(57)【要約】【課題】溶射膜の緻密性及び基材との密着性の向上を図ることが可能な溶射部材の製造方法を提供する。【解決手段】プラズマ炎Ｐを形成するプラズマ炎形成工程Ｓ１と、平均粒子径が１μｍ以上６μｍ以下の溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーＳをプラズマ炎に供給するスラリー供給工程Ｓ２と、スラリーＳが供給されたプラズマ炎Ｐの一部をプラズマ炎Ｐの周囲から水Ｗによって冷却する冷却工程Ｓ３と、基材２０の表面温度を１００℃以上１５０℃以下に制御した状態で、溶射粒子を６００ｍ／秒以上１１００ｍ／秒以下の速さで基材２０の表面に衝突させる衝突工程Ｓ４とを備えることにより、基材２０の表面に溶射膜３０を形成する。【選択図】図２
2019090074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ炎を形成する工程と、
平均粒子径が１μｍ以上６μｍ以下の溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーを前記プラズマ炎に供給する工程と、
前記スラリーが供給された前記プラズマ炎の一部を前記プラズマ炎の周囲から冷却溶媒によって冷却する工程と、
金属からなる基材の表面温度を１００℃以上１５０℃以下に制御した状態で、前記溶射粒子を６００ｍ／秒以上１１００ｍ／秒以下の速さで前記基材の表面に衝突させる工程とを備えることにより、前記基材の表面に溶射膜を形成することを特徴とする溶射部材の製造方法。
【請求項２】
前記基材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記溶射粒子は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）であることを特徴とする請求項１に記載の溶射部材の製造方法。
【請求項３】
前記冷却溶媒は水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶射部材の製造方法。
【請求項４】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる溶射膜が密着してなる溶射部材であって、
前記溶射膜の気孔が２％以下であり、
前記基板と前記溶射膜との密着強度が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする溶射部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射部材の製造方法及び溶射部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶デバイスなどを製造する場合、Ｓｉウエハやガラス基板に形成された所定の膜をＣＦ４などのハロゲン系の腐食性ガスを用いプラズマ環境下で処理するドライエッチングなどの工程が存在する。そこで、近年、半導体デバイス、液晶デバイスなどの製造装置において、プラズマ環境下で腐食ガスに曝されるチャンバーや各種部材に用いられる、Ａｌなどの金属材料からなる基材の耐食を防止するために、基材の表面に耐食性を有するＹ２Ｏ３などからなる溶射膜を形成することがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このような溶射膜は、パーティクルの発生を抑制するために、表面が緻密であることが要求され、そのためには気孔率を小さくすることが必要である。気孔率を小さくするためには、粉末原料の平均粒子径を小さくすればよいことが知られている。
【０００４】
粉末原料をそのまま溶射する乾式溶射と比較して、粉末原料を分散させたスラリーを用いて溶射する湿式溶射によって溶射膜を形成すれば、平均粒子径が小さな粉末材料を用いることができ、溶射膜の気孔率が小さくなる。例えば、特許文献２には、平均粒子径が６μｍ以下の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を粉末原料とした湿式プラズマ溶射によって溶射膜を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６４３５４号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
しかしながら、湿式プラズマ溶射においても、例えば気孔率が２％など、非常に緻密な溶射膜を形成すること、又は、密着強度が２０ＭＰａ以上など、基材と溶射膜との密着性を非常に強固なものとすることはできないという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、溶射膜の緻密性及び基材との密着性の向上を図ることが可能な溶射部材の製造方法及び溶射部材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】
