WO2024024343A1 - 粉末表面成膜装置及び被覆粉末の製造方法 - Google Patents

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WO2024024343A1
WO2024024343A1 PCT/JP2023/022907 JP2023022907W WO2024024343A1 WO 2024024343 A1 WO2024024343 A1 WO 2024024343A1 JP 2023022907 W JP2023022907 W JP 2023022907W WO 2024024343 A1 WO2024024343 A1 WO 2024024343A1
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powder
film
film forming
conveyance
crushing
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PCT/JP2023/022907
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誠 今川
智弘 丸子
智明 宮澤
元貴 阿野
雅晴 原口
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株式会社フルヤ金属
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    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon

Definitions

  • the present disclosure relates to a powder surface film forming apparatus for uniformly forming a thin film on the surface of each particle of powder, and a method for manufacturing coated powder.
  • a thin film may be formed on the surface of the particles.
  • Sputtering is a technique for forming a thin film on particle surfaces using a vapor phase film formation method (dry method).
  • Various apparatuses for forming a film on powder using a sputtering method have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 6).
  • Patent Document 1 proposes an apparatus in which a sputtering source is provided in a rotatable and evacuated barrel, and by charging raw material powder of metal, ceramics, or plastic into the rotating barrel and rotating the barrel. A method of coating raw powder while forming a fluidized bed of powder is described. Based on the above-mentioned barrel type mechanism, an improvement has been proposed in which a film is efficiently formed on the surface of the raw material powder by increasing the efficiency of stirring the powder in the rotating container.
  • Patent Document 2 proposes an apparatus in which a rotating container has a polygonal shape, and sputters the raw material powder charged inside the container while stirring the container while rotating or pendulating the container. Enables uniform coverage.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose an apparatus in which a stirring plate, a scraper, and a rod-shaped powder aggregation suppressing part are installed in a rotating container to promote stirring of the raw material powder and to sputter the raw material powder equally. ing.
  • Patent Document 5 proposes a film forming apparatus of a type different from the barrel type, in which a film is formed on the surface of the powder by efficiently stirring the powder by repeatedly transporting and dropping the powder in a powder transport container with a bottom surface. It has been shown that it is possible to form efficiently.
  • a vacuum chamber 110 surrounds a coating material vaporization source 120 and a substrate exposure device embodied by a vibrating bed 130.
  • Powdered substrate material 132 is placed within a rotatable container 344 operably connected to vibrator 140 .
  • substrate material 132 undergoes a substantially helical movement represented in FIG. 1 by arrows A1 and A2.
  • a stream 152 of vaporized coating material is emitted from the coating material vaporization source 120 and reaches and coats the substrate material 132. Further, in the apparatus of FIG.
  • a vacuum chamber 310 encloses both a coating material vaporization source 320 and a substrate exposure device embodied by a vibratory conveyor coater.
  • the vibratory conveyor coater 330 preferably has four conveyors 371, 372, 373, and 374, which effectively circulate the powder of the substrate material 332 in a counterclockwise direction, as indicated by arrow A5. It is arranged like this. As the powder circulates along this path, it is effectively mixed to ensure uniform exposure to the vaporized coating material. Efficient mixing also occurs at the end of each conveyor as the powder cascades from one tray to the next.
  • powder is circulated and transferred by a vibrator 140 (FIG. 1) or a vibrating conveyor coater 330 (FIG. 3A) connected to a container 344, and the powder is mixed therebetween. At the same time, this device coats the surface of the powder with a thin film.
  • the present inventors observed powders formed by sputtering, they found that there were particles that were coated and particles that were not. Uneven adhesion of the film was confirmed. This is particularly noticeable in powders with a particle size of 100 ⁇ m or less. As the inventors proceeded with their studies, they identified that powder aggregation was one of the causes of uneven film adhesion.
  • the sputtered particles reach the surface of the particles present on the surface of the powder. If the powder is not agglomerated, when the powder is stirred and mixed, the particles present at the back of the surface of the powder are exposed to the surface of the powder, and a film is formed on the surface of the particle.
  • causes of powder aggregation include intermolecular forces and electrostatic forces.
  • the two biggest causes are aggregation due to the surface tension of water on the particle surface (hereinafter referred to as liquid bridge) and aggregation where film formation occurs between particles (hereinafter referred to as film bridge).
  • the smaller the particle size of the powder the larger the specific surface area, which does not loosen under its own weight, so solving the two causes mentioned above is important in order to achieve uniform film formation on the powder. That's what I found out.
  • Patent Documents 2 to 6 are techniques in which stirring operations were studied with a focus on improving the efficiency of film formation, and are effective means for efficiently forming a film on powder.
  • the problem of agglomeration discovered by the present inventors that is, unless the aggregation is solved, it is not possible to form a uniform film on each particle of the powder after film formation is solved in Patent Documents 2 to 6.
  • the actual situation is that this has not been studied, and it cannot be said that the film uniformity of the coating powder is good.
  • countermeasures against liquid crosslinking include removal of water on the particle surface by heating the powder, decomposition of water on the particle surface by reverse sputtering, and the like.
  • moisture removal is insufficient for powders with a large specific surface area, and it is difficult to completely prevent powder agglomeration.
  • Patent Documents 1 to 4 all have barrel-type mechanisms, they are batch-produced and restrictions are placed on containers, which imposes mechanical constraints on increasing mass production. Moreover, maintainability is also poor. Patent Documents 5 and 6 also involve batch production, and the powder charging capacity depends on the size of the conveying device and the size of the sputtering target.
  • the powder surface film forming apparatus is an apparatus for forming a film on the surface of each powder particle, and includes a powder transport mechanism having at least one powder transport path, and a powder transport mechanism having at least one powder transport path, and a powder surface film forming apparatus that forms a film on the surface of each powder particle. from at least one of a film forming unit disposed in opposing positions and having a film forming area covering all or part of the road surface, a crushing mechanism for crushing the powder aggregates, and the transport path.
  • a circulation path is configured, and while the powder is circulated and conveyed through the circulation path, film formation on the surface of each particle of the powder and disintegration of aggregates of the powder are repeatedly performed.
  • the crushing mechanism is a mechanical crushing mechanism
  • the mechanical crushing mechanism has a sieve for sieving the powder
  • the vibration of the sieve is caused by the vibration of the sieve. It is preferable to have a vibration component perpendicular to the direction in which the powder passes through the mesh, or to have a vibration component perpendicular and a vibration component parallel to the direction in which the powder passes through the mesh. If the crushing mechanism is of a type that applies pressure to the powder, it will promote agglomeration. The efficiency of crushing can be increased by suppressing the pressure applied to the powder and vibrating it so that shear force is applied to the powder.
  • the vibration acceleration of the sieve is 10 m/s 2 or more. By setting the vibration acceleration of the sieve to 10 m/s 2 or more, sufficient crushing force can be applied to the powder aggregates.
  • the film forming unit includes one or more of metal organic vapor phase epitaxy, plasma-enhanced chemical vapor deposition, sputtering, ion plating, vapor deposition, ion beam, and atomic beam. It is preferable that the film forming apparatus is a combination of two or more of the following.
  • the powder transport mechanism has a vibration feeder.
  • the powder can be spread on the conveyance path to a uniform thickness, and the powder can be conveyed while being stirred. Moreover, even if the conveyance path is upwardly inclined, the powder can be conveyed, and a circulation path can be easily formed.
  • the powder surface film forming apparatus includes a film forming chamber, at least one preliminary chamber communicating with the film forming chamber via an opening/closing door, a powder supply mechanism, and a powder discharge mechanism, and the The powder transport mechanism, the film forming unit, the crushing mechanism, the relay mechanism, and the circulation path are arranged in the inner space of the film forming chamber, and the powder supply mechanism and the powder discharge mechanism are arranged in the inner space of the preliminary chamber. Preferably, they are arranged in space. Supplying powder into the deposition chamber in vacuum, forming a film on each particle of the powder, breaking up powder aggregates, and removing the powder from the deposition chamber in vacuum without releasing the vacuum of the deposition chamber to the atmosphere. powder can be carried out. As a result, it becomes possible to manufacture coated powder with high efficiency close to that of continuous film formation.
  • the powder transport mechanism arranges a plurality of transport paths in an annular manner along the powder transport direction, and in all of the plurality of transport paths, the The conveyance direction start point of the adjacent conveyance path is arranged below the conveyance direction end point, and the relay mechanism arranges the crushing mechanism at a position to receive the powder falling from the conveyance direction end point of the conveyance path.
  • the powder crushed by the crushing mechanism is supplied to a starting point in the conveyance direction of the adjacent conveyance path, and the relay mechanism is installed at at least one place between the plurality of conveyance paths.
  • Powder aggregates can be crushed by the number of relay mechanisms provided each time the circuit goes around the circulation path.
  • the conveyance path has a normal helical surface and a stepped portion between an upper end and a lower end of the normal helical surface formed by spiral rotation
  • the film forming unit includes:
  • the entire ordinary helical surface is a film forming area
  • the powder transport mechanism conveys the powder to the upper side of the spiral of the ordinary helical surface
  • the relay mechanism transports the powder falling from the upper end of the ordinary helical surface.
  • the crushing mechanism is disposed at a position to receive the powder, and the powder crushed by the crushing mechanism is supplied to the normal helical surface.
  • the powder surface film forming apparatus includes a film forming chamber, at least one preliminary chamber communicating with the film forming chamber via an opening/closing door, a powder supply mechanism, and a powder discharge mechanism, and the The powder transport mechanism, the film-forming unit, the crushing mechanism, the relay mechanism, and the circulation path are arranged in the internal space of the film-forming chamber, and the transport path has the same central axis and is adjacent to each other.
  • n ordinary helical surfaces arranged (however, n ⁇ 2); and n step portions between the upper end of the ordinary helical surface and the lower end of the adjacent ordinary helical surface;
  • the unit has the entire n normal helical surfaces arranged in an adjacent relationship as a film forming area, the powder transport mechanism transports the powder to the upper side of the spiral of the normal helical surface, and the relay mechanism , the crushing mechanism is disposed in at least one location of the stepped portion at a position to receive the powder falling from the upper end of the regular helical surface, and the crushing mechanism disposes the powder crushed by the crushing mechanism in the regular helical surface.
  • the powder supply mechanism is arranged in the internal space of the preliminary chamber, and when the opening/closing door is open, the powder supply mechanism is arranged to supply powder to the lower end of the spiral surface, and when the opening/closing door is open, the powder supply mechanism
  • the powder before the membrane is supplied to the normal helical surface, and the powder discharge mechanism is disposed in the internal space of the preparatory chamber, and when the opening/closing door is open, the powder discharge mechanism At this point, it is preferable to move to a position to catch the powder falling from the upper end of the normal helical surface and collect the powder.
  • the powder conveyance mechanism has a plurality of conveyance paths arranged from an upstream side to a downstream side in the conveyance direction of the powder, and below an end point in the conveyance direction of the conveyance paths.
  • the relay mechanism has a relationship in which the starting point in the conveying direction of the adjacent conveying path is placed at a position where the crushing mechanism is placed at a position to receive the powder falling from the end point in the conveying direction of the conveying path, and The powder crushed by the crushing mechanism is supplied to the starting point in the conveyance direction of the adjacent conveyance path, and the relay mechanism is installed at at least one place between the plurality of conveyance paths,
  • a powder supply hopper is arranged above the most upstream start point, a powder discharge hopper is disposed below the most downstream end point of the plurality of conveyance paths, and the powder discharged from the powder discharge hopper is transferred to the powder. It is preferable to have a powder return mechanism for feeding the powder to the supply hopper. Powder aggregates can be crushed by the number of relay mechanisms provided each time the circuit goes around the circulation path.
  • a method for producing a coated powder according to the present invention is a method for producing a coated powder in which the surface of each particle of the powder is coated with a thin film, and includes a first step of circulating and transporting the powder through a circulation path including a transport path; Forming a film-forming material onto the powder being transported on the transport path from a film-forming unit that is disposed at a position facing the road surface of the transport path and whose film-forming area is all or part of the road surface. a second step of supplying the powder in a filmable state to form a film on the surface of particles located at least in the surface layer of the powder; and a third step of disintegrating aggregates of the powder at at least one place in the circulation path.
  • the method is characterized in that, during the circulating conveyance of the powder, forming a film on the surface of each particle of the powder and crushing aggregates of the powder are repeatedly performed.
  • the crushing treatment in the third step is performed at least once while the thickness of the thin film formed in the second step is 20 nm or less. It is possible to efficiently disintegrate powder aggregates, and as a result, it is possible to uniformly form a film using each powder particle.
  • the film forming method by the film forming unit is any one of organometallic vapor phase epitaxy, plasma-enhanced chemical vapor deposition, sputtering, ion plating, vapor deposition, ion beam, and atomic beam.
  • one method or a combination of two or more of these methods is used.
  • powder agglomeration when performing powder surface film formation by a dry method, powder agglomeration is reduced by crushing powder agglomerates at an appropriate timing during powder transportation, and as a result, powder agglomeration is reduced. It is possible to provide a powder surface film forming apparatus that can form a film of uniform thickness on the surface of each particle and improve the thin film adhesion efficiency. Further, according to the present disclosure, a manufacturing method is provided that can manufacture a coated powder in which a uniform film thickness is formed on the surface of each particle of the raw material powder while achieving good thin film adhesion efficiency. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first aspect of a powder surface film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the process of charging powder into an apparatus as seen from the A-A' cross section.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process performed in a preparatory chamber as seen from the A-A' cross section.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of moving powder into a film forming chamber as seen from a cross section A-A'.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of circulating and conveying powder on a conveyance path, as seen from the A-A' cross section.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of moving powder into a pre-chamber as seen from a B-B' cross section.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process in which powder is completely collected into a discharge hopper, as seen from the B-B' cross section.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the process of taking out powder from the device as seen from the B-B' cross section.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of crushing powder aggregates using an ultrasonic sieve.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a second aspect of the powder surface film forming apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the device including a cross section taken along line C-C'.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the device including a cross section taken along line DD'.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a step of supplying powder to a conveyance path in a third embodiment of the powder surface film forming apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the apparatus including a cross section taken along line DD', and is a schematic diagram illustrating a process of supplying powder to a conveyance path.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a process of recovering powder from a conveyance path in a third embodiment of the powder surface film forming apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the apparatus including a cross section taken along line D-D', and is a schematic diagram illustrating a process of recovering powder from a conveyance path. It is a schematic diagram showing the 4th aspect of the powder surface film-forming device concerning this embodiment.
  • the powder surface film forming apparatuses 100, 200, 300, and 400 form a film on the surface of each particle of the powder 15, and include the powder 15 transport paths 8-2 to 8-5, 38, 58, 78-1 to 78-2, and a powder conveying mechanism 3 having at least one of the conveying paths 8-2 to 8-5, 38, 58, 78-1 to 78-2 at a position facing the road surface.
  • the film forming units 6-1 to 6-4, 36, 56, 76-1 to 76-2 are arranged and have all or part of the road surface as a film forming area, and the aggregates of the powder 15 are disintegrated.
  • At least one of the crushing mechanisms 2-1 to 2-3, 32, 52, 72-1 to 72-2 and the conveyance paths 8-2 to 8-5, 38, 58, 78-1 to 78-2 for It has a relay mechanism 2 that sends the powder from the ground to the crushing mechanism and returns the crushed powder 15 to the conveyance path or transfers it to another conveyance path, and conveyance paths 8-2 to 8-5, 38, 58, 78-1 to 78-2 and the relay mechanism 2 constitute one circulation path 16, and while the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16, the surface of each particle of the powder 15 is Film formation and disintegration of powder aggregates are repeated.
  • the powder surface film forming apparatus according to this embodiment can be exemplified in four modes depending on the type of circulation path 16, and each apparatus will be described below.
  • a powder surface film forming apparatus 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • the film forming apparatus 100 of this embodiment has a preliminary chamber 4-1 and a film forming chamber 4-2.
  • a second opening/closing door 9-2 is provided between the preliminary chamber 4-1 and the film forming chamber 4-2, so that the chambers can be opened and closed.
  • the preliminary chamber 4-1 and the film forming chamber 4-2 communicate with each other via a second opening/closing door 9-2.
  • a powder supply mechanism 11 and a powder discharge mechanism 12 are arranged in the interior space of the preliminary chamber 4-1.
  • the powder supply mechanism 11 includes an ultrasonic sieve hopper 1-1, an ultrasonic sieve 1-1a, a trough 8-1, and a vibration feeder 3-1.
  • an ultrasonic sieve hopper 1-1 is arranged in the interior space of the preliminary chamber 4-1.
  • An ultrasonic sieve 1-1a is attached to the ultrasonic sieve hopper 1-1.
  • a trough 8-1 is arranged at the bottom of the ultrasonic sieve hopper 1-1, and a vibration feeder 3-1 is connected to the trough 8-1.
  • a heater or a reverse sputtering mechanism (not shown) is installed in the preliminary chamber 4-1, and water in the powder can be removed by operating the heater or reverse sputtering mechanism.
  • the preliminary chamber 4-1 is evacuated by an exhaust pump 7-2 such as a rotary pump, oil diffusion pump, or turbomolecular pump.
  • the preliminary chamber 4-1 is connected to the glove box 10 via a first opening/closing door 9-1.
  • the powder discharge mechanism 12 includes a discharge hopper 1-3, a trough 8-6, and a vibration feeder 3-6. Specifically, a discharge hopper 1-3 is arranged in the preliminary chamber 4-1. Further, a trough 8-6 is arranged, and a vibrating feeder 3-6 is connected to the trough 8-6. An opening of the discharge hopper 1-3 is arranged below the end of the trough 8-6 on the first opening/closing door 9-1 side.
