケーシング2aの上からこぼれ落ちた磁性粉末の一部Pbが、落下途中にターゲットプレート6の表面に付着することを防止し、この結果異常放電を防止できることを見出した。
(2) Measures to prevent generation of magnetic powder Pb adhering to the surface of the target plate 6 A part of the magnetic powder Pb spilled from the semi-cylindrical casing 2a adheres to the surface of the target plate 6 during the fall. This is due to the strong magnetic force of 6b. Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have found that (A) the skirt 8 for preventing powder adhesion is installed on the outside of the support plate 2g, and (B) the surface of the target plate 6 against the magnetic powder charged. Is installed at a position farther from the rotational center point of the rotating drum, thereby preventing a part of the magnetic powder Pb spilled from the semi-cylindrical casing 2a from adhering to the surface of the target plate 6 during the fall. As a result, it has been found that abnormal discharge can be prevented.

粉末付着防止用スカート8の材質は、電気絶縁性でなければならないこと及び高温のプラズマにさらされるので耐熱性に優れていなければならないことから、厚さ1mm程度のフッ素樹脂系のポリテトラフルオロエチレン樹脂のシートであることが好適である。また、粉末付着防止用スカート8は、ターゲットプレート6の下面から10mm以上30mm以下の範囲で下方にせり出しておくことが重要である。粉末付着防止用スカート8が、ターゲットプレート6の下面から10mmよりも短い場合、磁性粉末の一部Pbが磁力線に沿って落下途中にターゲットプレート6の表面に付着してしまうのを防止することが困難となる。また一方で、粉末付着防止用スカート8が、ターゲットプレート6の下面から30mmよりも長い場合には、ターゲットプレート6の表面で磁界に沿って形成されるプラズマが安定しないという問題を発生させてしまう。   The material of the powder adhesion preventing skirt 8 must be electrically insulating, and must be excellent in heat resistance because it is exposed to high-temperature plasma, so a fluororesin-based polytetrafluoroethylene having a thickness of about 1 mm. A resin sheet is preferred. It is important that the powder adhesion preventing skirt 8 protrudes downward from the lower surface of the target plate 6 within a range of 10 mm to 30 mm. When the powder adhesion preventing skirt 8 is shorter than 10 mm from the lower surface of the target plate 6, it is possible to prevent a part Pb of the magnetic powder from adhering to the surface of the target plate 6 in the middle of dropping along the magnetic field lines. It becomes difficult. On the other hand, when the powder adhesion preventing skirt 8 is longer than 30 mm from the lower surface of the target plate 6, the problem arises that the plasma formed along the magnetic field on the surface of the target plate 6 is not stable. .

ターゲットプレート6の表面を、装入された磁性粉末に対して、回転ドラム3の回転中心点よりも遠い位置に設置すると、マグネット6bと磁性粉末Pcとの間の距離が離れるので、磁性粉末Pcがターゲットプレート6の表面に付着し難くなる。なお、この構成により、公知の方法よりも粉末の仕込み量を多くすることができるといった利点もある。特に、かさ密度の小さい(0.2g/cm以下の)ハードフェライト粉、ソフトフェライト粉、γ−アルミナ粉またはシリカ粉の表面に種々の金属を効率良くコーティングすることも可能である。この場合において、ターゲットプレート6の表面は回転ドラム3の回転中心点に対し、10mm以上50mm以下の範囲で離れていることが好ましい。10mm以上とすることで磁性粉末Pcとターゲットプレート6との距離を十分取り、ターゲットプレート6の表面に付着し難くすることができる。一方、50mm以下とすることで(寸法にもよるが)スパッタリングユニット2を回転ドラム3の回転中心点から上部に移動させたとしても回転ドラム3の大きさの大幅な増加をもたらさずに済むという利点がある。 If the surface of the target plate 6 is placed at a position farther from the center of rotation of the rotary drum 3 than the charged magnetic powder, the distance between the magnet 6b and the magnetic powder Pc is increased. Becomes difficult to adhere to the surface of the target plate 6. This configuration also has the advantage that the amount of powder charged can be increased compared to known methods. In particular, it is possible to efficiently coat various metals on the surface of hard ferrite powder, soft ferrite powder, γ-alumina powder or silica powder having a small bulk density (0.2 g / cm 3 or less). In this case, it is preferable that the surface of the target plate 6 is separated from the rotation center point of the rotary drum 3 in a range of 10 mm to 50 mm. By setting it to 10 mm or more, a sufficient distance between the magnetic powder Pc and the target plate 6 can be secured, and it can be made difficult to adhere to the surface of the target plate 6. On the other hand, if the sputtering unit 2 is moved from the center of rotation of the rotating drum 3 to the upper part (depending on the dimensions), the size of the rotating drum 3 can be prevented from being significantly increased by being 50 mm or less. There are advantages.

