(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射粒子と、分散媒と、を含有する溶射用スラリーであって、
前記溶射粒子は、平面視における平均円形度が０．６以上０．８５以下である、溶射用スラリー。
【請求項２】
前記溶射粒子の平均粒子径は、１００ｎｍ以上８μｍ以下である、請求項１に記載の溶射用スラリー。
【請求項３】
前記溶射粒子は、セラミックおよび無機化合物の少なくとも１種を含む、請求項１または２に記載の溶射用スラリー。
【請求項４】
前記無機化合物は、構成元素としてイットリウム（Ｙ）およびハロゲン元素（Ｘ）を含む化合物を含む、請求項３に記載の溶射用スラリー。
【請求項５】
前記ハロゲン元素（Ｘ）はフッ素であり、前記無機化合物はフッ化イットリウムを含む、請求項４に記載の溶射用スラリー。
【請求項６】
前記溶射粒子は、構成元素としてイットリウム（Ｙ）、ハロゲン元素（Ｘ）および酸素（Ｏ）を含む化合物を含む、請求項３に記載の溶射用スラリー。
【請求項７】
前記ハロゲン元素（Ｘ）はフッ素であり、前記化合物はオキシフッ化イットリウムを含む、請求項６に記載の溶射用スラリー。
【請求項８】
前記溶射粒子は、フッ化イットリウムと、オキシフッ化イットリウムとを含む、請求項３〜７のいずれか１項に記載の溶射用スラリー。
【請求項９】
凝集剤をさらに含有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶射用スラリー。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶射用スラリーを溶射して溶射皮膜を形成する溶射皮膜の形成方法。
【請求項１１】
前記分散媒として有機溶剤を含んだ溶射用スラリーをプラズマ溶射して溶射皮膜を形成する、請求項１０に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項１２】
前記分散媒として水を含んだ溶射用スラリーを高速フレーム溶射して溶射皮膜を形成する、請求項１０に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項１３】
前記溶射用スラリーをアクシャルフィード方式で溶射装置に供給することを含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項１４】
前記溶射用スラリーを、２つのフィーダを用いて、両フィーダからの溶射用スラリーの供給量の変動周期が互いに逆位相となるようにして溶射装置に供給することを含む、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項１５】
前記溶射用スラリーをフィーダから送り出して溶射装置の直前でタンクにいったん貯留し、自然落下を利用してそのタンク内の溶射用スラリーを溶射装置に供給することを含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の溶射皮膜の形成方法。
【請求項１６】
導電性チューブを介して溶射装置へ溶射用スラリーを供給することを含む、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の溶射皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射粒子を含んだ溶射用スラリー、溶射皮膜、および該溶射皮膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶射皮膜は、溶射粒子を基材に溶射することで形成される。溶射皮膜は、溶射粒子を構成する材料の特性に応じて種々の用途で使用されている。例えば、酸化アルミニウム溶射皮膜は、酸化アルミニウムが高い電気絶縁性、耐摩耗性および耐食性を示すことから、各種部材の保護皮膜として使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、酸化イットリウム溶射皮膜は、酸化イットリウムが高い耐プラズマエロージョン性（エッチング耐性、耐腐食性）を示すことから、半導体デバイス製造装置中の部材の保護皮膜として使用されている。このような溶射皮膜は、溶射粒子を粉末の形態のみならず、溶射粒子を含んだスラリーの形態で溶射することによっても形成することができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２４０５１１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】
【０００４】
しかしながら、スラリーの保管した場合、スラリー中の溶射粒子が重力により沈降して沈殿を生じることがある。沈殿した溶射粒子はスラリーを溶射する前に再分散させる必要があるため、沈殿が生じるスラリーは実用に不向きと見なされがちである。また、他の側面において、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、半導体デバイス製造装置中のパーティクル（異物）による汚染に対してはより精密な管理が要求されてきている。しかしながら、沈殿が生じるようなスラリーを用いて形成された溶射皮膜は気孔が形成され易く、例えば、従来は問題にならなったより微細なパーティクルの発生源となり得るという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、スラリー中で溶射粒子が沈殿する場合であっても、その沈殿が容易に消失される溶射用スラリーを提供することにある。また、本発明の別の目的は、その溶射用スラリーの溶射物である溶射皮膜およびその溶射皮膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発明者らは鋭意検討の結果、溶射用スラリーにおける従来の常識に反し、溶射粒子として、流動性を高め得る形状から外れた形状のものを用いることで、溶射粒子の沈殿を容易に消失し得ることを見出した。本発明は、そのような知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明は、溶射粒子と、分散媒と、を含有する溶射用スラリーである。上記溶射粒子は、平面視における平均円形度が０．８５以下であることを特徴としている。
【０００７】
上記の溶射用スラリーにおいては、溶射粒子の形態を、流動性を高めるために好適な球形に近いものではなく、非球形のものとしている。また、一旦沈殿した溶射粒子の沈殿が硬く凝結しない形態のものとしている。かかる構成によると、溶射用スラリーにおいて、一旦沈殿した溶射粒子を容易に好適な分散状態とすることができ、該スラリーを溶射装置に供給する際の供給性を高めることができる。すなわち、溶射用スラリーに再分散性を備えることができる。また、スラリーの供給性が低いことに起因する溶射皮膜中の気孔の発生を抑制することができる。
【０００８】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、上記溶射粒子の平均円形度は０．６以上であることを特徴としている。かかる構成により、溶射粒子の表面の凹凸が低減されて、溶射の際に溶射粒子が気体を取り込む確率が低減される。このことにより、この溶射用スラリーを用いて形成される溶射皮膜の気孔率をより確実に低減することができる。
【０００９】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、上記溶射粒子の平均粒子径は、１００ｎｍ以上８μｍ以下であることを特徴としている。かかる構成により、粉体の形態では溶射効率が低くなる溶射粒子を、好適に溶射用材料として用いることができる。また、小さな溶射粒子により緻密な溶射皮膜を形成することができる。
【００１０】
なお、本明細書において、溶射粒子に係る「平均粒子径」とは、平均粒子径が１μｍ未満の溶射粒子については、比表面積に基づき算出される平均粒子径（球相当径）を採用している。この平均粒子径Ｄは、上記溶射粒子の比表面積をＳ、当該溶射粒子を構成する材料の密度をρとしたとき、次式；Ｄ＝６／（ρＳ）に基づいて得られる値である。例えば、溶射粒子が酸化イットリウム（イットリア；Ｙ２Ｏ３）の場合は、密度ρを５．０１ｇ／ｃｍ３として算出することができる。また、溶射粒子の比表面積は、例えばガス吸着法により測定される値を採用することができ、ＪＩＳ Ｚ ８８３０：２０１３（ＩＳＯ９２７７：２０１０）「ガス吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法」の規定に準じて測定することができる。例えば、溶射粒子の比表面積の測定は、マイクロメリティックス社製の表面積測定装置、商品名「ＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩ  ２３００」を用いて行うことができる。また、平均粒子径が１μｍ以上の溶射粒子については、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定される体積基準の粒度分布における積算値５０％での粒径（積算５０％粒径）を「平均粒子径」として採用している。
【００１１】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、上記溶射粒子は、セラミックおよび無機化合物の少なくとも１種を含むことを特徴としている。かかる構成により、耐プラズマエロージョン特性に優れた溶射皮膜を形成することができる。
【００１２】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、上記無機化合物は、構成元素としてイットリウム（Ｙ）およびハロゲン元素（Ｘ）を含む化合物を含むことを特徴としている。例えば、上記ハロゲン元素（Ｘ）はフッ素であり、上記無機化合物はフッ化イットリウムを含むことが好ましい。かかる構成により、特に、ハロゲン系プラズマに対する耐プラズマエロージョン特性に優れた溶射皮膜を形成することができる。
【００１３】
なお、ここに開示される技術において、ハロゲン系プラズマとは、典型的には、ハロゲン系ガス（ハロゲン化合物ガス）を含むプラズマ発生ガスを用いて発生されるプラズマである。例えば、具体的には、半導体基板の製造に際しドライエッチング工程などで用いられる、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣｌＦ３、ＨＦ等のフッ素系ガスや、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＨＣｌ等の塩素系ガス、ＨＢｒ等の臭素系ガス、ＨＩ等のヨウ素系ガスなどの１種を単独で、または２種以上を混合して用いて発生されるプラズマが典型的なものとして例示される。これらのガスは、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスとの混合ガスであってもよい。
