JP7627992B2 - 溶射膜被覆部材の製造方法および溶射膜被覆部材 - Google Patents

Description

本発明は、溶射膜被覆部材の製造方法および溶射膜被覆部材に関する。

基材の保護や機能向上の目的で、基材の表面に溶射被膜を形成することが行われている。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）や酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等で形成されたセラミックス基材の耐プラズマ性や耐摩耗性、断熱性等を高めるために、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、チタニア（ＴｉＯ_２）、クロミア（Ｃｒ_２Ｏ_３）等のセラミックスが溶射されることがある。

従来、基材にセラミックス溶射膜を被覆するには、溶射膜を成膜する前に溶射膜を密着させるために基材表面を粗面化する工程を必須としていた。例えば、ブラスト加工によって基材の表面を粗化することが可能であるが、セラミックス基材などの非金属基材に対してはクラックが発生することによる基材材料の強度低下やクラックに起因する基材破損が生じる虞があるため、ブラスト加工が十分にできない場合があった。そのためクラックを誘起しないようにブラストフリーでセラミックス基材にセラミックス膜を溶射により成膜する方法が要望されていた。

特許文献１には、ＳｉＣ焼結体をブラストで粗面化し、その後に表面を酸化処理し、その上にＹ_２Ｏ_３溶射膜を形成することで、酸化によるＳｉＯ_２とＹ_２Ｏ_３が複酸化物を形成し原子レベルで結合して密着しているセラミックス溶射皮膜被覆部材が開示されている。特許文献２には、ＳｉＣ基材にレーザを照射することにより表面に薄い酸化膜ＳｉＯ_２層を形成し、マイクロクラックを埋めるとともに酸化膜とＡｌ_２Ｏ_３溶射膜の化学的な密着力を得ることができる溶射皮膜被覆部材の製造方法が開示されている。特許文献３には、基材にＡｌを用い、スラリー原料の粒子径Ｄ１０と基材との関係において、０．４＜Ｄ１０／Ｒａ≦０．９にあるスラリー及び溶射方法が開示されている。

特開２０１４－１６２９３４号公報 ＷＯ２０１６／１７０８９５ 特開２０１８－１５４８９５号公報

しかしながら、特許文献１は、基材および溶射皮膜の材料として使用できるものを、それぞれ、珪素を含有する材料およびシリカ質層よりも融点が高い材料に限定しているため、一般的なセラミックス基材およびセラミックス溶射材料に適用することが難しい。また、特許文献２は、レーザ照射によって酸化膜が形成されやすい材料を基材として使用しているため、一般的なセラミックス基材に適用することが難しい。

また、特許文献３は、基材にセラミックスを使用することができることが記載されているものの、実際にはアルミニウム基材に対して実験を行っており、密着力が弱くなる傾向があるセラミックス基材およびセラミックス溶射膜の組み合わせでも同様の結果が得られるかどうかは不明である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、セラミックス焼結体からな基材に対してブラスト加工を行わない場合であっても、セラミックス溶射膜の密着強度の向上ができ、セラミックス焼結体基材の基材材料強度低下や基材破損の虞を低減できる溶射膜被覆部材の製造方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＡｌ _２ Ｏ _３ を含む焼結体からなるセラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を所定の範囲に調整する調整工程と、前記基材の被溶射面を水と平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍ以上６μｍ以下の範囲に含まれるセラミックス原料粉末とからなるスラリーをプラズマ溶射して被覆する被覆工程と、を含み、前記調整工程は、前記空間容積Ｖｖｖおよび前記平均粒子径Ｄ５０に対して、０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０の範囲になるように調整することを特徴としている。

これにより、基材の被溶射面をブラスト加工によって粗面化する工程を設けることなく溶射膜を基材に密着させることができ、セラミックス基材に対してブラスト加工を行うことによる基材材料強度低下や基材破損の虞を低減することができる。

（２）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記セラミックス焼結体は、ＳｉＣ焼結体であることを特徴としている。これにより、脆性材料であり他のセラミックス材料との密着性がよくない材料であるＳｉＣ焼結体に、基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつセラミックス溶射膜を成膜することができる。

（３）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記セラミックス焼結体は、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体であることを特徴としている。これにより、脆性材料であり他のセラミックス材料との密着性がよくない材料であるＡｌ_２Ｏ_３焼結体に、基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつセラミックス溶射膜を成膜することができる。

（４）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記セラミックス焼結体は、ＡｌＮ焼結体であることを特徴としている。これにより、脆性材料であり他のセラミックス材料との密着性がよくない材料であるＡｌＮ焼結体に、基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつセラミックス溶射膜を成膜することができる。