  • the film forming chamber 4-2 is evacuated by an exhaust pump 7-1 such as a rotary pump, oil diffusion pump, or turbomolecular pump.
  • the powder transport mechanism 3 has a trough and vibration feeders 3-2 to 3-5 as transport paths 8-2 to 8-5.
  • the vibrating feeder When the vibrating feeder is operated, the powder is conveyed evenly covering the conveying path. It is important that the conveyance path is filled with powder. This is because if a film adheres to the surface of the conveyance path, the adhesion efficiency decreases, and the film on the surface of the conveyance path obstructs the conveyance of the powder, resulting in a decrease in productivity.
  • Vibratory feeders 3-2 to 3-5 are connected to the conveyance paths 8-2 to 8-5, respectively.
  • a cooling mechanism for cooling the housings of the electromagnetic coils of the vibration feeders 3-2 to 3-5.
  • the vibrating feeders 3-2 to 3-5 are operated continuously when conveying the powder 15 in the circulation path 16. At this time, it is preferable to provide a cooling mechanism to prevent damage to the electromagnetic coils of the vibrating feeders 3-2 to 3-5.
  • the cooling mechanism is a water-cooled plate that uses cooling water.
  • the vibration feeder can be either piezo or electromagnetic.
  • FIG. 1 there are four transport paths 8-2 to 8-5 for the powder 15, and the transport paths 8-2 to 8-5 are arranged in an annular and square shape along the powder transport direction.
  • Three conveyance paths may be arranged in an annular or triangular shape along the powder conveyance direction, or N conveyance paths may be arranged in an annular or N-gonal shape along the powder conveyance direction.
  • the powder conveyance mechanism 3 has a relationship in which, in all of the plurality of conveyance paths, the conveyance direction start point of the adjacent conveyance path is arranged below the conveyance direction end point of the conveyance path.
  • the starting point of the adjacent conveying path 8-3 in the conveying direction is arranged below the end point of the conveying direction of the conveying path 8-2, and the crushing mechanism 2-1 for crushing the aggregates of the powder 15 is disposed between the conveying path 8-3 and the conveying direction end point. is located. Since the powder surface film forming apparatus 100 has such an arrangement, the relay mechanism 2 can send the powder 15 from the conveyance path 8-2 to the crushing mechanism 2-1, and can also transport the powder 15 after the crushing process. is transferred to another conveyance path 8-3. That is, the relay mechanism 2 disposes the crushing mechanism 2-1 at a position to receive the powder 15 falling from the end point in the conveyance direction of the conveyance path 8-2, and the crushing mechanism 2-1 disposes the powder 15 crushed by the crushing mechanism 2-1.
  • the starting point in the transport direction of the adjacent transport path 8-3 is supplied to the starting point in the transport direction of the adjacent transport path 8-3.
  • the starting point of the adjacent conveying path 8-4 in the conveying direction is arranged below the end point of the conveying direction of the conveying path 8-3, and the crushing mechanism 2-2 is arranged between them, and the relay mechanism 2 is provided.
  • the starting point of the adjacent conveying path 8-5 in the conveying direction is arranged below the end point of the conveying direction of the conveying path 8-4, and the crushing mechanism 2-3 is arranged in between, and the relay mechanism 2 is provided.
  • the starting point of the adjacent conveying path 8-2 in the conveying direction is located below the end point of the conveying path 8-5 in the conveying direction, no crushing mechanism is disposed therebetween. Therefore, no relay mechanism is provided.
  • the relay mechanisms 2 are installed at three locations between the four transport paths.
  • FIG. 1 shows a configuration in which three crushing mechanisms are installed between four conveyance paths, two or one crushing mechanism may be provided. The more disintegration mechanisms are provided, the more opportunities there are to disintegrate powder agglomerations.
  • a crushing mechanism is not provided between the conveyance path and the adjacent conveyance path, the powder will be transferred by falling directly from the conveyance path to the adjacent conveyance path; This can be said to be a modified example of transportation. Note that the reason why a crushing mechanism was not disposed between the conveyance path 8-5 and the conveyance path 8-2 is that when the powder is discharged from the film forming chamber 4-2, the trough 8- is used as the powder discharge mechanism 12. This is to make it possible to insert the 6.
  • the conveyance paths 8-2 to 8-5 and the relay mechanisms 2 installed at three locations between the four conveyance paths constitute one circulation path 16. With such a configuration, while the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of powder aggregates can be repeatedly performed.
  • one annular conveyance path may be arranged.
  • One annular conveyance path has a relationship in which the start point in the conveyance direction of the adjacent conveyance path is located below the end point in the conveyance direction of the conveyance path.
  • the starting point of the conveying path in the conveying direction is located below the end point of the conveying path in the conveying direction, and a crushing mechanism for crushing powder aggregates is disposed therebetween.
  • the relay mechanism sends the powder from the conveyance path to the crushing mechanism, and returns the crushed powder to the conveyance path. That is, the relay mechanism 2 arranges the crushing mechanism at a position to receive the powder falling from the end point in the conveyance direction of the conveyance path, and supplies the powder crushed by the crushing mechanism to the start point in the conveyance direction of the conveyance path. .
  • the crushing mechanisms 2-1 to 2-3 are mechanical crushing mechanisms, each having a sieve for sieving the powder 15, and the vibration of the sieve is , preferably has a vibration component perpendicular to the mesh passing direction T of the powder, or a vibration component perpendicular to and parallel to the mesh passage direction of the powder.
  • the direction V perpendicular to the direction in which the powder passes through the mesh means that the vibration direction of the sieve with respect to the direction in which the powder passes is in the front, back, left and right directions with respect to the paper surface of FIG.
  • the direction P parallel to the direction in which the powder passes through the mesh refers to the direction in which the vibration direction of the sieve with respect to the direction in which the powder passes is up and down with respect to the paper surface of FIG.
  • the mesh surface of the sieve may be inclined with respect to the direction in which the powder passes. In this case, the powder passes through the mesh while moving on the mesh surface.
  • the sieve may have a vibration component perpendicular to the direction in which the powder passes through the mesh and a vibration component parallel to the direction in which the powder passes through the mesh.
  • shear force is generated between each particle of the powder due to the stress when the powder containing aggregates collides with the irregularities of the mesh of the sieve and the frictional force between the mesh and the powder. . Crushing is mainly influenced by the force of the vertical component of the powder's own weight.
  • the crushing mechanisms 2-1 to 2-3 do not include crushing that compresses and crushes the object to be crushed, such as a ball mill or a vibration mill.
  • the acceleration of vibration of the sieve is preferably 10 m/s 2 or more.
  • the vibration of the sieve has a vibration component perpendicular and a vibration component parallel to the direction in which the powder passes through the mesh
  • the vibration in the amplitude direction of the vibration of the sieve which is a combination of the perpendicular component and the parallel component, satisfies 10 m/s 2 or more. It is preferable.
  • the sieve is an ultrasonic sieve.
  • the frequency of vibration of the sieve is preferably 20 kHz or more, more preferably 33 to 38 kHz.
  • the reason why the acceleration is 10 m/s 2 or more is related to the acceleration of the vibration of the sieve and the crushing force of the aggregates.
  • the acceleration of the sieve vibration can easily be set to 10 to 500 m/s 2 .
  • An example of a method for measuring the acceleration of the vibration of the sieve is to attach a vibration measuring device VM-82A manufactured by RION to the frame of the sieve. The propagation efficiency varies depending on how the vibration-generating element is attached to the sieve, and the acceleration of the sieve vibration varies. As a result, the resulting crushing forces are different. Therefore, even if the frequency is set to a predetermined value or higher, high acceleration is not necessarily obtained.
  • a shear disintegrator may be used which breaks up powder agglomerations by vibrating in the horizontal direction when discharging the powder placed inside the cylindrical tube from the gap.
  • the ultrasonic sieve 1-1a preferably has a vibration acceleration of 10 m/s 2 or more.
  • the film forming units 6-1 to 6-4 are arranged at positions facing the road surface of each of the transport paths 8-2 to 8-5, and use all or part of the road surface as a film forming region.
  • the road surface is the transport surface of the trough.
  • the film forming units 6-1 to 6-4 perform metal organic vapor phase epitaxy, plasma-enhanced chemical vapor deposition, sputtering, ion plating, vapor deposition, ion beam, and atomic beam, or two or more of these. It is preferable that the film forming apparatus be a combination film forming apparatus.
  • the cathodes are arranged at positions facing the road surfaces of the transport paths 8-2 to 8-5.
  • a sputtering film forming apparatus it is preferably a DC-magnetron, DC-pulsed magnetron or RF-magnetron film forming apparatus.
  • a process gas supply pipe is introduced into each of the film forming units 6-1 to 6-4.
  • the process gas supply pipe may be introduced into the film forming chamber 4-2.
  • the method for producing a coated powder according to the present embodiment is a method for producing a coated powder in which the surface of each particle of the powder is coated with a thin film, and the powder 15 is transferred to a circulation path 15 including transport paths 8-2 to 8-5.
  • the powder 15 is conveyed in a circular manner by a first process, and the powder 15 is disposed at a position facing the road surface of the conveyance paths 8-2 to 8-5 with respect to the powder 15 being conveyed on the conveyance paths 8-2 to 8-5, and Film-forming materials are supplied in a film-formable state from the film-forming units 6-1 to 6-4 whose film-forming regions cover all or part of the road surface, and the film-forming materials are deposited on the surfaces of at least the particles located in the surface layer of the powder 15.
  • the circulation path 16 includes troughs as conveyance paths 8-2 to 8-5, a falling path through which the powder falls between the troughs, and a crushing mechanism disposed in the middle of the falling path.
  • 2-1 to 2-3 include sieve paths of ultrasonic sieves.
  • the first step and the third step may be performed simultaneously.
  • the first step, the second step, and the third step may be performed simultaneously.
  • the first door 9-1 is opened, the trough 8-1 is moved into the glove box 10, and the ultrasonic sieve hopper 1-1 is filled with powder 15.
  • the preliminary chamber 4-1 may be opened to the atmosphere and filled.
  • the glove box 10 may be used and filled with an inert gas atmosphere.
  • the trough 8-1 is returned to the preliminary chamber 4-1, the first opening/closing door 9-1 is closed, the preliminary chamber 4-1 is evacuated, and the powder 15 is dried. Drying may be accelerated by further operating a heater or a reverse sputtering mechanism (not shown).
  • the ultrasonic sieve 1-1a is activated to drop the powder 15 in the ultrasonic sieve hopper 1-1 onto the entire surface of the trough 8-1.
  • the film forming chamber 4-2 is evacuated.
  • the second opening/closing door 9-2 is opened and the trough 8-1 is brought closer to the conveyance path 8-2.
  • the vibrating feeder 3-1 is operated to transport the powder on the trough 8-1 to the transport path 8-2.
  • the vibrating feeders 3-2 to 3-5 and the crushing mechanisms 2-1 to 2-3 are operated.
  • the powder conveyed to the conveyance path 8-2 spreads to the conveyance paths 8-3 to 8-5.
  • the trough 8-1 is returned to the preliminary chamber 4-1 and the second opening/closing door 9-2 is closed. If the powder 15 is uniformly spread over the conveyance paths 8-2 to 8-5, a film forming operation is possible.
  • the powder 15 being conveyed on the conveyance paths 8-2 to 8-5 is supplied with a film-forming material from the film-forming units 6-1 to 6-4 in a state ready for film formation, so that at least the surface of the powder 15 is coated.
  • a film is formed on the surface of the particles located in the layer.
  • the film formation method by the film formation unit is one or more of the following methods: organometallic vapor phase epitaxy, plasma-enhanced chemical vapor deposition, sputtering, ion plating, vapor deposition, ion beam, and atomic beam. A combination of these is preferred.
  • the film forming process at this time can be selected from, for example, a DC-magnetron, a DC-pulse magnetron, or an RF-magnetron depending on the type of film to be formed.
  • the film forming chamber 4-2 is evacuated by an exhaust pump 7-1.
  • the process gas is, for example, argon, a mixed gas of argon and oxygen, or a mixed gas of argon and nitrogen.
  • FIG. 1 Aggregates of powder 15 are disintegrated at at least one location in circulation path 16.
  • crushing is performed as follows.
  • the powder formed into a film by the film forming unit 6-1 on the conveyance path 8-2 falls from the end of the conveyance path 8-2 to the ultrasonic sieve of the crushing mechanism 2-1, is crushed, and then transferred to the conveyance path. 8-3.
  • the powder on the conveyance path 8-3 is formed into a film by the film-forming unit 6-2 under the same film-forming conditions as the film-forming unit 6-1. It falls onto a sieve, is crushed, and is supplied to a conveyance path 8-4.
  • the powder on the conveyance path 8-4 is formed into a film by the film-forming unit 6-3 under the same film-forming conditions as the film-forming unit 6-1, and from the end of the conveyance path 8-4, the powder is exposed to ultrasonic waves from the crushing mechanism 2-3. It falls onto a sieve, is crushed, and is supplied to a conveyance path 8-5.
  • the powder on the transport path 8-5 is formed into a film by the film-forming unit 6-4 under the same film-forming conditions as the film-forming unit 6-1, falls from the end of the transport path 8-5, and is supplied to the transport path 8-2. be done.
  • the first step and the third step may be performed simultaneously. This is a case where the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16 without forming a film. Furthermore, the first step, the second step, and the third step may be performed simultaneously. This is a case where the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16 while film formation and crushing are performed.
  • the crushing treatment in the third step is carried out at least once while the thickness of the thin film formed in the second step is 20 nm or less. Preferably it is 5 nm or less, more preferably 2 nm or less.
  • the lower limit of the thickness of the thin film is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 0.01 nm or more.
  • the crushing treatment in the third step is performed again when the thickness of the thin film is 20 nm or less.
  • Powder aggregates occur due to liquid cross-linking, membrane cross-linking, etc.; however, in the case of membrane cross-linking, if the thickness of the thin film exceeds 20 nm, the crushing efficiency decreases, so it is necessary to disintegrate the powder before the thickness of the thin film reaches 20 nm.
  • By performing the treatment it is possible to uniformly form a film on the surface of each particle of the powder while suppressing agglomeration of the powder.
  • the powder is transported, crushed by an ultrasonic sieve as a crushing mechanism, and deposited by a film forming unit. At this time, during the circulating conveyance of the powder 15, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and crushing of aggregates of the powder 15 are repeatedly performed. When the film thickness reaches the target value, film formation is stopped.
  • the number of repetitions of film formation/disintegration is at least twice the estimated number of deposits of transported powder. More uniform powder surface film formation can be achieved.
  • the estimated number of piles is a value indicating how many layers of powder are stacked on the conveyance path. Assuming that the thickness of the powder is t ( ⁇ m) and the number average particle diameter of the powder is P ( ⁇ m), the estimated number of deposits (pieces) can be obtained by equation 1. (Math.
  • Estimated number of deposits (pieces) t/P
  • the thickness of the powder is determined by equation 2, where W (g) is the input mass of the powder, d (g/cm 3 ) is the bulk density of the powder, and S (cm 2 ) is the area of the conveyance path.
  • t ( ⁇ m) W/(d ⁇ S) ⁇ 10 -4
  • the number of repetitions of film formation/disintegration is 400 or more.
  • film formation/disintegration is performed three times while the powder goes around the circulation path 16 once. Therefore, in this example, it is preferable to continue forming the film until the powder passes through the circulation path 16 134 times or more.
  • a powder surface film forming apparatus 200 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. This is a simple device suitable for forming small amounts of film. The description will focus on parts that are different from the first aspect, and the description of common parts may be omitted.
  • the film forming apparatus 200 of this embodiment includes, in addition to the film forming chamber 34, a glove box, a preliminary chamber, a first opening/closing door provided between the glove box and the preliminary chamber, and a preliminary chamber.
  • a second opening/closing door provided between the film-forming chamber and the film-forming chamber, a powder supply mechanism, and a powder discharge mechanism (all not shown).
  • the preliminary chamber and the film forming chamber communicate with each other via an opening/closing door.
  • the film forming chamber 34 is evacuated by an exhaust pump 37 such as a rotary pump, oil diffusion pump, or turbomolecular pump.
  • the powder conveyance mechanism 3 has a bowl-shaped trough and a vibrating feeder 33 as a conveyance path 38.
  • a vibration feeder 33 is connected to the conveyance path 38.
  • the conveyance path 38 has a normal helical surface 38a and a stepped portion 38d between an upper end 38b and a lower end 38c of the normal helical surface formed by spiral rotation.
  • the powder conveyance mechanism 3 conveys the powder 15 to the upper side of the spiral of the normal helical surface by operating the vibrating feeder 33 . That is, the powder 15 is conveyed upwardly on the normal helical surface 38a from the lower end 38c of the normal helical surface toward the upper end 38b, and is dropped from the upper end 38b to the lower end 38c.
  • the crushing mechanism 32 is arranged at a position to catch the powder falling from the upper end 38b of the ordinary helical surface, and the powder crushed by the crushing mechanism 32 is supplied to the lower end 38c of the ordinary helical surface.
  • the relay mechanism 2 sends the powder 15 from the upper end 38b of the conveyance path to the crushing mechanism 32, and also sends the powder 15 after the crushing process. It is returned to the lower end portion 38c of the conveyance path.
  • the relay mechanism 2 is installed at one location on the conveyance path 38. 10 and 11 show a configuration in which a guide 38e is installed at the upper end portion 38b of the ordinary helical surface. The guide 38e allows the powder 15 to be efficiently dropped into the crushing mechanism 32.
  • the conveyance path 38 and the relay mechanism 2 installed on the stepped portion 38d constitute one circulation path 16. With such a configuration, while the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of powder aggregates can be repeatedly performed.
  • the crushing mechanism 32 is the same as in the first aspect. Further, the film forming unit 36 is the same as that in the first embodiment. However, it is preferable that the film forming unit 36 uses the entire normal helical surface 38a as a film forming region.
  • the method for producing the coated powder is also similar to the first embodiment.
  • the powder 15 is circulated and conveyed through the circulation path 16 including the conveyance path 38 .
  • the powder 15 being conveyed on the conveyance path 38 is placed in a position facing the ordinary helical surface 38a, and all or part of the ordinary helical surface, preferably the entire surface, is used as a film forming area.
  • a film-forming material is supplied in a film-formable state from a film-forming unit 36, and a film is formed on at least the surfaces of the particles located in the surface layer of the powder 15.
  • the aggregate of the powder 15 is crushed by the crushing mechanism 32 of the relay mechanism 2 installed at the stepped portion 38d. While the powder 15 is being circulated and conveyed, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of aggregates of the powder 15 are repeatedly performed.
  • a pre-process and a post-process may be performed in the same manner as in the first embodiment.
  • a coated powder may be manufactured by the following procedure.
  • (Raw material input) The raw material powder is subjected to vacuum drying treatment. Thereafter, an appropriate amount of powder is placed on the regular helical surface 38a in the atmosphere.
  • the film forming chamber 34 is closed and slowly evacuated using the exhaust pump 37.
  • (Powder conveyance) The conveyance speed of the vibrating feeder 33 and the crushing output of the ultrasonic sieve as the crushing mechanism 32 are adjusted in advance. It is preferable that the discharge speed from the ultrasonic sieve is faster than the conveyance speed. Powder can be prevented from staying on the ultrasonic sieve.
  • the vibrating feeder 33 and the crushing mechanism 32 are operated.
  • the powder on the ordinary helical surface 38a automatically becomes uniform in thickness and fills the ordinary helical surface 38a.
  • the shape of the regular helical surface 38a may be inclined inward (towards the center of the spiral). Centrifugal force can prevent the powder from shifting outward.
  • film formation Introduce process gas.
  • the film forming unit 36 is operated to start supplying the film forming material from the cathode in a film forming ready state, a thin film is formed on the powder surface on the normal helical surface 38a facing the cathode. The powder is then crushed using an ultrasonic sieve and these operations are repeated. When the film thickness reaches the target value, the film forming unit 36 stops forming the film.
  • Air or an inert gas is introduced into the film forming chamber 34 and the pressure is returned to atmospheric pressure.
  • the trough having the regular helical surface 38a and the vibrating feeder 33 are pulled out together from the film forming chamber 34, and the coated powder is collected. You may take it out in a fume hood.
  • the film forming apparatus 300 includes a film forming chamber 54-2, a glove box (not shown), a pre-chamber 54-1, and a pre-chamber 54-1 between the glove box and the pre-chamber. It is preferable to have a first opening/closing door 59-2 provided between the preliminary chamber and the film forming chamber, a powder supply mechanism 61, and a powder discharge mechanism 62.
  • the preliminary chamber 54-1 and the film forming chamber 54-2 communicate with each other via a second opening/closing door 59-2.
  • the powder transport mechanism 3, the film forming unit 56, the crushing mechanism 52, the relay mechanism 2, and the circulation path 16 are arranged in the internal space of the film forming chamber 54-2.
  • the film forming chamber 54-2 is evacuated by an exhaust pump 57 such as a rotary pump, oil diffusion pump, or turbomolecular pump.
  • a powder supply mechanism 61 and a powder discharge mechanism 62 are arranged in the interior space of the preliminary chamber 54-1.
  • the powder supply mechanism 61 includes a trough 58-1 for supplying raw powder and a vibration feeder 53-2.
  • the powder discharge mechanism 62 includes a powder discharge trough 58-6 and a vibration feeder 53-3.
  • An eaves-shaped guide 58e2 may be provided at the upper end portion 58b2 of the ordinary spiral surface 58a2.
  • An eave-shaped guide 58e1 may be provided at the upper end portion 58b1 of the ordinary spiral surface 58a1.
  • the powder conveyance mechanism 3 has a bowl-shaped trough as a conveyance path 58 and a vibrating feeder 53-1.
  • a vibration feeder 53-1 is connected to the conveyance path 58.
  • the powder conveyance mechanism 3 conveys the powder 15 to the upper side of the spiral of the normal helical surface by operating the vibrating feeder 53-1.
  • the powder 15 is conveyed upwardly on the ordinary helical surface 58a1 from the lower end 58c2 of the ordinary helical surface 58a1 toward the upper end 58b1, and is dropped from the upper end 58b1 to the lower end 58c1. Further, the powder 15 is conveyed upwardly on the ordinary helical surface 58a2 from the lower end 58c1 of the ordinary helical surface toward the upper end 58b2, and is dropped from the upper end 58b2 to the lower end 58c2.
  • the crushing mechanism 52 is arranged at a position to receive the powder falling from the upper end 58b1 of the ordinary helical surface 58a1, and the powder crushed by the crushing mechanism 52 is supplied to the lower end 58c1 of the ordinary helical surface 58a2. do. Since the powder surface film forming apparatus 300 has such an arrangement, the relay mechanism 2 sends the powder 15 from the upper end portion 58b1 of the conveyance path to the crushing mechanism 52, and also sends the powder 15 after the crushing process. It is moved to the lower end portion 58c1 of the conveyance path. In this manner, in FIG. 12, the relay mechanism 2 is installed at one location on the conveyance path 58. Note that no relay mechanism is disposed in the stepped portion 58d2.
  • the conveyance path 58 including the stepped portion 58d2 and the relay mechanism 2 installed at the stepped portion 58d1 constitute one circulation path 16. With such a configuration, while the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of powder aggregates can be repeatedly performed.
  • the crushing mechanism 52 is the same as in the first aspect. Further, the film forming unit 56 is the same as that in the first embodiment. However, it is preferable that the film forming unit 56 uses the entirety of the n regular helical surfaces 58a1 and 58a2 arranged adjacent to each other as a film forming region.
  • the method for producing the coated powder is also similar to the first embodiment.
  • the powder 15 is circulated and conveyed through the circulation path 16 including the conveyance path 58 .
  • the powder 15 being transported on the transport path 58 is placed in a position facing the normal helical surfaces 58a1 and 58a2, and a film is formed on all or part of the normal helical surfaces, preferably the entire surface.
  • a film-forming material is supplied from a film-forming unit 56 as a region in a state capable of forming a film, and a film is formed on at least the surfaces of particles located in the surface layer of the powder 15.
  • the aggregate of the powder 15 is crushed by the crushing mechanism 52 of the relay mechanism 2 installed at the stepped portion 58d1. While the powder 15 is being circulated and conveyed, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of aggregates of the powder 15 are repeatedly performed.
  • a powder supply mechanism 61 is used to supply powder. That is, the raw material powder supply trough 58-1 supplies powder before film formation to the normal helical surface 58a1 by the operation of the vibrating feeder 53-2 when the second opening/closing door 59-2 is open.
  • a powder discharge mechanism 62 is used to discharge the powder. That is, as shown in FIGS.
  • the powder discharge trough 58-6 extends from the upper end 58b2 of the normal helical surface 58a2 at the stepped portion 58d2. Move to a position to catch the falling powder and collect it.
  • the powder on the powder discharge trough 58-6 is collected into a discharge hopper (not shown) by operating the vibrating feeder 53-3. Thereafter, the second opening/closing door 59-2 is closed, the atmosphere or an inert gas is introduced into the preliminary chamber 54-1, the pressure is returned to atmospheric pressure, and the coated powder having a predetermined film thickness is recovered.
  • a powder surface film forming apparatus 400 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 18. The description will focus on parts that are different from the first aspect, and the description of common parts may be omitted.
  • the film forming apparatus 400 of this embodiment includes, in addition to the film forming chamber 74-2, a glove box (not shown), preliminary chambers 74-1a and 74-1b, a glow box and a preliminary chamber.
  • a first opening/closing door (not shown) provided between the preliminary chamber and the film forming chamber, second opening/closing doors 79-2a and 79-2b provided between the preliminary chamber and the film forming chamber, a powder supply mechanism 81, and a powder discharge mechanism 82. It is preferable to have.
  • the preliminary chambers 74-1a, 74-1b and the film forming chamber 74-2 communicate with each other via second opening/closing doors 79-2a, 79-2b.
  • the powder transport mechanism 3 In the internal space of the film forming chamber 74-2, the powder transport mechanism 3, film forming units 76-1, 76-2, crushing mechanisms 72-1, 72-2, relay mechanism 2, and circulation path 16 are arranged. There is.
  • the film forming chamber 74-2 is evacuated by an exhaust pump 77-1 such as a rotary pump, oil diffusion pump, or turbomolecular pump.
  • the preliminary chamber 74-1a is evacuated by the exhaust pump 77-2.
  • Preliminary chamber 74-1b is evacuated by exhaust pump 77-3.
  • a powder supply mechanism 81 is arranged in the interior space of the preliminary chamber 74-1a, and a powder discharge mechanism 82 is arranged in the interior space of the preliminary chamber 74-1b.
  • the powder supply mechanism 81 has a raw material input hopper 71-1.
  • the raw material input hopper 71-1 supplies powder before film formation to the powder supply hopper 71-2 when the second opening/closing door 79-2a is open.
  • the powder supply hopper 71-2 is arranged above the most upstream starting point of the plurality of transport paths 78-1 and 78-2 arranged in the film forming chamber 74-2.
  • the powder discharge mechanism 82 includes a powder recovery hopper 71-4.
  • the powder collection hopper 71-4 collects the powder that has been formed into a film from the powder discharge hopper 71-3 when the second opening/closing door 79-2b is open.
  • the powder discharge hopper 71-3 is arranged below the most downstream end point of the plurality of transport paths 78-1, 78-2. Below the powder discharge hopper 71-3, buckets conveyed by the powder return mechanism 80 are arranged in circulation.
  • the powder transport mechanism 3 includes a powder supply hopper 71-2, elongated troughs with a U-shaped cross section as transport paths 78-1 and 78-2, vibration feeders 73-1 and 73-2, a powder discharge hopper 71-3, and powder It has a return mechanism 80.
  • Vibratory feeders 73-1 and 73-2 are connected to the conveyance paths 78-1 and 78-2.
  • a cooling mechanism for cooling the housings of the electromagnetic coils of the vibrating feeders 73-1 and 73-2 it is preferable to have a cooling mechanism for cooling the housings of the electromagnetic coils of the vibrating feeders 73-1 and 73-2.
  • the powder conveyance mechanism 3 has a plurality of conveyance paths 78-1 and 78-2 arranged from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the powder 15, and has a The starting point in the conveying direction of the adjacent conveying path 78-2 is located below.
  • the conveyance paths 78-1 and 78-2 are arranged downward at an inclination of 5 to 15 degrees, for example. By providing an inclination, the influence of gravity is added, and the conveyance speed of the powder is improved, and the conveyance efficiency can be increased even if powders with poor conveyance are mixed in.
  • the powder conveyance mechanism 3 conveys the powder 15 to the downward slope of the conveyance path 78-1 by operating the vibrating feeder 73-1.
  • the relay mechanism 2 disposes the crushing mechanism 72-2 at a position to receive the powder 15 falling from the end point of the conveyance direction of the conveyance path 78-1, and the powder crushed by the crushing mechanism 72-2. is supplied to the starting point in the transport direction of the adjacent transport path 78-2. Since the powder surface film forming apparatus 400 has such an arrangement, the relay mechanism 2 can send the powder 15 from the conveyance path 78-1 to the crushing mechanism 2, and convey the powder 15 after being crushed. Moved to Road 78-2. When three or more transport paths are arranged, it is preferable that the relay mechanism 2 is installed at at least one place between the plurality of transport paths. In this embodiment, it is preferable to further include a crushing mechanism 72-1 at the bottom of the powder supply hopper 71-2.
  • the powder supplied to the starting point in the transport direction of the transport path 78-1 can be provided in a crushed state.
  • the powder is dropped into the powder discharge hopper 71-3 from the end point of the conveyance path 78-2 in the conveyance direction.
  • the powder surface film forming apparatus 400 has a powder return mechanism 80.
  • the powder return mechanism has each bucket to be transported, each bucket is disposed in a circular manner below the powder discharge hopper 71-3, is disposed in a circular manner above the powder supply hopper 71-2, and each bucket is disposed in a circular manner above the powder supply hopper 71-2.
  • the powder dropped from the hopper 71-3 is received, and the received powder is sent to the powder supply hopper 71-2.
  • the powder supply hopper 71-2, the conveyance paths 78-1 and 78-2, the relay mechanism 2, the powder discharge hopper 71-3, and the powder return mechanism 80 constitute one circulation path 16. With such a configuration, while the powder 15 is circulated and conveyed in the circulation path 16, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of powder aggregates can be repeatedly performed.
  • the crushing mechanisms 72-1 and 72-2 are the same as in the first embodiment. Further, the film forming units 76-1 and 76-2 are the same as those in the first embodiment.
  • a laser displacement meter 84 is installed above the conveyance path 78-1. The laser displacement meter 84 measures the thickness of the powder being conveyed on the conveyance path 78-1.
  • the control mechanism of the powder surface film forming apparatus 400 obtains the value of the laser displacement meter 84 and controls the powder return mechanism 80 so that the displacement is small so that the powder thickness is the desired thickness and changes over time are small.
  • the feed speed, the supply amount of the powder supply hopper 71-2, and the conveyance speed of the vibration feeders 73-1 and 73-2 are adjusted.
  • the method for producing the coated powder is also similar to the first embodiment.
  • the powder 15 is circulated and conveyed by the circulation path 16 including the conveyance paths 78-1 and 78-2.
  • the powder 15 being transported on the transport paths 78-1, 78-2 is placed at a position facing the transport paths 78-1, 78-2, and all or part of the transport paths are A film-forming material is supplied from film-forming units 76-1 and 76-2 whose film-forming regions are in a state capable of forming a film, and a film is formed on the surfaces of particles located at least in the surface layer of the powder 15.
  • the aggregates of the powder 15 are crushed by the crushing mechanisms 72-1 and 72-2 of the relay mechanism 2. While the powder 15 is being circulated and conveyed, film formation on the surface of each particle of the powder 15 and disintegration of aggregates of the powder 15 are repeatedly performed.
  • a coated powder may be manufactured by the following procedure.
  • the film forming chamber 74-2 is evacuated using the exhaust pump 77-1.
  • a rotary pump, oil diffusion pump, turbomolecular pump, or cryopump may be used.
  • the preliminary chamber 74-1a is evacuated using the exhaust pump 77-2.
  • a rotary pump is used as the exhaust pump 77-2.
  • the preliminary chamber 74-1a may be equipped with a heater or a reverse sputtering mechanism. Moisture on the powder surface is removed by vacuum or heat treatment, or by reverse sputtering.
  • the evacuation pump 77-2 stops evacuation, and the exhaust pump 77-1 pumps the preliminary chamber 74-1a through the path 77-2R. Perform vacuuming.
  • the second opening/closing door 79-2a is opened.
  • the raw material input hopper 71-1 is moved to the vicinity of the raw material supply hopper 71-2, and the mouth of the raw material input hopper 71-1 is opened within the raw material supply hopper 71-2. The raw material is charged into the raw material supply hopper 71-2.
  • the bucket installed in the powder return mechanism 80 is kept out of the way when the raw material powder moves from the raw material input hopper 71-1 to the raw material supply hopper 71-2.
  • the second opening/closing door 79-2a is closed.
  • the path 77-2R is adjusted and the vacuum evacuation is switched to only the film forming chamber 74-2.
  • Vibration feeders 73-1, 73-2 and ultrasonic sieves as crushing mechanisms 72-1, 72-2 are operated. Powder crushed by the crushing mechanism 72-1 is supplied onto the conveyance path 78-1 and conveyed by the vibrating feeder 73-1.
  • the powder discharge hopper 71-3 is equipped with a load cell (not shown), and when a desired weight of powder accumulates in the discharge hopper 71-3, the powder discharge hopper 71-3 opens and the bucket placed at the bottom of the hopper is opened. powder is discharged. Thereafter, the powder discharge hopper 71-3 closes, and the bucket is transported to return the discharged powder to the raw material supply hopper 71-2.
  • the thickness of the powder is measured with a laser displacement meter 84, and the amount of powder conveyed is measured with a load cell installed in the powder discharge hopper 71-3.
  • the film forming process at this time can be selectively used depending on the type of film selected, such as DC-magnetron, DC pulse-magnetron, or RF-magnetron.
  • the film forming units 76-1 and 76-2 are operated to start supplying the film forming material from the cathode in a state ready for film formation, a thin film is formed on the powder surface on the conveyance paths 78-1 and 78-2 facing the cathode. be done. Subsequently, it is crushed using an ultrasonic sieve, and these operations are repeated. When the film thickness reaches the target value, the film forming units 76-1 and 76-2 stop forming the film. (Powder collection) After the film formation is completed, all the coated powder is collected in the powder discharge hopper 71-3.
  • the bucket installed in the powder return mechanism 80 is kept out of the way when the coated powder moves from the powder discharge hopper 71-3 to the powder recovery hopper 71-4.
  • the preliminary chamber 74-1b is evacuated in advance by the exhaust pump 77-3, and then evacuated by the exhaust pump 77-1 via the path 77-3R.
  • the second opening/closing door 79-2b is opened.
  • the powder recovery hopper 71-4 is moved to the vicinity of the discharge hopper 71-3, and the mouth of the discharge hopper 71-3 is opened.
  • the coated powder is charged into the powder recovery hopper 71-4.
  • the second opening/closing door 79-2b is closed. Thereafter, the path 77-3R is adjusted, the vacuum evacuation is switched to only the film forming chamber 74-2, and the preliminary chamber 74-1b is returned to atmospheric pressure by introducing air or inert gas to obtain a predetermined film thickness. The coated powder is recovered.
  • Example 1 Using the powder surface film forming apparatus shown in FIG. 1, a powder in which a thin Ag film is formed on the surface of Cu powder is produced. First, four Ag targets (purity 99.9%, target surface 150 x 100 mm) were prepared and attached to each of the film forming units 6-1 to 6-4. The sputtering power source was a DC power source, and the DC-magnetron process was selected. Next, 1 kg of Cu powder with an average particle size of 5 ⁇ m was put into the ultrasonic sieve hopper 1-1 placed in the preliminary chamber 4-1, and 5 ⁇ 10 After evacuating to -3 Pa or less, moisture was removed at 200°C for 2 hours using a heater installed in the hopper.
  • the sputtering power source was a DC power source, and the DC-magnetron process was selected.
  • 1 kg of Cu powder with an average particle size of 5 ⁇ m was put into the ultrasonic sieve hopper 1-1 placed in the preliminary chamber 4-1, and 5 ⁇ 10 After evacuating to -3
  • the second opening/closing door 9-2 is opened and the powder supply mechanism 11 is directed toward the conveyance path 8-2. and move it. Thereafter, the Cu powder was crushed by the ultrasonic sieve 1-1a and supplied onto the trough 8-1 of the powder supply mechanism 11, and the vibration feeder 3-1 was operated to transport the powder at a transport speed of 50 mm/s. .
  • the powder conveyed by the vibrating feeder 3-1 is supplied from the end of the trough 8-1 to the conveying path 8-2, and is conveyed by the vibrating feeder 3-2 to the conveying path 8-3.
  • the vibration feeder 3-2 conveyed the powder at a conveyance speed of 130 mm/s.
  • the powder falls into the crushing mechanism 2-1 having an ultrasonic sieve installed between the conveyance paths and is subjected to crushing processing.
  • the same process is carried out in the conveyance paths 8-3, 8-4, 8-5 and the crushing mechanisms 2-2, 2-3, and the vibrating feeders 3-3 to 3-5 are treated in the same way as the vibrating feeder 3-2.
  • the powder was transported at a transport speed of 130 mm/s to form a powder circulation path 16.
  • the vibration acceleration of the crushing mechanisms 2-1 to 2-3 was confirmed in advance in the atmosphere, and the output was adjusted to set the vibration acceleration to 30 to 100 m/s 2 .
  • the powder supply mechanism 11 is returned to the preliminary chamber and the second opening/closing door 9-2 is closed.
  • the turbo molecular pump (TMP) installed as the exhaust pump 7-1 is operated to evacuate the inside of the vacuum chamber 4-2 to 5 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa or less, and then argon gas is flowed to bring the temperature to 0.
  • the pressure was adjusted to maintain a pressure of .5 Pa.
  • the vibrating feeders 3-2 to 3-5 are stopped, powder conveyance is stopped, the pressures in the preliminary chamber 4-1 and the film formation chamber 4-2 are equalized, and the second opening/closing door 9-2 is closed. It is opened and the powder discharge mechanism 12 is moved to the conveyance path 8-5 side.
  • the trough 8-6 of the powder discharge mechanism 12 is moved below the conveyance path 8-5, and the vibratory feeder 3-6 is operated at a conveyance speed of 130 mm/s.
  • the vibrating feeders 3-2 to 3-5 are restarted, and the powder on the conveyance paths 8-2 to 8-5 is dropped into the trough 8-6. All the powder is collected through the trough 8-6 into the discharge hopper 1-3.
  • Example 2 The Cu powder with an average particle size of 5 ⁇ m was changed to LiCoO 2 powder (LCO powder) with an average particle size of 5 ⁇ m, the Ag target was changed to a LiNbO 3 (LNO) target, the DC-magnetron process was changed to an RF-magnetron process, The Ag film with a thickness of 10 nm was changed to an LNO film with a thickness of 5 nm, and the conditions of the film formation argon gas pressure (0.5 Pa) and the output 300 W (film formation power density 2.0 W/cm 2 ) were changed to the film formation argon gas pressure.
  • LCO powder LiCoO 2 powder
  • LNO LiNbO 3
  • Example 1 (1 Pa), the output was changed to 200 W (deposition power density 1.3 W/cm 2 ), and the conditions for depositing the Ag film until the film thickness reached 10 nm were changed to the conditions for depositing the film until the LNO film thickness reached 5 nm.
  • a coated powder was produced in the same manner as in Example 1 except for the following changes.
  • Example 3 Using the disk feeder type powder surface film forming apparatus shown in FIGS. 12 to 17, a powder in which a thin Ag film is formed on the surface of Cu powder is produced.
  • an Ag target (purity 99.9%, target surface 150 ⁇ 45 mm) was attached to the film forming unit 56.
  • a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) was used as the sputtering power source, and an RF-magnetron process was selected.
  • Vacuum 1 Vacuum 1.
  • the second opening/closing door 59-2 is opened and the powder supply mechanism 61 is moved to the transport path 58 side.
  • the vibrating feeder 53-1 is operated to move the powder on the trough 58-1 of the powder supply mechanism 61 to the conveyance path 58.
  • the vibrating feeder 53-2 and the crushing mechanism 52 are operated, and the output of the vibrating feeder 53-2 is adjusted so that the time for the powder to make one revolution around the conveyance path 58 is 4 seconds or less.
  • the film forming chamber 54-2 is evacuated to 5 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less, and argon gas is flowed to reduce the pressure inside the film forming chamber 54-2 to 0.5 Pa.
  • sputtering was performed by applying a power of 100 W (film forming power density: 1.5 W/cm 2 ) to the Ag target.
  • the powder is transported, crushed, and film-formed repeatedly until the Ag film thickness reaches 20 nm, and then the film-formation is stopped.
  • the vibrating feeder 53-2 is stopped, powder conveyance is stopped, the pressures in the preliminary chamber 54-1 and the film formation chamber 54-2 are equalized, and the second opening/closing door 59-2 is opened to discharge the powder.
  • the mechanism 62 is moved to the conveyance path 58 side.
  • the trough 58-6 of the powder discharge mechanism 62 is moved to the conveyance path 58, and the vibrating feeder 53-3 is operated.
  • the vibrating feeder 53-2 is restarted, and the powder on the conveyance path 58 is dropped into the trough 58-6 of the powder discharge mechanism 62. All of the powder is collected into the powder collection hopper by the vibrating feeder 53-3 through the trough 58-6.
  • Example 1 A coated powder was produced in the same manner as in Example 3 except that the crushing mechanism was removed.
  • Example 3 there was almost no color contrast, and it was found that each grain of the Cu powder was almost covered with the Ag film.
  • Comparative Example 2 a strong contrast between white and black appeared, and it was found that each grain of the Cu powder was not partially covered with the Ag film.
  • the thickness of the Ag film of this grain was approximately 1000 to 5000 nm from the scale bar of the observed image.
  • the cross section of the powder of Comparative Example 2 was observed at a magnification of 5,000 times, it was confirmed that there was Cu powder with an uneven Ag film thickness or Cu powder with no Ag film attached at all.
  • the powder surface film formation apparatus of the present disclosure can achieve uniform film formation by the mechanism that incorporates the disintegration of aggregates. Excellent effects were confirmed.
  • the powder surface film forming apparatus of the present invention can be applied to various types of fine particles, including coating on all-solid positive electrodes, negative electrodes, metal paste powders, catalysts, and magnetic core materials coated with oxides on iron powder. It can be used for
  • Powder surface film forming device 1-1 Ultrasonic sieve hopper 1-1a Ultrasonic sieve 1-3 Discharge hopper 2 Relay mechanism 2-1 to 2-3, 32, 52, 72-1, 72 -2 Crushing mechanism 3 Powder transport mechanism 3-1 to 3-6, 33, 53-1 to 53-3, 73-1, 73-2 Vibration feeder 4-1, 54-1, 74-1a, 74- 1b Preliminary chamber 4-2, 34, 54-2, 74-2 Film forming chamber 6-1 to 6-4, 36, 56, 76-1, 76-2 Film forming unit 7-1, 7-2, 37 , 57, 77-1 ⁇ 77-3 Exhaust pump 8-1, 8-6, 58-1, 58-6 Trough 8-2 ⁇ 8-5, 38, 58, 78-1, 78-2 Conveying path 9 -1 First opening/closing door 9-2, 59-2, 79-2a, 79-2b Second opening/closing door 10 Glove box 11, 61, 62 Powder supply mechanism 12 Powder discharge mechanism 15 Powder

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Abstract

本開示は、乾式法による粉末表面成膜を行う際に、粉末の搬送途中に適切なタイミングで粉末の凝集体の解砕を行うことによって粉末の凝集を低減し、その結果、原料粉末の各粒子の表面に均一な膜厚の成膜ができ、薄膜の付着効率を良好とすることができる粉末表面成膜装置を提供する。粉末表面成膜装置１００は、粉末１５の搬送路８－２～８－５を有する粉末搬送機構３と、搬送路の路面に向かい合う位置に配置され、かつ、路面の一部を成膜領域とする成膜ユニット６－１～６－４と、粉末の凝集体を解砕するための解砕機構２－１～２－３と、搬送路から粉末を解砕機構に送り、かつ、解砕処理後の粉末を他の搬送路に移す中継機構２と、を有し、搬送路及び中継機構は、一つの循環路１６を構成しており、粉末を循環路で循環搬送する間に、粉末の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行う。

Description

粉末表面成膜装置及び被覆粉末の製造方法
　本開示は、粉末の各粒子の表面に薄膜を均一に形成させるための粉末表面成膜装置及び被覆粉末の製造方法に関する。
　粉末に新しい機能を付与するために、粒子の表面に薄膜を形成させる場合がある。気相成膜法（乾式法）で粒子表面に薄膜を形成する技術としてスパッタリング法がある。スパッタリング法を用いた粉末への成膜装置が各種提案されている（例えば、特許文献１～６を参照。）。
　特許文献１では、回転可能で真空排気可能のバレルにスパッタ源が設けられた装置が提案されており、該回転バレルに金属、セラミックスまたはプラスチックの原料粉末を装入し、バレルを回転させることで粉末の流動層を形成しながら原料粉末を被覆する方法が記載されている。前述のバレル型機構を基とし、回転容器内での粉末の攪拌効率を高めることで、原料粉末の表面に膜を効率よく形成する改善が提案されている。
　特許文献２では回転容器の形状を多角とした装置が提案されており、該容器を回転あるいは振り子動作させながら、容器内部に装入した原料粉末を攪拌しながらスパッタリングすることで、原料粉末への均一な被覆を可能としている。
　特許文献３及び特許文献４には、回転容器内に攪拌板及びスクレーパ、棒状の粉末凝集抑制部品を設置することで、原料粉末の攪拌を促し、原料粉末に対して等しくスパッタリングする装置が開示されている。
　特許文献５では、バレル型とは異なる方式の成膜装置が提案されており、底面を有する粉末搬送容器内で搬送と落下を繰返すことで粉末を効率よく攪拌することにより、粉末の表面に膜を効率よく形成することができると示している。
　特許文献６の図１の装置では、真空チャンバ１１０が、コーティング材料気化源１２０と、振動床１３０によって具現化される基板露光装置とを取り囲んでいる。粉末基板材料１３２は、振動器１４０に動作可能に接続された回転可能な容器３４４内に配置される。コーティング装置１００の動作では、基板材料１３２は、図１に矢印Ａ１およびＡ２によって表される実質的にらせん運動を受ける。気化されたコーティング材料の流れ１５２は、コーティング材料気化源１２０から放出されて、基板材料１３２に到達し、コーティングする。また、特許文献６の図３Ａの装置では、真空チャンバ３１０は、コーティング材料気化源３２０と、振動コンベヤコータによって具現化される基板露光装置との両方を封入している。振動コンベヤコータ３３０は、好ましくは、４つのコンベヤー３７１、３７２、３７３、および３７４を有し、これらは、矢印Ａ５によって示されるように、基板材料３３２の粉末が反時計回りに効果的に循環するように配置される。粉末はこの経路に沿って循環するが、気化したコーティング材料への曝露が均一になるように効果的に混合される。粉末が１つのトレイから次のトレイへと滝のように落ちるときに、各コンベヤーの端でも効率的な混合が行われる。特許文献６の図１又は図３Ａの装置では、粉末を、容器３４４に接続された振動器１４０（図１）又は振動コンベヤコータ３３０（図３Ａ）によって、循環移送させて、その間に粉末を混合すると同時に、粉末の表面に薄膜をコーティングする装置である。
特開平２－１５３０６８号公報 特開２００４－２５０７７１号公報 国際公開ＷＯ２０１７／０１４３０４Ａ１号公報 特開２０１７－１１５２１４号公報 特開２０２２－００８２４８号公報 米国特許６２４１８５８Ｂ１号公報
　ところで、本発明者らがスパッタリング法にて成膜した粉末を観察したところ、成膜されている粒子と成膜されていない粒子が混在し、さらには成膜されている粒子においても粒子ごとに膜の付着ムラが確認された。特に粒子径が１００μｍ以下の粉末において顕著に表れる。そして、本発明者らが検討を進める中で、粉末の凝集が膜の付着ムラの原因の一つであることを特定した。スパッタ粒子は、粉末の表面に存在する粒子の表面に届く。そして、粉末が凝集していなければ、粉末が攪拌・混合されると粉末の表面の奥側に存在する粒子が粉末の表面に露出させられ、その粒子の表面に成膜がなされる。これが繰り返されていくうちに、粉末の各粒子の表面に薄膜が均一に成膜される。しかし、粉末が凝集していると、凝集した粉末の内領域にはスパッタ粒子は届かないため、膜の付着ムラが発生する。
　膜の付着ムラがあると、例えば、電子デバイスで用いられるペースト材料の粒子においては電気特性が悪化し、全固体電池に使用される正極材においては被覆性が悪いため耐久性の低下が生じる。また、触媒においては、性能効率が悪化する。
　粉末の凝集の原因としては、分子間力や静電力などがある。しかし、最大の原因としては、粒子表面の水分の表面張力による凝集（以降、液架橋という。）及び成膜が粒子間でつながる凝集（以降、膜架橋という。）の２種である。特に粉末の粒子径を小さくすればするほど、比表面積が大きくなり、自重ではほぐれないため、前述の２種の原因を解決することが、粉末への均一成膜を達成するために重要であることが分かった。
　さて、特許文献２～６に記載の発明は、成膜の効率化を主眼に攪拌操作について検討がなされた技術であり、粉末へ効率的に成膜するには有効な手段である。しかし、本発明者らが見出した凝集の問題、つまり凝集を解決しない限り、成膜後の粉末の各粒子には均一な膜を成膜することができないという問題は、特許文献２～６では検討されていないのが実状であり、被覆粉末の膜均一性が良好であるとはいえなかった。
　他方、液架橋は粉末加熱による粒子表面の水分除去、又は、逆スパッタによる粒子表面の水分の分解による除去等での対策が考えられる。しかし、これらを施しても比表面積の大きな粉末においては水分除去が不十分であり、粉末の凝集を完全に防ぐことは難しい。
　加えて、粉末成膜装置はその機構の特殊性から生産能力が低いことも解決すべき課題として存在する。特許文献１～４はいずれもバレル型機構であるため、バッチ生産であることや容器に制限が設けられてしまい、量産性を高めるには機構的な制約を受けてしまう。また、メンテナンス性も悪い。特許文献５及び６もバッチ生産となってしまい、粉末装入容量は搬送装置のサイズとスパッタリングターゲットのサイズに依存してしまう。
　そこで本開示の目的は、乾式法による粉末表面成膜を行う際に、粉末の搬送途中に適切なタイミングで粉末の凝集体の解砕を行うことによって粉末の凝集を低減し、その結果、原料粉末の各粒子の表面に均一な膜厚の成膜ができ、薄膜の付着効率を良好とすることができる粉末表面成膜装置を提供することである。また、本開示の別の目的は、原料粉末の各粒子の表面に均一な膜厚が成膜された被覆粉末を、薄膜の良好な付着効率を実現したうえで製造することができる製造方法を提供することである。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、液架橋及び膜架橋が粉末の凝集の大きな要因であることを突き止め、粉末の凝集をほぐすためには攪拌では不十分であり、粉末の凝集体の解砕機構を導入することによって上記課題が解決されることを見出した。加えて、膜架橋の厚みが凝集の解砕の良否に重要な影響を及ぼしていることに気づき、粉末を循環搬送させて、１周するごとに少なくとも一回、粉末の凝集体の解砕機構に通して成膜と解砕とを繰り返し行うことで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。
　本発明に係る粉末表面成膜装置は、粉末の各粒子の表面に成膜する装置であって、前記粉末の搬送路を少なくとも一つ有する粉末搬送機構と、前記搬送路の少なくとも一つの路面に向かい合う位置に配置され、かつ、前記路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニットと、前記粉末の凝集体を解砕するための解砕機構と、前記搬送路の少なくとも一つから前記粉末を前記解砕機構に送り、かつ、解砕処理後の粉末を前記搬送路に戻す又は他の搬送路に移す中継機構と、を有し、前記搬送路及び前記中継機構は、一つの循環路を構成しており、前記粉末を前記循環路で循環搬送する間に、前記粉末の各粒子の表面への成膜と前記粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことを特徴とする。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記解砕機構は機械的解砕機構であり、該機械的解砕機構は、前記粉末をふるうためのふるいを有し、該ふるいの振動は、前記粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分を有する、又は、前記粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有することが好ましい。解砕機構は粉末に圧力が加わる方式であると、凝集を促進してしまう。粉末にかかる圧力を抑制し、粉末にせん断力が加わるように振動させることによって、解砕の効率を高めることができる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記ふるいの振動の加速度が１０ｍ／ｓ２以上であることが好ましい。ふるいの振動の加速度を１０ｍ／ｓ２以上とすることで、粉末の凝集体に十分な解砕力を与えることができる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記成膜ユニットは、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか一つ又はこれらの２種以上の組み合わせによる成膜装置であることが好ましい。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記粉末搬送機構は、振動フィーダーを有することが好ましい。搬送路に粉末を均一な厚さで広げ、また、粉末を攪拌しながら搬送させることができる。また、搬送路が上り傾斜していても粉末を搬送させることができ、循環路を形成させやすい。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、成膜チャンバと、前記成膜チャンバと開閉ドアを介して連通する少なくとも一つの予備チャンバと、粉末供給機構と、粉末排出機構と、を有し、前記粉末搬送機構、前記成膜ユニット、前記解砕機構、前記中継機構及び前記循環路は、前記成膜チャンバの内部空間に配置され、前記粉末供給機構及び前記粉末排出機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されていることが好ましい。成膜チャンバの真空を大気解放せずに、真空中の成膜チャンバ内への粉末の供給、粉末の各粒子への成膜、粉末の凝集体の解砕及び真空中の成膜チャンバ外への粉末の搬出を行うことができる。この結果、連続成膜に近い高効率で被覆粉末の製造が可能となる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記粉末搬送機構は、複数の搬送路を前記粉末の搬送方向に沿って環状に配置し、かつ、前記複数の搬送路の全てにおいて、前記搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有し、前記中継機構は、前記搬送路の搬送方向終点から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記隣の搬送路の搬送方向始点に供給し、前記中継機構は、前記複数の搬送路の間に少なくとも１か所設置されていることが好ましい。循環路を１周するごとに設けた中継機構の数だけ粉末の凝集体の解砕を行うことができる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記搬送路が、常螺旋面と、螺旋周回による前記常螺旋面の上端部と下端部との段差部と、を有し、前記成膜ユニットは、前記常螺旋面の全体を成膜領域とし、前記粉末搬送機構は、前記粉末を前記常螺旋面の螺旋上方側に搬送し、前記中継機構は、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記常螺旋面に供給することが好ましい。常螺旋面を螺旋周回するように粉末を搬送することで、粉末が段差部を通るごとに粉末の凝集体の解砕を行うことができる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、成膜チャンバと、前記成膜チャンバと開閉ドアを介して連通する少なくとも一つの予備チャンバと、粉末供給機構と、粉末排出機構と、を有し、前記粉末搬送機構、前記成膜ユニット、前記解砕機構、前記中継機構及び前記循環路は、前記成膜チャンバの内部空間に配置され、前記搬送路が、同一中心軸を有し、隣り合う関係に配置されたｎ個（ただし、ｎ≧２）の常螺旋面と、ｎ個の、常螺旋面の上端部と隣の常螺旋面の下端部との段差部と、を有し、前記成膜ユニットは、隣り合う関係に配置されたｎ個の前記常螺旋面の全体を成膜領域とし、前記粉末搬送機構は、前記粉末を前記常螺旋面の螺旋上方側に搬送し、前記中継機構は、前記段差部の少なくとも１か所において、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記常螺旋面の下端部に供給し、前記粉末供給機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されており、かつ、前記開閉ドアが開いているときに、前記段差部の少なくとも１か所において、成膜前の粉末を前記常螺旋面に供給し、前記粉末排出機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されており、かつ、前記開閉ドアが開いているときに、前記段差部の少なくとも１か所において、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に移動して該粉末を回収することが好ましい。粉末を、常螺旋面を螺旋周回するように搬送することで段差部を通るごとに解砕を行うことができる。また、成膜チャンバの真空を大気解放せずに、真空中の成膜チャンバ内への粉末の供給、粉末の各粒子への成膜、粉末の凝集体の解砕及び真空中の成膜チャンバ外への粉末の搬出を行うことができる。この結果、連続成膜に近い高効率で被覆粉末の製造が可能となる。
　本発明に係る粉末表面成膜装置では、前記粉末搬送機構は、複数の搬送路を前記粉末の搬送方向の上流側から下流側に沿って配置し、かつ、前記搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有し、前記中継機構は、前記搬送路の搬送方向終点から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記隣の搬送路の搬送方向始点に供給し、前記中継機構は、前記複数の搬送路の間に少なくとも１か所設置されており、前記複数の搬送路のうち最上流の始点の上に配置された粉末供給ホッパーと、前記複数の搬送路のうち最下流の終点の下に配置された粉末排出ホッパーと、前記粉末排出ホッパーから排出された粉末を前記粉末供給ホッパーに送る粉末戻し機構と、を有することが好ましい。循環路を１周するごとに設けた中継機構の数だけ粉末の凝集体の解砕を行うことができる。
　本発明に係る被覆粉末の製造方法は、粉末の各粒子の表面に薄膜を被覆した被覆粉末の製造方法であって、前記粉末を、搬送路を含む循環路によって循環搬送させる第１工程と、前記搬送路上で搬送されている前記粉末に対して、前記搬送路の路面に向かい合う位置に配置され、かつ、前記路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニットから成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも前記粉末の表面層に位置する粒子の表面に成膜する第２工程と、前記循環路の少なくとも一か所で、前記粉末の凝集体を解砕する第３工程と、有し、前記粉末の循環搬送中に、前記粉末の各粒子の表面への成膜と前記粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことを特徴とする。
　本発明に係る被覆粉末の製造方法では、前記第２工程で成膜される薄膜の厚みが２０ｎｍ以下のうちに前記第３工程の解砕処理を少なくとも１度行うことが好ましい。粉末の凝集体の解砕を効率よく行うことが可能であり、その結果、粉末の各粒子により均一に成膜することができる。
　本発明に係る被覆粉末の製造方法は、前記成膜ユニットによる成膜方法は、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか１種の方法又はこれらの方法の２種以上の組み合わせであることが好ましい。
　本開示によれば、乾式法による粉末表面成膜を行う際に、粉末の搬送途中に適切なタイミングで粉末の凝集体の解砕を行うことによって粉末の凝集を低減し、その結果、原料粉末の各粒子の表面に均一な膜厚の成膜ができ、薄膜の付着効率を良好とすることができる粉末表面成膜装置を提供することができる。また、本開示によれば、原料粉末の各粒子の表面に均一な膜厚が成膜された被覆粉末を、薄膜の良好な付着効率を実現したうえで製造することができる製造方法を提供することができる。
本実施形態に係る粉末表面成膜装置の第１の態様を示す概略図である。 Ａ－Ａ’断面から見た粉末を装置に装入する工程を説明する概略図である。 Ａ－Ａ’断面から見た予備チャンバにて行う工程を説明する概略図である。 Ａ－Ａ’断面から見た粉末を成膜チャンバ内に移動させる工程を説明する概略図である。 Ａ－Ａ’断面から見た粉末を搬送路で循環搬送する工程を説明する概略図である。 Ｂ－Ｂ’断面から見た粉末を予備チャンバ内に移動させる工程を説明する概略図である。 Ｂ－Ｂ’断面から見た粉末を排出ホッパーに回収完了した工程を説明する概略図である。 Ｂ－Ｂ’断面から見た粉末を装置から取り出す工程を説明する概略図である。 超音波ふるいにて粉末の凝集体を解砕する工程を説明する概略図である。 本実施形態に係る粉末表面成膜装置の第２の態様を示す概略図である。 Ｃ－Ｃ’断面を含む装置の概略説明図である。 本実施形態に係る粉末表面成膜装置の第３の態様を示す概略図である。 Ｄ－Ｄ’断面を含む装置の概略説明図である。 粉末表面成膜装置の第３の態様において、粉末を搬送路に供給する工程を説明する概略図である。 Ｄ－Ｄ’断面を含む装置の概略説明図であって、粉末を搬送路に供給する工程を説明する概略図である。 粉末表面成膜装置の第３の態様において、粉末を搬送路から回収する工程を説明する概略図である。 Ｄ－Ｄ’断面を含む装置の概略説明図であって、粉末を搬送路から回収する工程を説明する概略図である。 本実施形態に係る粉末表面成膜装置の第４の態様を示す概略図である。
　以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしても良い。図中、各装置において、同一名称の部位には、形状によらず、同一の符号を付した。
　本実施形態に係る粉末表面成膜装置１００，２００，３００，４００は、粉末１５の各粒子の表面に成膜する装置であって、粉末１５の搬送路８－２～８－５，３８，５８，７８－１～７８－２を少なくとも一つ有する粉末搬送機構３と、搬送路８－２～８－５，３８，５８，７８－１～７８－２の少なくとも一つの路面に向かい合う位置に配置され、かつ、路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニット６－１～６－４，３６，５６，７６－１～７６－２と、粉末１５の凝集体を解砕するための解砕機構２－１～２－３，３２，５２，７２－１～７２－２と、搬送路８－２～８－５，３８，５８，７８－１～７８－２の少なくとも一つから粉末を解砕機構に送り、かつ、解砕処理後の粉末１５を搬送路に戻す又は他の搬送路に移す中継機構２と、を有し、搬送路８－２～８－５，３８，５８，７８－１～７８－２及び中継機構２は、一つの循環路１６を構成しており、粉末１５を循環路１６で循環搬送する間に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行う。
　本実施形態に係る粉末表面成膜装置は、循環路１６の形式によって、４つの態様が例示でき、以降、各装置について説明する。
（第１の態様：循環路が環状に配置された形態）
　図１～図９を参照して本実施形態に係る粉末表面成膜装置１００について説明する。本実施形態の成膜装置１００は、予備チャンバ４－１と成膜チャンバ４－２を有する。予備チャンバ４－１と成膜チャンバ４－２との間には、第２開閉ドア９－２が設けられていて、チャンバ間の開閉を行うことができる。予備チャンバ４－１と成膜チャンバ４－２とは、第２開閉ドア９－２を介して連通している。
　予備チャンバ４－１の内部空間には、粉末供給機構１１及び粉末排出機構１２が配置されている。粉末供給機構１１は、超音波ふるいホッパー１－１、超音波ふるい１－１ａ、トラフ８－１及び振動フィーダー３－１を有している。具体的には、予備チャンバ４－１の内部空間には、超音波ふるいホッパー１－１が配置されている。超音波ふるいホッパー１－１には、超音波ふるい１－１ａが装着されている。超音波ふるいホッパー１－１の下部にはトラフ８－１が配置されており、トラフ８－１には振動フィーダー３－１が連結されている。予備チャンバ４－１にはヒーター又は逆スパッタ機構（不図示）が設置されており、ヒーター又は逆スパッタ機構を作動させることによって粉末中の水分を除去することができる。予備チャンバ４－１はロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気ポンプ７－２によって排気される。予備チャンバ４－１は、第１開閉ドア９－１を介して、グローブボックス１０に接続されている。また、粉末排出機構１２は、排出ホッパー１－３、トラフ８－６及び振動フィーダー３－６を有している。具体的には、予備チャンバ４－１中には、排出ホッパー１－３が配置されている。また、トラフ８－６が配置されており、トラフ８－６には振動フィーダー３－６が連結されている。トラフ８－６の第１開閉ドア９－１側の端部の下には、排出ホッパー１－３の開口部が配置されている。
　成膜チャンバ４－２の内部空間には、粉末搬送機構３、成膜ユニット６－１～６－４、解砕機構２－１～２－３、中継機構２及び循環路１６が配置されている。成膜チャンバ４－２はロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気ポンプ７－１によって排気される。
　粉末搬送機構３は、搬送路８－２～８－５としてトラフ及び振動フィーダー３－２～３－５を有している。振動フィーダーを動作させると粉末が搬送路上を満遍なく覆い搬送される。搬送路は粉末が満たされていることが重要である。理由は搬送路表面に膜が付くと付着効率が低下するとともに、搬送路表面の膜が粉末の搬送を阻害し、生産性低下も招くためである。搬送路８－２～８－５にはそれぞれ振動フィーダー３－２～３－５が連結されている。ここで、搬送路８－２～８－５を冷却する冷却機構を有することが好ましい。また、振動フィーダー３－２～３－５の電磁コイルの筐体を冷却する冷却機構を有することが好ましい。振動フィーダー３－２～３－５は、循環路１６において粉末１５を搬送するとき、連続運転させられる。このとき、振動フィーダー３－２～３－５の電磁コイルの破損防止のために、冷却機構を設けることが好ましい。冷却機構としては、冷却水を用いた水冷プレートの設置である。振動フィーダーの方式はピエゾでも電磁石でもどちらでも良い。
　図１では粉末１５の搬送路８－２～８－５を４個有しており、搬送路８－２～８－５は粉末の搬送方向に沿って環状かつ四角形状に配置されている。搬送路を３個配置して粉末の搬送方向に沿って環状または三角形状に配置する、または、搬送路をＮ個配置して粉末の搬送方向に沿って環状またはＮ角形状に配置してもよい。ここで粉末搬送機構３は、複数の搬送路の全てにおいて、搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有する。搬送路８－２の搬送方向終点の下方に隣の搬送路８－３の搬送方向始点が配置されているところ、その間に、粉末１５の凝集体を解砕するための解砕機構２－１が配置されている。粉末表面成膜装置１００が、このような配置関係を有することで、中継機構２は、搬送路８－２から粉末１５を解砕機構２－１に送り、かつ、解砕処理後の粉末１５を他の搬送路８－３に移す。すなわち、中継機構２は、搬送路８－２の搬送方向終点から落下する粉末１５を受け止める位置に解砕機構２－１を配置し、かつ、解砕機構２－１によって解砕された粉末１５を隣の搬送路８－３の搬送方向始点に供給する。同様に、搬送路８－３の搬送方向終点の下方に隣の搬送路８－４の搬送方向始点が配置されているところ、その間に、解砕機構２－２が配置されており、中継機構２が設けられている。同様に、搬送路８－４の搬送方向終点の下方に隣の搬送路８－５の搬送方向始点が配置されているところ、その間に、解砕機構２－３が配置されており、中継機構２が設けられている。なお、搬送路８－５の搬送方向終点の下方に隣の搬送路８－２の搬送方向始点が配置されているが、その間には、解砕機構を配置していない。したがって、中継機構は設けられていない。このように図１では、中継機構２は、４個の搬送路の間に３か所設置されている。図１では、４個の搬送路の間に解砕機構を３か所設置した形態を示したが、２個または１個であってもよい。解砕機構を設ける個数が多いほど、粉末の凝集を解砕する機会が増える。また、搬送路とその隣の搬送路との間に解砕機構を設けない場合、粉末は搬送路から隣の搬送路への直接落下により転送されるが、このような形態は搬送路による粉末の搬送の変形例といえる。なお、搬送路８－５と搬送路８－２との間に解砕機構を配置しなかった理由は、粉末を成膜チャンバ４－２から排出するときに、粉末排出機構１２としてトラフ８－６を挿し込めるようにするためである。
　搬送路８－２～８－５及び４個の搬送路の間に３か所設置された中継機構２は、一つの循環路１６を構成している。このような構成によって、粉末１５を循環路１６で循環搬送する間に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことができる。
　図１に示した粉末表面成膜装置１００の変形例として、１つの環状の搬送路を配置してもよい。１つの環状の搬送路は、搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有する。搬送路の搬送方向終点の下方に当該搬送路の搬送方向始点が配置されているところ、その間に、粉末の凝集体を解砕するための解砕機構を配置する。中継機構は、搬送路から粉末を解砕機構に送り、かつ、解砕処理後の粉末を当該搬送路に戻す。すなわち、中継機構２は、搬送路の搬送方向終点から落下する粉末を受け止める位置に解砕機構を配置し、かつ、解砕機構によって解砕された粉末を当該搬送路の搬送方向始点に供給する。
　解砕機構２－１～２－３は、図９に示すように、機械的解砕機構であり、該機械的解砕機構は、粉末１５をふるうためのふるいを有し、ふるいの振動は、粉末の網目通過方向Ｔに対して垂直の振動成分を有する、又は、粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有することが好ましい。ここで、粉末の網目通過方向に対して垂直方向Ｖとは、粉末の通過方向に対するふるいの振動方向が図９の紙面に対して前後左右方向のことをいう。粉末の網目通過方向に対して平行方向Ｐとは粉末の通過方向に対するふるいの振動方向が図９の紙面に対して上下方向をいう。ふるいの振動は、粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有する場合、粉末の通過方向に対してふるいのメッシュ面が傾いていることもある。この場合、粉末はメッシュ面上を移動しながらメッシュを通過する。また、ふるいの振動方式によっては、粉末の通過方向に対してふるいのメッシュ面が傾いていなくても粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有することがある。解砕機構２－１～２－３において、ふるいのメッシュの凹凸に凝集体を含む粉末がぶつかったときの応力やメッシュと粉末と間の摩擦力によって粉末の各粒子間にせん断力が発生する。解砕には粉末の自重の垂直成分の力が主に影響する。解砕機構２－１～２－３は、ボールミル、振動ミルのような粉砕対象物を圧縮して潰す破砕は含まない。ふるいの振動の加速度は１０ｍ／ｓ２以上であることが好ましい。ふるいの振動が粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有する場合、垂直成分と平行成分とを合成したふるいの振動の振幅方向における振動が１０ｍ／ｓ２以上を満たすことが好ましい。ふるいは超音波ふるいであることが好ましい。ふるいの振動の周波数が２０ｋＨｚ以上であることが好ましく、３３～３８ｋＨｚであることがより好ましい。ここで加速度１０ｍ／ｓ２以上としたのは、ふるいの振動の加速度と凝集体の解砕力に関係があり、ふるいの振動の加速度が１０ｍ／ｓ２以上であると、凝集体の解砕が効率よく行われた。超音波ふるいの場合、ふるいの振動の加速度は１０～５００ｍ／ｓ２としやすかった。なお、ふるいの振動の加速度の測定方法はＲＩＯＮ社の振動測定機ＶＭ－８２Ａをふるいの枠に取り付けて測定することが例示される。振動を発生させる素子をどのようにふるいに取り付けるかで伝搬効率が異なり、ふるいの振動の加速度は異なる。その結果、得られる解砕力は異なる。したがって、所定以上の周波数に設定したとしても、必ずしも高い加速度が得られるわけではない。
　解砕機構２－１～２－３は、図９に示すふるいの他、円筒管の一端側をわずかな隙間を持たせて水平に配置した底板に近づけ、底板及び円筒管のうち少なくとも一方を水平方向に振動させることで、円筒管の内部に入れた粉末を前記隙間から排出する際に、粉末の凝集を解砕するせん断解砕機を用いてもよい。
　超音波ふるい１－１ａは、ふるいの振動の加速度は１０ｍ／ｓ２以上であることが好ましい。
　成膜ユニット６－１～６－４は、搬送路８－２～８－５のそれぞれについて、その路面に向かい合う位置に配置され、かつ、路面の全部または一部を成膜領域とする。路面とは、トラフの搬送面である。成膜ユニット６－１～６－４は、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか一つ又はこれらの２種以上の組み合わせによる成膜装置であることが好ましい。成膜ユニット６－１～６－４がスパッタリング成膜装置である場合には、カソードが搬送路８－２～８－５の路面に向かい合う位置に配置される。スパッタリング成膜装置である場合には、ＤＣ－マグネトロン、ＤＣ－パルスマグネトロン又はＲＦ－マグネトロンの成膜装置であることが好ましい。成膜ユニット６－１～６－４のそれぞれには、プロセスガスの供給配管が導入されている。プロセスガスの供給配管は、成膜チャンバ４－２に導入されていてもよい。
　次に粉末表面成膜装置１００を用いた被覆粉末の製造方法について説明する。本実施形態に係る被覆粉末の製造方法は、粉末の各粒子の表面に薄膜を被覆した被覆粉末の製造方法であって、粉末１５を、搬送路８－２～８－５を含む循環路１６によって循環搬送させる第１工程と、搬送路８－２～８－５上で搬送されている粉末１５に対して、搬送路８－２～８－５の路面に向かい合う位置に配置され、かつ、路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニット６－１～６－４から成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも粉末１５の表面層に位置する粒子の表面に成膜する第２工程と、循環路１６の少なくとも一か所で、粉末１５の凝集体を解砕する第３工程と、有し、粉末１５の循環搬送中に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末１５の凝集体の解砕とを繰り返し行う。ここで循環路１６は、図１に示すように、搬送路８－２～８－５としてのトラフと、トラフ間での粉末の落下する落下経路及び落下経路の途中に配置された解砕機構２－１～２－３として超音波ふるいのふるい路を含む。ここで、第１工程及び第３工程は同時に行ってもよい。さらに、第１工程、第２工程及び第３工程は同時に行ってもよい。
（前工程）
　図２に示すように、第１開閉ドア９－１を開け、トラフ８－１をグローブボックス１０内に移動し、超音波ふるいホッパー１－１に粉末１５を充填する。粉末の充填には、予備チャンバ４－１を大気開放して充填してもよい。また、粉末１５が大気に晒されることが不都合な場合には、グローブボックス１０をもちいて不活性ガス雰囲気で充填しても良い。次に、図３に示すように、トラフ８－１を予備チャンバ４－１に戻し、第１開閉ドア９－１を閉め、予備チャンバ４－１を真空引きし、粉末１５を乾燥させる。乾燥は不図示のヒーター又は逆スパッタ機構をさらに作動させることで加速させてもよい。次に、超音波ふるい１－１ａを作動させ、超音波ふるいホッパー１－１内の粉末１５をトラフ８－１の全面に落とす。成膜チャンバ４－２は真空引きされている。水分の除去後、図４に示すように、第２開閉ドア９－２が開き、トラフ８－１が搬送路８－２まで近づけられる。振動フィーダー３－１を作動させて、トラフ８－１上の粉末が搬送路８－２に搬送される。このとき、振動フィーダー３－２～３－５と解砕機構２－１～２－３を作動させる。これによって、搬送路８－２に搬送された粉末が搬送路８－３～８－５まで行き渡る。次に図５に示すように、トラフ８－１を予備チャンバ４－１内に戻し、第２開閉ドア９－２を閉じる。粉末１５が搬送路８－２～８－５まで均一に行き渡っていれば、成膜運転が可能な状態となる。
（第１工程）
　振動フィーダー３－２～３－５と解砕機構２－１～２－３を作動させることによって、図１又は図５に示すように、粉末１５を、搬送路８－２～８－５を含む循環路１６によって循環搬送させることができる。
（第２工程）
　搬送路８－２～８－５上で搬送されている粉末１５に対して、成膜ユニット６－１～６－４から成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも粉末１５の表面層に位置する粒子の表面に成膜する。成膜ユニットによる成膜方法は、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか１種の方法又はこれらの方法の２種以上の組み合わせであることが好ましい。このときの成膜プロセスは、例えば、ＤＣ－マグネトロン、ＤＣ－パルスマグネトロン、ＲＦ－マグネトロンを成膜される膜種によって選択することが可能である。成膜チャンバ４－２は排気ポンプ７－１によって排気されている。プロセスガスとしては、例えば、アルゴン又はアルゴンと酸素の混合ガス又はアルゴンと窒素の混合ガスとする。
（第３工程）
　循環路１６の少なくとも一か所で、粉末１５の凝集体を解砕する。図１においては、次の通りに解砕がなされる。搬送路８－２上で成膜ユニット６－１によって成膜された粉末は、搬送路８－２の端から、解砕機構２－１の超音波ふるいに落下し、解砕され、搬送路８－３に供給される。搬送路８－３上の粉末は成膜ユニット６－２によって成膜ユニット６－１と同じ成膜条件で成膜され、搬送路８－３の端から、解砕機構２－２の超音波ふるいに落下し、解砕され、搬送路８－４に供給される。搬送路８－４上の粉末は成膜ユニット６－３によって成膜ユニット６－１と同じ成膜条件で成膜され、搬送路８－４の端から、解砕機構２－３の超音波ふるいに落下し、解砕され、搬送路８－５に供給される。搬送路８－５上の粉末は成膜ユニット６－４によって成膜ユニット６－１と同じ成膜条件で成膜され、搬送路８－５の端から落下し、搬送路８－２に供給される。
　ここで、第１工程及び第３工程は同時に行ってもよい。成膜をせずに循環路１６で粉末１５を循環搬送させる場合である。さらに、第１工程、第２工程及び第３工程は同時に行ってもよい。成膜及び解砕を行いながら循環路１６で粉末１５を循環搬送させる場合である。
　第２工程で成膜される薄膜の厚みが２０ｎｍ以下のうちに第３工程の解砕処理を少なくとも１度行うことが好ましい。好ましくは５ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以下である。薄膜の厚みの下限は特に制限はないが、生産性の観点から、０．０１ｎｍ以上であることが好ましい。このような例として、第３工程の解砕処理を行った粒子にさらに第２工程で成膜するときに薄膜の厚みが２０ｎｍ以下のうち再度第３工程の解砕処理を行う形態がある。粉末の凝集体は、液架橋および膜架橋等により発現するが、膜架橋の場合、薄膜の厚みが２０ｎｍを超えると、解砕効率が下がるため、薄膜の厚みが２０ｎｍに達する前に、解砕処理を行っておけば、粉末の凝集を抑制しつつ、粉末の各粒子の表面に均一に成膜を行うことができる。
　膜厚が目的値に達するまで、粉末は搬送、解砕機構として超音波ふるいによる解砕、成膜ユニットによる成膜を行う。このとき、粉末１５の循環搬送中に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末１５の凝集体の解砕とを繰り返し行う。膜厚が目的値に達すると成膜が停止される。
　本実施形態では、成膜／解砕の繰り返し回数が、搬送粉末の推定堆積数の２倍以上であることが好ましい。より均一な粉末表面成膜を達成できる。ここで推定堆積数とは搬送路上で粉末が何層重なっているかの数値である。粉末の厚みをｔ（μｍ）、粉末の数平均粒子径をＰ（μｍ）とすると、推定堆積数（個）は数１で求められる。
（数１）推定堆積数（個）＝ｔ／Ｐ
粉末の厚みは、粉末の投入質量をＷ（ｇ）、粉末のかさ密度をｄ（ｇ／ｃｍ３）、搬送路の面積をＳ（ｃｍ２）とすると、数２で求められる。
（数２）ｔ（μｍ）＝Ｗ／（ｄ・Ｓ）×１０－４
　例えば、推定体積数が２００個である場合、成膜／解砕の繰り返し回数は４００回以上であることが好ましい。図１の装置であれば、粉末が循環路１６を１周する間に成膜／解砕が３回行われる。したがって、この例であれば、粉末が循環路１６を１３４周以上するまで成膜を続けることが好ましい。
（後工程）
　図６に示すように、第２開閉ドア９－２を開いてトラフ８－６を搬送路８－５まで移動させる。粉末１５をトラフ８－６に落とす。振動フィーダー３－６を作動させておくことで、トラフ８－６上に落とされた粉末１５は排出ホッパー１－３にたまる。振動フィーダー３－２～３－５を全て作動させることによって、粉末１５が全て排出ホッパー１－３にたまる。この時、解砕機構２－１～２－３を作動させておいてもよい。次に図７に示すように、粉末１５を全て排出ホッパー１－３にためたのち、トラフ８－６を予備チャンバ４－１に戻し、第２開閉ドア９－２を閉じる。次に図８に示すように、予備チャンバ４－１を大気圧に戻し、第１開閉ドア９－１を開け、排出ホッパー１－３をグローブボックス１０に移動させる。排出ホッパー１－３から被覆粉末を取り出す。
（第２の態様：循環路が常螺旋面と１つの段差部を有する形態）
　図１０～図１１を参照して本実施形態に係る粉末表面成膜装置２００について説明する。簡易型、少量成膜の場合に適する装置である。第１の態様と異なる部分を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する場合がある。本実施形態の成膜装置２００は、第１の態様と同様に、成膜チャンバ３４の他、グローブボックス、予備チャンバ、グローボックスと予備チャンバとの間に設けられた第１開閉ドア、予備チャンバと成膜チャンバとの間に設けられた第２開閉ドア、粉末供給機構及び粉末排出機構を有することが好ましい（全て不図示）。予備チャンバと成膜チャンバとは、開閉ドアを介して連通している。
　成膜チャンバ３４の内部空間には、粉末搬送機構３、成膜ユニット３６、解砕機構３２、中継機構２及び循環路１６が配置されている。成膜チャンバ３４はロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気ポンプ３７によって排気される。
　粉末搬送機構３は、搬送路３８としてボウル型のトラフ及び振動フィーダー３３を有している。搬送路３８には振動フィーダー３３が連結されている。ここで、搬送路３８を冷却する冷却機構を有することが好ましい。また、振動フィーダー３３の電磁コイルの筐体を冷却する冷却機構を有することが好ましい。
　図１０～図１１では搬送路３８が、常螺旋面３８ａと、螺旋周回による常螺旋面の上端部３８ｂと下端部３８ｃとの段差部３８ｄと、を有している。粉末搬送機構３は、振動フィーダー３３の作動によって、粉末１５を常螺旋面の螺旋上方側に搬送する。すなわち粉末１５は、常螺旋面の下端部３８ｃから上端部３８ｂに向かって常螺旋面３８ａ上を昇るように搬送され、上端部３８ｂから下端部３８ｃに落とされる。ここで、常螺旋面の上端部３８ｂから落下する粉末を受け止める位置に解砕機構３２を配置し、かつ、解砕機構３２によって解砕された粉末を常螺旋面の下端部３８ｃに供給する。粉末表面成膜装置２００が、このような配置関係を有することで、中継機構２は、搬送路の上端部３８ｂから粉末１５を解砕機構３２に送り、かつ、解砕処理後の粉末１５を搬送路の下端部３８ｃに戻す。このように図１０～図１１では、中継機構２は、搬送路３８に１か所設置されている。図１０～図１１では、常螺旋面の上端部３８ｂにガイド３８ｅを設置した形態を示した。ガイド３８ｅによって、解砕機構３２に効率よく粉末１５を落とすことができる。
　搬送路３８及び段差部３８ｄに設置された中継機構２は、一つの循環路１６を構成している。このような構成によって、粉末１５を循環路１６で循環搬送する間に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことができる。
　解砕機構３２は、第１の態様と同様である。また、成膜ユニット３６は、第１の態様と同様である。ただし、成膜ユニット３６は、常螺旋面３８ａの全体を成膜領域とすることが好ましい。
　次に粉末表面成膜装置２００を用いた被覆粉末の製造方法について説明する。被覆粉末の製造方法においても第１の態様と同様である。第１工程では、粉末１５を、搬送路３８を含む循環路１６によって循環搬送させる。第２工程では、搬送路３８上で搬送されている粉末１５に対して、常螺旋面３８ａに向かい合う位置に配置され、かつ、常螺旋面の全部または一部、好ましくは全面を成膜領域とする成膜ユニット３６から成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも粉末１５の表面層に位置する粒子の表面に成膜する。第３工程では、段差部３８ｄに設置した中継機構２の解砕機構３２で、粉末１５の凝集体を解砕する。粉末１５の循環搬送中に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末１５の凝集体の解砕とを繰り返し行う。被覆粉末の製造方法において、第１の態様と同様に、前工程と後工程を行ってもよい。
　また、次の通りの手順によって、被覆粉末を製造してもよい。
（原料投入）
　原料粉末は真空乾燥処理を行う。その後、大気にて常螺旋面３８ａ上に粉末を適量載せる。成膜チャンバ３４を閉じ、排気ポンプ３７にてゆっくりと真空引きを行う。
（粉末搬送）
　事前に振動フィーダー３３の搬送速度と解砕機構３２として超音波ふるいの解砕出力は調整しておく。搬送速度よりも超音波ふるいからの排出速度が速いことが好ましい。超音波ふるい上で粉末が滞留することを抑制できる。振動フィーダー３３と解砕機構３２を稼働させる。数秒後には、自動的に常螺旋面３８ａ上の粉末は均一な厚みとなり、常螺旋面３８ａを埋める。常螺旋面３８ａの形状は内側（螺旋の中心側）に傾斜がついていても良い。遠心力で粉末が外側に偏るのを防ぐことができる。
（成膜）
　プロセスガスを導入する。成膜ユニット３６を作動させてカソードから成膜材料を成膜可能状態で供給開始すると、カソードに対向する常螺旋面３８ａ上の粉末表面に薄膜が形成される。続いて粉末を超音波ふるいで解砕し、これらの操作を繰返す。膜厚が目的の値に達したら、成膜ユニット３６の成膜は停止する。
（粉末回収）
　成膜チャンバ３４に大気又は不活性ガスを導入し、大気圧に戻す。常螺旋面３８ａを有するトラフと振動フィーダー３３をまとめて成膜チャンバ３４から引き出し、被覆粉末を回収する。取り出しの際は、ドラフト内で行ってもよい。
（第３の態様：循環路が常螺旋面と２つ以上の段差部を有する形態）
　図１２～図１７を参照して本実施形態に係る粉末表面成膜装置３００について説明する。第１の態様と異なる部分を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する場合がある。本実施形態の成膜装置３００は、第１の態様と同様に、成膜チャンバ５４－２の他、グローブボックス（不図示）、予備チャンバ５４－１、グローボックスと予備チャンバとの間に設けられた第１開閉ドア（不図示）、予備チャンバと成膜チャンバとの間に設けられた第２開閉ドア５９－２、粉末供給機構６１及び粉末排出機構６２を有することが好ましい。予備チャンバ５４－１と成膜チャンバ５４－２とは、第２開閉ドア５９－２を介して連通している。
　成膜チャンバ５４－２の内部空間には、粉末搬送機構３、成膜ユニット５６、解砕機構５２、中継機構２及び循環路１６が配置されている。成膜チャンバ５４－２はロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気ポンプ５７によって排気される。
　予備チャンバ５４－１の内部空間には、図１２に示すように、粉末供給機構６１及び粉末排出機構６２が配置されている。図１３に示すように、粉末供給機構６１は、原料粉末供給用のトラフ５８－１、振動フィーダー５３－２を有している。また、図１３に示すように、粉末排出機構６２は、粉末排出用のトラフ５８－６、振動フィーダー５３－３を有している。常螺旋面５８ａ２の上端部５８ｂ２には、ひさし状のガイド５８ｅ２が設けられていてもよい。常螺旋面５８ａ１の上端部５８ｂ１には、ひさし状のガイド５８ｅ１が設けられていてもよい。
　粉末搬送機構３は、搬送路５８としてボウル型のトラフ及び振動フィーダー５３－１を有している。搬送路５８には振動フィーダー５３－１が連結されている。ここで、搬送路５８を冷却する冷却機構を有することが好ましい。また、振動フィーダー５３－１の電磁コイルの筐体を冷却する冷却機構を有することが好ましい。
　図１２では搬送路５８が、同一中心軸を有し、隣り合う関係に配置されたｎ個（ただし、ｎ≧２）の常螺旋面５８ａ１，５８ａ２（図１２ではｎ＝２）と、ｎ個の、常螺旋面５８ａ１，５８ａ２の上端部５８ｂ１，５８ｂ２と隣の常螺旋面の下端部５８ｃ１，５８ｃ２との段差部５８ｄ１，５８ｄ２と、を有している。粉末搬送機構３は、振動フィーダー５３－１の作動によって、粉末１５を常螺旋面の螺旋上方側に搬送する。すなわち粉末１５は、常螺旋面５８ａ１の下端部５８ｃ２から上端部５８ｂ１に向かって常螺旋面５８ａ１上を昇るように搬送され、上端部５８ｂ１から下端部５８ｃ１に落とされる。また、粉末１５は、常螺旋面の下端部５８ｃ１から上端部５８ｂ２に向かって常螺旋面５８ａ２上を昇るように搬送され、上端部５８ｂ２から下端部５８ｃ２に落とされる。ここで、常螺旋面５８ａ１の上端部５８ｂ１から落下する粉末を受け止める位置に解砕機構５２を配置し、かつ、解砕機構５２によって解砕された粉末を常螺旋面５８ａ２の下端部５８ｃ１に供給する。粉末表面成膜装置３００が、このような配置関係を有することで、中継機構２は、搬送路の上端部５８ｂ１から粉末１５を解砕機構５２に送り、かつ、解砕処理後の粉末１５を搬送路の下端部５８ｃ１に移す。このように図１２では、中継機構２は、搬送路５８に１か所設置されている。なお、段差部５８ｄ２において、中継機構は配置されていない。
　段差部５８ｄ２を含む搬送路５８及び段差部５８ｄ１に設置された中継機構２は、一つの循環路１６を構成している。このような構成によって、粉末１５を循環路１６で循環搬送する間に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことができる。
　解砕機構５２は、第１の態様と同様である。また、成膜ユニット５６は、第１の態様と同様である。ただし、成膜ユニット５６は、隣り合う関係に配置されたｎ個の常螺旋面５８ａ１，５８ａ２の全体を成膜領域とすることが好ましい。
　次に粉末表面成膜装置３００を用いた被覆粉末の製造方法について説明する。被覆粉末の製造方法においても第１の態様と同様である。第１工程では、粉末１５を、搬送路５８を含む循環路１６によって循環搬送させる。第２工程では、搬送路５８上で搬送されている粉末１５に対して、常螺旋面５８ａ１，５８ａ２に向かい合う位置に配置され、かつ、常螺旋面の全部または一部、好ましくは全面を成膜領域とする成膜ユニット５６から成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも粉末１５の表面層に位置する粒子の表面に成膜する。第３工程では、段差部５８ｄ１に設置した中継機構２の解砕機構５２で、粉末１５の凝集体を解砕する。粉末１５の循環搬送中に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末１５の凝集体の解砕とを繰り返し行う。
　被覆粉末の製造方法において、第１の態様と同様に、前工程、後工程を行うことが好ましい。図１４及び図１５に示すように、粉末供給機構６１を用いて粉末の供給を行う。すなわち、原料粉末供給用のトラフ５８－１は、第２開閉ドア５９－２が開いているときに、振動フィーダー５３－２の作動によって、成膜前の粉末を常螺旋面５８ａ１に供給する。図１６及び図１７に示すように、粉末排出機構６２を用いて粉末の排出を行う。すなわち、図１６及び図１７に示すように、粉末排出用のトラフ５８－６は、第２開閉ドア５９－２が開いているときに、段差部５８ｄ２において、常螺旋面５８ａ２の上端部５８ｂ２から落下する粉末を受け止める位置に移動して粉末を回収する。粉末排出用のトラフ５８－６上の粉末は、振動フィーダー５３－３を作動させて不図示の排出ホッパーに回収される。その後、第２開閉ドア５９－２を閉じ、予備チャンバ５４－１に大気又は不活性ガスを導入して大気圧に戻し、所定の膜厚を得た被覆粉末が回収される。
（第４の態様：循環路がバケット搬送を含む形態）
　図１８を参照して本実施形態に係る粉末表面成膜装置４００について説明する。第１の態様と異なる部分を中心に説明し、共通する部分については説明を省略する場合がある。本実施形態の成膜装置４００は、第１の態様と同様に、成膜チャンバ７４－２の他、グローブボックス（不図示）、予備チャンバ７４－１ａ，７４－１ｂ、グローボックスと予備チャンバとの間に設けられた第１開閉ドア（不図示）、予備チャンバと成膜チャンバとの間に設けられた第２開閉ドア７９－２ａ，７９－２ｂ、粉末供給機構８１及び粉末排出機構８２を有することが好ましい。予備チャンバ７４－１ａ，７４－１ｂと成膜チャンバ７４－２とは第２開閉ドア７９－２ａ，７９－２ｂを介して連通している。
　成膜チャンバ７４－２の内部空間には、粉末搬送機構３、成膜ユニット７６－１，７６－２、解砕機構７２－１，７２－２、中継機構２及び循環路１６が配置されている。成膜チャンバ７４－２はロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ等の排気ポンプ７７－１によって排気される。予備チャンバ７４－１ａは排気ポンプ７７－２によって排気される。予備チャンバ７４－１ｂは排気ポンプ７７－３によって排気される。
　図１８に示すように、予備チャンバ７４－１ａの内部空間には粉末供給機構８１が配置され、予備チャンバ７４－１ｂの内部空間には粉末排出機構８２が配置されている。粉末供給機構８１は、原料投入ホッパー７１－１を有している。原料投入ホッパー７１－１は、第２開閉ドア７９－２ａが開いているときに、成膜前の粉末を粉末供給ホッパー７１－２に供給する。粉末供給ホッパー７１－２は、成膜チャンバ７４－２内に配置されている複数の搬送路７８－１，７８－２のうち最上流の始点の上に配置されている。また、粉末排出機構８２は、粉末回収ホッパー７１－４を有している。粉末回収ホッパー７１－４は、第２開閉ドア７９－２ｂが開いているときに、粉末排出ホッパー７１－３から、成膜済の粉末を回収する。粉末排出ホッパー７１－３は、複数の搬送路７８－１，７８－２のうち最下流の終点の下に配置されている。粉末排出ホッパー７１－３の下方には、粉末戻し機構８０によって搬送される各バケットが循環して配置される。
　粉末搬送機構３は、粉末供給ホッパー７１－２、搬送路７８－１，７８－２として断面Ｕ字状の細長のトラフ、振動フィーダー７３－１，７３－２、粉末排出ホッパー７１－３及び粉末戻し機構８０を有している。搬送路７８－１，７８－２には振動フィーダー７３－１，７３－２が連結されている。ここで、搬送路７８－１，７８－２を冷却する冷却機構を有することが好ましい。また、振動フィーダー７３－１，７３－２の電磁コイルの筐体を冷却する冷却機構を有することが好ましい。
　図１８では粉末搬送機構３は、複数の搬送路７８－１，７８－２を粉末１５の搬送方向の上流側から下流側に沿って配置し、かつ、搬送路７８－１の搬送方向終点の下方に隣の搬送路７８－２の搬送方向始点を配置する関係を有する。搬送路７８－１，７８－２は、例えば傾斜５～１５度下向きで配置している。傾斜をつけることで重力の影響も加わり、粉末の搬送速度が向上し、搬送性の悪い粉末が混入していたとしても搬送効率を高めることができる。粉末搬送機構３は、振動フィーダー７３－１の作動によって、粉末１５を搬送路７８－１の傾斜下方へ搬送する。ここで、中継機構２は、搬送路７８－１の搬送方向終点から落下する粉末１５を受け止める位置に解砕機構７２－２を配置し、かつ、解砕機構７２－２によって解砕された粉末を隣の搬送路７８－２の搬送方向始点に供給する。粉末表面成膜装置４００が、このような配置関係を有することで、中継機構２は、搬送路７８－１から粉末１５を解砕機構２に送り、かつ、解砕処理後の粉末１５を搬送路７８－２に移す。搬送路が３個以上配置される場合には、中継機構２は、複数の搬送路の間に少なくとも１か所設置されることが好ましい。本実施形態では、粉末供給ホッパー７１－２の底部に解砕機構７２－１をさらに有することが好ましい。搬送路７８－１の搬送方向始点に供給される粉末を解砕した状態で提供することができる。粉末は、搬送路７８－２の搬送方向終点から粉末排出ホッパー７１－３に落とされる。粉末表面成膜装置４００は粉末戻し機構８０を有している。粉末戻し機構は、搬送される各バケットを有し、各バケットは、粉末排出ホッパー７１－３の下方に循環して配置され、粉末供給ホッパー７１－２の上方に循環して配置され、粉末排出ホッパー７１－３から落とされた粉末を受け取り、受け取った粉末を粉末供給ホッパー７１－２に送る。
　粉末供給ホッパー７１－２、搬送路７８－１，７８－２、中継機構２、粉末排出ホッパー７１－３及び粉末戻し機構８０は、一つの循環路１６を構成している。このような構成によって、粉末１５を循環路１６で循環搬送する間に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことができる。
　解砕機構７２－１，７２－２は、第１の態様と同様である。また、成膜ユニット７６－１，７６－２は、第１の態様と同様である。搬送路７８－１の上方には、レーザー変位計８４が設置されている。レーザー変位計８４は、搬送路７８－１上で搬送されている粉末の厚みを測定する。粉末表面成膜装置４００の制御機構は、レーザー変位計８４の値を入手し、粉末の厚さが所望の厚さでかつ経時変化が少なくなるように、変位の少ないように粉末戻し機構８０の送り速度、粉末供給ホッパー７１－２の供給量及び振動フィーダー７３－１，７３－２の搬送速度を調整する。
　次に粉末表面成膜装置４００を用いた被覆粉末の製造方法について説明する。被覆粉末の製造方法においても第１の態様と同様である。第１工程では、粉末１５を、搬送路７８－１，７８－２を含む循環路１６によって循環搬送させる。第２工程では、搬送路７８－１，７８－２上で搬送されている粉末１５に対して、搬送路７８－１，７８－２に向かい合う位置に配置され、かつ、搬送路の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニット７６－１，７６－２から成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも粉末１５の表面層に位置する粒子の表面に成膜する。第３工程では、中継機構２の解砕機構７２－１，７２－２で、粉末１５の凝集体を解砕する。粉末１５の循環搬送中に、粉末１５の各粒子の表面への成膜と粉末１５の凝集体の解砕とを繰り返し行う。被覆粉末の製造方法において、第１の態様と同様に、前工程、後工程を行うことが好ましい。
　また、次の通りの手順によって、被覆粉末を製造してもよい。
（原料投入）
　成膜チャンバ７４－２を排気ポンプ７７－１にて真空引きを行う。ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプを使っても良い。原料投入ホッパー７１－１に原料粉末を投入の後、予備チャンバ７４－１ａの真空排気を排気ポンプ７７－２にて行う。排気ポンプ７７－２にはロータリーポンプを使用する。予備チャンバ７４－１ａにはヒーター又は逆スパッタ機構が備えられていても良い。真空または熱処理、または逆スパッタにより粉末表面の水分が除去される。予備チャンバ７４－１ａが１０－１Ｐａよりも低圧になったら、排気ポンプ７７－２での真空引きはストップし、経路７７－２Ｒを介して排気ポンプ７７－１にて予備チャンバ７４－１ａの真空引きを行う。予備チャンバ７４－１ａと成膜チャンバ７４－２の真空度が同程度となったら、第２開閉ドア７９－２ａを開く。原料投入ホッパー７１－１を原料供給ホッパー７１－２の近傍まで移動させ、原料供給ホッパー７１－２内で原料投入ホッパー７１－１の口を開く。原料は原料供給ホッパー７１－２内に装入される。この際、粉末戻し機構８０に設置されているバケットは、原料粉末が原料投入ホッパー７１－１から原料供給ホッパー７１－２へ移動するときに邪魔にならない位置に避けておく。原料投入ホッパー７１－１を元の位置に戻した後、第２開閉ドア７９－２ａを閉める。その後、経路７７－２Ｒを調整し、成膜チャンバ７４－２のみの真空排気に切り替える。
（粉末搬送）
　振動フィーダー７３－１、７３－２、解砕機構７２－１，７２－２としての超音波ふるいを稼働する。搬送路７８－１上に解砕機構７２－１で解砕された粉末が供給され、振動フィーダー７３－１にて搬送される。粉末は、解砕機構７２－２で再度解砕された後、搬送路７８－２で搬送される。その後、粉末排出ホッパー７１－３に堆積する。粉末排出ホッパー７１－３にはロードセル（不図示）が装備されており、任意の重量の粉末が排出ホッパー７１－３に溜まると、粉末排出ホッパー７１－３が開口し、ホッパー下部に配置したバケットに粉末が排出される。その後、粉末排出ホッパー７１－３は閉口し、バケットを搬送して排出された粉末を原料供給ホッパー７１－２に戻す。レーザー変位計８４にて粉末の厚みを測定し、粉末排出ホッパー７１－３に装備されたロードセルにて粉末の搬送量を測定する。これらの結果を解砕機構７２－１，７２－２や振動フィーダー７３－１、７３－２にフィードバックをかけ、任意の搬送条件を決定する。また、原料供給ホッパー７１－２の粉末が搬送中に枯渇することなく、安定的に粉末の搬送および成膜を行うために、ロードセルの粉末排出のタイミングやバケットの搬送速度、原料の装入量を調整する。搬送条件が決定したら、粉末搬送を連続的に行う。
（成膜）
　プロセスガスを導入する。成膜方法によって任意に選択可能であるが、スパッタリングの場合、アルゴン、アルゴンと酸素との混合ガス、アルゴンと窒素との混合ガスが好ましい。このときの成膜プロセスはＤＣ－マグネトロンやＤＣパルス－マグネトロン、ＲＦ－マグネトロンなど選択する膜種によって使い分けることができる。成膜ユニット７６－１，７６－２を作動させてカソードから成膜材料を成膜可能状態で供給開始すると、カソードに対向する搬送路７８－１，７８－２上の粉末表面に薄膜が形成される。続いて超音波ふるいで解砕し、これらの操作を繰返す。膜厚が目的の値に達したら、成膜ユニット７６－１，７６－２の成膜は停止する。
（粉末回収）
　成膜が完了し、被覆された粉末はすべて粉末排出ホッパー７１－３に集める。この際、粉末戻し機構８０に設置されているバケットは、被覆された粉末が粉末排出ホッパー７１－３から粉末回収ホッパー７１－４へ移動するときに邪魔にならない位置に避けておく。事前に予備チャンバ７４－１ｂは排気ポンプ７７－３にて真空排気しておき、経路７７－３Ｒを介して排気ポンプ７７－１にて真空引きを行う。予備チャンバ７４－１ｂと成膜チャンバ７４－２の真空度が同程度となったら、第２開閉ドア７９－２ｂを開く。粉末回収ホッパー７１－４を排出ホッパー７１－３近傍まで移動させ、排出ホッパー７１－３の口を開く。被覆粉末は粉末回収ホッパー７１－４内に装入される。粉末回収ホッパー７１－４を元の位置に戻した後、第２開閉ドア７９－２ｂを閉める。その後、経路７７－３Ｒを調整し、成膜チャンバ７４－２のみの真空排気に切り替え、予備チャンバ７４－１ｂを大気又は不活性ガスを導入することで大気圧に戻し、所定の膜厚を得た被覆粉末が回収される。
　以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
（実施例１）
　図１に示した粉末表面成膜装置を用いて、Ｃｕ粉末の表面にＡｇ薄膜を成膜した粉末を作製する。まず初めに、Ａｇターゲット（純度９９．９％、ターゲット面は１５０×１００ｍｍ）を４枚準備し、成膜ユニット６－１～６－４にそれぞれ取り付けた。スパッタリング電源はいずれもＤＣ電源とし、ＤＣ‐マグネトロンプロセスを選択した。次に、予備チャンバ４－１に配置した超音波ふるいホッパー１－１に平均粒径５μｍのＣｕ粉末を１ｋｇ投入し、排気ポンプ７－２として設置されているロータリーポンプにより予備チャンバを５×１０－３Ｐａ以下まで真空に引いた後、ホッパーに装備されたヒーターを用いて２００℃で２時間の水分除去を行った。成膜チャンバ４－２を予備チャンバ４－１と同等の５×１０－３Ｐａ以下に真空引きした後、第２開閉ドア９－２を開き、粉末供給機構１１を搬送路８－２に向かって移動させる。その後、Ｃｕ粉末を超音波ふるい１－１ａによって解砕しながら、粉末供給機構１１のトラフ８－１上に供給し、振動フィーダー３－１を稼働させ、搬送スピード５０ｍｍ／ｓで粉末を搬送した。振動フィーダー３－１により搬送された粉末は、トラフ８－１の端から、搬送路８－２に供給され、振動フィーダー３－２によって搬送路８－３へと搬送される。このときの振動フィーダー３－２は搬送スピード１３０ｍｍ／ｓで粉末を搬送した。搬送路８－２から搬送路８－３へ粉末を供給する際、搬送路間に設置した超音波ふるいを有する解砕機構２－１に粉体が落下し、解砕処理が施される。同様の処理を搬送路８－３、８－４、８－５、解砕機構２－２、２－３にて行い、振動フィーダー３－３～３－５は振動フィーダー３－２と同様に搬送スピード１３０ｍｍ／ｓで粉末を搬送し、粉末の循環路１６を形成した。解砕機構２－１～２－３は事前に大気下で振動の加速度を確認しており、出力を調整の上、振動の加速度３０～１００ｍ／ｓ２とした。トラフ８－１上のＣｕ粉末をすべて循環路１６に供給した後、粉末供給機構１１を予備チャンバに戻し、第２開閉ドア９－２を閉じる。その後、真空チャンバ４－２内を排気ポンプ７－１として設置されているターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を稼働し、５×１０－５Ｐａ以下まで真空に引いた後、アルゴンガスを流して、０．５Ｐａの圧力を保つように調整した。循環路１６を形成した状態で、各Ａｇターゲットに３００Ｗ（成膜パワー密度２．０Ｗ／ｃｍ２）の出力をかけ、スパッタを行った。今回の成膜条件と粉末の搬送スピードにおいて、あるひとつの成膜ユニットを粉末が通過する際に２ｎｍの厚さの膜が粉末表面に堆積すると算出している。膜厚が小さいため、粉末の凝集体は十分に解砕され、隣の成膜ユニットに運ばれる。Ａｇの膜厚が１０ｎｍに達するまで、粉末は搬送、超音波ふるいによる解砕、成膜が繰り返し行われた後、成膜が停止される。成膜停止後、振動フィーダー３－２～３－５を停止し、粉末の搬送を止め、予備チャンバ４－１と成膜チャンバ４－２の圧力を同等とし、第２開閉ドア９－２を開き、粉末排出機構１２を搬送路８－５側に移動させる。粉末排出機構１２のトラフ８－６を搬送路８－５の下方まで移動し、搬送速度１３０ｍｍ／ｓで振動フィーダー３－６を稼働する。振動フィーダー３－２～３－５を再稼働し、搬送路８－２～８－５上の粉末をトラフ８－６に落下させる。粉末はトラフ８－６を通じて、排出ホッパー１－３にすべて回収される。
（実施例２）
　平均粒径５μｍのＣｕ粉末を平均粒径５μｍのＬｉＣｏＯ２粉末（ＬＣＯ粉末）に変更し、ＡｇターゲットをＬｉＮｂＯ３（ＬＮＯ）ターゲットに変更し、ＤＣ－マグネトロンプロセスをＲＦ－マグネトロンプロセスに変更し、１０ｎｍ膜厚のＡｇ膜を５ｎｍ膜厚のＬＮＯ膜に変更し、成膜アルゴンガス圧力（０．５Ｐａ）、出力３００Ｗ（成膜パワー密度２．０Ｗ／ｃｍ２）の条件を成膜アルゴンガス圧力（１Ｐａ）、出力２００Ｗ（成膜パワー密度１．３Ｗ／ｃｍ２）に変更し、Ａｇの膜厚が１０ｎｍに達するまで成膜する条件をＬＮＯの膜厚が５ｎｍに達するまで成膜する条件に変更した以外は実施例１と同様にして、被覆粉末を製造した。
（実施例３）
　図１２～図１７に示した円盤フィーダー型の粉末表面成膜装置を用いて、Ｃｕ粉末の表面にＡｇ薄膜を成膜した粉末を作製する。まず初めに、Ａｇターゲット（純度９９．９％、ターゲット面は１５０×４５ｍｍ）を成膜ユニット５６に取り付けた。スパッタリング電源は高周波電源（周波数１３．５６ＭＨｚ）とし、ＲＦ－マグネトロンプロセスを選択した。次に、粉末供給機構６１の搬送トラフ５８－１に、事前に真空乾燥炉にて水分除去をしておいた平均粒径５μｍのＣｕ粉末を３２ｇ（≒８ｃｃ）装入し、予備チャンバ５４－１を真空引きする。成膜チャンバ５４－２を予備チャンバ５４－１と同等に真空引きした後、第２開閉ドア５９－２を開き、粉末供給機構６１を搬送路５８側に移動させる。粉末供給機構６１を移動後、振動フィーダー５３－１を稼働させ、粉末供給機構６１のトラフ５８－１上にある粉末を搬送路５８に移動させる。搬送路５８上に粉末を移動後、振動フィーダー５３－２と解砕機構５２を稼働させ、粉末が搬送路５８を１周する時間が４秒以下となるように振動フィーダー５３－２の出力を設定する。第２開閉ドア５９－２を閉じた後、成膜チャンバ５４－２を５×１０－３Ｐａ以下まで真空に引き、アルゴンガスを流して、成膜チャンバ５４－２内を０．５Ｐａの圧力を保つように調整し、Ａｇターゲットに１００Ｗ（成膜パワー密度１．５Ｗ／ｃｍ２）の出力をかけ、スパッタを行った。Ａｇの膜厚が２０ｎｍに達するまで、粉末は搬送、解砕、成膜が繰り返し行われた後、成膜が停止される。成膜停止後、振動フィーダー５３－２を停止し、粉末の搬送を止め、予備チャンバ５４－１と成膜チャンバ５４－２の圧力を同等とし、第２開閉ドア５９－２を開き、粉末排出機構６２を搬送路５８側に移動させる。粉末排出機構６２のトラフ５８－６を搬送路５８まで移動し、振動フィーダー５３－３を稼働する。また、振動フィーダー５３－２を再稼働し、搬送路５８上の粉末を粉末排出機構６２のトラフ５８－６に落下させる。粉末はトラフ５８－６を通じて、振動フィーダー５３－３により粉末回収ホッパーにすべて回収される。
（比較例１）
　解砕機構を取り外す以外は実施例３と同様にして被覆粉末を作製した。
（比較例２）
　特開２０２０―１８６４７３にて提示されるバレル式の粉末コーティング装置を用いて、Ｃｕ粉末の表面にＡｇ薄膜を成膜した。Ａｇターゲット（純度９９．９％、ターゲット面は１５０×３５ｍｍ）を１枚準備し、カソードに取り付けた。スパッタリング電源１は高周波電源（周波数１３．５６ＭＨｚ）とし、ＲＦ－マグネトロンプロセスを選択した。次に、バレル容器に事前に真空乾燥炉にて水分除去をしておいた平均粒径５μｍのＣｕ粉末を装入し、１．３×１０－３Ｐａまで真空引きを行った後、アルゴンガスを流して，０．５Ｐａの圧力を保つように調整した。その後、Ａｇターゲットに出力をかけ、バレル容器を回転させ、均し部品（丸棒型）を搖動させながら、Ｃｕ粉末表面にＡｇの膜厚が３０ｎｍに達するまで成膜を行った。
（成膜後の膜厚）
　実施例１～３、比較例１および比較例２で成膜された粉末の膜厚はＩＣＰの分析値と、ＢＥＴで得られた比表面積から算出した。
（成膜後の粉末の外観）
　実施例１～３では顕著な凝集体は存在せず、実施例１，２ではうっすらと白く色味が変化し、実施例３ではさらに白く色味が変化していた。比較例１では白味を帯びた２～３０ｍｍの凝集体が多数存在しており、凝集体を割ると、中から赤い粉末が確認された。比較例２では顕著な凝集体は存在せず、色味が白く変化していたが、バレル壁面に固着した粉末が多量に存在し、固着をはがした裏側から赤い粉末が確認された。
（付着ムラの比較１）
　日本電子製ＪＳＭ－ＩＴ８００ショットキー電界放出形走査電子顕微鏡にて実施例３の粉末と比較例２のバレル壁面に固着していない粉末の付着ムラを確認した。検出器ＵＥＤにてＢＤモードで、フィルター－５０Ｖに設定し、組成を際立たせて観察を行った。観察倍率は粉体が１００粒以上入る視野の１０００倍で行った。反射電子像では原子量の違いからＡｇが白く、ＣｕがＡｇより黒く観察される。この色味の違いで付着ムラを評価した。実施例３では、色味のコントラストはほとんどなく、Ｃｕ粉末のそれぞれの粒がＡｇ膜でほとんど覆われていることが分かった。他方、比較例２では白と黒のコントラストが強く表れ、Ｃｕ粉末のそれぞれの粒において部分的にＡｇ膜で覆われていないことがわかった。
（付着ムラの比較２）
　実施例３の粉末と比較例２のバレル壁面に固着していない粉末の断面観察を行い、付着ムラと膜の均一性を確認した。観察には日本電子製ＪＳＭ－ＩＴ８００ショットキー電界放出形走査電子顕微鏡を使用し、観察倍率１０００倍、５０００倍で行った。粉末の観察断面を出すために、粉末を硬化樹脂に埋め込み、その樹脂を機械研磨し、イオンミリングにて粉末断面を整えた。実施例３の粉末の断面は、観察倍率１０００倍で見ると１００粒以上のＣｕ断面が確認できるが、いずれの粒も表面にうっすらと白いＡｇ膜がついているのを確認した。観察画像のスケールバーからＡｇ膜の膜厚は１００ｎｍ程度であった。なお、一部Ａｇ膜が厚くついている粒は存在した。実施例３の粉末断面を観察倍率５０００倍でみると、おおよそ均一な膜厚のＡｇ膜がＣｕ粉末のそれぞれの粒を覆っていることを確認した。比較例２の粉末の断面は、観察倍率１０００倍で見ると１００粒以上のＣｕ断面が確認できるが、Ａｇ膜が非常に厚くついている粒が存在していた。この粒のＡｇ膜の厚みは観察画像のスケールバーから１０００～５０００ｎｍ程度であった。比較例２の粉末断面を観察倍率５０００倍でみると、Ａｇ膜の膜厚が不均一なＣｕ粉末やＡｇ膜が全くついていないＣｕ粉末の存在を確認した。
　成膜後の粉末の外観、付着ムラの比較１及び付着ムラの比較２の評価を鑑みるに、本開示の粉末表面成膜装置において、凝集体の解砕を取り入れた機構によって、均一成膜に優れた効果が確認できた。
　本発明の粉末表面成膜装置は、各種微粒子へのコーティング技術として、全固体正極、負極へのコーティング、金属ペースト粉末へのコーティング、触媒、鉄粉へ酸化物コーティングした磁心材料等、多くの材料への利用が可能である。
１００，２００，３００，４００　粉末表面成膜装置
１－１　超音波ふるいホッパー
１－１ａ　超音波ふるい
１－３　排出ホッパー
２　中継機構
２－１～２－３，３２，５２，７２－１，７２－２　解砕機構
３　粉末搬送機構
３－１～３－６，３３，５３－１～５３－３，７３－１，７３－２　振動フィーダー
４－１，５４－１，７４－１ａ，７４－１ｂ　予備チャンバ
４－２，３４，５４－２，７４－２　成膜チャンバ
６－１～６－４，３６，５６，７６－１，７６－２　成膜ユニット
７－１，７－２，３７，５７，７７－１～７７－３　排気ポンプ
８－１，８－６，５８－１，５８－６　トラフ
８－２～８－５，３８，５８，７８－１，７８－２　搬送路
９－１　第１開閉ドア
９－２，５９－２，７９－２ａ，７９－２ｂ　第２開閉ドア
１０　グローブボックス
１１，６１，６２　粉末供給機構
１２　粉末排出機構
１５　粉末
１６　循環路
３８ａ，５８ａ１，５８ａ２　常螺旋面
３８ｂ，５８ｂ１，５８ｂ２　常螺旋面の上端部
３８ｃ，５８ｃ１，５８ｃ２　常螺旋面の下端部
３８ｄ，５８ｄ１，５８ｄ２　段差部
３８ｅ，５８ｅ１　ガイド
７１－１　原料投入ホッパー
７１－２　粉末供給ホッパー
７１－３　粉末排出ホッパー
７１－４　粉末回収ホッパー
７７－２Ｒ，７７－３Ｒ　経路
８０　粉末戻し機構
８１　粉末供給機構
８２　粉末排出機構
８４　レーザー変位計
Ｔ　粉末の網目通過方向
Ｖ　粉末の網目通過方向に対して垂直方向
Ｐ　粉末の網目通過方向に対して平行方向

 

Claims (13)

  1. 　粉末の各粒子の表面に成膜する装置であって、
    　前記粉末の搬送路を少なくとも一つ有する粉末搬送機構と、
    　前記搬送路の少なくとも一つの路面に向かい合う位置に配置され、かつ、前記路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニットと、
    　前記粉末の凝集体を解砕するための解砕機構と、
    　前記搬送路の少なくとも一つから前記粉末を前記解砕機構に送り、かつ、解砕処理後の粉末を前記搬送路に戻す又は他の搬送路に移す中継機構と、を有し、
    　前記搬送路及び前記中継機構は、一つの循環路を構成しており、
    　前記粉末を前記循環路で循環搬送する間に、前記粉末の各粒子の表面への成膜と前記粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことを特徴とする粉末表面成膜装置。
  2. 　前記解砕機構は機械的解砕機構であり、
    　該機械的解砕機構は、前記粉末をふるうためのふるいを有し、
    　該ふるいの振動は、前記粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分を有する、又は、前記粉末の網目通過方向に対して垂直の振動成分及び平行の振動成分を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  3. 　前記ふるいの振動の加速度が１０ｍ／ｓ２以上であることを特徴とする請求項２に記載の粉末表面成膜装置。
  4. 　前記成膜ユニットは、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか一つ又はこれらの２種以上の組み合わせによる成膜装置であることを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  5. 　前記粉末搬送機構は、振動フィーダーを有することを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  6. 　成膜チャンバと、前記成膜チャンバと開閉ドアを介して連通する少なくとも一つの予備チャンバと、粉末供給機構と、粉末排出機構と、を有し、
    　前記粉末搬送機構、前記成膜ユニット、前記解砕機構、前記中継機構及び前記循環路は、前記成膜チャンバの内部空間に配置され、
    　前記粉末供給機構及び前記粉末排出機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  7. 　前記粉末搬送機構は、複数の搬送路を前記粉末の搬送方向に沿って環状に配置し、かつ、前記複数の搬送路の全てにおいて、前記搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有し、
    　前記中継機構は、前記搬送路の搬送方向終点から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記隣の搬送路の搬送方向始点に供給し、
    　前記中継機構は、前記複数の搬送路の間に少なくとも１か所設置されていることを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  8. 　前記搬送路が、常螺旋面と、螺旋周回による前記常螺旋面の上端部と下端部との段差部と、を有し、
    　前記成膜ユニットは、前記常螺旋面の全体を成膜領域とし、
    　前記粉末搬送機構は、前記粉末を前記常螺旋面の螺旋上方側に搬送し、
    　前記中継機構は、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記常螺旋面の下端部に供給することを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  9. 　成膜チャンバと、前記成膜チャンバと開閉ドアを介して連通する少なくとも一つの予備チャンバと、粉末供給機構と、粉末排出機構と、を有し、
    　前記粉末搬送機構、前記成膜ユニット、前記解砕機構、前記中継機構及び前記循環路は、前記成膜チャンバの内部空間に配置され、
    　前記搬送路が、同一中心軸を有し、隣り合う関係に配置されたｎ個（ただし、ｎ≧２）の常螺旋面と、ｎ個の、常螺旋面の上端部と隣の常螺旋面の下端部との段差部と、を有し、
    　前記成膜ユニットは、隣り合う関係に配置されたｎ個の前記常螺旋面の全体を成膜領域とし、
    　前記粉末搬送機構は、前記粉末を前記常螺旋面の螺旋上方側に搬送し、
    　前記中継機構は、前記段差部の少なくとも１か所において、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記常螺旋面の下端部に供給し、
    　前記粉末供給機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されており、かつ、前記開閉ドアが開いているときに、前記段差部の少なくとも１か所において、成膜前の粉末を前記常螺旋面に供給し、
    　前記粉末排出機構は、前記予備チャンバの内部空間に配置されており、かつ、前記開閉ドアが開いているときに、前記段差部の少なくとも１か所において、前記常螺旋面の上端部から落下する前記粉末を受け止める位置に移動して該粉末を回収することを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  10. 　前記粉末搬送機構は、複数の搬送路を前記粉末の搬送方向の上流側から下流側に沿って配置し、かつ、前記搬送路の搬送方向終点の下方に隣の搬送路の搬送方向始点を配置する関係を有し、
    　前記中継機構は、前記搬送路の搬送方向終点から落下する前記粉末を受け止める位置に前記解砕機構を配置し、かつ、前記解砕機構によって解砕された粉末を前記隣の搬送路の搬送方向始点に供給し、
    　前記中継機構は、前記複数の搬送路の間に少なくとも１か所設置されており、
    　前記複数の搬送路のうち最上流の始点の上に配置された粉末供給ホッパーと、前記複数の搬送路のうち最下流の終点の下に配置された粉末排出ホッパーと、前記粉末排出ホッパーから排出された粉末を前記粉末供給ホッパーに送る粉末戻し機構と、を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末表面成膜装置。
  11. 　粉末の各粒子の表面に薄膜を被覆した被覆粉末の製造方法であって、
    　前記粉末を、搬送路を含む循環路によって循環搬送させる第１工程と、
    　前記搬送路上で搬送されている前記粉末に対して、前記搬送路の路面に向かい合う位置に配置され、かつ、前記路面の全部または一部を成膜領域とする成膜ユニットから成膜材料を成膜可能状態で供給して、少なくとも前記粉末の表面層に位置する粒子の表面に成膜する第２工程と、
    　前記循環路の少なくとも一か所で、前記粉末の凝集体を解砕する第３工程と、有し、
    　前記粉末の循環搬送中に、前記粉末の各粒子の表面への成膜と前記粉末の凝集体の解砕とを繰り返し行うことを特徴とする被覆粉末の製造方法。
  12. 　前記第２工程で成膜される薄膜の厚みが２０ｎｍ以下のうちに前記第３工程の解砕処理を少なくとも１度行うことを特徴とする請求項１１に記載の被覆粉末の製造方法。
  13. 　前記成膜ユニットによる成膜方法は、有機金属気相成長、プラズマ励起化学気相堆積、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、イオンビーム、原子ビームのいずれか１種の方法又はこれらの方法の２種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１１に記載の被覆粉末の製造方法。

     
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JPS62250172A (ja) * 1986-04-24 1987-10-31 Nisshin Steel Co Ltd 超微粉末を被覆する方法と装置
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