【０００８】
本発明の溶射部材の製造方法は、プラズマ炎を形成する工程と、平均粒子径が１μｍ以上６μｍ以下の溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーを前記プラズマ炎に供給する工程と、前記スラリーが供給された前記プラズマ炎の一部を前記プラズマ炎の周囲から冷却溶媒によって冷却する工程と、金属からなる基材の表面温度を１００℃以上１５０℃以下に制御した状態で、前記溶射粒子を６００ｍ／秒以上１１００ｍ／秒以下の速さで前記基材の表面に衝突させる工程とを備えることにより、前記基材の表面に溶射膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明の溶射部材の製造方法によれば、プラズマ炎の中央部にて運ばれる溶射粒子は十分に溶融した状態であるため、基材に衝突しその後冷却することにより、気孔の少ない緻密な溶射膜が得られる一方で、プラズマ炎の周囲部にて運ばれる溶射粒子は十分な溶射状態とは言えず、このような溶射粒子が溶射膜に含まれると緻密な溶射膜が得られないことを見出したことに基づき、プラズマ炎の一部をその周囲から冷却溶媒によって冷却することによって、プラズマ炎の周囲部の温度を低下させている。これにより、プラズマ炎の周囲部の溶射粒子は非溶融状態となり、溶射粒子はそのまま基材と衝突して、基材の表面に堆積しない。よって、緻密性及び基材との密着性が劣る溶射膜が形成されることの防止を図ることが可能となる。
【００１０】
さらに、溶射粒子の平均粒子径が６μｍ以下と小さいので、基板の表面に堆積された溶射粒子同士又は溶射粒子と基板との間に生じる隙間が小さい。また、基材の表面温度を１００℃以上に制御しているので、基板の表面に衝突した溶射粒子が急激に冷却されることの抑制を図ることが可能となる。また、溶射粒子の溶射速度が６００ｍ／秒以上であるので、半溶融状態の溶射粒子が基板の表面に高速で衝突する。これらにより、溶射膜の緻密性及び溶射膜と基材との密着性が劣ることの防止を図ることが可能となる。
【００１１】
また、溶射粒子の平均粒子径が１μｍ以上であるので、溶射粒子が基板の表面に堆積されずに飛散するものが少なく、材料効率が劣らないように図ることが可能となる。
【００１２】
また、基材２０の表面温度を１５０℃以下に制御しているので、基材の熱変形を防止することができ、これによって、その後の冷却による内部応力による変形によって基材又は溶射膜が割れるなどの不具合の防止を図ることが可能となる。
【００１３】
また、溶射粒子の溶射速度が１１００ｍ／秒以下であるので、プラズマ溶射装置の負担軽減、半溶融状態の溶射粒子が基板の表面に衝突する速度が高速過ぎるための飛び散りによる材料ロスの抑制を図ることが可能となる。
【００１４】
本発明の溶射部材の製造方法において、例えば、前記基材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記溶射粒子は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）である。また、例えば、前記冷却溶媒は水である。
【００１５】
本発明の溶射部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる溶射膜が密着してなる溶射部材であって、気孔が２％以下の緻密な溶射膜を有し、基板と溶射膜との密着強度が２０ＭＰａ以上と密着性が高い。これにより、耐食性に優れ、基板と溶射膜との剥離が生じ難い溶射部材となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る溶射部材の製造方法において好適に使用されるプラズマ溶射装置の模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る溶射部材の製造方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る溶射部材１０の製造方法について図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、本製造方法において好適に使用されるプラズマ溶射装置１００の一例について、模式的に示す図１を参照して説明する。プラズマ溶射装置１００は、プラズマ溶射を行うことが可能な通常のプラズマ溶射装置本体１１０に加えて、スラリー供給装置１２０、ウォータシュラウド（water shroud：水シュラウド）１３０及び基板保持装置１４０を備えている。
【００１９】
