TWI307727B - - Google Patents

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TWI307727B
TWI307727B TW094109807A TW94109807A TWI307727B TW I307727 B TWI307727 B TW I307727B TW 094109807 A TW094109807 A TW 094109807A TW 94109807 A TW94109807 A TW 94109807A TW I307727 B TWI307727 B TW I307727B
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Junichi Iwasawa
Hironori Hatono
Hiroaki Ashizawa
Tomokazu Ito
Kaori Miyahara
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Toto Ltd
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    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
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Description

1307727 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明爲一種使用氣溶膠以製造陶瓷或 膜之方法及該方所使用之粒子混合物,與使 之被膜與複合材料。 【先前技術】 近年來’於形成陶瓷等的被膜之新方法 公開之一種稱爲氣溶膠沉澱法(AD法)之 形成.被膜之方法。此方法,爲形成一種含有 料之微粒子之氣溶膠,使該氣溶膠向基材表 子混合物衝擊基材,基於此衝擊使原料粒子 於基材上形成被膜。依此方法,可於常溫下 陶瓷、或玻璃材料等基材表面上,形成1至 厚之緻密且高硬度之陶瓷厚膜。此厚膜,依 ,例如氣溶膠法、CVD法、PVD法等皆極不 已知例如使用一種將作爲氣溶膠之原料 脆性材料中施加有內部應力之粒子,使其於 進微粒子之變形或破壞,以而製得高密度之 法(例如WOO 1 /273 4 8號公報內容)。 又,已揭示一種若將作爲氣溶膠之原料 用具有平均粒徑爲0.5至5//m之粉碎用微 平均粒徑爲1 〇 η ηι至]# m之脆性材料微粒 低溫製得緻密之膜的方法(例如特開2 00 1 半導體等的被 用該方法所得 之一,例如已 使用氣溶膠以 陶瓷等脆性材 面噴射,使粒 粉碎或變形而 直接於金屬、 數百# m之膜 以往之製膜法 容易製得。 微粒子,使用 衝擊基材時促 緻密質之膜方 微粒子,於倂 粒子,與具有 子時,即可於 1 8 0號公報內 -5- (2) 1307727 容)。 又,已知使用作爲氣溶膠之原料微粒子之具 量組成爲更高Ο/Al比之平均粒徑爲0.1至5//m 粒子進行製膜時,可得到緻密且具有高硬度之膜 例如特開2002-206179號公報內容)。 【發明內容】 本發明者們,發現於使用具有體積基準下之 粒徑(D50)爲 0.010〜Ι.Ο/zm之原料微粒子, 體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲3.0〜100 助粒子所得之粒子混合物所形成氣溶膠,使其衝 上而形成堆積結果,即可極高之製膜速度形成具 質之被膜。 基此’本發明爲提供一種可以極高之製膜速 有良好膜質之被膜的一種使用氣溶膠製造被膜之 的。 