(57)【要約】【課題】例えば磁気シールド、電磁波シールド等の塗料に用いる表面酸化の少ない金属粉を製造する金属粉の製造方法を提供する。【解決手段】真空容器１１内に設けた金属原料１２を電子ビームｅにより加熱蒸着させる加熱蒸着装置である加熱用電子銃１３と、前記蒸着したアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４を剥離する剥離装置１５とを有してなり、該アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離装置１５で剥離し、その後アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜の剥離物を粉砕して金属粉を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内で金属原料を加熱蒸着させ、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着部に蒸着させた後、該アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離し、剥離物を粉砕して金属粉を製造することを特徴とする金属粉の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
金属原料の加熱蒸着を電子ビーム加熱又は高周波加熱により行うことを特徴とする金属粉の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記電子ビーム加熱の出力が２５０〜１５００ｋＷ／ｍ2であることを特徴とする金属粉の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記金属膜の剥離がスクレーパによる剥離又はブラストによる剥離であることを特徴とする金属粉の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記金属膜の蒸着部が冷却されていることを特徴とする金属粉の製造方法。
【請求項６】
真空容器内に設けた金属原料を加熱蒸着させる加熱蒸着装置と、
前記蒸着したアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離する剥離装置とを有してなり、
アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属フレークを得ることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記加熱蒸着装置が電子ビーム加熱蒸着装置又は高周波加熱蒸着装置のいずれかであることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記電子ビーム加熱蒸着装置の加熱出力が２５０〜１５００ｋＷ／ｍ2であることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項９】
請求項６において、
前記真空容器の真空度が１０-3ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項１０】
請求項６において、
前記剥離装置がスクレーパ剥離装置又はブラスト剥離装置のいずれかであることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項１１】
請求項６において、
前記アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着する蒸着部が冷却されていることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項１２】
請求項６において、
前記蒸着部が回転自在としてなり、蒸着部のいずれかに金属膜を剥離する剥離装置が配設されてなることを特徴とする金属フレークの製造装置。
【請求項１３】
請求項１乃至５のいずれか一つの金属粉の製造方法により製造された金属粉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば磁気シールド、電磁波シールド等の塗料に用いる表面酸化の少ない金属粉を製造する金属粉の製造方法及びその製造方法により得られた金属粉、金属フレークの製造装置に関するものである。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の出現の拡大に伴い、電磁波の障害対策が重要視され、電子機器あるいはその周辺の部品や、構造物などに対する電磁波遮へい用として、たとえば市販されているフレキシブルディスケット等の磁気シールド法として、例えば軟磁性粉末を鱗片状、または扁平状にしたものを使い、有機バインダーに分散したものの塗装により塗膜化した磁気シールド法が提案されている。
【０００３】
このシールドのために、例えば鉄粉を磁気シールド、電磁波シールド用塗料に用いるためには、鉄の有する軟質磁気特性を利用する必要があり、そのためには、鉄粉の表面が酸化していないことが要求される。
【０００４】
このため、従来においては、例えばアトマイズ法、カーボニル鉄の還元法等により酸化されていない鉄粉を製造することが提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６９５０１号公報
【特許文献２】特開平１１−２１４２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鉄粉は酸化し易いものであり、その粉体の表面は酸化膜で覆われ、本来の鉄の軟質磁気特性が生かされない、という問題がある。
