JPWO2019022096A1 - 構造体、その積層体、それらの製造方法及び製造装置 - Google Patents
構造体、その積層体、それらの製造方法及び製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019022096A1 JPWO2019022096A1 JP2019532653A JP2019532653A JPWO2019022096A1 JP WO2019022096 A1 JPWO2019022096 A1 JP WO2019022096A1 JP 2019532653 A JP2019532653 A JP 2019532653A JP 2019532653 A JP2019532653 A JP 2019532653A JP WO2019022096 A1 JPWO2019022096 A1 JP WO2019022096A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- brittle
- fine particles
- base material
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 390
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 274
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 98
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 58
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 53
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 4
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 16
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 373
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 78
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 71
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 66
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 64
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 239000010408 film Substances 0.000 description 38
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 31
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 22
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 22
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 21
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 20
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 20
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 20
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 19
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 19
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 18
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 238000005430 electron energy loss spectroscopy Methods 0.000 description 12
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 11
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 241000894007 species Species 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 5
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 3
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002080 8 mol% Y2O3 fully stabilized ZrO2 Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000000619 electron energy-loss spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 235000011299 Brassica oleracea var botrytis Nutrition 0.000 description 1
- 240000003259 Brassica oleracea var. botrytis Species 0.000 description 1
- 229910016523 CuKa Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000012387 aerosolization Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- -1 borides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B9/00—Automatic or semi-automatic turning-machines with a plurality of working-spindles, e.g. automatic multiple-spindle machines with spindles arranged in a drum carrier able to be moved into predetermined positions; Equipment therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B32/00—Artificial stone not provided for in other groups of this subclass
- C04B32/005—Artificial stone obtained by melting at least part of the composition, e.g. metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
- C08K3/14—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/16—Halogen-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/38—Boron-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/40—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/01—Selective coating, e.g. pattern coating, without pre-treatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/134—Plasma spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/04—Particles; Flakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K2003/023—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2244—Oxides; Hydroxides of metals of zirconium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
本発明では、良質で安価な脆性材料の構造体及びその積層体を提供するために、脆性材料架橋構造体領域と名付けた、主相である脆性材料粒子よりも自由エネルギーが高いもしくは同じ状態の脆性材料領域によって主相である脆性材料粒子をつないだ構造をとることにより、多孔質構造体と緻密構造体の中間様の脆性材料構造体を作製できる。より具体的には、複数の脆性材料粒子を有する脆性材料粒子集合体を備える構造体であって、脆性材料粒子集合体は、互いに隣接して配設され、かつ周囲に脆性材料領域を備える脆性材料粒子が、該脆性材料領域によって架橋(接続)されることにより、該脆性材料粒子間を結合し、該脆性材料粒子の移動を阻止することができるため、安定な構造体を形成することができる。この脆性材料領域を脆性材料粒子に比べて、自由エネルギーが高い状態に保ちながら結合することで架橋構造を取ることをさらに容易にすることができる。この結合後、結合状態はクエンチされ保存されるため、結果として脆性材料架橋構造体領域の自由エネルギーは脆性材料粒子の自由エネルギーに比べて高い、もしくは、同じになる。このような状態として、例えばアモルファスがあげられる。本発明の一実施形態に係る構造体を用いることで、上記の課題を解決できることを見出した。本発明の一実施形態に係る脆性材料粒子集合体を断面視した際の模式図を図1及び図2に示す。図1を参照する。複数の脆性材料粒子102、脆性材料粒子102の表面に存在する脆性材料架橋構造体領域101が存在し、隣り合う脆性材料粒子102間が脆性材料架橋構造体領域101を介して架橋(接続)された態様が模式的に表現されている。脆性材料粒子102間の間には、空隙103が存在してもよい。
本明細書における脆性材料とは、室温近傍において構造体を作製する際に延性変形や塑性変形が期待しにくい材料であり、一般に塑性加工が困難である材料を指す。例えば、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、フッ化物などのセラミックス、ガラス、金属間化合物、高分子ポリマー材料及びシリコンなどの半導体があげられる。
本明細書における脆性材料粒子とは、上記の脆性材料から構成される粒子であり、粒度分布測定や走査電子顕微鏡で同定される平均粒径が5μm以下のものを指す。平均粒径が5μm以下であると構造体の均一性を上げることができるため好適である。特に、脆性材料粒子の大きさを1μm未満とすると、構造体の均一性をさらに上げることができ、また、封止性能、表面平滑性の向上ができるため、好適である。このとき、主相となる脆性材料粒子は等方的であるとすることにより、構造体の自由度が増し、三次元形状基材上への構造体の形成が容易になる。例えば、粒子の長径と短径の比が5以下であることが好適である。なお、本明細書においては、脆性材料粒子を脆性粒子又は微粒子と称することもある。