(3) 強力な磁力の影響によって回転ドラム3の底部に凝集する磁性粉末Pcの発生防止対策
重力によって回転ドラム3の底部に集まる磁性粉末Pcが凝集するのは、強力な磁力の影響である。そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、回転ドラム3内に粉末撹拌翼9を設置して磁性粉末Pcを強制的に撹拌すると、凝集して盛り上がるのをほぼ防止できることを見出した。
(3) Measures to prevent generation of magnetic powder Pc that aggregates at the bottom of the rotating drum 3 due to the influence of a strong magnetic force The magnetic powder Pc that collects at the bottom of the rotating drum 3 due to gravity aggregates due to the influence of a strong magnetic force. Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have found that if the powder stirring blade 9 is installed in the rotating drum 3 and the magnetic powder Pc is forcibly stirred, it is possible to substantially prevent aggregation and swell.

この粉末撹拌翼9は、真空シール型軸受け9aによって気密保持され、揺動型粉末撹拌モーター9bで、回転ドラム3の回転軸を中心に±αの角度の範囲内を揺動することによって磁性粉末Pcの凝集を防止する。粉末撹拌翼9の材質は、銅またはSUS304オーステナイト系ステンレス鋼が好適である。その形状は、3mm以上10mm以下の径を有する棒が好適であるが、真球状、粒状、塊状、破砕状、多孔質状、凝集状、フレーク状、スパイク状、フィラメント状、ファイバー状またはウイスカー状などの粉末の形状、流動性およびかさ密度などの特性に合わせて、バドル翼、スクリュー翼、ブラシ翼、櫛翼または螺旋翼なども使用することができる。   The powder agitating blade 9 is hermetically held by a vacuum seal type bearing 9a, and is oscillated within an angle range of ± α around the rotation axis of the rotary drum 3 by an oscillating type powder agitating motor 9b. Prevent aggregation of Pc. The material of the powder stirring blade 9 is preferably copper or SUS304 austenitic stainless steel. The rod is preferably a rod having a diameter of 3 mm or more and 10 mm or less, but a spherical shape, a granular shape, a lump shape, a crushed shape, a porous shape, an agglomerated shape, a flake shape, a spike shape, a filament shape, a fiber shape or a whisker shape. A paddle wing, a screw wing, a brush wing, a comb wing, a spiral wing, or the like can also be used according to characteristics such as powder shape, fluidity, and bulk density.

粉末撹拌モーター9bの揺動運動は、電気回路の正負を逆転することによって簡単に行える。揺動角度(±α)は、適宜調整可能であるが45度が好適である。揺動速度は、通常1〜3往復/分間に設定することが好ましい。粉末の凝集状態に応じて、揺動角度や揺動速度を最適な値に調整することも好ましく、さらに間欠的に撹拌しても良い。揺動角度や揺動速度の設定を誤ると、磁性粉末Pcの凝集を防止できない場合や、逆に磁性粉末Pcが舞い上がってターゲットプレートの表面に付着して異常放電の原因になってしまう場合がある。   The swinging motion of the powder agitating motor 9b can be easily performed by reversing the positive and negative of the electric circuit. The swing angle (± α) can be adjusted as appropriate, but is preferably 45 degrees. The rocking speed is usually preferably set to 1 to 3 reciprocations / minute. It is also preferable to adjust the rocking angle and rocking speed to optimum values according to the state of powder aggregation, and intermittent stirring may be used. If the swing angle and swing speed are set incorrectly, the magnetic powder Pc may not be agglomerated, or conversely, the magnetic powder Pc may rise and adhere to the surface of the target plate, causing abnormal discharge. is there.

