KR102481729B1 - 용사용 슬러리, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

슬러리 속에서 용사 입자가 침전되는 경우에도, 그 침전이 용이하게 소실되는 용사용 슬러리를 제공하는 것이다. 본 발명에 의해, 용사 입자와, 분산매를 함유하는 용사용 슬러리가 제공된다. 이 용사 입자는, 평면으로 본 평균 원형도가 0.85 이하이다. 또한, 용사 입자의 평균 원형도는 0.6 이상인 것이 바람직하다. 또한, 용사 입자는, 불화이트륨과, 옥시불화이트륨을 포함할 수 있다.

Description

용사용 슬러리, 용사 피막 및 용사 피막의 형성 방법{SLURRY FOR THERMAL SPRAYING, THERMAL SPRAYED COATING AND METHOD FOR FORMING THERMAL SPRAYED COATING}

본 발명은, 용사 입자를 포함한 용사용 슬러리, 용사 피막 및 해당 용사 피막의 형성 방법에 관한 것이다.

용사 피막은, 용사 입자를 기재에 용사함으로써 형성된다. 용사 피막은, 용사 입자를 구성하는 재료의 특성에 따라서 다양한 용도로 사용되고 있다. 예를 들어, 산화알루미늄 용사 피막은, 산화알루미늄이 높은 전기 절연성, 내마모성 및 내식성을 나타내므로, 각종 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또한, 산화이트륨 용사 피막은, 산화이트륨이 높은 내플라즈마 침식성(에칭 내성, 내부식성)을 나타낸다는 점에서, 반도체 디바이스 제조 장치 중의 부재의 보호 피막으로서 사용되고 있다. 이러한 용사 피막은, 용사 입자를 분말의 형태뿐만 아니라, 용사 입자를 포함한 슬러리의 형태로 용사함으로써도 형성할 수 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2014-240511호 공보 일본 특허 공개 제2010-150617호 공보

그러나, 슬러리를 보관한 경우, 슬러리 속의 용사 입자가 중력에 의해 침강해서 침전을 발생하는 경우가 있다. 침전한 용사 입자는 슬러리를 용사하기 전에 재분산시킬 필요가 있기 때문에, 침전이 발생하는 슬러리는 실용에 부적합하다고 간주되는 경향이 있다. 또한, 다른 측면에 있어서, 반도체 디바이스의 집적도의 향상에 수반하여, 반도체 디바이스 제조 장치 중의 파티클(이물)에 의한 오염에 대해서는 보다 정밀한 관리가 요구되게 되었다. 그러나, 침전이 발생하는 슬러리를 사용해서 형성된 용사 피막은 기공이 형성되기 쉬워, 예를 들어 종래에는 문제가 되지 않던 보다 미세한 파티클의 발생원이 될 수 있다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 슬러리 속에서 용사 입자가 침전되는 경우에도, 그 침전이 용이하게 소실되는 용사용 슬러리를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 용사용 슬러리의 용사물인 용사 피막 및 그 용사 피막의 형성 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 발명자들은 예의 검토한 결과, 용사용 슬러리에 있어서의 종래의 상식에 반하여, 용사 입자로서, 유동성을 높일 수 있는 형상에서 벗어난 형상의 것을 사용함으로써, 용사 입자의 침전을 용이하게 소실시킬 수 있음을 알아내었다. 본 발명은 그러한 지견에 기초해서 이루어진 것이다. 즉, 본 발명은, 용사 입자와, 분산매를 함유하는 용사용 슬러리이다. 상기 용사 입자는, 평면으로 본 평균 원형도가 0.85 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 용사용 슬러리에 있어서는, 용사 입자의 형태를, 유동성을 높이기에 적합한 구형에 가까운 것이 아니라, 비구형인 것으로 하고 있다. 또한, 일단 침전된 용사 입자의 침전이 단단하게 응결하지 않는 형태의 것으로 하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 용사용 슬러리에 있어서, 일단 침전된 용사 입자를 용이하게 적합한 분산 상태로 할 수 있어, 해당 슬러리를 용사 장치에 공급할 때의 공급성을 높일 수 있다. 즉, 용사용 슬러리에 재분산성을 구비할 수 있다. 또한, 슬러리의 공급성이 낮은 것에 기인하는 용사 피막 중의 기공의 발생을 억제할 수 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 용사 입자의 평균 원형도는 0.6 이상인 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 용사 입자의 표면의 요철이 저감되어, 용사 시에 용사 입자가 기체를 수용할 확률이 저감된다. 이에 의해, 이 용사용 슬러리를 사용해서 형성되는 용사 피막의 기공률을 보다 확실하게 저감할 수 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 용사 입자의 평균 입자 직경은, 100nm 이상 8㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 분체의 형태에서는 용사 효율이 낮아지는 용사 입자를, 적합하게 용사용 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 작은 용사 입자에 의해 치밀한 용사 피막을 형성할 수 있다.

또한, 본 명세서에서, 용사 입자에 관한 「평균 입자 직경」이란, 평균 입자 직경이 1㎛ 미만인 용사 입자에 대해서는, 비표면적에 기초하여 산출되는 평균 입자 직경(구 상당 직경)을 채용하고 있다. 이 평균 입자 직경(D)은, 상기 용사 입자의 비표면적을 S, 당해 용사 입자를 구성하는 재료의 밀도를 ρ라 했을 때, 다음 식; D=6/(ρS)에 기초해서 얻어지는 값이다. 예를 들어, 용사 입자가 산화이트륨(이트리아; Y₂O₃)인 경우에는, 밀도(ρ)를 5.01g/cm³로서 산출할 수 있다. 또한, 용사 입자의 비표면적은, 예를 들어 가스 흡착법에 의해 측정되는 값을 채용할 수 있고, JIS Z 8830:2013(ISO9277:2010)「가스 흡착에 의한 분체(고체)의 비표면적 측정 방법」의 규정에 준하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 용사 입자의 비표면적 측정은, 마이크로 메리틱스사 제조의 표면적 측정 장치, 상품명 「FlowSorb II 2300」을 사용해서 행할 수 있다. 또한, 평균 입자 직경이 1㎛ 이상인 용사 입자에 대해서는, 레이저 회절·산란법에 기초하는 입도 분포 측정 장치에 의해 측정되는 체적 기준의 입도 분포에 있어서의 적산값 50％에서의 입경(적산 50％ 입경)을 「평균 입자 직경」으로서 채용하고 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 용사 입자는, 세라믹 및 무기 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 내플라즈마 침식 특성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 무기 화합물은, 구성 원소로서 이트륨(Y) 및 할로겐 원소(X)를 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 예를 들어, 상기 할로겐 원소(X)는 불소이며, 상기 무기 화합물은 불화이트륨을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 특히 할로겐계 플라즈마에 대한 내플라즈마 침식 특성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다.

또한, 여기에 개시되는 기술에 있어서, 할로겐계 플라즈마란, 전형적으로는, 할로겐계 가스(할로겐 화합물 가스)를 포함하는 플라즈마 발생 가스를 사용해서 발생되는 플라즈마이다. 예를 들어, 구체적으로는, 반도체 기판의 제조 시에 건식 에칭 공정 등에서 사용되는, SF₆, CF₄, CHF₃, ClF₃, HF 등의 불소계 가스나, Cl₂, BCl₃, HCl 등의 염소계 가스, HBr 등의 브롬계 가스, HI 등의 요오드계 가스 등의 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합해서 사용해서 발생되는 플라즈마가 전형적인 것으로서 예시된다. 이들 가스는, 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스와의 혼합 가스여도 된다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 용사 입자는, 구성 원소로서 이트륨(Y), 할로겐 원소(X) 및 산소(O)를 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 예를 들어, 상기 할로겐 원소(X)는 불소이며, 상기 화합물은 옥시불화이트륨인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 또한 내플라즈마 침식 특성이 보다 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 옥시불화이트륨에 의한 새로운 특성을 갖는 용사 피막을 형성할 수 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에서, 상기 용사 입자는, 불화이트륨과, 옥시불화이트륨을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 용사 중에 옥시불화이트륨이 산화 분해되는 것이 적합하게 억제되고, 또한 내플라즈마 침식 특성이 보다 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다.

여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에서, 응집제를 더 함유하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 용사용 슬러리 속에서 용사 입자가 침전된 경우에도, 용사 입자가 단단하게 응집되는 것이 억제된다. 이에 의해, 슬러리 속에서의 용사 입자의 분산 안정성이 보다 향상된 용사용 슬러리가 제공된다.

또한, 여기에 개시되는 용사용 슬러리의 바람직한 일 형태에서, 1L의 용적을 갖는 높이 16.5cm의 원통 용기 내에 상기 용사용 슬러리를 700mL 넣고, 실온 하에서 일주일간 정치했을 때 발생하는 침전은, 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도 하, 중심축이 수평으로 되도록 상기 원통 용기를 놓고, 그 중심축 둘레로 상기 원통 용기를 100rpm의 회전 속도로 30분간에 걸쳐 회전시켜서 상기 원통 용기 내의 용사용 슬러리를 교반함으로써 소실되는 것이면 바람직하다. 이와 같이, 완만한 교반 조작에 의해 침전이 소실되었을 때, 재분산성이 양호하다고 평가할 수 있다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은 용사 피막을 제공한다. 이 용사 피막은, 상기 어느 하나의 용사용 슬러리가 용사된 용사물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 용사 피막은, 예를 들어 평균 입자 직경이 비교적 작은 용사용 입자를 사용하여, 고효율로 용사함으로써 형성된 것일 수 있다. 따라서, 치밀하고 밀착성 및 피막 강도가 높은 용사 피막으로서 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은, 용사 피막의 형성 방법도 제공한다. 이 용사 피막의 형성 방법은, 용사용 슬러리를 용사해서 용사 피막을 형성한다. 이에 의해, 균질하면서 또한 치밀한 용사 피막을 얻을 수 있다. 나아가, 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 얻을 수 있다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 상기 분산매로서 유기 용제를 포함하는 용사용 슬러리를 플라즈마 용사해서 용사 피막을 형성한다. 이에 의해, 비교적 저온이면서 또한 고속으로의 용사가 가능하게 되어, 용사 입자의 산화 및 변질을 억제하면서 치밀한 용사 피막을 형성할 수 있다. 나아가, 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 상기 분산매로서 물을 포함하는 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사해서 용사 피막을 형성한다. 이에 의해, 용사 입자의 산화를 억제하면서, 용사 입자의 조성에 가까운 조성의 용사 피막을 형성할 수 있다. 나아가, 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 상기 용사용 슬러리를 액셜 피드(axial feed) 방식으로 용사 장치에 공급한다. 이에 의해, 슬러리 속의 용사 입자를 용사 열원에 축방향으로 투입하기 위해, 보다 많은 용사 입자를 피막 형성에 기여시킬 수 있어, 높은 용사 효율로 용사 피막을 형성할 수 있다.