【００１４】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、上記溶射粒子は、構成元素としてイットリウム（Ｙ）、ハロゲン元素（Ｘ）および酸素（Ｏ）を含む化合物を含むことを特徴としている。例えば、上記ハロゲン元素（Ｘ）はフッ素であり、上記化合物はオキシフッ化イットリウムであることが好ましい。かかる構成により、さらに耐プラズマエロージョン特性により優れた溶射皮膜を形成することができる。例えば、オキシフッ化イットリウムによる新たな特性を有する溶射皮膜を形成することができる。
【００１５】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、前記溶射粒子は、フッ化イットリウムと、オキシフッ化イットリウムとを含むことを特徴としている。かかる構成により、溶射中にオキシフッ化イットリウムが酸化分解されることが好適に抑制され、さらに耐プラズマエロージョン特性により優れた溶射皮膜を形成することができる。
【００１６】
ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、凝集剤をさらに含有することを特徴としている。かかる構成によると、溶射用スラリー中で溶射粒子が沈殿した場合であっても、溶射粒子が硬く凝集することが抑制される。これにより、スラリー中での溶射粒子の分散安定性がより向上された溶射用スラリーが提供される。
【００１７】
なお、ここに開示される溶射用スラリーの好ましい一態様において、１Ｌの容積を有する高さ１６．５ｃｍの円筒容器内に上記溶射用スラリーを７００ｍＬ入れて、室温下で一週間静置したときに生じる沈殿は、２０℃以上３０℃以下の温度下、中心軸が水平となるように上記円筒容器を置いて、その中心軸周りで上記円筒容器を１００ｒｐｍの回転速度で３０分間にわたり回転させて上記円筒容器内の溶射用スラリーを撹拌することにより消失するものであることが好ましい。このように、緩やかな撹拌操作により沈殿が消失したとき、再分散性が良好であると評価することができる。
【００１８】
他の側面において、本発明は、溶射皮膜を提供する。この溶射皮膜は、上記のいずれかの溶射用スラリーが溶射された溶射物からなることを特徴としている。かかる溶射皮膜は、例えば、平均粒子径の比較的小さな溶射用粒子を用いて、高効率で溶射することにより形成されたものであり得る。したがって、緻密で密着性および皮膜強度の高い溶射皮膜として形成され得る。
【００１９】
また、本発明は、溶射皮膜の形成方法をも提供する。この溶射皮膜の形成方法は、溶射用スラリーを溶射して溶射皮膜を形成する。これにより、均質でかつ緻密な溶射皮膜を得ることができる。例えば、耐プラズマエロージョン性に優れる溶射皮膜を得ることができる。
【００２０】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、上記分散媒として有機溶剤を含む溶射用スラリーをプラズマ溶射して溶射皮膜を形成する。これにより、比較的低温かつ高速での溶射が可能となり、溶射粒子の酸化および変質を抑制しつつ緻密な溶射皮膜を形成することができる。延いては、耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成することができる。
【００２１】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、上記分散媒として水を含む溶射用スラリーを高速フレーム溶射して溶射皮膜を形成する。これにより、溶射粒子の酸化を抑制しつつ、溶射粒子の組成に近い組成の溶射皮膜を形成することができる。延いては、耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成することができる。
【００２２】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、上記溶射用スラリーをアクシャルフィード方式で溶射装置に供給する。これにより、スラリー中の溶射粒子を溶射熱源に軸方向で投入するため、より多くの溶射粒子を皮膜形成に寄与させることができ、高い溶射効率で溶射皮膜を形成することができる。
なお、「アクシャルフィード方式」とは、溶射熱源（例えば、プラズマアークや燃焼炎）の中心から、かかる溶射熱源の発生方向やトーチノズルの軸方向に溶射用スラリーを供給する手法である。
【００２３】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、上記溶射用スラリーを、２つのフィーダを用いて、この２つのフィーダからの溶射用スラリーの供給量の変動周期が互いに逆位相となるようにして溶射装置に供給することを含む。これによると、比較的平均粒子径の大きい溶射粒子がスラリー中で凝集したり沈降したりするのをさらに抑制して、スラリーをムラなくほぼ一定の割合で供給することが可能となる。これによって、皮膜組織にバラつきの少ない溶射皮膜を形成できるために好ましい。
【００２４】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、上記溶射用スラリーをフィーダから送り出して溶射装置の直前でタンクにいったん貯留し、自然落下を利用してそのタンク内の溶射用スラリーを溶射装置に供給することを含む。これによると、溶射装置直前のタンクにおいて溶射用スラリーの状態を整えることができ、比較的平均粒子径の大きい溶射粒子がスラリー中で凝集したり沈降したりするのを抑制して、溶射用スラリーをムラなくほぼ一定の割合で供給することが可能となる。これによっても、皮膜組織にバラつきの少ない溶射皮膜を形成することができるために好ましい。
【００２５】
ここに開示される溶射皮膜の形成方法の好ましい一態様において、導電性チューブを介して溶射装置へ溶射用スラリーを供給することを含む。これによると、導電性チューブ内を流動する溶射用スラリーについて静電気の発生が抑えられ、溶射粒子の供給量に変動が起こり難くなるために好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係る溶射粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、本明細書に記載された発明の実施についての教示と当該分野における出願時の技術常識とに基づいて当業者に理解され、実施することができる。
【００２８】
（溶射用スラリー）
ここに開示される溶射用スラリーは、溶射粒子と、分散媒と、を含むことができる。この溶射用スラリーは、例えば、分散媒に溶射粒子を混合することで調製される。混合は、翼式撹拌機、ホモジナイザー又はミキサーを使用して行ってもよい。そして、この溶射用スラリーは、沈殿が生じる形態のスラリーでありながら、沈殿が容易に消失されるように（すなわち、再分散されるように）構成されている。以下、溶射用スラリーを構成する材料について説明する。また、その後、沈殿の再分散性を評価するための沈殿消失試験について説明する。
【００２９】
（溶射粒子）
溶射用スラリー中に含まれる溶射粒子は、平面視における平均円形度が０．８５以下であることを特徴としている。ここで平均円形度とは、溶射粒子を平面視で観察したときの溶射粒子の円形度を評価した値である。円形度は、溶射粒子の表面形状の複雑さを表す指標であり、例えば、球形度を間接的に示し得る指標として採用されている。円形度は、溶射粒子が真球形（すなわち、平面視で円形）に近づくにつれ、１に近い値となる。平均円形度が高すぎると、溶射用スラリー中で溶射粒子が自然落下により沈殿した場合に溶射粒子が固く詰まり、凝結してしまう虞がある。このような場合、簡単な撹拌操作で溶射粒子を再度分散させることが困難となるために好ましくない。そこで、ここに開示される技術においては、図１に例示したように、溶射粒子として外形に大きな凹凸を有する非球形（すなわち、平面視で非円形）の粒子を使用するようにしている。平均円形度が０．８５以下であることで、溶射粒子は表面の凹凸に基づき、スラリー中で沈殿した場合であっても固く凝結することが抑制され得る。したがって、スラリー中で沈殿した後の溶射粒子の再分散性が高められている。これにより、溶射粒子が沈殿した場合であっても、該溶射粒子の再分散性に優れた溶射用スラリーが実現される。
【００３０】
なお、例えば、後述のセラミックまたは無機化合物からなる溶射粒子は、溶射用スラリー中で重力により容易に沈降して沈殿を生じ得る。したがって、溶射用スラリーは使用に際し、沈殿した溶射粒子を再分散させるための撹拌などの操作が必要とされる。ここで、従来の溶射用スラリーに使用されている溶射粒子は、スラリーの流動性を高めるために、球形に近いもの、すなわち平均円形度が１により近いものが使用されていた。そのため、溶射用スラリー中で一旦沈殿した溶射粒子を分散させるために、比較的強い撹拌操作が必要とされていた。これに対し、ここに開示される溶射用スラリーにおいては、溶射粒子が上記の非球形の粒子形態を有する。したがって、後述の沈殿消失試験において沈殿が容易に消失するように調製され得る。
【００３１】
また、溶射粒子の平均円形度は、０．６以上であることが好ましい。０．６以上であることで、この溶射用スラリーを用いて形成される溶射皮膜に気孔が発生するのを抑制することができる。すなわち、溶射粒子の平均円形度を０．６以上０．８５以下とすることで、再分散性に優れ、かつ、緻密な溶射皮膜を形成し得る溶射用スラリーが提供される。平均円形度は、０．６５以上がより好ましく、０．７以上が特に好ましい。
【００３２】
なお、本明細書において、平均円形度は画像解析法により得られた５０００個以上の溶射粒子の平面視における円形度の算術平均値を採用することができる。円形度は、以下のようにして測定することができる。すなわち、具体的には、まず、溶射粒子を測定用分散媒に分散させて測定用試料を調製する。測定用分散媒としては、溶射粒子の凝集を抑制し、溶射粒子を分散状態に調整し得るものであれば特に制限されない。本実施形態においては、測定用分散媒として、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを０．１質量％の濃度で添加したイオン交換水を用いた。また、測定用試料における溶射粒子の割合は３０質量％以下（本実施形態では３０質量％）とした。このように用意した測定用試料をガラスセル等に流し入れることで、溶射粒子の重なりの抑制された扁平な試料流を形成する。この試料流にストロボ光を照射して撮像することにより、測定用試料中に懸濁して流動している溶射粒子の静止画像を取得する。得られた溶射粒子の静止画像を画像解析することで円形度を算出する。円形度は、次式：（円形度）＝（溶射粒子画像と同じ面積をもつ円の周囲長）／（粒子画像の周囲長）；として定義される。つまり、溶射粒子１個当たりの投影面積と、周囲長とから、円形度を算出する。この円形度を、５０００個以上の溶射粒子について求め、その算術平均値を、平均円形度とする。本明細書において、上記の平均円形度は、フロー式粒子画像分析装置（シスメックス（株）製、ＦＰＩＡ−２１００）を用いて算出した値を採用している。