従来法の無電解めっき法で金や銀などをコーティングした場合、還元剤の分解生成物であるリン(P)やホウ素(B)などが皮膜中に混入するため、純度が99mass%以下に低下し、その結果皮膜の電気抵抗値が高くなり、加工性や耐食性が劣ることになってしまうが、スパッタリング法で金や銀などをコーティングする場合、ターゲットは純度が99.9mass%以上の高純度金属を使用することができ、皮膜の電気抵抗値が低くなり、加工性や耐食性も優れている。すなわち、本実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置を用いれば、磁性を有する粉末の表面に各種金属を効率よくかつ均一にコーティングすることが可能となる。   When gold or silver is coated by the conventional electroless plating method, phosphorus (P), boron (B), etc., which are decomposition products of the reducing agent, are mixed in the film, so the purity drops to 99 mass% or less. As a result, the electrical resistance value of the film becomes high and the workability and corrosion resistance become poor. However, when gold or silver is coated by sputtering, the target has a high purity of 99.9 mass% or more. Metal can be used, the electrical resistance value of the film is lowered, and the workability and corrosion resistance are also excellent. That is, if the sputtering apparatus for powder coating according to the present embodiment is used, various metals can be efficiently and uniformly coated on the surface of the magnetic powder.

なおターゲットプレート6として、例えば金、銀、パラジウム、白金、ロジウム、銅、アルミニウム、チタン、オーステナイト系ステンレス鋼を使用することができる。また、磁性を有する粉末としては、例えば鉄粉、ニッケル粉、コバルト粉、ハードフェライト粉、ソフトフェライト粉、SUS430などのフェライト系ステンレス鋼粉またはSUS410などのマルテンサイト系ステンレス鋼粉を使用することができる。なお、本装置は、磁性を有しないアルミニウムや銅等の各種金属系粉末、アルミナやシリカなどの各種セラミックス系粉末、アクリル樹脂やポリエステル樹脂などの各種プラスチック系粉末ならびにカーボンブラックや活性炭等も使用することができる。   As the target plate 6, for example, gold, silver, palladium, platinum, rhodium, copper, aluminum, titanium, or austenitic stainless steel can be used. As the magnetic powder, for example, iron powder, nickel powder, cobalt powder, hard ferrite powder, soft ferrite powder, ferritic stainless steel powder such as SUS430 or martensitic stainless steel powder such as SUS410 may be used. it can. This device also uses various metal powders such as aluminum and copper that do not have magnetism, various ceramic powders such as alumina and silica, various plastic powders such as acrylic resin and polyester resin, and carbon black and activated carbon. be able to.

以下、上記実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置を作製し、その効果を確認した。主要な部分については、以下のように設定した。   Hereafter, the sputtering apparatus for powder coating which concerns on the said embodiment was produced, and the effect was confirmed. The main parts were set as follows.

