(57)【要約】【課題】  本開示は、コーティング層の剥離及び酸素侵入経路となるクラックの伝播が発生しにくい揮発抑制部品及び生産性を改善した、揮発抑制部品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本開示に係る揮発抑制部品は、金属系基材と、該金属系基材の表面の一部又は全体の上に形成された第１層及び該第１層の上に形成された第２層を少なくとも有する積層膜とを有し、前記第１層は、前記金属系基材と前記第２層との密着層であり、前記第２層は前記第１層の保護層である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属系基材と、該金属系基材の表面の一部又は全体の上に形成された第１層及び該第１層の上に形成された第２層を少なくとも有する積層膜とを有し、前記第１層は、前記金属系基材と前記第２層との密着層であり、前記第２層は前記第１層の保護層であることを特徴とする揮発抑制部品。
【請求項２】
前記第１層が前記第２層よりも緻密であることを特徴とする請求項１に記載の揮発抑制部品。
【請求項３】
前記第１層は平均の空孔率が１０％未満の緻密な密着層であり、かつ、前記第２層は平均の空孔率が１０％以上５０％以下の多孔質の保護層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の揮発抑制部品。
【請求項４】
前記第１層の平均粒子径が、前記第２層の平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項５】
前記第１層の平均粒子径が２μｍよりも大きく２０μｍ以下であり、かつ、前記第２層の平均粒子径が０．５μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項６】
前記第１層の平均厚さが５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、かつ、前記第２層の平均厚さが３０μｍ以上６５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項７】
前記金属系基材は、基材の厚さを示す垂直断面において、アンカーを有し、該アンカー１つあたりの平均断面積が３００μｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項８】
前記垂直断面において、前記第１層の構成粒子が前記アンカーの断面積の８５％以上を占めていることを特徴とする請求項７に記載の揮発抑制部品。
【請求項９】
前記積層膜は、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする酸化物又はこれらの複合酸化物であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項１０】
前記第１層及び前記第２層は、同一の酸化物を主成分として含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項１１】
前記金属系基材の材質は、白金、白金合金、イリジウム又はイリジウム合金であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の揮発抑制部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の揮発抑制部品を製造する方法であって、
前記金属系基材の表面に、溶射法によって前記第１層を形成する工程と、
前記第１層の表面に液層を形成し、該液層を乾燥固化することを少なくとも１回行って、前記第２層を形成する工程と、を有することを特徴とする揮発抑制部品の製造方法。
【請求項１３】
前記第２層を形成する工程において、前記液層として、コロイド溶液層を少なくとも１回形成することを特徴とする請求項１２に記載の揮発抑制部品の製造方法。
【請求項１４】
前記液層を刷毛塗り又はスプレー塗布によって形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の揮発抑制部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、揮発抑制部品及びその製造方法に関し、例えば、コーティング層の剥離及び酸素侵入経路となるクラックの伝播が発生しにくい積層膜を有する揮発抑制部品及び生産性を改善する、揮発抑制部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ用ガラス若しくは光学ガラスなどの高品質ガラス又は酸化物単結晶若しくはハロゲン化物単結晶などの各種単結晶の製造は、１２００℃以上の高温域で製造されている。これらの製造で使用する耐熱性部品は、通常、金属又は酸化物で形成されている。
【０００３】
耐熱性部品を金属で形成した場合には、高温域で酸素が存在する雰囲気下で前記金属が酸化され、酸化劣化及び酸化揮発によって強度が低下して製品寿命が短くなる。
【０００４】
揮発抑制防止として、白金族金属からなる高温装置の外表面に、安定化ジルコニアからなるコーティング層を溶射によって形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。ここで、コーティング層の厚さは、５０〜５００μｍである。
【０００５】
また、酸化物のコロイド粒子を含有するコロイド溶液の塗布、乾燥及び焼成の各工程を経て、耐熱性部品の基体の表面に酸素バリア膜を形成することによって、揮発抑制防止をする方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。ここで、酸素バリア膜の厚さは、２０〜８００ｎｍである。
【０００６】
さらに、半導体分野において、イットリア溶射膜と物理気相成長法（ＰＶＤ）膜とを耐食膜として形成し、腐食防止を図る方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１３２０７１号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１１４４号公報
【特許文献３】特開２００５−２４０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、昇温・降温のサイクルにおいて、耐熱性部品に相当する高温装置の外表面の金属部分とコーティング層の安定化ジルコニアの熱膨張率の違いにより部分的にコーティング層の剥離及びクラックが発生するといった問題がある。ここでブラスト、洗浄及び薬品処理などの表面処理により高温装置の外表面とコーティング層の固着強度を改善することによって、剥離発生の問題は解決できるものの、クラック発生を防止する方法は現時点で存在しない。クラックによって酸素が高温装置の外表面に達することで、高温装置を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発が発生し、酸素バリア層としての効果が不十分となる。
【０００９】
また、特許文献２に記載の方法では、酸素バリア膜は、多孔質な膜のため、容易に酸素が侵入し、酸化揮発を抑制するには不十分である。さらに、酸素バリア膜は、多孔質な膜のため、基体との接触面積が小さく、基体の表面と酸素バリア膜の間で容易にクラックが発生し、酸素バリア膜が剥離しやすい。多孔性及び剥離によって酸素が基体の表面に達することで、基体の表面を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発が発生し、酸素バリア膜としての効果が不十分となる。
【００１０】
上記課題を解決するには極力緻密な膜を作製しなければならない。この膜を作製する手段として、特許文献３に記載の溶射膜とＰＶＤ膜との多重層の形成技術があるが、製造コストが高く、大型製品及び特殊形状への膜作製が困難であり、製造の観点より採用が困難である。このように、コーティング層のクラック及び剥離の防止、該クラック及び剥離に伴う酸化揮発の防止、高い生産性などの課題をすべて解決する手段がなかった。
【００１１】
そこで本開示は、コーティング層の剥離及び酸素侵入経路となるクラックの伝播が発生しにくい揮発抑制部品及び生産性を改善した、揮発抑制部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、鋭意検討した結果、密着層と保護層の積層膜を形成し、使用時において、保護層が密着層からのクラックの伝播を防止することで、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１３】
本発明に係る揮発抑制部品は、金属系基材と、該金属系基材の表面の一部又は全体の上に形成された第１層及び該第１層の上に形成された第２層を少なくとも有する積層膜とを有し、前記第１層は、前記金属系基材と前記第２層との密着層であり、前記第２層は前記第１層の保護層であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層が前記第２層よりも緻密であることが好ましい。積層膜において、酸素侵入経路が発生しにくくなる。
【００１５】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層は平均の空孔率が１０％未満の緻密な密着層であり、かつ、前記第２層は平均の空孔率が１０％以上５０％以下の多孔質の保護層であることが好ましい。金属系基材と第１層との密着性がさらに向上し、第１層にて生じたクラックが第２層にさらに伝播しにくくなる。
【００１６】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層の平均粒子径が、前記第２層の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。第１層にて生じたクラックが第２層に伝播しにくくなり、第１層の変形が抑制される。
【００１７】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層の平均粒子径が２μｍよりも大きく２０μｍ以下であり、かつ、前記第２層の平均粒子径が０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。金属系基材と第１層との密着性がさらに向上し、第１層にて生じたクラックが第２層にさらに伝播しにくくなり、第１層の変形がさらに抑制される。
【００１８】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層の平均厚さが５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、かつ、前記第２層の平均厚さが３０μｍ以上６５μｍ以下であることが好ましい。積層膜による酸素バリア性が確保され、かつクラック発生数が低減する。
【００１９】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記金属系基材は、基材の厚さを示す垂直断面において、アンカーを有し、該アンカー１つあたりの平均断面積が３００μｍ２以上であることが好ましい。ここでアンカーとは、金属系基材の外表面に形成された凹部のことである。金属系基材のアンカーにコーティング粒子が入り込むことによって、第１層と金属系基材との固着強度が向上する。
【００２０】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記垂直断面において、前記第１層の構成粒子が前記アンカーの断面積の８５％以上を占めていることが好ましい。第１層と金属系基材との固着強度が向上する。
【００２１】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記積層膜は、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする酸化物又はこれらの複合酸化物であることが好ましい。金属系基材を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発をより抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記第１層及び前記第２層は、同一の酸化物を主成分として含有することが好ましい。第１層及び第２層の熱膨張率が近似となり、クラックの発生や剥離をより抑制することができる。