即,本發明之使用氣溶膠製造被膜之方法爲 含 於粒子混合物中混合載體氣體而形成氣溶膠 隨後,將此氣溶膠向基材表面噴射,使前j述 物衝擊前述基材,基於該衝擊使前述原料粒子粉 而於基材上形成被膜, 之使用氣溶膠製造被膜之方法,其中, 前述粒子混合物,爲含有以脆性材料作胃主 有較化學 之氧化鋁 的方法( 5 0 %平均 及與具有 # m之輔 擊於基材 有良好膜 度形成具 方法爲目 ,一種包 粒子混合 碎或變形 成份,且 -6 - (3) (3)1307727 具有體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲0·010〜1.0 # m之原料微粒子’及’與前述脆性材料爲相同種類或不 同種類之脆性材料爲主成份,且具有體積基準下之50%平 均粒徑(D50)爲3.0〜100//m之輔助粒子所得者。 又’本發明之粒子混合物,爲上述方法中作爲被膜原 料使用之粒子混合物,其爲含有, 以脆性材料作爲主成份,且具有體積基準下之5 0%平 均粒徑(D50)爲0.010〜l.〇#m之原料微粒子,及 與前述脆性材料爲相同種類或不同種類之脆性材料爲 主成份,且具有體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲 3.0〜100# m之輔助粒子 所得者。 又,本發明之內容,爲提供一種依上述方法製得之被 膜。 又,本發明之內容,復提供一種含有基材,與形成於 該基材上之依上述方法所製得之被膜所得之複合材料。 定義 本發明中,「體積基準下之50%平均粒徑(D50)」 爲使用雷射繞射式粒度分布計所測得之粒度分布測定數據 中’由粒徑較小側開始到達微粒子累積體積爲5 0 %時粒子 之粒徑。 本發明中,「體積基準下之90%平均粒徑(D90)」 爲使用雷射繞射式粒度分布計所測得之粒度分布測定數據 (4) (4)1307727 中,由粒徑較小側開始到達微粒子累積體積爲90%時粒子 之粒徑。 本發明中,「個數基準下之10%平均粒徑(D10 )」 爲使用雷射繞射式粒度分布計所測得之粒度分布測定數據 中,由粒徑較小側開始到達微粒子累積體積爲5 0 %時粒子 之粒子數。 本發明中,「粒子」係指一次粒子之意,其係與一次 粒子自然凝集所得之粉體區別。 使用氣溶膠製造被膜之方法及粒子混合物 本發明之形成被膜之方法,例如使用氣溶膠沉澱法( AD法)或稱爲超微粒子束堆積法(Ultra-Fine particles beam deposition method )之方法。因此,本發明之方法, 基本之原理爲與例如WO 0 1 /2 7348號公報所記載之方法爲 實質上相同者,該揭示之內容僅爲本發明所揭示內中之一 部份而已’該公報所揭示之內容與以下之內容若有相異之 情形時’皆以本發明之內容爲優先,且該與本發明相異之 揭示內容皆非屬本發明之內容》 本發明中之方法中’首先準備原料微粒子與含有輔助 粒子之粒子混合物。原料微粒子’爲使用脆性材料爲主成 份所得者,且具有〇_〇〗〇〜10# m之體積基準下之50%平 均粒徑(D50)的較小粒子,爲主要構成被膜之粒子。又 ’輔助粒子’胃與目LI述原料微粒子之主成份之脆性材料爲 相同種類或不同種類之脆性材料爲主成份,且具有3.〇〜 (5) (5)1307727 100#m之體積基準下之5〇%平均粒徑(〇50)的較大粒 子’主要爲促進被膜形成之粒子,並非構成被膜之主要成 份。本發明中’爲於此粒子混合物中混以載體氣體以形成 氣溶朦。隨後’將此氣溶膠向基材表面噴射,使粒子混合 物衝擊前述基材,基於該衝擊使原料粒子粉碎或變形而於 基材上形成被膜。本發明中,經使用具有特定粒徑組合所 得之粒子混合物形成被膜結果,可得到一得以極高製膜速 度製得於硬度與緻密性等部分皆具有良好膜質之被膜。特 別是’依本發明之方法時,因倂用原料微粒子與輔助粒子 ’故並非僅由原料微粒子單獨製膜,或即使有造成製膜速 度或膜質不佳之粒徑時,亦具有可大幅提昇製膜速度,及 提高膜之膜質’特別是提高硬度與緻密性之優點。 本發明之方法中’由粒子混合物向基材衝擊以形成被 膜之方法,例如具有以下理論說明。但,下述之說明僅爲 假設’該內容對於本發明並未有任何限定。首先,因陶瓷 爲幾乎不具有自由電子之共價鍵結或其強離子鍵結性之原 子鍵結狀態’故具有較高之硬度與衝擊性較弱之性質。 又’较或鍺等半導體亦爲不具有延展性之脆性材料。 因此’使用此脆性材料作爲主成份之原料微粒子於施加機 械性衝擊力結果,可延著結晶粒子間之界面等的壁面使結 晶格產生位移或變形,或粉碎。產生此現象時,將形成位 移面或斷裂面等新形成面。