또한, 「액셜 피드 방식」이란, 용사 열원(예를 들어, 플라즈마 아크나 연소 불꽃)의 중심으로부터, 이러한 용사 열원의 발생 방향이나 토치 노즐의 축방향으로 용사용 슬러리를 공급하는 방법이다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 상기 용사용 슬러리를, 2개의 피더를 사용하여, 이 2개의 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상이 되도록 해서 용사 장치에 공급하는 것을 포함한다. 이에 의하면, 비교적 평균 입자 직경이 큰 용사 입자가 슬러리 속에서 응집되거나 침강하거나 하는 것을 더 억제하여, 슬러리를 불균일없이 거의 일정한 비율로 공급하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 피막 조직에 편차가 적은 용사 피막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 상기 용사용 슬러리를 피더로부터 송출해서 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용해서 그 탱크 내의 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급하는 것을 포함한다. 이에 의하면, 용사 장치 직전의 탱크에서 용사용 슬러리의 상태를 조절할 수 있어, 비교적 평균 입자 직경이 큰 용사 입자가 슬러리 속에서 응집되거나 침강하거나 하는 것을 억제하여, 용사용 슬러리를 불균일없이 거의 일정한 비율로 공급하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해서도, 피막 조직에 편차가 적은 용사 피막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법의 바람직한 일 형태에서, 도전성 튜브를 통해서 용사 장치에 용사용 슬러리를 공급하는 것을 포함한다. 이에 의하면, 도전성 튜브 내를 유동하는 용사용 슬러리에 대해서 정전기의 발생이 억제되고, 용사 입자의 공급량에 변동이 일어나기 어려워지기 때문에 바람직하다.

도 1은 일 실시 형태에 따른 용사 입자의 주사형 전자 현미경(SEM)상이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항으로서 본 발명의 실시에 필요한 사항은, 본 명세서에 기재된 발명의 실시에 관한 교시와 당해 분야에 있어서의 출원 시의 기술 상식에 기초하여 당업자에게 이해되고, 실시할 수 있다.

(용사용 슬러리)

여기에 개시되는 용사용 슬러리는, 용사 입자와, 분산매를 포함할 수 있다. 이 용사용 슬러리는, 예를 들어 분산매에 용사 입자를 혼합함으로써 제조된다. 혼합은, 날개식 교반기, 호모게나이저 또는 믹서를 사용해서 행해도 된다. 그리고, 이 용사용 슬러리는, 침전이 발생하는 형태의 슬러리이면서, 침전이 용이하게 소실되도록(즉, 재분산되도록) 구성되어 있다. 이하, 용사용 슬러리를 구성하는 재료에 대해서 설명한다. 또한, 그 후, 침전의 재분산성을 평가하기 위한 침전 소실 시험에 대해서 설명한다.

(용사 입자)

용사용 슬러리 속에 포함되는 용사 입자는, 평면으로 본 평균 원형도가 0.85 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 여기서 평균 원형도란, 용사 입자를 평면으로 관찰했을 때의 용사 입자의 원형도를 평가한 값이다. 원형도는, 용사 입자의 표면 형상의 복잡함을 나타내는 지표이며, 예를 들어 구형도를 간접적으로 나타낼 수 있는 지표로서 채용되고 있다. 원형도는, 용사 입자가 진구형(즉, 평면에서 보아 원형)에 가까워짐에 따라, 1에 가까운 값이 된다. 평균 원형도가 너무 높으면, 용사용 슬러리 속에서 용사 입자가 자연 낙하에 의해 침전된 경우에 용사 입자가 단단하게 막혀, 응결되어버릴 우려가 있다. 이러한 경우, 간단한 교반 조작으로 용사 입자를 다시 분산시키는 것이 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 여기에 개시되는 기술에서는, 도 1에 예시한 바와 같이, 용사 입자로서 외형에 큰 요철을 갖는 비구형(즉, 평면에서 보아 비원형)의 입자를 사용하도록 하고 있다. 평균 원형도가 0.85 이하임으로써, 용사 입자는 표면의 요철에 기초하여, 슬러리 속에서 침전된 경우라도 단단하게 응결되는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 슬러리 속에서 침전된 후의 용사 입자의 재분산성이 높아져 있다. 이에 의해, 용사 입자가 침전된 경우에도, 해당 용사 입자의 재분산성이 우수한 용사용 슬러리가 실현된다.

또한, 예를 들어 후술하는 세라믹 또는 무기 화합물을 포함하는 용사 입자는, 용사용 슬러리 속에서 중력에 의해 용이하게 침강해서 침전을 발생할 수 있다. 따라서, 용사용 슬러리는, 사용 시에, 침전된 용사 입자를 재분산시키기 위한 교반 등의 조작이 필요해진다. 여기서, 종래의 용사용 슬러리에 사용되고 있는 용사 입자는, 슬러리의 유동성을 높이기 위해서, 구형에 가까운 것, 즉 평균 원형도가 1에 보다 가까운 것이 사용되고 있었다. 그 때문에, 용사용 슬러리 속에서 일단 침전된 용사 입자를 분산시키기 위해서, 비교적 강한 교반 조작을 필요로 하고 있었다. 이에 반해, 여기에 개시되는 용사용 슬러리에 있어서는, 용사 입자가 상기 비구형의 입자 형태를 갖는다. 따라서, 후술하는 침전 소실 시험에 있어서 침전이 용이하게 소실되도록 제조될 수 있다.

또한, 용사 입자의 평균 원형도는, 0.6 이상인 것이 바람직하다. 0.6 이상임으로써, 이 용사용 슬러리를 사용해서 형성되는 용사 피막에 기공이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 용사 입자의 평균 원형도를 0.6 이상 0.85 이하로 함으로써, 재분산성이 우수하고, 또한 치밀한 용사 피막을 형성할 수 있는 용사용 슬러리가 제공된다. 평균 원형도는, 0.65 이상이 보다 바람직하고, 0.7 이상이 특히 바람직하다.

또한, 본 명세서에서, 평균 원형도는 화상 해석법에 의해 얻어진 5000개 이상의 용사 입자의 평면으로 본 원형도의 산술 평균값을 채용할 수 있다. 원형도는, 이하와 같이 해서 측정할 수 있다. 즉, 구체적으로는, 먼저, 용사 입자를 측정용 분산매에 분산시켜서 측정용 시료를 제조한다. 측정용 분산매로서는, 용사 입자의 응집을 억제하고, 용사 입자를 분산 상태로 조정할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 측정용 분산매로서, 계면 활성제인 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트를 0.1질량％의 농도로 첨가한 이온 교환수를 사용하였다. 또한, 측정용 시료에서의 용사 입자의 비율은 30질량％ 이하(본 실시 형태에서는 30질량％)로 하였다. 이렇게 준비한 측정용 시료를 유리 셀 등에 흘려 넣음으로써, 용사 입자의 겹침이 억제된 편평한 시료류를 형성한다. 이 시료류에 스트로보 광을 조사해서 촬상함으로써, 측정용 시료 속에 현탁해서 유동하고 있는 용사 입자의 정지 화상을 취득한다. 얻어진 용사 입자의 정지 화상을 화상 해석함으로써 원형도를 산출한다. 원형도는, 다음 식: (원형도)=(용사 입자 화상과 동일한 면적을 갖는 원의 주위 길이)/(입자 화상의 주위 길이); 로서 정의된다. 즉, 용사 입자 1개당 투영 면적과, 주위 길이로부터, 원형도를 산출한다. 이 원형도를, 5000개 이상의 용사 입자에 대해서 구하고, 그 산술 평균값을, 평균 원형도로 한다. 본 명세서에서, 상기 평균 원형도는, 플로우식 입자 화상 분석 장치(시스멕스(주) 제조, FPIA-2100)를 사용해서 산출한 값을 채용하고 있다.

용사 입자의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 각종 금속, 세라믹스, 무기 화합물 등의 각종 재료로 구성된 입자(분말의 형태로 준비되어도 됨)일 수 있다. 내플라즈마 침식 특성이 우수한 용사 피막을 형성한다는 관점에서는, 용사 입자는, 세라믹 및 무기 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 세라믹스로서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 각종 금속의 산화물을 포함하는 산화물계 세라믹스, 또는, 금속의 탄화물을 포함하는 탄화물계 세라믹스, 금속의 질화물을 포함하는 질화물계 세라믹스, 기타, 금속의 붕화물, 불화물, 수산화물, 탄산염, 인산염 등의 비산화물을 포함하는 비산화물계 세라믹스를 고려할 수 있다.

산화물계 세라믹스로서는, 특별히 한정되지 않고 각종 금속의 산화물로 할 수 있다. 이러한 산화물계 세라믹스를 구성하는 금속 원소로서는, 예를 들어 B, Si, Ge, Sb, Bi 등의 반금속 원소, Na, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Al, Ga, In, Sn, Pb, P 등의 전형 금속 원소, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au 등의 전이 금속 원소, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu 등의 란타노이드 원소에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 그 중에서도 Mg, Y, Ti, Zr, Cr, Mn, Fe, Zn, Al, Er에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소인 것이 바람직하다. 또한, 여기에 개시되는 산화물계 세라믹스는, 이상의 금속 원소 외에, F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원소를 포함하는 것도 바람직하다.

산화물계 세라믹스로서는, 보다 구체적으로는, 예를 들어, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 크로미아, 티타니아, 코발타이트, 마그네시아, 실리카, 칼시아, 세리아, 페라이트, 스피넬, 지르콘, 폴스테라이트, 스테아타이트, 코디어라이트, 멀라이트, 산화니켈, 산화은, 산화구리, 산화아연, 산화갈륨, 산화스트론튬, 산화스칸듐, 산화사마륨, 산화비스무트, 산화란탄, 산화루테튬, 산화하프늄, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화텅스텐, 망간산화물, 산화탄탈, 산화테르븀, 산화유로퓸, 산화네오디뮴, 산화주석, 산화안티몬, 안티몬 함유 산화주석, 산화인듐, 티타늄산바륨, 티타늄산납, 티타늄산 지르콘산납, Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트, 사이알론, 주석 함유 산화인듐, 산화지르코늄 알루미네이트, 산화지르코늄 실리케이트, 산화하프늄 알루미네이트, 산화하프늄 실리케이트, 산화티타늄 실리케이트, 산화란탄 실리케이트, 산화란탄 알루미네이트, 산화이트륨 실리케이트, 산화티타늄 실리케이트, 산화탄탈 실리케이트, 이트륨옥시불화물, 이트륨옥시염화물, 이트륨옥시브롬화물, 이트륨옥시요오드화물 등이 예시된다.

또한, 비산화물계 세라믹스로서는, 예를 들어 텅스텐 카바이드, 크롬 카바이드, 니오븀 카바이드, 탄화바나듐, 탄화탄탈, 탄화티타늄, 탄화지르코늄, 탄화하프늄, 탄화규소 및 탄화붕소 등의 탄화물계 세라믹스나, 질화규소, 질화알루미늄 등의 질화물계 세라믹스, 붕화하프늄, 붕화지르코늄, 붕화탄탈륨 및 붕화티타늄 등의 붕화물계 세라믹스, 히드록시아파타이트 등의 수산화물계 세라믹스, 인산칼슘 등의 인산계 세라믹스 등을 들 수 있다.