【００３３】
溶射粒子の組成は特に制限されない。例えば、各種の金属、セラミックス、無機化合物等の各種の材料から構成された粒子（粉末の形態で用意されてもよい。）であり得る。耐プラズマエロージョン特性に優れた溶射皮膜を形成するとの観点からは、溶射粒子は、セラミックおよび無機化合物の少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３４】
ここで、セラミックスとしては特に制限されない。例えば、各種の金属の酸化物からなる酸化物系セラミックス、または、金属の炭化物からなる炭化物系セラミックス，金属の窒化物からなる窒化物系セラミックス，その他、金属のホウ化物，フッ化物，水酸化物，炭酸塩，リン酸塩等の非酸化物からなる非酸化物系セラミックスを考慮することができる。
酸化物系セラミックスとしては、特に限定されることなく各種の金属の酸化物とすることができる。かかる酸化物系セラミックスを構成する金属元素としては、例えば、Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｂ，Ｂｉ等の半金属元素、Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐ等の典型金属元素、Ｓｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の遷移金属元素、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｕ，Ｙｂ，Ｌｕ等のランタノイド元素から選択される１種または２種以上が挙げられる。なかでも、Ｍｇ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｅｒから選択される１種または２種以上の元素であることが好ましい。なお、ここに開示される酸化物系セラミックスは、以上の金属元素に加えて、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等のハロゲン元素を含むことも好ましい。
【００３５】
酸化物系セラミックスとしては、より具体的には、例えば、アルミナ，ジルコニア，イットリア，クロミア，チタニア，コバルタイト，マグネシア，シリカ，カルシア，セリア，フェライト，スピネル，ジルコン，フオルステライト，ステアタイト，コーディエライト，ムライト，酸化ニッケル，酸化銀，酸化銅，酸化亜鉛，酸化ガリウム，酸化ストロンチウム，酸化スカンジウム，酸化サマリウム，酸化ビスマス，酸化ランタン，酸化ルテチウム，酸化ハフニウム，酸化バナジウム，酸化ニオブ，酸化タングステン，マンガン酸化物，酸化タンタル，酸化テルピウム，酸化ユーロピウム，酸化ネオジウム，酸化スズ，酸化アンチモン，アンチモン含有酸化スズ，酸化インジウム，チタン酸バリウム，チタン酸鉛，チタン酸ジルコン酸鉛，Ｍｎ−Ｚｎフェライト，Ｎｉ−Ｚｎフェライト，サイアロン，スズ含有酸化インジウム，酸化ジルコニウムアルミネート，酸化ジルコニウムシリケート，酸化ハフニウムアルミネート，酸化ハフニウムシリケート，酸化チタンシリケート，酸化ランタンシリケート，酸化ランタンアルミネート，酸化イットリウムシリケート，酸化チタンシリケート，酸化タンタルシリケート，イットリウムオキシフッ化物，イットリウムオキシ塩化物，イットリウムオキシ臭化物，イットリウムオキシヨウ化物等が例示される。
【００３６】
また、非酸化物系セラミックスとしては、例えば、タングステンカーバイド，クロムカーバイド，ニオブカーバイド，炭化バナジウム，炭化タンタル，炭化チタン，炭化ジルコニウム，炭化ハフニウム，炭化ケイ素および炭化ホウ素等の炭化物系セラミックスや、窒化ケイ素，窒化アルミニウム等の窒化物系セラミックス、ホウ化ハフニウム，ホウ化ジルコニウム，ホウ化タンタルおよびホウ化チタン等のホウ化物系セラミックス、ハイドロキシアパタイト等の水酸化物系セラミックス、リン酸カルシウム等のリン酸系セラミックス等が挙げられる。
【００３７】
無機化合物としては特に制限されず、例えば、シリコンコンのような半導体や、各種の炭化物、窒化物、ホウ化物などの無機化合物の粒子（粉末であり得る）が考慮される。この無機化合物は、結晶性のものであっても良いし、非結晶性のものであっても良い。例えば、特に好ましい無機化合物としては、ＳｉＯ２を主体とする石英ガラスや、これにホウ素（Ｂ），リン（Ｐ），フッ素（Ｆ）等の元素が添加された各種のガラス組成物や、希土類元素（ＲＥ）とハロゲン元素（Ｘ）とを含む希土類元素のハロゲン化物が挙げられる。希土類元素ハロゲン化物は、例えば、耐プラズマエロージョン性に優れる溶射皮膜を形成し得る。したがって、半導体デバイス製造装置中の部材の保護皮膜を形成する用途の溶射用スラリーにおいて、溶射粒子は希土類元素ハロゲン化物を含むことが好ましい形態であり得る。
【００３８】
この希土類元素ハロゲン化物において、希土類元素（ＲＥ）としては特に制限されず、スカンジウム，イットリウムおよびランタノイドの元素のうちから適宜に選択することができる。具体的には、スカンジウム（Ｓｃ），イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），セリウム（Ｃｅ），プラセオジム（Ｐｒ），ネオジム（Ｎｄ），プロメチウム（Ｐｍ），サマリウム（Ｓｍ），ユウロピウム（Ｅｕ），ガドリニウム（Ｇｄ），テルビウム（Ｔｂ），ジスプロシウム（Ｄｙ），ホルミウム（Ｈｏ），エルビウム（Ｅｒ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ）およびルテチウム（Ｌｕ）のいずれか１種、または２種以上の組み合わせを考慮することができる。耐プラズマエロージョン性を改善させたり、価格が比較的安価である等の観点から、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｃｅ等が好ましいものとして挙げられる。なかでも、Ｙを含むことが好ましい。この希土類元素は、これらのうちのいずれか１種を単独で、または２種以上を組み合わせて含んでいても良い。
【００３９】
また、ハロゲン元素（Ｘ）についても特に制限されず、元素周期律表の第１７族に属する元素のいずれであっても良い。具体的には、フッ素（Ｆ），塩素（Ｃｌ），臭素（Ｂｒ），ヨウ素（Ｉ）およびアスタチン（Ａｔ）等のハロゲン元素のいずれか１種の単独、または２種以上の組み合わせとすることができる。好ましくは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒとすることができる。ハロゲン元素は、これらのうちのいずれか１種を単独で、または２種以上を組み合わせて含んでいても良い。このような希土類元素ハロゲン化物としては、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、塩化イットリウム（ＹＣｌ３）、臭化イットリウム（ＹＢｒ３）等に代表されるイットリウムのハロゲン化物であることが好ましく、また、フッ化イットリウムに代表される各種の希土類元素のフッ化物が好適な例として挙げられる。
【００４０】
なお、ここで開示される溶射粒子としては、以上のセラミックス、無機化合物のうちでも、イットリウムオキシフッ化物からなる溶射粒子を含むことが好ましい。イットリウムオキシフッ化物も、例えば、耐プラズマエロージョン性に優れる溶射皮膜を形成し得るために好ましい。イットリウムオキシフッ化物は、とりわけ、ハロゲン系プラズマに対する耐プラズマエロージョン性に優れる溶射皮膜を形成し得る点において好ましい。イットリウムオキシフッ化物は、構成元素として少なくとも、イットリウム（Ｙ）と、酸素（Ｏ）と、フッ素（Ｆ）とを含む化合物であり得る。このイットリウムオキシフッ化物を構成するイットリウム（Ｙ）と酸素（Ｏ）とフッ素（Ｆ）との割合は特に制限されない。
【００４１】
例えば、酸素に対するフッ素のモル比（Ｆ／Ｏ）は特に制限されない。好適な一例として、モル比（Ｆ／Ｏ）は、例えば１であっても良く、１より大きいことが好ましい。具体的には、例えば、１．２以上が好ましく、１．３以上がより好ましく、１．４以上が特に好ましい。モル比（Ｆ／Ｏ）の上限については特に制限されず、例えば、３以下とすることができる。酸素に対するフッ素のモル比（Ｆ／Ｏ）のより好適な一例として、例えば、１．３以上１．５３以下（例えば１．４以上１．５２以下）、１．５５以上１．６８以下（例えば１．５８以上１．６５以下）、１．７以上１．８以下（例えば１．７２以上１．７８以下）とすることで、溶射時の熱安定性が高められるために好ましい。このように、溶射粒子の酸素に対するフッ素の割合が高くなることで、この溶射用スラリーの溶射物である溶射皮膜が、ハロゲン系プラズマに対する優れた耐エロージョン性を備え得るために好ましい。
【００４２】
また、酸素に対するイットリウムのモル比（Ｙ／Ｏ）は特に制限されない。好適な一例として、モル比（Ｙ／Ｏ）は１であってもよく、１より大きいことが好ましい。具体的には、例えば、１．０５以上が好ましく、１．１以上がより好ましく、１．１５以上が特に好ましい。モル比（Ｙ／Ｏ）の上限については特に制限されず、例えば、１．５以下とすることができる。酸素に対するイットリウムのモル比（Ｙ／Ｏ）のより好適な一例として、例えば、１．１以上１．１８以下（例えば１．１２以上１．１７以下）、１．１８以上１．２２以下（例えば１．１９以上１．２１以下）、１．２２以上１．３以下（例えば１．２３以上１．２７以下）とすることで、溶射時の熱安定性が高められるために好ましい。このように、イットリウムに対する酸素の割合が小さいことで、この溶射用スラリーを溶射したときに、溶射粒子の酸化分解を抑制できるために好ましい。例えば、この溶射用スラリーの溶射物である溶射皮膜中に、イットリウム成分の酸化による酸化イットリウム（例えばＹ２Ｏ３）が形成されるのを抑制できるために好ましい。
【００４３】
より具体的には、イットリウムオキシフッ化物は、イットリウムと酸素とフッ素との比が１：１：１の化学組成がＹＯＦとして表される化合物であってよい。また、一般式；Ｙ１Ｏ１−ｎＦ１＋２ｎ（式中、ｎは、例えば、０．１２≦ｎ≦０．２２を満たす。）で表されるＹ５Ｏ４Ｆ７，Ｙ６Ｏ５Ｆ８，Ｙ７Ｏ６Ｆ９，Ｙ１７Ｏ１４Ｆ２３等であってよい。とくに、モル比（Ｙ／Ｏ）および（Ｆ／Ｏ）が上記のより好適な範囲にあるＹ５Ｏ４Ｆ７，Ｙ６Ｏ５Ｆ８，Ｙ７Ｏ６Ｆ９等は、ハロゲンガスプラズマに対する耐プラズマエロージョン特性に優れ、より緻密で高硬度な溶射皮膜を形成し得るために好ましい。このようなイットリウムオキシフッ化物は、いずれか１種の化合物の単一相から構成されていても良いし、いずれか２種以上の化合物が組み合わされた混相，固溶体，化合物のいずれか又はこれらの混合等により構成されていてもよい。