此新形成面原本爲存在於微粒 卞之內ρβ ’爲與其他原子鍵結之原子形成剝離狀態之面。 此新生成面之原子一層之部分,由原本之安定原子鍵結狀 -9- (6) (6)1307727 態,形成經由外力造成之不安定之表面狀態’使其呈現表 面能量極高之狀態。因此’此活性面’將移向相鄰接之脆 性材料表面或同爲鄰接之脆性材料之新生成面或與基板表 面結合而形成安定狀態。此時’於基材與相鄰接部份中, 除形成該再鍵結之微粒子之一部份嵌入基材表面所得之固 定部外,於該固定部之上方將會形成有多結晶脆性材料堆 積所得之被膜。由外部連續施加機械性衝擊力時,可重複 產生上述現象,隨著微粒子之變形、破碎等而重複進行連 接,進行製得促使所形成之結構物之緻密化。此時,本發 明中,輔助粒子因具有較大粒徑故具有較高運動能量,故 於增大上述機械性衝擊力而大幅提昇製膜速度的同時,也 可提高被膜之膜質,特別是可提高硬度與緻密性。 本發明之較佳實施態樣中,因上述所得之本發明之被 膜爲多結晶者,故形成被膜之結晶實質上並未具有結晶配 向性’結晶間之界面上實質上並未存在有玻璃質所形成之 粒界層’此外’因被膜之一部份嵌入基材表面而形成固定 部’故爲較佳。前述被膜’具有緻密且高硬度之陶瓷膜厚 ’且具有優良之耐磨耗性與基材密著性,故可形成較高之 絕緣破壞電壓。 本發明之原料微粒子與輔助粒子,皆由脆性材料作爲 主成份所得者。本發明中’原料微粒子與輔助粒子可使用 同種類之脆性材料作爲主成份所得者,或以不同種類之脆 性材料作爲主成份所得者皆可。本發明所使用之脆性材料 ’只要具有於原料微粒子氣溶膠衝擊基材表面之際,可粉 -10- (S: (7) 1307727 碎或變形以堆積於基材上形成被膜之性質的材料則未有特 別之限制,其可使用各種材料,又以非金屬無機材料爲佳 。其中,粉碎或變形係指於使用X射線繞射之Scherrer法 所測定與求得之結晶尺寸中,較原料微粒子之結晶尺寸具 有更小之被膜結晶尺寸之方式判斷而得。 本發明之較佳實施態樣,非金屬無機材料,以由無機 氧化物、無機碳化物、無機氮化物、無機硼化物、其多元 系固溶物、陶瓷、與半導體材料所成群中所選出之至少1 種爲佳。無機氧化物之例如,氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅、 氧化錫、氧化鐵、氧化銷、氧化纟乙、氧化絡、氧化給、氧 化鈹、氧化鎂、氧化矽等。無機碳化物例如鑽石、碳化硼 、碳化矽'碳化鈦' 碳化銷、碳化鈀、碳化鈮、碳化鉻、 碳化鎢、碳化鉬、碳化鉬等。無機氮化物例如氮化硼、氮 化鈦、氮化鋁、氮化矽、氮化鈮、氮化钽等。無機硼化物 例如硼、硼化鋁、硼化矽、硼化鈦、硼化鈷、砸化釩 '硼 化鈮、硼化鉬、硼化鉻、硼化鉬 '硼化鎢等。陶瓷之例如 鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鋰、碳酸緦、鈦酸鋁、PZT、PLZT 等壓電性至焦電性陶瓷;賽亞龍(Sia丨on )陶瓷、金屬( c e r m e t )陶瓷等局朝性陶瓷;水銀隣灰石(.a p a t丨t e ).、隣 酸鈣等適合生物體之陶瓷等。半導體物質之例如矽、鍺或 再添加有磷等各種摻雜物質所得之半導體物質;砒霜鎵、 石比霜銦、硫化鎘等半導體化合物等。又,本發明之另—較 佳實施態樣’例如硬質氯化乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸等具 有脆性之有機材料等皆可使周。 -11 - (1: (8) (8)1307727 本發明所使用之原料微粒子’爲具有體積基準下之50 %平均粒徑(D50)爲0.010〜之原料微粒子’較 佳爲 0.030 〜0.80//m,更佳爲 0.10 〜〇_50//m。 本發明所使用之輔助粒子’爲具有體積基準下之50% 平均粒徑(D50)爲3.0〜100/zm之原料微粒子,較佳爲 5.0〜50仁m,更佳爲7.0〜20// m。 本發明之較佳實施態樣中’粒子混合物之個數基準下 之1 0 %平均粒徑(D 1 0 )爲0.0 3〜0 _ 5 0 # m,又’粒子混 合物之體積基準下之90%平均粒徑(D90)以3_00〜25 // m爲佳。粒子混合物中更佳之個數基準下之I 〇%平均粒 徑(D10)爲 0.05 〜0_30//m,更佳爲 0.06 〜0.20/ζηι。粒 子混合物中更佳之體積基準下之90%平均粒徑(D90 )以 5.00〜25"111爲佳,更佳爲5〜18//111。 依本發明之較佳實施態樣,粒子混合物中,原料微粒 子之個數相對於輔助粒子個數之比,以l.OxlO2〜l.〇xl07 爲佳,以 l.OxlO4 〜l.OxlO7 爲更佳,以 l.OxlO4 〜l.〇xl〇6 爲最佳。 依本發明之較佳實施態樣,原料微粒子可使用2 _ & 上之脆性材料之微粒子的混合物。基於此方法,可容易g 得具有以往製造方法中極不容易製得之組成內容與結_ 2 被膜,而可實現以往所未能實現之新穎被膜與複合材料。 又,依本發明之較佳實施態樣,輔助粒子可使用2衡以上 之脆性材料之微粒子的混合物。 ⑧ -12- 1307727
基材 本發明之方法所使用之基材,只要其表面上具有可承 受經噴射氣溶膠,使粒子混合物經由衝擊基材而使微粒子 原料粉碎或變形之機械性衝擊力之硬度之材料皆可使用, 而爲有任何限制。較佳基材之例如玻璃、金屬、陶瓷、半 導體與有機化合物等,亦可使用其複合材料。 被膜之製造及其裝置 本發明之方法中,爲將上述粒子混合物混以載體氣體 而形成氣溶膠。本發明中之氣溶膠,爲於載體氣體中分散 有粒子混合物所得者,故一次粒子成分散狀態者爲佳,其 亦可含有由該一次粒子經凝聚所得之凝聚粒子。氣溶膠之 形成,可使用市售之氣溶膠產生器等,並依公知之方法進 行製作。此時本發明之粒子混合物,可預先塡充於氣溶膠 產生器內,或於氣溶膠產生器至噴嘴之導管途中混入載體 氣體中,或於載體氣體到達基材前於噴嘴與基材之間混入 載體氣體內亦可。載體氣體,酯樣對粒子混合物爲鈍性, 且不會對被膜之組成內容產生不良影響之載體氣體時,則 無特別限定。較佳之例示如氮氣、氦氣、氬氣'氧氣 '氫 氣、與乾燥空氣,或其混合氣體等。 本發明之較佳實施態樣中,控制載體氣體之種類及/ 或分壓時,可經由控制被膜中之組成內容’或原子配置位 置予以控制。經此處理,可重至被膜之電特性、機械性特 性、化學性特性、光學性特性與磁特性等。 -13- (? (10) (10)1307727 本發明之方法中,爲將此氣溶膠向基材表面噴射,使 粒子混合物衝擊基材,基於此衝擊使原料粒子粉碎或變形 而於基材上形成被膜。此時之溫度條件,可適當的作決定 ,一般以對陶瓷之燒結溫度爲更低之溫度,例如〇至1 00 t,典型者例如可於常溫下進行。 本發明之較佳實施態樣中,使用氣溶膠對基材之噴射 ,以經由噴嘴噴出氣溶膠之方式進行爲佳,於使噴嘴對基 材進行相對向移動,即使噴嘴於基材上以掃描方式進行氣 溶膠之噴射爲更佳。此時被膜之形成速度,以1.0# m-cm/ 分鐘以上爲佳,更佳爲1.2//m-cm /分鐘以上,最佳爲1.4 #m-cm /分鐘以上,特佳爲 1.6;tzm-cm /分鐘以上。又,本 發明之較佳實施態樣中,氣溶膠之噴射速度以50至 45〇m/s之範圍爲佳,以ISO至400m/s之範圍爲更佳。於 前述範圍內時’可容易使微粒子衝擊基材而形成新生成面 ’此外,其成膜性更佳,且被膜之形成速度也更快。 本發明之較佳實施態樣中,被膜之厚度以0,5 // m以 上爲佳’更佳爲1至500//m,最佳爲3至lOOyt/m。如此 ’本發明相較於使用p V D法、c V D法、溶膠凝膠法等其 他成膜方法時,可形成更厚之膜。 本發明之較佳實施態樣中,被膜以於減壓下形成爲佳 。經此方式,可使原料微粒子所形成之新生成面之活性得 以持續較長久之時間。 圖1爲實施本發明之方法所使用之被膜製造裝置之例 示。圖1所示之製造裝置10,爲具有將氮氣氣體容器]01 -14- (11) 1307727 經由氣體搬運管1 02,連接內置有氧化鋁微粒子之氣溶膠 產生器103’並介由氣溶膠運送管km與設置於形成室 105內之具有縱0.4mm、寬17mm開口之噴嘴106連接。 於噴嘴106前端配置有設有各種金屬基材108之XY台 107,形成室105連接有真空幫浦1〇9。 使用此製造裝置10之被膜的製造方法之一例示,例 如下所說明者。將氮氣氣體容器101開栓,使高醇度氮氣 氣體經由氣體搬運管102而導入氣溶膠產生器1〇3,使氧 化鋁微粒子與高純度氮氣氣體混合以生成氣溶膠。