(1)半円筒状ケーシングの空洞部に、非磁性でかつ導磁率が1.2以下の特性を有する平均粒径が100μmのSUS304オーステナイト系ステンレス鋼の粉末を充填した。
(2)半円筒状ケーシングの外周面には、潤滑性に優れたフッ素樹脂系の粘着テープ(チューコーフロー粘着テープ、メーカー:中興化成工業)を貼った。
(3)粉末付着防止用スカートは、フッ素樹脂系のシート(ポリテトラフルオロエチレン樹脂、厚さ:1mm)を使用した。
(4)粉末付着防止用スカートは、ターゲットプレートの下面から20mm下方にせり出して取り付けた。
(5)装入されたニッケル粉に対して、ターゲットプレートの表面を回転ドラムの回転中心点よりも10mm遠い位置に設置した。
(6)粉末撹拌翼は、直径が5mm径の銅棒を使用した。
(7)粉末撹拌翼の揺動角度(±α)は、30度とした。
(8)粉末撹拌翼の揺動速度は、2往復/分間に設定した。
(1) The hollow portion of the semi-cylindrical casing was filled with SUS304 austenitic stainless steel powder having an average particle size of 100 μm, which is nonmagnetic and has a magnetic conductivity of 1.2 or less.
(2) On the outer peripheral surface of the semi-cylindrical casing, a fluororesin-based adhesive tape (Chuco Flow adhesive tape, manufacturer: Chuko Kasei Kogyo Co., Ltd.) excellent in lubricity was attached.
(3) As the skirt for preventing powder adhesion, a fluororesin sheet (polytetrafluoroethylene resin, thickness: 1 mm) was used.
(4) The skirt for preventing powder adhesion was attached by protruding 20 mm downward from the lower surface of the target plate.
(5) The surface of the target plate was placed 10 mm farther from the center of rotation of the rotating drum than the charged nickel powder.
(6) As the powder stirring blade, a copper rod having a diameter of 5 mm was used.
(7) The rocking angle (± α) of the powder stirring blade was 30 degrees.
(8) The rocking speed of the powder stirring blade was set to 2 reciprocations / minute.

まず、この装置に銀のターゲットプレート(寸法:10mm厚×60mm幅×150mm長)を取り付けた。次いで、磁性を有する粉末である球状ニッケル粉(平均粒径:10μm、メーカー:INCO、タイプ:CNS)200gを回転ドラムの中に装入した。   First, a silver target plate (dimension: 10 mm thickness × 60 mm width × 150 mm length) was attached to the apparatus. Next, 200 g of spherical nickel powder (average particle size: 10 μm, manufacturer: INCO, type: CNS), which is a magnetic powder, was charged into a rotating drum.

アルゴンガスの流量を7ccmに設定し、回転ドラムを2rpmの速度で回転させながら、その内部を1×10−1Pa.の真空度に調節した。 The argon gas flow rate was set to 7 ccm, and while rotating the rotating drum at a speed of 2 rpm, the inside thereof was 1 × 10 −1 Pa. The degree of vacuum was adjusted.

また、DCマグネトロン方式のスパッタリング電源を用いて、1KWの出力で2時間14分間スパッタリングを行った。なおスパッタリング操作を終了後、装置を停止し、回転ドラムを大気圧に戻した。   Further, sputtering was performed for 2 hours and 14 minutes at an output of 1 KW using a DC magnetron type sputtering power source. After the sputtering operation, the apparatus was stopped and the rotating drum was returned to atmospheric pressure.

この結果、球状ニッケル粉の表面に15mass%量の銀をコーティングすることができ、その得られたコーティング粉末の重量は232g(回収率:98%)と高収率であり、ほとんどの粉末一粒ずつに均一に銀がコーティングされていた。   As a result, the surface of the spherical nickel powder can be coated with 15 mass% of silver, and the resulting coating powder has a high yield of 232 g (recovery rate: 98%). Each was uniformly coated with silver.

次に、15mass%量の銀をコーティングした球状ニッケル粉を回転ドラムの中に残したまま、銀のターゲットプレートを取り外して、金のターゲットプレート(寸法:10mm厚×60mm幅×150mm長)と交換した。   Next, with the spherical nickel powder coated with 15 mass% of silver remaining in the rotating drum, the silver target plate is removed and replaced with a gold target plate (dimensions: 10 mm thick x 60 mm wide x 150 mm long) did.

そして再度、アルゴンガスの流量を7ccmに設定し、回転ドラムを2rpmの速度で回転させながら、その内部を1×10−1Pa.の真空度に調節した。 And again, the flow rate of argon gas was set to 7 ccm, and while rotating the rotating drum at a speed of 2 rpm, the inside was 1 × 10 −1 Pa. The degree of vacuum was adjusted.