さらに、本発明の一実施形態に係る構造体が優れているのは、脆性材料架橋構造体領域中に空隙を形成することにより、脆性粒子集合構造体の実効弾性率や硬さを制御することが可能である点である。このとき、空隙を、少なくとも1μm以下とすることにより、封止性を向上することができる。このとき、脆性材料構造体のビッカース硬度が、主相脆性粒子のビッカース硬度に対して、0.1以上であることで、構造体としての強度を保てるので好適である。このとき、脆性材料構造体のビッカース硬度が、主相脆性粒子のビッカース硬度に対して、1未満となるように調整することで、コンプライアンスにすぐれた構造体とすることができ、好適である。脆性材料粒子のビッカース硬度とは、測定が困難な場合には、脆性材料粒子を焼結法によって作製した緻密バルク構造体のビッカース硬度を目安とすることもできる。ビッカース硬度の例を挙げたが、実効弾性率など他の機械的物性値、熱伝導率、さらにはインピーダンス測定など電気的特性値によっても類似の評価が可能である。実効弾性率においては、主相脆性粒子の弾性率に対して、1未満となるように調整することで、コンプライアンスにすぐれた構造体とすることができ、好適である。このとき、0.01以上とすることで構造体としての強度も保つことができるため、好適である。本発明の一実施形態に係る脆性材料構造体はコンプライアンスに優れるため、特に熱衝撃に優れた高温封止材としても有効である。
脆性材料構造体領域は脆性粒子と同一の元素から構成されることが安定性の観点から好ましい。特に脆性粒子を構成する金属元素が二種類以上から構成される場合には、金属元素の組成比が同一又は実質的に同一であることが安定性の観点から好ましい。
本発明の一実施形態に係る構造体は、例えば、表面をプラズマによって活性化させた脆性材料粒子を積層させることにより作製することができる。このとき、より具体的には、主相である数μm以下の脆性材料粒子の周囲にプラズマやレーザーなどの高エネルギーを均一に照射する。脆性材料粒子の中心部を相変態温度以下に抑えながら、表面を活性化させた状態にすることで、脆性材料粒子の表面にはエネルギー照射により活性化度の高い相が均一に析出する。このときプラズマ及びレーザー照射場は流体としての性質を残した状態にすることで、脆性材料粒子の加速源とすることができ、この活性化度の高い粒子を衝突させ、積層することで、活性化度の高い脆性材料領域が互いに反応し、三次元ネットワークを形成する。このとき主相である脆性材料粒子は原料の状態を保持しており、初期に調合した結晶相を維持できる。また、電子温度の高いプラズマにさらに熱流体としての性質も付与した状態で脆性材料粒子を通過させることで、中心部を相変態温度以下に抑えながら、表面を活性化させた状態で衝突させることが容易になるので好適である。
上述した本発明に係る構造体は、例えば、図17に示す構造体製造用装置11000を用いて製造することができる。また、図18に示す手順を以って本発明に係る構造体の製造方法の一実施形態を述べる。構造体製造用装置2000は、例えば、エアロゾル発生器2103、構造体製造部2107及びプラズマ発生用電源2108を備える。また、構造体製造用装置2000は、原料微粒子の中の凝集粒子や造粒により形成された2次粒子を1次粒子の状態に解きほぐす解砕器2105を備えることが好ましい。エアロゾル発生器2103には、ガス搬送管2102を介して搬送およびプラズマ生成ガス用ボンベ2101が接続する。エアロゾル発生器2103は、エアロゾル搬送管2104を介して解砕器2105に接続する。解砕器2105は、エアロゾル搬送管2106を介して構造体製造部2107に接続する。
上記製造方法で、原料粒子には、αアルミナ粒子(昭和電工製AL160−SG)を用い、基材には、ステンレス基板を用いたときの成膜結果を示す。ノズルと基材間の距離は20mmで、ノズル内径は10mmで、プラズマガスにはアルゴンを用いた。成膜位置においた熱電対の指示値はおよそ200℃であった。図4(a)〜図4(d)は、このとき得られた構造体の断面の走査透過電子顕微鏡像及び電子エネルギー損失分光法のマッピング図である。すなわち、図4(a)は、走査透過電子顕微鏡による円環状暗視野像である。図4(b)は、電子エネルギー損失分光法によるαアルミナのマッピング結果であり、図4(c)は、電子エネルギー損失分光法によるγアルミナのマッピング結果であり、図4(d)は、電子エネルギー損失分光法によるアモルファスアルミナのマッピング結果である。サンプルの厚みは80nmまで薄くし、走査透過電子顕微鏡で観察し、また、断面からの電子エネルギー損失分光スペクトルを取得した。αアルミナ、γアルミナ、アモルファスアルミナの同定は電子エネルギー損失分光スペクトルにおいて、75eV〜90eVのレンジで各々のリファレンスデータと比較し、フィッティングをおこなうことにより判断した。この結果から、脆性材料粒子201間に厚み20nm程度の活性化相であるアモルファスアルミナ相の三次元ネットワーク202が形成されていることがわかる(図4(d))。粒子間の隙間は、おおよそ50nm以下である。図2の模式図に示したように、脆性材料であるアルミナの粒子間にアモルファスが存在し、脆性材料粒子同士を接続する架橋構造を備えている。また、その三次元ネットワーク202中に脆性材料粒子201であるαアルミナが存在している構造体であることが明らかになった(図4(a)、図4(d))。このとき、図4(c)から明らかなように、γアルミナは含まれていなかった。
図6に原料粒子のαアルミナ粒子(昭和電工製AL160−SG3)の断面の走査透過電子顕微鏡像を示す。原料粒子のX線回折結果は、図5に示すとおり、αアルミナであった。結晶性を示すアルミナ粒子301の粒子最表面303a、粒子最表面303bまで、平行な格子縞が観察でき、表面まで結晶であり、アモルファスアルミナが初期原料粉末には存在していないことがわかる。このような原料粒子をそのまま積層しても、粒子同士は結合せず、圧粉体にしかならなかった。
