WO2020179900A1

WO2020179900A1 - セラミックス部材およびその製造方法

Info

Publication number: WO2020179900A1
Application number: PCT/JP2020/009599
Authority: WO
Inventors: 野村　直之; 川崎　亮; 偉偉周
Original assignee: 国立大学法人東北大学
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-09-10
Also published as: JPWO2020179900A1

Abstract

本発明のセラミックス部材（１０）は、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板（１１）と、基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜（１２）と、を備える。

Description

セラミックス部材およびその製造方法

　本発明は、セラミックス部材およびその製造方法に関する。
　本願は、２０１９年３月６日に、日本に出願された特願２０１９－０４０９８６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、セラミックス被膜の形成には、物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ溶射法等が用いられている。また、セラミックス材料の造形方法としては、三次元積層造形法が検討されつつある。
　ＰＶＤは、高真空下で、原材料（被膜を形成する材料）にイオンを照射して、原材料を原子状態として飛散させ、基板上にその原子状態の原材料を堆積させて成膜する方法である。
　ＣＶＤは、基板上で被膜成分（被膜を形成する成分）を含有するガスを化学的に反応させて、基板上にその被膜成分を堆積させて成膜する方法である。
　プラズマ溶射法は、原材料（被膜を形成する材料）の粉体をプラズマトーチに供給し、基板上に溶融した原材料の粉体を密着させて成膜する方法である。プラズマ溶射法によるセラミックス被膜の形成方法としては、例えば、ミクロンサイズの粒子（Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、）を含む粉末原料を利用した被膜形成方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－８７３６３号公報

　ＰＶＤは、緻密な被膜を形成することができるものの、成膜速度が遅い、高真空下で実施する必要がある、高価な成膜装置が必要である等の課題があった。
　ＣＶＤは、緻密な被膜を形成することができるものの、成膜速度が遅い、反応性ガスを使用するためのチャンバーが必要である等の課題があった。
　プラズマ溶射法は、成膜速度が高速であり、かつ、厚膜を形成することができるものの、緻密な被膜を形成することが難しい、得られる被膜が層状の構造となり、剥離し易い等の課題があった。
　また、セラミックス被膜の形成に、三次元積層造形法を適用すると、成膜中に被膜が割れることがあった。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基板との密着性に優れ、緻密なセラミックス被膜を有するセラミックス部材およびその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明は、下記の態様を有する。
［１］熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板と、該基板の一面に形成された単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜と、を備えるセラミックス部材。
［２］前記セラミックス被膜は、さらに正方晶系酸化ジルコニウムを含む［１］に記載のセラミックス部材。
［３］前記セラミックス被膜に含まれる前記単斜晶系酸化ジルコニウムと前記正方晶系酸化ジルコニウムの割合は、質量比で８４：１６～９２：８である［２］に記載のセラミックス部材。
［４］前記セラミックス被膜は、さらに酸化グラフェンを含み、前記単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒の粒界に金属ジルコニウムが偏析している［１］～［３］のいずれかに記載のセラミックス部材。
［５］前記セラミックス被膜の厚さは、７．５μｍ以上１８μｍ以下である［１］～［４］のいずれかに記載のセラミックス部材。
［６］前記基板は、モリブデン、銅またはアルミニウムからなる［１］～［５］のいずれかに記載のセラミックス部材。
［７］熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板の一面に配した、平均一次粒子径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の酸化ジルコニウム粉体を含む原料粉体にレーザー光を照射して、前記原料粉体を焼結して、前記基板の一面に単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜を形成するセラミックス部材の製造方法。
［８］前記酸化ジルコニウム粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である［７］に記載のセラミックス部材の製造方法。
［９］前記レーザー光の波長は、１０ｎｍ以上２００００ｎｍ以下である［７］または［８］に記載のセラミックス部材の製造方法。
［１０］前記原料粉体は、さらに酸化グラフェン粉体を含む［７］～［９］のいずれかに記載のセラミックス部材の製造方法。
［１１］前記セラミックス被膜の厚さは、７．５μｍ以上１８μｍ以下である［７］～［１０］のいずれかに記載のセラミックス部材の製造方法。
［１２］前記基板は、モリブデン、銅またはアルミニウムからなる［７］～［１１］のいずれかに記載のセラミックス部材の製造方法。

