JP2000327417A - 蒸着材 - Google Patents

蒸着材

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JP2000327417A
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deposition material
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zirconia
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知 近藤
Yoshitaka Kubota
吉孝 窪田
Yoshinori Harada
美徳 原田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的はEB−PVD法によっても十分
に耐熱性および耐熱衝撃性に優れている耐熱性被覆が形
成できる新規な被覆用蒸着材およびその蒸着材を使用す
る蒸着方法を提供することにある。 【解決手段】安定化剤を含むジルコニア焼結体であり、
その焼結体中の単斜晶の含有比率が25〜90%であ
り、加熱した際の室温を基準とした熱膨張率の最大値
が、室温から1200℃までの温度範囲内において6×10
-3を超えないジルコニア焼結体からなり、さらにかさ密
度が3.0〜5.5g/cm3で、気孔率が5〜50
%、気孔のモード径が0.3〜10μmでありかつ0.
1〜10μmの気孔体積が全気孔体積の90%以上を占
めることを特徴とするジルコニア焼結体からなる蒸着
材、並びに、その蒸着材を使用する蒸着方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐熱性及び耐熱衝撃
性に優れ、安定した溶融プールを形成し、蒸着を行うこ
とができる被覆用蒸着材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の耐熱性被膜の形成方法は溶射法が
一般的であったが、耐熱性被膜の性能向上の要求に伴っ
てPhysical Vapor Depositio
n法(以下PVD法と略す)による耐熱性被膜の形成方
法が工業化されている。中でもElectron−be
amを使用するEB−PVD法が注目され文献(ADV
ANCED MATERIAL&PROCESS, V
ol.140,No.6,No.12,p.18〜22
(1991))に記載されているようなEB−PVD法
による耐熱性被膜の形成方法が開発されている。
【0003】上記のEB−PVD法による耐熱性被膜の
形成方法は、主に航空機エンジン等の部品に対する耐熱
被覆に使用されている。この被覆材として使用される材
料は、高温の燃焼ガスが直接当たる部分の部品に被覆さ
れるため、優れた耐熱性が必要であり、そのため融点が
高く高純度であることが必要である。また、金属部品と
の密着性、熱サイクルにより剥離しないこと、燃焼ガス
の成分により腐食しないこと、さらにはこの被膜の目的
である金属部品の耐久性を増すために熱伝導度が低く、
金属部品の温度ができるだけ低くなるような材料である
ことが望ましい。これらの要求を満たす材料として、現
在イットリアなどの安定化剤を含有したジルコニアが主
に用いられている。
【0004】この耐熱性被覆を形成するための、安定化
剤を含有したジルコニア蒸着材は、融点が高く、更に高
速で蒸着皮膜を形成する必要が有ることから、蒸着材を
高エネルギーで蒸発されることのできるエレクトロンビ
ームを用いたEB蒸着方法を用いて製膜に供せられる。
【0005】このEB蒸着法は、ルツボにセットされた
上記蒸着材に高エネルギーの電子ビームを急激に照射す
るため、成形体の特性を制御したものでなければEB照射
時の熱衝撃により破壊を生じる。この蒸着材に破壊が生
じた場合、蒸着材の供給に支障をきたすことになるた
め、電子ビームにより破損する蒸着材は実用上使用に耐
えないものである。
【0006】そこでこの電子ビームの衝撃による破壊を
解決する手段として、蒸着材を多孔質化して耐熱衝撃性
を向上させることが開示されている。
【0007】例えば、DE4302167C1に、Y2
3を0.5〜25重量%、密度3.0〜4.5g/c
3、単斜晶率を5〜80%、残部が正方晶又は立方晶
であるジルコニア焼結体が記載されている。ここではジ
ルコニアが安定化されていない場合、蒸着材製造の熱処
理の際、高温では正方晶で安定であるが、降温時に正方
晶が単斜晶へ相変化をおこし、この相変化に伴ってマイ
クロクラックが発生する。この熱処理により生じる単斜
晶の存在に伴うマイクロクラックの存在により耐割れ性
が向上し、また平均粒径が50μm以下で、0.4μm
以上の粒子が90%以上で1μm以上の粒子が50%以
上と、粒径の大きくすることによっても耐割れ性が向上
することが記載されている。
【0008】しかしながら単斜晶の働きによるマイクロ
クラックの存在により亀裂の進展が抑制される場合や、
粒径を大きくし耐割れ性を向上させた場合でも、焼結助
剤として働くY23とジルコニア粒子の混合および固溶
状態や気孔サイズによってはEB照射時の急激な加熱に
より焼結が急激に進行して、焼結による収縮に伴う応力
に耐えられず破壊を生じてしまうことがある。
【0009】また特開平7−82019に、純度99.