図7にαアルミナ粒子(フジミインコーポレーテッド製)を通常のプラズマ溶射で吹き付けた時に得られた構造体の断面の走査透過電子顕微鏡像を示す。プラズマで粒子内部まで溶融し、衝突時に扁平するため、構成する脆性材料粒子は衝突方向に扁平した異方形状をとってしまい、等方的な構造体を形成することができない。また、基材への抜熱によって急冷凝固するために、個々の脆性材料粒子内では抜熱方向と平行に結晶成長が起きていることがわかる。電子エネルギー損失分光スペクトル、X線回折の結果、脆性材料粒子はγアルミナであり、初期原料脆性材料粒子と異なる結晶構造をしており、初期の結晶構造を維持できていなかった。
原料粒子には、イットリア安定化ジルコニア粒子(第一稀元素化学工業製8重量パーセント、平均粒径3μm)を用い、基材にはステンレス基材を用いた。プラズマはアルゴンガス10SLMを流し、電力6kWで生成させた。このとき、成膜チャンバー内の圧力は400Pa程度であった。ノズルと基材間の距離は200mmで、ノズル内径は27mmであった。図8は、このとき得られた構造体の断面の走査透過電子顕微鏡像である。実施例1と同様の構造をしているのがわかる。粉末が単に圧縮された圧粉体ではなく、粒子間が三次元ネットワーク構造で同様に結合されているため、実施例2の構造体のビッカース硬度は620Hvであった。この値は脆性材料粒子のビッカース硬度に対して0.5程度の相対硬度に相当する。
実施例2の条件で、ただし、圧力は2kPaの状態で構造体を形成したところ、できた構造体は圧粉体であった。
実施例1の条件で、ただし、ガス種をヘリウムに変えて行った。得られた構造体のX線回折結果(図5)からαアルミナであり、ビッカース硬度は1230Hvであった。この値は、脆性材料粒子のビッカース硬度に対して、0.7〜0.8程度の値に相当する。
図9に同様の条件で得られた構造体の透過電子顕微鏡像を示す。図の下側に基材面が存在しており、実施例4の構造体の主脆性材料粒子を衝突時のエネルギーを利用した常温衝撃固化現象と組みわせることで、基本構造体を保ったまま、基材と垂直方向に扁平した脆性材料粒子の形状を形成可能で、緻密化を図ることが可能である。
上記製造方法で、原料粒子には、αアルミナ粒子(昭和電工製AL160−SG3)を用い、基材には、平均気孔径20μmの多孔質セラミックス基材を用いた時の成膜結果を示す。プラズマはアルゴンガス10SLMを流し、電力1kWで生成させた。図10は、多孔質基材1002上に脆性材料構造体1001を堆積した積層体の断面走査電子顕微鏡像を示す。実施例5の構造体により、多孔質基材の封止構造体が作製できていることがわかる。
原料粒子には、イットリア安定化ジルコニア粒子(第一稀元素化学工業製8重量パーセント、平均粒径5μm)を用い、基材にはステンレス基材を用いた。プラズマはアルゴンガス10SLMを流し、電力6kWで生成させた。このとき、成膜チャンバー内の圧力は300Pa程度であった。ノズルと基材間の距離は200mmで、ノズル内径は27mmであった。実施例6の構造体のビッカース硬度はおよそ940Hv以上1400Hv以下であった。この値は脆性材料粒子のビッカース硬度に対して0.7以上1.1以下程度の相対硬度に相当する。
原料粒子には、αアルミナ粒子(昭和電工製AL160−SG)を用いたときの成膜結果を示す。ノズルと基材間の距離は20mmで、ノズル内径は10mmで、プラズマガスにはアルゴンを用いた。構造体の絶縁特性を東陽テクニカ社製の装置(Model 6252 Rev. C)を利用し、スパッタ法にて金電極(1mm2)を構造体に堆積させ、二端子法によって測定した。体積抵抗率は1012Ω・cm以上1015Ω・cm以下、絶縁耐圧は50kV/mm以上200kV/mm以下であり、電気的に高い封止特性を示した。
実施例7と同条件で、プラズマガスにはヘリウムを用いた。構造体の絶縁特性を東陽テクニカ社製の装置(Model 6252 Rev. C)を利用し、スパッタ法にて金電極(1mm2)を構造体に堆積させ、二端子法によって測定した。体積抵抗率は1012Ω・cm以上1015Ω・cm以下、絶縁耐圧は100kV/mm以上300kV/mm以下であり、電気的に特に高い封止特性を示した。
本発明に係る構造体を形成するため、微粒子にα−Al2O3を用いて、基材にSUS304を用いて減圧環境にて構造体を形成した実施例について説明する。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、ヘリウムガスを用いた。非平衡プラズマを生成するための高周波投入電力は0.5から2kWの領域を用いた。構造体の硬度はダイナミック硬度計にビッカース圧子を装備した硬度計(SHIMADZU DUH-211)を用いて測定した。
本発明に係る構造体を形成するため、微粒子にα−Al2O3を用いて、基材にSUS304を用いて減圧環境にて構造体を形成した実施例について説明する。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、アルゴンガスを用いた。非平衡プラズマを生成するための高周波投入電力は0.5から2kWの領域を用いた。構造体の硬度はダイナミック硬度計にビッカース圧子を装備した硬度計(SHIMADZU DUH-211)を用いて測定した。
本発明に係る、微粒子表面や基材表面に与えたアモルファス相を含む活性領域を介した接合領域による微粒子間の接合と、微粒子の衝突破砕(結晶微細化)により結晶粒内部に転位を導入し、微粒子間の接合に対して高い圧縮残留応力を与えて微粒子間の接合の強化を図った場合に得られる構造体およびその構造体のビッカース硬度及び電気物性を測定した実施例について説明する。一般的に、密度が高い構造体ほど、ビッカース硬度及び電気物性は高くなるため、密度の粗密を表す指標としても実施例に用いた。微粒子にα−Al2O3を用いて、基材にSUS304を用いて減圧環境にて形成した構造体のビッカース硬度について説明する。構造体の硬度はダイナミック硬度計にビッカース圧子を装備した硬度計(SHIMADZU DUH-211)を用いて測定した。構造体の電気物性は東陽テクニカ社製の装置(Model 6252 Rev. C)を利用し、スパッタ法にて金電極(1mm2)を構造体に堆積させ、二端子法によって測定した。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、ヘリウムガスとアルゴンガスを用いた。得られた構造体のビッカース硬度および、その構造体を得たときのガス流量、プラズマ電力、熱電対を用いて測定した微粒子の構造体製造部2107内の温度を表1にまとめる。得られた構造体の電気物性として、体積抵抗値および絶縁耐圧を表2にまとめる。