　本発明によれば、基板との密着性に優れ、緻密なセラミックス被膜を有するセラミックス部材およびその製造方法を提供することができる。

本実施形態のセラミックス部材を示す概略断面図である。本実施形態のセラミックス部材のセラミックス被膜を示す概略断面図である。本実施形態のセラミックス部材の製造方法に用いられるセラミックス部材の製造装置を示す模式図である。本実施形態のセラミックス部材の製造方法に用いられるセラミックス部材の製造装置を示す模式図である。本実施形態のセラミックス部材の製造方法を示す模式図である。実験例１において、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を２回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を１３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を１７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を２１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を１３回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を１７回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってアルミニウム（Ａｌ）を検出した結果を示す図である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例１において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１において、焼結工程の回数とモリブデン基板の一面に形成された酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜の厚さとの関係を示す図である。実験例１において、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を１回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を３回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を７回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって銅（Ｃｕ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例２において、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって銅（Ｃｕ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例２において、Ｘ線回折により、銅基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例３において、焼結工程を１回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例３において、焼結工程を３回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例３において、焼結工程を７回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例３において、焼結工程を９回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例３において、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例３において、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってアルミニウム（Ａｌ）を検出した結果を示す図である。実験例３において、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例３において、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例３において、Ｘ線回折により、アルミニウム基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例４において、焼結工程を１回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例４において、焼結工程を２回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例４において、焼結工程を３回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例４において、焼結工程を５回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例４において、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例４において、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってチタン（Ｔｉ）を検出した結果を示す図である。実験例４において、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例４において、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例４において、Ｘ線回折により、チタン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例５において、焼結工程を１回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例５において、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例５において、焼結工程を５回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例５において、焼結工程を７回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例５において、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例５において、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例５において、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例６において、焼結工程を１回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例６において、焼結工程を３回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例６において、焼結工程を７回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例７において、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例７において、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例７において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例７において、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例７において、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例８において、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例８において、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例８において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例８において、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例８において、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った結果を示す図である。実験例９において、原料粉体を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、原料粉体を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、原料粉体の吸収率を測定した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を２回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した透過型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってホウ素（Ｂ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の一面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の一面を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、図１０６において、円で囲まれた領域を電子線回折により解析した結果を示す図である。実験例９において、図１０７において、円で囲まれた領域を電子線回折により解析した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した透過型電子顕微鏡像である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例９において、酸化ジルコニウム被膜とモリブデン基板の界面近傍を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例９において、酸化ジルコニウム被膜とモリブデン基板の界面近傍を観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、酸化ジルコニウム粉体の走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、酸化ジルコニウム粉体の走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例１０において、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を３回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を７回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を９回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を１１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を１７回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってタングステン（Ｗ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってコバルト（Ｃｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。実験例１１において、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。実験例１１において、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってコバルト（Ｃｏ）を検出した結果を示す図である。

　本発明のセラミックス部材およびその製造方法の実施の形態について説明する。
　なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［セラミックス部材］
　図１は、本実施形態のセラミックス部材を示す概略断面図である。図２は、本実施形態のセラミックス部材のセラミックス被膜を示す概略断面図である。
　本実施形態のセラミックス部材１０は、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板１１と、基板１１の一面１１ａに形成された単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２と、を備える。

　基板１１は、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。
　熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、後述する本実施形態のセラミックス部材の製造方法により、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができない。

　本実施形態において、基板１１の熱伝導率は、基板１１の熱拡散係数、基板１１の密度および基板１１の比熱から算出される。
　基板１１の熱伝導率をλ（Ｗ／ｍ・Ｋ）、基板１１の熱拡散係数をα（ｍ^２／ｓ）、基板１１の密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、基板１１の比熱をｃ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）とすると、熱伝導率λは、下記の式（１）で求めることができる。
　λ＝αρｃ　　（１）