【００２３】
本発明に係る揮発抑制部品では、前記金属系基材の材質は、白金、白金合金、イリジウム又はイリジウム合金であることが好ましい。目的とする製造物の純度及び品質に応じて、金属系基材の材質を選定できる。
【００２４】
本発明に係る揮発抑制部品の製造方法は、本発明に係る前記揮発抑制部品を製造する方法であって、前記金属系基材の表面に、溶射法によって前記第１層を形成する工程と、前記第１層の表面に液層を形成し、該液層を乾燥固化することを少なくとも１回行って、前記第２層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る揮発抑制部品の製造方法では、前記第２層を形成する工程において、前記液層として、コロイド溶液層を少なくとも１回形成することが好ましい。製造コストが非常に安価となり、各種形状へと容易に塗布できて、多孔質な保護層である第２層が得られる。
【００２６】
本発明に係る揮発抑制部品の製造方法では、前記液層を刷毛塗り又はスプレー塗布によって形成することが好ましい。第１層におけるクラック発生数が低減する。
【発明の効果】
【００２７】
本開示によれば、コーティング層の剥離及び酸素侵入経路となるクラックの伝播が発生しにくい積層膜を有する揮発抑制部品を提供することができる。また、本開示によれば、生産性を改善した、揮発抑制部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る揮発抑制部品の断面構造の一例を示す断面概略図である。
【図２】図１における界面領域Ｂの拡大図である。
【図３】界面領域Ｂにおけるアンカーと、アンカーに入り込んだ第１層とを示す説明図であり、（ａ）は、第１層がアンカーに入り込んだ状態を示す概略図であり、（ｂ）は、アンカーに入り込んだ第１層の領域を示す説明図であり、（ｃ）は、アンカーの領域を示す説明図である。
【図４】本発明に係る揮発抑制部品の使用前における断面構造の一例を示す断面概略図である。
【図５】本発明に係る揮発抑制部品の使用後における断面構造の一例を示す断面概略図である。
【図６】本実施例に係る揮発抑制部品における各領域を示す上面概略図である。
【図７】実施例１で得た揮発抑制部品の引張試験前の表面のマイクロスコープ画像である。
【図８】実施例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験前の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【図９】実施例１で得た揮発抑制部品の引張試験後の表面のマイクロスコープ画像である。
【図１０】実施例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図１１】実施例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図１２】実施例２で得た揮発抑制部品の引張試験前の表面のマイクロスコープ画像である。
【図１３】実施例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験前の断面のＳＥＭ画像である。
【図１４】実施例２で得た揮発抑制部品の引張試験後の表面のマイクロスコープ画像である。
【図１５】実施例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図１６】実施例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図１７】比較例１で得た揮発抑制部品の引張試験前の表面のマイクロスコープ画像である。
【図１８】比較例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験前の断面のＳＥＭ画像である。
【図１９】比較例１で得た揮発抑制部品の引張試験後の表面のマイクロスコープ画像である。
【図２０】比較例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図２１】比較例１で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図２２】比較例２で得た揮発抑制部品の引張試験前の表面のマイクロスコープ画像である。
【図２３】比較例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験前の断面のＳＥＭ画像である。
【図２４】比較例２で得た揮発抑制部品の引張試験後の表面のマイクロスコープ画像である。
【図２５】比較例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図２６】比較例２で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図２７】比較例３で得た揮発抑制部品の引張試験前の表面のマイクロスコープ画像である。
【図２８】比較例３で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験前の断面のＳＥＭ画像である。
【図２９】比較例３で得た揮発抑制部品の引張試験後の表面のマイクロスコープ画像である。
【図３０】比較例３で得た揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図３１】比較例３で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した引張試験後の断面のＳＥＭ画像である。
【図３２】揮発試験の累積時間に対する揮発率及び平均揮発速度の関係を示すグラフである（実施例３、比較例４〜比較例６）。
【図３３】実施例４で得た揮発抑制部品の表面のマイクロスコープ画像である。
【図３４】実施例４で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面のＳＥＭ画像である。
【図３５】比較例７で得た揮発抑制部品の表面のマイクロスコープ画像である。
【図３６】比較例７で得た揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面のＳＥＭ画像である。
【図３７】揮発試験の累積時間に対する揮発率及び平均揮発速度の関係を示すグラフである（実施例４、比較例７〜比較例８）。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００３０】
図１は、本発明に係る揮発抑制部品の断面構造の一例を示す断面概略図である。本実施形態に係る揮発抑制部品１００は、金属系基材１０１と、金属系基材１０１の表面の一部又は全体の上に形成された第１層１０２及び第１層１０２の上に形成された第２層１０３を少なくとも有する積層膜１０４とを有し、第１層１０２は、金属系基材１０１と第２層１０３との密着層であり、第２層１０３は第１層１０２の保護層である。
【００３１】
金属系基材１０１は、ルツボ、容器、ガラス製造用炉で使用される攪拌部品又はガラス製造用炉の付帯冶具の形状を有してもよく、使用時において、金属系基材１０１の表面の一部又は全体が酸素に曝されて、酸化劣化及び酸化揮発することがある。
【００３２】
金属系基材１０１の材質は、白金、白金合金、イリジウム又はイリジウム合金であることが好ましい。目的とする製造物の純度及び品質に応じて、金属系基材１０１の材質を選定できる。本実施形態は、金属系基材１０１の形状及び用途に限定されない。
【００３３】
金属系基材１０１の材質が、白金合金又はイリジウム合金である形態は、各金属元素に酸化物又は窒化物を分散させた分散強化型合金であってもよい。各金属元素は、純度９９．９％以上の純白金又は純度９９．９％以上の純イリジウムである。酸化物は、例えば、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化チタン又は酸化アルミニウムである。窒化物は、例えば、窒化ボロン、窒化シリコン、窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化ニオブ、窒化ハフニウム又は窒化イットリウムである。酸化物又は窒化物は、１種だけ使用するか又は２種以上を併用してもよい。分散強化型合金は、例えば、純度９９．９％以上の純白金に酸化物を分散させた分散強化型合金、純度９９．９％以上の純白金に窒化物を分散させた分散強化型合金、純度９９．９％以上の純イリジウムに酸化物を分散させた分散強化型合金又は純度９９．９％以上の純イリジウムに窒化物を分散させた分散強化型合金である。
【００３４】
あるいは、金属系基材１０１の材質が、白金合金又はイリジウム合金である形態は、白金を主成分とする二元以上の合金、例えば二元合金若しくは三元合金、又はイリジウムを主成分とする二元以上の合金、例えば二元合金若しくは三元合金であってもよい。本明細書において、白金を主成分とするとは、合金を構成する金属成分のうち白金の含有量（質量％）が最も多いことをいい、より好ましくは合金中の白金の含有量が５０質量％以上である。本明細書では、白金を主成分とする合金を「Ｐｔ−Ｍ（「「Ｍ」は先頭に記載の元素（この場合はＰｔ）以外の金属を示す。）」と表記することもある。また、イリジウムを主成分とする場合についても同様である。合金の好ましい具体例としては、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｒｕ、Ｐｔ−Ｒｅ、Ｐｔ−Ｍｏ、Ｐｔ−Ｗ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ａｕ、Ｐｔ−Ｉｒ−Ｒｈ、Ｐｔ−Ｒｈ−Ｐｄ、Ｉｒ−Ｐｔ、Ｉｒ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｒｕ、Ｉｒ−Ｒｅ、Ｉｒ−Ｍｏ、Ｉｒ−Ｗ、Ｉｒ−Ｐｄ、Ｉｒ−Ｚｒ、Ｉｒ−Ｈｆ、Ｉｒ−Ｐｔ−Ｐｄ、Ｉｒ−Ｒｈ−Ｐｄ、Ｉｒ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｉｒ−Ｒｈ−Ａｕ、Ｉｒ−Ｒｅ−Ｚｒである。また、各合金に酸化物又は窒化物を分散させた分散強化型合金であってもよい。
【００３５】
金属系基材１０１の厚さは、特に限定されないが、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．３〜５ｍｍであることがより好ましい。
【００３６】
図２は、図１における界面領域Ｂの拡大図である。本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、金属系基材１０１は、基材の厚さを示す垂直断面において、アンカー１０６を有し、アンカー１つあたりの平均断面積が３００μｍ２以上であることが好ましく、３００μｍ２〜１０００μｍ２であることがより好ましく、３００μｍ２〜８００μｍ２であることがさらに好ましい。３００μｍ２未満であると、第１層１０２と金属系基材１０１との固着強度が低下する可能性がある。ここでアンカー１０６とは、金属系基材１０１の表面に形成された凹部のことである。アンカー１０６により、金属系基材１０１は、外表面が粗くなり、金属系基材１０１のアンカー１０６にコーティング粒子が入り込むことによって、第１層１０２と金属系基材１０１との固着強度が向上する。アンカー１つあたりの平均断面積は、アンカー１０６の顕微鏡画像の解析によって計測されてもよい。
【００３７】
第１層１０２は、金属系基材１０１の表面の一部又は全体の上に形成される。第１層１０２が金属系基材１０１の表面の一部に形成される形態は、例えば、高温となりやすく酸化劣化及び酸化揮発が懸念される部分だけを覆う形態である。金属系基材１０１がルツボ又は容器である場合は、第１層１０２は、ルツボ又は容器の外表面の一部又は全体に形成されることが好ましい。また、第１層１０２は、ルツボ又は容器の外表面に加えて、ルツボ又は容器の内表面であって外気が触れる部分に設けてもよい。ルツボ又は容器の内表面であって外気が触れる部分は、例えば、ルツボ又は容器の内表面のうち目的とする製造物又はその原料に接しない部分、ルツボ又は容器の内表面のうち開口部の近傍である。
【００３８】
第１層１０２は、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする酸化物又はこれらの複合酸化物で形成されてもよい。本明細書において、ジルコニウムを主成分とするとは、酸化物を構成する金属成分のうちジルコニウムの含有量（質量％）が最も多いことをいい、より好ましくは酸化物中のジルコニウムの含有量が５０質量％以上である。シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする場合についても同様である。また、複合酸化物は、固溶体を形成していてもよい。これらの酸化物は、耐熱性が高いため、金属系基材１０１の外表面と外気との接触を効率的に抑制して、金属系基材１０１を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発をより抑制することができる。第１層１０２のより好ましい形態としては、酸化物がジルコニアである形態、酸化物がジルコニアに対してイットリア、マグネシア、カルシア、ハフニアからなる群から選択される少なくとも１種の酸化物を安定化剤として３〜２０質量％含有する安定化ジルコニアである形態である。
【００３９】
第１層１０２の平均粒子径は、２μｍよりも大きく２０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。２μｍ以下であると、第１層１０２の高温での粒子間の辷りにより、剥離しやすくなる可能性がある。また、２０μｍを超えると、アンカー１０６に入り込みにくくなり、金属系基材１０１と第１層１０２との密着性が悪くなる可能性がある。平均粒子径は、線分法によって計測されてもよい。
【００４０】
図３は、界面領域Ｂにおけるアンカーと、アンカー１０６に入り込んだ第１層１０２とを示す説明図である。垂直断面において、アンカー１０６の領域Ｓ１は、図３（ｃ）に示すように、金属系基材１０１の表面補助線１０７と、アンカー１０６とで囲まれた部分である。アンカー１０６に入り込んだ第１層１０２の領域Ｓ２は、図３（ｂ）に示すように、金属系基材１０１の表面補助線１０７と、第１層１０２の入り込み曲線部１０５とで囲まれた部分である。アンカー１０６に入り込んだ第１層１０２の領域Ｓ２のアンカー１０６の領域Ｓ１に対する面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）が８５％〜１００％であることが好ましく、９０％〜１００％であることがより好ましい。８５％未満であると、第１層１０２と金属系基材１０１との固着強度が低下する可能性がある。第１層１０２の構成粒子がアンカー１０６に入り込んで固着して、鉤の作用を果たすことにより、第１層１０２と金属系基材１０１との固着強度が向上する。
【００４１】
第１層１０２の平均の空孔率は、１０％未満であることが好ましく、５％未満であることがより好ましい。平均の空孔率は、低ければ低いほど好ましい。１０％以上であると、アンカー１０６の金属系基材１０１の表面補助線１０７の部分でクラックが発生しやすくなり、金属系基材１０１と第１層１０２との密着性が悪くなる可能性がある。平均の空孔率は、第１層１０２の断面の顕微鏡画像の解析によって計測されてもよい。
【００４２】
第１層１０２の平均厚さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。５０μｍ未満であると、酸素バリア性が不足する可能性がある。また、１５０μｍを超えると、柔軟性が悪くなり、金属系基材１０１の材質と第１層１０２の材質との熱膨張差によるクラックが生じやすくなる可能性がある。平均厚さは、第１層１０２の断面の顕微鏡画像の解析によって計測されてもよい。
【００４３】
第１層１０２は、金属系基材１０１を被覆するための密着層であり、金属系基材１０１と第１層１０２とが密着することによって、剥離が困難となり、剥離により金属部分が露出した金属系基材１０１に生じる酸化劣化及び酸化揮発を防止する。
【００４４】
第２層１０３は、第１層１０２の上に積層して形成され、好ましくは、第１層１０２の全体の上に積層して形成される。全体の上に積層することにより、第１層１０２をさらに保護することができる。
【００４５】
第２層１０３は、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする酸化物又はこれらの複合酸化物で形成されてもよい。本明細書において、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とするとは、第１層の場合と同様である。複合酸化物は、固溶体を形成していてもよい。これらの酸化物は、耐熱性が高いため、第１層１０２と共に金属系基材１０１の外表面と外気との接触を効率的に抑制して金属系基材１０１を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発をさらに抑制することができる。第２層１０３のより好ましい形態としては、第１層１０２のより好ましい形態と同様である。
【００４６】
第２層１０３の平均粒子径は、０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上１．５μｍ以下であることがより好ましい。２μｍを超えると、第２層１０３の高温時での粒子間の辷りが悪くなって、第１層１０２にて生じたクラックが第２層１０３に伝播しやすくなり、また第１層１０２に応力が掛かり変形しやすくなって、第１層１０２にクラックが生じやすくなる可能性がある。平均粒子径は、線分法によって計測されてもよい。
【００４７】
第２層１０３の平均の空孔率は、１０％以上５０％以下であることが好ましく、１０％以上４０％以下であることがより好ましい。１０％未満であると、第２層１０３の柔軟性が不足して、第１層１０２にて生じたクラックが第２層１０３に伝播しやすくなる可能性がある。また、５０％を超えると、酸素バリア性が悪くなる可能性がある。平均の空孔率は、第２層１０３の断面の顕微鏡画像の解析によって計測されてもよい。
【００４８】
第２層１０３の平均厚さは、３０μｍ以上６５μｍ以下であることが好ましく、３５μｍ以上５５μｍ以下であることがより好ましい。３０μｍ未満であると、酸素バリア性が低下する場合がある。また、６５μｍを超えると、柔軟性が不足して、第１層１０２にて生じたクラックが第２層１０３に伝播しやすくなる場合がある。平均厚さは、第２層１０３の断面の顕微鏡画像から測定してもよい。
【００４９】
図４は、本発明に係る揮発抑制部品の使用前における断面構造の一例を示す断面概略図である。図５は、本発明に係る揮発抑制部品の使用後における断面構造の一例を示す断面概略図である。第２層１０３は、第１層１０２で生じた、金属系基材１０１に対して略垂直方向のクラックの伝播を第２層１０３自体の柔軟性によって抑制する保護層である。揮発抑制部品１００を使用することにより、揮発抑制部品１００が膨張し、収縮する。使用後、金属系基材１０１に対して略垂直方向のクラックが、第１層１０２で生じる。そのうち貫通クラック１０８のように、一部のクラックが積層膜１０４の表面まで伝播するが、封孔クラック１０９のように、クラックが生じたとしても、第２層１０３が封孔して、クラックが積層膜１０４の表面まで伝播することを防ぐ。
【００５０】
積層膜１０４は、第１層１０２及び第２層１０３を少なくとも有する。本発明の目的とする効果を損ねない範囲で、第２層１０３の上に、１つ又は複数のコーティング層が設けられてもよい。１つ又は複数のコーティング層が設けられる形態は、例えば、主成分とする元素が、第１層１０２及び第２層１０３の主成分とする元素と同一であり、かつ平均の空孔率又は平均粒子径が、第１層１０２及び第２層１０３の平均の空孔率又は平均粒子径と異なる第３層が設けられた形態、主成分とする元素が、第１層１０２及び第２層１０３の主成分とする元素と異なる金属元素である第３層が設けられた形態である。本明細書において、主成分とする元素とは、各層において、酸化物を構成する金属成分の元素のうち含有量（質量％）が最も多い元素をいい、より好ましくは酸化物中の含有量が５０質量％以上の元素である。
【００５１】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２は、金属系基材１０１と第２層１０３との密着層であり、第２層１０３は第１層１０２の保護層である。金属系基材の上に上記保護層を設け、さらに保護層の上に上記密着層を設けて積層の上下関係を逆にした形態では、金属系基材と保護層との界面での剥離が生じやすくなる。
【００５２】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２が第２層１０３よりも緻密であることが好ましい。積層膜１０４において、酸素侵入経路が発生しにくくなる。ここで緻密とは、平均の空孔率が低いことを意味する。第１層１０２の平均の空孔率が、第２層１０３の平均の空孔率よりも大きいと、第２層１０３よりも酸素が容易に侵入しやすい第１層１０２の上に、第１層１０２よりもクラックが生じやすい第２層１０３が積層する構造となるため、積層膜１０４において、酸素侵入経路が発生しやすくなる可能性がある。第１層１０２の平均の空孔率が、第２層１０３の平均の空孔率と同じであると、第１層１０２と第２層１０３との層間が連続になることにより、第１層１０２に生じたクラックが第２層１０３に伝播しやすくなる可能性がある。
【００５３】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２は平均の空孔率が１０％未満の緻密な密着層であり、かつ、第２層１０３は平均の空孔率が１０％以上５０％以下の多孔質の保護層であることが好ましい。第１層１０２の構成粒子が金属系基材１０１のアンカー１０６に緻密な状態で入り込むことにより、金属系基材１０１と第１層１０２との密着性がさらに向上し、第１層１０２と第２層１０３との層間が不連続であり、かつ多孔質の第２層１０３が柔軟性を有することにより、第１層１０２に生じたクラックが第２層１０３にさらに伝播しにくくなる。
【００５４】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２の平均粒子径が、第２層１０３の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。第２層１０３の構成粒子の高温での粒子間の辷りが良くなって、第１層１０２に生じたクラックが第２層１０３に伝播しにくくなる。また、第１層１０２の変形が抑制されて、第１層１０２におけるクラック発生数も低減できる。第１層１０２の平均粒子径が、第２層１０３の平均粒子径よりも小さいと、第１層１０２は第２層１０３よりも多孔質な層となり、密着層としての機能が低減し、第１層１０２が剥離しやすくなる可能性がある。第１層１０２の平均粒子径が、第２層１０３の平均粒径と同じであると、第１層１０２の変形が抑制されにくくなる可能性がある。
【００５５】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２の平均粒子径が２μｍよりも大きく２０μｍ以下であり、かつ、第２層１０３の平均粒子径が０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。第１層１０２の構成粒子がアンカー１０６にさらに入り込みやすくなり、金属系基材１０１と第１層１０２との密着性がさらに向上し、第２層１０３の構成粒子の高温での粒子間の辷りが良くなって、第１層１０２に生じたクラックがさらに伝播しにくくなり、第１層１０２の変形がさらに抑制されて、第１層１０２におけるクラック発生数もさらに低減できる。
【００５６】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２の平均厚さが５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、かつ、第２層１０３の平均厚さが３０μｍ以上６５μｍ以下であることが好ましい。積層膜１０４による酸素バリア性が確保され、かつ積層膜１０４自体の柔軟性の不足により生じるクラック発生数が低減する。