8%以上、かつ粒径0.1〜10μmのジルコニア粒子
と粒径1μm以下のイットリア粒子を混合して、全体の
70%以上が45〜300μmの粒径となるように球状
に造粒した混合粉末を熱処理し、球状集合粒子全体の5
0%以上が45〜300μmとなるジルコニア造粒粒子
を焼結してなる焼結体が記載されており、その焼結体の
気孔率が25〜50%で、かつ0.1〜5.0μmの気
孔径が全気孔の70%以上を占めるジルコニア質多孔焼
結体からなる耐熱被覆用蒸着材が提案されている。
【0010】しかしながらこの焼結体は、従来の蒸着材
よりもEB照射による耐割れ性は改善されるが、このジ
ルコニア焼結体は粒子が大きく、その分布も広くまたそ
の形状も不揃いであり蒸着材の微細構造が不均一とな
り、蒸着を行うためEB照射により蒸着材を溶融させる
際に、安定した溶融プールの形成がしにくく、蒸着速度
を上げるためにEBの出力を上げると融液の飛散等が生じ
易くなるという問題があった。
【0011】このようにこれまでに公知の技術では、E
B照射時の耐熱衝撃性の改善、EB照射により溶融した溶
融液の突沸現象の防止により、安定した溶融プールの形
成及び蒸発速度の安定性を得るのには不十分であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
ら従来の蒸着材が有する問題点であるEB照射時の耐熱
衝撃性の改善、EB照射により溶融した溶融液の突沸現象
の防止により、安定した溶融プールの形成及び蒸発速度
の安定性を改善した新規な耐熱被覆用蒸着材およびその
蒸着材を使用する蒸着方法を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するために鋭意検討した結果、本願発明に至っ
た。
【0014】すなわち、本願発明は安定化剤を含むジル
コニア焼結体であり、その焼結体中の単斜晶の含有比率
が25〜90%であり、加熱した際の室温を基準とした
熱膨張率の最大値が、室温から1200℃までの温度範囲内
において6×10-3を超えないジルコニア焼結体からな
り、EB照射時の耐衝撃性の改善、EB照射により溶融し
た溶融液の突沸現象の防止により、安定した溶融プール
の形成及び蒸発速度の安定性を改善した新規な耐熱被覆
用蒸着材およびその蒸着材を使用する蒸着方法を提供す
るものである。
【0015】更に本発明を詳しく説明する。本発明は安
定化剤を含むジルコニア焼結体であり、その焼結体中の
単斜晶の含有比率が25〜90%であり、加熱した際の
室温を基準とした熱膨張率の最大値が、室温から1200℃
までの温度範囲内において6×10-3を超えないジルコ
ニア焼結体からなることを特徴とする蒸着材であり、よ
り好ましくは上記耐熱被覆用蒸着材はかさ密度が3.0
〜5.5g/cm3で、気孔率が5〜50%、気孔のモ
ード径が0.3〜10μmでありかつ0.1〜10μm
の気孔体積が全気孔体積の90%以上を占めることを特
徴とする。
【0016】以下に本発明の特徴点を詳細に説明する。
【0017】EB照射により蒸着材に亀裂が発生または破
壊が生じる最も大きな原因は、電子ビ−ムの照射により
蒸着材の一部が急激に加熱されそれに伴う熱膨張による
応力である。このため蒸着材の熱膨張率を小さくするこ
とでEB照射時の亀裂、破壊の発生を抑制することができ
る。
【0018】この蒸着材の熱膨張率を制御する方法とし
ては単斜晶から正方晶の相転移を利用することができ
る。単斜晶は500℃〜1200℃の温度で単斜晶から正方晶
に相転移を起こし、この時ジルコニア粒子の体積が約4%
減少する。この際の膨張率の温度変化を図1の曲線Aで
示す。
【0019】この相転移を生じる温度は、単斜晶ジルコ
ニア粒子中の安定化剤の固溶量や結晶サイズにより変化
する。この相転移による体積変化を利用して加熱による
熱膨張を相転移による体積収縮で打ち消すことで蒸着材
の見かけの熱膨張率を小さくし、EB照射時の亀裂、破壊
の発生を抑制することができる。すなわち相転移温度の
異なる単斜晶ジルコニア粒子を組み合わせ、広い温度域