　基板１１の熱拡散係数は、０．５×１０^－４ｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、０．８×１０^－４ｍ^２／ｓ以上であることがより好ましい。
　熱伝導率が０．５×１０^－４ｍ^２／ｓ以上であれば、後述する本実施形態のセラミックス部材の製造方法により、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。
　基板１１の熱拡散係数の測定方法としては、レーザーフラッシュ法が用いられる。

　基板１１の密度は、２５００ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、５０００ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。
　密度が２５００ｋｇ／ｍ^３以上であれば、後述する本実施形態のセラミックス部材の製造方法により、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。
　基板１１の密度の測定方法としては、アルキメデス法が用いられる。

　基板１１の比熱は、２００Ｊ／ｋｇ・Ｋ以上であることが好ましく、３００Ｊ／ｋｇ・Ｋ以上であることがより好ましい。
　比熱が２００Ｊ／ｋｇ・Ｋ以上であれば、後述する本実施形態のセラミックス部材の製造方法により、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。
　基板１１の比熱の測定には、示差走査型熱量計が用いられる。

　基板１１は、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）系超硬合金等からなるものが挙げられ、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなることが好ましく、均一なセラミックス被膜１２を形成しやすい点から、モリブデンがより好ましい。

　セラミックス被膜１２は、後述する本実施形態のセラミックス部材の製造方法によって形成された膜である。
　セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を少なくとも含む。
　言い換えれば、セラミックス被膜１２は、主に単斜晶系酸化ジルコニウムからなる絶縁性の被膜である。セラミックス被膜１２は、緻密な単斜晶系酸化ジルコニウムを含む絶縁性の被膜である。
　単斜晶系酸化ジルコニウムは、通常、常温から１２００℃において存在し、空間群はＰ２_１／ｃ、格子定数はａ_０＝０．５１５ｎｍ、ｂ_０＝０．５２０ｎｍ、ｃ_０＝０．５３２ｎｍ、β＝９９．２３°である。

　セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウムに加えて、さらに正方晶系酸化ジルコニウムを含んでいてもよい。正方晶系酸化ジルコニウムは通常、１０００℃から２３７０℃において存在し、空間群はＰ４_２／ｎｍｃ、格子定数はａ_０＝０．５０９ｎｍ、ｂ_０＝０．５１８である。

　セラミックス被膜１２が、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含む場合、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムは互いに整合な界面をもって存在している。セラミックス被膜１２が、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含む場合も、セラミックス被膜１２は絶縁性の被膜である。

　セラミックス被膜１２が、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含む場合、セラミックス被膜１２に含まれる単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムの割合は、質量比（質量％：質量％）で８４：１６～９２：８であることが好ましく、８５：１５～９０：１０であることがより好ましい。
　正方晶系酸化ジルコニウムの割合が８質量％以上であれば、基板上にセラミックス被膜が成膜できる。一方、正方晶系酸化ジルコニウムの割合が１６質量％以下であれば、基板上のセラミックス被膜に割れが存在しない。

　セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含む場合、または、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含む場合に、さらに酸化グラフェン（ＧＯ）を含んでいてもよい。

　セラミックス被膜１２が、単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含み、さらに酸化グラフェンを含む場合、図２に示すように、セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界（図２において符号３５で示す部分、結晶粒３０同士の境界）に金属ジルコニウム（Ｚｒ）が偏析（濃縮）している。単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界に偏析しているのは、金属ジルコニウムであり、酸化ジルコニウムではない。
　また、セラミックス被膜１２が、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含み、さらに酸化グラフェンを含む場合にも、図２に示すように、セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界（図２において符号３５で示す部分、結晶粒３０同士の境界）に金属ジルコニウム（Ｚｒ）が偏析（濃縮）している。単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界に偏析しているのは、金属ジルコニウムであり、酸化ジルコニウムではない。

　単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界に金属ジルコニウムが偏析すると、その粒界において、金属ジルコニウムが導電性のパス（回路）を形成する。したがって、セラミックス被膜１２は、導電性を有する。すなわち、セラミックス被膜１２（セラミックス部材１０）は、絶縁性と導電性を兼ね備えたものとなる。