【００５７】
積層膜１０４の好ましい形態としては、第１層１０２及び第２層１０３の主成分として含有する酸化物の組合せ（（第１層１０２の主成分として含有する酸化物／第２層１０３の主成分として含有する酸化物）と表記する）において、第１層１０２がジルコニア、シリカ、アルミナ、ハフニア、カルシア、マグネシア、ベリリア、トリア、イットリアから選択され、第２層１０３がジルコニア、シリカ、アルミナ、ハフニア、カルシア、マグネシア、ベリリア、トリア、イットリアから選択された形態、すなわち（ジルコニア／ジルコニア）、（ジルコニア／シリカ）、（ジルコニア／アルミナ）、（ジルコニア／ハフニア）、（ジルコニア／カルシア）、（ジルコニア／マグネシア）、（ジルコニア／ベリリア）、（ジルコニア／トリア）、（ジルコニア／イットリア）、（シリカ／ジルコニア）、（シリカ／シリカ）、（シリカ／アルミナ）、（シリカ／ハフニア）、（シリカ／カルシア）、（シリカ／マグネシア）、（シリカ／ベリリア）、（シリカ／トリア）、（シリカ／イットリア）、（アルミナ／ジルコニア）、（アルミナ／シリカ）、（アルミナ／アルミナ）、（アルミナ／ハフニア）、（アルミナ／カルシア）、（アルミナ／マグネシア）、（アルミナ／ベリリア）、（アルミナ／トリア）、（アルミナ／イットリア）、（ハフニア／ジルコニア）、（ハフニア／シリカ）、（ハフニア／アルミナ）、（ハフニア／ハフニア）、（ハフニア／カルシア）、（ハフニア／マグネシア）、（ハフニア／ベリリア）、（ハフニア／トリア）、（ハフニア／イットリア）、（カルシア／ジルコニア）、（カルシア／シリカ）、（カルシア／アルミナ）、（カルシア／ハフニア）、（カルシア／カルシア）、（カルシア／マグネシア）、（カルシア／ベリリア）、（カルシア／トリア）、（カルシア／イットリア）、（マグネシア／ジルコニア）、（マグネシア／シリカ）、（マグネシア／アルミナ）、（マグネシア／ハフニア）、（マグネシア／カルシア）、（マグネシア／マグネシア）、（マグネシア／ベリリア）、（マグネシア／トリア）、（マグネシア／イットリア）、（ベリリア／ジルコニア）、（ベリリア／シリカ）、（ベリリア／アルミナ）、（ベリリア／ハフニア）、（ベリリア／カルシア）、（ベリリア／マグネシア）、（ベリリア／ベリリア）、（ベリリア／トリア）、（ベリリア／イットリア）、（トリア／ジルコニア）、（トリア／シリカ）、（トリア／アルミナ）、（トリア／ハフニア）、（トリア／カルシア）、（トリア／マグネシア）、（トリア／ベリリア）、（トリア／トリア）、（トリア／イットリア）、（イットリア／ジルコニア）、（イットリア／シリカ）、（イットリア／アルミナ）、（イットリア／ハフニア）、（イットリア／カルシア）、（イットリア／マグネシア）、（イットリア／ベリリア）、（イットリア／トリア）及び（イットリア／イットリア）である。本明細書において、主成分として含有する酸化物とは、第１層１０２及び第２層１０３の各層を構成する酸化物成分のうち含有量（質量％）が最も多い酸化物をいい、より好ましくは第１層１０２及び第２層１０３の各層を構成する酸化物成分のうち含有量が５０質量％以上である酸化物である。また、ジルコニアが例えばイットリア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、ハフニア安定化ジルコニアである形態、すなわち（イットリア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／シリカ）、（マグネシア安定化ジルコニア／シリカ）、（カルシア安定化ジルコニア／シリカ）、（ハフニア安定化ジルコニア／シリカ）、（イットリア安定化ジルコニア／アルミナ）、（マグネシア安定化ジルコニア／アルミナ）、（カルシア安定化ジルコニア／アルミナ）、（ハフニア安定化ジルコニア／アルミナ）、（イットリア安定化ジルコニア／ハフニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／ハフニア）、（カルシア安定化ジルコニア／ハフニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／ハフニア）、（イットリア安定化ジルコニア／カルシア）、（マグネシア安定化ジルコニア／カルシア）、（カルシア安定化ジルコニア／カルシア）、（ハフニア安定化ジルコニア／カルシア）、（イットリア安定化ジルコニア／マグネシア）、（マグネシア安定化ジルコニア／マグネシア）、（カルシア安定化ジルコニア／マグネシア）、（ハフニア安定化ジルコニア／マグネシア）、（イットリア安定化ジルコニア／ベリリア）、（マグネシア安定化ジルコニア／ベリリア）、（カルシア安定化ジルコニア／ベリリア）、（ハフニア安定化ジルコニア／ベリリア）、（イットリア安定化ジルコニア／トリア）、（マグネシア安定化ジルコニア／トリア）、（カルシア安定化ジルコニア／トリア）、（ハフニア安定化ジルコニア／トリア）、（イットリア安定化ジルコニア／イットリア）、（マグネシア安定化ジルコニア／イットリア）、（カルシア安定化ジルコニア／イットリア）、（ハフニア安定化ジルコニア／イットリア）、（ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（シリカ／イットリア安定化ジルコニア）、（シリカ／マグネシア安定化ジルコニア）、（シリカ／カルシア安定化ジルコニア）、（シリカ／ハフニア安定化ジルコニア）、（アルミナ／イットリア安定化ジルコニア）、（アルミナ／マグネシア安定化ジルコニア）、（アルミナ／カルシア安定化ジルコニア）、（アルミナ／ハフニア安定化ジルコニア）、（ハフニア／イットリア安定化ジルコニア）、（ハフニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（ハフニア／カルシア安定化ジルコニア）、（ハフニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（カルシア／イットリア安定化ジルコニア）、（カルシア／マグネシア安定化ジルコニア）、（カルシア／カルシア安定化ジルコニア）、（カルシア／ハフニア安定化ジルコニア）、（マグネシア／イットリア安定化ジルコニア）、（マグネシア／マグネシア安定化ジルコニア）、（マグネシア／カルシア安定化ジルコニア）、（マグネシア／ハフニア安定化ジルコニア）、（ベリリア／イットリア安定化ジルコニア）、（ベリリア／マグネシア安定化ジルコニア）、（ベリリア／カルシア安定化ジルコニア）、（ベリリア／ハフニア安定化ジルコニア）、（トリア／イットリア安定化ジルコニア）、（トリア／マグネシア安定化ジルコニア）、（トリア／カルシア安定化ジルコニア）、（トリア／ハフニア安定化ジルコニア）、（イットリア／イットリア安定化ジルコニア）、（イットリア／マグネシア安定化ジルコニア）、（イットリア／カルシア安定化ジルコニア）及び（イットリア／ハフニア安定化ジルコニア）も積層膜１０４の好ましい形態に含まれる。イットリア安定化ジルコニアとは、ジルコニアに対して酸化イットリウムを安定化剤として３〜２０質量％含有するジルコニアをいい、マグネシア安定化ジルコニアとは、ジルコニアに対して酸化マグネシウムを安定化剤として３〜２０質量％含有するジルコニアをいい、カルシア安定化ジルコニアとは、ジルコニアに対して酸化カルシウムを安定化剤として３〜２０質量％含有するジルコニアをいい、ハフニア安定化ジルコニアとは、ジルコニアに対して酸化ハフニウムを安定化剤として３〜２０質量％含有するジルコニアをいう。
【００５８】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００では、第１層１０２及び第２層１０３は、同一の酸化物を主成分として含有することが好ましい。第１層１０２及び第２層１０３の熱膨張率が近似となる。主成分として含有する同一の酸化物のより好ましい形態としては、第１層１０２及び第２層１０３の主成分として含有する酸化物の組合せ（（第１層１０２の主成分として含有する酸化物／第２層１０３の主成分として含有する酸化物）と表記する）において、第１層１０２と第２層１０３がジルコニア、シリカ、アルミナ、ハフニア、カルシア、マグネシア、ベリリア、トリア、イットリアから同一の酸化物を選択した形態、すなわち（イットリア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／イットリア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／マグネシア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／カルシア安定化ジルコニア）、（イットリア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（マグネシア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（カルシア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（ハフニア安定化ジルコニア／ハフニア安定化ジルコニア）、（ジルコニア／ジルコニア）、（シリカ／シリカ）、（アルミナ／アルミナ）、（ハフニア／ハフニア）、（カルシア／カルシア）、（マグネシア／マグネシア）、（ベリリア／ベリリア）、（トリア／トリア）及び（イットリア／イットリア）である。
【００５９】
積層膜１０４は、第１層１０２と第２層１０３との２層の形態、又は第２層１０３の上に、１つ若しくは複数のコーティング層が設けられた３層以上の形態があるが、全体として、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム若しくはイットリウムのいずれかの元素を主成分とする酸化物又はこれらの複合酸化物であることが好ましい。本明細書において、ジルコニウムを主成分とするとは、酸化物を構成する金属成分のうちジルコニウムの含有量（質量％）が最も多いことをいい、より好ましくは酸化物中のジルコニウムの含有量が５０質量％以上である。シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム又はイットリウムのいずれかの元素を主成分とする場合についても同様である。複合酸化物は、固溶体を形成していてもよい。これらの酸化物は、耐熱性が高いため、金属系基材１０１を形成する金属の酸化劣化及び酸化揮発をより抑制することができる。
【００６０】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００の製造方法は、本実施形態に係る揮発抑制部品１００を製造する方法であって、金属系基材１０１の表面に、溶射法によって第１層１０２を形成する工程と、第１層１０２の表面に液層を形成し、液層を乾燥固化することを少なくとも１回行って、第２層１０３を形成する工程と、を有する。
【００６１】
（第１層形成工程）
溶射は、溶融、又は溶融に近い状態にした構成粒子を金属系基材１０１に衝突させることで第１層１０２を形成するため、金属系基材１０１の表面上のアンカー１０６に対する第１層１０２の構成粒子の占める面積の割合を増加させ、形成された第１層１０２は、空孔率５％以下の緻密層となる。
【００６２】
溶射法は、フレーム溶射、プラズマ溶射、アーク溶射又はコールドスプレーであってもよく、好ましくはプラズマ溶射である。これらの溶射法では用いる溶射材の融点を充分に超える温度が得られるので、効率よく溶射を実施することができる。
【００６３】
（第２層形成工程）
本実施形態に係る揮発抑制部品１００の製造方法は、第１層１０２の表面に液層を形成し、液層を乾燥固化することを少なくとも１回行って、第２層１０３を形成する工程を有する。また、液層は、第２層１０３の構成成分が分散媒に分散している形態、及び第２層１０３の構成成分が溶媒に溶解している形態を含む。例えば、第２層１０３を形成する工程は、（ｉ）第１層１０２の表面に液層を形成し、液層を乾燥固化することを１回行って、第２層１０３を形成する形態、（ｉｉ）第１層１０２の表面に液層を形成し、液層を乾燥固化することを２回以上行って、第２層１０３を形成する形態、（ｉｉｉ）第１層１０２の表面にコロイド溶液層を形成し、コロイド溶液層を乾燥固化して塗工層を形成し、塗工層の表面に溶液層を形成し、溶液層を乾燥固化して、第２層１０３を形成する形態、及び（ｉｖ）（ｉｉｉ）の工程を２回以上繰り返す形態を包含する。（ｉｉｉ）の形態において、第２層は、塗工層と、塗工層の表面に形成した溶液層の乾燥固化物とが一体化した層であり、塗工層と溶液層の乾燥固化物との境界が観察されないことが好ましい。