そのため、鉄粉の代わりに、磁気シールド、電磁波シールド用塗料の金属粉には、表面酸化の生じないニッケルが使用されている。しかしながら、前記ニッケルは発ガン性、金属アレルギーのある材料であるので、これらの性質のない鉄をシールド用の金属として使用することが切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、例えば磁気シールド、電磁波シールド等の塗料に用いる表面酸化の少ない金属粉を製造する金属粉の製造方法及びその製造方法により得られた金属粉、金属フレークの製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、真空容器内で金属原料を加熱蒸着させ、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着部に蒸着させた後、該アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離し、剥離物を粉砕して金属粉を製造することを特徴とする金属粉の製造方法にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、金属原料の加熱蒸着を電子ビーム加熱又は高周波加熱により行うことを特徴とする金属粉の製造方法にある。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記電子ビーム加熱の出力が２５０〜１５００ｋＷ／ｍ2であることを特徴とする金属粉の製造方法にある。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、前記金属膜の剥離がスクレーパによる剥離又はブラストによる剥離であることを特徴とする金属粉の製造方法にある。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、前記金属膜の蒸着部が冷却されていることを特徴とする金属粉の製造方法にある。
【００１３】
第６の発明は、真空容器内に設けた金属原料を加熱蒸着させる加熱蒸着装置と、前記蒸着したアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離する剥離装置とを有してなり、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属フレークを得ることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、前記加熱蒸着装置が電子ビーム加熱蒸着装置又は高周波加熱蒸着装置のいずれかであることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１５】
第８の発明は、第６の発明において、前記電子ビーム加熱蒸着装置の加熱出力が２５０〜１５００ｋＷ／ｍ2であることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１６】
第９の発明は、第６の発明において、前記真空容器の真空度が１０-3ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１７】
第１０の発明は、第６の発明において、前記剥離装置がスクレーパ剥離装置又はブラスト剥離装置のいずれかであることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１８】
第１１の発明は、第６の発明において、前記アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着する蒸着部が冷却されていることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００１９】
第１３の発明は、第６の発明において、前記蒸着部が回転自在としてなり、蒸着部のいずれかに金属膜を剥離する剥離装置が配設されてなることを特徴とする金属フレークの製造装置にある。
【００２０】
第１４の発明は、第１乃至５のいずれか一つの金属粉の製造方法により製造された金属粉にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面酸化がないアモルファス、又はそのナノ結晶化した金属膜を剥離して、金属粉とするので、軟質磁気特性に優れた磁気シールド、電磁波シールド用塗料の金属粉を効率的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２３】
本発明による実施例１に係る金属粉の製造方法及びそれに用いる製造装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る金属フレークの製造装置を示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る金属フレークの製造装置１０は、真空容器１１内に設けた金属原料１２を電子ビームｅにより加熱蒸着させる加熱蒸着装置である加熱用電子銃１３と、前記蒸着したアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４を剥離する剥離装置１５とを有してなるものである。
【００２４】
本実施例では、真空容器１１の内面全体を蒸着部としており、該蒸着部は図示しない冷却装置により冷却されている。ここで、冷却装置は、水や冷媒等によって蒸着部を効率よく冷却するものであれば、いずれでもよい。なお、多量の熱を効率よく冷却する必要があるので、特に水冷冷却が好ましい。
