(57)【要約】【課題】クラックの発生を抑制しつつ緻密な溶射皮膜を形成可能な溶射用スラリーを提供する。【解決手段】溶射用スラリーは、溶射粒子と、溶射粒子が分散した分散媒と、を含有する。そして、溶射粒子の体積基準の積算粒子径分布における粒子径１３．２μｍの積算頻度が９５％以上であり、且つ、粒子径０．５１μｍの積算頻度が８％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射粒子と、前記溶射粒子が分散した分散媒と、を含有する溶射用スラリーであって、前記溶射粒子の体積基準の積算粒子径分布における粒子径１３．２μｍの積算頻度が９５％以上であり、且つ、粒子径０．５１μｍの積算頻度が８％以下である溶射用スラリー。
【請求項２】
前記溶射粒子の体積基準の積算粒子径分布における粒子径５．１μｍの積算頻度が７５％以上である請求項１に記載の溶射用スラリー。
【請求項３】
粘度が３．７ｍＰａ・ｓ以上４．６ｍＰａ・ｓ以下である請求項１又は請求項２に記載の溶射用スラリー。
【請求項４】
前記溶射粒子が金属酸化物の粒子である請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶射用スラリー。
【請求項５】
前記金属酸化物が酸化イットリウムである請求項４に記載の溶射用スラリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶射用スラリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶射法は、溶射材料を基材に吹き付けて基材上に皮膜を形成する技術であるが、溶射粒子を分散媒に分散させたスラリーを溶射材料として用いる溶射法も知られている（例えば特許文献１を参照）。スラリーを溶射材料として用いると、緻密な（気孔が少ない）溶射皮膜が形成されやすいものの、溶射皮膜にクラックが発生する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、クラックの発生を抑制しつつ緻密な溶射皮膜を形成可能な溶射用スラリー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】
【０００５】
本発明の一態様に係る溶射用スラリーは、溶射粒子と、溶射粒子が分散した分散媒と、を含有する溶射用スラリーであって、溶射粒子の体積基準の積算粒子径分布における粒子径１３．２μｍの積算頻度が９５％以上であり、且つ、粒子径０．５１μｍの積算頻度が８％以下であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、クラックの発生を抑制しつつ緻密な溶射皮膜を形成することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
【０００８】
本実施形態の溶射用スラリーは、溶射粒子と、溶射粒子が分散した分散媒と、を含有する。そして、この溶射粒子の体積基準の積算粒子径分布における粒子径１３．２μｍの積算頻度が９５％以上であり、且つ、粒子径０．５１μｍの積算頻度が８％以下である。
このような構成の溶射用スラリーを用いて溶射を行えば、小粒径（粒子径０．５１μｍ以下）の溶射粒子の割合が少ないため、クラックの発生を抑制しつつ緻密な溶射皮膜を形成することが可能である。
【０００９】
以下に、本実施形態の溶射用スラリーについて、さらに詳細に説明する。
本実施形態の溶射用スラリーは、溶射粒子と、溶射粒子が分散した分散媒と、を含有する。溶射粒子と分散媒を混合して溶射粒子を分散媒に分散させることにより、溶射用スラリーを製造することができる。
【００１０】
溶射粒子の種類は特に限定されるものではないが、金属酸化物（セラミックス）、金属、樹脂、サーメット等の粒子を使用することができる。
金属酸化物の種類は特に限定されるものではないが、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を使用することができる。
【００１１】
溶射粒子の粒子径分布については、体積基準の積算粒子径分布における粒子径１３．２μｍの積算頻度が９５％以上であり、且つ、粒子径０．５１μｍの積算頻度が８％以下であるが、さらに、粒子径５．１μｍの積算頻度が７５％以上であってもよい。このような構成であれば、緻密さがより高く（すなわち、気孔がより少なく）且つ表面粗さＲａが優れた溶射皮膜を形成することが可能である。
【００１２】
特許文献１には、緻密な溶射皮膜を形成する観点から、「酸化イットリウム粒子の平均粒子径（体積平均径）は６μｍ以下である。酸化イットリウム粒子の平均粒子径が小さくなるほど、溶射用スラリーから形成される溶射皮膜中の気孔率が小さくなる結果、溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性は向上する。」と記載されている。それに対して、本発明者らは、粒子径を小さくしすぎると溶射皮膜にクラックが発生しやすくなることを見出し、粒子径０．５１μｍの積算頻度を８％以下に制限することによってクラックの発生を抑制しつつ緻密な溶射皮膜が得られることを見出した。
【００１３】
本実施形態の溶射用スラリーにおける溶射粒子の濃度は特に限定されるものではないが、例えば、５質量％以上５０質量％以下としてもよく、より好ましくは３０質量％以上５０質量％以下である。溶射粒子の濃度が３０質量％以上であれば、溶射用スラリーから単位時間あたりに製造される溶射皮膜の厚さが十分に大きくなりやすい。
【００１４】
また、本実施形態の溶射用スラリーの粘度は特に限定されるものではないが、例えば、３．７ｍＰａ・ｓ以上４．６ｍＰａ・ｓ以下としてもよい。このような構成であれば、溶射皮膜の表面粗さが小さくなりやすいという効果が奏される。
分散媒の種類は特に限定されるものではないが、例えば、水、有機溶剤、及びこれらの溶剤のうち２種以上の溶剤の混合溶剤を使用することができる。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類を使用することができる。