にわたって徐々に相転移が起こるようにすることによ
り、その温度域での加熱による膨張を相転移による体積
収縮で打ち消して蒸着材のみかけの熱膨張率を小さくす
ることができる。
【0020】この際の膨張率の温度変化を図1の曲線B
で示す。
【0021】すなわち室温から1200℃までの温度範
囲において、従来の蒸着材の室温と比較したの熱膨張率
の最大値は約9×10-3 (図1のCに対応)であるが、
この値を6×10-3以下(図1のDに対応)とすること
で、EB照射の加熱による熱膨張に伴う応力を小さくし、
EB照射時の亀裂、破壊を防止することができる。熱膨張
率の最大値が6×10-3を超えるとEB照射時の熱膨張に
よる応力が大きくなり耐熱衝撃性が低下するため好まし
くない。熱応力の発生を抑制し、EB照射時の熱衝撃によ
る破壊を防止するためには熱膨張率の最大値は3.0×
10-3以下であることがより望ましい。
【0022】上記のように見かけの熱膨張率を小さくす
ることでEB照射による応力発生を抑制することが可能で
あるが、EB照射による加熱に伴う熱膨張を完全に無くす
ことは困難である。したがって発生する応力で破壊を生
じないためさらに蒸着材の結晶相、および微細構造を制
御する必要がある。
【0023】このため蒸着材に使用するジルコニア焼結
体中の単斜晶率は25%以上90%以下であることを特
徴とする。蒸着材中の単斜晶は、蒸着材を製造する際の
熱処理時に高温では正方晶で存在しているが、室温への
冷却時に正方晶から単斜晶に相転移する。この冷却時の
相転移に伴い体積膨張が生じ単斜晶の周辺にはマイクロ
クラックが発生する。このように単斜晶の存在により焼
結体中に多くのマイクロクラックが生成し、熱衝撃によ
りクラックが発生した場合でもそのクラックの伝播がマ
イクロクラックによって妨害され、クラックの伝播が曲
がりくねった経路をたどるためにマイクロクラックは熱
衝撃による破壊エネルギ−を吸収する効果を有し熱衝撃
による破壊を抑制する効果がある。このように単斜晶の
存在は耐熱衝撃性の向上に寄与する。そのため蒸着材の
単斜晶率が25%未満の場合、単斜晶の量が少ないため
マイクロクラックによる熱衝撃による破壊を抑制する効
果が不十分となり、また単斜晶から正方晶への相転位を
利用した熱膨張率の低下の効果が小さくなるため耐熱衝
撃性を損なうので好ましくない。また単斜晶率が90%
を越える場合、蒸着材製造の際の加熱後の冷却時に正方
晶から単斜晶への相転移量が多すぎて相転移に伴う体積
の変化により割れが生じたり、強度が著しく低下するす
るために好ましくない。この単斜晶率は特に40〜85
%が耐熱衝撃性の維持及び相転移に伴う焼成時の亀裂発
生の抑制の面からより好ましい。
【0024】上記のように単斜晶の存在は成形体中に多
くのマイクロクラックを生成させており、このマイクロ
クラックは熱衝撃によるエネルギ−を吸収する効果を有
し、単斜晶の存在は耐熱衝撃性の向上に寄与する。単斜
晶から正方晶への転移温度を制御することで、EB照射時
の加熱による熱膨張に伴う応力の発生を抑制している場
合でも、見かけの熱膨張をなくして応力発生を完全に防
ぐことは難しく、その応力による破壊を防ぐために単斜
晶の存在による耐熱衝撃性の向上は重要である。
【0025】また本発明におけるジルコニア焼結体のか
さ密度は3.0〜5.5g/cm3であることが好まし
い。密度が5.5g/cm3をこえる場合、EB照射時
の局部的な加熱による熱応力が増大し破壊が生じるため
好ましくなく、一方、かさ密度が3.0g/cm3未満
の場合、機械的強度が低下して取り扱いが困難となるた
め好ましくない このときの気孔率は5〜50%であり、かつ0.1〜1
0μmの気孔体積が全気孔体積の90%以上を占めるこ
とを特徴とし、95%以上にすることが望ましい。気孔
率が5%未満の場合、EB照射時の局部的な加熱による
熱応力により破壊が生じるため好ましくなく、逆に。気
孔率が50%をこえる場合、機械的強度が低下して取り
扱いが困難となり好ましくないからである。また、0.