무기 화합물로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 실리콘과 같은 반도체나, 각종 탄화물, 질화물, 붕화물 등의 무기 화합물의 입자(분말일 수 있음)가 고려된다. 이 무기 화합물은, 결정성의 것이어도 되고, 비결정성의 것이어도 된다. 예를 들어, 특히 바람직한 무기 화합물로서는, SiO₂를 주체로 하는 석영 유리나, 이것에 붕소(B), 인(P), 불소(F) 등의 원소가 첨가된 각종 유리 조성물이나, 희토류 원소(RE)와 할로겐 원소(X)를 포함하는 희토류 원소의 할로겐화물을 들 수 있다. 희토류 원소 할로겐화물은, 예를 들어 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있다. 따라서, 반도체 디바이스 제조 장치 중의 부재의 보호 피막을 형성하는 용도의 용사용 슬러리에 있어서, 용사 입자는 희토류 원소 할로겐화물을 포함하는 것이 바람직한 형태일 수 있다.

이 희토류 원소 할로겐화물에 있어서, 희토류 원소(RE)로서는 특별히 제한되지 않고, 스칸듐, 이트륨 및 란타노이드의 원소 중에서 적절하게 선택할 수 있다. 구체적으로는, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb) 및 루테튬(Lu) 중 어느 1종 또는 2종 이상의 조합을 고려할 수 있다. 내플라즈마 침식성을 개선시킨다거나, 가격이 비교적 저렴하다는 등의 관점에서, Y, La, Gd, Tb, Eu, Yb, Dy, Ce 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 그 중에서도, Y를 포함하는 것이 바람직하다. 이 희토류 원소는, 이들 중 어느 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합해서 포함하고 있어도 된다.

또한, 할로겐 원소(X)에 대해서도 특별히 제한되지 않고, 원소 주기율표의 제17족에 속하는 원소 중 어느 것이어도 된다. 구체적으로는, 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I) 및 아스타틴(At) 등의 할로겐 원소 중 어느 1종의 단독 또는 2종 이상의 조합으로 할 수 있다. 바람직하게는, F, Cl, Br로 할 수 있다. 할로겐 원소는, 이들 중 어느 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합해서 포함하고 있어도 된다. 이러한 희토류 원소 할로겐화물로서는, 불화이트륨(YF₃), 염화이트륨(YCl₃), 브롬화이트륨(YBr₃) 등으로 대표되는 이트륨의 할로겐화물인 것이 바람직하고, 또한 불화이트륨으로 대표되는 각종 희토류 원소의 불화물을 적합한 예로서 들 수 있다.

또한, 여기에서 개시되는 용사 입자로서는, 이상의 세라믹스, 무기 화합물 중에서도, 이트륨옥시불화물을 포함하는 용사 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 이트륨옥시불화물도, 예를 들어 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 이트륨옥시불화물은, 특히 할로겐계 플라즈마에 대한 내플라즈마 침식성이 우수한 용사 피막을 형성할 수 있는 점에서 바람직하다. 이트륨옥시불화물은, 구성 원소로서 적어도, 이트륨(Y)과, 산소(O)와, 불소(F)를 포함하는 화합물일 수 있다. 이 이트륨옥시불화물을 구성하는 이트륨(Y)과 산소(O)와 불소(F)의 비율은 특별히 제한되지 않는다.

예를 들어, 산소에 대한 불소의 몰비(F/O)는 특별히 제한되지 않는다. 적합한 일례로서, 몰비(F/O)는, 예를 들어 1이어도 되고, 1보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 1.2 이상이 바람직하고, 1.3 이상이 보다 바람직하고, 1.4 이상이 특히 바람직하다. 몰비(F/O)의 상한에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 3 이하로 할 수 있다. 산소에 대한 불소의 몰비(F/O)의 보다 적합한 일례로서, 예를 들어 1.3 이상 1.53 이하(예를 들어 1.4 이상 1.52 이하), 1.55 이상 1.68 이하(예를 들어 1.58 이상 1.65 이하), 1.7 이상 1.8 이하(예를 들어 1.72 이상 1.78 이하)로 함으로써, 용사 시의 열 안정성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이와 같이, 용사 입자의 산소에 대한 불소의 비율이 높아짐으로써, 이 용사용 슬러리의 용사물인 용사 피막이, 할로겐계 플라즈마에 대한 우수한 내침식성을 구비할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한, 산소에 대한 이트륨의 몰비(Y/O)는 특별히 제한되지 않는다. 적합한 일례로서, 몰비(Y/O)는 1이어도 되고, 1보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 1.05 이상이 바람직하고, 1.1 이상이 보다 바람직하고, 1.15 이상이 특히 바람직하다. 몰비(Y/O)의 상한에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1.5 이하로 할 수 있다. 산소에 대한 이트륨의 몰비(Y/O)의 보다 적합한 일례로서, 예를 들어 1.1 이상 1.18 이하(예를 들어 1.12 이상 1.17 이하), 1.18 이상 1.22 이하(예를 들어 1.19 이상 1.21 이하), 1.22 이상 1.3 이하(예를 들어 1.23 이상 1.27 이하)로 함으로써, 용사 시의 열 안정성이 높아지기 때문에 바람직하다. 이와 같이, 이트륨에 대한 산소의 비율이 작음으로써, 이 용사용 슬러리를 용사했을 때, 용사 입자의 산화 분해를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 이 용사용 슬러리의 용사물인 용사 피막 중에, 이트륨 성분의 산화에 의한 산화이트륨(예를 들어 Y₂O₃)이 형성되는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

보다 구체적으로는, 이트륨옥시불화물은, 이트륨과 산소와 불소의 비가 1:1:1인 화학 조성이 YOF로서 표현되는 화합물이면 된다. 또한, 화학식; Y₁O_{1 -n}F_1+2n(화학식 중, n은, 예를 들어 0.12≤n≤0.22를 만족함)으로 표현되는 Y₅O₄F₇, Y₆O₅F₈, Y₇O₆F₉, Y₁₇O₁₄F₂₃ 등이어도 된다. 특히, 몰비(Y/O) 및 (F/O)이 상기의 보다 적합한 범위에 있는 Y₅O₄F₇, Y₆O₅F₈, Y₇O₆F₉ 등은, 할로겐 가스 플라즈마에 대한 내플라즈마 침식 특성이 우수하고, 보다 치밀하면서 고경도의 용사 피막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 이러한 이트륨옥시불화물은, 임의의 1종의 화합물의 단일상으로 구성되어 있어도 되고, 임의의 2종 이상의 화합물이 조합된 혼상, 고용체, 화합물 중 어느 하나 또는 이들의 혼합 등에 의해 구성되어 있어도 된다.

또한, 여기에 개시되는 용사용 슬러리는, 이트륨옥시불화물을 포함하는 용사 입자 이외에, 다른 세라믹이나 무기 화합물, 금속, 서멧을 포함하는 용사 입자가 포함되어 있어도 된다. 그러나, 예를 들어 내플라즈마 침식 특성이 우수한 용사 피막을 형성하기 위해서 사용하는 용사용 슬러리로서는, 용사 입자는, 이트륨옥시불화물을 보다 많이 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 이트륨옥시할로겐화물은, 용사 입자 중에 77질량％ 이상이라는 높은 비율로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이트륨옥시불화물은, 종래보다 내플라즈마 침식성이 높은 재료로서 알려져 있는 산화이트륨(Y₂O₃)보다도, 더 내플라즈마 침식성이 우수하다. 이러한 이트륨옥시불화물은, 소량만 포함되어도 내플라즈마 침식성의 향상에 크게 기여하지만, 상기와 같이 다량으로 포함됨으로써, 매우 양호한 플라즈마 내성을 나타낼 수 있기 때문에 바람직하다. 이트륨옥시불화물의 비율은, 80질량％ 이상(80질량％ 초과)인 것이 보다 바람직하고, 85질량％ 이상(85질량％ 초과)인 것이 더욱 바람직하고, 90질량％ 이상(90질량％ 초과)인 것이 보다 한층 바람직하고, 95질량％ 이상(95질량％ 초과)인 것이 보다 한층 적합하다. 예를 들어, 실질적으로 100질량％(불가피적 불순물을 제외하고 모두)인 것이 특히 적합하다. 또한, 용사 입자는, 이렇게 이트륨옥시불화물을 높은 비율로 포함함으로써, 플라즈마에 노출되었을 때 파티클(미소편, 이물)원이 되기 쉬운 다른 물질을 포함하는 것이 허용된다.

또한, 용사 입자에 이트륨옥시불화물이 포함되는 경우, 용사 입자 모두가 이트륨옥시불화물인 것이 적합한 일 형태일 수 있다. 그러나, 이트륨옥시불화물 중에서도, 비교적 산화되기 쉬운 조성물(예를 들어 Y₁O₁F₁)에 대해서는, 예를 들어 희토류 원소의 할로겐화물이 23질량％ 이하의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 용사 입자에 포함되는 희토류 원소 할로겐화물은, 용사에 의해 산화되어, 용사 피막 중에 희토류 원소의 산화물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 불화이트륨은, 용사에 의해 산화되어, 용사 피막 중에 산화이트륨을 형성할 수 있다. 이 산화이트륨은, 할로겐계 플라즈마에 노출되는 환경에서, 종래에는 문제가 되지 않았던 보다 미소한 파티클의 발생원이 될 수 있다. 한편, 이트륨옥시불화물(예를 들어 Y₁O₁F₁ 등)도, 용사에 의해 산화되어, 용사 피막 속에 산화이트륨을 형성할 수 있다. 이때, 이트륨옥시불화물과 소량의 희토류 원소 할로겐화물이 공존하면, 이트륨옥시불화물의 산화가 희토류 원소 할로겐화물에 의해 억제될 수 있기 때문에 적합하다. 단, 과잉 희토류 원소 할로겐화물의 함유는, 상기한 바와 같이 파티클원의 증대로 이어지므로, 23질량％를 초과해서 포함되면 내플라즈마 침식성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서, 희토류 원소 할로겐화물의 함유 비율은, 20질량％ 이하인 것이 바람직하고, 15질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 나아가 10질량％ 이하, 예를 들어 5질량％ 이하인 것이 바람직하다. 여기에 개시되는 용사용 재료의 바람직한 형태에서는, 희토류 원소 할로겐화물(예를 들어 불화이트륨)에 대해서도 실질적으로 포함하지 않는 것일 수 있다.

또한, 이트륨할로겐화물 및 이트륨옥시할로겐화물에 대해서, 할로겐 원소가 불소인 경우를 예로 들어 설명을 하였다. 그러나, 이들 화합물은 할로겐 원소가 불소 이외인 경우에도, 동일하거나 또는 유사한 결정 구조를 취할 수 있고, 그 특성도 유사하므로, 당업자라면 상기 설명의 불소(F)의 일부 또는 전부를 임의의 할로겐 원소로 치환한 화합물에 대해서도, 마찬가지의 작용이 얻어지는 것을 이해할 수 있다.

용사 입자에 포함되는 이트륨할로겐화물 및/또는 이트륨옥시할로겐화물의 상세한 조성 및 그 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 용사 입자 모두가 이트륨할로겐화물이어도 되고, 모두가 이트륨옥시할로겐화물이어도 되고, 이들의 임의의 비율의 혼합물이어도 된다.

