氧化亚铜微粒子的制造方法、氧化亚铜微粒子、和导体膜的制造方法_3

文档序号:9568107阅读:来源:国知局
升气 流一起从内管19e被排出至系统外。
[0078] 并且,通过内管19e,从后面详述的回收部20产生负压(吸引力)。且,从上述旋转 的气流所分离的氧化亚铜微粒子,如符号U所示被该负压(吸引力)吸引,且通过内管19e 被送至回收部20。
[0079] 在旋风分离器19内的气流的出口即内管19e的延长线上,设有用以回收具有所期 望的纳米级的粒径的2次微粒子(氧化亚铜微粒子)18的回收部20。该回收部20具备: 回收室20a、被设于回收室20a内的过滤器20b、及经由设于回收室20a内下方的管连接的 真空栗(未图示)。从旋风分离器19送来的微粒子,通过被真空栗(未图示)吸引的方式, 被吸入到回收室20a内,且形成为滞留在过滤器20b的表面的状态而被回收。
[0080] 以下针对使用了上述制造装置10的氧化亚铜微粒子的制造方法、及由该制造方 法所生成的氧化亚铜微粒子进行说明。
[0081 ] 在本实施形态中,对于材料供给例如能够使用以粉末的形态来供给铜化合物的粉 末、以浆料的形态来供给铜化合物的粉末的2种方式。对按照各材料供给方式而进行的氧 化亚铜微粒子的制造方法进行说明。
[0082] 首先,以粉末的形态供给时,作为铜化合物的粉末,例如将平均粒径为5 μπι以下 的铜化合物的粉末投入到材料供给装置14。
[0083] 针对等离子体气体,例如使用氮气且施加高频电压至高频振荡用线圈12b,进而在 等离子体炬12内产生热等离子体火焰24。
[0084] 并且,从气体供给装置28沿箭头Q的方向供给氮气至热等离子体火焰24的尾部 即热等离子体火焰24的终端部。此时,也沿箭头R的方向供给氮气。
[0085] 接下来,作为载气,例如使用氩气对铜化合物的粉末进行气体搬运,且经由供给管 14a供给至等离子体炬12内的热等离子体火焰24中。热等离子体火焰24使铜化合物的粉 末蒸发而成为气相状态,并使铜化合物被还原成为氧化亚铜微粒子。此时,在腔室16内,通 过冷却气体可以抑制氧化亚铜微粒子被氮气快速冷却而生成氧化第二铜,而生成1次微粒 子15 (氧化亚铜微粒子)。
[0086] 在腔室16内所生成的1次微粒子15,从旋风分离器19的入口管19a与气流一起 沿着外筒19b内周壁被吹入,藉此,该气流如图1的箭头T所示,通过沿着外筒19b的内周壁 流动而形成旋转流而下降。并且,在上述下降的旋转流反转而形成为上升气流时,因离心力 与阻力的平衡,粗大粒子无法随上升气流上升,而是沿着圆锥台部19c侧面下降,且被回收 在粗大粒子回收腔室19d。并且,比起离心力更易受到阻力影响的微粒子,与圆锥台部19c 内壁中的上升气流一起从内管19e被排出至系统外。
[0087] 被排出的2次微粒子(氧化亚铜微粒子)18,通过来自回收部20的负压(吸引力) 被吸引至图1中符号U所示的方向,并通过内管19e被送至回收部20,而被回收在回收部20 的过滤器20b。此时的旋风分离器19内的内压,优选为大气压以下。并且,2次微粒子(氧 化亚铜微粒子)18的粒径,因应目的,规定为纳米级的任意的粒径。
[0088] 如此一来,在本实施形态中,仅对铜化合物的粉末进行等离子体处理即可轻易且 确实地得到纳米级的氧化亚铜微粒子。
[0089] 并且,氧化亚铜微粒子可以通过在还原环境下进行热处理的方式轻易地进行还 原,且可以得到具有导电性的铜粉。因此,氧化亚铜微粒子能够以原有的形态来加以利用, 且可以作为铜加以利用。
[0090] 通过本实施形态的氧化亚铜微粒子的制造方法所制造的氧化亚铜微粒子,其粒度 分布宽度狭窄即具有均匀的粒径,几乎没有混入lym以上的粗大粒子,具体而言,是平均 粒径为1~l〇〇nm左右的纳米级的氧化亚铜微粒子。
[0091] 本发明的氧化亚铜微粒子,粒径为1~lOOnm,且在将粒径设为Dp而将结晶子径设 为Dc时,0. 5Dp < Dc < 0. 8Dp。在此,粒径Dp为使用BET法所测定的平均粒径,结晶子径 Dc为通过X射线绕射法所求得的平均结晶子径。
[0092] 另外,在本发明的氧化亚铜微粒子的制造方法中,使用的旋风分离器的个数并不 限定为1个,也可以为2个以上。
[0093] 如果由于刚生成后的微粒子彼此冲突形成凝聚体,进而导致粒径不均匀,则会成 为品质劣化的主要原因。然而,通过朝向热等离子体火焰的尾部(终端部)沿箭头Q的方 向供给的冷却气体来稀释1次微粒子15,防止了微粒子彼此冲突且凝聚。
[0094] 另一方面,通过沿着腔室16的内侧壁沿箭头R方向供给的冷却气体,在回收1次 微粒子15的过程中,可以防止1次微粒子15附着于腔室16的内壁,且可以提升所生成的 1次微粒子15的收率。
