JPH06145725A - Production of fine grain - Google Patents
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- JPH06145725A JPH06145725A JP30201092A JP30201092A JPH06145725A JP H06145725 A JPH06145725 A JP H06145725A JP 30201092 A JP30201092 A JP 30201092A JP 30201092 A JP30201092 A JP 30201092A JP H06145725 A JPH06145725 A JP H06145725A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高純度微粒子の大量高
速製造方法に関するものであって、微粒子の原料となる
原料部材の表面酸化物を除去した後に微粒子を生成する
事によって、粒径が揃った微粒子を提供することを特徴
としている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for mass-producing high-purity fine particles at high speed, in which fine particles are produced by removing surface oxides of a raw material member, which is a raw material of fine particles. It is characterized by providing uniform fine particles.
【0002】[0002]
【従来の技術】微粒子とは、粒径が1μmよりも小さい
サイズのものを示すが、その特異な物性から、高性能な
各種電子部品、化学製品等への応用がなされている。と
くに粒径が揃った高純度な微粒子は、高性能セラミック
ス電子部品を焼成で製造する際の焼成温度の低下、特性
の向上の効果があること、高密度磁気記録媒体の実現が
可能であること、あるいは化学的活性度がバルク素材に
比べて高いために高性能触媒を提供できること等の理由
から各種応用が盛んである。2. Description of the Related Art The term "fine particles" refers to particles having a particle size smaller than 1 .mu.m, and because of their unique physical properties, they have been applied to various high-performance electronic parts, chemical products and the like. In particular, high-purity fine particles with uniform particle size have the effects of lowering the firing temperature and improving the characteristics when producing high-performance ceramic electronic components by firing, and that it is possible to realize high-density magnetic recording media. Alternatively, various applications are popular because of its high chemical activity compared to bulk materials and the ability to provide high performance catalysts.
【0003】従来の微粒子の製造方法には各種なものが
ある。中でもアークプラズマを熱源に用いた、いわゆる
アーク式ガス中蒸発法は、高純度雰囲気で製造するため
高純度な微粒子が製造出来ること、あるいは熱エネルギ
ーが大きいアークプラズマで原料を加熱、蒸発させるた
めにセラミックス等の高融点材料の微粒子でも高速で多
量に製造出来ること等、その他の製造方法に比べて優れ
た特徴を有している。There are various conventional methods for producing fine particles. Among them, the so-called arc-type gas evaporation method using arc plasma as a heat source is capable of producing high-purity fine particles because it is produced in a high-purity atmosphere, or in order to heat and evaporate the raw material with arc plasma having large thermal energy. It has excellent characteristics compared to other manufacturing methods, such as that it can manufacture a large amount of fine particles of high melting point materials such as ceramics at high speed.
【0004】図3は従来のアーク式ガス中蒸発法の代表
例を示す装置概略図である(引用資料:超微粒子;林主
税、上田良二、田崎明、編;三田出版会、p.49〜
p.51)。以下にこの従来例で微粒子を製造する手順
例を記す。FIG. 3 is a schematic view of an apparatus showing a typical example of a conventional arc-type gas evaporation method (reference material: ultrafine particles; Tatsu Hayashi, Ryoji Ueda, Akira Tasaki, edited; Mita Publishing Co., pp. 49-).
p. 51). An example of the procedure for producing fine particles in this conventional example will be described below.
【0005】上の電極21と下の電極22とをそれぞれ
上の電極部品26、試料台23に設置し、真空容器24
を例えば3×10ー6Torrまで真空排気する。その
後、プラズマガスとしてアルゴンガスを真空容器24に
導入し300Torrに設定する。引続き、電源25で
上の電極21と下の電極22とへ直流電圧を印加する
と、これら電極間にアークプラズマが発生する。下の電
極22はこのアークプラズマの熱によって、加熱、溶融
し、蒸発する。The upper electrode 21 and the lower electrode 22 are installed on an upper electrode part 26 and a sample table 23, respectively, and a vacuum container 24
Is evacuated to, for example, 3 × 10 -6 Torr. After that, argon gas as a plasma gas is introduced into the vacuum container 24 and set to 300 Torr. Subsequently, when a DC voltage is applied to the upper electrode 21 and the lower electrode 22 by the power supply 25, arc plasma is generated between these electrodes. The lower electrode 22 is heated, melted and evaporated by the heat of this arc plasma.