1〜10μmの気孔径の気孔体積が90%を下まわると
耐熱衝撃性が不十分なものとなり好ましくない。
【0026】また、更に本発明は、電子ビーム蒸着装置
により、本願発明の蒸着材を使用して、金属、セラミッ
クス等の基板上にジルコニア薄膜を形成する方法、及び
この方法によって得られた金属等の部品を提供するもの
である。
【0027】更に本発明をその一般的な製造方法を示す
ことによって詳しく説明する。
【0028】原料となるジルコニア粉末と、安定化剤を
所定量調合した後、ボールミル、ヘンシェルミキサ−な
どの混合装置を用い、水やエタノール等の有機溶媒を用
いた湿式、または乾式法により分散混合される。使用す
る原料粉末の酸化ハフニウムを除く不純物総量は0.3
wt%以下の高純度である事が望ましく、0.15wt
%以下であることがより望ましい。また不純物のうちSi
O2は0.3wt%未満、、MgO、CaO、TiO2は0.2wt
%未満、Fe2O3、Al23は0.1wt%未満である事が
望ましい。不純物量が多い場合、膜の遮熱性や耐久性が
低下するため好ましくない。また使用するジルコニア粉
末および安定化剤のBET値と粒径は、蒸着材を加熱した
際の単斜晶から正方晶への相転移温度を制御するため、
単一のまたは数種類の物性を持つ粉末を混合して使用す
る。ジルコニア粒子とイットリア粒子の組み合わせとし
ては、焼成後の蒸着材でジルコニア粒子に対する安定化
剤の固溶状態を粒子ごとに異なるようにして固溶量に幅
を持たせることで、相転移温度に幅を持たせることが可
能であるので様々な物性の粉末の組み合わせが可能であ
るが、一例としてBET値25m2/g、平均粒径6μmと
一次粒子が小さく、二次粒子径の大きいジルコニア粉末
とBET値3.5m2/g、平均粒径2.5μmのイットリ
ア粉末を使用することで、所望の熱膨張特性をもつ蒸着
材を作製することができる。またたとえばBET値0.7
2/g、平均粒径6μmのジルコニア粉末と、BET値3
0m2/g、平均粒径2μmのジルコニア粉末を使用し、
BET値3.2m2/g、平均粒径2μmのイットリアを使
用することで、ジルコニア粉末の粒径の違いによりイッ
トリアとの反応性が異なる事を利用して、イットリアの
固溶状態を変えて熱膨張率を小さくすることができる。
【0029】本願発明で用いられる安定化剤としては酸
化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウムおよび周期表IIIB族第6周期の希土
類元素(ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジ
ム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリ
ニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エ
ルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム)の
酸化物が例示され、これら安定化剤は単独で使用して
も、2種以上の安定化剤を使用してもよい。安定化剤は
その用途に応じて0.1〜40wt%添加する。
【0030】混合されたスラリーは、スプレードライヤ
ー、減圧乾燥、フィルタープレス等の通常の乾燥装置に
より乾燥される。乾式法による混合の場合、そのまま次
の工程に進む。また粉末調製の際に、粉末の成形を容易
にするため有機バインダーを添加することもできる。
【0031】本願発明の成形体を得るために調製された
ジルコニア粉末及び安定化剤を含んだ粉末は、通常ゴム
型等に充填して、冷間静水圧成形(CIP)装置を使用
し、成形される。成形圧は本発明では特に限定されない
が、一般的には100MPaの圧力が用いられる。
【0032】このようにして、成形された成形体は、通
常熱処理が行われる。この熱処理温度は1100℃以上
で焼成することが好ましく、1300℃以上で焼成され
ることがより好ましい。蒸着材作製時の焼成温度が低
く、EB照射時の加熱で焼結が進行し大きな収縮が起こ
る場合、それに伴い収縮による応力の発生範囲も広がる
ため割れが起こりやすくなることから、この焼成は電子
ビームによる加熱時の焼結進行による収縮を減らし、割
れの抑制に効果がある。
【0033】このようにして得られたジルコニア焼結体
は、単斜晶から正方晶への相転移温度が異なる粒子から