プラズマ溶射装置本体１１０は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、加圧プラズマ溶射法などのガスプラズマ溶射法によってプラズマ溶射を行うことが可能な従来公知の装置でよい。以下、プラズマ溶射装置本体１１０の一例について説明する。プラズマ溶射装置本体１１０は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、加圧プラズマ溶射法などのガスプラズマ溶射法で溶射する市販のプラズマ溶射装置であればよく、特に限定されない。
【００２０】
プラズマ溶射装置本体１１０は、ノズル状のアノード（陽極電極）１１１とアノードの中心に配置されたカソード（陰極電極）１１２とからなる一対の電極を備えている。アノード１１１とカソード１１２との間には図示しない直流高圧電源が接続されている。
【００２１】
さらに、プラズマ溶射装置本体１１０は、ガス供給路１１３を備えている。ガス供給路１１３は、プラズマガス（キャリアガス）Ｇをアノード１１１とカソード１１２との間の隙間を介して外部に向けて供給するように構成されている。プラズマガスＧとして、例えば、Ａｒ、Ａｒ＋Ｎ２，Ａｒ＋Ｈ２、Ａｒ＋Ｎ２＋Ｈ２、Ａｒ＋ＣＯ２又はＡｒ＋Ｏ２などが用いられる。
【００２２】
スラリー供給装置１２０は、プラズマ炎Ｐの軸に交差するようにアノード１１１の開口部付近に設けられており、図示しないスラリー供給源から溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーＳを供給する。
【００２３】
アノード１１１とカソード１１２との間に高電圧が印加されるとアークが発生し、これにより、ガス供給路１１３を介して供給されるプラズマガスＧはプラズマ炎Ｐとなって噴出する。そして、この噴出するプラズマ炎Ｐに、スラリー供給装置１２０からスラリーＳを供給することにより、プラズマ炎Ｐに溶射粒子が投入される。
【００２４】
これによって、溶射粒子は、プラズマ炎Ｐ中で高温加熱され外表面付近が少なくも半溶融状態となって、プラズマ炎Ｐに乗って基板保持装置１４０に保持されている基板２０に衝突する。基板２０に衝突した溶射粒子は、基板２０に堆積され、その後冷却される。これにより、基材２０の表面に溶射膜３０が形成される。
【００２５】
ウォータシュラウド１３０は、スラリー供給装置１２０より下流側に設けられている。ウォータシュラウド１３０は、図示しない水供給源から水供給管１３１を介して水Ｗが供給され、この水Ｗを複数の噴射口１３２から、プラズマ溶射装置本体１１０が噴出したプラズマ炎Ｐに向けて噴射させる。これにより、プラズマ炎Ｐの周囲部が冷却される。
【００２６】
噴射口１３２は同一円周状に等間隔に配置されており、プラズマ炎Ｐの噴出方向と直交する平面における外縁周部に略均一に水がかかるように、噴射する水の勢いが調整される。なお、水を噴射するウォータシュラウド１３０の代わりに、水以外の気体、例えば空気、窒素などの冷却溶媒を噴射する冷却溶媒噴射装置を用いてもよい。
【００２７】
基板保持装置１４０には、基板２０が公知の保持方法によって、取り外し可能に保持される。基板保持装置１４０は、基板２０の表面を予め設定された温度に維持することが可能な温度維持機構１４１を備えている。本実施形態においては、温度維持機構１４１は、図示しない溶媒供給源から空気などの気体溶媒が供給され、この気体溶媒が基板保持装置１４０内に形成された溶媒流路を介して基板２０の裏面に吹き付けられて、基板２０ひいては基板２０の表面が冷却又は加熱されるように構成されている。
【００２８】
ただし、温度維持機構１４１は、水などの流体を溶媒として、この流体溶媒が基板保持装置１４０内に形成された溶媒流路を流れることにより、基板２０が間接的に冷却又は加熱されるように構成されていてもよい。
【００２９】
温度維持機構１４１は、溶射中の基板２０の温度を管理する。温度維持機構１４１は、例えば、溶射開始時に基板２０の温度を１００℃に管理し、溶射中は基板２０の温度が１５０℃を超えないように、溶射中は基板２０を冷却し続ける。
【００３０】
次に、上述したプラズマ溶射装置１００を用いた、本発明の実施形態に係る溶射部材１０の製造方法について説明する。
【００３１】
この製造方法は、図２も参照して、プラズマ炎Ｐを形成するプラズマ炎形成工程Ｓ１と、溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーＳをプラズマ炎Ｐに供給するスラリー供給工程Ｓ２と、スラリーＳが供給されたプラズマ炎Ｐの一部をプラズマ炎Ｐの周囲から水Ｗによって冷却する冷却工程Ｓ３と、基材２０の表面温度を制御した状態で、溶射粒子を高速で基材２０の表面に衝突させる衝突工程Ｓ４とを備える。これにより、基材２０の表面に溶射膜３０が形成される。
【００３２】
プラズマ炎形成工程Ｓ１においては、アノード１１１とカソード１１２との間に高電圧を印加してアークを発生させる。これにより、ガス供給路１１３を介して供給されるプラズマガスがプラズマ炎Ｐとなって噴出する。
【００３３】
スラリー供給工程Ｓ２においては、スラリー供給装置１２０からスラリーＳをプラズマ炎Ｐに供給する。これにより、プラズマ炎Ｐに溶射粒子が投入される。