【0006】このように蒸発した下の電極22からの蒸
発原子は、雰囲気ガスのアルゴンとの衝突によって冷却
されるため、過飽和状態となり凝縮して下の電極物質の
微粒子が生成する。すなわちこの場合、微粒子の生成原
料は下の電極22である。図中の煙はこの微粒子が気流
によって上昇するために観測されるものであって、捕集
器27で捕集された後に微粒子として提供される。The vaporized atoms from the lower electrode 22 thus vaporized are cooled by collision with the atmospheric gas argon, so that they are supersaturated and condensed to form fine particles of the lower electrode material. That is, in this case, the raw material for producing the fine particles is the lower electrode 22. The smoke in the figure is observed because the fine particles rise due to the air flow, and is provided as fine particles after being collected by the collector 27.
【0007】この従来例で例えばSiの微粒子を生成す
る場合には、前記引用資料にも記されているように上の
電極21と下の電極22とをSiで構成すれば、粒径が
0.1μm程度のものが製造出来る。In the case of producing fine particles of Si, for example, in this conventional example, if the upper electrode 21 and the lower electrode 22 are made of Si as described in the above cited reference material, the particle size becomes 0. It can be manufactured with a thickness of about 1 μm.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
技術で微粒子を製造する場合には、前記引用資料にも記
されているように、上の電極と下の電極にアークプラズ
マが発生している間では、目視でも十分観測されるほど
の赤熱した飛沫が発生する。そして前記飛沫が冷えてで
きた微粒子の粒径よりもはるかに大きな粒径の粗大粒子
が生成してしまうという課題があった。このような粗大
粒子は、微粒子の生成条件にもよるが数10μmもの粒
径であって、微粒子中に混入した場合、前記のような焼
成温度の低下、特性の向上、化学的活性度が高いこと等
の特徴を阻害するものである。そのために、高性能な各
種電子部品、化学製品等の提供が困難となる。However, when fine particles are produced by the above-mentioned conventional technique, arc plasma is generated in the upper electrode and the lower electrode as described in the above cited reference. During the period, red-hot droplets are generated which are enough to be visually observed. Then, there is a problem that coarse particles having a particle diameter much larger than the particle diameter of the fine particles formed by cooling the droplets are generated. Such coarse particles have a particle diameter of several tens of μm depending on the conditions for producing the fine particles, and when mixed in the fine particles, the firing temperature is lowered, the characteristics are improved, and the chemical activity is high as described above. It hinders features such as this. Therefore, it becomes difficult to provide various high-performance electronic parts, chemical products, and the like.
【0009】従来の技術では微粒子は、このような粗大
粒子を図3に記したように前記従来の技術例においては
補集器等の手段によって分離した後に提供されている。
すなわち、粗大粒子の本質的な抑制を解決することは未
解決となっている。その結果、粗大粒子として廃棄され
る量も無視できないほどであって、微粒子原料を有効に
利用することが困難である。In the prior art, fine particles are provided after such coarse particles are separated by means such as a collector in the prior art example as shown in FIG.
That is, solving the essential suppression of coarse particles remains unsolved. As a result, the amount of coarse particles to be discarded cannot be ignored, and it is difficult to effectively use the fine particle raw material.
【0010】前記粗大粒子の生成は、前記従来の技術例
に限らず他の従来例でも生じている(例えば、宇田雅
弘、大野悟;溶接学会誌;44(1975年)p.79
9)。その主たる原因は、微粒子原料部材の表面酸化物
によるということも周知の事実である。The formation of the coarse particles is not limited to the above-mentioned conventional technique example, but occurs in other conventional examples (for example, Masahiro Uda, Satoru Ohno; Journal of Welding Society; 44 (1975) p. 79).
9). It is a well known fact that the main cause is the surface oxide of the fine particle raw material member.
