等离子体喷镀装置和喷镀控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种等离子体喷镀装置，其具有：供给部，其利用等离子体生成气体来运送喷镀材料的粉末，并从前端部的开口喷射该喷镀材料的粉末；等离子体生成部，其使用喷射出的所述等离子体生成气体来生成与所述供给部具有共同的芯轴的等离子体；磁场产生部，其在所述等离子体的生成空间中产生磁场；以及控制部，其控制所述磁场产生部，来控制所述生成的等离子体的偏转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体喷镀装置和喷镀控制方法
本专利技术涉及一种等离子体喷镀装置和喷镀控制方法。
技术介绍
公知有如下的等离子体喷镀：使进行喷镀所使用的颗粒的粉末一边通过由高速的气体形成的等离子体射流的热而熔融一边朝向基材的表面被喷出，来在基材的表面形成覆膜(例如参照专利文献1～3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平6-325895号公报专利文献2：日本特开平8-225916号公报专利文献3：日本专利第5799153号说明书专利文献4：日本特开2014-172696号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在以往的等离子体喷镀技术中，从与等离子体射流的行进方向垂直的方向供给进行喷镀所使用的颗粒的粉末。因此，当颗粒的粒径小时，颗粒在等离子体射流的边界处被弹开，无法进入等离子体射流的内部，因此使用粒径大到某种程度的约50μm的粉末。另一方面，为了通过等离子体使粒径约为50μm的粉末熔融，需要最大功率大的热源。另外，在以往的等离子体喷镀技术中，熔融后的粉末以沿横向扩散了的状态朝向基板被喷出，因此膜的厚宽比为1或1以下，难以控制喷镀的指向性，难以进行具有高的指向性的喷镀。其结果是，有时进行喷镀所得到的膜在膜质、成膜速率方面无法得到充分的效果。虽然也可考虑使用以往的等离子体喷镀装置通过磁场来控制喷镀的指向性的方法，但生成的膜受到一定的干扰，难以对通过具有指向性的喷镀得到的形状、膜质进行控制。针对上述问题，在一个方面中，本专利技术的目的在于控制喷镀的指向性。用于解决问题的方案为了解决上述问题，根据一个方式，提供一种等离子体喷镀装置，其具有：供给部，其利用等离子体生成气体来运送喷镀材料的粉末并从前端部的开口喷射该喷镀材料的粉末；等离子体生成部，其使用喷射出的所述等离子体生成气体来生成与所述供给部具有共同的芯轴等离子体；磁场产生部，其在所述等离子体的生成空间中产生磁场；以及控制部，其控制所述磁场产生部，来控制所生成的所述等离子体的偏转。专利技术的效果根据一个方面，能够控制喷镀的指向性。附图说明图1是示出一个实施方式所涉及的等离子体喷镀装置的整体结构的一例的图。图2是示出一个实施方式所涉及的磁场产生部的一例的图。图3是将一个实施方式所涉及的等离子体射流与比较例进行比较的图。图4是将利用一个实施方式所涉及的等离子体射流得到的喷镀结果与比较例进行比较的图。图5是将利用一个实施方式所涉及的等离子体射流得到的喷镀结果与比较例进行比较的图。图6是示出一个实施方式所涉及的磁场的控制和等离子体的偏转的一例的图。图7是示出一个实施方式所涉及的等离子体喷镀的特征文件的一例的图。图8是示出一个实施方式所涉及的等离子体喷镀方法的一例的流程图。图9是示出一个实施方式所涉及的等离子体喷镀方法的执行结果的一例的图。图10是示出一个实施方式所涉及的等离子体喷镀方法的执行结果的一例的图。具体实施方式下面，参照附图来说明用于实施本专利技术的方式。此外，在本说明书和附图中，通过对实质上相同的结构标注相同的标记来省略重复的说明。[等离子体喷镀装置]首先，参照图1来说明本专利技术的一个实施方式所涉及的等离子体喷镀装置1的整体结构。等离子体喷镀装置1为如下的装置：从喷嘴11的前端部的开口11b喷射喷镀材料的粉末(powder)(以下称作“喷镀用粉末R1”。)，使喷镀材料的粉末一边通过由高速的气体形成的等离子体射流P的热而熔融一边朝向基材W的表面被喷出，来在基材W的表面形成覆膜F1。等离子体喷镀装置1包括供给部10、控制部30、气体供给部40、等离子体生成部60以及磁场产生部80。供给部10具有喷嘴11和给料器20，利用等离子体生成气体来运送喷镀用粉末R1，并从前端部的开口喷射该喷镀用粉末R1。喷镀用粉末R1收纳于给料器20内的容器21，给料器20将喷镀用粉末R1供给至喷嘴11。喷镀用粉末可以是铜(Cu)、锂(Li)、铁、铝、镍、钼等金属的微粉末、聚酯树脂等树脂的微粉末、氧化铝、氧化锆、莫来石、尖晶石等的陶瓷或这些陶瓷的复合材料的微粉末。在给料器20设置有致动器22。喷嘴11为棒状的环形构件，在其内部形成有用于运送喷镀用粉末R1的流路11a。