【００６４】
本実施形態に係る揮発抑制部品１００の製造方法では、第２層１０３を形成する工程において、液層として、コロイド溶液層を少なくとも１回形成することが好ましい。製造コストが非常に安価となり、各種形状へと容易に塗布できて、多孔質な保護層である第２層１０３が得られる。
【００６５】
コロイド溶液層としては、（１）第２層１０３の主成分となる酸化物のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層であるか、（２）第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素の単体のコロイド粒子若しくは第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素を含む合金のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層であるか、又は（３）第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素を含む水酸化物、アルコキシド化合物、炭酸化合物、塩化物、オキシクロリド化合物及びオキシ硝酸化合物から選ばれる少なくとも１種のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層であることがより好ましい。製造コストが非常に安価となり、各種形状へと容易に塗布できて、多孔質な保護層である第２層１０３をより効率的に形成し、酸素侵入経路であるクラックを抑制できる。本明細書において、第２層１０３の主成分とは、第２層１０３を構成する成分のうち含有量（質量％）が最も多い成分をいい、より好ましくは第２層１０３中の含有量が５０質量％以上の成分である。
【００６６】
液層が（１）第２層１０３の主成分となる酸化物のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層である形態は、例えば、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム及びイットリウムのうち１種又は２種以上の元素の酸化物の粒子が分散媒に分散している形態である。コロイド溶液中の粒子は、１種であるか、又は２種以上であってもよい。分散媒は、例えば、水である。液層の好ましい具体例は、ジルコニウムの酸化物のコロイド溶液層である。
【００６７】
液層が（２）第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素の単体のコロイド粒子又は第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素を含む合金のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層である形態は、例えば、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム及びイットリウムのうち１種の元素からなる単体の粒子が分散媒に分散している形態、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム及びイットリウムのうち２種以上の元素からなる合金の粒子が分散媒に分散している形態である。コロイド溶液中の粒子は、１種であるか、又は２種以上であってもよい。分散媒は、例えば、水である。液層の好ましい具体例は、金属ジルコニウムのコロイド溶液層である。
【００６８】
液層が（３）第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素を含む水酸化物、炭酸化合物、塩化物、オキシクロリド化合物及びオキシ硝酸化合物から選ばれる少なくとも１種のコロイド粒子を含有するコロイド溶液層である形態は、例えば、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム及びイットリウムのうち１種又は２種以上の元素（以降、構成成分Ｚということもある。）の水酸化物の粒子が分散媒に分散している形態、構成成分Ｚのアルコキシド化合物の粒子が分散媒に分散している形態、構成成分Ｚの炭酸化合物の粒子が分散媒に分散している形態、構成成分Ｚの塩化物の粒子が分散媒に分散している形態、構成成分Ｚのオキシクロリド化合物の粒子が分散媒に分散している形態、構成成分Ｚのオキシ硝酸化合物の粒子が分散媒に分散している形態である。コロイド溶液中の粒子は、１種であるか、又は２種以上であってもよい。分散媒は、例えば、水である。液層の好ましい具体例は、水酸化ジルコニウムのコロイド溶液層である。
【００６９】
溶液層としては、液層が、第２層１０３の主成分となる酸化物の酸素と結合する元素を含む水酸化物、炭酸化合物、塩化物、オキシクロリド化合物及びオキシ硝酸化合物から選ばれる少なくとも１種を含有する溶液層である形態は、例えば、ジルコニウム、シリコン、アルミニウム、ハフニウム、カルシウム、マグネシウム、ベリリウム、トリウム及びイットリウムのうち１種又は２種以上の元素（以降、構成成分Ｚということもある。）の水酸化物が溶媒に溶解している形態、構成成分Ｚのアルコキシド化合物が溶媒に溶解している形態、構成成分Ｚの炭酸化合物が溶媒に溶解している形態、構成成分Ｚの塩化物が溶媒に溶解している形態、構成成分Ｚのオキシクロリド化合物が溶媒に溶解している形態、構成成分Ｚのオキシ硝酸化合物が溶媒に溶解している形態である。分散媒は、例えば、イソプロパノール、エタノール、ｎ−ブタノールである。溶液層の好ましい具体例は、ケイ素アルコキシド及びジルコニウムアルコキシドを含有した、金属アルコキシド化合物の溶液層である。
【００７０】
液層は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、バインダーなどの各種添加材を含有していてもよい。第１層１０２と第２層１０３が密着し、剥離やクラックが発生しない良質な積層膜１０４を施工できる。
【００７１】
液層の形成の形態は、特に限定されず、例えば、刷毛塗り、スプレー塗布、ローラ塗布などである。液層の形成の形態は、液層を刷毛塗り又はスプレー塗布によって形成することが好ましい。第１層におけるクラック発生数が低減する。
【００７２】
乾燥固化工程において、液層の焼成温度は、液層の成分によって異なり特に限定されないが、例えば液層の成分がジルコニウム系であるとき、１００〜２００℃であることが好ましく、１００〜１８０℃であることがより好ましい。液層を乾燥固化することで、第２層１０３が第１層１０２の表面に固着する。このとき、第２層１０３は、十分硬いため、通常の取り扱いが可能である。その後、さらに揮発抑制部品の使用温度近傍において空焼きしてもよい。空焼きのタイミングは、実際の初回の使用の前に行ってもよく、又は実際の初回の使用のときに行われることとなってもよい。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
【００７４】
＜アンカー１つあたりの平均断面積＞
揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（型番ＪＳＭ−６０１０ＰＬＵＳ／ＬＡ、ＪＥＯＬ製）を用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚選出した。各画像のアンカーのうち、面積が１番目〜３番目に大きいアンカーである３箇所、すなわち合計１５箇所を選択して測定領域とした。画像寸法計測・粒子計測ソフト（製品名Ｑｕｉｃｋ  Ｇｒａｉｎ、（株）イノテック製）の粒子計測‐領域測定モードを使用して、図３に示す、アンカーの断面積Ｓ１を測定し、平均値を導出した。
【００７５】
＜アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合＞
揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚選出した。各画像のアンカーのうち、面積が１番目〜３番目に大きいアンカーである３箇所、すなわち合計１５箇所を選択して測定領域とした。画像寸法計測・粒子計測ソフトの粒子計測−領域測定モードを使用して、図３に示す、アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）を測定した。
【００７６】
＜層ごとの平均粒子径＞
ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した揮発抑制部品の断面の画像を５枚選出した。各画像の層ごとにおいて５本の線分をランダムに引き、線分法に従って、層ごとの平均粒子径を算出した。
【００７７】
＜層ごとの平均の空孔率＞
ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した揮発抑制部品の断面の画像を５枚選出した。各画像においてコントラストから空孔部分を選択し、空孔部分の面積を測定領域全体の面積で割って空孔率を測定した。測定は画像寸法計測・粒子計測ソフトの粒子計測−領域測定モードを使用し、層ごとの平均の空孔率を測定した。
【００７８】
＜層ごとの平均厚さ＞
ＳＥＭを用いて倍率２００倍で撮影した揮発抑制部品の断面の画像を５枚選出した。各画像の測定箇所を５箇所選択して選定し、各層の厚さを測定して、全測定箇所の平均値を導出し、倍率で割って層ごとの平均厚さを算出した。
【００７９】
＜クラック同士の平均間隔＞
第１層に生じた、金属系基材に対して略垂直方向のクラック（図５における貫通クラック１０８と封孔クラック１０９を含む）同士の間隔は、図５におけるＰに相当する。金属系基材に対して略垂直方向のクラックのうち、積層膜表面まで貫通したクラック（図５では、貫通クラック１０８を指す）同士の間隔は、図５におけるＬに相当する。測定領域における全Ｐの平均値を、金属系基材に対して略垂直方向のクラック同士の平均間隔Ｐａｖｅとし、測定領域における全Ｌの平均値を、金属系基材に対して略垂直方向のクラックのうち、積層膜表面まで貫通したクラック（貫通クラック１０８）同士の間隔Ｌａｖｅとする。ＳＥＭを用いて倍率２００倍で撮影した揮発抑制部品の断面の画像を５枚選出した。画像は１２６０〜３２００μｍの幅となるように連結して撮影し、その領域内において図５におけるＰ及びＬに相当するクラック同士の間隔の長さを測定して、平均値を導出してＰａｖｅ及びＬａｖｅを算出した。Ｐａｖｅが大きいほど、金属系基材に対して略垂直方向のクラック（貫通クラック１０８又は封孔クラック１０９）が少ないといえる。Ｌａｖｅが大きいほど、金属系基材に対して略垂直方向のクラックのうち、積層膜表面まで貫通したクラック（貫通クラック１０８）が少ないといえる。揮発抑制部品の引張前において、異方性は無いと考えられるため、揮発抑制部品の引張前の観察方向を一方向（図６に示すｙ方向）のみとした。
【００８０】
〔白金製の金属系基材〕
（実施例１）
（金属系基材）
長さ５０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１．３ｍｍの短冊状である、白金製の金属系基材（（株）フルヤ金属製）を準備した。
（溶射材）
溶射材としては、イットリア安定化ジルコニア（酸化イットリウムを２〜８質量％含有、粒径１０〜７５μｍ）を用いた。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
水を分散媒とし、ジルコニウム化合物７０〜８０質量％及びアルカリ金属ケイ酸塩１〜１０質量％を含有した、ジルコニウム化合物の分散液（ラスタッフ６１１０、（株）アクセス製）を第１コロイド溶液とした。また、イソプロパノールを溶媒の主成分とし、ケイ素アルコキシド及びジルコニウムアルコキシドを含有した、金属アルコキシド化合物の溶液（ラスタッフ６１２０、（株）アクセス製）を第２溶液とした。
（揮発抑制部品の作製）