【００３４】
本実施形態において、溶射の粉末原料である溶射粒子は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）からなる。ただし、溶射粒子は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ−ジルコニア（Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）などの絶縁性セラミックスからなるもの、又はこれらの何れかを主成分とするものであってもよい。
【００３５】
溶射粒子の平均粒子径は１μｍ以上６μｍ以下、より好ましくは２μｍ以上４μｍ以下である。溶射粒子の平均粒子径が１μｍ未満であると、溶射粒子が細かすぎて基板２０の表面に堆積されずに飛散するものが多くなり、材料効率が劣るからである。溶射粒子の平均粒子径が６μｍを超えると、基板２０の表面に堆積された溶射粒子同士又は溶射粒子と基板２０との間に生じる隙間が大きくなり、溶射膜３０の緻密性及び溶射膜３０と基材２０との密着性が劣るものとなるからである。
【００３６】
スラリー供給工程Ｓ２において、スラリー供給装置１２０からスラリーＳをプラズマ炎に供給することにより、プラズマ炎に溶射粒子が投入される。これにより、溶射粒子は、プラズマ炎中で高温加熱され外表面付近が少なくも半溶融状態となる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る方法においては、溶射粒子を溶媒に分散させたスラリーＳの形態で溶射する湿式溶射を行うことによって行われる。溶媒としては、エタノールなどの可燃性有機溶媒又は水などが用いられる。スラリーＳにおける溶射粒子の割合は、例えば２０〜４０重量％である。
【００３８】
冷却工程Ｓ３においては、ウォータシュラウド１３０によって水Ｗを噴射する。これにより、スラリーＳが供給されたプラズマ炎Ｐの一部をプラズマ炎Ｐの周囲部分を冷却する。
【００３９】
衝突工程Ｓ４においては、基材２０の表面温度を制御した状態で、溶射粒子を高速で基材２０の表面に衝突させる。
【００４０】
本実施形態において、基材２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ただし、基材２０は、ステンレス鋼、チタン合金、タングステン、シリコン、金属複合材料（ＭＭＣ）などの金属からなるものであってもよい。また、基材２０の形状は、円板状、多角形板状、楕円板状などの種々の形状であってもよく、複雑形状であってもよい。
【００４１】
なお、基材２０の表面を、サンドブラストなどにより表面粗さが例えばＲａ２．０μｍ以上になるように粗面状態に加工しておくことが好ましい。また、基材２０の表面に、溶射膜３０との熱膨張差の緩衝層となるアンダーコート層を被覆しておいてもよい。
【００４２】
衝突工程Ｓ４においては、具体的には、基材２０の表面温度を１００℃以上１５０℃以下に制御した状態で、溶射粒子を６００ｍ／秒以上１１００ｍ／秒以下の高速で基材の表面に衝突させる。
【００４３】
このようにしてプラズマ炎Ｐに投入された溶射粒子は、プラズマ炎Ｐに乗って基板保持装置１４０に保持されている基板２０に衝突する。基板２０に衝突した溶射粒子は、基板２０に堆積され、その後冷却される。これにより、基材２０の表面に溶射膜３０が形成されてなる溶射部材１０が製作される。
【００４４】
溶射部材１０は、例えば、内部に埋設された電極に電圧が印加されることによって発生するクーロン力により、基板を載置面である基材２０の表面に吸引する静電チャックであってもよい。また、溶射部材１０は、内部に埋設された発熱抵抗体によって、載置面である基材２０の表面に載置された基板を加熱するヒータであってもよい。また、溶射部材１０は、ヒータ機能付きの静電チャックであってもよい。
【００４５】
プラズマ炎Ｐは、中心部に近いほど高温であり、周辺部は中心部と比較すると左程高温ではない。そのため、プラズマ炎Ｐの中心部付近の溶射粒子はその表面が十分に半溶融状態となるが、プラズマ炎Ｐの周囲部の溶射粒子はその表面が必ずしも十分な半溶融状態とならない。このような不十分な半溶融状態の溶射粒子が堆積してなる溶射膜３０は、溶射粒子同士又は溶射粒子と基材２０との密着が不十分なものとなり、溶射膜３０の緻密性及び溶射膜３０と基材２０との密着性が劣るものとなると考えられる。
【００４６】
本実施形態においては、ウォータシュラウド１３０から噴射する水Ｗをプラズマ炎Ｐの周囲部にかけており、これにより、水がかかったプラズマ炎Ｐの周囲部の温度が低下する。そのため、プラズマ炎Ｐの周囲部の溶射粒子は非溶融状態となり、溶射粒子はそのまま基材２０と衝突して、基材２０には堆積されない。よって、緻密性及び基材２０との密着性が劣る溶射膜３０が形成されることを防止することが可能となる。
【００４７】