또한, 산화이트륨(Y₂O₃)을 포함하는 용사 입자는, 백색의 용사 피막을 형성하여, 환경 차단성이나 일반적인 플라즈마에 대한 내침식 특성을 갖는 용사 피막을 형성하기 위해서 바람직한 재료일 수 있다. 그러나, 용사 입자는, 용사물인 용사 피막의 플라즈마 내성을 보다 높은 레벨로 발현시킬 수 있기 때문에, 이트륨의 산화물(산화이트륨: Y₂O₃) 성분을 실질적으로 포함하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 상기 이트륨옥시불화물을 포함하는 용사 입자를 포함하는 용사용 슬러리에 있어서는, 산화이트륨을 포함하는 용사 입자가 포함되지 않는 것이 바람직하다. 용사 입자에 포함되는 산화이트륨은, 용사에 의해 용사 피막 중에 그대로 산화이트륨으로서 존재할 수 있다. 이 산화이트륨은, 상술한 바와 같이, 이트륨옥시불화물이나 희토류 원소 할로겐화물 등에 비해 플라즈마 내성이 현저하게 낮다. 그 때문에, 이 산화이트륨이 포함된 부분은 플라즈마 환경에 노출되었을 때 무른 변질층을 발생하기 쉽고, 변질층은 매우 미세한 입자로 되어 탈리되기 쉽다. 그리고, 이 미세한 입자가 파티클로서 반도체 기판 상에 퇴적될 우려가 있다. 따라서, 여기에 개시되는 용사용 슬러리에 있어서는, 파티클원이 될 수 있는 산화이트륨의 함유를 배제하는 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에서 「실질적으로 포함하지 않는」이란, 당해 성분(여기서는 산화이트륨)의 함유 비율이 5질량％ 이하이고, 바람직하게는 3질량％ 이하, 예를 들어 1질량％ 이하인 것을 의미한다. 이러한 구성은, 예를 들어 이 용사 입자를 X선 회절 분석했을 때, 당해 성분에 기초하는 회절 피크가 검출되지 않음으로써 파악할 수도 있다.

또한, 용사 입자에 복수(예를 들어 a; 자연수로 했을 때, a≥2)의 조성의 이트륨옥시불화물 및/또는 희토류 할로겐화물이 포함되는 경우에는, 각 조성의 화합물의 함유 비율을 이하의 방법으로 측정해서 산출할 수 있다. 먼저, X선 회절 분석에 의해, 용사 입자를 구성하는 화합물의 조성을 특정한다. 이때, 이트륨옥시불화물은, 그 가수(원소비)까지 동정한다.

그리고, 예를 들어 용사용 재료 중에 이트륨옥시불화물이 1종 존재하고, 또한 나머지가 YF₃인 경우에는, 용사용 재료의 산소 함유량을 예를 들어 산소·질소·수소 분석 장치(예를 들어, LECO사 제조, ONH836)에 의해 측정하여, 얻어진 산소 농도로부터 이트륨옥시불화물의 함유량을 정량할 수 있다.

이트륨옥시불화물이 2종류 이상 존재하거나, 또는 산화이트륨 등의 산소를 포함하는 화합물이 혼재하거나 하는 경우에는, 예를 들어 각 화합물의 비율을 검량선법에 의해 정량할 수 있다. 구체적으로는, 각각의 화합물의 함유 비율을 변화시킨 샘플을 몇 종류 준비하고, 각각의 샘플에 대해서 X선 회절 분석을 행하여, 메인 피크 강도와 각 화합물의 함유량과의 관계를 나타내는 검량선을 작성한다. 그리고, 이 검량선을 바탕으로, 측정하고 싶은 용사용 재료의 XRD의 이트륨옥시불화물의 메인 피크 강도로부터 함유량을 정량한다.

또한, 상기 이트륨옥시불화물에 있어서의 몰비(F/O) 및 몰비(Y/O)에 대해서는, 조성물마다 몰비(Fa/Oa) 및 몰비(Ya/Oa)를 산출함과 함께, 그 몰비(Fa/Oa) 및 몰비(Ya/Oa)에 당해 조성물의 존재비를 각각 곱해서 합계(가중 합을 취함)함으로써, 용사 입자에 있어서의 이트륨옥시할로겐화물 전체로서의 몰비(F/O) 및 몰비(Y/O)를 얻을 수 있다.

또한, 상기 용사 입자를 구성하는 재료는, 기능성을 높일 목적 등으로, 상기에 예시한 것 이외의 원소가 도입되어 있어도 된다. 또한, 상기 세라믹스 및 무기 화합물은, 각각이 2 이상의 조성을 갖는 재료의 혼합체 또는 복합체여도 된다.

상기 용사 입자는, 평균 입자 직경이 30㎛ 정도 이하라면 특별히 제한되지 않고, 평균 입자 직경의 하한에 대해서도 특별히 제한은 없다. 여기서, 용사 입자는, 평균 입자 직경이 비교적 작은 것을 여기에 개시되는 용사용 슬러리로서 사용하는 것이, 그 공급성의 향상 효과가 명료해지기 때문에 바람직하다. 이러한 관점에서, 용사 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 8㎛ 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 6㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하, 예를 들어 3㎛ 이하로 할 수 있다. 평균 입자 직경의 하한에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 이러한 용사용 슬러리의 점성이나 유동성을 고려한 경우에, 예를 들어 0.1㎛ 이상으로 할 수 있고, 바람직하게는 0.2㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 예를 들어 1㎛ 이상으로 할 수 있다.

또한, 통상, 예를 들어 평균 입자 직경이 8㎛ 이하 정도의 미세한 용사 입자를 용사 재료로서 사용하면, 비표면적의 증대에 수반해서 그 유동성이 저하될 수 있다. 그러면, 이러한 용사 재료는 용사 장치에의 공급성이 떨어지고, 용사 재료가 공급 경로에 부착되거나 해서 용사 장치에 공급되기 어려워, 피막 형성능이 저하되는 경우가 있다. 그리고 또한, 이러한 용사 재료는 그 질량이 작다는 점에서, 용사 프레임이나 제트 기류에 튕겨져서 적합하게 비행시키는 것이 곤란해질 수 있다. 이에 반해, 여기에 개시되는 용사용 슬러리에 있어서는, 예를 들어 평균 입자 직경이 8㎛ 이하인 용사 입자여도, 용사 장치에의 공급성을 고려해서 슬러리로서 제조되어 있으므로, 공급 경로 등에의 부착이 억제되어, 피막 형성능을 높게 유지할 수 있다. 또한, 슬러리의 상태로 프레임이나 제트 기류에 공급되므로, 이러한 프레임이나 제트에 튕겨지지 않고 흐름을 탈 수 있으며, 또한 비행 중에 분산매가 제거되므로, 용사 효율을 더욱 높게 유지해서 용사 피막을 형성할 수 있다.

용사 입자의 평균 입자 직경은, 평균 입자 직경이 대략 1㎛ 이상인 입자에 대해서는, 레이저 회절·산란식의 입도 분포 측정 장치((주)호리바 세이사꾸쇼 제조, LA-950)를 사용하여 측정된, 체적 기준의 입도 분포에 있어서의 적산 50％ 입경(D₅₀)을 채용할 수 있다. 또한, 평균 입자 직경의 측정과 동시에, 용사 입자의 체적 기준의 입도 분포에 있어서의 적산 3％ 입경(D₃)과 적산 97％ 입경(D₉₇)을 산출할 수 있다.

또한, 평균 입자 직경이 대략 1㎛ 미만인 입자에 대해서는, 비표면적에 기초하여 산출되는 구 상당 직경을 채용할 수 있다. 비표면적은, 예를 들어 비표면적 측정 장치(마이크로 메리틱스사 제조, FlowSorb II 2300)를 사용하여, 연속 유동법에 의해 측정된 N₂ 등의 가스 흡착량으로부터, BET 1점법에 의해 산출한 값으로 할 수 있다. 또한, 상기에서 각 측정 방법을 적용하는 평균 입자 직경의 임계치는 엄밀하게 규정되는 것이 아니라, 사용하는 분석기의 정밀도 등에 따라서 변경할 수도 있다.

(분산매)

분산매로서는, 수계 분산매 또는 비수계 분산매의 어느 것이든 채용할 수 있다. 수계 분산매로서는, 물, 또는, 물과 수용성의 유기 용매와의 혼합물(혼합 수용액)을 사용할 수 있다. 물로서는, 수돗물, 이온 교환수(탈이온수), 증류수, 순수 등을 사용할 수 있다. 이 혼합 수용액을 구성하는 물 이외의 유기 용매로서는, 물과 균질하게 혼합할 수 있는 유기 용제(예를 들어, 탄소수가 1 내지 4인 저급 알코올 또는 저급 케톤 등)의 1종 또는 2종 이상을 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올 등의 유기 용매를 적합한 예로서 들 수 있다. 수계 분산매로서는, 예를 들어 해당 수계 분산매의 80질량％ 이상(보다 바람직하게는 90질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 95질량％ 이상)이 물인 물 또는 혼합 수용액의 사용이 바람직하다. 특히 바람직한 예는, 실질적으로 물을 포함하는 수계 분산매(예를 들어, 수돗물, 증류수, 순수, 정제수)일 수 있다.

비수계 분산매로서는, 전형적으로는 물을 포함하지 않는 유기 용매를 들 수 있다. 이러한 유기 용매로서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 노르말 프로필알코올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 톨루엔, 헥산, 등유 등의 유기 용매의 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합해서 사용하는 것을 들 수 있다.

사용하는 분산매의 종류나 조성은, 예를 들어 용사용 슬러리의 용사 방법에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 즉, 예를 들어 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사법에 의해 용사하는 경우에는, 수계 분산매 또는 비수계 분산매의 어느 것을 사용해도 된다. 수계 분산매를 사용하면, 비수계 분산매를 사용한 경우에 비해, 얻어지는 용사 피막의 표면 조도가 향상되는(매끄러워지는) 점에서 유익하다. 비수계 분산매를 사용하면, 수계 분산매를 사용한 경우에 비해, 얻어지는 용사 피막의 기공률이 저하되는 점에서 유익하다.

또한, 사용하는 분산매의 종류는, 용사 입자의 용해성이나, 용사용 슬러리의 용사 방법에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사하는 경우에는, 수계 분산매를 사용하는 것이 바람직하다. 용사용 슬러리를 플라즈마 용사하는 경우에는, 비수계 분산매를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 플라즈마 용사의 경우에는, 수계 분산매를 대신 사용하는 것도 가능하다.

용사용 슬러리 속의 용사 입자의 함유량, 즉 고형분 농도는, 10질량％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 30질량％ 이상이다. 이 경우, 용사용 슬러리로부터 단위 시간당 제조되는 용사 피막의 두께, 즉 용사 효율을 향상시키는 것이 용이하게 된다.

용사용 슬러리 속의 용사 입자의 함유량은 또한, 85질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 50질량％ 이하이다.이 경우, 용사 장치에의 양호한 공급에 적합한 필요한 유동성을 갖는 용사용 슬러리, 즉 용사 피막의 형성에 충분한 필요한 유동성을 갖는 용사용 슬러리를 얻는 것이 용이하게 된다.