氣溶膠 經由氣溶膠搬運管104運送至噴嘴1〇6,隨後經由噴嘴 106之開口高速噴出。經由噴嘴1〇6噴射之氣溶膠於衝擊 金屬基材108,使該部位形成被膜。隨後啓動XY台1〇7 ,使金屬基材經由擺動而於特定區域中形成被膜。此被膜 可於室溫下形成。 【實施方式】 以下之實施例將對本發明做更詳細之說明’但本發明 並不受下述實施例所限制。 例1 :粒子混合物之製作 首先準備2種類作爲原料微粒子之市售氧化鋁微粒子 。此微粒子之體積基準下之50%平均粒徑爲依以下方法測 定。首先,少量採取氧化鋁微粒子後’將其至入試驗管內 ’並滴入數滴離子交換水3 m 1與0 _ 2 %六甲烷磷酸鈉水溶 -15-
(S (12) (12)1307727 液,進行充分之攪拌。其次,將此混合液注入雷射繞射/ 散射式粒徑分布測定裝置(LA- 920,堀場製作所公司製) 中之分散浴,使用置於裝置內之超音波(3 0W )照射5分 鐘,調整光軸後,進行測定。其結果,所測得之2種類原 料微粒子之體積基準下之5 0%平均粒徑,係如下所示。 原料微粒子1 : 〇. 1 7 y m 原料微粒子2: 0.60/zm 輔助粒子,爲準備市售之2種類之有化鋁微粒子。有 關前述粒子之體積基準下之50%平均粒徑則爲依上述方法 進行測定。其結果,所測得之2種類輔助粒子之體積基準 下之5 0%平均粒徑,係如下所示。 原料微粒子1 : 5.9 # m 原料微粒子2 : 1 1 · 0 # m 其次’將原料微粒子1與2’輔助粒子1與2依下述 個 數 比 進 行 混 合, 樣 品 1 • (輔助粒子 2 ) :(原料微粒子 1 ) = 1 : 1 06 樣 品 2 : (輔助粒子 2 ) :(原料微粒子 2 ) — 1 : 1 04 樣 品 3 (輔助粒子 1 ) :(原料微粒子 1 ) — 1 : 1 04 樣 品 4 (輔助粒子 1 ) :(原料微粒子 2) = 1 : 1 04 樣 品 1 與 2,可使用 雷J 討繞射/散射式粒 徑分 布 測 定裝 置 ( LA-920, 堀場製作所 公 司製)依上述相 同之 方 法 ,進 行 體 積 基 準 之 粒度分布測 定 。樣品]之體積 基準 之 亚丄 权 度分 布 爲 記 載 如 圖 2所示,樣 品 2之體積基準之 粒度 分 布 爲記 載 如 圖 3 所 示 0 -16- (13) 1307727 又,樣品1至4,可使用雷射繞射/散射式粒徑分布測 定裝置(LA-920,堀場製作所公司製)依上述相同之方法 ’進行個數基準之10%平均粒徑(D10),與體積基準之 9 0 %平均粒徑(D 9 0 )之測定。其結果係如下表1內容所 不 。 例2:使用氣溶膠製造被膜之方法 使用例1所得之氧化鋁微粒子之樣品〗至4 ,依以下 之方法製造被膜。即於圖1所示之製作裝置1 〇之氣溶膠 產生器1 03中,裝塡例1所得之樣品,再使用作爲載體氣 體之氣氣以7L /分鐘之流量流入裝置內,使其產生氣溶膠 ’而噴射於不钂鋼(S U S )基材上。經此處理而於基材上 形成面積10mmxl7mm之氧化銘被膜。 所製得之氧化鋁被膜之厚度’使用觸針式表面形狀測 定器(日本真空技術公司製,Dectak3030)進行測定,以 計算氧化銘被膜之形成速度(-cm/分鐘)。此製膜速 度(// m - c m /分鐘)係指1分鐘間’以掃描距離〗c m下所 形成被膜之厚度(# m )。又’所製得之氧化鋁被膜之維 克氏(Vickers)硬度爲使用戴那銘超微小硬度計(DUH-W20 1,島津製作所製)進行測定。前述測定結果係如表1 內容所示。 又’爲進行比較’原料微粒子則準備市售之氧化銘微 粒子作爲比較樣品]。此原料微粒子之體積基準下之5 〇 % 平均粒徑爲0.5 3 // m。此比較樣品]之體積基準之粒度分 -17 - (S) (14)1307727