【0011】このような微粒子原料部材の表面酸化物の
除去は、前記従来の技術の単なる延長線上で考えられる
こととしては、アークプラズマによって微粒子原料部材
の表面を前記酸化物の分解温度以上に加熱すればよい。
本発明者らは検討初期においてそのようなことも試みた
ものの、十分な効果を得るには至らなかった。何となれ
ば、アークプラズマは清浄面よりも熱電子を放出しやす
い酸化物を自己選択的に求めて移動するからである。こ
のアークプラズマの移動範囲が微粒子原料のみにとどま
っていればさしたる問題とはなりにくい。ところが現実
的には、微粒子原料部材の保持部品、他の電極部品等に
もアークプラズマが移動してしまうことも多々ある。そ
の結果、前記部品の一部も蒸発してしまい、微粒子に混
入することで高純度の微粒子を提供することが困難であ
った。Such removal of the surface oxide of the fine particle raw material member can be considered as a mere extension of the above-mentioned conventional technique. The surface of the fine particle raw material member is heated to a temperature not lower than the decomposition temperature of the oxide by arc plasma. do it.
Although the present inventors tried such a thing in the early stage of the examination, they did not achieve a sufficient effect. This is because the arc plasma moves in a self-selective manner to obtain an oxide that emits thermoelectrons more easily than a clean surface. If the moving range of the arc plasma is limited to only the fine particle raw material, it does not become a serious problem. However, in reality, the arc plasma often moves to holding parts for the fine particle raw material member, other electrode parts, and the like. As a result, a part of the component is also evaporated, and it is difficult to provide high-purity fine particles by mixing with the fine particles.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは前
記のような微粒子の特徴を活かすことで、優れた特性の
電子部品等を提供しようと、粗大粒子の生成抑制に鋭意
取り組んだ。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present inventors have diligently made efforts to suppress the production of coarse particles in order to provide electronic parts and the like having excellent characteristics by utilizing the characteristics of fine particles as described above.
【0013】以上の経過からなされた本願の請求項1記
載の発明は、減圧ガス雰囲気中で微粒子原料部材をアー
クプラズマによって加熱、蒸発してなる微粒子の製造方
法であって、アークプラズマを前記原料部材表面に固
定、もしくはアークプラズマの移動を制御することを特
徴とした微粒子の製造方法である。The invention according to claim 1 of the present application made from the above process is a method for producing fine particles by heating and evaporating a fine particle raw material member by arc plasma in a reduced pressure gas atmosphere, wherein arc plasma is used as the raw material. It is a method for producing fine particles, which is characterized in that it is fixed on the surface of a member or the movement of arc plasma is controlled.
【0014】各種の微粒子生成条件に応じて前記アーク
プラズマを固定、もしくは制御方法するには、磁界を印
加する方法が好ましい。このとき、前記磁界の方向はす
くなくとも微粒子原料部材表面においてアークプラズマ
の電界に平行であり、磁界強度分布は前記原料部材の周
囲のほうが中心部より大きいことを特徴としている。In order to fix or control the arc plasma according to various fine particle producing conditions, a method of applying a magnetic field is preferable. At this time, the direction of the magnetic field is at least parallel to the electric field of the arc plasma on the surface of the fine particle raw material member, and the magnetic field strength distribution is characterized in that the circumference of the raw material member is larger than the central portion.
【0015】また、本願の請求項3記載の発明は、減圧
ガス雰囲気中で微粒子原料部材をアークプラズマによっ
て加熱、蒸発してなる微粒子の製造方法であって、微粒
子の生成に先立って前記原料部材を原子状水素を含む非
酸化ガス雰囲気に曝し、その後前記原料部材を酸化性雰
囲気に曝さずに引続き所定のアークプラズマガス雰囲気
中で加熱、蒸発することを特徴とする微粒子の製造方法
である。The invention according to claim 3 of the present application is a method for producing fine particles, which comprises heating and evaporating a fine particle raw material member by arc plasma in a reduced pressure gas atmosphere, wherein the raw material member is formed prior to the production of the fine particle. Is exposed to a non-oxidizing gas atmosphere containing atomic hydrogen, and then the raw material member is continuously heated and evaporated in a predetermined arc plasma gas atmosphere without being exposed to the oxidizing atmosphere.
【0016】[0016]
【作用】請求項1記載の発明の作用を以下に記す。本発
明者らは、一連の前記粗大粒子の生成抑制検討に取り組
んでいる中で、アークプラズマが微粒子原料部材の表面
を勝手に移動している状態では粗大粒子が多発するもの
の、一点に固定した時には粗大粒子はほとんど生成しな
いということを発見するに至った。The operation of the invention according to claim 1 will be described below. The present inventors, while working on a series of suppression control of the generation of coarse particles, coarse particles frequently occur in the state where the arc plasma arbitrarily moves on the surface of the fine particle raw material member, but fixed at one point. We have come to discover that sometimes coarse particles are rarely produced.