なり、この焼結体を加熱した際の室温を基準とした熱膨
張率の最大値は、室温から1200℃までの温度範囲に
おいて6×10-3以下となる。この温度域での熱膨張率
を小さくすることにより、EBを照射した際の熱応力の発
生が抑制され、蒸着材のEB照射時の耐割れ性の向上に大
きな効果がある。この熱膨張率の最大値は3×10-3
下であることがより望ましい。
【0034】またジルコニア焼結体中の単斜晶率は25
〜90%で、40%以上85%以下であることがより好
ましい。
【0035】単斜晶は加熱時に、ある温度で単斜晶から
正方晶に相転移を起こす。この時体積が約4%減少する。
そのため、熱膨張による成形体の膨張をこの相転移によ
る収縮が減少させる。また、単斜晶の存在は成形体中に
多くのマイクロクラックを生成させており、これらマイ
クロクラックは、熱衝撃のエネルギ−を吸収し破壊時の
クラックの進行を抑制させる効果を有している。このよ
うに単斜晶の存在は耐熱衝撃性の向上に寄与している。
単斜晶の含有率が30%以上散在する場合、これらの効
果は耐熱衝撃性の向上に効果的に寄与する。単斜晶率が
多すぎると相転移による体積変化が大きくなりすぎ蒸着
材に亀裂を発生させるため好ましくない。
【0036】またこのようにして得られたジルコニア焼
結体の気孔率はその気孔率は5〜50%であり、気孔の
モ−ド径が0.3〜10μmでかつ0.1〜10μmの
気孔体積が全気孔体積の90%以上を占めるこが好まし
い。多孔質化することによりEBを照射した際の局部的
な加熱に伴う熱膨張による破壊を防ぐことができるが、
気孔率が15%未満の場合、EB照射時の局部的な加熱
に伴う熱膨張よる応力により破壊が生じるため好ましく
ない。気孔率が50%をこえる場合、機械的強度が低下
して取り扱いが困難となるため好ましくない。また気孔
径があまり小さいとEBの照射による加熱の際に気孔が
容易に消滅してしまうため有効に機能せず、また焼結も
進みやすく耐熱衝撃性が低下する。気孔径が大きい場合
にも蒸着材の機械的強度の低下や、蒸着時の溶融プール
の安定性を損なうなどの問題がある。このため気孔のモ
−ド径は0.3〜10μmでかつ0.1〜10μmの気
孔体積が全気孔体積の90%以上を占めることが好まし
い。気孔径0.1〜10μmの気孔体積が全気孔体積の
95%以上となるとさらに好ましい。このような適度の
径の気孔を持つ構造とすることにより耐熱衝撃性が向上
する。
【0037】蒸着材に使用するジルコニア焼結体が上に
説明したような好ましい範囲の物性を持つように原料粉
末の物性や混合条件を選定し、得られた混合粉末を成
形、焼成することにより、EB照射時の耐熱衝撃性の改
善、EB照射により溶融した溶融液の突沸現象の防止によ
り、安定した溶融プールの形成及び蒸発速度の安定性を
改善した新規な耐熱被覆用蒸着材を作製することができ
る。
【0038】また、更に本願発明は、電子ビーム蒸着装
置により、本願発明の蒸着材を使用して、金属、セラミ
ックス等の基板上にジルコニア薄膜を形成する蒸着方法
を提供するものである。
【0039】
【実施例】以下の実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により何等限定されるも
のではない。
【0040】実施例1 BET値25m2/g、平均粒径6μmのジルコニア粉末8
3.6gとBET値3.5m2/g、平均粒径2.5μmの
イットリア粉末6.4gに有機バインダーを2.5wt
%を加えたスラリ−を1時間攪拌後、乾燥して得られた
粉末をゴム型に詰めて(直径35mm、厚さ100m
m)、湿式冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB
×150D×500L型、)により圧力1t/cm2
成形し1400℃で焼成して直径20mm、厚さ6mm
のジルコニア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0041】実施例2 BET値0.7m2/g、平均粒径6μmのジルコニア粉末
41.8gと、BET値30m2/g、平均粒径2μmのジ
ルコニア粉末41.8gと、BET値3.2m2/g、平均
粒径2μmのイットリア粉末6.4gに有機バインダー
を2.5wt%を加えて1時間攪拌後、乾燥して得られ
た粉末をゴム型に詰めて(直径35mm、厚さ100m