溶射材をプラズマ溶射装置にて金属系基材の表面全体の上に吹き付けて、第１層を形成した。第１層を形成した金属系基材を室温に冷却した後、手作業にて長手方向に刷毛を用いて、図６に示すような、第１層における長さ３０ｍｍ×幅１０ｍｍの領域Ｃの上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。第１液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持した。こうすることによって、第１液層を乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて長手方向に刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成した。第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持した。こうすることによって、第２液層を乾燥固化して、第１層における領域Ｃの上に第２層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第２層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第２層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。その後、評価のため、揮発抑制部品を１３００℃で６０分空焼きした。電気炉はＳｉＣ炉（型番ＭＳＦＴ−１５２０、ヤマダデンキ製）を使用した。１３００℃で空焼きするときは１３００℃まで５時間で昇温し、１３００℃で１時間保持した後、室温まで５時間で降温してから取り出しを行った。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープ（型番ＶＨＸ−１０００、キーエンス製）を用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図７に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図８に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。図８に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカー１つあたりの平均断面積は、３１９．３７μｍ２であり、アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、９１％であった。第１層は、平均の空孔率が３．９２％であり、平均粒子径が４．９２μｍであり、平均厚さが１００μｍであった。第２層は、平均の空孔率が２４．５６％であり、平均粒子径が１．２４μｍであり、平均厚さが４１μｍであった。
（引張試験１）
室温において、図６に示すような、揮発抑制部品の両端の、長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍの領域Ｄを、万能試験機（型番５５８１、インストロン製）のチャックに装着して固定し、引張速度を０．２ｍｍ／ｍｉｎとし、領域Ｅで示すように、標点間距離を２０ｍｍとして引張試験を実施した。引張方向を図６に示すｘ方向とし、標点間伸びを、白金を室温から１３００℃に上昇した際の白金の熱膨張率に相当する１．４％にしたとき、目視上表面の剥離がなかった。
（引張試験２）
標点間伸びをより過酷な５．１％にして、引張試験１の揮発抑制部品を用いて試験した。ｘ方向及びｙ方向については図６に示すとおりである。引張試験後では、目視上表面の剥離がなかった。マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図９に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した断面の画像を図１０に示し、ｙ方向から観察した断面の画像を図１１に示す。揮発抑制部品の、ｘ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックもなかった。揮発抑制部品の、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離はないが、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｙ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｐａｖｅは、１２９μｍであり、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、１５７μｍであった。金属系基材と第１層との界面において、剥離がないことから、第１層は、密着性が良好であった。
【００８１】
（実施例２）
（金属系基材）
実施例１と同様に、金属系基材を準備した。
（溶射材）
実施例１と同様の溶射材を用いた。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
実施例１と同様の第１コロイド溶液及び第２溶液を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
実施例１と同様に、第１層を形成した。第１層を形成した金属系基材を室温に冷却した後、スプレー塗工機（型番Ｗ−１００、ＡＮＥＳＴ  ＩＷＡＴＡ製）を用いて、図６に示すような、第１層における長さ３０ｍｍ×幅１０ｍｍの領域Ｃの上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。自然乾燥によって第１液層を乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持して乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成した。第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持して乾燥固化して、第１層における領域Ｃの上に、第２層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第２層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第２層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。その後、評価のため、１３００℃で６０分空焼きした。電気炉はＳｉＣ炉（型番ＭＳＦＴ−１５２０、ヤマダデンキ製）を使用した。１３００℃で空焼きするときは１３００℃まで５時間で昇温し、１３００℃で１時間保持した後、室温まで５時間で降温してから取り出しを行った。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図１２に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図１３に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。図１３に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカーおよび第１層は実施例１と同様に形成されていた。第２層は、平均の空孔率が１７．６９％であり、平均粒子径が１．１３μｍであり、平均厚さが６２μｍであった。
（引張試験１）
実施例１と同様に、引張試験を実施した。引張方向を図６に示すｘ方向とし、標点間伸びを、白金を室温から１３００℃に上昇した際の白金の熱膨張率に相当する１．４％にしたとき、目視上表面の剥離がなかった。
（引張試験２）
標点間伸びをより過酷な５．１％にして、未引張の揮発抑制部品を用いて試験した。引張方向ｘ及びｘ方向に垂直なｙ方向については図６に示すとおりである。引張試験後では、目視上表面の剥離がなかった。マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図１４に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した断面の画像を図１５に示し、ｙ方向から観察した断面の画像を図１６に示す。揮発抑制部品の、ｘ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。揮発抑制部品の、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がないが、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｙ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｐａｖｅは、１０１μｍであり、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、１６７μｍであった。金属系基材と第１層との界面において、剥離がないことから、第１層は、密着性が良好であった。この結果、実施例１と実施例２において、第２層の塗布方法の違いによる保護層としての性能の違いは見られなかった。実施例２に対してさらに画像を解析した結果、引張試験後のアンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、ｘ方向から観察して８０％、ｙ方向から観察して７４％であった。
【００８２】
（比較例１）
（金属系基材）
実施例１と同様に、金属系基材を準備した。
（溶射材）
実施例１と同様の溶射材を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
実施例１と同様に金属系基材の表面全体の上に第１層を形成し、室温に冷却して揮発抑制部品を作製した。その後、評価のため、揮発抑制部品を１３００℃で６０分空焼きした。電気炉はＳｉＣ炉（型番ＭＳＦＴ−１５２０、ヤマダデンキ製）を使用した。１３００℃で空焼きするときは１３００℃まで５時間で昇温し、１３００℃で１時間保持した後、室温まで５時間で降温してから取り出しを行った。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図１７に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図１８に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。図１８に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカーおよび第１層は実施例１と同様に形成されていた。
（引張試験１）
実施例１と同様に、引張試験を実施した。引張方向を図６に示すｘ方向とし、標点間伸びを、白金を室温から１３００℃に上昇した際の白金の熱膨張率に相当する１．４％にしたとき、目視上表面の剥離がなかった。
（引張試験２）
標点間伸びをより過酷な５．３％にして、引張試験１の揮発抑制部品を用いて試験した。ｘ方向及びｙ方向については図６に示すとおりである。引張試験後では、目視上表面の剥離がなかった。マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図１９に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した断面の画像を図２０に示し、ｙ方向から観察した断面の画像を図２１に示す。揮発抑制部品の、ｘ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがほぼなかった。揮発抑制部品の、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がないが、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｙ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、８９μｍであった。画像の解析の結果、引張試験後のアンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、ｘ方向から観察して８０％、ｙ方向から観察して７３％であった。金属系基材と第１層との界面において、剥離がないことから、第１層は、密着性が良好であった。