【００４４】
また、ここに開示される溶射用スラリーは、イットリウムオキシフッ化物からなる溶射粒子の他に、他のセラミックや無機化合物、金属、サーメットからなる溶射粒子が含まれていても良い。しかしながら、例えば、耐プラズマエロージョン特性に優れた溶射皮膜を形成するために用いる溶射用スラリーとしては、溶射粒子は、イットリウムオキシフッ化物をより多く含むことが好ましい。このようなイットリウムオキシハロゲン化物は、溶射粒子中に７７質量％以上という高い割合で含まれていることが好ましい。イットリウムオキシフッ化物は、従来より耐プラズマエロージョン性が高い材料として知られている酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）よりも、さらに耐プラズマエロージョン性に優れる。このようなイットリウムオキシフッ化物は、少量含まれるだけでも耐プラズマエロージョン性の向上に大きく寄与するが、上記のように多量に含まれることで、極めて良好なプラズマ耐性を示し得るために好ましい。イットリウムオキシフッ化物の割合は、８０質量％以上（８０質量％超過）であるのがより好ましく、８５質量％以上（８５質量％超過）であるのが更に好ましく、９０質量％以上（９０質量％超過）であるのがより一層好ましく、９５質量％以上（９５質量％超過）であるのがより一層好適である。例えば、実質的に、１００質量％（不可避的不純物を除いて全て）であるのが特に好適である。なお、溶射粒子は、このようにイットリウムオキシフッ化物を高い割合で含むことにより、プラズマに晒された際にパーティクル（微小片，異物）源となり易い他の物質を含むことが許容される。
【００４５】
また、溶射粒子にイットリウムオキシフッ化物が含まれる場合、溶射粒子の全てがイットリウムオキシフッ化物であることが好適な一態様であり得る。しかしながら、イットリウムオキシフッ化物のなかでも、比較的酸化されやすい組成物（例えばＹ１Ｏ１Ｆ１）については、例えば、希土類元素のハロゲン化物が２３質量％以下の割合で含まれることが好ましい。溶射粒子に含まれる希土類元素ハロゲン化物は、溶射によって酸化されて、溶射皮膜中に希土類元素の酸化物を形成し得る。例えば、フッ化イットリウムは、溶射によって酸化されて、溶射皮膜中に酸化イットリウムを形成し得る。この酸化イットリウムは、ハロゲン系プラズマに曝される環境において、従来は問題とならなかったより微小なパーティクルの発生源となり得る。その一方で、イットリウムオキシフッ化物（例えばＹ１Ｏ１Ｆ１など）も、溶射によって酸化されて、溶射皮膜中に酸化イットリウムを形成し得る。このとき、イットリウムオキシフッ化物と少量の希土類元素ハロゲン化物とが共存すると、イットリウムオキシフッ化物の酸化が希土類元素ハロゲン化物により抑制され得るために好適である。ただし、過剰な希土類元素ハロゲン化物の含有は、上記のとおりパーティクル源の増大につながることから、２３質量％を超えて含まれると耐プラズマエロージョン性が低下されるために好ましくない。かかる観点から、希土類元素ハロゲン化物の含有割合は、２０質量％以下であるのが好ましく、１５質量％以下であるのがより好ましく、さらには１０質量％以下、例えば５質量％以下であるのが好ましい。ここに開示される溶射用材料の好ましい態様では、希土類元素ハロゲン化物（例えばフッ化イットリウム）についても実質的に含まないことであり得る。
【００４６】
なお、イットリウムハロゲン化物およびイットリウムオキシハロゲン化物について、ハロゲン元素がフッ素の場合を例に説明をした。しかしながら、これらの化合物はハロゲン元素がフッ素以外の場合も、同一または類似の結晶構造をとり得てその特性も類似していることから、当業者であれば、上記説明のフッ素（Ｆ）の一部または全部を任意のハロゲン元素に置き換えた化合物についても、同様の作用が得られることを理解することができる。
溶射粒子に含まれるイットリウムハロゲン化物および／またはイットリウムオキシハロゲン化物の詳細な組成およびその割合は特に制限されない。例えば、溶射粒子の全てがイットリウムハロゲン化物であっても良いし、全てがイットリウムオキシハロゲン化物であっても良いし、これらの任意の割合の混合物であっても良い。
【００４７】
なお、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる溶射粒子は、白色の溶射皮膜を形成し、環境遮断性や一般的なのプラズマに対する耐エロージョン特性を有する溶射皮膜を形成するために好ましい材料であり得る。しかしながら、溶射粒子は、溶射物である溶射皮膜のプラズマ耐性をより高いレベルで発現させ得るために、イットリウムの酸化物（酸化イットリウム：Ｙ２Ｏ３）成分を実質的に含まないよう構成とすることもできる。例えば、上記のイットリウムオキシフッ化物からなる溶射粒子を含む溶射用スラリーにおいては、酸化イットリウムからなる溶射粒子が含まれないことが好ましい。溶射粒子に含まれる酸化イットリウムは、溶射によって溶射皮膜中にそのまま酸化イットリウムとして存在し得る。この酸化イットリウムは、上述のように、イットリウムオキシフッ化物や希土類元素ハロゲン化物などに比べてプラズマ耐性が著しく低い。そのため、この酸化イットリウムが含まれた部分はプラズマ環境に晒されたときに脆い変質層を生じやすく、変質層はごく微細な粒子となって脱離しやすい。そして、この微細な粒子がパーティクルとして半導体基盤上に堆積する虞がある。したがって、ここに開示される溶射用スラリーにおいては、パーティクル源となり得る酸化イットリウムの含有を排除することが好ましい。
【００４８】
なお、本明細書において「実質的に含まない」とは、当該成分（ここでは酸化イットリウム）の含有割合が５質量％以下であり、好ましくは３質量％以下、例えば１質量％以下であること意味する。かかる構成は、例えば、この溶射粒子をＸ線回折分析したときに、当該成分に基づく回折ピークが検出されないことにより把握することもできる。
【００４９】
なお、溶射粒子に複数（例えばａ；自然数としたとき、ａ≧２）の組成のイットリウムオキシフッ化物および／または希土類ハロゲン化物が含まれる場合は、各組成の化合物の含有割合を以下の方法で測定し算出することができる。まず、Ｘ線回折分析により、溶射粒子を構成する化合物の組成を特定する。このとき、イットリウムオキシフッ化物は、その価数（元素比）まで同定する。
【００５０】
そして、例えば、溶射用材料中にイットリウムオキシフッ化物が１種類存在し、かつ残りがＹＦ３の場合は、溶射用材料の酸素含有量を例えば酸素・窒素・水素分析装置（例えば、ＬＥＣＯ社製，ＯＮＨ８３６）によって測定し、得られた酸素濃度からイットリウムオキシフッ化物の含有量を定量することができる。
イットリウムオキシフッ化物が２種類以上存在したり、又は酸化イットリウム等の酸素を含む化合物が混在したりする場合は、例えば各化合物の割合を検量線法により定量することができる。具体的には、それぞれの化合物の含有割合を変化させたサンプルを数種類準備し、それぞれのサンプルについてＸ線回折分析を行い、メインピーク強度と各化合物の含有量との関係を示す検量線を作成する。そしてこの検量線を元に、測定したい溶射用材料のＸＲＤのイットリウムオキシフッ化物のメインピーク強度から含有量を定量する。
【００５１】
また、上記のイットリウムオキシフッ化物におけるモル比（Ｆ／Ｏ）およびモル比（Ｙ／Ｏ）については、組成物ごとにモル比（Ｆａ／Ｏａ）およびモル比（Ｙａ／Ｏａ）を算出するとともに、そのモル比（Ｆａ／Ｏａ）およびモル比（Ｙａ／Ｏａ）に当該組成物の存在比をそれぞれ乗じて合計（加重和をとる）することで、溶射粒子におけるイットリウムオキシハロゲン化物全体としてのモル比（Ｆ／Ｏ）およびモル比（Ｙ／Ｏ）を得ることができる。
【００５２】
なお、上記の溶射粒子を構成する材料は、機能性を高める目的等で、上記に例示した以外の元素が導入されていてもよい。また、上記のセラミックスおよび無機化合物は、各々が２以上の組成を有する材料の混合体または複合体であっても良い。
【００５３】
上記の溶射粒子は、平均粒子径が３０μｍ程度以下であれば特に制限されず、平均粒子径の下限についても特に制限はない。ここで、溶射粒子は、平均粒子径の比較的小さいものをここに開示される溶射用スラリーとして用いることが、その供給性の向上効果が明瞭となるために好ましい。かかる観点から、溶射粒子の平均粒子径は、例えば、８μｍ以下とすることができ、好ましくは６μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、例えば３μｍ以下とすることができる。平均粒子径の下限については特に制限されないが、かかる溶射用スラリーの粘性や流動性を考慮した場合に、例えば、０．１μｍ以上とすることができ、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、例えば１μｍ以上とすることができる。
【００５４】
なお、通常、例えば平均粒子径が８μｍ以下程度の微細な溶射粒子を溶射材料として用いると、比表面積の増大に伴いその流動性が低下し得る。すると、このような溶射材料は溶射装置への供給性が劣り、溶射材料が供給経路に付着する等して溶射装置に供給され難く、皮膜形成能が低下することがある。そしてさらに、このような溶射材料はその質量の小ささから、溶射フレームやジェット気流に弾かれて好適に飛行させることが困難となり得る。これに対し、ここに開示される溶射用スラリーにおいては、例えば平均粒子径が８μｍ以下の溶射粒子であっても、溶射装置への供給性を考慮してスラリーとして調製されていることから、供給経路等への付着が抑制されて、皮膜形成能を高く維持することができる。また、スラリーの状態でフレームやジェット気流に供給されることから、かかるフレームやジェットに弾かれることなく流れに乗ることができ、かつ、飛行中に分散媒が除去されることから、溶射効率をさらに高く維持して溶射皮膜を形成することができる。
【００５５】
溶射粒子の平均粒子径は、平均粒子径がおおよそ１μｍ以上の粒子については、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置（（株）堀場製作所製、ＬＡ−９５０）を用いて測定された、体積基準の粒度分布における積算５０％粒径（Ｄ５０）を採用することができる。また、平均粒子径の測定と同時に、溶射粒子の体積基準の粒度分布における積算３％粒径（Ｄ３）と積算９７％粒径（Ｄ９７）とを算出することができる。