m)、湿式冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB
×150D×500L型、)により圧力1t/cm2
成形し1450℃で焼成して直径20mm、厚さ6mm
のジルコニア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0042】実施例3 BET値1m2/gのジルコニア粉末41.8gと、BET値
30m2/gのジルコニア粉末41.8gと、平均粒径
2μmのイットリア粉末3.2gと平均粒径0.2μm
のイットリア粉末3.2gに有機バインダーを2.5w
t%を加えて1時間攪拌後、乾燥して得られた粉末をゴ
ム型に詰めて(直径35mm、厚さ100mm)、湿式
冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB×150D
×500L型、)により圧力1t/cm2で成形し14
50℃で焼成して直径20mm、厚さ6mmのジルコニ
ア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0043】実施例4 BET値5m2/g、平均粒径2μmのジルコニア粉末27.
9gと、BET値0.7m2/g、平均粒径6μmのジルコ
ニア粉末27.9gと、BET値30m2/g、平均粒径2
μmのジルコニア粉末27.9gと、平均粒径2μmの
イットリア粉末6.4gに有機バインダーを2.5wt
%を加えて1時間攪拌後、乾燥して得られた粉末をゴム
型に詰めて(直径35mm、厚さ100mm)、湿式冷
間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB×150D×
500L型、)により圧力1t/cm2で成形し145
0℃で焼成して直径20mm、厚さ6mmのジルコニア
焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0044】比較例1 平均粒径5μmのジルコニア粉末1393.6gと平均
粒径2μmのイットリア粉末106.4gを加えてボー
ルミル(容量2.5リットル、ボール7.5kg)で1
時間混合後、乾燥して得られた粉末をゴム型に詰めて
(直径35mm、厚さ100mm)、湿式冷間静水圧加
圧装置(神戸製鋼社製、4KB×150D×500L
型、)により圧力1t/cm2で成形し1490℃で焼
成して直径20mm、厚さ6mmのジルコニア焼結体か
らなる蒸着材を作製した。
【0045】比較例2 平均粒径1.5μmのジルコニア粉末83.6gと平均
粒径0.2μmのイットリア粉末6.4gに有機バイン
ダーを5wt%(10g)を加えてボールミル(容量1
リットル、ボール2.5kg)で1時間混合後得られた
粉末をゴム型に詰めて(直径35mm、厚さ100m
m)、湿式冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB
×150D×500L型、)により圧力1t/cm2
成形し1350℃で焼成して直径20mm、厚さ6mm
のジルコニア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0046】比較例3 平均粒径0.2μmの4Yイットリア固溶ジルコニア粉
末100gをゴム型に詰めて(直径35mm、厚さ10
0mm)、湿式冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4
KB×150D×500L型、)により圧力1t/cm
2で成形し1150℃で焼成して直径20mm、厚さ6
mmのジルコニア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0047】比較例4 平均粒径0.2μmの4Yイットリア固溶ジルコニア粉
末を平均粒径100μmの顆粒に造粒し、これを120
0℃で仮焼した後、この粉末95gに有機バインダー5
gを加えボールミルで1時間粉砕混合し乾燥して得られ
た粉末をゴム型に詰めて(直径35mm、厚さ100m
m)、湿式冷間静水圧加圧装置(神戸製鋼社製、4KB
×150D×500L型、)により圧力1t/cm2
成形し1350℃で焼成して直径20mm、厚さ6mm
のジルコニア焼結体からなる蒸着材を作製した。
【0048】実施例1〜4及び比較例1〜4で得られた
蒸着材の最大熱膨張率、嵩密度、気孔率(%)気孔モー