さらに、本実施形態においては、溶射粒子の溶射速度を６００ｍ／秒以上に制御しているので、半溶融状態の溶射粒子が基板２０の表面に高速で衝突する。そのため、溶射膜３０の緻密性及び溶射膜３０と基材２０との密着性の向上を図ることが可能となる。そして、これらのさらなる向上を図るために、溶射粒子の溶射速度を８００ｍ／秒以上に制御することが好ましい。
【００４８】
なお、溶射粒子の溶射速度は、プラズマ溶射装置本体１１０における入力電力を調整することによってアークの発生態様を制御する、プラズマガスＧの供給速度又は溶射距離を制御することなどによって制御することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、溶射粒子の溶射速度を１１００ｍ／秒以下に制御しているので、プラズマ溶射装置本体１１０の負担軽減、半溶融状態の溶射粒子が基板２０の表面に衝突する速度が高速過ぎるための飛び散りによる材料ロスの抑制を図ることが可能となる。そして、これらの効果をさらに確実にするために、溶射粒子の溶射速度を９００ｍ／秒以下に制御することが好ましい。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、基材２０の表面の温度を１００℃以上に制御しているので、基板２０の表面に衝突した溶射粒子が急激に冷却されることを抑制することが可能となる。さらに、ウォータシュラウド１３０から噴射された水Ｗに起因する水分は蒸発するので、基材２０の表面や溶射膜３０に付着しない。これらによって、溶射膜３０の緻密性及び溶射膜３０と基材２０との密着性が劣ることの防止を図ることが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態においては、基材２０の表面の温度を１５０℃以下に制御しているので、基材２０の熱変形を防止することができ、これによって、その後の冷却による内部応力による変形によって基材２０又は溶射膜３０が割れるなどの不具合の防止を図ることが可能となる。そして、このような不具合をより確実に防止するために、基材２０の表面の温度を１２０℃以下に制御することは好ましい。
【００５２】
以上のようにして形成された溶射膜３０は、後述する実施例から分かるように、気孔率は２％以下と緻密であって、且つ、基材１０との密着強度が２０ＭＰａ以上と密着性が高いものとなる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１）
基材２０として、アルミニウム合金（Ａ６０６１）からなり、直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状のものを用意した。基材２０の表面をサンドブラストによって粗面化した。
【００５４】
溶射粒子として、メディアン径Ｄ５０が３μｍの酸化イットリウム粉末を用意した。
【００５５】
そして、図１を参照して、プラズマ溶射装置１００によって上記溶射粒子を３０重量％の割合で水を用いて分散させたスラリーＳを基材２０の表面に溶射して基材２０の表面に、厚さ１００μｍの溶射膜３０を形成した。プラズマ溶射装置本体１１０として、Progressive Surface社製の100HE型を用いた。プラズマガスＧとして、Ａｒ、Ｎ２、Ｈ２の混合ガスを用い、溶射距離を７５ｍｍ、スキャン速度を１６００ｍ／秒とした。
【００５６】
このとき、プラズマ溶射装置本体１１０における入力電力は９０ｋＷであり、溶射粒子の溶射速度は９００ｍ／秒であり、基材２０の表面温度は１００℃に維持した。溶射原料の温度及び速度は、Sulzer Metco社（現在はOerlikon Metco社）製のAccurasprayを用いて測定した。基材２０の表面温度は、KEYENCE社製の放射温度計(FT-H20)を用いて測定した。ウォータシュラウド１３０からは基材２０には水Ｗをかけず、プラズマ炎Ｐの外周部にのみ水Ｗをかけた。
【００５７】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。
【００５８】
溶射膜３０の気孔率は０．４％であった。なお、気孔率は、面積気孔率として算出した。詳述すると、面積気孔率は、溶射膜３０について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍に拡大した断面画像を撮影し、２値化処理して得られた断面画像に占める気孔の面積割合を算出することにより求めた。このとき、画像解析ソフトとしてＩｍａｇｅ  Ｊ等の汎用ソフトウェアを用いることで組織のエッジ検出、面積の数値化及び面積割合の算出を容易に行うことができた。
【００５９】
引っ張りにより基材２０と溶射膜３０とが剥離する強度、すなわち密着強度を、ＪＩＳ  Ｈ８６６６に準じた試験方法によって測定した。密着強度は２９．７ＭＰａであった。
【００６０】
（実施例２）