布 ,個 數基準之10% 平均粒徑(D 10 ),與體積基準之 90 % 平均 粒徑(D 9 0 )則依例1相同 1方法進行 測 定。比較 樣 品 1之 體積基準下之 粒度分布則如 圖4所示 〇 隨後,使 用 此 比較 樣品1依上述 相同方法製作氧化鋁被 膜 並進行測 定 0 其結 果係如下表] 內容所述。 又 ,爲進行比較 ,輔助粒子則 準備例1 所 使用之輔 助 粒 子2 作爲比較樣品 2。此比較樣 品2之體 積 基準之粒 度 分 布, 個數基準之1 0 %平均粒徑 (D10), 與 體積基準 下 之 9 0% 平均粒徑(D 9 0 )則依例1 相同方法 進 行測定》 比 較 樣品 2之體積基準 下之粒度分布 則如圖5 所 示。隨後 使 用此 比較樣品2依 上述相同方法製作氧化 鋁 被膜並進 行 測 定。 但,其結果如 下表1內容所述般,並 未 形成氧化 鋁 被 膜。 表1 個數基準下之 體積基準下之 製膜速度 維克氏度 10%平均粒徑 90%平均粒徑 (y m . cm/分) (HV) (Aim) (#m) 樣品1 0.07 7.07 3.1 799 樣品2 0.19 16.35 1.9 1387 樣品3 0.15 8.04 1.2 1430 樣品4 0.19 16.35 1.9 未能測定 比 i較樣品 1 0.21 0.88 0.2 1400 比較樣品 2 3.25 9.05 無法製膜 無法製膜 -18- (15) (15)1307727 如表I所示般,含有原料微粒子與輔助粒子之樣品1 至4時,可以高製膜速度製得高維克氏硬度之膜。又,僅 使用原料微粒子所得之比較樣品1中,將使得製膜速度大 幅降低。又,僅使用輔助粒子所得之比較樣品2,並未能 形成膜。 例3 :使用與原料微粒子不同材質之輔助粒子之例(! ) 原料微粒子爲準備市售之氧化紀(Y 2 〇 3 )微粒子。此 原料微粒子之體積基準下之50%平均粒徑爲〇·47 // m。隨 後’將此原料微粒子與例1所使用之輔助粒子1,以(輔 助粒子1 ):(原料微粒子)=1 : 1 〇 〇之個數比混合,製 得粒子混合物。使用所得粒子混合物依例2相同方法製得 氧化紀被膜並進行測定。其結果得知可於基材上形成良好 之被膜。 又’爲進行比較,僅使用上述氧化釔微粒子,依上述 相同方法製作氧化釔。但並未能形成氧化釔被膜。 例4 :使用與原料微粒子不同材質之輔助粒子之例(2 ) 原料微粒子爲準備市售之鎂橄欖石(2Mg〇_Si〇2;)微 粒子。此原料微粒子之體積基準下之5 〇 %平均粒徑爲 〇 . 3 2 # m。輔助粒子爲使用體積基準下之5 〇 %平均粒徑爲 -19- (16) (16)1307727 3.2 // m之氧化鋁微粒子。隨後,將此原料微粒子與輔助粒 子,以(輔助粒子):(原料微粒子)=1 : 3 000之個數 比混合,製得粒子混合物。使用所得粒子混合物依例2相 同方法製得鎂橄欖石被膜並進行測定。其結果得知可於 2.0至3.0 # m-cm/分鐘之高速製膜速度下,製造體積電阻 10]5 ( Ω-cm)之緻密材質之膜。 又,爲進行比較,僅使用上述鎂橄欖石微粒子,依上 述相同方法製作鎂橄欖石被膜。但其雖形成趨近於體積電 阻1〇1() ( Ω -cm)之壓粉體之被膜,但卻未能形成緻密之 材質。 例5 :使用與原料微粒子不同材質之輔助粒子之例(3 ) 原料微粒子爲準備市售之鈦酸鋇(BaTi03 )微粒子。 此原料微粒子之體積基準下之50%平均粒徑爲0.13// m。 輔助粒子爲使用體積基準下之50%平均粒徑爲55ym之 氧化鋁微粒子。隨後,將此原料微粒子與輔助粒子,以( 輔助粒子):(原料微粒子)=1 : 4 〇χ1〇6之個數比混合 ’製得粒子混合物。使用所得粒子混合物依例2相同方法 製得碳酸鋇被膜並進行測定。其結果得知其之製膜速度爲 ·〇 # m-cm/分鐘’且製得鈦酸鋇被膜之維克氏硬度爲幾 ¥與燒結體相等之HV52〇。 又’爲進行比較,僅使用上述鈦酸鋇微粒子,依上述 同方法製作钛酸鋇被膜。但所得之被膜之維克氏硬度爲 -20- (17)1307727 HV300 , 維克氏硬 【圖式簡 圖1 圖。 圖2
圖3 布圖。 圖4 度分布圖 圖5 度分布圖 泪較於倂用輔助粒子(氧化鋁微粒子)之情形的 度HV 5 2 0爲更低。 單說明】 爲本發明之方法所使用之被膜形成裝置之一例示: 爲實施例1所得之樣品1之體積基準下之粒度分 爲實施例1所得之樣品2之體積基準下之粒度分 爲實施例2所得之比較樣品1之體積基準下之粒 〇 爲實施例2所得之比較樣品1之體積基準下之粒