微粒子にα−Al2O3を用いて、基材に平均気孔径20μmのセラミック多孔質基材を用いて本発明の構造体を形成した例について説明する。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、アルゴンガスを用いた。非平衡プラズマを生成するための高周波投入電力は1kWとした。
微粒子にY2O3(酸化イットリウム)またはα−Al2O3を用いて、構造体を形成する基材にセロハンテープ(スコッチテープ)やポリイミドテープ(カプトン(登録商標)テープ)によってマスキングし、基材と前述したテープ類とを含んだ面に対して構造体を形成した例について説明する。図31(a)は、セロハンテープをマスキングに用いた結果を図31(a)に示し、ポリイミドテープをマスキングに用いた結果を図31(b)に示す。ポリイミドテープの耐熱性は約260℃、セロハンテープは約100℃である。微粒子をY2O3(酸化イットリウム)、基材をスライドガラスとして、本発明の一実施例に係る構造体を形成するとき、ヘリウムガスを用いてプラズマを生成した場合、図31(a)に示すように、基材であるスライドガラス上に被覆部1905aを形成する条件において、セロハンテープ1921aに熱ダメージは見られなかった。また、微粒子をα−Al2O3、基材をSUS304として、本発明の一実施例に係る構造体を形成するとき、アルゴンガスを用いてプラズマを生成した場合、図31(b)に示すように、基材であるSUS304上に被覆部1905bを形成する条件において、ポリイミドテープ1921bに熱ダメージはない。基材であるガラスやSUS304においても、腐食や亀裂・破壊などは見られない。本発明の一実施例に係る構造体を形成するとき、プラズマによって高いエネルギー領域となるエアロゾル供給路やノズル内部において微粒子表層の活性領域は生成される。この時、基材に到達しているプラズマフレームの温度は低いため、マスキングとしたテープや基材はダメージを受けなかった。また、活性領域を備える微粒子は、プラズマフレーム中を飛行して基材に到達するため、生成した活性領域を保持し、構造体を形成できる。よって、本発明において、基材への熱および物理的なダメージは抑制されている。さらに、図31(b)ではポリイミドテープ上にも被覆部1905bは形成されている。本発明の一実施例に係る構造体を形成するとき、熱に弱い樹脂などを基材にすることも可能であり、また、前述した基材などにも前処理などは必要なく直接的に構造体を形成することができる。
微粒子にα−Al2O3を用いて、基材として頂点の角度が30°、60°、90°、120°であるSUS304基材3004を用いて、本発明に係る構造体を形成した例について説明する(図32(a)〜図32(e))。また、湾曲形状(曲率半径R=25[mm])を持つSUS304基材3014を用いて本発明の一実施例に係る構造体を形成した例について説明する(図32(f))。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、アルゴンガスを用いた。非平衡プラズマを生成するための高周波投入電力は0.5から2kWとした。アルゴンガスの供給量は5L/minから20L/minとした。
微粒子にα−Al2O3を用いて、基材に平均気孔径20μmのセラミック多孔質基材を用いて本発明の一実施例に係る構造体を形成した例について説明する。微粒子をエアロゾル化して供給搬送し、また、溶融点以下の温度にて微粒子の表層を活性化させる非平衡プラズマを生成し、また、基材への衝撃力となる微粒子を加速・噴出するガス種として、アルゴンやヘリウムガスを用いた。非平衡プラズマを生成するための高周波投入電力は0.5から2kWとした。アルゴンやヘリウムガスの供給量は5L/minから20L/minとした。構造体の硬度はダイナミック硬度計にビッカース圧子を装備した硬度計(SHIMADZU DUH-211)を用いて測定した。
Claims (19)
- 複数の脆性粒子を有する脆性粒子集合体を備える構造体であって、
前記脆性粒子集合体は、互いに隣接して配設され、かつ周囲に脆性材料領域を備える前記脆性粒子が、前記脆性材料領域によって架橋されることにより、該脆性粒子間を結合し、該脆性粒子の移動を阻止する脆性材料架橋構造体領域を備えることを特徴とする構造体。 - 前記脆性材料架橋構造体領域が前記脆性粒子間に3次元ネットワーク構造を備えることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性材料架橋構造体領域が主にアモルファスであることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性材料架橋構造体領域が前記脆性粒子表面に略均一であることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性材料架橋構造体領域は空隙を備えることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性材料架橋構造体領域の厚みが100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性材料架橋構造体領域が前記脆性粒子の構成元素と同一の元素から構成されることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記脆性粒子の大きさが5μm未満であることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 前記構造体の硬度が前記脆性粒子の硬度に対して、0.1以上1未満であることを特徴とする請求項1に記載の構造体。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の構造体が基材上に配置された積層構造体。
