JPH03291367A - 高周波プラズマ反応装置の操業方法 - Google Patents
高周波プラズマ反応装置の操業方法Info
- Publication number
- JPH03291367A JPH03291367A JP2090182A JP9018290A JPH03291367A JP H03291367 A JPH03291367 A JP H03291367A JP 2090182 A JP2090182 A JP 2090182A JP 9018290 A JP9018290 A JP 9018290A JP H03291367 A JPH03291367 A JP H03291367A
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- JP
- Japan
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- plasma
- raw material
- powder
- material powder
- frequency plasma
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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
本発明は高周波プラズマ、又は、複数の直流プラズマと
高周波プラズマを結合させたハイブリッドプラズマの高
温を利用して粉末を蒸発又は溶融させ粒度・粒径の異な
る粉末を得る場合や溶射する場合、粉末の表面処理・表
面改質を行なう場合、又は、粉末と成分の異なる第二物
質とを反応させる場合等のプロセスに関するものである
。その中でも特に、プラズマフレーム中に粉末を導入す
る方法に関するものである。
高周波プラズマを結合させたハイブリッドプラズマの高
温を利用して粉末を蒸発又は溶融させ粒度・粒径の異な
る粉末を得る場合や溶射する場合、粉末の表面処理・表
面改質を行なう場合、又は、粉末と成分の異なる第二物
質とを反応させる場合等のプロセスに関するものである
。その中でも特に、プラズマフレーム中に粉末を導入す
る方法に関するものである。
従来の技術
高周波プラズマ、又は、複数の直流プラズマと高周波プ
ラズマを結合させたハイブリッドプラズマは数千度以上
の高温域が比較的容易に得られることから、最近数多く
の高温プロセスで利用されているが、これらのプラズマ
フレームの中へ原料粉末を効率良く導入することは容易
ではない、プラズマフレームは超高温のガス流であるが
、高温ガスは粘性が高いため、粉末の導入が阻害される
ためである。
ラズマを結合させたハイブリッドプラズマは数千度以上
の高温域が比較的容易に得られることから、最近数多く
の高温プロセスで利用されているが、これらのプラズマ
フレームの中へ原料粉末を効率良く導入することは容易
ではない、プラズマフレームは超高温のガス流であるが
、高温ガスは粘性が高いため、粉末の導入が阻害される
ためである。
高周波プラズマやハイブリッドプラズマのフレームは水
冷されている石英管内に外部のワークコイルからの電磁
誘導で発生させるが、粉末を効率良くフレーム内へ導入
できないと、粉末が石英管壁に付着し、この部分に誘導
電流が生じ温度が上昇し、石英管壁が破損する。
冷されている石英管内に外部のワークコイルからの電磁
誘導で発生させるが、粉末を効率良くフレーム内へ導入
できないと、粉末が石英管壁に付着し、この部分に誘導
電流が生じ温度が上昇し、石英管壁が破損する。
又、石英管壁への付着物が融着してしまった場合には、
プラズマを消した後に付着物と石英管との熱膨張率の差
から応力が発生し、石英管壁が破損することもある。こ
れらを防止する方法として、発明者らはすでに、特願昭
８２−５３９８５において、複数の直流プラズマ流を高
周波プラズマのワークコイルの中心軸上で合流させるハ
イブリッドプラズマを利用してプラズマフレーム中へ粉
末を効率良く導入する方法を開示している。
プラズマを消した後に付着物と石英管との熱膨張率の差
から応力が発生し、石英管壁が破損することもある。こ
れらを防止する方法として、発明者らはすでに、特願昭
８２−５３９８５において、複数の直流プラズマ流を高
周波プラズマのワークコイルの中心軸上で合流させるハ
イブリッドプラズマを利用してプラズマフレーム中へ粉
末を効率良く導入する方法を開示している。
この方法は、高周波プラズマフレームの中心へ向かって
噴出している直流プラズマの合体フレームを粉末の導入
に利用するものであるが、高周波プラズマ単体の場合に
比べると著しく改善されているものの、粉末をフレーム
中に完全に捕捉させることは完全ではなく、フレーム外
に一部はじき出される粉末により、長時間大量の粉末を
導入すると徐々に石英壁に粉末が付着してくるという欠
点があった。
噴出している直流プラズマの合体フレームを粉末の導入
に利用するものであるが、高周波プラズマ単体の場合に
比べると著しく改善されているものの、粉末をフレーム
中に完全に捕捉させることは完全ではなく、フレーム外
に一部はじき出される粉末により、長時間大量の粉末を
導入すると徐々に石英壁に粉末が付着してくるという欠
点があった。
発明が解決しようとする課題
本発明は高周波プラズマ、又は、複数の直流プラズマと
高周波プラズマを結合させたハイブリッドプラズマへ、
長時間安定して粉末を導入することを目的としたもので
ある。
高周波プラズマを結合させたハイブリッドプラズマへ、
長時間安定して粉末を導入することを目的としたもので
ある。
課題を解決するための手段
本発明は高周波プラズマ、又は複数の直流プラズマと高
周波プラズマを結合させたハイブリー２ドブラズマへの
粉末の導入において、水素ガスとともに原料粉末を導入
することを特徴とする高周波プラズマへの粉末の導入方
法である。
周波プラズマを結合させたハイブリー２ドブラズマへの
粉末の導入において、水素ガスとともに原料粉末を導入
することを特徴とする高周波プラズマへの粉末の導入方
法である。
プラズマフレームは超高温のガス流であるが、高温ガス
は粘性が高く、プラズマフレーム外から原料粉末を導入
した場合、プラズマフレーム表面にて一部の粉末がはじ
かれてしまう、この現象を防ぐためには、原料粉末をプ
ラズマフレーム中へ直接導入することが必要である。
は粘性が高く、プラズマフレーム外から原料粉末を導入
した場合、プラズマフレーム表面にて一部の粉末がはじ
かれてしまう、この現象を防ぐためには、原料粉末をプ
ラズマフレーム中へ直接導入することが必要である。
このためには、原料導入ノズルをプラズマフレーム中へ
装入しなければならないが、これは、水冷二重構造を持
つ銅パイプを用いることにより解決できる。材質として
は特に銅に限定されるわけではないが、水冷の効果を高
めるためには、熱伝導の良い銅が好ましい。
装入しなければならないが、これは、水冷二重構造を持
つ銅パイプを用いることにより解決できる。材質として
は特に銅に限定されるわけではないが、水冷の効果を高
めるためには、熱伝導の良い銅が好ましい。
この様にしてプラズマフレーム中へ原料粉末を導入して
も、粘性の低いプラズマフレーム外へ飛び出してしまう
粉末も、当然のことながら存在する。これを防ぐために
は、原料導入ノズルから粉末とともに水素ガスをプラズ
マ中心部へ導入すると良い。
も、粘性の低いプラズマフレーム外へ飛び出してしまう
粉末も、当然のことながら存在する。これを防ぐために
は、原料導入ノズルから粉末とともに水素ガスをプラズ
マ中心部へ導入すると良い。
水素ガスは、原料粉末と同一のノズルから導入するのが
好ましいが、二重管方式、或は、原料粉末ノズルの真近
から導入してもよい。
好ましいが、二重管方式、或は、原料粉末ノズルの真近
から導入してもよい。
作用
プラズマガスとしては通常アルゴンが用いられるが、ア
ルゴンのプラズマフレームの中へ水素ガスを導入すると
その部分のプラズマ密度が低くなる。これは水素が２原
子分子であるためと考えられるが、原料とともに導入さ
れた水素ガスにより、プラズマフレームの中心軸上にプ
ラズマ密度の低い部分が生成する。つまり中心軸回りの
円環状にプラズマ密度が高くなる。
ルゴンのプラズマフレームの中へ水素ガスを導入すると
その部分のプラズマ密度が低くなる。これは水素が２原
子分子であるためと考えられるが、原料とともに導入さ
れた水素ガスにより、プラズマフレームの中心軸上にプ
ラズマ密度の低い部分が生成する。つまり中心軸回りの
円環状にプラズマ密度が高くなる。
プラズマ密度が高いと当然温度も高いわけで、前述した
ように高温ガス流である程粘性が高いので、中心軸上は
粘性が低く、その回りの円環状の部分は粘性が高いプラ
ズマフレームが形成される０本発明は水素を導入するこ
とによってこのようなプラズマフレームの中心軸上に粘
性の低い部分を生成し、この部分に原料粉末を導入する
ことにより、原料粉末がプラズマフレーム外へ飛び出す
ことを防止するものである。
ように高温ガス流である程粘性が高いので、中心軸上は
粘性が低く、その回りの円環状の部分は粘性が高いプラ
ズマフレームが形成される０本発明は水素を導入するこ
とによってこのようなプラズマフレームの中心軸上に粘
性の低い部分を生成し、この部分に原料粉末を導入する
ことにより、原料粉末がプラズマフレーム外へ飛び出す
ことを防止するものである。
本発明は原料導入ノズルより水素ガスを導入しプラズマ
フレームの中心軸部に形成される円柱状の粘性の低い部
分を有するプラズマフレームを形成し原料粉末のフレー
ムからの飛散を防止すること、及び、プラズマフレーム
中へ原料導入ノズルを装入しフレーム中へ直接粉末を導
入することを見い出したことにより完成したものである
。尚、水素ガスの導入菫としては、高周波プラズマのプ
レートパワーが１１００ｋ程度の時、およそ２〜５ Ｍ
／ｓｉｎの量が適切である。これよりも水素ガス導入
量が少ないとプラズマフレームを円環状とする効果が少
ないし、又、多すぎてもプラズマフレーム全体に水素ガ
スが広がってしまい、効果が少なくなる。
フレームの中心軸部に形成される円柱状の粘性の低い部
分を有するプラズマフレームを形成し原料粉末のフレー
ムからの飛散を防止すること、及び、プラズマフレーム
中へ原料導入ノズルを装入しフレーム中へ直接粉末を導
入することを見い出したことにより完成したものである
。尚、水素ガスの導入菫としては、高周波プラズマのプ
レートパワーが１１００ｋ程度の時、およそ２〜５ Ｍ
／ｓｉｎの量が適切である。これよりも水素ガス導入
量が少ないとプラズマフレームを円環状とする効果が少
ないし、又、多すぎてもプラズマフレーム全体に水素ガ
スが広がってしまい、効果が少なくなる。