（５）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記プラズマ溶射は、非酸化性ガスを用いることを特徴としている。これにより、不要な基材面の酸化を防止することができ、かつ溶射ガン部品の酸化劣化を防止することにより、密着力を確保した溶射施工を安定的に行なう事が可能となる。

（６）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記セラミックス原料粉末は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミアおよびイットリウム・アルミナ・ガーネットの粉末またはこれらの任意の混合粉末であることを特徴としている。これらの材料は、他のセラミックス材料からなる基材との密着性がよくない場合があるが、本発明の製造方法により、セラミックス基材に強固に密着させることができる。

（７）また、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法において、前記空間容積Ｖｖｖは、０．０１以上０．３０以下であることを特徴としている。これにより、研磨加工や研削加工によってセラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖを所定の範囲に調整することができる。

（８）また、本発明の溶射膜被覆部材は、セラミックス焼結体基材と、前記セラミックス焼結体基材の被溶射面に設けられた溶射膜と、からなる溶射膜被覆部材であって、前記セラミックス焼結体基材の前記被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）、および前記溶射膜を形成するセラミックスの平均粒子径Ｄ５０（μｍ）に対して、０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０を満たし、前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＡｌ _２ Ｏ _３ を含む焼結体であり、前記セラミックス焼結体基材および前記溶射膜を構成する元素どうしの化学結合が存在しないことを特徴としている。これにより、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができる。

（９）また、本発明の溶射膜被覆部材は、セラミックス焼結体基材と、前記セラミックス焼結体基材の被溶射面に設けられた溶射膜と、からなる溶射膜被覆部材であって、前記セラミックス焼結体基材の前記被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）、および前記溶射膜を形成するセラミックスの平均粒子径Ｄ５０（μｍ）に対して、０．００２≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０を満たし、前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、または純度が９９．５％以上のＡｌ_２Ｏ_３焼結体であることを特徴としている。これにより、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができる。

（１０）また、本発明の溶射膜被覆部材において、前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、またはＡｌＮ焼結体であり、前記溶射膜は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができる。

（１１）また、本発明の溶射膜被覆部材において、前記溶射膜は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴としている。これにより、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができる。

本発明によれば、セラミックス焼結体からなる基材に対してブラスト加工を行わない場合であっても、セラミックス溶射膜の密着強度の向上ができ、セラミックス焼結体基材の基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつ、セラミックス溶射膜を成膜した、溶射膜被覆部材を製造できる。

本発明の一実施形態の溶射被覆部材を示す模式図である。 実施例および比較例の製造条件および評価を示す表である。 実施例および比較例の製造条件および評価を示す表である。

本発明者らは、鋭意研究の結果、セラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を、溶射する原料粒子の平均粒子径Ｄ５０に対して調整すること、すなわち、溶射粒子の体積と基材の空間容積の関係が一定の範囲を充足するように調整することで、セラミックス焼結体からなる基材に対してブラスト加工を行わない場合であっても、セラミックス溶射膜の密着強度の向上ができ、セラミックス焼結体基材の基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつ、セラミックス溶射膜を成膜した、溶射膜被覆部材を製造できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の溶射膜被覆部材の製造方法は、セラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を所定の範囲に調整する調整工程と、前記基材の被溶射面を水と平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍ以上６μｍ以下の範囲に含まれるセラミックス原料粉末とからなるスラリーをプラズマ溶射して被覆する被覆工程と、を含み、前記調整工程は、前記空間容積Ｖｖｖおよび前記平均粒子径Ｄ５０に対して、０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０の範囲になるように調整する。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。

［溶射膜被覆部材の製造方法］
まず、セラミックス焼結体基材を準備する。セラミックス焼結体基材は、様々な材料で形成されたものを使用することができる。例えば、ＳｉＣ焼結体、窒化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体のような非酸化性セラミックスや、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、Ｙ_２Ｏ_３焼結体等の酸化物やＹＡＧなどの複酸化物等を使用することができる。セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、またはＡｌ_２Ｏ_３焼結体で形成されていることが好ましい。これにより、脆性材料であり他のセラミックス材料との密着性がよくない材料であるＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、またはＡｌ_２Ｏ_３焼結体に、基材材料の強度低下や基材破損の虞を低減しつつセラミックス溶射膜を成膜することができる。

セラミックス焼結体基材は、どのような方法によって作製されたものであってもよい。製造条件は基材の種類によって適宜選択される。例えば、ホットプレス法やＨＩＰを用いることができる。例えば、ホットプレス法を用いる場合、原料粉末および焼結助剤粉末の混合粉末を成形することで成形体を作製し、これを焼成することで焼結体を作製することができる。このとき、例えば、焼成温度は１６５０～１９５０℃の温度範囲、より好ましくは１７５０～１９００℃の温度範囲に含まれるように調節される。焼成時間（焼成温度の保持時間）は、２～１０時間の時間範囲に含まれるように調節される。焼成時のプレス圧力は、１～１５ＭＰａの圧力範囲に含まれるように調節される。なお、これらの焼成温度や焼成時間は、原料粉末や焼結助剤粉末の種類等によっても変更される。