【0017】その理由は、アークプラズマが原料部材の
表面に固定した場合、その固定点での原料部材表面の表
面酸化物がアークプラズマの熱によって蒸発し、清浄な
原料部材面が露出しアークプラズマによって蒸発するた
め、酸化物の熱分解に伴う局部的なガス膨張がおさま
り、原料部材の溶湯の爆発的蒸発が発生しなくなるため
ではないかと考えられる。The reason is that, when the arc plasma is fixed on the surface of the raw material member, the surface oxide on the surface of the raw material member at the fixing point is evaporated by the heat of the arc plasma, and a clean raw material member surface is exposed and the arc plasma is exposed. It is considered that this is because the gas evaporates, and the local gas expansion accompanying the thermal decomposition of the oxide is stopped, and the explosive evaporation of the molten metal of the raw material member does not occur.
【0018】アークプラズマは磁界によって各種制御が
可能であることはすでに周知の事実である。本発明は、
このような磁界の方向と強度分布を特定している。すな
わち、前記磁界の方向はすくなくとも微粒子原料部材表
面においてアークプラズマの電界に平行であり、磁界強
度分布は前記原料部材の周囲のほうが中心部より大きい
ことが特徴である。磁界の方向がすくなくとも微粒子原
料部材表面においてアークプラズマの電界に平行である
ことによって、アークプラズマ中の電子とイオンとは前
記磁界の磁力線を横切って散逸しにくくなる。さらに磁
界強度分布が前記原料部材の周囲のほうが中心部より大
きいため、周辺部での磁気圧が中心部より高く、アーク
プラズマは微粒子原料部材の中心部に閉じこめられる。
そして、アークプラズマの固定、もしくは制御は、前記
アークプラズマ条件、すなわち微粒子の生成条件に応じ
て磁界強度を制御することで実現できる。It is a well known fact that the arc plasma can be variously controlled by a magnetic field. The present invention is
The direction and strength distribution of such a magnetic field are specified. That is, the direction of the magnetic field is at least parallel to the electric field of the arc plasma on the surface of the fine particle raw material member, and the magnetic field strength distribution is characterized in that the circumference of the raw material member is larger than the central portion. Since the direction of the magnetic field is at least parallel to the electric field of the arc plasma on the surface of the fine particle raw material member, electrons and ions in the arc plasma are less likely to dissipate across the magnetic field lines of the magnetic field. Further, since the magnetic field strength distribution is larger in the periphery of the raw material member than in the central portion, the magnetic pressure in the peripheral portion is higher than that in the central portion, and the arc plasma is confined in the central portion of the fine particle raw material member.
The fixation or control of the arc plasma can be realized by controlling the magnetic field strength according to the arc plasma condition, that is, the particle generation condition.
【0019】つぎに本願の請求項3記載の発明の作用に
ついて記す。第二の発明では、微粒子の生成に先立って
微粒子原料部材を原子状水素で還元し、その後前記原料
部材を酸化性雰囲気に曝さずに引続き所定のアークプラ
ズマガス雰囲気中で加熱、蒸発することを特徴としてい
る。Next, the operation of the invention according to claim 3 of the present application will be described. In the second invention, the fine particle raw material member is reduced with atomic hydrogen prior to the production of fine particles, and then the raw material member is continuously heated and evaporated in a predetermined arc plasma gas atmosphere without being exposed to an oxidizing atmosphere. It has a feature.
【0020】原子状水素は化学的に非常に活性であり酸
化物の還元能力が大きく、前記微粒子原料の表面酸化物
を容易に除去出来る。原子状水素の密度が高ければ前記
酸化物除去時間が短縮できるため工業上有利である。こ
のような原子状水素は水素ガスをプラズマ化することに
よって得ることが出来る。また、ガス雰囲気中で表面酸
化物を除去するために、比較的大きい面積の処理が出来
て微粒子の製造上において有利である。Atomic hydrogen is chemically very active and has a large oxide reducing ability, and the surface oxide of the fine particle raw material can be easily removed. If the density of atomic hydrogen is high, the oxide removal time can be shortened, which is industrially advantageous. Such atomic hydrogen can be obtained by converting hydrogen gas into plasma. Further, since the surface oxide is removed in a gas atmosphere, a relatively large area can be processed, which is advantageous in the production of fine particles.