　セラミックス被膜１２は、単斜晶系酸化ジルコニウム、正方晶系酸化ジルコニウム、酸化グラフェン以外の不純物を含んでいてもよい。
　不純物としては、酸化ジルコニウムの安定化に寄与しない、酸化アルミニウムニウム、酸化ケイ素等のセラミックス等が挙げられる。

　本実施形態のセラミックス部材１０は、基板１１との密着性に優れ、緻密なセラミックス被膜１２を有する。そのため、本実施形態のセラミックス部材１０は、セラミックス被膜１２において金属材料に対する耐摩耗性に優れる。

［セラミックス部材の製造方法］
　図３は、本実施形態のセラミックス部材の製造方法に用いられるセラミックス部材の製造装置を示す模式図である。図４は、本実施形態のセラミックス部材の製造方法に用いられるセラミックス部材の製造装置を示す模式図である。図５は、本実施形態のセラミックス部材の製造方法を示す模式図である。図３、図４および図５において、図１および図２に示した構成と同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。

　図３に示すように、本実施形態のセラミックス部材の製造方法に用いられるセラミックス部材の製造装置（以下、「セラミックス部材製造装置」という。）１００は、レーザー光源１１０と、集光レンズ１２０と、粉体供給部１３０と、台座１４０と、を備える。

　レーザー光源１１０は、基板１１の一面１１ａに配した酸化ジルコニウム粉体を含む原料粉体にレーザー光を照射する。レーザー光源１１０は、特に限定されない。

　集光レンズ１２０は、レーザー光源１１０から発振したレーザー光を集光して、基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０に照射する。
　集光レンズ１２０としては、特に限定されず、一般的なレーザー装置に用いられるレンズが挙げられる。

　粉体供給部１３０は、台座１４０に設けられたセラミックス被膜形成部１４１内に収容された基板１１の一面１１ａに、原料粉体４０を供給する。図３に示すように、粉体供給部１３０は、台座１４０の上面１４０ａ上において、台座１４０の厚さ方向と垂直な方向（図３において左右方向、図３に示す矢印方向）に沿って往復移動可能となっている。

　台座１４０は、基板１１を所定の位置に配置するとともに、粉体供給部１３０を支持する。
　台座１４０は、その厚さ方向に貫通する貫通孔からなるセラミックス被膜形成部１４１を有する。セラミックス被膜形成部１４１内には、基板１１を、台座１４０の厚さ方向の下方から支持する支持部材１５０が設けられている。支持部材１５０によって支持された基板１１は、セラミックス被膜形成部１４１内において、台座１４０の厚さ方向に沿って移動可能となっている。

　以下、セラミックス部材製造装置１００を用いたセラミックス部材１０の製造方法を説明する。

　まず、支持部材１５０によって基板１１を支持して、セラミックス被膜形成部１４１内に基板１１を配置（収容）する。このとき、図３および図４に示すように、基板１１の一面１１ａと台座１４０の上面１４０ａは、同一面上に存在していない。すなわち、基板１１の一面１１ａは、台座１４０の上面１４０ａよりも、台座１４０の厚さ方向の下方に存在するようにする。これにより、セラミックス被膜形成部１４１内に、基板１１の一面１１ａとセラミックス被膜形成部１４１の内側面１４１ａからなる空間１６０を形成する。

　次に、粉体供給部１３０を、台座１４０の上面１４０ａ上を移動させて、セラミックス被膜形成部１４１上に配置する。
　次に、粉体供給部１３０からセラミックス被膜形成部１４１内に形成した空間１６０内に原料粉体４０を供給する。これにより、基板１１の一面１１ａに、原料粉体４０を配する。

　次に、粉体供給部１３０を、台座１４０の上面１４０ａ上を移動させて、セラミックス被膜形成部１４１から離れた位置に移動させる。

　次に、レーザー光源１１０からレーザー光を発振させるとともに、集光レンズ１２０にて、そのレーザー光を集光して、基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０にレーザー光１７０を照射して、原料粉体４０を焼結する。これにより、基板１１の一面１１ａに、単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成する。

　基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０に照射するレーザー光１７０の速度は、５ｍｍ／ｓ以上１００００ｍｍ／ｓ以下であることが好ましく、１０ｍｍ／ｓ以上５０００ｍｍ／ｓ以下であることがより好ましい。
　レーザー光１７０の速度が上記の範囲内であれば、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。