なお、平均粒子径がおおよそ１μｍ未満の粒子については、比表面積に基づき算出される球相当径を採用することができる。比表面積は、例えば、比表面積測定装置（マイクロメリティックス社製、ＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩ ２３００、）を用い、連続流動法により測定されたＮ２等のガス吸着量から、ＢＥＴ１点法により算出した値とすることができる。なお、上記で各測定方法を適用する平均粒子径の臨界値は厳密に規定されるものではなく、使用する分析器の精度等に応じて変更することもできる。
【００５６】
（分散媒）
分散媒としては、水系分散媒または非水系分散媒のいずれをも採用することができる。
水系分散媒としては、水または、水と水溶性の有機溶媒との混合物（混合水溶液）を使用することができる。水としては、水道水、イオン交換水（脱イオン水）、蒸留水、純水等を用いることができる。この混合水溶液を構成する水以外の有機溶媒としては、水と均質に混合し得る有機溶剤（例えば、炭素数が１〜４の低級アルコールまたは低級ケトン等）の１種または２種以上を適宜選択して用いることができる。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などの有機溶媒が好適な例として挙げられる。水系分散媒としては、例えば、該水系分散媒の８０質量％以上（より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上）が水である水または混合水溶液の使用が好ましい。特に好ましい例は、実質的に水からなる水系分散媒（例えば、水道水、蒸留水、純水、精製水）であり得る。
【００５７】
非水系分散媒としては、典型的には水を含まない有機溶媒が挙げられる。かかる有機溶媒としては特に制限はなく、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルプロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、トルエン、ヘキサン、灯油等の有機溶媒の一種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることが挙げられる。
使用する分散媒の種類や組成は、例えば、溶射用スラリーの溶射方法に応じて適宜に選択することができる。すなわち、例えば、溶射用スラリーを高速フレーム溶射法により溶射する場合には、水系分散媒または非水系分散媒のいずれを用いても良い。水系分散媒を用いると、非水系分散媒を用いた場合と比べて、得られる溶射皮膜の表面粗さが向上する（滑らかとなる）点で有益である。非水系分散媒を用いると、水系分散媒を用いた場合と比べて、得られる溶射皮膜の気孔率が低下する点で有益である。
【００５８】
なお、使用する分散媒の種類は、溶射粒子の溶解性や、溶射用スラリーの溶射方法に応じて適宜に選択することができる。例えば、溶射用スラリーを高速フレーム溶射する場合には、水系分散媒を用いることが好ましい。溶射用スラリーをプラズマ溶射する場合には、非水系分散媒を用いることが好ましい。しかしながら、プラズマ溶射の場合は、水系分散媒を代わりに用いることも可能である。
【００５９】
溶射用スラリー中の溶射粒子の含有量、すなわち固形分濃度は、１０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上である。この場合、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、すなわち溶射効率を向上させることが容易となる。
溶射用スラリー中の溶射粒子の含有量はまた、８５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは７０質量％以下、さらに好ましくは５０質量％以下である。この場合、溶射装置への良好な供給に適した所要の流動性を有する溶射用スラリー、すなわち溶射皮膜の形成に十分な所要の流動性を有する溶射用スラリーを得ることが容易となる。
【００６０】
（凝集剤）
溶射用スラリーは、必要に応じて凝集剤をさらに含有してもよい。ここで凝集剤とは、溶射用スラリー中の溶射粒子を凝集（agglomeration）させることができる化合物をいう。典型的には、溶射用スラリー中の溶射粒子を軟凝集（flocculation）させることができる化合物をいう。溶射粒子の物性にもよるが、溶射用スラリー中に凝集剤（再分散性向上剤やケーキング防止剤等を含む）が含まれる場合、溶射粒子同士の間に凝集剤が介在した状態で溶射粒子の沈殿が生じることにより、沈殿した溶射粒子の凝結（aggregation；粒子同士が固く締まって堆積すること）が抑制されて、再分散性が向上する。つまり、沈殿した溶射粒子は沈殿した場合であっても個々の粒子が密に凝集（凝結であり得る）すること（ケーキング、ハードケーキングともいう。）を防止することができる。この凝集剤は、平均粒子径が２００ｎｍ以上の沈降しやすい溶射粒子を含む溶射用スラリーに含ませることが特に好ましい。つまり、沈殿した溶射粒子が撹拌などの操作によって容易に再分散するため、再分散のための操作が簡便になる。凝集剤は、アルミニウム系化合物、鉄系化合物、リン酸系化合物、有機化合物のいずれであってもよい。アルミニウム系化合物の例としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンドともいう）、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ、ＰＡＣｌともいう）などが挙げられる。鉄系化合物の例としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられる。リン酸系化合物の例としては、ピロリン酸ナトリウムなどが挙げられる。有機化合物の例としては、リンゴ酸、コハク酸、クエン酸、マレイン酸、無水マレイン酸などの有機酸、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、ナフタレンスルホン酸縮合物、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム、及びポリスチレンスルホン酸ナトリウム、イソブチレン−マレイン酸共重合体、カルボキシビニルポリマー、などが挙げられる。
【００６１】
なお、この記載から明らかなように、例えば、本明細書でいう「アルミニウム“系”化合物」の概念には、アルミニウム元素を含む化合物およびその塩ならびに誘導体が包含される。他の化合物についても同様である。
凝集剤の含有量は、溶射粒子の組成（物性）等にもよるため必ずしも限定されるものではないが、典型的には、溶射粒子の質量を１００質量％としたとき、０．１〜２質量％の範囲にすることをおおよその目安とすることができる。
【００６２】
（分散剤）
溶射用スラリーは、必要に応じて分散剤をさらに含有してもよい。ここで分散剤とは、溶射用スラリー中の溶射粒子の分散安定性を向上させることができる化合物をいう。かかる分散剤は、例えば、本質的に、溶射粒子に作用する化合物であっても良いし、分散媒に作用する化合物であっても良い。また、例えば、溶射粒子または分散媒への作用により、溶射粒子の表面の濡れ性を改善する化合物であっても良いし、溶射粒子を解こうさせる化合物であっても良いし、解こうされた溶射粒子の再凝集を抑制・阻害する化合物であっても良い。
【００６３】
分散剤は、上記の分散媒に応じて水系分散剤と非水系分散剤とから適宜選択して用いることができる。また、かかる分散剤としては、高分子型分散剤、界面活性剤型分散剤（低分子型分散剤ともいう）または無機型分散剤のいずれであっても良く、また、これらはアニオン性、カチオン性または非イオン性のいずれであっても良い。すなわち、分散剤の分子構造中に、アニオン性基、カチオン性基およびノニオン性基の少なくとも１種の官能基を有するものであり得る。
【００６４】
高分子型分散剤の例としては、水系分散剤として、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸系高分子などのポリカルボン酸系化合物からなる分散剤、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩、ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩、ポリイソプレンスルホン酸ナトリウム塩、ポリイソプレンスルホン酸アンモニウム塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩、ナフタレンスルホン酸アンモニウム塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアンモニウム塩、などのスルホン酸系化合物からなる分散剤、ポリエチレングリコール化合物からなる分散剤等を挙げることができる。また、非水系分散剤として、ポリアクリル酸塩、ポリメタアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、ポリメタアクリルアミド、などのアクリル系化合物からなる分散剤、ポリカルボン酸の一部にアルキルエステル結合を有するポリカルボン酸部分アルキルエステル化合物からなる分散剤、ポリエーテル化合物からなる分散剤、ポリアルキレンポリアミン化合物からなる分散剤等を挙げることができる。
【００６５】
界面活性剤型分散剤（低分子型分散剤ともいう）の例としては、水系分散剤として、アルキルスルホン酸系化合物からなる分散剤、第四級アンモニウム化合物からなる分散剤、アルキレンオキサイド化合物からなる分散剤等を上げることができる。また、非水系分散剤として、多価アルコールエステル化合物からなる分散剤、アルキルポリアミン化合物からなる分散剤、アルキルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物からなる分散剤などが挙げられる。
【００６６】
無機型分散剤の例としては、水系分散剤として、例えば、オルトリン酸塩、メタリン酸塩、ポリリン酸塩、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、及び有機リン酸塩等のリン酸塩、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、及び塩化第一鉄等の鉄塩、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、及びアルミン酸ナトリウム等のアルミニウム塩、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、及び第二リン酸カルシウム等のカルシウム塩などが挙げられる。
【００６７】
以上の分散剤は、いずれか１種を単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて併用するようにしても良い。ここに開示される技術においては、具体的な一例として、アルキルイミダゾリン化合物系の分散剤と、ポリアクリル酸化合物からなる分散剤とを併用することを好ましい一態様としている。分散剤の含有量は、溶射粒子の組成（物性）等にもよるため必ずしも限定されるものではないが、典型的には、溶射粒子の質量を１００質量％としたとき、０．０１〜２質量％程度の範囲にすることをおおよその目安とすることができる。また、便宜上、水系分散剤または非水系分散剤のいずれかに分類した化合物であっても、その詳細な化学構造や使用形態により、他方の非水系分散剤または水系分散剤として使用される化合物もあり得る。
【００６８】
（粘度調整剤）
溶射用スラリーは、必要に応じて粘度調整剤をさらに含有してもよい。ここで粘度調整剤とは、溶射用スラリーの粘度を低下または増大させることができる化合物をいう。溶射用スラリーの粘度を適切に調整することにより、溶射用スラリー中の溶射粒子の含有量が比較的高い場合でも溶射用スラリーの流動性の低下を抑えることができる。粘度調整剤として使用することが可能な化合物の例としては、非イオン性ポリマー、例えばポリエチレングリコールなどのポリエーテルや、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）などのセルロース誘導体などが挙げられる。
【００６９】
（消泡剤）
溶射用スラリーは、必要に応じて消泡剤をさらに含有してもよい。ここで消泡剤とは、溶射用スラリーの製造時や溶射時において溶射用スラリー中に泡が生じるのを防ぐことができる化合物、あるいは溶射用スラリー中に生じた泡を消すことができる化合物をいう。消泡剤の例としては、シリコーンオイル、シリコーンエマルション系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。
【００７０】
（防腐剤、防カビ剤）
溶射用スラリーは、必要に応じて防腐剤又は防カビ剤をさらに含有してもよい。防腐剤又は防カビ剤の例としては、イソチアゾリン系化合物、アゾール系化合物、プロピレングリコールなどが挙げられる。
【００７１】
以上の凝集剤、分散剤、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤および防カビ剤等の添加剤を使用する場合には、いずれか１種を単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良い。これら添加剤は、溶射用スラリーを調製する際に、溶射粒子と同じタイミングで分散媒に加えてもよいし、別のタイミングで加えてもよい。
なお、上記に例示された各種添加剤としての化合物は、主たる添加剤用途としての作用の他に、他の添加剤としての機能を発現することもあり得る。換言すると、例えば、同一の種類または組成の化合物であっても、異なる２以上の添加剤としての作用を示す場合があり得る。
【００７２】
なお、溶射用スラリーのｐＨは、特に制限されないが、２以上１２以下であることが好ましい。溶射用スラリーの扱いやすさの面からは、ｐＨは６以上が好ましく、７以上がより好ましく、８以上が特に好ましい。また、ｐＨは１１以下が好ましく、１０．５以下がより好ましく、１０以下が特に好ましい。なお、溶射粒子の凝集性を調整するとの観点から、ｐＨを上記好適範囲から外れた値に調整してもよい。溶射用スラリーのｐＨは公知の各種の酸、塩基、又はそれらの塩により調整される。具体的には、カルボン酸、有機ホスホン酸、有機スルホン酸などの有機酸や、燐酸、亜燐酸、硫酸、硝酸、塩酸、ホウ酸、炭酸などの無機酸、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリメタノールアミン、モノエタノールアミンなどの有機塩基、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニアなどの無機塩基、又はそれらの塩が好ましく用いられる。
【００７３】
なお、溶射用スラリーのｐＨは、ガラス電極式のｐＨメータ（例えば、（株）堀場製作所製、卓上型ｐＨメータ（Ｆ−７２））を使用し、ｐＨ標準液（例えば、フタル酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：４．００５／２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：６．８６５／２５℃）、炭酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：１０．０１２／２５℃））を用い、ＪＩＳ Ｚ８８０２：２０１１に準拠して測定した値を採用することができる。
【００７４】
溶射用スラリーにおける溶射粒子のゼータ電位の絶対値は、１０ｍＶ以上であることが好ましく、２５ｍＶ以上がより好ましく、４０ｍＶ以上が特に好ましい。ゼータ電位の絶対値の上限は特に制限されないが、例えば、５００ｍＶ以下であることが好ましい。溶射用スラリーのおけるゼータ電位の絶対値をこのように調整することで、溶射用スラリーにおける溶射粒子の分散安定性を整えることができる。溶射粒子のゼータ電位は、測定対象である溶射用スラリーに希釈等の前処理等を施すことなく測定された値を採用することができる。ゼータ電位の測定方法としては、例えば、顕微鏡電気泳動法、回転回折格子法、レーザー・ドップラー電気泳動法、超音波振動電位法、動電音響法等の公知の測定手法を採用することができる。なかでも、超音波の照射により溶射スラリー中の溶射粒子を振動させてゼータ電位を測定することから、高濃度溶射スラリーにおける溶射粒子のゼータ電位を測定できる、超音波振動電位法を好ましく採用することができる。本明細書において、ゼータ電位は、超音波方式粒度分布・ゼータ電位測定装置（ディスパージョンテクノロジー社製，ＤＴ−１２００）を用いて測定した値を採用している。
【００７５】
溶射用スラリー中の溶射粒子の沈降速度は、溶射用スラリー中を溶射粒子が沈降する際の速度を示す。この沈降速度は、溶射粒子の沈降性を示す指標として用いることができ、また分散安定性の度合いを示す指標としても利用することができる。かかる沈降速度は、必ずしもこれに限定されるものではないが、３０μｍ／秒以上であることが好ましく、より好ましくは３５μｍ／秒以上、さらに好ましくは４０μｍ／秒以上である。溶射用スラリー中の溶射粒子は、沈降せずに分散状態を保っていても良いが、溶射粒子がより沈殿しやすい溶射用スラリーであれば、ここに開示される技術の効果がより明瞭となるために好ましい。かかる観点から、ここに開示される技術は、例えば、溶射粒子の沈降速度が７０μｍ／秒以下程度の溶射用スラリーを好ましい対象とし得る。
溶射用スラリー中の溶射粒子の沈降速度は、全ての溶射粒子について、液相遠心沈降法（ＪＩＳ Ｚ８８２３−１：２００１）に準拠して測定された値を採用することができる。沈降速度は、例えば、遠心沈降・光透過法による粒度分布・分散安定性分析装置（L.U.M. GmbH社製、LUMiSizer 610）を用い、回転数を９２０ｒｐｍ（１００Ｇ）として測定された値を採用することができる。
【００７６】
溶射用スラリーの粘度は３０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下、最も好ましくは３００ｍＰａ・ｓ以下（例えば、１００ｍＰａ・ｓ以下）である。粘度が低くなるにつれて、溶射皮膜の形成に十分な所要の流動性を有する溶射用スラリーを得ることが容易となる。
溶射用スラリーの粘度は、回転式粘度計を用いて測定される、室温（２５℃）における粘度である。かかる粘度は、例えば、ブルックフィールド形回転粘度計（例えば、リオン株式会社製、ビスコテスタＶＴ−０３Ｆ）を用いて測定した値を採用することができる。
【００７７】
（沈殿消失試験）
以上の溶射用スラリーは、一旦沈殿した溶射粒子が容易に消失されるよう調整されている。この沈殿した溶射粒子の再分散性は、例えば、ここに開示される沈殿消失試験により評価することができる。沈殿消失試験は、以下の手順により実施することができる。すなわち、まず、溶射用スラリーを１Ｌの容積を有する高さ１６．５ｃｍの円筒容器（内径約４．４ｃｍ）内に７００ｍＬ入れて室温下で一週間静置する。これにより、溶射用スラリーに含まれる溶射粒子は分散媒中を沈降し、分散媒と分離して沈殿を生じる。このように沈殿を生じた状態の溶射用スラリーを、２０℃以上３０℃以下の温度下で、円筒容器の中心軸が水平となるように配置し、中心軸周りで回転させる。回転条件は、回転速度を１００ｒｐｍとし、回転時間は３０分間とする。回転に際しては、例えば、円筒容器を回転ローラーなどに載置してその場で中心軸周りに転動させるようにしても良い。沈殿が消失したことの確認は、撹拌後の溶射用スラリーを目視することで可能である。この沈殿消失試験により沈殿が消失する溶射用スラリーは、沈殿が生じても再分散性が高いと評価することができる。また、溶射用スラリーを溶射装置に移送する際の溶射用スラリーの脈動によっても、溶射粒子の十分な再分散状態を維持することができる。したがって、良質な溶射皮膜を形成し得る溶射用スラリーとして提供され得る。
【００７８】
以上のとおり、ここに開示される溶射用スラリーは、分散性が良好な溶射粒子を含むことにより、再分散性が良好なスラリーとして調製され得る。したがって、例えば、この溶射用スラリーは、全体を２つ以上の構成に分包して提供し、溶射（実際の使用）に際して一体化して用いることができる。例えば、この溶射用スラリーは、溶射用粒子が沈殿した状態から、溶射用粒子が含まれない又はより含有量が少ない構成部分（典型的には、上澄み部分）と、溶射用粒子を全て含む又はより含有量が多い構成部分（典型的には、上澄み部分を取り除いた残部）と、に分割して提供することができる。そして実際の使用に際しては、分割された構成成分を適宜混合して振とう処理等を施すことにより、上記の溶射用スラリーとして用いることができる。あるいは、この溶射用スラリーは、分散媒以外の成分を分散媒とは別の１つ以上のパッケージに収容して提供することができる。この場合も、実際の使用に際しては、分散媒以外の成分を分散媒と混合させることにより溶射用スラリーを調製することができる。このようにすることで、溶射の直前でも溶射用スラリーを簡便に調製することができる。また溶射に使用するまでの保存が容易になるという利点がある。
【００７９】
（溶射皮膜の形成方法）
（基材）