【0021】[0021]
【実施例】以下に、Ti微粒子の製造について本発明の
実施例を示す。図1は、本願の請求項1に記載の発明を
具現化した微粒子製造装置の一実施例を示し、図1
(a)はTi微粒子製造装置例の全体概略図、図1
(b)は本実施例でのアークプラズマを固定、もしくは
制御するための磁界を発生する磁石の配置例を示す。こ
の実施例では磁石としてソレノイドコイルの電磁石を用
いた。EXAMPLES Examples of the present invention for producing Ti fine particles are shown below. 1 shows an embodiment of a fine particle manufacturing apparatus embodying the invention described in claim 1 of the present application.
FIG. 1A is an overall schematic view of an example of a Ti fine particle manufacturing apparatus, FIG.
(B) shows an arrangement example of magnets that generate a magnetic field for fixing or controlling the arc plasma in the present embodiment. In this embodiment, a solenoid coil electromagnet is used as the magnet.
【0022】本実施例での微粒子の生成手順を概説す
る。真空容器4内に基板7を設置した後、真空ポンプ
(図示せず)真空容器4を3×10-6Torrまで真空
排気する。次に真空容器4へアルゴンガス9を供給し、
圧力を300Torrに設定する。次に図1(b)に記
す磁石10に電流を100A流し、磁界を発生する。The procedure for producing fine particles in this embodiment will be outlined. After placing the substrate 7 in the vacuum container 4, the vacuum pump (not shown) vacuum container 4 is evacuated to 3 × 10 −6 Torr. Next, the argon gas 9 is supplied to the vacuum container 4,
Set the pressure to 300 Torr. Next, a current of 100 A is applied to the magnet 10 shown in FIG. 1B to generate a magnetic field.
【0023】その後、上のTi電極1と下のTi電極2
に電源5から電圧を印加すると、前記Ti電極間にアー
クプラズマが発生するがこの時のアークプラズマは下の
電極2の中心部に固定されており、安定していた。下の
Ti電極2はアークプラズマの熱によって加熱、蒸発す
る。After that, the upper Ti electrode 1 and the lower Ti electrode 2
When a voltage is applied from the power source 5 to the electrode, arc plasma is generated between the Ti electrodes, but the arc plasma at this time is fixed at the center of the lower electrode 2 and is stable. The lower Ti electrode 2 is heated and evaporated by the heat of arc plasma.
【0024】このようにして蒸発したTiの原子は、雰
囲気ガスのアルゴンとの衝突によって凝縮し、その結果
Ti微粒子が生成するのである。本発明でも、アークプ
ラズマの発生初期では、赤熱した飛沫が生成した。これ
は微粒子原料である下の電極2に当初存在していた表面
酸化物がアークプラズマの熱によって除去されたためで
あるが、アークプラズマが固定したままであるので、瞬
時に前記飛沫は生成しなくなり、微粒子の気流である煙
のみが生成するようになった。基板7上に微粒子を堆積
するには、前記のように煙のみが観測されるようになっ
てから、シャッター8を開ける。このTiの微粒子は、
アークプラズマによって熱せられたアルゴンガスの上昇
気流によって、基板7上に堆積していく。The Ti atoms evaporated in this way are condensed by collision with the atmospheric gas argon, and as a result, Ti fine particles are produced. Also in the present invention, red-hot droplets were generated at the initial stage of arc plasma generation. This is because the surface oxide originally present in the lower electrode 2 which is a fine particle raw material was removed by the heat of the arc plasma. However, since the arc plasma remained fixed, the droplets were not generated instantaneously. , Only smoke, which is the air flow of fine particles, is generated. To deposit the fine particles on the substrate 7, the shutter 8 is opened after only the smoke is observed as described above. The fine particles of Ti are
It is deposited on the substrate 7 by the rising airflow of argon gas heated by the arc plasma.