【００１５】
本実施形態の溶射用スラリーは、所望により、溶射粒子、分散媒以外の成分をさらに含有してもよい。例えば、溶射用スラリーの性能を向上させるために、必要に応じて、添加剤をさらに含有してもよい。添加剤としては、例えば、分散剤、粘度調整剤、凝集剤、再分散性向上剤、消泡剤、凍結防止剤、防腐剤、防カビ剤が挙げられる。分散剤は、分散媒中での溶射粒子の分散安定性を向上させる性質を有しており、ポリビニルアルコール等の高分子型分散剤や、界面活性剤型分散剤がある。これらの添加剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１６】
〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
溶射粒子である酸化イットリウム粒子を、分散媒である水に混合し分散させて、９種の溶射用スラリーを製造した。酸化イットリウム粒子として、性状（体積基準の積算粒子径分布における粒子径０．５１μｍ、５．１μｍ、及び１３．２μｍの積算頻度、並びに、体積基準の積算粒子径分布において小粒径側からの積算頻度が５０％となる粒子径（以下「Ｄ５０」と記す））が異なる９種のうちのいずれか１種を使用することにより、９種の溶射用スラリーを製造した。
【００１７】
９種の溶射用スラリー中の酸化イットリウム粒子の濃度は、いずれも３０質量％である。また、酸化イットリウム粒子の性状、すなわち、上記３つの積算頻度及びＤ５０は、表１に記載の通りである。さらに、９種の溶射用スラリーの粘度は、表１に記載の通りである。
なお、酸化イットリウム粒子の粒子径や体積基準の積算粒子径分布は、株式会社堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−３００を用いて測定した。また、溶射用スラリーの粘度はＢ型粘度計を用いて測定した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
次に、基材を用意し、上記の溶射用スラリーを用いて基材に溶射を施し、基材表面に溶射皮膜を形成した。この基材の材質はアルミニウムである。また、溶射を施す基材表面に対してショットブラストが施されており、その表面の表面粗さＲａは１．１μｍとされている。
【００２０】
表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定の方法に準拠して測定した。株式会社ミツトヨ製の表面粗さ計「ＳＶ−３０００Ｓ  ＣＮＣ」を用いて、基材表面（被溶射面）の任意の５点で表面粗さＲａを測定し、測定した５点の表面粗さＲａの平均値をその基材表面の表面粗さＲａとした。基準線長さ及びカットオフ値はそれぞれ０．８ｍｍとした。
上記の溶射用スラリーを用いた溶射は、プログレッシブサーフェイス社製のプラズマ溶射装置１００ＨＥを用いて行った。溶射条件は以下の通りである。
【００２１】
アルゴンガスの流量：１８０ＮＬ／ｍｉｎ
窒素ガスの流量    ：  ７０ＮＬ／ｍｉｎ
水素ガスの流量    ：  ７０ＮＬ／ｍｉｎ
プラズマ出力      ：１０５ｋＷ
溶射距離          ：  ７６ｍｍ
トラバース速度    ：１５００ｍｍ／ｓ
溶射角度          ：  ９０°
スラリー供給量    ：  ３８ｍＬ／ｍｉｎ
パス数            ：  ５０パス
【００２２】
次に、溶射によって基材上に形成された溶射皮膜について評価を行った。すなわち、クラックの有無、緻密さ（気孔率）、及び表面粗さＲａを評価した。まず、クラックの有無の評価方法を下記に示す。
溶射皮膜を形成した基材を切断し、２種混合硬化性樹脂に包埋した。そして、得られた包埋物を研磨することにより、溶射皮膜の断面を鏡面研磨した。この断面を走査型電子顕微鏡で観察することにより、クラックの有無を確認した。結果を表１に示す。表１においては、溶射皮膜にクラックが確認された場合は×印、確認されなかった場合は○印で示してある。
【００２３】
緻密さ（気孔率）の評価方法は下記の通りである。クラックの有無の評価方法で用いた包埋物における溶射皮膜の断面を、マイクロスコープを使用して１０００倍に拡大して撮影した。得られた画像データを、株式会社日本ローパー製の画像解析ソフトＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓを用いて画像解析することにより、気孔率を算出した。画像解析においては、気孔部と固相部とを分離する２値化を行い、全断面積に占める気孔部の面積の割合として規定される気孔率（％）を算出した。結果を表１に示す。表１においては、溶射皮膜にクラックが発生し気孔率の測定ができなかった場合は×印、気孔率が１％超過３％以下であった場合は△印、気孔率が１％以下であった場合は○印で示してある。
【００２４】
表面粗さＲａの評価方法は下記の通りである。基材上に形成された溶射皮膜の表面の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定の方法に準拠して測定した。株式会社ミツトヨ製の表面粗さ計「ＳＶ−３０００Ｓ  ＣＮＣ」を用いて、溶射皮膜の表面の任意の５点で表面粗さＲａを測定し、測定した５点の表面粗さＲａの平均値をその溶射皮膜の表面粗さＲａとした。基準線長さ及びカットオフ値はそれぞれ０．８ｍｍとした。結果を表１に示す。表１においては、表面粗さＲａの測定値が１．０μｍ未満であった場合は○印、１．０μｍ以上１．５μｍ以下であった場合は△印で示してある。
【００２５】
表１に示す結果から分かるように、比較例１、２は、溶射皮膜にクラックが発生しており、気孔率の測定ができなかった。これに対して、実施例１〜７は、溶射皮膜にクラックが発生しておらず、気孔率も小さく、表面粗さも優れていた。特に、実施例１〜４は、気孔率が特に小さく、表面粗さも特に優れていた。