DCマグネトロン方式のスパッタリング電源を用いて、1KWの出力で1時間32分間スパッタリングを行い、15mass%量の銀をコーティングした球状ニッケル粉の表面にさらに13mass%量の金を2層状態になるように重ねてコーティングした。得られた2層コーティング粉末の重量は262g(回収率:98%)と高収率であって、ほとんどの粉末に均一に金がコーティングされていた。   Using a DC magnetron type sputtering power source, sputtering is performed at an output of 1 KW for 1 hour and 32 minutes so that a surface of spherical nickel powder coated with 15 mass% of silver is further in a state of two layers of 13 mass% of gold. It was coated again. The weight of the obtained two-layer coating powder was as high as 262 g (recovery rate: 98%), and most of the powder was uniformly coated with gold.

この2層コーティング(上層:13mass%量の金/下層:15mass%量の銀)球状ニッケル粉の電気抵抗を測定したところ、期待値どおりの1×10−5(Ω・cm)という極めて優れた導電性を示した。 When the electrical resistance of this two-layer coating (upper layer: 13 mass% gold / lower layer: 15 mass% silver) spherical nickel powder was measured, it was extremely excellent at 1 × 10 −5 (Ω · cm) as expected. It showed conductivity.

この銀および金のスパッタリング作業を通して、(1)半円筒状ケーシングの上に付着、堆積した磁性粉末、(2)ターゲットプレートの表面に付着した磁性粉末および(3)強力な磁力の影響によって回転ドラムの底部に凝集した磁性粉末のいずれもほとんど観察されなかった。   Through this silver and gold sputtering operation, (1) magnetic powder deposited and deposited on the semi-cylindrical casing, (2) magnetic powder deposited on the surface of the target plate, and (3) rotating drum by the influence of strong magnetic force None of the magnetic powder agglomerated at the bottom was observed.

本実施例で得られる「金・銀2層コーティングニッケル粉」は耐圧着性、加工性、耐食性などに優れ、電気抵抗値の小さい導電フィラーであり、コーティング層をすべて金にすると極めて高価になるが、このフィラーは中間層に加工性、耐食性に優れ、電気抵抗値の小さい安価な銀を挟んだものであるため、安価な製造コストで、優れた実用特性を有する新規の導電フィラーにできた。その上、貴重な金の省資源化も実現できた。   The “gold / silver two-layer coating nickel powder” obtained in this example is a conductive filler having excellent pressure-resistance, workability, corrosion resistance, etc., and a small electric resistance value. However, since this filler is obtained by sandwiching inexpensive silver with low workability and corrosion resistance in the intermediate layer and low electrical resistance value, it was made into a novel conductive filler having excellent practical characteristics at low manufacturing cost. . In addition, precious gold resources could be saved.

更に、本実施例に係る粉末コーティング用スパッタリング装置を用いると、極めて製品寿命の長い導電フィラー、例えば「金・タングステン・銀3層コーティングニッケル粉」、「金・イリジウム・銀3層コーティングニッケル粉」、「金・ロジウム・銀3層コーティングニッケル粉」、更には「金・ルテニウム・銀3層コーティングニッケル粉」といった複雑な導電フィラーを製造することができる。これらの新規開発品は、コーティング層の下地層に加工性、耐食性に優れ、電気抵抗値の小さい安価な銀を挟み、中間層には硬質で極めて耐摩耗性に優れた電気抵抗値の小さいタングステン、イリジウム、ロジウムまたはルテニウムなどを挟み、表面層には最も電気抵抗値の小さな金をコーティングしたハイブリッド材料である。このような複雑な構造のコーティング粉は、従来の無電解めっき法では決して製造することができないものである。   Furthermore, when the sputtering apparatus for powder coating according to the present embodiment is used, a conductive filler having a very long product life, such as “gold / tungsten / silver three-layer coated nickel powder”, “gold / iridium / silver three-layer coated nickel powder”. , “Gold / rhodium / silver three-layer coated nickel powder”, and “gold / ruthenium / silver three-layer coated nickel powder” can be produced. These newly developed products have excellent workability and corrosion resistance in the underlying layer of the coating layer, and low-priced silver with low electrical resistance. The intermediate layer is hard and extremely wear-resistant tungsten with low electrical resistance. , Iridium, rhodium, ruthenium, etc., and the surface layer is a hybrid material with the smallest electrical resistance coated with gold. The coating powder having such a complicated structure can never be produced by a conventional electroless plating method.