- 前記脆性粒子は、前記基材に対して垂直に扁平した形状である請求項10に記載の積層構造体。
- 前記基材が多孔質体であることを特徴とする請求項10に記載の積層構造体。
- 前記脆性粒子は、変形後の結晶子サイズが1nm以上300nm以下を備えることを特徴とする請求項11記載の積層構造体。
- 前記積層構造体は、0.02<内部圧縮応力/ビッカース硬度であることを特徴とする請求項11記載の積層構造体。
- 前記脆性粒子の短辺/長辺の値が前記基材の界面近傍の脆性粒子の値>前記積層構造体の表層近傍の脆性粒子の値となることを特徴とする請求項11記載の積層構造体。
- 前記積層構造体は、絶縁耐圧20kV/mm以上を備えることを特徴とする請求項11に記載の積層構造体。
- 原料の脆性粒子の中の1次粒子が凝集した凝集粒子を1次粒子に解砕し、前記1次粒子の表面を活性化させて活性領域を生成し、複数の前記活性領域を備える前記1次粒子を基材に対して噴出し、複数の前記活性領域を備える1次粒子を、前記活性領域を介して接合させることを特徴とする積層構造体の製造方法。
- 前記1次粒子の衝突破砕効果とプラズマの熱的効果とにより、前記1次粒子表面に活性領域を形成することを特徴とする請求項17に記載の積層構造体の製造方法。
- エアロゾル発生器、解砕器、プラズマ発生装置及び前記プラズマ発生装置に接続するノズルを備え、前記プラズマ発生装置の前段に前記解砕器を設け、前記解砕器はエアロゾル発生器から搬送された1次粒子が凝集した凝集粒子を解砕し、前記プラズマ発生装置に搬送することを特徴とする積層構造体の製造装置。
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017144934 | 2017-07-26 | ||
JP2017144933 | 2017-07-26 | ||
JP2017144933 | 2017-07-26 | ||
JP2017144934 | 2017-07-26 | ||
JP2017212171 | 2017-11-01 | ||
JP2017212207 | 2017-11-01 | ||
JP2017212171 | 2017-11-01 | ||
JP2017212207 | 2017-11-01 | ||
PCT/JP2018/027780 WO2019022096A1 (ja) | 2017-07-26 | 2018-07-24 | 構造体、その積層体、それらの製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019022096A1 true JPWO2019022096A1 (ja) | 2020-07-09 |
JP7272653B2 JP7272653B2 (ja) | 2023-05-12 |
Family
ID=65039692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019532653A Active JP7272653B2 (ja) | 2017-07-26 | 2018-07-24 | 構造体、積層構造体、積層構造体の製造方法及び積層構造体の製造装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11535941B2 (ja) |
JP (1) | JP7272653B2 (ja) |
KR (1) | KR102473123B1 (ja) |
WO (1) | WO2019022096A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7258292B2 (ja) * | 2019-05-16 | 2023-04-17 | 国立大学法人東北大学 | 高分子複合材料の分析方法 |
KR20230023215A (ko) | 2021-08-10 | 2023-02-17 | 이창훈 | 세라믹 코팅 시스템 및 방법 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000212766A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-08-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 超微粒子成膜法 |
JP2002194560A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-07-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 脆性材料構造物の低温形成法 |
JP2004107757A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Toto Ltd | 複合構造物 |
JP2008088559A (ja) * | 2007-11-15 | 2008-04-17 | Toto Ltd | 複合構造物作製方法および作製装置 |
JP2012097353A (ja) * | 2010-10-05 | 2012-05-24 | Topy Industries Ltd | 薄い樹脂へ金属ガラスを溶射する方法、及び金属ガラス被膜を有する複合材料 |
JP2012219375A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | General Electric Co <Ge> | 酸化物分散強化皮膜の形成方法 |
JP2014095137A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Kitagawa Ind Co Ltd | 放熱部材 |
JP2015505791A (ja) * | 2011-11-01 | 2015-02-26 | ナノグラム・コーポレイションNanoGram Corporation | シリコンナノ粒子インクを内蔵する構造体、ナノ粒子シリコン堆積物から形成される高密度化シリコン材料、及び相応する方法 |