次に、準備したセラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を所定の範囲に調整する。準備したセラミックス焼結体基材の被溶射面を、例えば、研磨加工、研削加工等の加工をすることにより、空間容積Ｖｖｖを所定の範囲に調整する。なお、本明細書において、空間容積Ｖｖｖとは、負荷面積率８０％における谷部の空隙容積のことをいう。空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）の計測は、ＩＳＯ ２５１７８に準拠して、コヒーレンス相関干渉計等を使用して行うことができる。

被溶射面の加工は、ブラスト加工であってもよいが、使用する研磨材や吹き付け強度により、セラミックス焼結体基材などの非金属基材に対しては微小なクラックが発生することがある。このようなクラックにより、基材材料の強度低下やクラックに起因する基材破損が生じる虞があるため、ブラスト加工を行う場合は、十分に注意する必要がある。すなわち、ブラスト加工を行う場合は、基材の材質等に応じて、クラックが生じないように行う。本発明の方法は、被溶射面を粗面化する必要がないため、クラックが生じる吹き付け強度でブラスト加工を行う必要はない。したがって、強度を調整したうえで、ブラスト加工を用いることも可能である。

しかし、研磨加工または研削加工であれば、問題となるクラックが発生する虞が小さいため、セラミックス焼結体基材の被溶射面の加工を行う場合は、研磨加工または研削加工であることが好ましい。また、焼結体の被溶射面の空間容積Ｖｖｖが、焼結後の焼き肌面の状態で所定の範囲にある場合は、加工を行わなくてもよい。

被溶射面の調整は、後述する被覆工程で使用するスラリーに含まれるセラミックス原料粉末の平均粒子径Ｄ５０に応じて、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０に対して、０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０の範囲になるように調整する。この調整は、使用するセラミックス原料粉末の平均粒子径Ｄ５０に基づいて、被溶射面の加工を行った後、空間容積Ｖｖｖの計測を行い、上記範囲に含まれない場合、さらに被溶射面の加工を行う方法で調整してもよいし、被溶射面の加工を行った後、空間容積Ｖｖｖの計測を行い、空間容積Ｖｖｖの計測結果に基づいて、使用するセラミックス原料粉末を変更することで調整してもよい。なお、空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）は、０．０１以上０．３０以下であることが好ましい。

次に、平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍ以上６μｍ以下の範囲に含まれるセラミックス原料粉末と水とを準備し、混合することでスラリーを調整する。セラミックス原料粉末の平均粒子径Ｄ５０は、０．５μｍ以上６μｍ以下であることが好ましい。Ｄ５０が０．５μｍより小さい場合、スラリーの粘性が高くなるため、溶射が困難になり膜質が悪化する。また、６μｍより大きい場合、安定してスラリーを輸送できないため膜質が悪化する。平均粒子径Ｄ５０は、レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置の乾式測定または湿式測定を用いて計測することができる。セラミックス原料粉末の粒度分布は、シャープであることが好ましい。

セラミックス原料粉末は、様々な材料を使用することができる。セラミックス原料粉末は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、クロミア（Ｃｒ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、ＹＡＧとも表記する）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の粉末またはこれらの任意の混合粉末を使用することが好ましい。これらの材料は、基材の保護や機能向上など様々な目的で使用されるが、基材がセラミックス焼結体で形成されている場合、基材との密着性が問題になることがある。本発明の製造方法は、基材がセラミックス焼結体で形成されている場合であっても、基材材料の強度低下や基材破損の虞を低減しつつ、これらの材料を使用したセラミックス溶射膜を成膜することができる。

また、スラリーの濃度は、１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることがより好ましい。スラリーの濃度が１０ｗｔ％より小さい場合、施工に時間がかかり、生産性が低減するため工業的ではない。また、４０ｗｔ％より大きい場合、粘性が高くなり、安定してスラリーを輸送することができなくなる。

そして、調整したスラリーを、基材の被溶射面にプラズマ溶射して被覆する。溶射に使用するガスは、非酸化性ガスであることが好ましい。非酸化性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈ_２ガスもしくはＮ_２ガスまたはこれらの任意の組み合わせの混合ガスを用いることができる。上記スラリーが、チューブポンプを介してノズルに供給され、ガスを用いてプラズマ溶射される。

プラズマ溶射の工程の前に、スラリーを投入しないガスのみによって、基材の被溶射面をプラズマ照射する工程を設けてもよい。このような工程を設けることで、基材の被溶射面が予熱され、プラズマ溶射した際に溶融したセラミックス原料粉末がボイドに侵入しやすくなる。

