成膜方法以及成膜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及成膜方法以及成膜裝置，在該成膜方法中，通過使原料的粉末與氣體一并加速，將該粉末保持為固相狀態(tài)向基材的表面噴涂，使該粉末堆積，由此進行成膜。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，公知被稱作冷噴涂法的成膜方法。在冷噴涂法中，將處于熔點或者軟化點以下的狀態(tài)的金屬材料的粉末與氦氣、氬氣、氮氣等非活性氣體一并從噴嘴噴射，保持固相狀態(tài)與成膜對象的基材碰撞，在基材的表面形成被膜(例如，參照專利文獻I)。在冷噴涂法中，與使材料的粉末熔融而向基材噴涂的熱噴涂法(例如，參照專利文獻2)不同，在比較低的溫度下進行成膜。因此，采用冷噴涂法，能夠緩和熱應(yīng)力的影響，能夠獲得不存在相變且抑制了氧化的金屬被膜。特別是，在基材以及形成被膜的材料均是金屬的情況下，在金屬材料的粉末與基材(或者之前形成的被膜)碰撞時，在粉末與基材之間產(chǎn)生塑性變形，獲得錨固效果，并且彼此間的氧化被膜被破壞，產(chǎn)生新生面彼此所進行的金屬結(jié)合，因此能夠獲得緊貼強度高的層疊體。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2008 - 302311號公報
[0006]專利文獻2:日本特開平5 — 171399號公報
[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]然而，通常，冷噴涂法在大氣中實施。另外，在冷噴涂法中，由于通過壓縮氣體將粉末加速至高速，因此相對于基材而使用口徑小的噴嘴。因此，在從噴嘴噴射的粉末所噴涂的成膜中的區(qū)域以外，已經(jīng)形成的被膜曝露于大氣中的氧氣，存在氧化的可能。其結(jié)果是，在已氧化的被膜的上層進一步進行成膜，導(dǎo)致上層與下層之間的接合不充分，對接合強度、電氣性質(zhì)等被膜的特性造成影響。
[0009]為了抑制被膜向氧氣曝露，考慮在減壓后的腔室內(nèi)進行成膜。然而，在這種情況下，需要在腔室中設(shè)置排氣裝置，因此裝置構(gòu)成變復(fù)雜，并且裝置費用變得昂貴。另外，在將基材配置于腔室內(nèi)之后，距形成減壓環(huán)境為止需要長時間，成膜的開始延遲。此外，在更換基材時，需要減壓環(huán)境的打開、基材的更換、再次減壓這樣的順序，還存在耗費精力和時間的問題。
[0010]另一方面，作為抑制被膜向氧氣曝露的另一個手段，也考慮利用非活性氣體充滿腔室內(nèi)，從而排除氧氣而進行成膜。然而，在這種情況下，也需要在腔室另外設(shè)置非活性氣體的供給裝置，裝置費用上升。另外，在將基材設(shè)置于腔室內(nèi)之后，需要將腔室內(nèi)的大氣更換為非活性氣體的時間，基材的更換依然耗費精力和時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供能夠抑制成膜中的被膜的氧化、能夠使裝置簡單且低價地構(gòu)成、并且不耗費精力和時間就能夠更換成膜對象的基材的成膜方法以及成膜裝置。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述課題而實現(xiàn)目的，本發(fā)明的成膜方法使原料的粉末與氣體一并加速，將該粉末以保持固相狀態(tài)的方式直接向基材的表面噴涂，并使該粉末堆積，由此進行成膜，所述成膜方法的特征在于，包括以下工序:基材配置工序，在該基材配置工序中，將所述基材配置在腔室內(nèi)；以及成膜工序，在該成膜工序中，將所述粉末以及非活性氣體從噴嘴朝向所述基材噴射，利用所述非活性氣體使所述腔室內(nèi)處于正壓，并且使所述粉末堆積在所述基材的表面上，形成被膜。
[0014]所述成膜方法的特征在于，一邊將所述非活性氣體從所述腔室排出，一邊進行所述成膜工序。
[0015]所述成膜方法的特征在于，一邊對所述腔室內(nèi)的所述非活性氣體進行整流，一邊進行所述成膜工序。
[0016]所述成膜方法的特征在于，通過從與所述噴嘴不同的機構(gòu)向所述腔室內(nèi)供給非活性氣體，由此對所述非活性氣體進行整流。
[0017]本發(fā)明的成膜裝置使原料的粉末與氣體一并加速，將該粉末以保持固相狀態(tài)的方式直接向基材的表面噴涂，并使該粉末堆積，由此進行成膜，所述成膜裝置的特征在于，具備:腔室；保持部，其設(shè)置于所述腔室內(nèi)，保持所述基材；噴嘴，其將所述粉末與非活性氣體一并噴射；以及移動機構(gòu)，其使所述噴嘴與所述保持部中的任一者相對于另一者移動，利用所述噴嘴所噴射的所述非活性氣體使所述腔室內(nèi)成為正壓。