また、本実施例においてはニッケル粉に金や銀をコーティングしているが、以下に示すような各種コーティングも可能である。
(1) 導電フィラー用:金コーティング鉄粉、銀コーティングアクリル樹脂、パラジウムコーティングシリカ粉等
(2) 燃料電池触媒用:白金コーティングカーボンブラック、白金/ロジウム2層コーティングカーボンナノチューブ等
(3) 自動車排ガス触媒用:白金コーティングフェライト系ステンレス鋼粉、白金/ロジウム2層コーティングγ―アルミナ粉等
(4) 焼結磁石用:銅コーティングソフトフェライト粉、アルミニウムコーティングハードフェライト粉等
(5) 金属粉射出成型用:SUS304オーステナイト系ステンレス鋼コーティング鉄粉、銅コーティングアルミニウム粉、チタニウムコーティング銅粉等
In this embodiment, nickel powder is coated with gold or silver, but various coatings as shown below are also possible.
(1) For conductive filler: gold-coated iron powder, silver-coated acrylic resin, palladium-coated silica powder, etc. (2) For fuel cell catalysts: platinum-coated carbon black, platinum / rhodium double-layer coated carbon nanotubes, etc. (3) Automotive exhaust gas catalyst For: platinum coated ferritic stainless steel powder, platinum / rhodium bilayer coating γ-alumina powder, etc. (4) For sintered magnets: copper coated soft ferrite powder, aluminum coated hard ferrite powder, etc. (5) For metal powder injection molding: SUS304 austenitic stainless steel coated iron powder, copper coated aluminum powder, titanium coated copper powder, etc.

このように、本装置を用いれば、磁性を有しないアルミニウムや銅などの各種金属系粉末、アルミナやシリカなどの各種セラミックス系粉末、アクリル樹脂やポリエステル樹脂などの各種プラスチック系粉末ならびにカーボンブラックや活性炭などの表面に各種コーティングを行うこともできる。   In this way, with this device, various metal powders such as aluminum and copper that do not have magnetism, various ceramic powders such as alumina and silica, various plastic powders such as acrylic resin and polyester resin, carbon black and activated carbon. Various coatings can also be applied to the surface.

(比較例)
図1、図2および図3に示すような、従来法による粉末コーティング用スパッタリング装置を使用した。主要な部分については、以下のように設定した。
(1) 半円筒状ケーシングの空洞部には何も充填しなかった。
(2) 粉末付着防止用スカートを使用しなかった。
(3) 粉末撹拌翼を使用しなかった。
(Comparative example)
A conventional powder coating sputtering apparatus as shown in FIGS. 1, 2 and 3 was used. The main parts were set as follows.
(1) Nothing was filled in the cavity of the semi-cylindrical casing.
(2) The powder adhesion prevention skirt was not used.
(3) A powder stirring blade was not used.

この装置を用いて、実施例と同じスパッタリング作業を行った。まず、球状ニッケル粉の表面に15mass%量の銀をコーティングした。回収されたコーティング粉末の重量は24g(回収率:10%)と低収率であり、しかもほとんどの粉末には銀が均一にコーティングされていなかった。この銀のスパッタリング作業後に装置を観察したところ、(1)半円筒状ケーシングの上に付着、堆積した磁性粉末の重量は166g(回収率:70%)、(2)ターゲットプレートの表面に付着した磁性粉末の重量は47g(回収率:20%)および(3)強力な磁力の影響によって回転ドラムの底部に凝集した磁性粉末の重量は24g(回収率:10%)であった。   Using this apparatus, the same sputtering operation as in the example was performed. First, the surface of spherical nickel powder was coated with 15 mass% of silver. The weight of the recovered coating powder was as low as 24 g (recovery rate: 10%), and most of the powder was not uniformly coated with silver. When the apparatus was observed after the sputtering of silver, (1) the weight of the magnetic powder deposited and deposited on the semi-cylindrical casing was 166 g (recovery rate: 70%), and (2) adhered to the surface of the target plate. The weight of the magnetic powder was 47 g (recovery rate: 20%) and (3) the weight of the magnetic powder agglomerated at the bottom of the rotating drum due to the strong magnetic force was 24 g (recovery rate: 10%).