(응집제)

용사용 슬러리는, 필요에 따라 응집제를 더 함유해도 된다. 여기서 응집제란, 용사용 슬러리 속의 용사 입자를 응집(agglomeration)시킬 수 있는 화합물을 말한다. 전형적으로는, 용사용 슬러리 속의 용사 입자를 연응집(flocculation)시킬 수 있는 화합물을 말한다. 용사 입자의 물성에 따라서도 다르지만, 용사용 슬러리 속에 응집제(재분산성 향상제나 케이킹 방지제 등을 포함)가 포함되는 경우, 용사 입자끼리의 사이에 응집제가 개재한 상태에서 용사 입자의 침전이 발생함으로써, 침전된 용사 입자의 응결(aggregation; 입자끼리 단단하게 엮여서 퇴적되는 것)이 억제되어, 재분산성이 향상된다. 즉, 침전된 용사 입자는, 침전된 경우라도 개개의 입자가 밀하게 응집(응결일 수 있음)되는 것(케이킹, 하드 케이킹이라고도 함)을 방지할 수 있다. 이 응집제는, 평균 입자 직경이 200nm 이상인 침강하기 쉬운 용사 입자를 포함하는 용사용 슬러리에 포함시키는 것이 특히 바람직하다. 즉, 침전된 용사 입자가 교반 등의 조작에 의해 용이하게 재분산되기 때문에, 재분산을 위한 조작이 간편해진다. 응집제는, 알루미늄계 화합물, 철계 화합물, 인산계 화합물, 유기 화합물 중 어느 것이어도 된다. 알루미늄계 화합물의 예로서는, 황산알루미늄(황산밴드라고도 함), 염화알루미늄, 폴리염화알루미늄(PAC, PACl이라고도 함) 등을 들 수 있다. 철계 화합물의 예로서는, 염화제2철, 폴리황산제2철 등을 들 수 있다. 인산계 화합물의 예로서는, 피로인산나트륨 등을 들 수 있다. 유기 화합물의 예로서는, 말산, 숙신산, 시트르산, 말레산, 무수 말레산 등의 유기산, 디알릴디메틸암모늄클로라이드 중합체, 염화라우릴트리메틸암모늄, 나프탈렌술폰산 축합물, 트리이소프로필나프탈렌술폰산나트륨 및 폴리스티렌술폰산나트륨, 이소부틸렌-말레산 공중합체, 카르복시비닐 중합체 등을 들 수 있다.

또한, 이 기재로부터 명백해진 바와 같이, 예를 들어 본 명세서에서 말하는 「알루미늄 "계" 화합물」의 개념에는, 알루미늄 원소를 포함하는 화합물 및 그의 염 및 유도체가 포함된다. 다른 화합물에 대해서도 마찬가지이다.

응집제의 함유량은, 용사 입자의 조성(물성) 등에 따라서도 다르기 때문에 반드시 한정되는 것은 아니지만, 전형적으로는, 용사 입자의 질량을 100질량％라 했을 때, 0.1 내지 2질량％의 범위로 하는 것을 대략의 목표로 할 수 있다.

(분산제)

용사용 슬러리는, 필요에 따라 분산제를 더 함유해도 된다. 여기서 분산제란, 용사용 슬러리 속의 용사 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있는 화합물을 말한다. 이러한 분산제는, 예를 들어 본질적으로, 용사 입자에 작용하는 화합물이어도 되고, 분산매에 작용하는 화합물이어도 된다. 또한, 예를 들어 용사 입자 또는 분산매에의 작용에 의해, 용사 입자의 표면의 습윤성을 개선하는 화합물이어도 되고, 용사 입자를 해교시키는 화합물이어도 되고, 해교된 용사 입자의 재응집을 억제·저해하는 화합물이어도 된다.

분산제는, 상기 분산매에 따라서 수계 분산제와 비수계 분산제에서 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 또한, 이러한 분산제로서는, 고분자형 분산제, 계면 활성제형 분산제(저분자형 분산제라고도 함) 또는 무기형 분산제 중 어느 것이어도 되고, 또한 이들은 음이온성, 양이온성 또는 비이온성의 어느 것이어도 된다. 즉, 분산제의 분자 구조 중에, 음이온성 기, 양이온성 기 및 비이온성 기 중 적어도 1종의 관능기를 갖는 것일 수 있다.

고분자형 분산제의 예로서는, 수계 분산제로서, 폴리카르복실산나트륨염, 폴리카르복실산암모늄염, 폴리카르복실산계 고분자 등의 폴리카르복실산계 화합물을 포함하는 분산제, 폴리스티렌술폰산나트륨염, 폴리스티렌술폰산암모늄염, 폴리이소프렌술폰산나트륨염, 폴리이소프렌술폰산암모늄염, 나프탈렌술폰산나트륨염, 나프탈렌술폰산암모늄염, 나프탈렌술폰산포르말린 축합물의 나트륨염, 나프탈렌술폰산포르말린 축합물의 암모늄염 등의 술폰산계 화합물을 포함하는 분산제, 폴리에틸렌글리콜 화합물을 포함하는 분산제 등을 들 수 있다. 또한, 비수계 분산제로서, 폴리아크릴산염, 폴리메타아크릴산염, 폴리아크릴아미드, 폴리메타아크릴아미드 등의 아크릴계 화합물을 포함하는 분산제, 폴리카르복실산의 일부에 알킬에스테르 결합을 갖는 폴리카르복실산 부분 알킬에스테르 화합물을 포함하는 분산제, 폴리에테르 화합물을 포함하는 분산제, 폴리알킬렌폴리아민 화합물을 포함하는 분산제 등을 들 수 있다.

계면 활성제형 분산제(저분자형 분산제라고도 함)의 예로서는, 수계 분산제로서, 알킬술폰산계 화합물을 포함하는 분산제, 제4급 암모늄 화합물을 포함하는 분산제, 알킬렌옥사이드 화합물을 포함하는 분산제 등을 들 수 있다. 또한, 비수계 분산제로서, 다가 알코올에스테르 화합물을 포함하는 분산제, 알킬폴리아민 화합물을 포함하는 분산제, 알킬이미다졸린 등의 이미다졸린 화합물을 포함하는 분산제 등을 들 수 있다.

무기형 분산제의 예로서는, 수계 분산제로서, 예를 들어 오르토인산염, 메타인산염, 폴리인산염, 피로인산염, 트리폴리인산염, 헥사메타인산염 및 유기 인산염 등의 인산염, 황산제2철, 황산제1철, 염화제2철 및 염화제1철 등의 철염, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 및 알루민산나트륨 등의 알루미늄염, 황산칼슘, 수산화칼슘 및 제2인산칼슘 등의 칼슘염 등을 들 수 있다.

이상의 분산제는, 임의의 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 병용하도록 해도 된다. 여기에 개시되는 기술에서는, 구체적인 일례로서, 알킬이미다졸린 화합물계의 분산제와, 폴리아크릴산 화합물을 포함하는 분산제를 병용하는 것을 바람직한 일 형태로 하고 있다. 분산제의 함유량은, 용사 입자의 조성(물성) 등에 따라서도 다르기 때문에 반드시 한정되는 것은 아니지만, 전형적으로는, 용사 입자의 질량을 100질량％라 했을 때, 0.01 내지 2질량％ 정도의 범위로 하는 것을 대략의 목표로 할 수 있다. 또한, 편의상, 수계 분산제 또는 비수계 분산제 중 어느 하나로 분류한 화합물이어도, 그 상세한 화학 구조나 사용 형태에 따라, 다른 쪽 비수계 분산제 또는 수계 분산제로서 사용되는 화합물도 있을 수 있다.

(점도 조정제)

용사용 슬러리는, 필요에 따라 점도 조정제를 더 함유해도 된다. 여기서 점도 조정제란, 용사용 슬러리의 점도를 저하 또는 증대시킬 수 있는 화합물을 말한다. 용사용 슬러리의 점도를 적절하게 조정함으로써, 용사용 슬러리 속의 용사 입자의 함유량이 비교적 높은 경우에도 용사용 슬러리의 유동성의 저하를 억제할 수 있다. 점도 조정제로서 사용하는 것이 가능한 화합물의 예로서는, 비이온성 중합체, 예를 들어 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르나, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시에틸셀룰로오스(HEC) 등의 셀룰로오스 유도체 등을 들 수 있다.

(소포제)

용사용 슬러리는, 필요에 따라 소포제를 더 함유해도 된다. 여기서 소포제란, 용사용 슬러리의 제조 시나 용사 시에 있어서 용사용 슬러리 속에 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있는 화합물, 또는 용사용 슬러리 속에 발생한 기포를 없앨 수 있는 화합물을 말한다. 소포제의 예로서는, 실리콘 오일, 실리콘 에멀전계 소포제, 폴리에테르계 소포제, 지방산에스테르계 소포제 등을 들 수 있다.

(방부제, 곰팡이 방지제)

용사용 슬러리는, 필요에 따라 방부제 또는 곰팡이 방지제를 더 함유해도 된다. 방부제 또는 곰팡이 방지제의 예로서는, 이소티아졸린계 화합물, 아졸계 화합물, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.

이상의 응집제, 분산제, 점도 조정제, 소포제, 방부제 및 곰팡이 방지제 등의 첨가제를 사용하는 경우에는, 임의의 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합해서 사용해도 된다. 이들 첨가제는, 용사용 슬러리를 제조할 때 용사 입자와 동일한 타이밍에 분산매에 첨가해도 되고, 다른 타이밍에 첨가해도 된다.

또한, 상기에 예시된 각종 첨가제로서의 화합물은, 주된 첨가제 용도로서의 작용 이외에, 다른 첨가제로서의 기능을 발현할 수도 있다. 환언하면, 예를 들어 동일한 종류 또는 조성의 화합물이어도, 서로 다른 2 이상의 첨가제로서의 작용을 나타내는 경우가 있을 수 있다.

또한, 용사용 슬러리의 pH는, 특별히 제한되지 않지만, 2 이상 12 이하인 것이 바람직하다. 용사용 슬러리의 취급 용이성 면에서는, pH는 6 이상이 바람직하고, 7 이상이 보다 바람직하고, 8 이상이 특히 바람직하다. 또한, pH는 11 이하가 바람직하고, 10.5 이하가 보다 바람직하고, 10 이하가 특히 바람직하다. 또한, 용사 입자의 응집성을 조정한다는 관점에서, pH를 상기 적합 범위에서 벗어난 값으로 조정해도 된다. 용사용 슬러리의 pH는, 공지된 각종 산, 염기, 또는 그것들의 염에 의해 조정된다. 구체적으로는, 카르복실산, 유기 포스폰산, 유기 술폰산 등의 유기산이나, 인산, 아인산, 황산, 질산, 염산, 붕산, 탄산 등의 무기산, 테트라메틸암모늄히드록시드, 트리메탄올아민, 모노에탄올아민 등의 유기 염기, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 암모니아 등의 무기 염기, 또는 그것들의 염이 바람직하게 사용된다.

또한, 용사용 슬러리의 pH는, 유리 전극식의 pH 미터(예를 들어, (주)호리바 세이사꾸쇼 제조, 탁상형 pH 미터(F-72))를 사용하고, pH 표준액(예를 들어, 프탈산염 pH 표준액(pH: 4.005/25℃), 중성 인산염 pH 표준액(pH: 6.865/25℃), 탄산염 pH 표준액(pH: 10.012/25℃))을 사용하여, JIS Z8802:2011에 준거해서 측정한 값을 채용할 수 있다.