JP2015175315A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 遮熱コーティング材、これを有するタービン部材及び遮熱コーティング方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2963993B1 (ja) | 1998-07-24 | 1999-10-18 | 工業技術院長 | 超微粒子成膜法 |
CN100480217C (zh) * | 1999-10-12 | 2009-04-22 | Toto株式会社 | 复合构造物及其制作方法和制作装置 |
AU2001296005A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-15 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Composite structure and method for manufacture thereof |
JP3554735B2 (ja) * | 2000-10-23 | 2004-08-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 複合構造物およびその作製方法並びに作製装置 |
JP4457338B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2010-04-28 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカム構造体、その製造方法及びそのためのコート材 |
JP5392737B2 (ja) * | 2007-05-22 | 2014-01-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 脆性材料膜構造体 |
KR100901644B1 (ko) | 2008-09-11 | 2009-06-09 | 엘지전자 주식회사 | 모션 벡터 예측 방법 |
JP5597153B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2014-10-01 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
US9839869B2 (en) * | 2012-03-30 | 2017-12-12 | Ibiden Co., Ltd. | Honeycomb filter |
JP5946179B2 (ja) | 2012-07-31 | 2016-07-05 | トーカロ株式会社 | セラミックス皮膜の成膜装置及び成膜方法 |
-
2018
- 2018-07-24 KR KR1020207005584A patent/KR102473123B1/ko active IP Right Grant
- 2018-07-24 WO PCT/JP2018/027780 patent/WO2019022096A1/ja active Application Filing
- 2018-07-24 JP JP2019532653A patent/JP7272653B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-24 US US16/751,941 patent/US11535941B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000212766A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-08-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 超微粒子成膜法 |
JP2002194560A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-07-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 脆性材料構造物の低温形成法 |
JP2004107757A (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Toto Ltd | 複合構造物 |
JP2008088559A (ja) * | 2007-11-15 | 2008-04-17 | Toto Ltd | 複合構造物作製方法および作製装置 |
JP2012097353A (ja) * | 2010-10-05 | 2012-05-24 | Topy Industries Ltd | 薄い樹脂へ金属ガラスを溶射する方法、及び金属ガラス被膜を有する複合材料 |
JP2012219375A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | General Electric Co <Ge> | 酸化物分散強化皮膜の形成方法 |
JP2015505791A (ja) * | 2011-11-01 | 2015-02-26 | ナノグラム・コーポレイションNanoGram Corporation | シリコンナノ粒子インクを内蔵する構造体、ナノ粒子シリコン堆積物から形成される高密度化シリコン材料、及び相応する方法 |
JP2014095137A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Kitagawa Ind Co Ltd | 放熱部材 |
JP2015175315A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 遮熱コーティング材、これを有するタービン部材及び遮熱コーティング方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11535941B2 (en) | 2022-12-27 |