【主要元 10 : 101: 102 : 103 : 104: 105 : 106 : 1 07 : 件之符號說明】 製作裝置 氣溶膠產生器 氣體運送管 氣溶膠產生器 氣溶膠運送管 形成室 噴嘴 XY台 -21 (S> (18)1307727 I 0 8 :金屬基材 1 〇 9 :真空幫浦

Claims (1)

  1. ㈢修(更)王替壤 ^ 1307727 十、申請專利範圍 第 94109807號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國97年1〇月6日修正 1. 一種使用氣溶膠製造被膜之方法’其爲一種包含 於粒子混合物中混合載體氣體而形成氣溶膠’ 隨後,將該氣溶膠向基材表面噴射’使前述粒子混合 物衝擊前述基材,基於該衝擊使前述粒子粉碎或變形而於 基材上形成被膜, 之使用氣溶膠製造被膜之方法,其特徵爲’ 前述粒子混合物,爲含有以脆性材料作爲主成份’且 具有體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲0·〇1〇〜1.〇 μιη之原料微粒子,及,與前述原料微粒子的脆性材料爲 相同種類或不同種類之脆性材料爲主成份,且具有體積基 準下之50%平均粒徑(D50)爲3.0〜100//m之輔助粒子 所得者。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中,前述輔助 粒子之體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲5.0〜50//m 者。 3-如申請專利範圍第1項之方法,其中,前述輔助 粒子之體積基準下之50%平均粒徑(D50)爲7.0〜20//m 者。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其 中,前述原料微粒子之體積基準下之50%平均粒徑(D50 1307727 )爲 0.030 〜0.80ym 者。 5.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中,個數基準下之10%平均粒徑(D10)爲0.03〜0.50 "m,又,體積基準下之90%平均粒徑(〇90)爲3.00 2 5 v m。 6- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中,前述粒子混合物中之前述原料微粒子之個數相對於 述輔助粒子之個數之比,爲1.0X102至l.〇Xl〇7。 7- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中,前述脆性材料爲非金屬無機材料。 8 ·如申請專利軺圍第7項之方法,其中,前述非 屬無機材料爲由無機氧化物、無機碳化物、無機氮化物 無機硼化物、多元系固溶物、陶瓷與半導體材料所成群 所選出之至少1種。 9 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中’前述原料微粒子爲2種以上前述脆性材料之原料微 子之混合物。 1 〇.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中,前述基材含有由玻璃、金屬、陶瓷、半導體、與有 化合物所成群中所選出之至少1種。 11.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 中’前述載體氣體爲含有至少1種由氮氣、氦氣、氬氣 氧氣、氫氣與乾燥空氣所成群中所選出之至少〗種。 1 2 _如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法, 其 其 刖 其 金 > 中 其 粒 其 機 其 > 其 -2- 1307727 中’卽述被膜之形成速度爲1.0# m-cm /分鐘以上。 