용사용 슬러리에 있어서의 용사 입자의 제타 전위 절댓값은, 10mV 이상인 것이 바람직하고, 25mV 이상이 보다 바람직하고, 40mV 이상이 특히 바람직하다. 제타 전위의 절댓값의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 500mV 이하인 것이 바람직하다. 용사용 슬러리에 있어서의 제타 전위의 절댓값을 이렇게 조정함으로써, 용사용 슬러리에 있어서의 용사 입자의 분산 안정성을 조절할 수 있다. 용사 입자의 제타 전위는, 측정 대상인 용사용 슬러리에 희석 등의 전처리 등을 행하지 않고 측정된 값을 채용할 수 있다. 제타 전위의 측정 방법으로서는, 예를 들어, 현미경 전기 영동법, 회전 회절 격자법, 레이저·도플러 전기 영동법, 초음파 진동 전위법, 동전 음향법 등의 공지된 측정 방법을 채용할 수 있다. 그 중에서도, 초음파의 조사에 의해 용사 슬러리 속의 용사 입자를 진동시켜서 제타 전위를 측정하므로, 고농도 용사 슬러리에 있어서의 용사 입자의 제타 전위를 측정할 수 있는, 초음파 진동 전위법을 바람직하게 채용할 수 있다. 본 명세서에서, 제타 전위는, 초음파 방식 입도 분포·제타 전위 측정 장치(디스퍼젼 테크놀로지사 제조, DT-1200)를 사용하여 측정한 값을 채용하고 있다.

용사용 슬러리 속의 용사 입자의 침강 속도는, 용사용 슬러리 속을 용사 입자가 침강할 때의 속도를 나타낸다. 이 침강 속도는, 용사 입자의 침강성을 나타내는 지표로서 사용할 수 있고, 또한 분산 안정성의 정도를 나타내는 지표로서도 이용할 수 있다. 이러한 침강 속도는, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니지만, 30㎛/초 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35㎛/초 이상, 더욱 바람직하게는 40㎛/초 이상이다. 용사용 슬러리 속의 용사 입자는, 침강하지 않고 분산 상태를 유지하고 있어도 되지만, 용사 입자가 보다 침전되기 쉬운 용사용 슬러리라면, 여기에 개시되는 기술의 효과가 보다 명료해지기 때문에 바람직하다. 이러한 관점에서, 여기에 개시되는 기술은, 예를 들어 용사 입자의 침강 속도가 70㎛/초 이하 정도의 용사용 슬러리를 바람직한 대상으로 할 수 있다.

용사용 슬러리 속의 용사 입자의 침강 속도는, 모든 용사 입자에 대해서, 액상 원심 침강법(JIS Z8823-1:2001)에 준거하여 측정된 값을 채용할 수 있다. 침강 속도는, 예를 들어 원심 침강·광투과법에 의한 입도 분포·분산 안정성 분석 장치(L.U.M. GmbH사 제조, LUMiSizer 610)를 사용하여, 회전수를 920rpm(100G)으로 해서 측정된 값을 채용할 수 있다.

용사용 슬러리의 점도는 3000mPa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000mPa·s 이하, 더욱 바람직하게는 500mPa·s 이하, 가장 바람직하게는 300mPa·s 이하(예를 들어, 100mPa·s 이하)이다. 점도가 낮아짐에 따라서, 용사 피막의 형성에 충분한 필요한 유동성을 갖는 용사용 슬러리를 얻는 것이 용이하게 된다.

용사용 슬러리의 점도는, 회전식 점도계를 사용하여 측정되는, 실온(25℃)에서의 점도이다. 이러한 점도는, 예를 들어 부룩필드형 회전 점도계(예를 들어, 리온 가부시끼가이샤 제조, 비스코 테스터 VT-03F)를 사용하여 측정한 값을 채용할 수 있다.

(침전 소실 시험)

이상의 용사용 슬러리는, 일단 침전된 용사 입자가 용이하게 소실되도록 조정되어 있다. 이 침전된 용사 입자의 재분산성은, 예를 들어 여기에 개시되는 침전 소실 시험에 의해 평가할 수 있다. 침전 소실 시험은, 이하의 수순에 의해 실시할 수 있다. 즉, 먼저, 용사용 슬러리를 1L의 용적을 갖는 높이 16.5cm의 원통 용기(내경 약 4.4cm) 내에 700mL 넣고 실온 하에서 일주일간 정치한다. 이에 의해, 용사용 슬러리에 포함되는 용사 입자는 분산매 중을 침강하여, 분산매와 분리되어 침전을 발생한다. 이렇게 침전을 발생한 상태의 용사용 슬러리를, 20℃ 이상 30℃ 이하의 온도 하에서, 원통 용기의 중심축이 수평으로 되도록 배치하고, 중심축 둘레로 회전시킨다. 회전 조건은, 회전 속도를 100rpm으로 하고, 회전 시간은 30분간으로 한다. 회전 시에는, 예를 들어 원통 용기를 회전 롤러 등에 적재해서 그자리에서 중심축 둘레로 전동시키도록 해도 된다. 침전이 소실된 것의 확인은, 교반 후의 용사용 슬러리를 육안으로 시인함으로써 가능하다. 이 침전 소실 시험에 의해 침전이 소실되는 용사용 슬러리는, 침전이 발생해도 재분산성이 높다고 평가할 수 있다. 또한, 용사용 슬러리를 용사 장치에 이송할 때의 용사용 슬러리의 맥동에 의해서도, 용사 입자가 충분한 재분산 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 양질의 용사 피막을 형성할 수 있는 용사용 슬러리로서 제공될 수 있다.

이상과 같이, 여기에 개시되는 용사용 슬러리는, 분산성이 양호한 용사 입자를 포함함으로써, 재분산성이 양호한 슬러리로서 제조될 수 있다. 따라서, 예를 들어 이 용사용 슬러리는, 전체를 2개 이상의 구성으로 분포해서 제공하여, 용사(실제 사용) 시에 일체화해서 사용할 수 있다. 예를 들어, 이 용사용 슬러리는, 용사용 입자가 침전된 상태로부터, 용사용 입자가 포함되지 않거나 또는 보다 함유량이 적은 구성 부분(전형적으로는, 상청 부분)과, 용사용 입자를 모두 포함하거나 또는 보다 함유량이 많은 구성 부분(전형적으로는, 상청 부분을 제외한 잔량부)으로 분할해서 제공할 수 있다. 그리고 실제 사용 시에는, 분할된 구성 성분을 적절히 혼합해서 진탕 처리 등을 실시함으로써, 상기 용사용 슬러리로서 사용할 수 있다. 또는, 이 용사용 슬러리는, 분산매 이외의 성분을 분산매와는 다른 1개 이상의 패키지에 수용해서 제공할 수 있다. 이 경우도, 실제 사용 시에는, 분산매 이외의 성분을 분산매와 혼합시킴으로써 용사용 슬러리를 제조할 수 있다. 이렇게 함으로써, 용사 직전이라도 용사용 슬러리를 간편하게 제조할 수 있다. 또한 용사에 사용할 때까지의 보존이 용이해진다는 이점이 있다.

(용사 피막의 형성 방법)

(기재)

여기에 개시되는 용사 피막의 형성 방법에 있어서, 용사에 의한 용사 피막이 형성되는 대상인 기재에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이러한 용사에 제공해서 원하는 내성을 구비할 수 있는 재료를 포함하는 기재라면, 각종의 재료를 포함하는 기재를 사용할 수 있다. 이러한 재료로서는, 예를 들어 각종 금속 또는 합금 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철강, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 금, 은, 비스무트, 망간, 아연, 아연 합금 등이 예시된다. 그 중에서도, 범용되고 있는 금속재료 중 비교적 열팽창 계수가 큰, 각종 SUS재(소위 스테인리스강일 수 있음) 등으로 대표되는 철강, 인코넬 등으로 대표되는 내열 합금, 인바, 코바르 등으로 대표되는 저팽창 합금, 하스텔로이 등으로 대표되는 내식 합금, 경량 구조재 등으로서 유용한 1000 시리즈 내지 7000 시리즈 알루미늄 합금 등으로 대표되는 알루미늄 합금 등을 포함하는 기재를 들 수 있다.

(피막 형성 방법)

또한, 여기에 개시되는 용사용 슬러리는, 공지된 용사 방법에 기초하는 용사 장치에 제공함으로써, 용사 피막을 형성하기 위한 용사용 재료로서 사용할 수 있다. 용사용 슬러리를 적합하게 용사하는 용사 방법으로서는, 예를 들어, 플라즈마 용사법, 고속 프레임 용사법 등의 용사 방법을 채용하는 것이 예시된다.

플라즈마 용사법이란, 용사 재료를 연화 또는 용융하기 위한 용사 열원으로서 플라즈마 불꽃을 이용하는 용사 방법이다. 전극간에 아크를 발생시켜, 이러한 아크에 의해 작동 가스를 플라즈마화하면, 이러한 플라즈마류는 노즐로부터 고온 고속의 플라즈마 제트가 되어서 분출한다. 플라즈마 용사법은, 이 플라즈마 제트에 용사용 재료를 투입하고, 가열, 가속해서 기재에 퇴적시킴으로써 용사 피막을 얻는 코팅 방법 일반을 포함한다. 또한, 플라즈마 용사법은, 대기 중에서 행하는 대기 플라즈마 용사(APS: atmospheric plasma spraying)나, 대기압보다도 낮은 기압에서 용사를 행하는 감압 플라즈마 용사(LPS: low pressure plasma spraying), 대기압보다 높은 가압 용기 내에서 플라즈마 용사를 행하는 가압 플라즈마 용사(high pressure plasma spraying) 등의 형태일 수 있다. 이러한 플라즈마 용사에 의하면, 예를 들어 일례로서, 용사 재료를 5000℃ 내지 10000℃ 정도의 플라즈마 제트에 의해 용융 및 가속시킴으로써, 용사 입자를 300m/s 내지 600m/s 정도의 속도로 기재에 충돌시켜서 퇴적시킬 수 있다.

또한, 고속 프레임 용사법으로서는, 예를 들어 산소 연소 지원형 고속 프레임(HVOF) 용사법, 웜 스프레이 용사법 및 공기 연소 지원형(HVAF) 고속 프레임 용사법 등을 고려할 수 있다.

HVOF 용사법이란, 연료와 산소를 혼합해서 고압에서 연소시킨 연소 불꽃을 용사를 위한 열원으로서 이용하는 프레임 용사법의 일종이다. 연소실의 압력을 높임으로써, 연속된 연소 불꽃이면서 노즐로부터 고속(초음속일 수 있음)의 고온 가스류를 분출시킨다. HVOF 용사법은, 이 가스류 중에 용사용 재료를 투입하고, 가열, 가속해서 기재에 퇴적시킴으로써 용사 피막을 얻는 코팅 방법 일반을 포함한다. HVOF 용사법에 의하면, 예를 들어 일례로서, 용사용 슬러리를 2000℃ 내지 3000℃의 초음속 연소 불꽃의 제트에 공급함으로써, 이 슬러리로부터 분산매를 제거(연소 또는 증발일 수 있음. 이하 동일)함과 함께, 용사 입자를 연화 또는 용융시켜서, 500m/s 내지 1000m/s이라는 높은 속도로 기재에 충돌시켜 퇴적시킬 수 있다. 고속 프레임 용사에서 사용하는 연료는, 아세틸렌, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 등의 탄화수소의 가스 연료여도 되고, 등유나 에탄올 등의 액체 연료여도 된다. 용사 재료의 융점이 높을수록 초음속 연소 불꽃의 온도가 높은 것이 더 바람직하고, 이 관점에서는, 가스 연료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 HVOF 용사법을 응용한, 소위 웜 스프레이 용사법이라고 불리는 용사법을 채용할 수도 있다. 웜 스프레이 용사법이란, 전형적으로는, 상기 HVOF 용사법에 있어서, 연소 불꽃에 실온 정도의 온도의 질소 등을 포함하는 냉각 가스를 혼합하거나 해서 연소 불꽃의 온도를 저하시킨 상태에서 용사함으로써, 용사 피막을 형성하는 방법이다. 용사 재료는, 완전히 용융된 상태에 한정되지 않고, 예를 들어 일부가 용융된 상태이거나, 융점 이하의 연화 상태에 있거나 하는 것을 용사할 수 있다. 이 웜 스프레이 용사법에 의하면, 예를 들어 일례로서, 용사용 슬러리를 1000℃ 내지 2000℃의 초음속 연소 불꽃의 제트에 공급함으로써, 이 슬러리로부터 분산매를 제거(연소 또는 증발일 수 있음. 이하 동일)함과 함께, 용사 입자를 연화 또는 용융시켜서, 500m/s 내지 1000m/s이라는 높은 속도로 기재에 충돌시켜 퇴적시킬 수 있다.