水素ガス導入量はプラズマ出力に応じて適宜変える。さ
らに水素ガスの外に不活性なガス、例えばＡｒ、 Ｈｅ
等を導入することはプラズマフレームに影響がなく、原
料粉末のキャリヤーガス等として使用することができる
。また１本発明では、粉末原料を安定してプラズマ中に
入れることが出来るので、水素を導入しない場合に比較
して著しく多量の原料粉末を処理することが可能となっ
た。
らに水素ガスの外に不活性なガス、例えばＡｒ、 Ｈｅ
等を導入することはプラズマフレームに影響がなく、原
料粉末のキャリヤーガス等として使用することができる
。また１本発明では、粉末原料を安定してプラズマ中に
入れることが出来るので、水素を導入しない場合に比較
して著しく多量の原料粉末を処理することが可能となっ
た。
実施例
直流プラズマ（９ｋｍ）を３基円周上に配置し、その下
に高周波プラズマ（１００ｋｌ）を設置したハイブリッ
ドプラズマ装置に、プラズマフレーム上部へ装入した水
冷した銅製の原料導入ノズルより、５１−Ｍ合金粉末（
平均粒径：１０ｇｍ）を導入し、その状態を観察した。
に高周波プラズマ（１００ｋｌ）を設置したハイブリッ
ドプラズマ装置に、プラズマフレーム上部へ装入した水
冷した銅製の原料導入ノズルより、５１−Ｍ合金粉末（
平均粒径：１０ｇｍ）を導入し、その状態を観察した。
プラズマ作動ガスとしてはＡｔを約１５０１ ／分導入
した。結果を表１に示すが、原料導入ノズルから８見／
分のＡｒガスの他に水素を導入した方が、導入しない時
に比べて石英管壁への粉末の付着量が少なく、特に水素
量が２．５及び５皇／分の時に、その効果が著しい。
した。結果を表１に示すが、原料導入ノズルから８見／
分のＡｒガスの他に水素を導入した方が、導入しない時
に比べて石英管壁への粉末の付着量が少なく、特に水素
量が２．５及び５皇／分の時に、その効果が著しい。
又、原料導入ノズルをプラズマフレーム中へ装入せず、
プラズマフレーム外部に位置させた場合は、石英管壁へ
の粉末付着量はどの条件においても数ｇ増加し、ＮｏＪ
と同一の条件ではプラズマを消した後、石英管に粉末付
着部よりひびが入った。
プラズマフレーム外部に位置させた場合は、石英管壁へ
の粉末付着量はどの条件においても数ｇ増加し、ＮｏＪ
と同一の条件ではプラズマを消した後、石英管に粉末付
着部よりひびが入った。
生成粉末は、電子顕微鏡観察の結果、球状の０．１〜０
．５４ｍの５ｉ−Ａ１合金粉末であった。原料粉末が粒
径１０ＩＬｍであることより、プラズマ中で蒸発後、冷
却され析出した粉末と考えられる。
．５４ｍの５ｉ−Ａ１合金粉末であった。原料粉末が粒
径１０ＩＬｍであることより、プラズマ中で蒸発後、冷
却され析出した粉末と考えられる。
又、生成粉末の粒度分布は、水素を導入した時の方が、
狭かった。
狭かった。
（以下余白）
発明の効果
本発明により高周波プラズマフレーム中への原料粉末の
安定供給が可能となり、石英管壁の破損等なく、長時間
の操業が可能となった。又、原料粉末の導入量が従来に
比べると大量の導入が可能となった。
安定供給が可能となり、石英管壁の破損等なく、長時間
の操業が可能となった。又、原料粉末の導入量が従来に
比べると大量の導入が可能となった。
Claims (2)
- （１）高周波プラズマ、又は、複数の直流プラズマと高
周波プラズマを結合させたハイブリッドプラズマへ原料
粉末を導入して、該粉末を溶融或は蒸発させる操業過程
において、水素ガスを原料粉末とともにプラズマフレー
ム中へ導入することを特徴とする高周波プラズマ反応装
置の操業方法。 - （２）特許請求の範囲第（１）項において、水素ガスと
原料粉末をプラズマフレーム中へ装入したノズルから導
入することを特徴とする高周波プラズマ反応装置の操業
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2090182A JPH03291367A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 高周波プラズマ反応装置の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2090182A JPH03291367A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 高周波プラズマ反応装置の操業方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291367A true JPH03291367A (ja) | 1991-12-20 |
Family
ID=13991347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2090182A Pending JPH03291367A (ja) | 1990-04-06 | 1990-04-06 | 高周波プラズマ反応装置の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03291367A (ja) |
-
1990
- 1990-04-06 JP JP2090182A patent/JPH03291367A/ja active Pending
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