次に、15mass%量の銀をコーティングした球状ニッケル粉の表面にさらに13mass%量の金を2層状態になるように重ねてコーティングした。得られた2層コーティング粉末の重量は40g(回収率:15%)と低収率であり、しかもほとんどの粉末に均一に金がコーティングされていなかった。この金のスパッタリング作業後に観察したところ、(1)半円筒状ケーシングの上に付着、堆積した磁性粉末の重量は182g(回収率:67%)、(2)ターゲットプレートの表面に付着した磁性粉末の重量は49g(回収率:18%)および(3)強力な磁力の影響によって回転ドラムの底部に凝集した磁性粉末の重量は40g(回収率:15%)であった。   Next, the surface of the spherical nickel powder coated with 15 mass% of silver was further coated with 13 mass% of gold so as to be in two layers. The weight of the obtained two-layer coating powder was as low as 40 g (recovery rate: 15%), and most of the powder was not uniformly coated with gold. Observation after this gold sputtering operation revealed that (1) the weight of the magnetic powder deposited and deposited on the semi-cylindrical casing was 182 g (recovery rate: 67%), and (2) the magnetic powder deposited on the surface of the target plate. The weight of the magnetic powder was 49 g (recovery rate: 18%) and (3) the weight of the magnetic powder agglomerated at the bottom of the rotating drum due to the strong magnetic force was 40 g (recovery rate: 15%).

また、この2層コーティング(上層:13mass%量の金/下層:15mass%量の銀)球状ニッケル粉の電気抵抗を測定したところ、1×10−1(Ω・cm)と不良であった。 Moreover, when the electrical resistance of this two-layer coating (upper layer: 13 mass% gold / lower layer: 15 mass% silver) spherical nickel powder was measured, it was 1 × 10 −1 (Ω · cm), which was poor.

本発明は、スパッタリング装置として産業上の利用可能性がある。   The present invention has industrial applicability as a sputtering apparatus.