HVAF 용사법이란, 상기 HVOF 용사법에 있어서, 연소 지원 가스로서의 산소 대신에 공기를 사용하도록 한 용사법이다. HVAF 용사법에 의하면, HVOF 용사법과 비교해서 용사 온도를 저온으로 할 수 있다. 예를 들어, 일례로서, 용사용 슬러리를 1600℃ 내지 2000℃의 초음속 연소 불꽃의 제트에 공급함으로써, 이 슬러리로부터 분산매를 제거(연소 또는 증발일 수 있음. 이하 동일)함과 함께, 용사 입자를 연화 또는 용융시켜서, 용사 입자를 500m/s 내지 1000m/s이라는 높은 속도로 기재에 충돌시켜 퇴적시킬 수 있다.

여기에 개시되는 발명에서는, 상기 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사 또는 플라즈마 용사로 용사하면, 내플라즈마 침식 특성이 우수한 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 용사용 슬러리가 분산매로서 물을 포함하는 경우에는, 고속 프레임 용사를 사용하는 것이 바람직하다. 용사용 슬러리 속에 포함되는 분산매가 유기 용제인 경우에는 플라즈마 용사를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 용사 장치에의 용사용 슬러리의 공급은, 반드시 한정되는 것은 아니지만, 10mL/min 이상 200mL/min 이하의 유속으로 하는 것이 바람직하다. 용사용 슬러리의 공급 속도를 약 10mL/min 이상으로 함으로써, 용사용 슬러리 공급 장치(예를 들어, 슬러리 공급 튜브) 내를 흐르는 슬러리를 난류 상태로 할 수 있어, 슬러리의 압출력이 증대되고, 또한 용사 입자의 침강이 억제되기 때문에 바람직하다. 이러한 관점에서, 용사용 슬러리를 공급할 때의 유속은, 20mL/min 이상인 것이 바람직하고, 30mL/min 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 공급 속도가 너무 빠르면, 용사 장치에서 용사할 수 있는 슬러리량을 초과할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 관점에서, 용사용 슬러리를 공급할 때의 유속은, 200mL/min 이하로 하는 것이 적절하고, 바람직하게는 150mL/min 이하, 예를 들어 100mL/min 이하로 하는 것이 보다 적절하다.

또한, 용사 장치에의 용사용 슬러리의 공급은, 액셜 피드 방식으로 행하여지는 것, 즉 용사 장치에서 발생하는 제트류의 축과 동일한 방향을 향해서 용사용 슬러리의 공급이 행하여지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 슬러리상 용사용 슬러리를 액셜 피드 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 슬러리의 유동성이 높기 때문에, 용사용 슬러리 속의 용사 재료가 용사 장치 내에 부착되기 어렵고, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

또한, 일반적인 피더를 사용해서 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급한 경우, 주기적으로 공급량의 변동이 일어나기 때문에 안정 공급이 어려워지는 것을 생각할 수 있다. 이 주기적인 공급량의 변동에 의해, 용사용 슬러리의 공급량에 불균일이 발생하면, 용사 장치 내에서 용사 재료가 균일하게 가열되기 어려워져, 불균일한 용사 피막이 형성되는 경우가 있을 수 있다. 그 때문에, 용사용 슬러리를 용사 장치에 안정되게 공급하기 위해서, 2 스트로크 방식, 즉 2개의 피더를 사용하여, 양쪽 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상이 되도록 해도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 한쪽 피더로부터의 공급량이 증가할 때, 다른 쪽 피더로부터의 공급량이 감소하는 주기가 되도록 공급 방식을 조정해도 된다. 본 발명의 용사용 슬러리를 2 스트로크 방식으로 용사 장치에 공급한 경우, 용사용 슬러리의 유동성이 높기 때문에, 치밀한 용사 피막을 효율적으로 형성할 수 있다.

슬러리상의 용사용 재료를 용사 장치에 안정되게 공급하기 위한 수단으로서는, 피더로부터 송출된 슬러리를 용사 장치 직전에 설치된 저류 탱크에 일단 저류하고, 이러한 저류 탱크로부터 자연 낙하를 이용해서 슬러리를 용사 장치에 공급하거나, 또는 펌프 등의 수단에 의해 탱크 내의 슬러리를 강제적으로 용사 장치에 공급하도록 해도 된다. 펌프 등의 수단으로 강제적으로 공급한 경우에는, 탱크와 용사 장치와의 사이를 튜브로 연결했다고 해도, 슬러리 속의 용사 재료가 튜브 내에서 부착되기 어려워지기 때문에 바람직하다. 탱크 내의 용사용 슬러리 속의 성분의 분포 상태를 균일화하기 위해서, 탱크 내의 용사용 슬러리를 교반하는 수단을 설치해도 된다.

용사 장치에의 용사용 슬러리의 공급은, 예를 들어 금속제의 도전성 튜브를 통해서 행하여지는 것이 바람직하다. 도전성 튜브를 사용한 경우, 정전기의 발생이 억제됨으로써, 용사용 슬러리의 공급량에 변동이 일어나기 어려워진다. 도전성 튜브의 내면은, 0.2㎛ 이하의 표면 조도(Ra)를 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한, 용사 거리는, 용사 장치의 노즐 선단에서부터 기재까지의 거리가 30mm 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 용사 거리가 너무 가까우면, 용사용 슬러리 속의 분산매를 제거하거나, 용사 입자의 연화·용융하거나 하기 위한 시간을 충분히 확보할 수 없거나, 용사 열원이 기재에 근접하기 때문에 기재가 변질되거나 변형을 발생하거나 할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 용사 거리는, 200mm 이하 정도(바람직하게는 150mm 이하, 예를 들어 100mm 이하)로 하는 것이 바람직하다. 이러한 거리이면, 충분히 가열된 용사 입자가 당해 온도를 유지한 채 기재에 도달할 수 있기 때문에, 보다 치밀한 용사 피막을 얻을 수 있다. 용사 시에는, 기재를 피용사면과는 반대측의 면에서부터 냉각하는 것이 바람직하다. 이러한 냉각은, 수냉 외에, 적절한 냉매에 의한 냉각으로 할 수 있다.

(용사 피막)

이상의 여기에 개시되는 기술에 의해, 상기 용사용 슬러리의 용사물로서의 용사 피막이 제공된다. 이 용사 피막은, 용사 입자와 동일한 조성의 화합물 및/또는 그 분해물을 포함한다. 이 용사 피막은, 상기한 바와 같이, 재분산성이 양호한 용사용 슬러리를 사용해서 형성될 수 있다. 따라서, 용사 입자는, 용사용 슬러리 속에서 적합한 분산 상태 및 유동 상태를 유지하고, 용사 장치에 안정되게 공급되어, 기공의 형성이 억제된 치밀한 용사 피막이 형성된다. 또한, 용사 입자는, 프레임이나 제트에 튕겨지지 않고 열원의 중심 부근에 효율적으로 공급되어, 충분히 연화 또는 용융될 수 있다. 따라서, 연화 또는 용융된 용사 입자는, 기재에 대하여 또한 서로의 입자간에, 치밀하면서 또한 밀착성 높게 부착된다. 이에 의해, 균질성 및 부착성이 양호한 용사 피막이 형성된다.

또한, 이러한 용사 피막은, 예를 들어 적합하게는, 이트륨(Y) 및 할로겐 원소(X)를 포함하는 화합물이나, 이트륨, 산소, 할로겐 원소를 포함하는 화합물(Y-O-X)을 구성 성분으로서 포함할 수 있다. 따라서, 상기 용사 입자에 대해서 설명한 것과 마찬가지로, 이러한 용사 피막은, 할로겐계 플라즈마에 대한 내플라즈마 침식 특성이 우수한 것일 수 있다. 이 용사 피막은, 예를 들어 XRD 회절에 기초하는, 산화이트륨(Y₂O₃)의 메인 피크 강도의 비율이, 90％ 이하(바람직하게는 80％ 이하, 보다 바람직하게는 70％ 이하, 특히 바람직하게는 60％ 이하, 예를 들어 40％ 이하)인 것으로서 형성될 수 있다. 또한, 이 용사 피막은, 예를 들어 XRD 회절에 기초하는, 이트륨옥시할로겐화물의 메인 피크 강도의 비율의 합계가, 10％ 이상(바람직하게는 20％ 이상, 보다 바람직하게는 30％ 이상, 특히 바람직하게는 40％ 이상, 예를 들어 60％ 이상)인 것으로서 형성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 몇 가지의 실시예를 설명하지만, 본 발명을 이러한 실시예에 나타내는 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.

(실시예)

용사 입자를 분산매와 혼합하고, 필요에 따라 첨가제를 더 혼합함으로써, 샘플 1 내지 17의 용사용 슬러리를 제조하였다. 각 용사용 슬러리의 상세를 표 1에 나타내었다.

표 1 중의 "분산매" 란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 분산매의 종류를 나타낸다. 동란 중의 "물"은, 수계 분산매로서 증류수를, "에탄올"은, 비수계 분산매로서 에탄올의 단체를, "비수계 혼합 용매"는, 비수계 분산매로서 에탄올과 이소프로필알코올(i-PrOH)과 노르말 프로필알코올(n-PrOH)을 85:5:10의 중량비로 혼합한 혼합 분산매인 것을 나타낸다.

표 1 중의 "용사 입자의 종류" 란에는, 각 용사용 슬러리 속의 용사 입자의 종류를 나타낸다. 동란 중의 "YF₃"은 불화이트륨을, "Y₅O₄F₇"은 당해 화학식으로 표현되는 조성을 갖는 이트륨옥시불화물을, "Al₂O₃"은 알루미나를, "Y₂O₃"은 산화이트륨을, "YSZ"은 지르코니아에 8질량％의 이트리아가 도입된 이트리아 안정화 지르코니아(ZrO₂-8wt％Y₂O₃)를, "YOF"는 당해 화학식으로 표현되는 조성을 갖는 이트륨옥시불화물을 나타낸다. 또한, 2종 이상의 용사 입자가 적혀 있는 경우에는, 각 조성의 용사 입자를 기재된 비율(질량％)씩 혼합한 혼합 입자인 것을 나타낸다.