[0095] 由此可知,对于冷却气体,优选地,在生成1次微粒子15 (氧化亚铜微粒子)的过 程中,必需有足够的供给量对所得到的氧化亚铜微粒子进行快速冷却,同时,是能够得到在 下游的旋风分离器19中以任意的分级点对1次微粒子15进行分级的流速,且不会妨碍到 使热等离子体火焰24稳定的程度的量。并且,只要不会妨碍到热等离子体火焰24的稳定, 则对冷却气体的供给方法及供给位置等没有特别限定。在本实施形态的微粒子制造装置10 中,虽在顶板17形成圆周状的狭缝且供给冷却气体,但只要是可以将气体确实地从热等离 子体火焰24供给至旋风分离器19的路径上的方法或位置,则也可以是其他方法、位置。
[0096] 在此,本发明人确认了,通过将铜化合物的粉末供给至使用氮气来作为等离子体 气体的热等离子体火焰,如图2(a)所示,可以得到氧化亚铜(Cu20)单相。另一方面,使用氧 气来作为等离子体气体时,如图2(b)所示,可以得到氧化第二铜(CuO)与氧化亚铜(Cu20) 的混合相。
[0097] 并且,确认了,在使用氧气作为等离子体气体的情况下,即使使用空气或氮气作为 冷却气体,如图3(a)所示,也可以得到氧化第二铜(CuO)的单相,且如图3(b)所示,可以得 到氧化第二铜(CuO)与氧化亚铜(Cu20)的混合相,但无法得到氧化亚铜(Cu20)的单相。
[0098] 进一步,经本发明人仔细进行实验研究的结果,发现了在使用铜化合物的粉末而 生成的氧化亚铜时,即使没有冷却气体也可以生成氧化亚铜微粒子。在该情况下,使用X射 线绕射法来分析所生成的微粒子时,如图4(a)、(b)所示,均可以得到氧化亚铜(Cu20)的单 相。由X射线绕射法所得到的平均结晶子径,在图4(a)中为31nm,在图4(b)中为26nm。
[0099] 具有图4(a)、(b)的X射线绕射波峰的氧化亚铜微粒子(Cu20微粒子)表示于图 5 (a)、(b)。图5 (a)、(b)分别对应于图4 (a)、(b)。关于平均粒径,在图4 (a)、图5 (a)中为 51nm,在图4 (b)、图5 (b)中为36nm。平均粒径使用BET法测定。
[0100] 此外,平均结晶子径(相当于Dc)与平均粒径(相当于Dp)之比(相当于Dc/Dp), 在图4(a)(图5(a))中为0.61,在图4(b)(图5(b))中为0.72。
[0101] 如此一来,即使没有冷却气体,也可以制造纳米级的氧化亚铜微粒子。因此,不一 定需要通过冷却气体的冷却,也不一定需设置上述的气体供给装置28。
[0102] 接下来,说明以浆料的形态进行供给的情况。
[0103] 在该情况下,例如使用平均粒径为5 μ m以下的铜化合物的粉末,且例如使用水作 为分散媒。将铜化合物的粉末与水的混合比设为质量比5 : 5(50% : 50%)来制作浆料。
[0104] 将浆料加入至图1所示的材料供给装置14的容器(未图示)内,且用搅拌机(未 图示)搅伴。藉此,可以防止水中的铜化合物的粉末沉淀,进而维持水中的铜化合物的粉末 被分散的状态的浆料。另外,也可以将铜化合物的粉末与水供给至材料供给装置14来连续 地调制浆料。
[0105] 接下来,使用前述的双流体喷嘴机构(未图示)使浆料液滴化,且使用预定流量的 啧雾气体将被液滴化的浆料供给至发生于等离子体炬12内的热等离子体火焰24中。如此 一来,铜化合物会被还原而生成氧化亚铜。
[0106] 此时,氧化亚铜微粒子被沿箭头Q的方向供给的氮气快速冷却,并在腔室16进行 快速冷却,藉此,也可以抑制生成氧化第二铜,进而得到1次微粒子15。
[0107] 另外,优选地,等离子体炬12内中的压力环境为大气压以下。在此对大气压以下 的环境并没有特别限定,例如可以设为660Pa~lOOkPa。
[0108] 在本实施形态中,沿箭头Q的方向供给的氮气的量,优选为,在生成1次微粒子15 的过程中,有足够的供给量用于对该氧化亚铜微粒子进行快速冷却。更优选的是,可以得到 1次微粒子15在下游的旋风分离器19中以任意的分级点进行分级的流速,且不会妨碍到 热等离子体火焰的稳定的程度的量。
[0109] 沿箭头Q的方向供给的氮气及沿箭头R的方向供给的氮气的总量,设成为供给至 上述热等离子体火焰中的气体的200体积%~5000体积%为佳。在此,供给至上述热等离 子体火焰中的气体混合了形成热等离子体火焰的等离子体气体、用于形成等离子体流的中 心气体及喷雾气体。
[0110] 最后,在腔室16内所生成的氧化亚铜的1次微粒子15,经过与上述的以粉末的形 态制作相同的过程。
[0111] 并且,与上述的
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