[0018]所述成膜裝置的特征在于，所述成膜裝置還具備從所述腔室內(nèi)排出氣體的排氣部。
[0019]所述成膜裝置的特征在于，所述成膜裝置還具備對所述腔室內(nèi)的所述非活性氣體進行整流的整流機構(gòu)。
[0020]所述成膜裝置的特征在于，所述整流機構(gòu)是向所述腔室內(nèi)供給非活性氣體的氣體供給部。
[0021]所述成膜裝置的特征在于，所述整流機構(gòu)是設(shè)置在所述腔室內(nèi)的整流構(gòu)件。
[0022]所述成膜裝置的特征在于，所述腔室具有在內(nèi)部設(shè)置有所述保持部的容器、以及安裝于所述噴嘴的蓋部。
[0023]所述成膜裝置的特征在于，所述腔室具有安裝于所述噴嘴且覆蓋所述保持部的外罩。
[0024]發(fā)明效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，由于將原料的粉末以及非活性氣體從噴嘴朝向基材噴射，利用非活性氣體使腔室內(nèi)成為正壓，并且使粉末堆積在基材的表面，因此基材不會向氧氣曝露，能夠抑制成膜中的被膜的氧化。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于不需要在腔室設(shè)置排氣裝置、非活性氣體的供給裝置等追加的裝置，因此能夠使裝置簡單且低價地構(gòu)成。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于不需要在成膜之前進行腔室內(nèi)的減壓、氣體的更換等追加的作業(yè)，因此不耗費精力及時間就能夠更換基材。
【附圖說明】
[0026]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的成膜裝置的示意圖。
[0027]圖2是示出本發(fā)明的實施方式I的成膜方法的流程圖。
[0028]圖3是示出本發(fā)明的實施方式I的成膜裝置的變形例I的示意圖。
[0029]圖4是示出設(shè)置在腔室內(nèi)的整流部的另一例的示意圖。
[0030]圖5是示出本發(fā)明的實施方式2的成膜裝置的示意圖。
[0031]圖6是示出實施例以及比較例的試件的特性的圖表。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的方式進行詳細(xì)說明。需要說明的是，并不通過以下實施方式來限定本發(fā)明。另外，在以下說明中參照的各附圖僅是以能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容的程度簡要示出形狀、大小以及位置關(guān)系。即，本發(fā)明不限于各附圖所例示的形狀、大小以及位置關(guān)系。
[0033](實施方式I)
[0034]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的成膜裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，實施方式I的成膜裝置100是所謂的冷噴涂裝置，通過向基材I的表面噴涂并堆積原料的粉末2來進行成膜，具備腔室10、保持基材I的保持部11、將粉末2與非活性氣體一并噴射的噴嘴12、向該噴嘴12供給粉末2的粉末供給部13以及粉末用配管13a、將非活性氣體加熱后向噴嘴12供給的氣體加熱部(氣體供給部)14以及氣體用配管14a、使噴嘴12移動的驅(qū)動部15、以及對驅(qū)動部15的動作進行控制的控制部16。需要說明的是，在圖1中僅示出腔室10的剖面。
[0035]腔室10具有形成為有底柱狀的容器10a、以及覆蓋容器1a的開口的蓋部10b。容器1a的具體形狀不特別限定，在實施方式I中，形成為在有底圓柱設(shè)置有從開口朝向外周延伸突出的凸緣的形狀。另外，將蓋部1b的形狀規(guī)定為與容器1a的開口形狀相應(yīng)，在實施方式I中形成為圓盤形狀。
[0036]蓋部1b通過連結(jié)、粘合或者焊接等安裝于噴嘴12，被噴嘴12的未圖示的支承機構(gòu)支承為能夠三維移動。另外，如圖1所示，在進行基材I的成膜時，蓋部1b被支承為，能夠以從容器1a的開口面1c略微(至少能夠供氣體通過的程度)浮起的狀態(tài)在與開口面1c平行的面內(nèi)(在圖1中的水平方向上)移動。此時，容器1a與蓋部1b之間的間隙1d作為將腔室10內(nèi)的氣體向外部排出的排氣口而發(fā)揮功能。
[0037]根據(jù)噴嘴12的可動范圍，將蓋部1