これらの結果、図１に示されているような、基材１の被溶射面１０を被覆する当該スラリー由来のセラミックス溶射膜２が形成される。セラミックス溶射膜２の厚さは５０～５００μｍに調節されることが好ましい。溶射膜２の厚さが５０μｍ未満であると当該溶射膜２の耐プラズマ性や耐摩耗性、断熱性等の機能が低下する虞が増大するためである。また、溶射膜２の厚さが５００μｍを超えると当該溶射膜２の内部応力が大きくなり密着力の低下または剥離が生じる虞が増大するためである。セラミックス溶射膜２の気孔率は１～５％に調節されることが好ましい。

このような製造方法により、セラミックス焼結体からなる基材に対してブラスト加工を行わない場合であっても、セラミックス溶射膜の密着強度の向上ができ、セラミックス焼結体基材の基材材料強度低下や基材破損の虞を低減しつつ、セラミックス溶射膜を成膜した、溶射膜被覆部材を製造できる。

本発明の製造方法は、セラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖの大きさと原料粉末の平均粒子径Ｄ５０が適合しているため、原料粉末粒子が溶融した溶融粒子径が基材の表面に残存する数μｍ以下のボイドに適量侵入し、これを核としてパンケーキ（スプラット）を形成して基材と密着しているものと推察される。すなわち、基材を研削、研磨加工した状態の面に残存する微小なボイドでミクロンなアンカー効果が発生して密着するため、基材に粗面化のためのブラスト加工をする必要がなく基材へのクラックの誘因リスクを回避することができる。

［溶射膜被覆部材］
本発明の溶射膜被覆部材は、セラミックス焼結体基材と、セラミックス焼結体基材の被溶射面に設けられた溶射膜と、からなる。セラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）、および溶射膜を形成するセラミックス原料の平均粒子径Ｄ５０（μｍ）に対して、０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０を満たす。また、セラミックス焼結体基材および溶射膜を構成する元素どうしの化学結合が存在しない。

セラミックス焼結体基材および溶射膜を構成する元素どうしの化学結合が存在しないとは、いわゆるアンカー効果によって溶射膜と基材が物理的に密着している状態を言う。すなわち基材に存在する細かい谷部に溶融状態の溶射粒子が入り込み、この谷内で溶射粒子が固化する。そして、冷却され固化した溶射粒子が基材に圧縮応力を及ぼし、その結果として、基材と固化した溶射粒子間に働く摩擦力で、基材と溶射膜が密着している状態となっている。セラミックス焼結体基材および溶射膜を構成する元素どうしの化学結合が存在しないことは、セラミックス焼結体基材と溶射膜との間に反応層が形成されていないことで確かめられる。

また、セラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）は、コヒーレンス相関干渉計を使用して測定することができる。本明細書における被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）は、負荷面積率を８０％として測定した値である。また、溶射膜を形成するセラミックス原料の平均粒子径Ｄ５０（μｍ）は、レーザ回折／散乱法による粒子径測定装置により測定することができる。

セラミックス焼結体基材は、様々な材料から選択することができる。例えば、ＳｉＣ焼結体、窒化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体のような非酸化性セラミックスや、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、Ｙ_２Ｏ_３焼結体等の酸化物やＹＡＧなどの複酸化物等とすることができる。セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、またはＡｌ_２Ｏ_３焼結体で形成されていることが好ましい。これにより、脆性材料であり他のセラミックス材料との密着性がよくない材料であるＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、またはＡｌ_２Ｏ_３焼結体からなるセラミックス焼結体基材に、セラミックス溶射膜を成膜した溶射膜被覆部材を構成でき、基材材料の強度低下や基材破損の虞を低減できる。

溶射膜は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることが好ましい。これにより、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができ、様々な用途に適用できる。２つ以上の組み合わせからなるとは、溶射膜が異なる原料からなる粒子の混合物によって形成されていることをいう。

本発明の溶射膜被覆部材は、セラミックス焼結体基材と溶射膜がアンカー効果で密着しているため、基材材料強度低下や基材破損の虞が低減された溶射膜被覆部材とすることができる。

［実施例および比較例］
（実施例１）
（基材準備工程）
純度９８％、平均粒子径０．５μｍのＳｉＣ原料粉末に、焼結助剤としてカーボン及びＢ_４Ｃ及び有機バインダーを添加し、ＣＩＰ（冷間等方圧加圧）成形法により、１ｔｏｎ／ｃｍ^２で静水圧成形をして、ＳｉＣ成形体を作製した。次に、ＳｉＣ成形体をＮ_２雰囲気において、２０００℃で３時間常圧焼成してＳｉＣ焼結体を作製した。次に、ＳｉＣ焼結体を縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５ｍｍの略矩形板状（または略正方形板状）に加工しＳｉＣ焼結体基材を作製した。このとき、ＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研磨加工することにより、空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を０．０１０に調整し、プラズマ溶射工程で使用する原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を０．５μｍとすることで、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０８００に調整した。なお、空間容積Ｖｖｖは、コヒーレンス相関干渉計（テーラーホブソン社製）を使用して測定した。このようにして、実施例１のＳｉＣ焼結体基材を準備した。

（プラズマ照射工程）
次に、高速プラズマ溶射機を用いて非酸化性ガスプラズマを基材の被溶射面に対して照射または噴射し、被溶射面の予熱を行った。非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスが用いられた。溶射機を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量が１００ｌ／ｍｉｎに制御され、Ｎ_２ガスの供給量７０ｌ／ｍｉｎに制御され、かつ、Ｈ_２ガスの供給量が７０ｌ／ｍｉｎに制御された。

高速プラズマ溶射機を構成するノズルに対する印加電流を２５０Ａに制御することにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基材の被溶射面との間隔を７５ｍｍに調節した。基材に対するノズルの走査速度または変位速度を８５０ｍｍ／ｓに調節した。これにより、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスのプラズマが生成され、当該プラズマがノズルの先端から基材の被溶射面に対して照射または噴射された。プラズマの照射または噴射による被溶射面の予熱は、３分間行った。

（プラズマ溶射工程）
そして、高速プラズマ溶射機をそのまま用いて、Ｙ_２Ｏ_３スラリーを、非酸化性ガスを用いて基材の被溶射面に対してプラズマ溶射した。スラリーは、平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍである純度９９．９％以上のＹ_２Ｏ_３原料粉末３００ｇと、水７００ｇとを混合することによりＹ_２Ｏ_３スラリーを調整した。非酸化性ガスとして、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスが用いられた。溶射機を構成するノズルに対するＡｒガスの供給量を１００ｌ／ｍｉｎに制御し、Ｎ_２ガスの供給量を７０ｌ／ｍｉｎに制御し、かつ、Ｈ_２ガスの供給量を７０ｌ／ｍｉｎに制御した。これにより、溶射速度が６００～７００ｍｍ／ｓに制御された。

高速プラズマ溶射機を構成するノズルに対する印加電流を２５０Ａに制御することにより、当該ノズルへの供給電力が６５ｋＷに調節された。ノズルの先端と基材の被溶射面との間隔を７５ｍｍに調節した。基材に対するノズルの走査速度または変位速度を８５０ｍｍ／ｓに調節した。これにより、Ａｒガス、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガスの混合ガスのプラズマが生成され、当該プラズマにより溶融された原料粉末がノズルの先端から基材の被溶射面に対して噴射された。このように、ＳｉＣ焼結体基材の被溶射面がＹ_２Ｏ_３溶射膜により被覆されている実施例１の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２）
実施例２は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．１９００に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３）
実施例３は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０６０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０６００に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例３の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例４）
実施例４は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例４の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例５）
実施例５は、実施例１と溶射原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の種類をＡｌ_２Ｏ_３とし、平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例５の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例６）
実施例６は、実施例１と溶射原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の種類をＹＡＧとし、平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例６の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例７）
実施例７は、実施例１と溶射原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の種類を８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２とし、平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例７の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例８）
実施例８は、実施例１と溶射原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の種類をＴｉＯ_２とし、平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例８の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例９）
実施例９は、実施例１と溶射原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の種類をＣｒ_２Ｏ_３とし、平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００７０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例９の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１０）
（基材準備工程）
実施例１０は、実施例１と基材の原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。純度９９．５％、平均粒子径０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３原料粉末に、焼結助剤としてＭｇＯ及び有機バインダーを添加し、ＣＩＰ成形法により、１ｔｏｎ／ｃｍ^２で静水圧成形をして、Ａｌ_２Ｏ_３成形体を作製した。次に、Ａｌ_２Ｏ_３成形体を大気雰囲気において、１６００℃で３時間常圧焼成してＡｌ_２Ｏ_３焼結体を作製した。次に、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体を縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５ｍｍの略矩形板状（または略正方形板状）に加工しＡｌ_２Ｏ_３焼結体基材を作製した。このとき、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１５０に調整した。このように、実施例１０のＡｌ_２Ｏ_３焼結体基材を準備した。

上記の基材準備工程で準備したＡｌ_２Ｏ_３焼結体基材に対し、スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００５６に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１０の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１１）
実施例１１は、実施例１と空間容積Ｖｖｖが異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４２に調整することで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．３３６０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１１の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１２）
実施例１２は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４２に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０４２０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１２の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１３）
実施例１３は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．５５０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０２０４に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１３の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１４）
実施例１４は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．５５０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００６０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１４の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１５）
実施例１５は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．３２０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０１１９に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１５の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１６）
実施例１６は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．３１０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１４に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例１６の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１）
比較例１は、実施例１と空間容積Ｖｖｖが異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０６０に調整することで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．４８００に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例１の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例２）
比較例２は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０２０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００７に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例２の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例３）
比較例３は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４２に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００５に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例３の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例４）
比較例４は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４２に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００２に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例４の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例５）
比較例５は、実施例１と空間容積Ｖｖｖが異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．５５０に調整することで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を４．４０００に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例５の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例６）
比較例６は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．５５０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．５５００に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例６の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例７）
比較例７は、実施例１と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１９０に調整し、スラリーに含まれる原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００９に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、比較例７の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例８）
比較例８は、従来の製造方法により製造した比較例である。基材準備工程において被溶射面のＳｉＣ焼結体基材の一方の主面をサンドブラスト加工することにより、空間容積Ｖｖｖを１．４８０に調整し、スラリーによる湿式溶射に替えて原料粉末をそのままガスで溶射する乾式溶射によって溶射を行った。原料粉末として顆粒状のＹ_２Ｏ_３を使用した。原料粉末の顆粒の平均粒子径Ｄ５０は３０．０μｍであった。形式的に（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を算出すると、０．０００１であった。

（実施例１７）
実施例１７は、実施例１０と空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面の純度９９．５％Ａｌ_２Ｏ_３焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１６１に調整し、スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．１６１０に調整した。そのほかは、実施例１０と同一条件にしたがって、実施例１７の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例９）
比較例９は、実施例１７と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を０．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を１．２８８０に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、比較例９の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１８）
実施例１８は、実施例１７と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００６０に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、実施例１８の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例１９）
実施例１９は、実施例１７と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１８に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、実施例１９の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１０）
比較例１０は、実施例１７と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００７に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、比較例１０の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２０）
実施例２０は、実施例１７と溶射原料の種類、平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料をＹＡＧとして、ＹＡＧ原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００６０に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、実施例２０の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２１）
実施例２１は、実施例１７と溶射原料の種類、平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料を８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２として、８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００６０に調整した。そのほかは、実施例１７と同一条件にしたがって、実施例２１の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２２）
実施例２２は、実施例１７と基材、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。実施例１７の基材準備工程において、Ａｌ_２Ｏ_３原料粉末を純度９９．８％とした。そして、純度９９．８％Ａｌ_２Ｏ_３焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４７に調整し、スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を０．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．３７６０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２２の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２３）
実施例２３は、実施例２２と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０４７０に調整した。そのほかは、実施例２２と同一条件にしたがって、実施例２３の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２４）
実施例２４は、実施例２２と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１７に調整した。そのほかは、実施例２２と同一条件にしたがって、実施例２４の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１１）
比較例１１は、実施例２２と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００５に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２２の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１２）
比較例１２は、実施例２２と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００２に調整した。そのほかは、実施例２２と同一条件にしたがって、比較例１２の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２５）
（基材準備工程）
実施例２５は、実施例１と基材の原料の種類、空間容積Ｖｖｖおよび平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。純度９８％、平均粒子径０．５μｍのＡｌＮ原料粉末に、焼結助剤としてＹ_２Ｏ_３及び有機バインダーを添加し、ＣＩＰ成形法により、１ｔｏｎ／ｃｍ^２で静水圧成形をして、ＡｌＮ成形体を作製した。次に、ＡｌＮ成形体を大気雰囲気において、５５０℃で１２時間常圧焼成してＡｌＮ焼結体を作製した。次に、ＡｌＮ焼結体を縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ５ｍｍの略矩形板状（または略正方形板状）に加工しＡｌＮ焼結体基材を作製した。このとき、ＡｌＮ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．１５８に調整した。このように、実施例２５のＡｌＮ焼結体基材を準備した。

上記の基材準備工程で準備したＡｌＮ焼結体基材に対し、スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．１５８０に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２５の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１３）
比較例１３は、実施例２５と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を０．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を１．２６４０に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、比較例１３の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２６）
実施例２６は、実施例２５と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００５９に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例２６の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２７）
実施例２７は、実施例２５と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１７に調整した。そのほかは、実施例１と同一条件にしたがって、実施例２５の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２８）
実施例２８は、実施例２５と溶射原料の種類、および平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料をＹＡＧとして、ＹＡＧ原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００５９に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例２８の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例２９）
実施例２９は、実施例２５と溶射原料の種類、および平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料を８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２として、８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００５９に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例２９の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１４）
比較例１４は、実施例２５と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を６．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００７に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、比較例１４の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３０）
実施例３０は、実施例２５と空間容積Ｖｖｖ、および平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。基材準備工程において被溶射面のＡｌＮ焼結体基材の一方の主面を研削加工することにより、空間容積Ｖｖｖを０．０４２に調整し、スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を０．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．３３６０に調整した。そのほかは、実施例２５と同一条件にしたがって、実施例３０の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３１）
実施例３１は、実施例３０と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を１．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０４２に調整した。そのほかは、実施例３０と同一条件にしたがって、実施例３１の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３２）
実施例３２は、実施例３０と平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１６に調整した。そのほかは、実施例３０と同一条件にしたがって、実施例３２の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３３）
実施例３３は、実施例３０と溶射原料の種類、および平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料をＹＡＧとして、ＹＡＧ原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１６に調整した。そのほかは、実施例３０と同一条件にしたがって、実施例３３の溶射膜被覆部材を形成した。

（実施例３４）
実施例３４は、実施例３０と溶射原料の種類、および平均粒子径Ｄ５０が異なる実施例である。スラリーに含まれる溶射原料を８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２として、８ｍоｌ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を３．０μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．００１６に調整した。そのほかは、実施例３０と同一条件にしたがって、実施例３４の溶射膜被覆部材を形成した。

（比較例１５）
比較例１５は、実施例３０と平均粒子径Ｄ５０が異なる比較例である。スラリーに含まれるＹ_２Ｏ_３原料粉末の平均粒子径Ｄ５０を４．５μｍとすることで（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値を０．０００５に調整した。そのほかは、実施例３０と同一条件にしたがって、比較例１５の溶射膜被覆部材を形成した。

各実施例および各比較例の溶射膜被覆部材を、外観の観察および密着力の測定により評価した。外観は、目視により溶射膜、基材のクラック、剥離の有無を観察した。密着力の測定は、ＪＩＳ Ｈ８４０２に準拠して基材に溶射膜が形成されたφ２５ｍｍの試験片を用いて測定された。図２および図３の表には、各実施例および各比較例の溶射膜被覆部材の評価結果が製造条件とともに示されている。

実施例１～１６の溶射膜被覆部材は、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．００１以上０．４０以下に調整されており、外観の観察による結果も密着力の値もいずれも良好であった。

一方、比較例１、５、６の溶射膜被覆部材は、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．４より大きくなっている。このとき、外観の観察による結果に問題はなかったが、密着力の値が小さかった。これらの比較例は、基材のＶｖｖに対し溶融粒子径が小さすぎる場合、または基材がブラスト加工されＶｖｖが大きくなりすぎた状態にある場合に相当すると考えられる。このような場合、基材の表面の狭隘部に溶融粒子が侵入して密着するが、そのままでは基材を全面覆うことができず、耐電圧特性が十分に発揮されない等の不具合が発生する虞がある。更に、その上に溶融粒子を堆積していくとアンカー効果が十分に発揮されず溶射膜界面で剥離が発生する。そのため、特に基材のブラスト加工面ではセラミック溶射膜との密着力が十分得られなかったと推察される。

また、比較例２～４、７の溶射膜被覆部材は、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．００１より小さくなっている。このとき、比較例２～４は外観の観察による結果、剥離が生じていた。そのため有効な密着力の測定ができなかった。また、比較例７は、外観の観察による結果に問題はなかったが、密着力の値が小さかった。比較例２～４は、基材のＶｖｖに対し溶融粒子径が大きすぎ状態にある場合に相当すると考えられる。このような場合、溶融粒子が基材の数μｍ以下の微小なボイド部を埋め、残りの融液が厚く堆積して固化する。固化する際に働く応力をアンカー部分で保持できないため、基材に溶射膜を形成することができない現象が生じると推察される。また、比較例７は、比較例２～４と比較して表面粗さＲａが大きかったため固化する際に働く応力をアンカー部分で保持できたと考えられるが、密着力が十分に生じる程度には表面粗さＲａが大きくはなかったため、密着力の値が小さくなったと推察される。

また、比較例８は、従来の製造方法によって密着力を高めることができるようにブラスト加工により表面粗さＲａを大きくしたため、密着力の値は大きかったが、外観の観察により、クラックの発生が確認された。

実施例１～１５の溶射膜被覆部材は、Ｖｖｖの値が０．０１以上０．３０以下であったが、その密着力は１０ＭＰａ以上であり、さらに良好な密着力が得られることが示された。

実施例１７～３４の溶射膜被覆部材は、基材の純度が９９．５％以上のＡｌ_２Ｏ_３焼結体、純度９９．８％以上のＡｌ_２Ｏ_３焼結体、ＡｌＮ焼結体であって、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．００１以上０．４０以下に調整されており、外観の観察による結果も密着力の値もいずれも良好であった。

特に、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．００２以上０．４０以下であった、実施例１～１５、１７、１８、２０～２３、２５、２６、２８～３１は、密着力が高かった。

一方、比較例９、１３の溶射膜被覆部材は、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．４より大きくなっている。このとき、外観の観察による結果に問題はなかったが、密着力の値が小さかった。これらの比較例は、基材のＶｖｖに対し溶融粒子径が小さすぎる場合、または基材がブラスト加工されＶｖｖが大きくなりすぎた状態にある場合に相当すると考えられる。このような場合、基材の表面の狭隘部に溶融粒子が侵入して密着するが、そのままでは基材を全面覆うことができず、耐電圧特性が十分に発揮されない等の不具合が発生する虞がある。更に、その上に溶融粒子を堆積していくとアンカー効果が十分に発揮されず溶射膜界面で剥離が発生する。そのため、特に基材のブラスト加工面ではセラミック溶射膜との密着力が十分得られなかったと推察される。

また、比較例１０～１２、１４、１５の溶射膜被覆部材は、（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）の値が０．００２より小さくなっている。このとき、比較例１０～１２、１４、１５は外観の観察による結果、剥離が生じていた。そのため有効な密着力の測定ができなかった。比較例１０～１２、１４、１５は、基材のＶｖｖに対し溶融粒子径が大きすぎ状態にある場合に相当すると考えられる。このような場合、溶融粒子が基材の数μｍ以下の微小なボイド部を埋め、残りの融液が厚く堆積して固化する。固化する際に働く応力をアンカー部分で保持できないため、基材に溶射膜を形成することができない現象が生じると推察される。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。

１ セラミックス焼結体基材
２ セラミックス溶射膜
１０ 被溶射面

Claims (11)

1. 溶射膜被覆部材の製造方法であって、
   ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＡｌ _２ Ｏ _３ を含む焼結体からなるセラミックス焼結体基材の被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）を所定の範囲に調整する調整工程と、
   前記基材の被溶射面を水と平均粒子径Ｄ５０が０．５μｍ以上６μｍ以下の範囲に含まれるセラミックス原料粉末とからなるスラリーをプラズマ溶射して被覆する被覆工程と、を含み、
   前記調整工程は、前記空間容積Ｖｖｖおよび前記平均粒子径Ｄ５０に対して、
   ０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０
   の範囲になるように調整することを特徴とする溶射膜被覆部材の製造方法。
2. 前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体からなることを特徴とする請求項１に記
   載の溶射膜被覆部材の製造方法。
3. 前記セラミックス焼結体基材は、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載の溶射膜被覆部材の製造方法。
4. 前記セラミックス焼結体基材は、ＡｌＮ焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載の溶射膜被覆部材の製造方法。
5. 前記プラズマ溶射は、非酸化性ガスを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の溶射膜被覆部材の製造方法。
6. 前記セラミックス原料粉末は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットの粉末またはこれらの任意の混合粉末であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の溶射膜被覆部材の製造方法。
7. 前記空間容積Ｖｖｖは、０．０１以上０．３０以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の溶射膜被覆部材の製造方法。
8. セラミックス焼結体基材と、前記セラミックス焼結体基材の被溶射面に設けられた溶射膜と、からなる溶射膜被覆部材であって、
   前記セラミックス焼結体基材の前記被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）、および前記溶射膜を形成するセラミックスの平均粒子径Ｄ５０（μｍ）に対して、
   ０．００１≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０
   を満たし、
   前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、またはＡｌ _２ Ｏ _３ を含む焼結体であり、
   前記セラミックス焼結体基材および前記溶射膜を構成する元素どうしの化学結合が存在しないことを特徴とする溶射膜被覆部材。
9. セラミックス焼結体基材と、前記セラミックス焼結体基材の被溶射面に設けられた溶射膜と、からなる溶射膜被覆部材であって、
   前記セラミックス焼結体基材の前記被溶射面の空間容積Ｖｖｖ（μｍ^３／μｍ^２）、および前記溶射膜を形成するセラミックスの平均粒子径Ｄ５０（μｍ）に対して、
   ０．００２≦（Ｖｖｖ／（Ｄ５０）^３）≦０．４０
   を満たし、
   前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、ＡｌＮ焼結体、または純度が９９．５％以上のＡｌ_２Ｏ_３焼結体であることを特徴とする溶射膜被覆部材。
10. 前記セラミックス焼結体基材は、ＳｉＣ焼結体、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、またはＡｌＮ焼結体であり、
    前記溶射膜は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項８に記載の溶射膜被覆部材。
11. 前記溶射膜は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、クロミア、イットリウム・アルミニウム・ガーネットのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項９に記載の溶射膜被覆部材。