【００２５】
前記るつぼ１６内の金属原料１２は、加熱用電子銃１３からの電子ビームｅによって、エネルギーを受けて金属蒸気１７となり、蒸着部である真空容器１１の内面に蒸着される。
【００２６】
ここで、本実施例では、金属原料としては、純鉄を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。前記純鉄は純度が９９％以上、更に好ましくは９９．９％以上の高純度鉄であることが好ましい。
【００２７】
また、純鉄以外の金属原料としては、例えばマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）、ヘマタイト（α−Ｆｅ2Ｏ3）、水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ）、バリウムフェライト、ストロンチュームフェライト等のハードフェライト、及びイットリウムまたはランタノイド系希土類金属Ｒと遷移金属ＴＭからなる合金で一般式としてＲＴＭｚ（Ｚ＝４．６〜８．８）で表わされる合金粉末でＳｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｔｉ系などの現在開発されているもの、及びアルニコ等、また高透磁率粉としてはＦｅとＺｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｇ等の金属酸化物からなるソフトフェライト粉、カーボニル鉄粉、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金センダスト粉、Ｎｉ−Ｆｅ合金パーマロイ粉、還元鉄粉、電解鉄粉、珪素系鉄粉、Ｃｒ系鉄粉、ニッケル粉、モリブデン粉、Ｆｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系のアモルファス合金粉等の粉末を挙げることができる。
【００２８】
本実施例では、前記真空容器１１の真空度は１０-3ｔｏｒｒ以下としている。これにより、酸化膜がないアモルファス、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着することができる。
また、本発明では、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４を積極的に蒸着させる観点から、通常の薄膜蒸着のような加熱条件ではなく、加熱出力が２５０〜１５００ｋＷ／ｍ2の高出力としている。
より好ましい出力としては、２５０〜１０００ｋＷ／ｍ2、さらに好ましい出力としては、３５０〜７５０ｋＷ／ｍ2とするのがよい。
なお、るつぼ１６内の溶融温度は２０００〜２５００℃とするのが好ましい。これにより、金属蒸気１７の効率的な蒸発が可能となる。
【００２９】
また、出力が弱い場合には、長時間に亙って蒸着させて、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４の膜厚が厚くなるようにしている。すなわち、一般的な蒸着膜は数μｍ程度の膜厚で足りるものであるのに対し、本発明では、金属原料として例えば鉄を用いた場合には、最大１０μｍ程度、好適には３〜５μｍの厚さまで蒸着させるようにしている。これは１０μｍ以上の膜厚となると、剥離が困難となり、好ましくないからである。また、３μｍ未満とすると生産性が低下し、好ましくないからである。
また、ナノ結晶化した金属の粒子径は１０〜５０ｎｍの結晶である。よって、真空室１１内の真空度及び温度条件により、アモルファス状の金属単独の場合と、アモルファス状の金属とナノ結晶化した金属とが混在したもの、ナノ結晶化した金属からなる金属膜を得ることができる。
【００３０】
また、膜厚計測計１８を設置して、所定の膜厚となることを監視するようにしてもよい。
【００３１】
また、本実施例では、金属原料の加熱蒸着のために、電子ビーム加熱を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば高周波加熱により行うようにしてもよい。
【００３２】
また、得られたアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４は例えばスクレーパ等の剥離装置１５によって剥離し、金属フレークを得るようにしている。そして、この金属フレークは図示しない粉砕装置により、所定の粒径となるように粉砕され、金属粉を得るようにしている。
【００３３】
前記剥離装置１５としては、例えばスクレーパ剥離装置を挙げることができるが、それ以外に例えばブラスト剥離装置を用いることができる。このブラスト材としては、ドライアイスを用いることで、ブラスト材がアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４に衝突すると同時に昇華（ガス化）し、自然消滅させることにより、剥離した金属フレークのみを回収することができる。
【００３４】
そして、得られた金属粉は例えば鉄の場合には、篩を通して、１５０μｍ以下の粒径の金属粉を塗料原料に混ぜ込み、電磁波シールド用塗料としている。なお、金属粉の粒径はその適用の目的に応じて適宜調整するようにすればよい。
【００３５】
このように、本実施例の金属フレークの製造装置によれば、真空容器１１内に装填した金属原料１２である鉄原料に電子ビームｅにより加熱蒸発させ、水冷した真空容器１１の内面にアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４が蒸着する。
【００３６】
真空中で加熱蒸着させるため蒸着した鉄は殆ど酸化しておらず、さらに蒸着した鉄はアモルファス状のものが多く酸化し難いものであるがかりでなく、粉砕化し易いものとなる。