【００８３】
（比較例２）
（金属系基材）
実施例１と同様に、金属系基材を準備した。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
実施例１と同様の第１コロイド溶液及び第２溶液を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
手作業にて長手方向に刷毛を用いて、金属系基材の表面全体の上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。自然乾燥によって第１液層を乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持して乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて長手方向に刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成し、第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持して乾燥固化して、金属系基材の表面全体の上に、第１層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第１層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第１層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。その後、評価のため、実施例１と同様に空焼きした。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図２２に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図２３に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がないが、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｙ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、６９μｍであった。ｙ方向から観察したとき、図２３に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカー１つあたりの平均断面積は、３８．６０μｍ２であり、アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、８０％であった。第１層は、平均の空孔率が２４．５６％であり、平均粒子径が１．２４μｍであり、平均厚さが４０μｍであった。
（引張試験１）
実施例１と同様に、引張試験を実施した。引張方向を図６に示すｘ方向とし、標点間伸びを、白金を室温から１３００℃に上昇した際の白金の熱膨張率に相当する１．４％にしたとき、目視上表面の一部に剥離があった。
（引張試験２）
標点間伸びをより過酷な７．８％にして、未引張の揮発抑制部品を用いて試験した。ｘ方向及びｙ方向については図６に示すとおりである。引張試験後では、目視上表面の一部に剥離があった。マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図２４に示す。揮発抑制部品の表面の一部に剥離があった。ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した断面の画像を図２５に示し、ｙ方向から観察した断面の画像を図２６に示す。揮発抑制部品の、ｘ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離があり、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。揮発抑制部品の、ｙ方向から観察した断面にも、金属系基材と第１層との界面での剥離があり、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｘ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、７７μｍであった。ｙ方向から観察したとき、クラック同士の平均間隔Ｌａｖｅは、２４μｍであった。画像の解析の結果、引張試験後のアンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、ｘ方向から観察して４８％、ｙ方向から観察して５６％であった。金属系基材と第１層との界面において、剥離があることから、第１層は、密着性に劣っていた。
【００８４】
（比較例３）
（金属系基材）
実施例１と同様に、金属系基材を準備した。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
実施例１と同様の第１コロイド溶液及び第２溶液を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
スプレー塗工機を用いて、金属系基材の表面全体の上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。自然乾燥によって第１液層を乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持して乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成した。第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持して乾燥固化して、金属系基材の表面全体の上に、第１層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第１層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第１層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。その後、評価のため、実施例１と同様に空焼きした。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図２７に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図２８に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面の一部が剥離していて、金属系基材の表面が露出していた。ｙ方向から観察したとき、露出した部分同士の平均間隔Ｌａｖｅは、７１μｍであった。図２８に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカー１つあたりの平均断面積は、６６．０７μｍ２であり、アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、５６．８８％であった。第１層は、平均の空孔率が１７．６９％であり、平均粒子径が１．１３μｍであり、平均厚さが３９μｍであった。
（引張試験１）
実施例１と同様に、引張試験を実施した。引張方向を図６に示すｘ方向とし、標点間伸びを、白金を室温から１３００℃に上昇した際の白金の熱膨張率に相当する１．４％にしたとき、目視上表面の剥離がなかった。
（引張試験２）
標点間伸びをより過酷な５．２％にして、引張試験１の揮発抑制部品を用いて試験した。ｘ方向及びｙ方向については図６に示すとおりである。引張試験後では、目視上表面の剥離がなかった。マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図２９に示す。揮発抑制部品の表面の一部に剥離があった。ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｘ方向から観察した断面の画像を図３０に示し、ｙ方向から観察した断面の画像を図３１に示す。揮発抑制部品の、ｘ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離があり、金属系基材の表面が露出し、第１層が付着している箇所において、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。揮発抑制部品の、ｙ方向から観察した断面にも、金属系基材と第１層との界面での剥離があり、金属系基材の表面が露出し、第１層が付着している箇所において、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがあった。ｘ方向から観察したとき、露出した部分同士の平均間隔Ｌａｖｅは、８２μｍであった。ｙ方向から観察したとき、露出した部分同士の平均間隔Ｌａｖｅは、５４μｍであった。画像の解析の結果、引張試験後のアンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、ｘ方向から観察して４２％、ｙ方向から観察して４６％であった。金属系基材と第１層との界面において、剥離があることから、第１層は、密着性に劣っていた。
【００８５】
（Ｘ線回折）
実施例１〜実施例２の積層膜及び比較例１〜比較例３の第１層について、Ｘ線回折によって、結晶構造を解析した。実施例１、実施例２及び比較例１の第１層の結晶構造は、イットリア安定化ＺｒＯ２正方晶であり、実施例１及び実施例２の第２層、並びに比較例２及び比較例３の第１層の結晶構造は、Ｚｒ（ＳｉＯ４）正方晶とＺｒＯ２単射晶であった。
【００８６】
揮発抑制部品の表面及び断面の観察の結果から、実施例１〜実施例２で得られた揮発抑制部品では、揮発抑制部品の表面の剥離が、密着層である第１層によって防止され、揮発抑制部品の表面まで到達する、金属系基材に対して略垂直方向のクラックの伝播が、保護層である第２層によって良好に抑制されたことが示された。引張試験前において、実施例１及び実施例２のＳ２／Ｓ１が、比較例２及び比較例３のＳ２／Ｓ１よりも高いため、Ｓ２／Ｓ１が高いということは、金属系基材と第１層との密着性の向上、すなわち揮発抑制部品の表面の剥離の防止の要因の一つとなると考えられる。実施例１と実施例２において、第１層に生じる、金属系基材に対して略垂直方向の平均クラック数に若干の違いはあるが、第２層の保護層としての性能は、その塗布方法によらず同等となった。一方、比較例１では、第１層の上に層が一切存在しないため、クラックの伝播の抑制が良好ではなかった。比較例２では、第１層が密着性に劣るため、揮発抑制部品の表面が剥離し、また第１層の上に層が一切存在しないため、クラックの伝播の抑制が良好ではなかった。比較例３では、第１層がより密着性に劣るため、揮発抑制部品の表面が剥離して、金属系基材の表面が露出し、また第１層の上に層が一切存在しないため、クラックの伝播の抑制が良好ではなかった。
【００８７】
（実施例３）
（金属系基材）
長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ１．３ｍｍの白金製の金属系基材（（株）フルヤ金属製）を準備した。
（溶射材）
実施例１と同様の溶射材を用いた。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
実施例１と同様の第１コロイド溶液及び第２溶液を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
実施例２と同様に、第１層を形成した。第１層を形成した金属系基材を室温に冷却した後、第１層における領域Ｃの上を、第１層全体の上に変更した以外は実施例２と同様に第２層を形成し、揮発抑制部品を作製した。その後、評価のため、実施例１と同様に空焼きした。
【００８８】
（比較例４）
（金属系基材）
実施例３と同様の金属系基材を準備した。
（溶射材）
実施例１と同様の溶射材を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
実施例１と同様に金属系基材の表面全体の上に第１層を形成し、室温に冷却して揮発抑制部品を作製した。その後、評価のため、実施例１と同様に空焼きした。
【００８９】
（比較例５）
（金属系基材）
実施例３と同様の金属系基材を準備した。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
実施例１と同様の第１コロイド溶液及び第２溶液を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
スプレー塗工機を用いて、金属系基材の表面全体の上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。自然乾燥によって第１液層を乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持して乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成した。第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持して乾燥固化して、金属系基材の表面全体の上に、第１層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第１層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第１層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。その後、評価のため、実施例１と同様に空焼きした。
【００９０】
（比較例６）
（金属系基材）
実施例３と同様の金属系基材を準備し、コーティング層がない試料とした。
【００９１】
（揮発試験）
実施例３及び比較例４〜比較例６の揮発抑制部品を各１個準備し、個別に質量を測定した。電気炉はＳｉＣ炉（型番ＭＳＦＴ−１５２０、ヤマダデンキ製）を使用した。炉内は大気雰囲気にして揮発試験を実施した。揮発試験は、まず炉内に実施例３及び比較例４〜比較例６の揮発抑制部品を各１個投入し、炉内温度を１５００℃まで５時間かけて昇温し、１５００℃に到達した時間を試験時間ゼロとした。その後１５００℃で１００時間保持した後に室温まで５時間かけて降温して実施例３及び比較例４〜比較例６の揮発抑制部品を炉内から取り出し、質量を測定した。測定が終了した揮発抑制部品は同様の手順で繰り返し揮発試験を実施し、以降、１５００℃で保持している累積時間が３００、５００、７００、１０００及び１２００時間となるタイミングで同様の測定を繰り返し、１２００時間後のサンプルは炉内に再投入せずにそのまま揮発試験を終了した。質量を測定した時点の累積時間がｎ時間であるときの揮発率を、以下の数１に示す式を用いて算出した。平均揮発速度は、以下の数２に示す式を用いて算出した。１２００時間後において、比較例６の金属系基材の揮発率を１００％とした場合に対し、実施例３で得られた揮発抑制部品は、６２％抑制し、比較例４で得られた揮発抑制部品は、３６％抑制し、比較例５で得られた揮発抑制部品は、１６％抑制した。
【数１】
2020056091.tif 000003
【数２】
2020056091.tif 000004
【００９２】
揮発試験時間に対する揮発率及び平均揮発速度の関係を図３２に示した。図３２において、２重コートは実施例３であり、溶射コートのみは比較例４であり、液コートのみは比較例５であり、コーティングレスは比較例６である。図３２の結果より明らかなように、実施例３では、酸化揮発が良好に抑制された。一方、比較例４及び比較例５では、第１層の上に層が一切存在しないため、酸化揮発の抑制が良好ではなかった。比較例６では、コーティング層が一切存在しないため、酸化揮発の抑制が良好ではなかった。
【００９３】
〔イリジウム製の金属系基材〕
（実施例４）
（金属系基材）
長さ２０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ１ｍｍのイリジウム製の金属系基材（（株）フルヤ金属製）を準備した。
（溶射材）
溶射材としては、イットリア安定化ジルコニア（酸化イットリウムを２〜８質量％含有、粒径１０〜７５μｍ）を用いた。
（第１コロイド溶液及び第２溶液）
水を分散媒とし、ジルコニウム化合物７０〜８０質量％及びアルカリ金属ケイ酸塩１〜１０質量％を含有した、ジルコニウム化合物の分散液（ラスタッフ６１１０、（株）アクセス製）を第１コロイド溶液とした。また、イソプロパノールを溶媒の主成分とし、ケイ素アルコキシド及びジルコニウムアルコキシドを含有した、金属アルコキシド化合物の溶液（ラスタッフ６１２０、（株）アクセス製）を第２溶液とした。
（揮発抑制部品の作製）
溶射材をプラズマ溶射装置にて金属系基材の表面全体の上に吹き付けて、第１層を形成した。スプレー塗工機（型番Ｗ−１００、ＡＮＥＳＴ  ＩＷＡＴＡ製）を用いて、第１層全体の上に第１コロイド溶液を塗布して、第１液層を形成した。第１液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１５０℃で２０分維持した。こうすることによって、第１液層を乾燥固化して、塗工層を形成した。乾燥固化後、手作業にて長手方向に刷毛を用いて、塗工層の表面全体の上に第２溶液を塗布して第２液層を形成した。第２液層を自然乾燥させた後、電気炉を用いて１００℃で２０分維持した。こうすることによって、第２液層を乾燥固化して、第１層全体の上に第２層を形成し、揮発抑制部品を作製した。第２層は、塗工層と、第２溶液を塗布して形成した第２液層の乾燥固化物とを含んでいる。すなわち、第２層は、第１コロイド溶液の分散媒以外の成分と、第２溶液の溶媒以外の成分とを含有している。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープ（型番ＶＨＸ−１０００、キーエンス製）を用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図３３に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図３４に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。図３４に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカー１つあたりの平均断面積は、３２７．９０μｍ２であり、アンカーに対する、アンカーに入り込んだ第１層が占める面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）は、９３．５％であった。第１層は、平均の空孔率が３．６５％であり、平均粒子径が４．８４μｍであり、平均厚さが８１μｍであった。第２層は、平均の空孔率が２３．７６％であり、平均粒子径が１．０６μｍであり、平均厚さが５１μｍであった。
【００９４】
（比較例７）
（金属系基材）
実施例４と同様に、金属系基材を準備した。
（溶射材）
実施例４と同様の溶射材を用いた。
（揮発抑制部品の作製）
実施例４と同様に金属系基材の表面全体の上に第１層を形成し、室温に冷却して揮発抑制部品を作製した。
（揮発抑制部品の表面観察）
マイクロスコープを用いて、揮発抑制部品の表面を撮影した。揮発抑制部品の表面の画像を図３５に示す。揮発抑制部品の表面の剥離はなかった。
（揮発抑制部品の断面観察）
ＳＥＭを用いて、揮発抑制部品の断面を撮影した。揮発抑制部品の、図６におけるｙ方向から観察した断面の画像を図３６に示す。揮発抑制部品において、ｙ方向から観察した断面には、金属系基材と第１層との界面での剥離がなく、金属系基材に対して略垂直方向のクラックがなかった。図３６に示すような揮発抑制部品の断面のうち、金属系基材と第１層との境界面の断面を、ＳＥＭを用いて倍率２０００倍で撮影した画像を５枚用いて解析した結果、アンカーおよび第１層は実施例４と同様に形成されていた。
【００９５】
（比較例８）
（金属系基材）
実施例４と同様の金属系基材を準備し、コーティング層がない試料とした。
【００９６】
（揮発試験）
実施例４及び比較例７〜比較例８の揮発抑制部品を各１個準備し、個別に質量を測定した。電気炉はＳｉＣ炉（型番ＭＳＦＴ−１５２０、ヤマダデンキ製）を使用した。炉内は大気雰囲気にして揮発試験を実施した。揮発試験は、まず炉内温度を１５００℃まで２時間かけて昇温し、１５００℃に到達したところで、炉内に実施例４及び比較例７〜比較例８の揮発抑制部品を各１個投入し、その投入した時間を試験時間ゼロとした。その後１５００℃で任意の時間保持した後に炉内から取り出し、室温まで空冷し、質量を測定した。測定が終了した揮発抑制部品は同様の手順で繰り返し揮発試験を実施し、以降、１５００℃で保持している累積時間が１０００時間となるまで同様の測定を繰り返し、１０００時間後のサンプルは炉内に再投入せずにそのまま揮発試験を終了した。質量を測定した時点の累積時間がｎ時間であるときの揮発率を、数１に示す式を用いて算出した。平均揮発速度は、数２に示す式を用いて算出した。１０００時間後において、比較例８の金属系基材の揮発率を１００％とした場合に対し、実施例４で得られた揮発抑制部品は、９３％抑制し、比較例７で得られた揮発抑制部品は、８７％抑制した。
【００９７】
揮発試験時間に対する揮発率及び平均揮発速度の関係を図３７に示した。図３７において、２重コートは実施例４であり、溶射コートのみは比較例７であり、コーティングレスは比較例８である。図３７の結果より明らかなように、実施例４では、酸化揮発が良好に抑制された。一方、比較例７では、第１層の上に層が一切存在しないため、酸化揮発の抑制が十分ではなかった。比較例８では、コーティング層が一切存在しないため、酸化揮発の抑制が良好ではなかった。
【符号の説明】
【００９８】
１００  揮発抑制部品
１０１  金属系基材
１０２  第１層
１０３  第２層
１０４  積層膜
１０５  入り込み曲線部
１０６  アンカー
１０７  表面補助線
１０８  貫通クラック
１０９  封孔クラック
【図１】
2020056091.tif 000005
【図２】
2020056091.tif 000006
【図３】
2020056091.tif 000007
【図４】
2020056091.tif 000008
【図５】
2020056091.tif 000009
【図６】
2020056091.tif 000010
【図７】
2020056091.tif 000011
【図８】
2020056091.tif 000012
【図９】
2020056091.tif 000013
【図１０】
2020056091.tif 000014
【図１１】
2020056091.tif 000015
【図１２】
2020056091.tif 000016
【図１３】
2020056091.tif 000017
【図１４】
2020056091.tif 000018
【図１５】
2020056091.tif 000019
【図１６】
2020056091.tif 000020
【図１７】
2020056091.tif 000021
【図１８】
2020056091.tif 000022
【図１９】
2020056091.tif 000023
【図２０】
2020056091.tif 000024
【図２１】
2020056091.tif 000025
【図２２】
2020056091.tif 000026
【図２３】
2020056091.tif 000027
【図２４】
2020056091.tif 000028
【図２５】
2020056091.tif 000029
【図２６】
2020056091.tif 000030
【図２７】
2020056091.tif 000031
【図２８】
2020056091.tif 000032
【図２９】
2020056091.tif 000033
【図３０】
2020056091.tif 000034
【図３１】
2020056091.tif 000035
【図３２】
2020056091.tif 000036
【図３３】
2020056091.tif 000037
【図３４】
2020056091.tif 000038
【図３５】
2020056091.tif 000039
【図３６】
2020056091.tif 000040
【図３７】
2020056091.tif 000041