【0025】本実施例ではアークプラズマを前記原料部
材表面に固定、もしくはアークプラズマの移動を制御す
るための手段に、図1(b)に示すソレノイドコイルの
磁石10を用いた。ここでこのソレノイドコイルについ
て記す。図示するソレノイドコイルが発生する磁界は、
上の電極1と下の電極2の配置による電界と、微粒子原
料である下の電極2の表面で平行となる。また、図示す
るソレノイドコイルが発生する磁界の強度分布は、下の
電極2の周辺部での磁界強度が、下の電極2の中心部で
の磁界強度よりも大きい。In this embodiment, the magnet 10 of the solenoid coil shown in FIG. 1B was used as a means for fixing the arc plasma on the surface of the raw material member or controlling the movement of the arc plasma. Here, this solenoid coil will be described. The magnetic field generated by the solenoid coil shown is
The electric field due to the arrangement of the upper electrode 1 and the lower electrode 2 is parallel to the surface of the lower electrode 2 which is a fine particle raw material. In the strength distribution of the magnetic field generated by the solenoid coil shown in the figure, the magnetic field strength at the peripheral portion of the lower electrode 2 is larger than the magnetic field strength at the central portion of the lower electrode 2.
【0026】本実施例では、このように電界と磁界とを
設定する事によって、例えばソレノイドコイルに流す電
流を前記のように100A以上としたとき、アークプラ
ズマが微粒子の生成中に下の電極の中心部に固定された
ままであった。この場合に基板7上に堆積したTi微粒
子の平均粒径は50nmであり、また1μmより大きい
粒径の粗大粒子は認められなかった。In this embodiment, by setting the electric field and the magnetic field in this way, for example, when the current flowing through the solenoid coil is 100 A or more as described above, the arc plasma is generated in the lower electrode during the generation of fine particles. It remained fixed in the center. In this case, the Ti fine particles deposited on the substrate 7 had an average particle diameter of 50 nm, and no coarse particles having a particle diameter larger than 1 μm were observed.
【0027】また、前記電流が100Aより小さくなる
と、次第に発生直後のアークプラズマは下の電極2の中
心部において限られた面積内で除除に移動するようにな
り、移動するに従って、赤熱した飛沫が発生するのが観
測される。これは前記のように、アークプラズマが下の
電極2の表面に当初存在した酸化物を自己選択的に求め
て移動するためであるが、本実施例では磁石10に流す
電流を10A以上とすれば、前記アークプラズマが試料
台3などへ移動することはなかった。When the current becomes smaller than 100 A, the arc plasma immediately after the generation gradually moves within the limited area in the central portion of the lower electrode 2, and as it moves, red-hot droplets are generated. Is observed to occur. This is because, as described above, the arc plasma self-selectively moves the oxide originally present on the surface of the electrode 2 below, but in the present embodiment, the current flowing through the magnet 10 is set to 10 A or more. In this case, the arc plasma did not move to the sample table 3 or the like.
【0028】このように前記表面酸化物がいったん除去
されれば、アークプラズマはその性質から上の電極1と
下の電極2との距離が最も短い部分で安定して発生する
ようになる。その結果、前記飛沫は観測されなくなっ
て、微粒子のみが安定して生成出来た。As described above, once the surface oxide is removed, the arc plasma is stably generated at the portion where the distance between the upper electrode 1 and the lower electrode 2 is the shortest due to its nature. As a result, the droplets were not observed and only fine particles could be stably generated.
【0029】次に、本願の請求項3に記載の発明の実施
例を、図2に基づいて説明する。図2は、この発明を具
現化した微粒子製造装置の構成を示す断面図である。Next, an embodiment of the invention described in claim 3 of the present application will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a fine particle manufacturing apparatus embodying the present invention.
【0030】本実施例での微粒子の生成手順を概説す
る。真空容器14内に基板17を設置した後、真空ポン
プ(図示せず)真空容器14を3×10-6Torrまで
真空排気する。The procedure for producing fine particles in this example will be outlined. After the substrate 17 is installed in the vacuum container 14, the vacuum pump (not shown) vacuum container 14 is evacuated to 3 × 10 −6 Torr.
【0031】次に真空容器14へ水素ガス19を供給
し、圧力を1Torrに設定する。この状態で電源15
から上の電極11正極、下の電極12を陰極として50
0Vの電圧を印加すると前記電極間で水素のグロープラ
ズマが下の電極12の表面で発生する。Next, hydrogen gas 19 is supplied to the vacuum container 14 and the pressure is set to 1 Torr. Power supply 15 in this state
From the upper electrode 11 to the positive electrode and the lower electrode 12 to the cathode 50
When a voltage of 0 V is applied, glow plasma of hydrogen is generated between the electrodes on the surface of the lower electrode 12.
【0032】このグロープラズマを30分間発生させた
後に、電源15からの電圧を切ると、水素のグロープラ
ズマは消滅するので、水素ガス19の供給を停止すると
ともに、次にアルゴンガス20を真空容器14に供給
し、300Torrに設定する。When the voltage from the power supply 15 is turned off after the glow plasma is generated for 30 minutes, the hydrogen glow plasma disappears, so that the supply of the hydrogen gas 19 is stopped and the argon gas 20 is then supplied to the vacuum container. 14 and set to 300 Torr.
【0033】引続き、上のTi電極11と下のTi電極
12に電源15から電圧を印加すると、前記Ti電極間
にアークプラズマが発生し、下のTi電極12はアーク
プラズマの熱によって加熱、蒸発する。このようにして
蒸発したTiの原子は、雰囲気ガスのアルゴンとの衝突
によって凝縮し、その結果Ti微粒子が生成するのであ
る。Subsequently, when a voltage is applied from the power supply 15 to the upper Ti electrode 11 and the lower Ti electrode 12, arc plasma is generated between the Ti electrodes, and the lower Ti electrode 12 is heated and evaporated by the heat of the arc plasma. To do. The Ti atoms thus evaporated are condensed by collision with the atmospheric gas argon, and as a result, Ti fine particles are generated.
【0034】本実施例では、前記のように1Torrの
水素グロープラズマ中に30分間ほど微粒子原料である
下の電極12を曝したため、アークプラズマの発生初期
においても赤熱した飛沫は観測されず、アークプラズマ
の発生とともに、微粒子の煙のみが観測された。In the present embodiment, since the lower electrode 12 which is a fine particle raw material was exposed to the hydrogen glow plasma of 1 Torr for about 30 minutes as described above, red-hot droplets were not observed even at the initial stage of arc plasma generation, and the arc Only fine smoke was observed with the plasma generation.
【0035】本実施例では、このTiの微粒子は、アー
クプラズマによって熱せられたアルゴンガスの上昇気流
によって、基板17上に堆積していく。本実施例では、
基板17上に堆積した微粒子の平均粒径は50nmであ
り、また1μmより大きい粒径の粗大粒子は認められな
かった。In this embodiment, the fine particles of Ti are deposited on the substrate 17 by the upward flow of argon gas heated by the arc plasma. In this embodiment,
The average particle size of the particles deposited on the substrate 17 was 50 nm, and no coarse particles having a particle size larger than 1 μm were observed.
【0036】本実施例では、以上のように前記微粒子原
料部材を水素グロープラズマに曝す時間、水素グロープ
ラズマのプラズマ密度等が主な微粒子原料部材表面の酸
化物を除去する処理条件となる。例えば、前記水素ガス
圧力が1Torr、電圧が500Vのグロープラズマで
は、曝す時間が25分よりも短いと、アルゴンのアーク
プラズマ発生初期で赤熱した飛沫が発生子、場合によっ
ては試料台にまでアークプラズマが移動する事もあっ
た。In this embodiment, as described above, the time for exposing the fine particle raw material member to the hydrogen glow plasma, the plasma density of the hydrogen glow plasma, and the like are the processing conditions for removing the oxide on the surface of the fine particle raw material member. For example, in the glow plasma having a hydrogen gas pressure of 1 Torr and a voltage of 500 V, if the exposure time is shorter than 25 minutes, red-heated droplets are generated at the initial stage of the arc plasma generation of argon, and in some cases, the arc plasma reaches the sample stage. Sometimes moved.