採取した鉄膜である金属フレークは、例えばボールミル等の粉砕装置により機械的に粉砕する。
【００３７】
ここで、金属粉を用いた磁性波シールド塗料の塗料化工程では、原料の金属粉と、バインダー、及び有機溶剤をかくはん混合等して塗料化すればよく、従来の技術を用いることができる。
また、得られた塗装は、例えば吹き付け、ローラーコート、刷毛塗り、静電塗装、磁場中塗装、シルクスクリーン等の公知の塗装法で塗装を行うことができる。なお、乾燥は常温乾燥、加熱乾燥、高周波乾燥、赤外線乾燥の何れでも可能である。
【００３８】
前記塗料化するバインダー（結着剤）の例としては、以下のものが挙げられる。
熱可塑性アクリルラッカー系、２液型アクリルウレタン樹脂系、酸化重合型アルキッド樹脂系、塩化ビニル・酢酸ビニル強重合体系、酸硬化型アミノアルキッド樹脂系、エポキシ樹脂系、ＰＰ（塩素化ポリプロピレン）系、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）系、導電性高分子系等が挙げられる。本発明はこれらの樹脂を単独あるいは２種類以上をシンナー（酢酸エステル類、ケトン類、アルコール類、グリコールエーテル類、脂肪族炭化水素類、アセトニトリル、キシレン等の有機溶媒）又は水と複合化して使用することもできる。
【００３９】
また、その他の塗料材料として各種の抗菌・防かび剤、顔料、帯電防止剤、安定剤、酸化防止剤、分散剤、滑剤、難燃剤、界面活性剤等の添加剤を必要に応じて添加することも可能である。
【００４０】
図１に示す装置を用い、真空容器１１の真空度を１０-4ｔｏｒｒ以下とし、加熱出力を７５０ｋＷ／ｍ2のとし、るつぼ１６内に純鉄の塊を投入して、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した鉄膜を得た。
このアモルファス状、又はそのナノ結晶化した鉄膜をスクレーパでかきとり、ボールミルにて鉄粉として、篩にかけて１５０μｍ以下の粒径の鉄粉を得た。この鉄粉を用い、塗料の電磁波シールド特定の比較を行った。
なお、比較として従来のＮｉ粉を用いた塗料を用いた。
【００４１】
その結果を図４及び図５に示す。これらの図面に示すように、鉄粉の塗料は従来のＮｉ粉の塗料と同様な特性波形を示し、磁気シールド性に好適であることが判明した。
【実施例２】
【００４２】
本発明による実施例２に係る金属フレークの製造装置について図２及び図３を参照して説明する。なお、実施例１の装置と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
図２は、本実施例にかかる金属フレークの製造装置の概略図であり、図３はその断面概略図である。
これらの図面に示すように、真空容器１１内には、図示しない駆動装置により回転自在な回転搬送体２１が配設されており、るつぼ１６からの金属蒸気１７が前記回転搬送体２１の裏面側において蒸着するようになっている。
【００４３】
また、前記回転搬送体２１には、図示しない水冷冷却装置が内装されており、蒸着部を効率的に冷却するようにしている。
【００４４】
また、搬送体の裏面の一端には、剥離装置１５であるスクレーパが設けられており、剥離された金属フレーク２２は回収容器２３で回収するようにしている。
【００４５】
このように、本実施例によれば、連続的にアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４を製造することができ、その得られたアモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜１４を剥離装置１５で連続剥離することで金属フレーク２２を回収することができる。
なお、本実施例では、回転する搬送体を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転ドラムであってもよい。
【００４６】
なお、回収した金属フレークでは、実施例１と同様、ボールミル等により所定粒径の金属粉とする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる金属粉の製造方法は、金属原料を真空容器内で電子ビーム等の加熱により蒸発させ、アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜を蒸着させ、その後該金属膜を回収し、粉砕することにより金属粉とすることで、磁気特性に優れ、表面酸化物がない金属粉となり、例えば磁気波シールド部材に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１にかかる金属フレークの製造装置の概略図である。
【図２】実施例２にかかる金属フレークの製造装置の概略図である。
【図３】実施例２にかかる金属フレークの製造装置の断面概略図である。
【図４】鉄粉の磁気波シールド特性図である。
【図５】Ｎｉ粉の磁気波シールド特性図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  真空容器
１２  金属原料
１３  加熱用電子銃
１４  アモルファス状、又はそのナノ結晶化した金属膜
１５  剥離装置
１６  るつぼ
１７  金属蒸気
１８  膜厚計測装置
【図１】
2005281819.tif 000003
【図２】
2005281819.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005281819.tif 000006
【図５】
2005281819.tif 000007