上述した実施例１と比較して、基材２０の表面温度を１５０℃に維持したことのみが相違する。
【００６１】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は０．３％であり、密着強度は３０．２ＭＰａであった。
【００６２】
（実施例３）
上述した実施例１と比較して、溶射粒子のメディアン径Ｄ５０を６μｍとしたことのみが相違する。
【００６３】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は０．４％であり、密着強度は３２．０ＭＰａであった。
【００６４】
（実施例４）
上述した実施例１と比較して、プラズマ溶射装置本体１１０における入力電力を８０ｋＷとして、溶射粒子の溶射速度を６００ｍ／秒としたことのみが相違する。
【００６５】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は０．６％であり、密着強度は２２．１ＭＰａであった。
【００６６】
（実施例５）
上述した実施例１と比較して、プラズマ溶射装置本体１１０における入力電力を１１０ｋＷとして、溶射粒子の溶射速度を１１００ｍ／秒としたことのみが相違する。
【００６７】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は０．２％であり、密着強度は３４．１ＭＰａであった。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同じ基材２０を用いた。溶射粒子として、メディアン径Ｄ５０が３０μｍの酸化イットリウム粉末を用意した。
【００６９】
そして、図１を参照して、プラズマ溶射装置本体１１０によって上記溶射粒子をそのため溶射原料として用いて、基材２０の表面に厚さ１００μｍの溶射膜３０を形成した。
【００７０】
プラズマ溶射装置本体１１０として、エアロプラズマ社製のAPS-7100を用いた。プラズマガスとして、Ａｒ、Ｏ２の混合ガスを用い、溶射距離は８０ｍｍ、スキャン速度は６５０ｍ／秒とした。ウォータシュラウド１３０は用いなかった。
【００７１】
このとき、プラズマ溶射装置本体１１０における入力電力は６０ｋＷであり、溶射粒子の溶射速度は２８０ｍ／秒であり、基材２０の表面温度は８０℃に維持した。
【００７２】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は４．１％であり、密着強度は１６．５ＭＰａであった。両者とも実施例１〜５と比較して大きく劣っていた。
【００７３】
（比較例２）
上述した比較例１と同じ基材２０及びプラズマ溶射装置本体１１０を用いた。
【００７４】
比較例１と異なり、メディアン径Ｄ５０が６μｍの酸化イットリウム粉末を用意し、この溶射粒子を３０重量％の割合で水を用いて分散させたスラリーＳを溶射原料として溶射した。溶射速度は３１０ｍ／秒であった。
【００７５】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は３．２％であり、密着強度は１４．２ＭＰａであった。両者とも実施例１〜５と比較して大きく劣っていた。
【００７６】
（比較例３）
上述した実施例１と比較して、基材２０の表面温度を８０℃に維持したことのみが相違する。
【００７７】
溶射膜３０には、クラックなどの欠陥は目視で確認できなかった。溶射膜３０の気孔率は１．５％であり、密着強度は１７．１ＭＰａであった。両者とも実施例１〜５と比較して劣っていた。これは、ウォータシュラウド１３０から噴射された水Ｗに起因する水分が残存したために、溶射膜３０の緻密性及び溶射膜３０と基材２０との密着性が劣るものとなったと思われる。
【００７８】
（比較例４）
上述した実施例１と比較して、基材２０の表面温度を１８０℃に維持したことのみが相違する。
【００７９】
溶射膜３０には、目視でクラックが確認され、割れていた。これは、熱変形した基材２０がその後の冷却による内部応力による変形によって生じたものであると思われる。
【００８０】
以上の結果を表１にまとめた。
【００８１】
【表１】
2019090074.tif 000003
【符号の説明】
【００８２】
１０…溶射部材、  ２０…基材、  ３０…溶射膜、  １００…プラズマ溶射装置、  １１０…プラズマ溶射装置本体、  １１１…アノード、  １１２…カソード、  １１３…ガス供給路、  １２０…スラリー供給装置、  １３０…ウォータシュラウド、  １３１…水供給管、  １３２…噴射口、  １４０…基板保持装置、  １４１…温度維持機構、  Ｇ…プラズマガス、  Ｐ…プラズマ炎、  Ｓ…スラリー、  Ｗ…水。
【図１】
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【図２】
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