표 1 중의 "용사 입자의 평균 입자 직경" 란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 용사 입자의 평균 입자 직경을 나타낸다. 평균 입자 직경은, 평균 입자 직경이 1㎛ 이상인 용사 입자에 대해서는 레이저 회절·산란식의 입도 분포 측정 장치에 의한 측정값을, 평균 입자 직경이 1㎛ 미만인 용사 입자에 대해서는 비표면적 구 상당 직경을 채용하고 있다.

표 1 중의 "용사 입자의 함유량" 란에는, 각 용사용 슬러리 속의 용사 입자의 함유량을 나타낸다.

표 1 중의 "응집제", "점도 조정제", "분산제", "곰팡이 방지제"의 각 란에는, 각 용사용 슬러리에서 사용한 이들 첨가제의 종류를 나타낸다. 또한, 응집제의 란의 "iBMC"는, 이소부틸렌-말레산 공중합체를 나타내고, "CVP"는 카르복시비닐 중합체를 나타낸다. 점도 조정제의 란의 "PEG"는, 폴리에틸렌글리콜을 나타낸다. 분산제의 란의 "PC"는, 수계 폴리카르복실산염을 나타낸다. 곰팡이 방지제의 란의 "NaClO"는 차아염소산나트륨을 나타내고, "이소티아졸론계 블렌드"는, 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 및 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온과 마그네슘염과의 혼합 수용액과, 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올과의 블렌드를 나타낸다. 또한, 표 1 중의 첨가제의 란의 「-」는, 첨가제를 사용하지 않은 것을 나타낸다.

응집제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 속의 응집제의 함유량이 0.2질량％가 되는 양으로 사용하였다. 점도 조정제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 속의 점도 조정제의 함유량이 0.2질량％가 되는 양으로 사용하였다. 분산제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 속의 분산제의 함유량이 0.2질량％가 되는 양으로 사용하였다. 곰팡이 방지제를 사용하는 경우에는, 용사용 슬러리 속의 곰팡이 방지제의 함유량이 0.2질량％가 되는 양으로 사용하였다.

계속해서, 샘플 1 내지 17의 용사용 슬러리에 대해서 물성을 조사하고, 그 결과를 다음의 표 2에 나타냈다.

표 2 중의 "pH", "점도", "침강 속도", "제타 전위" 란에는, 용사용 슬러리 또는 슬러리 속의 용사 입자에 관한 각각의 물성의 측정값을 상술한 방법으로 측정한 결과를 나타낸다. 또한, 표 1 중의 "침전 소실 시험" 란의 「○」은, 침전 소실 시험에서 용사용 슬러리의 침전이 소실된 것을 나타내고, 「×」는, 용사용 슬러리의 침전이 완전히는 소실되지 않은 것을 나타낸다. 각 란 중의 하이픈(-)은, 측정을 실시하지 않은 것을 나타낸다.

또한, 침전 소실 시험 후의 샘플 1 내지 17의 용사용 슬러리를 사용해서 용사를 행하고, 용사에 의해 형성된 용사 피막의 특성에 대해서 조사하여, 그 결과를 표 2 중의 "성막성 그 1" 및 "성막성 그 2" 란에 나타냈다. "성막성 그 1" 란에는, 다음의 조건에서 각 용사용 슬러리를 HVOF 용사했을 때 얻어진 용사 피막의 기공률에 대해서 평가한 결과를 나타낸다. "성막성 그 2" 란에는, 다음의 조건에서 각 용사용 슬러리를 대기압 플라즈마(APS) 용사했을 때 얻어진 용사 피막의 기공률에 대해서 평가한 결과를 나타낸다. 동란 중의 "◎(우량)"은, 형성된 용사 피막의 기공률이 3％ 이하임을 나타내고, "○(양호)"는, 형성된 용사 피막의 기공률이 3％ 초과 7％ 이하였음을 나타내고, "△(가능)"는, 형성된 용사 피막의 기공률이 7％ 초과 10％ 이하였음을 나타내고, "×(불량)"는, 형성되는 용사 피막의 기공률이 10％ 초과였음을 나타내고, "-"은 미시험을 나타낸다. 또한, 예 5 및 예 10의 결과에 *를 붙인 것은, 침전 소실 시험을 행하지 않은, 제조 직후의 슬러리를 사용해서 형성된 용사 피막에 관한 결과임을 나타내고 있다.

또한, 용사 피막의 기공률은, 후술한 바와 같이 형성된 용사 피막을 기재에 대하여 수직인 방향으로 절단한 단면에 관한 기공률을, 화상 해석법에 의해 산출한 값을 채용하였다. 구체적으로, 용사 피막의 단면의 화상을 취득하고, 화상 해석 소프트웨어를 사용해서 기공부와 고상부(용사된 용사 입자의 부분)로 분리하는 2치화를 행하여, 전체 단면적에서 차지하는 기공부의 면적의 비율로서 기공률을 산출하였다. 화상 해석 소프트웨어로서는, Image-Pro(Media Cybernetics사 제조)를 사용하였다.

<APS 용사 조건>

용사 장치: Northwest Mettech사 제조의 "Axial III"

슬러리 공급기: Northwest Mettech사 제조의 "M650"

Ar 가스 유량: 81L/min

질소 가스 유량: 81L/min

수소 가스 유량: 18L/min

플라즈마 전력: 88kW

용사 거리: 50mm

용사기 이동 속도: 240m/min

용사용 슬러리 공급량: 3L/hour

<HVOF 용사 조건>

용사 장치: GTV사 제조의 "Top gun"

슬러리 공급기: GTV사 제조

아세틸렌 가스 유량 75L/min

산소 가스 유량 230L/min

용사 거리: 90mm

용사기 이동 속도: 100m/min

용사용 슬러리 공급량: 4.5L/hour

또한, APS 용사 및 HVOF 용사의 어떤 경우든, 피용사재인 기재로서는, 알루미늄 합금(Al6061)을 포함하는 판재(70mm×50mm×2.3mm)를 준비하고, 갈색 알루미나 연삭재(A#40)에 의한 블라스트 처리를 실시해서 사용하였다.

표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 예(샘플) 1 내지 4, 6 내지 9, 11 내지 17의 용사용 슬러리는, 용사 입자가 침전을 형성하는 성질의 슬러리인데, 용사 입자의 평균 원형도가 0.85 이하이기 때문에, 침전 소실 시험에서의 간단한 조작에 의해 용사 입자의 침전이 소실되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이들 용사용 슬러리에 있어서는, 용사 입자의 평균 원형도가 0.85 이하의 범위에서 커짐에 따른 기공률이 저감되는 경향이 있는 것을 알았다. 즉, 용사 입자의 평균 원형도는 0.85 이하의 범위에서 큰 것(예를 들어 0.7 내지 0.85)이 바람직하고, 성막성이 양호한 용사용 슬러리가 실현되는 것을 알았다.

또한, 예(샘플) 1 내지 4, 6 내지 9, 11 내지 17의 용사용 슬러리 속, 용사 입자로서 불화이트륨만을 포함하는 예 1 내지 4의 용사용 슬러리와, 옥시불화이트륨(Y₅O₄F₇)만을 포함하는 예 6 내지 9의 용사용 슬러리의 용사물인 용사 피막은, 기공률이 10％ 이하로 치밀하면서 또한 높은 내플라즈마 침식성을 구비하는 것이 될 수 있다.

또한, 예(샘플) 11 내지 17에 나타낸 바와 같이, 용사 입자로서 불화이트륨과 옥시불화이트륨(YOF)을 조합해서 포함하는 용사용 슬러리에 의하면, 용사 입자로서 YOF만을 포함하는 용사용 슬러리를 사용한 경우와 비교하여, 할로겐계 플라즈마에 대한 내침식 특성이 보다 한층 높아진 용사 피막을 형성할 수 있다.

한편, 예 5 및 예 10에 나타낸 바와 같이, 용사 입자의 평균 원형도가 0.85를 초과해서 0.95인 용사용 슬러리에 대해서는, 침전된 용사 입자가 침전 소실 시험에 의해 재분산되지 않는 것이 확인되었다. 이 용사 입자의 침전은 용기의 바닥에 단단하게 굳어져서 퇴적되어 있어, 그대로로는 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급하는 것이 곤란하였다. 이러한 용사용 슬러리는 실용에 적합하지 않다고 판단된다. 또한, 참고로, 예 5 및 예 10의 용사용 슬러리를, 제조 직후의 용사 입자의 분산성이 양호한 상태로 용사에 제공하였다. 그 결과, 침전이 형성되지 않은 예 5 및 예 10의 용사용 슬러리는, 유동성이 양호한 상태라면 적합하게 용사를 행할 수 있는 것으로 확인되었다.

이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이것들은 예시에 지나지 않으며, 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구 범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

Claims (18)

1. 용사 입자와, 분산매를 함유하는 용사용 슬러리이며,
   상기 용사 입자는, 평면으로 본 평균 원형도가 0.6 이상 0.85 이하인, 용사용 슬러리.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 용사 입자의 평균 입자 직경은, 100nm 이상 8㎛ 이하인, 용사용 슬러리.
4. 제1항에 있어서,
   상기 용사 입자는, 세라믹 및 무기 화합물 중 적어도 1종을 포함하는, 용사용 슬러리.
5. 제4항에 있어서,
   상기 무기 화합물은, 구성 원소로서 이트륨(Y) 및 할로겐 원소(X)를 포함하는 화합물을 포함하는, 용사용 슬러리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 할로겐 원소(X)는 불소이며, 상기 무기 화합물은 불화이트륨을 포함하는, 용사용 슬러리.
7. 제4항에 있어서,
   상기 용사 입자는, 구성 원소로서 이트륨(Y), 할로겐 원소(X) 및 산소(O)를 포함하는 화합물을 포함하는, 용사용 슬러리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 할로겐 원소(X)는 불소이며, 상기 화합물은 옥시불화이트륨을 포함하는, 용사용 슬러리.
9. 제4항에 있어서,
   상기 용사 입자는, 불화이트륨과, 옥시불화이트륨을 포함하는, 용사용 슬러리.
10. 제1항에 있어서,
    응집제를 더 함유하는, 용사용 슬러리.
11. 삭제
12. 제1항에 기재된 용사용 슬러리를 용사해서 용사 피막을 형성하는 용사 피막의 형성 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 분산매로서 유기 용제를 포함한 용사용 슬러리를 플라즈마 용사해서 용사 피막을 형성하는, 용사 피막의 형성 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 분산매로서 물을 포함한 용사용 슬러리를 고속 프레임 용사해서 용사 피막을 형성하는, 용사 피막의 형성 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 용사용 슬러리를 액셜 피드 방식으로 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
16. 제12항에 있어서,
    상기 용사용 슬러리를, 2개의 피더를 사용하여, 양쪽 피더로부터의 용사용 슬러리의 공급량의 변동 주기가 서로 역위상이 되도록 해서 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
17. 제12항에 있어서,
    상기 용사용 슬러리를 피더로부터 송출해서 용사 장치의 직전에서 탱크에 일단 저류하고, 자연 낙하를 이용해서 그 탱크 내의 용사용 슬러리를 용사 장치에 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.
18. 제12항에 있어서,
    도전성 튜브를 통해서 용사 장치에 용사용 슬러리를 공급하는 것을 포함하는, 용사 피막의 형성 방법.

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