【0037】また、水素のアークプラズマによっても前
記表面酸化物は除去出来る。しかし、この場合は、水素
のアークプラズマで下の電極12が加熱、蒸発するた
め、微粒子原料部材の有効利用率が若干であるが低下す
る。一方、原子状水素の密度がグロープラズマよりも高
いため、前記酸化物除去時間がはるかに短時間ですむ等
の利点もある。The surface oxide can also be removed by hydrogen arc plasma. However, in this case, since the lower electrode 12 is heated and evaporated by the arc plasma of hydrogen, the effective utilization rate of the fine particle raw material member is slightly decreased. On the other hand, since the density of atomic hydrogen is higher than that of glow plasma, there is an advantage that the oxide removal time is much shorter.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上記したように、本発明の効果は、従
来の技術に比べて粗大粒子がほとんどない、粒径の揃っ
た高純度微粒子を多量に製造出来ることである。従っ
て、本発明で製造した微粒子を用いれば、高性能セラミ
ックス電子部品を焼成で製造する際の焼成温度の低下、
特性の向上の効果があること、高密度磁気記録媒体の実
現が可能であること、あるいは化学的活性度がバルク素
材に比べて高いために高性能触媒を提供でき、産業上の
効果は多大なものがある。As described above, the effect of the present invention is that it is possible to produce a large amount of high-purity fine particles having a uniform particle size and having few coarse particles as compared with the prior art. Therefore, if the fine particles produced by the present invention are used, the firing temperature decreases when producing high-performance ceramic electronic components by firing,
It is possible to provide a high-performance catalyst because it has the effect of improving the characteristics, it is possible to realize a high-density magnetic recording medium, and because it has a higher chemical activity than the bulk material, the industrial effect is great. There is something.
【図1】本発明の微粒子の製造方法の一実施例を具現化
した装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus that embodies an embodiment of a method for producing fine particles of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例を具現化した装置の構成図FIG. 2 is a block diagram of an apparatus embodying another embodiment of the present invention.
【図3】従来における微粒子の製造装置の構成図FIG. 3 is a block diagram of a conventional apparatus for producing fine particles.
1、11 上の電極 2、12 下の電極 4、14 真空容器 5、15 電源 7、17 基板 9、20 アルゴンガス 19 水素ガス 1, 11 Upper electrode 2, 12 Lower electrode 4, 14 Vacuum container 5, 15 Power supply 7, 17 Substrate 9, 20 Argon gas 19 Hydrogen gas
Claims (3)
クプラズマによって加熱、蒸発してなる微粒子の製造方
法であって、アークプラズマを前記原料部材表面に固定
するか、もしくはアークプラズマの移動を制御すること
を特徴とした微粒子の製造方法。1. A method for producing fine particles, comprising heating and evaporating a fine particle raw material member by arc plasma in a reduced pressure gas atmosphere, wherein the arc plasma is fixed to the surface of the raw material member or the movement of the arc plasma is controlled. A method for producing fine particles, comprising:
が磁界を印加することによるものであって、前記磁界の
方向はすくなくとも微粒子原料部材表面においてアーク
プラズマの電界に平行であり、磁界強度分布は前記原料
部材の周囲のほうが中心部より大きいことを特徴とする
請求項1記載の微粒子の製造方法。2. A method for fixing or controlling the arc plasma is to apply a magnetic field, the direction of the magnetic field is at least parallel to the electric field of the arc plasma on the surface of the fine particle raw material member, and the magnetic field strength distribution is as described above. The method for producing fine particles according to claim 1, wherein the periphery of the raw material member is larger than the central portion.
クプラズマによって加熱、蒸発してなる微粒子の製造方
法であって、微粒子の生成に先立って前記原料部材を原
子状水素を含む非酸化ガス雰囲気に曝し、その後前記原
料部材を酸化性雰囲気に曝さずに引続き所定のアークプ
ラズマガス雰囲気中で加熱、蒸発することを特徴とする
微粒子の製造方法。3. A method for producing fine particles by heating and evaporating a fine particle raw material member by arc plasma in a reduced pressure gas atmosphere, wherein the raw material member is a non-oxidizing gas atmosphere containing atomic hydrogen prior to the production of fine particles. And then heating and evaporating the raw material member in a predetermined arc plasma gas atmosphere without exposing the raw material member to an oxidizing atmosphere.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30201092A JPH06145725A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Production of fine grain |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30201092A JPH06145725A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Production of fine grain |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06145725A true JPH06145725A (en) | 1994-05-27 |
Family
ID=17903806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30201092A Pending JPH06145725A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Production of fine grain |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06145725A (en) |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30201092A patent/JPH06145725A/en active Pending
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