1 3 . —種粒子混合物,其爲於申請專利範圍第1至i 2 項中任一項之方法中作爲被膜原料使用之粒子混合物,其 特徵爲含有, 以脆性材料作爲主成份,且具有體積基準下之5 0%平 均粒徑(D50)爲〇·〇ι〇〜i.Oym之原料微粒子,及, 與前述原料微粒子的脆性材料爲相同種類或不同種類 Φ 之脆性材料爲主成份,且具有體積基準下之50%平均粒徑 (D50)爲3.0〜100# m之輔助粒子。 1 4 .如申請專利範圍第】3項之粒子混合物,其中, 前述輔助粒子之體積基準下之 50%平均粒徑(D50)爲 5_0 〜50/zm 者。 1 5 .如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物,其 中,前述輔助粒子之體積基準下之50%平均粒徑(D50) 爲7.0〜20// m者。 # 1 6 ·如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物’其 中,前述原料微粒子之體積基準下之5 0%平均粒徑(D5 0 )爲 0.030 〜〇.80/zm 者。 1 7.如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物,其 中,個數基準下之10%平均粒徑(D10)爲〇·〇3〜0.50 ,又,體積基準下之90%平均粒徑(D90)爲3.00〜 2 5 // m。 1 8 ·如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物’其 中’前述原料微粒子之個數相對於前述輔助粒子之個數之 -3- 1307727 比,爲 l.OxlO2 至 l.OxlO7。 , 1 9 .如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物,其 中,前述脆性材料爲非金屬無機材料。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項之粒子混合物,其中, 即述非金屬無機材料爲由無機氧化物、無機碳化物、無機 氮化物、無機硼化物、多元系固溶物、陶瓷與半導體材料 所成群中所選出之至少1種。 Φ 2 1 .如申請專利範圍第1 3或1 4項之粒子混合物,其 中’則述原料微粒子爲2種以上前述脆性材料之原料微粒 子之混合物。 22. —種被膜’其特徵爲由申請專利範圍第1至12 項中任一項之方法所製得,且具有HV 1 000以上之維克氏 硬度。 23. 如申請專利範圍第22項之被膜,其中,前述被 膜爲由多結晶而實質形成。 Φ 24·如申請專利範圍第22或23項之被膜,其中,前 述被膜實質上並不具有由玻璃質所形成之粒界層。 25. —種複合材料,其特徵爲含有基材,與 該基材上所形成之申請專利範圍第22或23項之被膜 〇 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之複合材料,其中,前 述基材含有1種以上由玻璃、金屬、陶瓷、半導體、與有 機化合物所成群中所選出者。 2 7 ·如申請專利範圍第2 5項之複合材料,其爲於前 -4- .1307727 述基材表面上嵌入前述微粒子而形成固定部。 、 28. —種被膜,其爲使用申請專利範圍第1至12 中任一項之方法所製得之以氧化銘、氧化纟乙、鈦酸鋇中 一成份作爲主成份者。 2 9 .如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之方法所 得之被膜,其係以氧化鋁、氧化釔、鈦酸鋇中任一成份 爲主成份者。 φ 30.如申請專利範圍第29項之被膜,其中被膜實 上由多結晶所形成。 3 1 ·如申請專利範圍第29或3 0項之被膜,其中被 實質上不具有由玻璃質所形成之粒界層。 32. —種複合材料,其特徵爲’包含於該基材上所 成之如申請專利範圍第2 9或3 0項之被膜。 33 ·如申請專利範圍第32項之複合材料,其中前 基材含有由玻璃、金屬、陶瓷、半導體、與有機化合物 • 成群中所選出之至少1種。 34.如申請專利範圍第32項之複合材料,其爲於 述基材表面上嵌入前述微粒子而形成固定部。 項 任 製 作 質 膜 形 述 所 刖 -5-
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