US20200157690A1 (en) | 2020-05-21 |
KR20200037308A (ko) | 2020-04-08 |
JP7272653B2 (ja) | 2023-05-12 |
WO2019022096A1 (ja) | 2019-01-31 |
KR102473123B1 (ko) | 2022-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hanft et al. | An overview of the aerosol deposition method: Process fundamentals and new trends in materials applications | |
Akedo | Room temperature impact consolidation and application to ceramic coatings: aerosol deposition method | |
US7563503B2 (en) | Coatings, materials, articles, and methods of making thereof | |
Lee et al. | Growth process of α‐Al2O3 ceramic films on metal substrates fabricated at room temperature by aerosol deposition | |
JP3500393B2 (ja) | 複合構造物およびその作製方法 | |
KR20070008727A (ko) | 복합 구조물 | |
WO2010128572A1 (ja) | ジルコニア膜の成膜方法 | |
US11535941B2 (en) | Structure, laminated body thereof, and manufacturing method and manufacturing device thereof | |
CN104451518B (zh) | 一种低导热抗烧结热障涂层及其制备方法 | |
Chun et al. | Multilayer deposition of ceramic and metal at room temperature using nanoparticle deposition system (NPDS) and planarization process | |
KR101458815B1 (ko) | 서스펜션 플라즈마 용사를 이용한 열차폐 코팅층의 제조방법 | |
Guillon et al. | Tuning the microstructure and thickness of ceramic layers with advanced coating technologies using zirconia as an example | |
Šadl et al. | Protective alumina coatings prepared by aerosol deposition on magnetocaloric gadolinium elements | |
JP5401805B2 (ja) | 成膜方法 | |
CN102965611A (zh) | 一种等离子喷涂钛酸钡高介电涂层的方法 | |
Jifeng et al. | Preparation of electrical contact materials by cold gas-spray | |
JP2007320797A (ja) | 複合構造物及びその製造方法 | |
Lee et al. | Robust mechanical properties of electrically insulative alumina films by supersonic aerosol deposition | |
JP2009235534A (ja) | 多孔質体形成方法、電極、マイクロスパークコーティング装置 | |
Kim et al. | Role of TiO2 nanoparticles in the dry deposition of NiO micro-sized particles at room temperature | |
KR101336755B1 (ko) | 초경합금의 박막 코팅방법 | |
CN102817029B (zh) | 一种镁合金表面铝基合金厚涂层的制备方法 | |
JP2016199783A (ja) | 酸化ジルコニウム材料、およびそれを用いた成膜方法、ならびにその成膜方法によって形成された被膜 | |
JP6334355B2 (ja) | セラミックス粉末およびその皮膜 | |
JP2004256920A (ja) | 複合構造物及びその製造方法並びに作製装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20200221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201202 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210713 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220621 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220805 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230404 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230420 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7272653 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |