JPH0243377A - 微粒子の被覆・表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、−１１に微粒子につき、粒子径が小さいこ
との故に、特異な性質を示す粉体材料に、さらに別な機
能を与えて応用範囲を広げるための、被覆・表面処理に
関するものである。

（従来の技術） 特開昭５２−１９１８５号公報には、微粒子の表面に化
学蒸着させて均一な薄膜層を形成させる目的のもとに、
ＣＶＤ装置の反応管内において微粒子をフィルターに捕
捉させ、フィルターに対する微細粒子の捕捉状態を変化
させながら薄膜層の形成を行うことが開示されている。

しかしながら微細粒子の捕捉状態を変化させるために、
反応管を反転させるという工程は装置的に複雑な工夫が
必要であって、さらフィルターと共に加熱することから
、フィルターへの析出も避は難く、析出させる物質の有
効利用という点で問題がある上、また反転操作等により
フィルター上に析出した物質が混入する。

また一方、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎ＋　１３Ｂ６２５Ｐ　（１９８２）にてＨ，
Ｙｏｒｕｃｕ　らは、Ｎｂの種粒子に塩化物蒸気の水素
還元によるＮｂ３Ｓｎ被膜を形成させるために、常圧の
流動層を用いた結果を報告している。しかしこの場合、
種粒子とは形状の異なる粒子が生成して、均一な被膜が
常圧流動層では得られないことがわかる。

ここに流動層を用いることは従来、対象粉末を反応管内
に静置させて被覆処理する場合においてガスと接触しに
くい粉体表面が被覆されないという問題点を克服する方
向で試みられたが、その際、その被膜の均一性に問題が
生じたことを示すものである。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、熱化学反応を利用した従来の方法におい
ては、個々の粒子表面全体にわたって均一で、しかも粒
子間にもむらのない、不純物の混入しない表面処理を、
容易に効率よく行えないという問題があった。

（課題を解決するための手段） この発明は上記のような問題点を解決するため、以下の
ような手段によったものである。

すなわち微粒子の層にガスを送り込み、同時に真空ポン
プで層内のガスを排気することにより減圧状態で流動層
を形成させる。

この時に、流動層をある温度に保ち流動化ガスに反応性
ガスを用いることにより流動層内で化学反応させ、生成
物を微粒子表面上に堆積させるか、又は表面で反応させ
て改質を行うのである。

つまりこの発明は微粒子を減圧下において流動化させな
がら、熱化学反応処理を行うことを特徴とする微粒子の
被覆表面処理方法である。

ここに減圧状態での析出や表面反応を起こさせることに
より各々の粒子表面における不均一性が生じることを回
避させ、さらに粒子を流動化させることにより、流動層
の均一性を利用して、粒子間の不均一性をなくすことが
できることに着目したものである。

常圧での気相熱化学反応では反応速度が速いため、均一
核生成を起こして粉体を生成したり粒子表面上で不均一
な析出があったりする。しかし、減圧での気相熱化学反
応では、反応する気体の平均自由行程が大きくなり、反
応速度も抑えられることから、均一な析出が粒子表面で
起こるわけである。

また、通常、粉体流動層は、常圧で操作されるが、減圧
状態においても十分流動化すること、さらに超微粒子で
あってもよく流動化することをこの発明は応用している
のである。

第１図にこの発明の方法を適用する装置の一例を示す。

流動層１にガス供給系２よりガスを送り込み、同時に真
空ポンプ３で排気を行う。

ある減圧状態で微粒子が流動化するガス流量にフローメ
ーター４で設定し、流動状態を保持する。

流動化ガスには反応性ガスを使用し、加熱炉５により、
耐食性、耐熱性を備えた材質による反応処理槽６内にて
流動層１を、層内で十分熱化学反応が進行し得る温度に
設定する。

とくに常温では液体の反応性ガスを使用する場合には、
キャリアガスを保温又は加熱した気化器７に通し、保温
された配管８を経て流動層１に導く。

表面被覆の場合には、流動層内での熱化学反応による反
応生成物が微粒子表面に析出する。

また表面改質の場合も微粒子表面で熱化学反応を起こす
が、微粒子が流動状態であるので、全粒子に均一な改質
が施される。

流動層内から飛び出した粒子を捕獲するために、フィル
ター９を流動層１の下流側に取り付ける。

なお図中１０はトラップで真空ポンプ３の保護のため設
ける。

この発明の方法に用いられる粉末は、どんな種類の微粒
子（数十ミクロン以下）でも良＜、０．１ミクロン以下
の超微粒子でも良い。また、反応性ガスとしては、粒子
表面を還元するには、水素、−酸化炭素、酸化するには
酸素や水蒸気、炭化するにはメタンガス、窒化するには
窒素やアンモニアガスを用いる。又被覆処理をするには
これらのガスの他に、四塩化チタン、四塩化ケイ素など
の金属塩化物や有機金属化合物などを用い、それらと反
応性ガスとの反応による表面析出を利用する。

（作　用） この発明の方法が適用される装置には可動部がな（、操
作が容易であり、しかも、ＣＶＤ反応は、粒子の表面で
のみ起こるので、析出物質が粉末として混入することが
ないという利点を有する。

以下、実施例にもとづいて具体的に説明する。

（実施例） 実施例−１） 二酸化チタン（ＴｉＯ□）の超微粒子（平均粒径０．０
３４μｍ）を第１図で示した流動層（面積約３ｃ＋ｎ２
）内に入れ、Ａｒ／ＴｉＣｌ４／　ＮＬ／Ｌ　（比率、
ｔ：ｉ：ｉ：ｉ）からなる混合ガス（流量毎分０．０４
ｐＶ、；大気圧換算値）を４０Ｔｏｒｒで流動層１内に
導入し、流動化させた。４０Ｔｏｒｒにおける流動化ガ
ス速度は４　ｃｍ／ｓ’　（実測値）であった。

一方電気炉によって流動層１を１１００°Ｃに保つこと
により、次式 ％式％ であられされる反応を起こさせ、ＴｉＯ□粒子表面にＴ
ｉＮを析出させた。得られた粒子の窒素含有量は８．０
％で、サンプルの如何によらず一定値を示した。

また、ＥＳＣＡによる表面分析の結果、種粒子であるＴ
ｉＯ□の０（酸素）はほとんど検知されなかった。

また、ＥＭＴ観察によりＴｉＯ□粒子の１〜１．３倍の
球状粒子が確認された。

実施例−２） 一酸化ケイ素（ＳｉＯ□）の超微粒子（平均粒径０．０
５μｍ）を実施例−１）と同じ装置により、Ａｒ／５ｉ
Ｃ１４／ＣＨ４（１：１：１）混合ガス（流量毎分０．
２　ｐＶ、＞を１０Ｔｏｒｒにて１３００°ＣでＳｉＣ
コーティングした。得られた粒子のＣ含有量は７．１％
でサンプルによらず一定であった。

また、ＥＳＣＡによる表面分析の結果、種粒子であるＳ
ｉＯ□の０（酸素）はほとんど検知されなかった。

また、ＥＭＴ観察によりＳｉＯ□粒子の１〜１．３倍の
球状粒子が確認された。

実施例−３） Ｔｉ微粉（平均粒径２μｍ）を窒化処理した。ガスは窒
化ガスを用い、Ａｒガスと１：１に混合し２０Ｔｏｒｒ
で、流動化し、８００°Ｃで反応を起こさせた。得られ
た粉末のＮ含有量は３．０％でサンプルによらず一定で
あった。

比較例−１） 実施例−１）と同じ条件でＴｉＯ□超微粒子表面にＴｉ
Ｎを析出させた。ただし、反応器は流動層のかわりに石
英管を横置きにし、周囲を電気炉で加熱したものを行い
、その中に石英ボートを置きＴｉＯ２粉を充填した。１
時間の処理後、ホード取り出し粉末を分析した。粉末の
Ｎ含有量は、表面付近で１２％、ポート底部では４％で
あった。このような方法では被覆層の厚みが処理位置に
より異なることを示す。

比較例−２） 実施例−１）と同し装置を用い、同一温度、同一ガス組
成で、Ｔｉ０ｚ超微粒子を流動化させた。ただし、圧カ
フ６０　Ｔｏｒｒで反応を起こさせ、表面被覆処理を行
った。処理後の粉末を透過電顕観察をしたところ使用し
た球状のＴｉＯ□とは全く異なる形状、晶癖を有する粒
子が数多く見られた。これは均−和から生成したＴｉＮ
粒子および、ＴｉＯ□粒子表面に不均一に析出したＴｉ
Ｎによるものと考えられ、常圧流動層においては均一な
被覆処理が困難であることがわかった。

（発明の効果） この発明の方法により、個々の微粒子表面全体にわたっ
て均質で、粒子間にむらがなく、不純物混入のない表面
処理（被覆、改質）が容易、効率よく行えるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従い減圧流動化状態で熱化学反応に
より微粒子の被覆・表面処理を行う要領を示す説明図で
ある。 １・・・流動層 ３・・・真空ポンプ ５・・・加熱炉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微粒子を減圧下において流動化させながら、熱化学
   反応処理を行うことを特徴とする微粒子の被覆・表面処
   理方法。