喷嘴11的流路11a与容器21内连通，通过致动器22的动力将喷镀用粉末R1从容器21投入流路11a内。使等离子体生成气体与喷镀用粉末R1一同被供给至喷嘴11。等离子体生成气体是用于生成等离子体的气体，另外，也作为在流路11a中运送喷镀用粉末R1的载气发挥功能。气体供给部40从气体供给源41供给等离子体生成气体。利用阀46和质量流量控制器(MFC：massflowcontroller)44对等离子体生成气体进行流量控制，并且使等离子体生成气体通过管42被供给至流路11a。作为等离子体生成气体，能够利用氩气、氮气(N2)、氢气(H2)等气体。在本实施方式中，列举供给氩气(Ar)来作为等离子体生成气体的情况为例进行说明。喷嘴11具有将等离子体生成部60的主体部12贯通且该喷嘴11的前端部突出至等离子体生成空间U的构造。喷镀用粉末R1被等离子体生成气体搬运至喷嘴11的前端部，并且与等离子体生成气体一同从前端部的开口11b被喷射至等离子体生成空间U。主体部12由树脂材料形成。主体部12在中央部具有贯通口12a。喷嘴11的前方部分11c被插入至主体部12的贯通口12a。喷嘴11的前方部分11c与直流电源50连接，也作为从直流电源50被施加电流的电极(阴极)发挥功能。喷嘴11由金属形成。等离子体生成空间U为由主体部12的凹部12b和伸出部12d形成的空间，喷嘴11的前端部突出至等离子体生成空间U。伸出部12d的一端部与设置在主体部12的外壁的金属板12c连结。金属板12c与直流电源50连接。金属板12c和伸出部12d作为电极(阳极)发挥功能。由此，喷嘴11的前端部和伸出部12d的另一端部作为阴极和阳极的电极发挥功能，产生放电，从喷嘴11喷射出的氩气发生电离，在等离子体生成空间U中生成等离子体。另外，氩气呈涡流状地被供给至等离子体生成空间U。从气体供给源41供给氩气，通过阀46和质量流量控制器(MFC)45对氩气进行流量控制，氩气通过管43后在主体部12内流过，进而从横向供被给至等离子体生成空间U。在图1中，仅图示出一个向等离子体生成空间U导入的氩气的供给流路，但在主体部12设置有多个供给流路。由此，从多个供给流路向等离子体生成空间U沿横向供给氩气，来防止呈涡流状地生成的等离子体的扩散，其结果是，等离子体射流P成为线性偏转。由此，等离子体生成部60使用从喷嘴11的前端部喷射出的等离子体生成气体来生成喷嘴11与喷嘴11的中心轴(芯轴O)共同的等离子体射流P。此外，在本实施方式中，所谓“具有共同的芯轴”是指供给部10(喷嘴11)的中心轴与等离子体射流的中心轴(吹送方向)一致或在大致相同的方向上一致。通过该结构，供给部10使喷镀用粉末R1和氩气在形成于喷嘴11的内部的流路11a中直行，并从前端部的开口11b被喷射至等离子体生成空间U。使喷射出的喷镀用粉末R1一边通过由高速的氩气形成的等离子体射流P的热而熔融一边朝向基材W的表面被喷出，通过喷镀来在基材W的表面形成覆膜F1。在主体部12的等离子体生成侧的外周部设置有使等离子体生成空间U产生磁场的磁场产生部80。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体喷镀装置，具有：供给部，其利用等离子体生成气体来运送喷镀材料的粉末，并从前端部的开口喷射该喷镀材料的粉末；等离子体生成部，其使用喷射出的所述等离子体生成气体来生成与所述供给部具有共同的芯轴的等离子体；磁场产生部，其在所述等离子体的生成空间中产生磁场；以及控制部，其控制所述磁场产生部，来控制所生成的所述等离子体的偏转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.10 JP 2016-2200561.一种等离子体喷镀装置，具有：供给部，其利用等离子体生成气体来运送喷镀材料的粉末，并从前端部的开口喷射该喷镀材料的粉末；等离子体生成部，其使用喷射出的所述等离子体生成气体来生成与所述供给部具有共同的芯轴的等离子体；磁场产生部，其在所述等离子体的生成空间中产生磁场；以及控制部，其控制所述磁场产生部，来控制所生成的所述等离子体的偏转。2.根据权利要求1所述的等离子体喷镀装置，其特征在于，所述磁场产生部具有多个电磁体。3.根据权利要求2所述的等离子体喷镀装置，其特征在于，所述控制部从存储有将所述多个电磁体的磁极的配置信息与等离子体的偏转信息建立了对应的特征文件的存储部中参照与第一膜的特性相应的第一特征文件来控制所述多个电磁体中流动的电流，从而控制所述第一膜的形成。4.根据权利要求3所述的等离子体喷镀装置，其特征在于，所述控制部...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林義之，桧森慎司，古谷直一，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP