DE102006046517A1

DE102006046517A1 - Thermisches Spritzpulver und Verfahren zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung

Info

Publication number: DE102006046517A1
Application number: DE102006046517A
Authority: DE
Inventors: Junya Kiyosu Kitamura; Hiroyuki Kiyosu Ibe; Yoshikazu Kiyosu Sugiyama
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-05-03
Also published as: TWI400358B; TW200720480A; GB0619252D0; KR101352873B1; KR20130120434A; US20070077363A1; US8075860B2; GB2430671A; KR20070037407A

Abstract

Ein thermisches Spritzpulver schließt granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen ein, die durch Granulieren und Sintern eines Rohmaterialpulvers in Luft oder Sauerstoff gewonnen wurden. Die Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, weisen eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 0,5 und 1,5 mum, jeweils eingeschlossen, auf und sind 1,11 mal oder mehr größer als das Rohmaterialpulver. Alternativ weisen die Primärteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 3 und 8 mum, jeweils eingeschlossen, auf.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Spritzpulver, das granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen umfasst und betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung, bei dem ein solches thermisches Spritzpulver verwendet wird.

Auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitervorrichtungen oder Flüssigkristallvorrichtungen wird die Mikrofabrikation der Vorrichtung durch Trockenätzen unter Verwendung von Plasma durchgeführt. Während dieses Plasmaprozesses unterliegen einige Anteile des Herstellungsgerätes für die Halbleitervorrichtung oder des Herstellungsgerätes für die Flüssigkristall-Display-Vorrichtung einem Ätzschaden durch das Plasma. Es sind jedoch Techniken (beispielsweise aus der Japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2002-80954) zur Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit solcher Anteile durch Bereitstellen einer thermischen Spritzbeschichtung bekannt. Durch Verbessern der Plasma-Ätzbeständigkeit kann auf diese Weise eine Teilchenstreuung unterdrückt werden, und als Folge hiervon verbessert sich der Ertrag der Vorrichtung.

Thermische Spritz- bzw. Sprühbeschichtungen, die für diesen Zweck verwendet werden, können durch Plasmaspritzen eines thermischen Spritzpulvers gebildet werden, das beispielsweise granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen umfasst. Die Entwicklung solcher thermischer Spritzpulver wurde in Angriff genommen, um die Plasma-Ätzbeständigkeit von thermischen Spritzbeschichtungen gegen unterschiedliche Arten von Plasma, wie beispielsweise Hochleistungsplasma und Plasma mit niedriger Leistung, zu erhöhen. Jedoch hat keines der granulierten und gesinterten Yttriumoxidpulver bis jetzt die Leistungsanforderungen erfüllt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist demgemäß eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein thermisches Spritzpulver und ein Verfahren zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung bereitzustellen, die zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung geeignet sind, die eine ausgezeichnete Plasma- Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma aufweist, bei dem die Plasmaleistung, die auf die thermische Spritzbeschichtung pro Oberflächeneinheit aufgebracht wird, nicht weniger als 0,8 W/cm² beträgt (in der vorliegenden Beschreibung hierin nachstehend als „Hochleistungsplasma" bezeichnet). Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein thermisches Spritzpulver und ein Verfahren zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung bereitzustellen, die zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung geeignet sind, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma aufweist, bei dem die Plasmaleistung, die auf die thermische Spritzbeschichtung pro Oberflächeneinheit aufgebracht wird, weniger als 0,8 W/cm² beträgt (in der vorliegenden Beschreibung hierin nachstehend als „Plasma mit niedriger Leistung" bezeichnet).

Um die oben genannten Probleme zu lösen und gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein thermisches Spritzpulver, das granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen einschließt, die durch Granulieren und Sintern eines Rohmaterialpulvers in Luft oder Sauerstoff gewonnen wurden, bereitgestellt. Die Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, weisen eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 0,5 und 1,5 μm, jeweils eingeschlossen, auf und sind 1,11 mal oder mehr so groß wie das Rohmaterialpulver.

Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein thermisches Spritzpulver, das granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen einschließt, gewonnen durch Granulieren und Sintern eines Rohmaterialpulvers in Luft oder Sauerstoff, bereitgestellt. Die Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, weisen eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 3 und 8 μm, jeweils eingeschlossen, auf.

Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung einer thermischen Spritz-Beschichtung bereitgestellt, das das Ausbilden einer thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma-Spritzen irgendeines der thermischen Spritzpulver bei atmosphärischem Druck einschließt.

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, die die Prinzipien der Erfindung mittels eines Beispiels darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beschrieben.

Ein thermisches Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform ist im Wesentlichen aus granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zusammengesetzt. Die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen, das heißt das thermische Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform, wird durch einen Granulations- und Sinterprozess hergestellt oder wird insbesondere durch Erzeugen eines granulierten Pulvers aus einem Rohmaterialpulver, danach Sintern und Zerstoßen dieses granulierten Pulvers zu kleineren Teilchen und, falls notwendig, Klassifizieren bzw. Sieben, hergestellt.

Das Rohmaterialpulver kann ein Yttriumoxidpulver sein oder kann ein Pulver aus einer Substanz sein, die dazu in der Lage ist, letztendlich während der Granulierung und der Sinterschritte zu Yttriumoxid umgewandelt zu werden, wie beispielsweise ein Yttriumpulver, ein Yttriumhydroxidpulver und ein Gemisch aus einem Yttriumoxidpulver und einem Yttriumpulver oder Yttriumhydroxidpulver.

Die Herstellung des granulierten Pulvers aus dem Rohmaterialpulver kann durch eine Spritzgranulierungs-Aufschlämmung durchgeführt werden, die aus einem Rohmaterialpulver besteht, gemischt in einem geeigneten Dispersionsmedium oder durch ein Tumbler-Granulieren oder Kompressions-Granulieren, um das granulierte Pulver direkt aus dem Rohmaterialpulver herzustellen.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu erzielen, die eine ausgezeichnete Plasmaätz-Beständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist ist es notwendig, dass das Umgebungsgas während des Sinterns des granulierten Pulvers Sauerstoff oder Luft ist. Es ist schwierig, eine thermische Spritz-Beschichtung, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist, aus einem thermischen Spritzpulver zu bilden, das durch Sintern eines granulierten Pulvers in einem anderen Umgebungsgas als Luft oder Sauerstoff, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff, hergestellt wurde. Der Grund hierfür ist, dass, wenn das Sintern in einer Argonatmosphäre oder in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird, die Reduktion des Yttriumoxids im granulierten Pulver während des Sinterns eintritt, wodurch als Folge der Sauer stoffgehalt im sich ergebenden thermischen Spritzpulver abnimmt. Eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt gebildet wird, unterliegt aufgrund eines Sauerstoffinangels Gerüstdefekten. Weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma vorzugsweise von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt gebildet wurde, dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Wenn die maximale Temperatur (Sintertemperatur) der Atmosphäre, wenn das granulierte Pulver gesintert wird, weniger als 1500°C, spezieller weniger als 1550°C und noch spezieller weniger als 1600°C beträgt, besteht das Risiko, dass sich die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtern kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die Sintertemperatur abnimmt, es desto wahrscheinlicher wird, dass das Sintern nicht ausreichend ist. Wenn das Sintern nicht ausreichend ist, ergibt sich nur eine geringe Reduktion der Defekt- bzw. Fehlerdichte durch das Sintern, wodurch ein thermisches Spritzpulver mit einer hohen Defektdichte erzielt wird. Eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einer hohen Defektdichte gebildet wird, enthält wahrscheinlicher als Folge von Defekten im thermischen Spritzpulver Defekte. Wie oben beschrieben, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einer höheren Defektdichte gebildet wurde dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet. Zusätzlich ist, wenn das Sintern nicht ausreichend ist, eine Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen während des Transports aus der Pulverzuleitung zur Spritzpistole oder während der Zeit in der thermischen Spritz-Flamme wahrscheinlicher. Deswegen ist die Sintertemperatur vorzugsweise 1500°C oder mehr, besonders bevorzugt 1550°C oder mehr und am meisten bevorzugt 1600°C oder mehr, um die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma zu verbessern und um eine Desintegration bzw. eine Zersetzung bzw. ein Zerfall der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zu unterdrücken.

Wenn andererseits die Sintertemperatur 1800°C oder spezieller 1750°C überschreitet, besteht das Risiko, dass sich die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtern kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die Sintertemperatur zunimmt, das Sintern leicht in übermäßiger Form eintritt. Wenn das Sintern übermäßig ist, können die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen schwieriger durch die thermische Spritz-Flamme erweicht und geschmolzen werden. Als Konsequenz werden nicht-geschmolzene oder nicht-erweichte granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen in der thermischen Spritz-Beschichtung vermischt, wodurch die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung abnimmt und die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma verschlechtert wird. Wenn zusätzlich das Erweichen oder Schmelzen der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen durch die thermische Spritz-Flamme schwieriger wird, nimmt die Abscheidungseffizienz (Spritzausbeute) entsprechend ab. Deswegen ist die Sintertemperatur aus der Perspektive der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma und unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers vorzugsweise nicht höher als 1800°C und besonders bevorzugt nicht höher als 1750°C.

Wenn die maximale Temperaturhaltezeit (Sinterzeit), wenn das granulierte Pulver gesintert wird, weniger als 12 Minuten, insbesondere weniger als 30 Minuten und spezieller weniger als 1 Stunde beträgt, neigt das Kornwachstum der Primärteilchen dazu nicht ausreichend zu sein, wodurch eine Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen wahrscheinlicher eintritt. Deswegen beträgt die Sinterzeit vorzugsweise 12 Minuten oder mehr, bevorzugter 30 Minuten oder mehr und am meisten bevorzugt 1 Stunde oder mehr, um die Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zu unterdrücken.

Wenn andererseits die Sinterzeit mehr als 30 Stunden, spezieller mehr als 20 Stunden und noch spezieller mehr als 10 Stunden beträgt, erreicht das Kornwachstum der Primärteilchen im Allgemeinen eine Sättigung und ist somit nicht effektiv. Deswegen beträgt unter dem Gesichtspunkt des effektiven Sinterns die Sinterzeit vorzugsweise nicht mehr als 30 Stunden, besonders bevorzugt nicht mehr als 20 Stunden und am meisten bevorzugt nicht mehr als 10 Stunden.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu ergeben, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist, ist es notwendig, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, 0,5 μm oder mehr ist. Wenn sie weniger als 0,5 μm beträgt ist es schwierig, eine thermi sche Spritzbeschichtung aus dem thermischen Spritzpulver zu bilden, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, kleiner wird, der interlamellare Bereich in der thermischen Spritzbeschichtung, die eine lamellare Struktur zeigt, relativ gesehen zunimmt. Der interlamellare Bereich enthält eine große Anzahl von Kristalldefekten und, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma vorzugsweise von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die ein höheres relatives Volumen einer interlamellaren Region aufweist dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma zu haben.

Wenn jedoch die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen darstellen, weniger als 0,6 μm beträgt, selbst wenn sie 0,5 μm oder mehr beträgt, kann das relative Volumen der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung ein wenig höher sein, wodurch als Folge das Risiko besteht, dass sich die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtern kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, vorzugsweise 0,6 μm oder mehr.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu gewinnen, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist, ist es notwendig, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen darstellen, nicht mehr als 1,5 μm beträgt. Wenn sie mehr als 1,5 μm beträgt ist es schwierig, aus dem thermischen Spritz-Pulver eine thermische Spritzbeschichtung zu bilden, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist. Der Grund hierfür liegt darin, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen darstellen, größer wird, die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten, und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die eine interlamellare Region mit einer größeren Dicke aufweist, dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Wenn jedoch die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, 1,4 μm überschreitet, selbst wenn sie nicht größer als 1,5 μm ist, kann die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung ein wenig größer sein, wodurch, als Konsequenz, das Risiko besteht, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtert werden kann. Deswegen wird es unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma bevorzugt, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, vorzugsweise nicht größer als 1,4 μm ist.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu erzielen, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist ist es ebenfalls notwendig, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, 1,11 mal oder mehr als die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers beträgt. Wenn sie kleiner als 1,11 mal ist ist es schwierig, aus dem thermischen Spritzpulver eine thermische Spritzbeschichtung zu bilden, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist. Der Grund hierfür ist angenommenermaßen, dass das Sintern in nicht ausreichendem Umfang erfolgt, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, kleiner als 1,11 mal die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers ist. Der Grund, warum die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma abnimmt, wenn das Sintern nicht ausreichend ist, ist wie oben erklärt.

Wenn jedoch die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, kleiner als 1,15 mal die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers ist, selbst wenn sie 1,11 mal oder mehr beträgt, besteht das Risiko, dass das Sintern in geringfügigem Maße nicht ausreichend ist, wodurch als Konsequenz das Risiko besteht, dass sich die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtern kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hoch leistungsplasma die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, vorzugsweise 1,15 mal oder mehr als die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 20 μm, spezieller weniger als 22 μm, noch spezieller weniger als 25 μm und noch mehr speziell weniger als 28 μm beträgt, besteht das Risiko einer großen Menge vergleichsweise feiner Teilchen, die in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen enthalten sind, wodurch das Risiko besteht, dass ein thermisches Spritzpulver mit einer guten Fließfähigkeit nicht erhalten werden kann. Um deswegen die Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers zu verbessern, ist die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise 20 μm oder mehr, besonders bevorzugt 22 μm oder mehr, noch bevorzugter 25 μm oder mehr und noch mehr bevorzugt 28 μm oder mehr. Es sei erwähnt, dass, wenn die Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers verschlechtert wird, die Zufuhr des thermischen Spritzpulvers zur thermischen Spritz-Flamme instabiler wird, wodurch die Dicke der thermischen Spritzbeschichtung wahrscheinlicher ungleichmäßig ist und die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung wahrscheinlich auch ungleichmäßig ist.

Wenn andererseits die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 60 μm, spezieller 57 μm, noch spezieller 55 μm und noch spezieller 52 μm überschreitet, besteht das Risiko, dass es für die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen schwieriger wird, ausreichend durch die thermische Spritz-Flamme erweicht oder geschmolzen zu werden, wodurch, als Konsequenz das Risiko besteht, dass die Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers verschlechtert werden kann. Deswegen, um die Abscheidungseffizienz zu verbessern, ist die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht größer als 60 μm, bevorzugter nicht größer als 57 μm, noch mehr bevorzugt nicht mehr als 55 μm und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 52 μm.

Wenn das kumulative Volumen der Poren mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 0,2 cm³/g, spezieller 0,17 cm³/g und noch spezieller 0,15 cm³/g überschreitet, besteht das Risiko, dass die Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, wodurch als Konsequenz das Risiko besteht, dass die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gebildet wur de, ebenfalls abnehmen kann. Deswegen ist, um die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung zu verbessern, das kumulative Volumen der Poren mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger in den granulierten oder gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht größer als 0,2 cm³/g, besonders bevorzugt nicht größer als 0,17 cm³/g und noch mehr bevorzugt nicht größer als 0,15 cm³/g. Es sei erwähnt, dass eine thermische Spritzbeschichtung mit einer niedrigen Dichte eine hohe Porosität aufweist und dass, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma vorzugsweise aus der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet, eine thermische Spritzbeschichtung mit einer hohen Porosität dazu neigt, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Wenn der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 0,06 μm, spezieller weniger als 0,07 μm und noch spezieller weniger als 0,08 μm beträgt, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtert werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Hochleistungsplasma der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht weniger als 0,06 μm, besonders bevorzugt nicht weniger als 0,07 μm und am meisten bevorzugt nicht weniger als 0,08 μm. Es sei erwähnt, dass, wenn der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, eine Neigung besteht, dass der Anteil der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten und, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einem höheren relativen Volumen der interlamellaren Region dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Wenn andererseits der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 2 μm, spezieller 1,9 μm und noch spezieller 1,8 μm überschreitet, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma ein wenig verschlechtert werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht größer als 2 μm, besonders bevorzugt nicht größer als 1,9 μm und am meisten bevorzugt nicht größer als 1,8 μm. Es sei erwähnt, dass, wenn der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zunimmt, eine Neigung dazu besteht, dass die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die eine interlamellare Region mit einer größeren Dicke aufweist dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Wenn die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 1,2 beträgt, besteht das Risiko, dass die Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, wodurch als Konsequenz das Risiko besteht, dass die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gebildet wird, ebenfalls abnehmen kann. Deswegen ist, um die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung zu verbessern, die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise 1,2 oder mehr. Wie oben beschrieben ist, sei erwähnt, dass eine thermische Spritzbeschichtung mit einer niedrigen Dichte eine hohe Porosität aufweist und dass, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet, eine thermische Spritzbeschichtung mit einer hohen Porosität dazu neigt, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufzuweisen.

Andererseits, während die Obergrenze der scheinbaren Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen nicht speziell beschränkt ist, wird es für die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bevorzugt, dass sie nicht mehr als 3,0 beträgt.

Wenn der Böschungswinkel der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 48°, spezieller 44° und noch spezieller 40° überschreitet, besteht das Risiko, dass eine thermische Spritzbeschichtung mit einer guten Fließfähigkeit nicht erhalten werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers der Böschungswinkel der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise 48° oder we niger, besonders bevorzugt 44° oder weniger und am meisten bevorzugt 40° oder weniger. Wie oben beschrieben, neigt die Zufuhr des thermischen Spritzpulvers zur thermischen Spritz-Flamme dazu instabil zu werden, wenn die Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers abnimmt, wodurch als Konsequenz die thermische Spritzbeschichtungsdicke wahrscheinlich ungleichmäßiger wird und die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung wahrscheinlich ungleichmäßig ist.

Das thermische Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform wird in Anwendungen zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma-Spritzen oder einen anderen thermischen Spritz-Prozess verwendet. Der Umgebungsdruck während des Plasma-Spritzens des thermischen Spritzpulvers ist vorzugsweise atmosphärischer Druck. Mit anderen Worten wird das thermische Spritzpulver vorzugsweise in Plasma-Spritzanwendungen bei atmosphärischem Druck angewendet. Wenn der Umgebungsdruck während des Plasma-Spritzens nicht atmosphärischer Druck ist und insbesondere im Falle einer Niederdruckatmosphäre (reduzierte Druck-Atmosphäre) besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma der sich ergebenden thermischen Spritzbeschichtung ein wenig verschlechtert werden kann. Wenn das thermische Spritzpulver unter einem niedrigen Druck einem Plasmaspritzen unterzogen wird besteht das Risiko, dass eine Reduktion des Yttriumoxids im thermischen Spritzpulver während des thermischen Spritzens auftreten wird, wodurch als Folge Gerüstdefekte aufgrund von Sauerstoffinangel wahrscheinlicher in der thermischen Spritzbeschichtung enthalten sind. Wie oben beschrieben, besteht eine Neigung für eine thermische Spritzbeschichtung, die durch ein Niederdruckplasma-Spritzen gebildet wird, eine verschlechterte Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma als diejenige für eine thermische Spritzbeschichtung aufzuweisen, die durch ein Plasma-Spritzen bei atmosphärischem Druck gebildet wird, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet.

Betreffend eine thermische Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform gebildet wurde, ist die thermische Spritzbeschichtung zu dicht, wenn die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung weniger als 1 %, spezieller weniger als 2% und noch spezieller weniger als 3% beträgt, wodurch das Risiko besteht, dass die thermische Spritzbeschichtung gegenüber einem Abschälen durch eine Restspannung in der thermischen Spritzbeschichtung anfälliger wird. Deswegen ist die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung vor zugsweise 1% oder mehr, besonders bevorzugt 2% oder mehr und am meisten bevorzugt 3% oder mehr.

Wenn andererseits die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung 15%, spezieller 12% und noch spezieller 10% überschreitet, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma sich ein wenig verschlechtern kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wie oben beschrieben, das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie aus der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet. Darüber hinaus besteht, wenn die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung innerhalb des oben beschriebenen Bereichs ist, das Risiko, dass durchgehende Löcher in der thermischen Spritzbeschichtung enthalten sein werden. Dies wiederum lässt das Risiko entstehen, dass die Ätzschädigung des Substrates aufgrund des Plasmas nicht in ausreichender Weise verhindert werden kann. Deswegen ist unter den Gesichtspunkten der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Hochleistungsplasma und unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns von durchgehenden Löchern die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung vorzugsweise nicht mehr als 15%, bevorzugter nicht mehr als 12% und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 10%.

Die folgenden Vorteile können durch die erste Ausführungsform erreicht werden.

Mit dem thermischen Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform wird ein Sintern des granulierten Pulvers, das aus einem Rohmaterialpulver hergestellt wurde, in Luft oder Sauerstoff durchgeführt, und die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, wird bei zwischen 0,5 und 1,5 μm, jeweils eingeschlossen, und bei 1,11 mal oder mehr als die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers eingestellt. Aus diesem Grunde weist eine thermische Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform gebildet wurde, eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma auf. Mit anderen Worten ist das thermische Spritzpulver gemäß der ersten Ausführungsform für die Ausbildung einer ersten Spritzbeschichtung geeignet, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma aufweist.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beschrieben.

Ein thermisches Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform ist im Wesentlichen aus granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zusammengesetzt. Die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen, das heißt das thermische Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform, werden durch ein Granulierungs- und Sinterverfahren hergestellt oder spezieller durch Erzeugen eines granulierten Pulvers aus einem Rohmaterialpulver, danach Sintern und Zerstoßen dieses granulierten Pulvers zu kleineren Teilchen und, falls notwendig, durch Klassifizieren.

Das Rohmaterialpulver kann ein Yttriumoxidpulver sein oder kann ein Pulver aus einer Substanz sein, die dazu in der Lage ist, letztendlich zu Yttriumoxid während der Granulierungs- und Sinterschritte umgewandelt zu werden, wie beispielsweise Yttriumpulver, Yttriumhydroxidpulver und ein Gemisch aus einem Yttriumoxidpulver mit einem Yttriumpulver oder Yttriumhydroxidpulver.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers weniger als 2 μm und spezieller weniger als 3 μm beträgt, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtert werden kann. Deswegen wird unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers vorzugsweise auf nicht weniger als 2 μm und besonders bevorzugt nicht weniger als 3 μm eingestellt. Es sei erwähnt, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers kleiner wird, die interlamellare Region in der thermischen Spritzbeschichtung, die eine lamellare Struktur zeigt, jeweils zu einer Erhöhung neigt. Die interlamellare Region enthält eine große Anzahl von Kristalldefekten, und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einem höheren relativen Volumen einer interlamellaren Region dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Wenn andererseits die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers 8 μm überschreitet und insbesondere 7 μm überschreitet, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtert werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers vorzugsweise nicht mehr als 8 μm und besonders bevorzugt nicht mehr als 7 μm. Es sei erwähnt, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers größer wird, die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zu einer Zunahme neigt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten, und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die eine große Dicke einer interlamellaren Region aufweist, dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Die Produktion des granulierten Pulvers aus dem Rohmaterialpulver kann durch Spritzgranulieren einer Aufschlämmung, die aus einem Rohmaterialpulver vermischt mit einem geeigneten Dispersionsmedium besteht, oder durch Tumbler-Granulieren oder Kompressionsgranulieren durchgeführt werden, um das granulierte Pulver aus dem Rohmaterialpulver direkt herzustellen.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu gewinnen, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist, ist es notwendig, dass der Typ des Umgebungsgases während des Sinterns des granulierten Pulvers Luft oder Sauerstoff ist. Es ist schwierig, eine thermische Spritzbeschichtung, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist, aus einem thermischen Spritzpulver zu bilden, das durch Sintern eines granulierten Pulvers in einem anderen Umgebungsgas als Luft und Sauerstoff erzeugt wurde, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass, wenn das Sintern in einer Argonatmosphäre oder in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird, eine Reduktion des Yttriumoxids im granulierten Pulver während des Sinterns auftritt, wodurch als Konsequenz der Sauerstoffgehalt im sich ergebenden thermischen Spritzpulver abnimmt. Eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt gebildet wird, ist jedoch der Bildung von Gerüstdefekten aufgrund eines Sauerstoffinangels gegenüber anfällig. Wie oben beschrieben, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt gebildet wurde, dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen, weil das Ätzen der thermischen Spritzbe schichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet.

Wenn die maximale Temperatur (Sintertemperatur) der Atmosphäre, wenn das granulierte Pulver gesintert wird, weniger als 1600°C, spezieller weniger als 1620°C und noch spezieller weniger als 1650°C beträgt, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtert werden kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die Sintertemperatur abnimmt, es desto wahrscheinlicher wird, dass das Sintern in nicht ausreichendem Maße erfolgt. Wenn das Sintern nicht ausreichend ist, besteht eine geringe Reduktion der Defektdichte durch das Sintern, wodurch ein thermisches Spritzpulver mit einer hohen Defektdichte gewonnen werden wird. Eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einer hohen Defektdichte gebildet wird, enthält wahrscheinlicher Defekte als Folge von Defekten im thermischen Spritzpulver. Wie oben beschrieben, neigt eine thermische Spritzbeschichtung, die aus einem thermischen Spritzpulver mit einer hohen Defektdichte gebildet wurde dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet. Wenn das Sintern zusätzlich in nicht ausreichendem Maße erfolgt, tritt eine Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen während des Transports aus der Pulverzuleitung zur Spritzpistole oder während der Verweilzeit in der thermischen Spritz-Flamme wahrscheinlicher ein. Deswegen ist, um die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung zu verbessern und die Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zu unterdrücken, die Sintertemperatur vorzugsweise nicht weniger als 1600°C, besonders bevorzugt nicht weniger als 1620°C und am meisten bevorzugt nicht weniger als 1650°C.

Wenn andererseits die Sintertemperatur 1800°C, spezieller 1770°C und noch spezieller 1750°C überschreitet, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtert werden kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die Sintertemperatur zunimmt, es einfacher möglich ist, dass ein übermäßiges Sintern eintritt. Wenn das Sintern übermäßig ist wird es schwierig, dass die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen aufgeweicht oder durch die thermische Spritz-Flamme geschmolzen werden. Als Folge hiervon werden nicht-geschmolzene oder nicht- aufgeweichte granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen in der thermischen Spritzbeschichtung vermischt, wodurch die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung abnimmt und die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung verschlechtert wird. Wenn zusätzlich das Aufweichen oder Schmelzen der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen durch die thermische Spritz-Flamme schwieriger wird, nimmt die Abscheidungseffizienz (Spritzausbeute) ebenfalls ab. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung und unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers die Sintertemperatur vorzugsweise nicht mehr als 1800°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 1770°C und am meisten bevorzugt nicht mehr als 1750°C.

Wenn die maximale Temperaturhaltezeit (Sinterzeit), wenn das granulierte Pulver gesintert wird, weniger als 12 Minuten beträgt, spezieller weniger als 30 Minuten beträgt und noch spezieller weniger als 1 Stunde beträgt, neigt das Kornwachstum der Primärteilchen dazu nicht ausreichend zu sein, wodurch eine Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen wahrscheinlicher eintreten kann. Deswegen ist die Sinterzeit zur Unterdrückung der Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 12 Minuten oder mehr, besonders bevorzugt 30 Minuten oder mehr und am meisten bevorzugt 1 Stunde oder mehr.

Wenn andererseits die Sinterzeit mehr als 30 Stunden, spezieller mehr als 20 Stunden und noch spezieller mehr als 10 Stunden beträgt, erreicht das Kornwachstum der Primärteilchen im Allgemeinen eine Sättigung und ist somit nicht effektiv. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt des effektiven Sinterns die Sinterzeit vorzugsweise nicht mehr als 30 Stunden, besonders bevorzugt nicht mehr als 20 Stunden und am meisten bevorzugt nicht mehr als 10 Stunden.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu erhalten, die eine exzellente Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist, ist es notwendig, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, 3 μm oder mehr ist. Wenn sie weniger als 3 μm beträgt ist es schwierig, eine thermische Spritzbeschichtung aus dem thermischen Spritzpulver zu bilden, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und ge sinterten Yttriumoxidteilchen bilden, kleiner wird, die interlamellare Region in der thermischen Spritzbeschichtung relativ zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einem höheren Anteil des relativen Volumens einer interlamellaren Region dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Wenn jedoch die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, weniger als 4 μm beträgt, selbst wenn sie 3 μm oder mehr beträgt, kann das relative Volumen der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung ein wenig höher sein. Als Folge besteht ein Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung ein wenig schlechter werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, vorzugsweise 4 μm oder mehr.

Um eine thermische Spritzbeschichtung zu gewinnen, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung aufweist, ist es notwendig, dass die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, nicht mehr als 8 μm beträgt. Wenn sie mehr als 8 μm beträgt ist es schwierig, eine thermische Spritzbeschichtung, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist, aus dem thermischen Spritzpulver zu bilden. Der Grund hierfür besteht darin, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, größer wird, die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet, weist eine thermische Spritzbeschichtung, die eine interlamellare Region mit großer Dicke aufweist, eine Neigung dazu auf, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung zu haben.

Wenn jedoch die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden 7 μm überschreitet, selbst wenn sie nicht größer als 8 μm sind, besteht das Risiko, dass die Dicke der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung ein wenig groß wird. Als Konsequenz besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung sich ein wenig verschlechtern kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, vorzugsweise nicht größer als 7 μm.

Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 20 μm, spezieller weniger als 22 μm, noch spezieller weniger als 25 μm und noch spezieller weniger als 28 μm beträgt, besteht das Risiko einer großen Menge vergleichsweise feiner Teilchen, die in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen enthalten ist, wodurch ein Risiko besteht, dass ein thermisches Spritzpulver mit einer guten Fließfähigkeit nicht erhalten werden kann. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise 20 μm oder größer, besonders bevorzugt 22 μm oder mehr, noch mehr bevorzugt 25 μm oder mehr und noch mehr bevorzugt 28 μm oder mehr. Es sei erwähnt, dass, wenn die Fließfähigkeit des thermischen Spritzpulvers abnimmt, die Zufuhr des thermischen Spritzpulvers zur thermischen Spritz-Flamme ein wenig instabil zu werden neigt, wodurch die thermische Spritzbeschichtungs-Dicke wahrscheinlich ungleichmäßig und die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung wahrscheinlicher ebenfalls ungleichmäßiger ist.

Wenn andererseits die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 60 μm, spezieller 57 μm, noch spezieller 55 μm und insbesondere 52 μm überschreitet, besteht das Risiko, dass es für die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen schwieriger ist, ausreichend erweicht und durch die thermische Spritz-Flamme geschmolzen zu werden, wodurch als Konsequenz ein Risiko besteht, dass sich die Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers verschlechtern kann. Um deswegen die Abscheidungseffizienz zu verbessern, ist die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise auf nicht mehr als 60 μm, besonders bevorzugt nicht größer als 57 μm, noch mehr bevorzugt nicht größer als 55 μm und noch mehr bevorzugt nicht größer als 52 μm.

Wenn das kumulative Volumen der Poren, die einen Durchmesser von 6 μm oder weniger aufweisen, in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 0,1 cm³/g, speziell weniger als 0,11 cm³/g und noch spezieller weniger als 0,12 cm³/g beträgt, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung sich ein wenig verschlechtert. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung das kumulative Volumen der Poren mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht weniger als 0,1 cm³/g, besonders bevorzugt nicht weniger als 0,11 cm³/g und am meisten bevorzugt nicht weniger als 0,12 cm³/g. Es sollte erwähnt werden, dass ein kleineres kumulatives Porenvolumen mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen dazu neigt, die interlamellare Region in der thermischen Spritzbeschichtung relativ zu erhöhen. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten, und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von den fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einem höheren relativen Volumen einer interlamellaren Region dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Wenn andererseits das kumulative Volumen der Poren mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 0,3 cm³/g, spezieller 0,28 cm³/g und noch spezieller 0,27 cm³/g überschreitet, besteht das Risiko, dass die Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, wodurch als Konsequenz das Risiko entsteht, dass die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gebildet wurde, ebenfalls abnehmen kann. Deswegen ist, um die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung zu verbessern, das kumulative Volumen der Poren mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht größer als 0,3 cm³/g, besonders bevorzugt nicht größer als 0,28 cm³/g und noch mehr bevorzugt nicht größer als 0,27 cm³/g. Es sei angemerkt, dass eine thermische Spritzbeschichtung mit einer niedrigen Dichte eine hohe Porosität aufweist und dass, weil das Ätzen der thermischen Spritzbe schichtung durch das Plasma in erster Linie von der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung aus voranschreitet, eine thermische Spritzbeschichtung mit einer hohen Porosität eine Neigung dazu aufweist, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Wenn der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 0,4 μm, spezieller weniger als 0,43 μm und noch spezieller weniger als 0,45 μm beträgt, besteht ein Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtert wird. Deswegen ist unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen ein Plasma mit niedriger Leistung der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht weniger als 0,4 μm, besonders bevorzugt nicht weniger als 0,43 μm und am meisten bevorzugt nicht weniger als 0,45 μm. Es sei erwähnt, dass, wenn der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, eine Neigung dazu besteht, dass das Verhältnis der interlamellaren Region in der thermischen Spritzbeschichtung zunimmt. Wie oben beschrieben, enthält die interlamellare Region eine große Anzahl von Kristalldefekten, und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie von fehlerhaften Anteilen in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einem höheren relativen Volumen einer interlamellaren Region dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Wenn andererseits der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 4 μm, spezieller 3,8 μm, noch spezieller 3,7 μm überschreitet, besteht das Risiko, dass die Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, wodurch als Konsequenz das Risiko entsteht, dass die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung, die sich aus dem thermischen Spritzpulver bildet, ebenfalls abnehmen kann Deswegen ist, um die Dichte der thermischen Spritzbeschichtung zu verbessern, der Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise nicht größer als 4 μm, besonders bevorzugt nicht mehr als 3,8 μm und am meisten bevorzugt nicht mehr als 3,7 μm. Wie oben beschrieben, weist eine thermische Spritzbeschichtung mit einer niederen Dichte eine hohe Porosität, auf und weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie aus der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet, neigt eine thermische Spritzbeschichtung mit einer hohen Porosität dazu, eine niedrigere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufzuweisen.

Die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen ist vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,4, jeweils einschließlich. Wenn die scheinbare Dichte weniger als 0,8 beträgt, tritt während des thermischen Spritzens des thermischen Spritzpulvers wahrscheinlicher ein Phänomen ein, das als „Spitting" bekannt ist. Der Begriff „Spitting" betrifft ein Phänomen, bei dem Abscheidungen übermäßig geschmolzenen thermischen Spritzpulvers von der Innenwand der Düse der Spritzpistole fallen und hin zum thermischen Spritz-Subjekt ausgeworfen werden. Wenn ein Spitting während des thermischen Spritzens auftritt, verschlechtert sich die Gleichförmigkeit der Beschichtungs-Dicke und die Gleichförmigkeit der lamellaren Struktur an der beschichteten Ebene der erzielten thermischen Spritzbeschichtung und die Gleichförmigkeit der Plasma-Ätzbeständigkeit nimmt ebenfalls ab. Der Grund, warum das Spitting wahrscheinlicher auftritt, wenn die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 0,8 beträgt besteht darin, dass, wenn die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, feine Teilchen, die dem Risiko einer übermäßigen Verschmelzung durch die thermische Spritz-Flamme unterliegen, wahrscheinlicher als Folge der Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen auftreten. Andererseits, wenn die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 1,4 überschreitet, besteht das Risiko, dass es für die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen schwieriger ist, durch die thermische Spritzflamme ausreichend erweicht oder geschmolzen zu werden, wodurch als Folge das Risiko entsteht, dass sich die Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers verschlechtern kann.

Die Bruchfestigkeit der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen ist vorzugsweise zwischen 8 und 15 MPa, jeweils einschließlich. Wenn die Bruchfestigkeit weniger als 8 MPa beträgt, tritt das Spitting während des thermischen Spritzens des thermischen Spritzpulvers wahrscheinlicher auf. Der Grund, warum das Spitting wahrscheinlicher eintritt, wenn die Bruchfestigkeit der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen weniger als 8 MPa beträgt besteht darin, dass, wenn die Bruchfestigkeit der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen abnimmt, feine Teilchen, die dem Risiko eines übermäßigen Schmelzens durch die thermische Spritz-Flamme ausgesetzt sind, wahrscheinlicher als Folge der Desintegration der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen auftreten. Wenn andererseits die Bruchfestigkeit der granu lierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen 15 MPa überschreitet besteht das Risiko, dass es für die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen schwieriger ist, ausreichend durch die thermische Spritzflamme erweicht oder geschmolzen zu werden, wodurch als Konsequenz das Risiko besteht, dass sich die Abscheidungseffizienz des thermischen Spritzpulvers verschlechtern kann.

Das thermische Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform wird in Anwendungen zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma-Spritzen oder ein anderes thermisches Spritzverfahren verwendet. Der Umgebungsdruck während des Plasma-Spritzens des thermischen Spritzpulvers ist vorzugsweise atmosphärischer Druck. Mit anderen Worten wird das thermische Spritzpulver vorzugsweise in Atmosphärendruck-Plasma-Spritzanwendungen verwendet. Wenn der Umgebungsdruck während des Plasma-Spritzens nicht-atmosphärischer Druck ist und insbesondere im Falle einer Niederdruckatmosphäre besteht das Risiko, dass sich die Plasma-Ätzbeständigkeit der sich ergebenden thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung ein wenig verschlechtern kann. Wenn das thermische Spritzpulver unter niederem Druck einem Plasmaspritzen unterzogen wird, besteht das Risiko, dass eine Reduktion des Yttriumoxids im thermischen Spritzpulver während des thermischen Spritzens auftreten wird, wodurch als Folge Gerüstdefekte aufgrund eines Sauerstoffmangels wahrscheinlicher in der thermischen Spritzbeschichtung enthalten sind. Wie oben beschrieben, besteht eine Neigung für eine thermische Spritzbeschichtung, die durch Niederdruckplasmaspritzen gebildet wird, dass sie eine schlechtere Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist als diejenige für eine thermische Spritzbeschichtung, die durch Atmosphärendruck-Plasma-Spritzen gebildet wird, weil das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma vorzugsweise von fehlerhaften Anteilen von der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet.

Bezüglich der thermischen Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform gebildet wurde, wird, wenn die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung weniger als 2%, spezieller weniger als 3% und noch spezieller weniger als 5% beträgt, die thermische Spritzbeschichtung zu dicht, wodurch das Risiko besteht, dass die thermische Spritzbeschichtung gegenüber einem Abschälen durch eine Restspannung in der thermischen Spritzbeschichtung empfindlicher wird. Deswegen ist die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung vorzugsweise 2% oder mehr, besonders bevorzugt 3% oder mehr und am meisten bevorzugt 5% oder mehr.

Wenn andererseits die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung 17% überschreitet, spezieller 15% und noch spezieller 10% überschreitet, besteht das Risiko, dass die Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung sich ein wenig verschlechtern kann. Der Grund hierfür besteht darin, dass wie oben beschrieben das Ätzen der thermischen Spritzbeschichtung durch das Plasma in erster Linie aus der Umgebung der Poren in der thermischen Spritzbeschichtung her voranschreitet. Weiterhin, wenn die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, besteht das Risiko, dass sich durchgehende Löcher bilden, die in der thermischen Spritzbeschichtung enthalten sind. Als Folge besteht das Risiko, dass eine Ätzschädigung des Substrats aufgrund des Plasmas nicht in ausreichendem Maße verhindert werden kann. Deswegen ist unter den Gesichtspunkten der Verbesserung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtung gegen Plasma mit niedriger Leistung und unter dem Gesichtspunkt der Vorbeugung von durchgehenden Löchern die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung vorzugsweise nicht größer als 17%, bevorzugter nicht größer als 15% und noch mehr bevorzugt nicht größer als 10%.

Die folgenden Vorteile können durch die zweite Ausführungsform erzielt werden.

Bei dem thermischen Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Sintern eines granulierten Pulvers, das aus einem Rohmaterialpulver hergestellt wurde, in Luft oder Sauerstoff durchgeführt, und die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, wird auf zwischen 3 und 8 μm, jeweils eingeschlossen, eingestellt. Aus diesem Grund weist eine thermische Spritzbeschichtung, die aus dem thermischen Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform gebildet wurde, eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung auf. Mit anderen Worten ist das thermische Spritzpulver gemäß der zweiten Ausführungsform zur Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung geeignet, die eine ausgezeichnete Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Plasma mit niedriger Leistung aufweist.

Die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform können in der folgenden Art und Weise verändert werden.

Das thermische Spritzpulver kann andere Bestandteile als die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen enthalten. Jedoch wird es bevorzugt, dass die anderen Bestandteile als die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen, die in dem thermischen Spritzpulver enthalten sind, eine so kleine Menge wie möglich ausmachen.

Die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen können andere Bestandteile als Yttriumoxid umfassen. Jedoch wird der Yttriumoxidgehalt in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen vorzugsweise auf nicht weniger als 90%, besonders bevorzugt nicht weniger als 95% und am meisten bevorzugt auf nicht weniger als 99% eingestellt. Während keine Einschränkung bezüglich der Bestandteile der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen besteht, die von Yttriumoxid verschieden sind, werden Seltenerdmetalloxide bevorzugt.

Als nächstes werden die Beispiele und Vergleichsbeispiele für die erste Ausführungsform erklärt werden.
Die thermischen Spritzpulver der Beispiele 1 bis 11 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4, die aus granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bestehen, wurden durch Granulieren und Sintern eines Yttriumoxidpulvers (Rohmaterialpulver) erzeugt. Die maximale Temperaturhaltezeit während des Sinterns betrug 2 Stunden. Als nächstes wurden thermische Spritzbeschichtungen durch Plasma-Spritzen jedes der thermischen Spritzpulver gebildet. Details bezüglich der thermischen Spritzpulver und der thermischen Spritzbeschichtungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die thermischen Spritzbedingungen, wenn die thermischen Spritzbeschichtungen gebildet wurden (atmosphärische Druck-Plasmaspritzbedingungen und Niederdruck-Plasmaspritzbedingungen) sind wie in Tabelle 2 dargestellt.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße A des Rohmaterialpulvers" in Tabelle 1 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers für jedes thermische Spritzpulver, wie unter Verwendung eines Laserdiffraktions-/Dispersionstyps eines Teilchengrößenverteilungsmessinstruments „LA-300", hergestellt von Horiba Ltd., gemessen.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße B der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Teilchen bilden" in Tabelle 1 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, gemessen unter Verwendung eines Feld-Emissionsrasterelektronenmikroskops (Field-Emission Scanning Electron Microscope = FE-SEM). Insbesondere repräsentiert dies den Durchschnitt orientierter Durchmesser (Feret's Durchmesser), gemessen durch zufälliges Auswählen von zehn granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen aus jedem thermischen Spritzpulver, danach durch zufälliges Auswählen von 50 Primärteilchen aus jedem der zehn zufallsbedingt ausgewählten granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen und Messen der Gesamtheit von 500 Primäreeilchen für jedes thermische Spritzpulver. Der „orientierte Durchmesser" ist die Distanz zwischen zwei imaginären Linien, die ein Teilchen umfassen bzw. einklemmen und sich parallel von einem Teilchen weg erstrecken.
Die Spalte mit dem Titel „B/A" in Tabelle 1 repräsentiert das Verhältnis der durchschnittlichen Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen des vorliegenden thermischen Spritzpulvers bilden, bezüglich der durchschnittlichen Teilchengröße des Rohmaterialpulvers für jedes der thermischen Spritzpulver.
Die Spalte mit dem Titel „Sinteratmosphäre" in Tabelle 1 repräsentiert den Typ des Umgebungsgases während des Sinterns des Rohmaterialpulvers nach der Granulierung zur Herstellung jedes der thermischen Spritzpulver.
Dies Spalte mit dem Titel „Sintertemperatur" in Tabelle 1 repräsentiert die maximale Atmosphärentemperatur während des Sinterschrittes zum Sintern des Rohmaterialpulvers nach der Granulierung zur Herstellung jedes der thermischen Spritzpulver.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Teilchen" in Tabelle 1 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jedes der thermischen Spritzpulver, gemessen unter Verwendung eines Messgerätes „LA-300", hergestellt von Horiba Ltd., vom Laserdiffraktions/Dispersionstyp zur Messung der Teilchengrößenverteilung.
Die Spalte mit dem Titel „Kumulatives Volumen von Poren mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger" in Tabelle 1 repräsentiert das kumulative Volumen von Poren mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jedes thermischen Spritzpulvers (pro Gramm granulierter und gesinterter Yttriumoxidteilchen), gemes sen unter Verwendung des Quecksilberintrusionsporosimeters „Poresizer 9320", hergestellt von Shimadzu Corporation.
Die Spalte mit dem Titel „Peak der Porengrößenverteilung" in Tabelle 1 repräsentiert den Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jeder der thermischen Spritzpulver, gemessen unter Verwendung eines „Poresizer 9320". Im Allgemeinen werden zwei Peaks durch das Messen der Porengrößenverteilung der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen gemessen. Unter diesen beiden Peaks wird der Peak, der im Areal mit großem Durchmesser auftritt (beispielsweise ungefähr 10 μm) durch Lücken zwischen den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen erzeugt, während der Peak, der durch die Poren in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen erzeugt wird, nur in den Arealen mit kleinem Durchmesser erscheint.
Die Spalte mit dem Titel „Scheinbare Dichte" in Tabelle 1 repräsentiert die scheinbare Dichte bzw. Schüttdichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen für jedes der thermischen Spritzpulver, die gemäß JIS-Z-2504 gemessen wurden.
Die Spalte mit dem Titel „Böschungswinkel" in Tabelle 1 repräsentiert den Böschungswinkel der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen für jedes der thermischen Spritzpulver, gemessen unter Verwendung des A.B.D-Pulvereigenschaften-Messinstruments „A.B.D-72 Modell", hergestellt von Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd.
Die Spalte mit dem Titel „Thermische Spritzatmosphäre" in Tabelle 1 repräsentiert die Umgebungstemperatur während des Plasma-Spritzens jeder der thermischen Spritzpulver zur Ausbildung der thermischen Spritzbeschichtungen.
Die Spalte mit dem Titel „Abscheidungseffizienz" in Tabelle 1 repräsentiert die Ergebnisse der Auswertung der Abscheidungseffizienz, die das Gewicht der thermischen Spritzbeschichtungen, gebildet durch thermisches Spritzen jeder der thermischen Spritzpulver bezüglich des Gewichts der verwendeten thermischen Spritzpulver ist. In dieser Spalte zeigt „1" (exzellent) eine Abscheidungseffizienz von 50% oder mehr an, zeigt „2" (gut) eine Abscheidungseffizienz von 40% oder mehr, jedoch weniger als 50% an und zeigt „ 3" (schlecht) eine Abscheidungseffizienz von weniger als 40% an.
Die Spalte mit dem Titel „Dichte" in Tabelle 1 repräsentiert die Ergebnisse einer Auswertung bezüglich der Dichte der thermischen Spritzbeschichtungen, die durch das thermische Spritzen jedes der thermischen Spritzpulver gebildet wird. Insbesondere wurde jede thermische Spritzbeschichtung entlang einer Ebene geschnitten, die zu seiner oberen Oberfläche senkrecht ist. Nachdem die geschnittene Oberfläche unter Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid spiegelglatt poliert wurde, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 6 nm aufwies, wurde die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung an der geschnittenen Oberfläche unter Verwendung eines Bildanalyseprozessors „NSFJ1-A", hergestellt von N Support Corporation, gemessen. In der Spalte „Dichte" zeigt „1" (exzellent) eine Porosität von weniger als 6% an, zeigt „2" (gut) eine Porosität von 6% oder mehr, jedoch weniger als 12% an, und zeigt „3" (schlecht) eine Porosität von 12% oder mehr an.
Die Spalte mit dem Titel „Plasma-Ätzbeständigkeit" in Tabelle 1 repräsentiert die Ergebnisse der Auswertung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtungen, die durch thermisches Spritzen jedes der thermischen Spritzpulver gebildet wurden. Insbesondere wurde zunächst jede thermische Spritzbeschichtung unter Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,06 μm spiegelglatt poliert. Ein Abschnitt der Oberfläche der polierten thermischen Spritzbeschichtungen wurde dann mit einem Polyimid-Band bzw. -Tape maskiert, wonach die Gesamtoberfläche der gegenständlichen thermischen Spritzbeschichtungen einem Plasma-Ätzen unter den in Tabelle 3 dargestellten Bedingungen unterworfen wurde. Die Größe der Stufe zwischen dem maskierten Anteil und dem unmaskierten Anteil wurde unter Verwendung des Prüfers „Alpha Step" gemessen, hergestellt von KLA Tencor Corporation. In der „Plasma-Ätzbeständigkeit"-Spalte zeigt „1" (exzellent) eine Stufengröße von weniger als 12 nm/min an, zeigt „ 2" (gut) eine Stufengröße von 12 nm/min oder mehr an, jedoch von weniger als 14 nm/min, und „ 3" (schlecht) zeigt eine Stufengröße von 14 nm/min oder mehr an. TABELLE 1
TABELLE 2
Wie in Tabelle 1 dargestellt ist, ergaben die thermischen Spritzbeschichtungen der Beispiele 1 bis 11 Ergebnisse, die zur praktischen Anwendung zufrieden stellend wären soweit es die Plasma-Ätzbeständigkeit gegen Hochleistungsplasma angeht, wobei die Plasmaleistung, die an eine thermische Spritzbeschichtung pro Flächeneinheit angelegt wird, 1,3 W/cm² beträgt. Im Gegensatz hierzu konnten die thermischen Spritzbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 keine Ergebnisse erreichen, die zur praktischen Anwendung zufrieden stellend wären, wie es dieselbe Plasma-Ätzbeständigkeit angibt.
Als nächstes werden die Beispiele und Vergleichsbeispiele für die zweite Ausführungsform erläutert werden.
Die thermischen Spritzpulver der Beispiele 101 bis 111 und der Vergleichsbeispiele 101 bis 106, die aus granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bestehen, wurden durch Granulieren und Sintern eines Yttriumoxidpulvers (Rohmaterialpulver) hergestellt. Die maximale Temperaturhaltezeit während des Sinterns betrug 2 Stunden. Als nächstes wurden die thermischen Spritzbeschichtungen durch Plasma-Spritzen jedes der thermischen Spritzpulver gebildet. Details der thermischen Spritzpulver und der thermischen Spritzbeschichtungen sind wie in Tabelle 4 dargestellt. Die thermischen Spritzbedingungen, wenn die thermischen Spritzbeschichtungen gebildet wurden (Atmosphärendruck Plasma-Spritzbedingungen und Niederdruckplasma-Spritzbedingungen), sind wie in Tabelle 5 dargestellt.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers" in Tabelle 4 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße des Rohmaterialpulvers für jedes der thermischen Spritzpulver, das unter Verwendung eines Laserdiffraktions-/Dispersionstyps eines Teilchengrößenverteilungsmessinstruments „LA-300", hergestellt von Horiba Ltd., gemessen wurde.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Teilchen bilden" in Tabelle 4 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße der Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, die unter Verwendung eines Feld-Emissionsrasterelektronenmikroskops (FE-SEM) gemessen wurde. Insbesondere repräsentiert dies den Durchschnitt der orientierten Durchmesser (Feret's Durchmesser), gemessen durch zufälliges Auswählen von zehn granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen aus jedem thermischen Spritzpulver, danach durch zufallsbedingtes Auswählen von 50 Primärteilchen aus jedem der zehn zufallsbedingt ausgewählten granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen und Messen der Gesamtheit von 500 Primärteilchen für jedes thermische Spritzpulver. Der „orientierte Durchmesser" ist die Distanz zwischen zwei imaginären Linien, die ein Teilchen einklemmen und sich parallel von diesem erstrecken.
Die Spalte mit dem Titel „Sinteratmosphäre" in Tabelle 4 repräsentiert den Typ des Umgebungsgases während des Sinterns des Rohmaterialpulvers nach der Granulierung zur Herstellung jedes der thermischen Spritzpulver.
Die Spalte mit dem Titel „Durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Teilchen" in Tabelle 4 repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jedes der thermischen Spritzpulver, die unter Verwendung eines Teilchengrößenverteilungsmessinstruments „LA-300", hergestellt von Horiba Ltd., gemessen wurde.
Die Spalte mit dem Titel „Kumulatives Volumen von Poren mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger" in Tabelle 4 repräsentiert das kumulative Volumen von Poren mit einem Durchmesser von 6 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jedes thermischen Spritzpulvers (pro Gramm granulierter und gesinterter Yttriumoxidteilchen), gemessen unter Verwendung eines Quecksilberintrusionsporosimeter „Poresizer 9320", hergestellt von Shimadzu Corporation.
Die Spalte mit dem Titel „Peak der Porengrößenverteilung" in Tabelle 4 repräsentiert den Peak der Porengrößenverteilung in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen jedes der thermischen Spritzpulver, gemessen unter Verwendung eines „Poresizer 9320". Im Allgemeinen werden zwei Peaks durch das Messen der Porengrößenverteilung der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen gewonnen. Unter diesen beiden Peaks wird der Peak, der in der großen Durchmesserfläche erscheint (beispielsweise ungefähr 10 μm) durch Lücken zwischen den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen erzeugt, während der Peak, der durch die Poren in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen erzeugt wird, nur in der kleinen Durchmesserfläche erscheint.
Die Spalte mit dem Titel „Scheinbare Dichte" in Tabelle 4 repräsentiert die scheinbare Dichte der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen für jedes der thermischen Spritzpulver, die gemäß JIS-Z-2504 gemessen wurden.
Die Spalte mit dem Titel „Bruchfestigkeit" in Tabelle 4 repräsentiert die Bruchfestigkeit δ(MPa) der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen in jedem der thermischen Spritzpulver, berechnet gemäß der Gleichung: δ = 2,8 × L/π/d2. In der Gleichung repräsentiert L die kritische Belastung (N) und d repräsentiert die durchschnittliche Teilchengröße (mm) der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen in jedem der thermischen Spritzpulver. Die kritische Belastung ist die Größe der Druckbelastung, die auf die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zu dem Zeitpunkt aufgebracht wird, an dem die Verdrängungsmenge eines Prüfstempels rasch erhöht wird, wenn die Druckbelastung, die in einer konstanten Rate zunimmt, auf die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen durch den Prüfstempel aufgebracht wird. Die kritische Belastung wurde unter Verwendung eines Mikrokompressionstestgeräts „MCTE-500" gemessen, hergestellt von Shimadzu Corporation.
Die Spalte mit dem Titel „Thermische Spritzatmosphäre" in Tabelle 4 repräsentiert den Umgebungsdruck während des Plasma-Spritzens jedes der thermischen Spritzpulver zur Ausbildung der thermischen Spritzbeschichtungen.
Die Spalte mit dem Titel „Abscheidungseffizienz" in Tabelle 4 repräsentiert die Ergebnisse der Auswertung der Abscheidungseffizienz, die das Gewicht der thermischen Spritzbeschichtungen, gebildet durch thermisches Spritzen jeder der thermischen Spritzpulver bezüglich des Gewichts der thermischen Spritzpulver, die zum thermischen Spritzen verwendet wurden, ist. In dieser Spalte zeigt „1" (exzellent) eine Abscheidungseffizienz von 50% oder mehr an, zeigt „2" (gut) eine Abscheidungseffizienz von 40% oder mehr an, jedoch weniger als 50% an und zeigt „3" (schlecht) eine Abscheidungseffizienz von weniger als 40% an.
Die Spalte mit dem Titel „Dichte" in Tabelle 4 repräsentiert die Ergebnisse einer Auswertung bezüglich der Dichte der thermischen Spritzbeschichtungen, die durch das thermische Spritzen der thermischen Spritzpulver gebildet wurden. Insbesondere wurde eine thermische Spritzbeschichtung entlang einer Ebene geschnitten, die senkrecht zu ihrer oberen Oberfläche steht. Nachdem die geschnittene Oberfläche unter Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 6 nm spiegelglatt poliert wurde, wurde die Porosität der thermischen Spritzbeschichtung an der geschnittenen Oberfläche unter Verwendung eines Bildanalyseprozessors „NSFJ1-A", hergestellt von N Support Corporation, gemessen. In der Spalte „Dichte" zeigt „1" (exzellent) eine Porosität von weniger als 6% an, zeigt „2" (gut) eine Porosität von 6% oder mehr, jedoch weniger als 12% an, und zeigt „3" (schlecht) eine Porosität von 12% oder mehr an.
Die Spalte mit dem Titel „Plasma-Ätzbeständigkeit" in Tabelle 4 repräsentiert die Ergebnisse der Auswertung der Plasma-Ätzbeständigkeit der thermischen Spritzbeschichtungen, die durch thermisches Spritzen jedes der thermischen Spritzpulver gebildet wurden. Insbesondere wurde zunächst jede thermische Spritzbeschichtung unter Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,06 μm spiegelglatt poliert. Ein Abschnitt der Oberfläche der polierten thermischen Spritzbeschichtungen wurde dann mit einem Polyimid-Tape maskiert, wonach die Gesamtoberfläche der gegenständlichen thermischen Spritzbeschichtungen einem Plasma-Ätzen unter den in Tabelle 6 dargestellten Bedingungen unterworfen wurde. Die Größe der Stufe zwischen dem maskierten Anteil und dem unmaskierten Anteil wurde unter Verwendung des Prüfers „Alpha Step" gemessen, hergestellt von KLA Tencor Corporation. In der Spalte „Plasma-Ätzbeständigkeit" zeigt „1" (exzellent) eine Stufengröße von weniger als 280 nm an, zeigt „ 2" (gut) eine Stufengröße von 280 nm oder mehr an, jedoch weniger als 320 nm, und „ 3" (schlecht) zeigt eine Stufengröße von 320 nm oder mehr an. TABELLE 4
TABELLE 5
TABELLE 6
Wie in Tabelle 4 dargestellt ist, erreichten die thermischen Spritzbeschichtungen aus Beispiel 101 bis 111 Ergebnisse, die für die praktische Anwendung zufriedenstellend wären, was die Plasma-Ätzbeständigkeit gegen ein Plasma mit niedriger Leistung betrifft, bei dem die Plasmaleistung, die auf eine thermische Spritzbeschichtung pro Flächeneinheit aufgebracht wird, 0,3 W/cm² beträgt. Im Gegensatz hierzu konnten die thermischen Spritzbeschichtungen der Vergleichsbeispiele 101 bis 106 Ergebnisse nicht erreichen, die für die praktische Anwendung zufriedenstellend wären, was dieselbe Plasma-Ätzbeständigkeit betrifft.

Claims

Thermisches Spritzpulver, dadurch gekennzeichnet, dass es granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen einschließt, die durch Granulieren und Sintern eines Rohmaterialpulvers in Luft oder Sauerstoff gewonnen wurden, wobei die Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 0,5 und 1,5 μm, jeweils eingeschlossen, aufweisen, und 1,11 mal oder mehr so groß wie das Rohmaterialpulver sind.
Thermisches Spritzpulver gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zwischen 20 und 60 μm, jeweils eingeschlossen, liegt.
Thermisches Spritzpulver gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Poren mit einem Durchmesser von 3 μm oder weniger in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen ein kumulatives Volumen von 0,2 cm³/g oder weniger aufweisen.
Thermisches Spritzpulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen eine Porengrößenverteilung mit einem Peak in einem Bereich zwischen 0,06 und 2 μm, jeweils eingeschlossen, aufweisen.
Thermisches Spritzpulver gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen eine scheinbare Dichte von 1,2 oder mehr aufweisen.
Thermisches Spritzpulver, dadurch gekennzeichnet, dass es granulierte und gesinterte Yttriumoxidteilchen, die durch Granulieren und Sintern eines Rohmaterialpulvers in Luft oder Sauerstoff gewonnen wurden, einschließt, wobei die Primärteilchen, die die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen bilden, eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 3 und 8 μm, jeweils eingeschlossen, aufweisen.
Thermisches Spritzpulver nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Teilchengröße der granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen zwischen 20 und 60 μm, jeweils eingeschlossen, liegt.
Thermisches Spritzpulver nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren, die in den granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen einen Durchmesser von 6 μm oder weniger aufweisen, ein kumulatives Volumen zwischen 0,1 und 0,3 cm³/g, jeweils eingeschlossen, aufweisen.
Thermisches Spritzpulver gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen eine Porengrößenverteilung mit einem Peak in einem Bereich von zwischen 0,4 und 4 μm, jeweils eingeschlossen, aufweisen.
Thermisches Spritzpulver nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die granulierten und gesinterten Yttriumoxidteilchen eine scheinbare Dichte zwischen 0,8 und 1,4, jeweils eingeschlossen, aufweisen.
Thermisches Spritzpulver nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das für eine Anwendung der Ausbildung einer thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma-Spritzen bei Atmosphärendruck verwendet wird.
Verfahren zur Bildung einer thermischen Spritzbeschichtung, gekennzeichnet durch Bilden einer thermischen Spritzbeschichtung durch Plasma-Spritzen des thermischen Spritzpulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei Atmosphärendruck.