ここに開示される溶射皮膜の形成方法において、溶射による溶射皮膜が形成される対象たる基材については特に限定されない。例えば、かかる溶射に供して所望の耐性を備え得る材料からなる基材であれば、各種の材料からなる基材を用いることができる。かかる材料としては、例えば、各種の金属または合金等が挙げられる。具体的には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、金、銀、ビスマス、マンガン、亜鉛、亜鉛合金等が例示される。なかでも、汎用されている金属材料のうち比較的熱膨張係数の大きい、各種ＳＵＳ材（いわゆるステンレス鋼であり得る。）等に代表される鉄鋼、インコネル等に代表される耐熱合金、インバー，コバール等に代表される低膨張合金、ハステロイ等に代表される耐食合金、軽量構造材等として有用な１０００シリーズ〜７０００シリーズアルミニウム合金等に代表されるアルミニウム合金等からなる基材が挙げられる。
【００８０】
（皮膜形成方法）
なお、ここに開示される溶射用スラリーは、公知の溶射方法に基づく溶射装置に供することで、溶射皮膜を形成するための溶射用材料として用いることができる。溶射用スラリーを好適に溶射する溶射方法としては、例えば、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法等の溶射方法を採用することが例示される。
プラズマ溶射法とは、溶射材料を軟化または溶融するための溶射熱源としてプラズマ炎を利用する溶射方法である。電極間にアークを発生させ、かかるアークにより作動ガスをプラズマ化すると、かかるプラズマ流はノズルから高温高速のプラズマジェットとなって噴出する。プラズマ溶射法は、このプラズマジェットに溶射用材料を投入し、加熱、加速して基材に堆積させることで溶射皮膜を得るコーティング手法一般を包含する。なお、プラズマ溶射法は、大気中で行う大気プラズマ溶射（ＡＰＳ：atmospheric plasma spraying）や、大気圧よりも低い気圧で溶射を行う減圧プラズマ溶射（ＬＰＳ：low pressure plasma spraying）、大気圧より高い加圧容器内でプラズマ溶射を行う加圧プラズマ溶射（high pressure plasma spraying）等の態様であり得る。かかるプラズマ溶射によると、例えば、一例として、溶射材料を５０００℃〜１００００℃程度のプラズマジェットにより溶融および加速させることで、溶射粒子を３００ｍ／ｓ〜６００ｍ／ｓ程度の速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。
【００８１】
また、高速フレーム溶射法としては、例えば、酸素支燃型高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射法、ウォームスプレー溶射法および空気支燃型（ＨＶＡＦ）高速フレーム溶射法等を考慮することができる。
ＨＶＯＦ溶射法とは、燃料と酸素とを混合して高圧で燃焼させた燃焼炎を溶射のための熱源として利用するフレーム溶射法の一種である。燃焼室の圧力を高めることにより、連続した燃焼炎でありながらノズルから高速（超音速であり得る。）の高温ガス流を噴出させる。ＨＶＯＦ溶射法は、このガス流中に溶射用材料を投入し、加熱、加速して基材に堆積させることで溶射皮膜を得るコーティング手法一般を包含する。ＨＶＯＦ溶射法によると、例えば、一例として、溶射用スラリーを２０００℃〜３０００℃の超音速燃焼炎のジェットに供給することで、このスラリーから分散媒を除去（燃焼または蒸発であり得る。以下同じ。）するとともに、溶射粒子を軟化または溶融させて、５００ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓという高速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。高速フレーム溶射で使用する燃料は、アセチレン、エチレン、プロパン、プロピレンなどの炭化水素のガス燃料であってもよいし、灯油やエタノールなどの液体燃料であってもよい。また、溶射材料の融点が高いほど超音速燃焼炎の温度が高い方が好ましく、この観点では、ガス燃料を用いることが好ましい。
【００８２】
また、上記のＨＶＯＦ溶射法を応用した、いわゆるウォームスプレー溶射法と呼ばれている溶射法を採用することもできる。ウォームスプレー溶射法とは、典型的には、上記のＨＶＯＦ溶射法において、燃焼炎に室温程度の温度の窒素等からなる冷却ガスを混合する等して燃焼炎の温度を低下させた状態で溶射することで、溶射皮膜を形成する手法である。溶射材料は、完全に溶融された状態に限定されず、例えば、一部が溶融された状態であったり、融点以下の軟化状態にあったりするものを溶射することができる。このウォームスプレー溶射法によると、例えば、一例として、溶射用スラリーを１０００℃〜２０００℃の超音速燃焼炎のジェットに供給することで、このスラリーから分散媒を除去（燃焼または蒸発であり得る。以下同じ。）するとともに、溶射粒子を軟化または溶融させて、５００ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓという高速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。
【００８３】
ＨＶＡＦ溶射法とは、上記のＨＶＯＦ溶射法において、支燃ガスとしての酸素に代えて空気を用いるようにした溶射法である。ＨＶＡＦ溶射法によると、ＨＶＯＦ溶射法と比較して溶射温度を低温とすることができる。例えば、一例として、溶射用スラリーを１６００℃〜２０００℃の超音速燃焼炎のジェットに供給することにより、このスラリーから分散媒を除去（燃焼または蒸発であり得る。以下同じ。）するとともに、溶射粒子を軟化または溶融させて、溶射粒子を５００ｍ／ｓ〜１０００ｍ／ｓという高速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。
【００８４】
ここに開示される発明においては、上記の溶射用スラリーを高速フレーム溶射またはプラズマ溶射で溶射すると、耐プラズマエロージョン特性に優れた緻密な溶射皮膜を効率よく形成することができるために好ましい。なお、特に限定されるものではないが、溶射用スラリーが分散媒として水を含む場合には、高速フレーム溶射を用いることが好ましい。溶射用スラリー中に含まれる分散媒が有機溶剤である場合にはプラズマ溶射を用いることが好ましい。
【００８５】
なお、溶射装置への溶射用スラリーの供給は、必ずしも限定されるものではないが、１０ｍＬ／ｍｉｎ以上２００ｍＬ／ｍｉｎ以下の流速とすることが好ましい。溶射用スラリーの供給速度を約１０ｍＬ／ｍｉｎ以上とすることで、溶射用スラリー供給装置（例えば、スラリー供給チューブ）内を流れるスラリーを乱流状態とすることができ、スラリーの押出力が増大され、また、溶射粒子の沈降が抑制されるために好ましい。かかる観点から、溶射用スラリーを供給する際の流速は、２０ｍＬ／ｍｉｎ以上であるのが好ましく、３０ｍＬ／ｍｉｎ以上であるのがより好ましい。一方で、供給速度が速すぎると、溶射装置で溶射し得るスラリー量を超過するおそれがあるために好ましくない。かかる観点から、溶射用スラリーを供給する際の流速は、２００ｍＬ／ｍｉｎ以下とするのが適切であり、好ましくは１５０ｍＬ／ｍｉｎ以下、例えば１００ｍＬ／ｍｉｎ以下とするのがより適切である。
【００８６】
また、溶射装置への溶射用スラリーの供給はアクシャルフィード方式で行われること、すなわち溶射装置で生じるジェット流の軸と同じ方向に向けて溶射用スラリーの供給が行われることが好ましい。例えば、本発明のスラリー状の溶射用スラリーをアクシャルフィード方式で溶射装置に供給した場合、溶射用スラリーの流動性が良いために溶射用スラリー中の溶射材料が溶射装置内に付着しにくく、緻密な溶射皮膜を効率よく形成することができるため好ましい。
【００８７】
さらに、一般的なフィーダを用いて溶射用スラリーを溶射装置に供給した場合、周期的に供給量の変動が起こるために安定供給が難しくなることが考えられる。この周期的な供給量の変動により、溶射用スラリーの供給量にムラが生じると、溶射装置内で溶射材料が均一に加熱されにくくなり、不均一な溶射皮膜が形成される場合があり得る。そのため、溶射用スラリーを溶射装置に安定して供給するために、２ストローク方式、すなわち２つのフィーダを用いて、両フィーダからの溶射用スラリーの供給量の変動周期が互いに逆位相となるようにしてもよい。具体的には、例えば、一方のフィーダからの供給量が増加するときに、他方のフィーダからの供給量が減少するような周期になるように供給方式を調整してもよい。本発明の溶射用スラリーを２ストローク方式で溶射装置に供給した場合、溶射用スラリーの流動性が良いため、緻密な溶射皮膜を効率よく形成することができる。
【００８８】
スラリー状の溶射用材料を溶射装置に安定して供給するための手段としては、フィーダから送り出されたスラリーを溶射装置の直前に設けられた貯留タンクにいったん貯留し、かかる貯留タンクから自然落下を利用してスラリーを溶射装置に供給するか、あるいはポンプなどの手段によりタンク内のスラリーを強制的に溶射装置に供給するようにしてもよい。ポンプなどの手段で強制的に供給した場合には、タンクと溶射装置との間をチューブでつないだとしても、スラリー中の溶射材料がチューブ内で付着しにくくなるために好ましい。タンク内の溶射用スラリー中の成分の分布状態を均一化するために、タンク内の溶射用スラリーを撹拌する手段を設けてもよい。
【００８９】
溶射装置への溶射用スラリーの供給は、例えば金属製の導電性チューブを介して行われることが好ましい。導電性チューブを使用した場合、静電気の発生が抑えられることにより、溶射用スラリーの供給量に変動が起こりにくくなる。導電性チューブの内面は、０．２μｍ以下の表面粗さＲａを有していることが好ましい。
【００９０】
なお、溶射距離は、溶射装置のノズル先端から基材までの距離が３０ｍｍ以上となるように設定するのが好ましい。溶射距離が近すぎると、溶射用スラリー中の分散媒を除去したり、溶射粒子の軟化・溶融したりするための時間を十分に確保できなかったり、溶射熱源が基材に近接するため基材が変質したり変形を生じたりするおそれがあるために好ましくない。また、溶射距離は、２００ｍｍ以下程度（好ましくは１５０ｍｍ以下、例えば、１００ｍｍ以下）とすることが好ましい。かかる距離であると、十分に加熱された溶射粒子が当該温度を保ったまま基材に到達し得るため、より緻密な溶射皮膜を得ることができる。溶射に際しては、基材を被溶射面とは反対側の面から冷却することが好ましい。かかる冷却は、水冷の他、適切な冷媒による冷却とすることができる。
【００９１】
（溶射皮膜）
以上のここに開示される技術により、上記溶射用スラリーの溶射物としての溶射皮膜が提供される。この溶射皮膜は、溶射粒子と同一の組成の化合物および／またはその分解物からなる。この溶射皮膜は、上記のとおり、再分散性の良好な溶射用スラリーを用いて形成され得る。したがって、溶射粒子は溶射用スラリー中で好適な分散状態および流動状態を維持し、溶射装置に安定して供給されて、気孔の形成が抑制された緻密な溶射皮膜が形成される。また、溶射粒子は、フレームやジェットに弾かれることなく熱源の中心付近に効率よく供給されて、十分に軟化または溶融され得る。したがって、軟化または溶融された溶射粒子は、基材に対して、また互いの粒子間で、緻密かつ密着性良く付着する。これにより、均質性および付着性の良好な溶射皮膜が形成される。