公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の全体構成図Overall configuration of a known powder coating sputtering system 公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の中の回転ドラム及びスパッタリングユニットの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a rotating drum and a sputtering unit in a known powder coating sputtering apparatus. 公知の粉末コーティング用スパッタリング装置の中のスパッタリングユニットの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the sputtering unit in the well-known sputtering apparatus for powder coating. 実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a powder coating sputtering apparatus according to an embodiment. 実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の中の回転ドラム及びスパッタリングユニットの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the rotating drum and sputtering unit in the sputtering device for powder coating concerning an embodiment. 実施形態に係る粉末コーティング用スパッタリング装置の中のスパッタリングユニットの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the sputtering unit in the sputtering device for powder coating concerning an embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…高周波電源
1a…真空シール型軸受け
1b…アーム
1c…ターゲット用冷却水入口
1d…ターゲット用冷却水出口
1e…アルゴンガス入口
2…スパッタリングユニット
2a…半円筒状ケーシング
2b…補強プレート
2c…空洞部(左側)
2d…空洞部(右側)
2e…取付け金具
2f…ハウジング
2g…支持プレート
2h…冷却水通路
3…回転ドラム
4…真空排気装置
4a…真空シール型軸受け
5…駆動モーター
5a…駆動ロール
5b…従動ロール
6…ターゲットプレート
6a…バッキングプレート
6b…マグネット
6c…磁気シールド
6d…取付け金具
6e…シールドカバー
6f…サイドプレート
6g…フロントプレート
6h…絶縁体
7…オーステナイト系ステンレス鋼粉末
8…粉末付着防止用スカート
9…粉末攪拌翼
9a…真空シール型軸受け
9b…揺動型粉末攪拌モーター
P…磁性粉末
Pa…半円筒状ケーシング上に付着した磁性粉末
Pb…ターゲットプレート表面に付着した磁性粉末
Pc…磁力により凝集した磁性粉末
C…回転ドラムの回転中心点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High frequency power source 1a ... Vacuum seal type bearing 1b ... Arm 1c ... Target cooling water inlet 1d ... Target cooling water outlet 1e ... Argon gas inlet 2 ... Sputtering unit 2a ... Semi-cylindrical casing 2b ... Reinforcement plate 2c ... Hollow part (left)
2d ... hollow (right side)
2e ... Mounting bracket 2f ... Housing 2g ... Support plate 2h ... Cooling water passage 3 ... Rotating drum 4 ... Vacuum exhaust device 4a ... Vacuum seal type bearing 5 ... Drive motor 5a ... Drive roll 5b ... Following roll 6 ... Target plate 6a ... Backing Plate 6b ... Magnet 6c ... Magnetic shield 6d ... Mounting bracket 6e ... Shield cover 6f ... Side plate 6g ... Front plate 6h ... Insulator 7 ... Austenitic stainless steel powder 8 ... Skirt for preventing powder adhesion 9 ... Powder stirring blade 9a ... Vacuum Seal type bearing 9b ... Oscillating type powder agitation motor P ... Magnetic powder Pa ... Magnetic powder adhering on semi-cylindrical casing Pb ... Magnetic powder adhering to target plate surface Pc ... Magnetic powder agglomerated by magnetic force C ... Rotating drum Center of rotation

Claims (1)

真空に保持された回転ドラム内で、磁性を有する粉末をスパッタ粒子でコーティングする粉末コーティング用スパッタリング装置であって、
半円筒状ケーシングと、該半円筒状ケーシングに取り付けられたハウジングとによって形成される半円筒状の空洞部に、非磁性でかつ導磁率が1.2以下の特性を有する平均粒径が50μm以上300μm未満のオーステナイト系ステンレス鋼の粉末が充填されており、
スパッタリングユニットが前記ハウジングの下側に取り付けられ、かつ該ハウジングから絶縁されたバッキングプレートと、該バッキングプレートと前記ハウジングの間に配置されたマグネットおよび冷却水通路と、前記回転ドラム内に装入された磁性粉末に対向するように前記バッキングプレートに取り付けられたターゲットプレートと、支持プレートの外側に設置した粉末付着防止用スカートとを備えており、
前記スパッタリングユニットが高周波電源に挿通したアームに片持ち支持されて前記回転ドラムの片側から装入され、前記ターゲットプレートの表面が装入された磁性粉末に対して回転ドラムの回転中心点よりも遠い位置に設置されており、
前記回転ドラム内に粉末撹拌翼が設置されていることを特徴とする磁性粉末コーティング用スパッタリング装置。
A powder coating sputtering apparatus for coating magnetic powder with sputtered particles in a rotating drum held in a vacuum,
The semi-cylindrical cavity formed by the semi-cylindrical casing and the housing attached to the semi-cylindrical casing has an average particle diameter of 50 μm or more having non-magnetic properties and a magnetic conductivity of 1.2 or less. Filled with powder of austenitic stainless steel less than 300 μm,
A sputtering unit is attached to the lower side of the housing and insulated from the housing, a magnet and a cooling water passage disposed between the backing plate and the housing, and charged in the rotating drum. A target plate attached to the backing plate so as to face the magnetic powder, and a powder adhesion preventing skirt installed outside the support plate,
The sputtering unit is cantilevered by an arm inserted into a high-frequency power source and is loaded from one side of the rotating drum, and the surface of the target plate is farther from the center of rotation of the rotating drum than the loaded magnetic powder. In place
A sputtering apparatus for magnetic powder coating, wherein a powder stirring blade is installed in the rotary drum.
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