ド径(μm)、0.1〜5μmの気孔径分布(%)、単
斜晶率(%)、および正方晶率(%)、並びに、各蒸着
材の6mm×6mmの正方形表面部分に出力0.5kwのEB
で照射を行い蒸着材の亀裂の発生の有無を検討した結果
を以下の表1に示す。
【0049】
【表1】
【0050】表1に示された蒸着材の各物性値は、以下
に示す方法により求めた。
【0051】嵩密度: 蒸着材の嵩密度は、円柱状をし
た試料を電子天秤で測定した重量とマイクロメータで測
定した形状寸法から算出した。
【0052】気孔率、気孔モード径、0.1〜5μmの
気孔径分布(%): 水銀のポロシメトリにもとづいた
水銀ポロシメーター(ポアサイザ;島津製作所社製、M
IC−9320型)により測定した。
【0053】水銀ポロシメーターで得られる測定値は、
水銀に圧力を掛けて気孔を有するサンプル中に水銀を圧
入し、圧力と浸入した水銀の積算容積の関係から得られ
る。すなわち、ある直径を有する気孔に水銀が入るため
の圧力は、Washburnの方程式があり、この式を用いるこ
とにより、圧入圧力と浸入した水銀の積算容積の関係が
気孔の直径とその直径よりも大きな直径を有する気孔に
浸入した水銀の容積の関係として求めることができる。
そして、この浸入した水銀の容積は、その気孔径よりも
大きな気孔の容積を示す。
【0054】この気孔径と気孔容積の関係は通常、水銀
の表面張力、接触角や測定装置の構造からくる水銀頭な
どの必要な補正がなされる。
【0055】水銀ポロシメーターで得られた気孔径と気
孔の積算容積の関係から以下の値が求められる。更に、
以下の測定値の説明の中で使用したAからBの意味を図2
中に説明した。
【0056】気孔率(%) : (得られた全気孔容積
/サンプルの見かけ容積)×100% 気孔のモード径(μm):気孔径と積算気孔容積の関係の
変化率(微分値)の曲線(A)、すなわち、気孔径分布曲
線(A)における最大ピーク値に相当する気孔径(B) 0.1〜5μmの気孔径分布(%):(0.1〜5μm
の気孔の気孔容積/得られた全気孔容積)×100% 単斜晶率および正方晶率:X線回折装置(マックサイエ
ンス社製、MXP3VA型)により回折ピークを得て、
以下の計算式、数1および数2により求めた。
【0057】
【数1】
【0058】
【数2】
【0059】熱膨張率の最大値:TMA(株式会社リガク
製、TMA高温形CN8098F2)により得られた、蒸着材を室
温から1400℃まで200℃/hで昇温した際の熱膨
張率曲線から、室温から1200℃までの間での熱膨張
率の最大の値を求めた。
【0060】
【発明の効果】本発明の方法により、EB照射によって
も割れの生じない被覆用蒸着材が得られ、この蒸着材
は、例えば航空機エンジン等の部品に対する耐熱被覆に
使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の蒸着材及び本願発明の蒸着材の熱膨張曲
線を示す図である。
【図2】水銀ポロシメーターで得られた気孔径と積算気
孔容積との関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】安定化剤を含むジルコニア焼結体であり、
    その焼結体中の単斜晶の含有比率が25〜90%であ
    り、加熱した際の室温を基準とした熱膨張率の最大値
    が、室温から1200℃までの温度範囲内において6×10
    -3を超えないジルコニア焼結体からなることを特徴とす
    る蒸着材。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の蒸着材において、かさ密
    度が3.0〜5.5g/cm3で、気孔率が5〜50
    %、気孔のモード径が0.3〜10μmでありかつ0.
    1〜10μmの気孔体積が全気孔体積の90%以上を占
    めるジルコニア焼結体からなることを特徴とする蒸着
    材。
  3. 【請求項3】上記請求項1、2に記載の蒸着材を使用す
    る蒸着方法。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の蒸着方法において、蒸着
    方法がエレクトロンビーム照射による蒸着方法であるこ
    とを特徴とする蒸着方法
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