【００９２】
また、かかる溶射皮膜は、例えば、好適には、イットリウム（Ｙ）およびハロゲン元素（Ｘ）を含む化合物や、イットリウム，酸素，ハロゲン元素を含む化合物（Ｙ−Ｏ−Ｘ）を構成成分として含み得る。したがって、上記の溶射粒子について説明したのと同様に、かかる溶射皮膜はハロゲン系プラズマに対する耐プラズマエロージョン特性に優れたものであり得る。この溶射皮膜は、例えば、ＸＲＤ回折に基づく、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）のメインピーク強度の割合が、９０％以下（好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下、特に好ましくは６０％以下、例えば４０％以下）のものとして形成され得る。さらに、この溶射皮膜は、例えば、ＸＲＤ回折に基づく、イットリウムオキシハロゲン化物のメインピーク強度の割合の合計が、１０％以上（好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、特に好ましくは４０％以上、例えば６０％以上）のものとして形成され得る。
【００９３】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００９４】
（実施例）
溶射粒子を分散媒と混合し、必要に応じて添加剤をさらに混合することにより、サンプル１〜１７の溶射用スラリーを調製した。各溶射用スラリーの詳細を表１に示す。
表１中の“分散媒”欄には、各溶射用スラリーで使用した分散媒の種類を示す。同欄中の“水”は、水系分散媒として蒸留水を、“エタノール”は非水系分散媒としてエタノールの単体を、“非水系混合溶媒”は非水系分散媒としてエタノールとイソプロピルアルコール（ｉ−ＰｒＯＨ）とノルマルプロピルアルコール（ｎ−ＰｒＯＨ）とを８５：５：１０の重量比で混合した混合分散媒であることを示す。
【００９５】
表１中の“溶射粒子の種類”欄には、各溶射用スラリー中の溶射粒子の種類を示す。同欄中の“ＹＦ３”はフッ化イットリウムを、“Ｙ５Ｏ４Ｆ７”は当該一般式で表される組成を有するイットリウムオキシフッ化物を、“Ａｌ２Ｏ３”はアルミナを、“Ｙ２Ｏ３”は酸化イットリウムを、“ＹＳＺ”はジルコニアに８質量％のイットリアが導入されたイットリア安定化ジルコニア（ＺｒＯ２−８ｗｔ％Ｙ２Ｏ３）を、“ＹＯＦ”は当該一般式で表される組成を有するイットリウムオキシフッ化物を示す。なお、２種以上の溶射粒子が記されている場合は、各組成の溶射粒子を記載の割合（質量％）ずつ混合した混合粒子であることを示す。
【００９６】
表１中の“溶射粒子の平均粒子径”欄には、各溶射用スラリーで使用した溶射粒子の平均粒子径を示す。平均粒子径は、平均粒子径が１μｍ以上の溶射粒子についてはレーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置による測定値を、平均粒子径が１μｍ未満の溶射粒子については比表面積球相当径を採用している。
表１中の“溶射粒子の含有量”欄には、各溶射用スラリー中の溶射粒子の含有量を示す。
【００９７】
表１中の“凝集剤”、“粘度調整剤”、“分散剤”、“防かび剤”の各欄には、各溶射用スラリーで使用したこれら添加剤の種類を示す。なお、凝集剤の欄の“ｉＢＭＣ”はイソブチレン−マレイン酸共重合体を表し、“ＣＶＰ”はカルボキシビニルポリマーを表す。粘度調整剤の欄の“ＰＥＧ”はポリエチレングリコールを表す。分散剤の欄の“ＰＣ” は水系ポリカルボン酸塩を表す。防かび剤の欄の“ＮａＣｌＯ”は次亜塩素酸ナトリウムを表し、“イソチアゾロン系ブレンド”は、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンおよび２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンとマグネシウム塩との混合水溶液と、２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオールとのブレンドを表す。また、表１中の添加剤の欄の「−」は添加剤を使用していないことを示す。
【００９８】
凝集剤を使用する場合には、溶射用スラリー中の凝集剤の含有量が０．２質量％になる量で使用した。粘度調整剤を使用する場合には、溶射用スラリー中の粘度調整剤の含有量が０．２質量％になる量で使用した。分散剤を使用する場合には、溶射用スラリー中の分散剤の含有量が０．２質量％になる量で使用した。防カビ剤を使用する場合には、溶射用スラリー中の防カビ剤の含有量が０．２質量％になる量で使用した。
【００９９】
【表１】
0006741410.tif 000002
【０１００】
次いで、サンプル１〜１７の溶射用スラリーについて物性を調べ、その結果を下記の表２に示した。
表２中の“ｐＨ”、“粘度”、“沈降速度”、“ゼータ電位”欄には、溶射用スラリーまたはスラリー中の溶射粒子に係るそれぞれの物性の測定値を上述の手法で測定した結果を示す。また、表１中の“沈殿消失試験”欄の「〇」は、沈殿消失試験において溶射用スラリーの沈殿が消失したことを示し、「×」は溶射用スラリーの沈殿が完全には消失しなかったことを示す。各欄中のハイフン（−）は、測定を実施していないことを表す。
【０１０１】
また、沈殿消失試験後のサンプル１〜１７の溶射用スラリーを用いて溶射を行い、溶射により形成された溶射皮膜の特性について調べ、その結果を表２中の“成膜性その１”および“成膜性その２”欄に示した。“成膜性その１”欄には、下記の条件で各溶射用スラリーをＨＶＯＦ溶射したときに得られた溶射皮膜の気孔率について評価した結果を示す。“成膜性その２”欄には、下記の条件で各溶射用スラリーを大気圧プラズマ（ＡＰＳ）溶射したときに得られた溶射皮膜の気孔率について評価した結果を示す。同欄中の“◎（優良）”は形成された溶射皮膜の気孔率が３％以下であることを示し、“○（良）”は形成された溶射皮膜の気孔率が３％超過７％以下であったことを示し、“△（可）”は形成された溶射皮膜の気孔率が７％超過１０％以下であったことを示し、“×（不良）”は形成される溶射皮膜の気孔率が１０％超過であったことを示し、“−”は未試験を表す。なお、例５および例１０の結果に＊を付しているのは、沈殿消失試験を行っていない、調製直後のスラリーを使用して形成された溶射皮膜についての結果であることを示している。
【０１０２】
また、溶射皮膜の気孔率は、後述のとおり形成された溶射皮膜を基材に対して垂直な方向に切断した断面についての気孔率を、画像解析法により算出した値を採用した。具体的に、溶射皮膜の断面の画像を取得し、画像解析ソフトを用いて気孔部と固相部（溶射された溶射粒子の部分）とに分離する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気孔率を算出した。画像解析ソフトとしては、Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）を使用した。
【０１０３】
＜ＡＰＳ溶射条件＞
溶射装置：  Northwest Mettech社製の“Axial III”
スラリー供給機：  Northwest Mettech社製の“Ｍ６５０”
Ａｒガス流量：  ８１Ｌ／ｍｉｎ
窒素ガス流量：  ８１Ｌ／ｍｉｎ
水素ガス流量：  １８Ｌ／ｍｉｎ
プラズマ電力：  ８８ｋＷ
溶射距離：  ５０ｍｍ
溶射機移動速度：  ２４０ｍ／ｍｉｎ
溶射用スラリー供給量：  ３Ｌ／ｈｏｕｒ
【０１０４】
＜ＨＶＯＦ溶射条件＞
溶射装置：  ＧＴＶ社製の“Ｔｏｐ ｇｕｎ”
スラリー供給機：  ＧＴＶ社製
アセチレンガス流量  ７５Ｌ／ｍｉｎ
酸素ガス流量  ２３０Ｌ／ｍｉｎ
溶射距離：  ９０ｍｍ
溶射機移動速度：  １００ｍ／ｍｉｎ
溶射用スラリー供給量：  ４．５Ｌ／ｈｏｕｒ
【０１０５】
なお、ＡＰＳ溶射およびＨＶＯＦ溶射のいずれにおいても、被溶射材である基材としては、アルミニウム合金（Ａｌ６０６１）からなる板材（７０ｍｍ×５０ｍｍ×２．３ｍｍ）を用意し、褐色アルミナ研削材（Ａ＃４０）によるブラスト処理を施して用いた。
【０１０６】
【表２】
0006741410.tif 000003
【０１０７】
表１および表２に示すように、例１〜４、６〜９、１１〜１７の溶射用スラリーは、溶射粒子が沈殿を形成する性質のスラリーであるが、溶射粒子の平均円形度が０．８５以下であるため、沈殿消失試験における簡単な操作により溶射粒子の沈殿が消失することが確認できた。また、これらの溶射用スラリーにおいては、溶射粒子の平均円形度が０．８５以下の範囲で大きくなるにつれての気孔率が低減される傾向があることがわかった。すなわち、溶射粒子の平均円形度は０．８５以下の範囲で大きい方（例えば０．７〜０．８５）が好ましく、成膜性の良好な溶射用スラリーが実現されることがわかった。
【０１０８】
なお、例１〜４、６〜９、１１〜１７の溶射用スラリーのうち、溶射粒子としてフッ化イットリウムのみを含む例１〜４の溶射用スラリーと、オキシフッ化イットリウム（Ｙ５Ｏ４Ｆ７）のみを含む例６〜９の溶射用スラリーの溶射物である溶射皮膜は、気孔率が１０％以下と緻密で、かつ、高い耐プラズマエロージョン性を備えるものとなり得る。
また、例１１〜１７に示されるように、溶射粒子としてフッ化イットリウムとオキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ）とを組み合わせて含む溶射用スラリーによると、溶射粒子としてＹＯＦのみを含む溶射用スラリーを用いた場合と比較して、ハロゲン系プラズマに対する耐エロージョン特性がより一層高められた溶射皮膜を形成することができる。
【０１０９】
一方で、例５および例１０に示されるように、溶射粒子の平均円形度が０．８５を超えて０．９５の溶射用スラリーについては、沈殿した溶射粒子が沈殿消失試験によって再分散されないことが確認された。この溶射粒子の沈殿は容器の底に固く締まって堆積しており、そのままでは溶射用スラリーを溶射装置へ供給することが困難であった。このような溶射用スラリーは実用に適していないと判断される。なお、参考のために、例５および例１０の溶射用スラリーを、調製直後の溶射粒子の分散性が良好な状態で溶射に供した。その結果、沈殿が形成されていない例５および例１０の溶射用スラリーは、流動性が良好な状態であれば好適に溶射を行えることが確認された。
【０１１０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【図１】
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