　基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０に照射するレーザー光１７０の波長は、１０ｎｍ以上２００００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　レーザー光１７０の波長が上記の範囲内であれば、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。

　基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０に照射するレーザー光１７０の強度は、１０Ｗ以上１０００Ｗ以下であることが好ましく、２０Ｗ以上４００Ｗ以下であることがより好ましい。
　レーザー光１７０の強度が上記の範囲内であれば、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。

　本実施形態のセラミックス部材の製造方法では、基板１１の一面１１ａ対するセラミックス被膜１２の形成は、複数回に渡って行われる。
　図５に示すように、例えば、セラミックス被膜１２の形成Ｎ（Ｎは１以上の自然数）回目に、Ｘ方向に基板１１の一面１１ａを走査しながら、基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０にレーザー光１７０を照射して、原料粉体４０を焼結する。続いて、図５に示すように、セラミックス被膜１２の形成Ｎ（Ｎは１以上の自然数）＋１回目に、Ｙ方向に基板１１の一面１１ａを走査しながら、基板１１の一面１１ａに配した原料粉体４０にレーザー光１７０を照射して、原料粉体４０を焼結する。
　原料粉体４０を焼結する回数は特に限定されない。セラミックス被膜１２の厚さが７．５μｍ以上１８μｍ以下の範囲の任意の値となるまで、原料粉体４０の焼結を繰り返す。

　図５に示すように、基板１１の一面１１ａにおいて、Ｘ方向にレーザー光１７０を走査する間隔ｄ_１およびＹ方向にレーザー光１７０を走査する間隔ｄ_２は、１０μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上１０００μｍ以下であることがより好ましい。
　レーザー光１７０を走査する間隔ｄ_１および間隔ｄ_２が上記の範囲内であれば、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜１２を形成することができる。

　原料粉体４０に含まれる酸化ジルコニウム粉体は、平均一次粒子径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
　酸化ジルコニウム粉体の平均一次粒子径が５ｎｍ未満では、凝集し粉末の敷設が困難となる。一方、酸化ジルコニウム粉体の平均一次粒子径が５００ｎｍを超えると、セラミックス被膜が均一に形成しなくなる。

　原料粉体４０に含まれる酸化ジルコニウム粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　酸化ジルコニウム粉体のｄ５０が２０００ｎｍ以上であれば、セラミックス被膜が均一に形成しなくなる。一方、酸化ジルコニウム粉体のｄ５０が２０ｎｍ以下であれば、凝集し粉末の敷設が困難となる。

　なお、本実施形態のセラミックス部材の製造方法では、基板１１の一面１１ａ対するセラミックス被膜１２の形成は、複数回に渡って行われる。そのため、原料粉体４０の焼結が完了する度に、支持部材１５０によって、セラミックス被膜形成部１４１内にて基板１１を台座１４０の厚さ方向の下方に移動させて、セラミックス被膜形成部１４１内に、基板１１の一面１１ａとセラミックス被膜形成部１４１の内側面１４１ａからなる空間１６０を新たに形成する。そして、この新たに形成した空間１６０内に原料粉体４０を供給して、原料粉体４０を焼結する。

　原料粉体４０は、酸化ジルコニウム粉体に加えて、さらに酸化グラフェン粉体を含んでいてもよい。
　原料粉体４０が、酸化ジルコニウム粉体に加えて、酸化グラフェン粉体を含むことにより、上述のように、セラミックス被膜１２に含まれる単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界に金属ジルコニウムを偏析させることができる。これにより、得られたセラミックス部材１０は、絶縁性と導電性を兼ね備えたものとなる。

　原料粉体４０が、酸化ジルコニウム粉体に加えて、酸化グラフェン粉体を含む場合、原料粉体４０の総量１００質量％における酸化グラフェン粉体の含有量は、８質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。
　酸化グラフェン粉体の含有量が８質量％以上であれば、セラミックス被膜１２に含まれる単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒３０の粒界に金属ジルコニウムを偏析させることができる。一方、酸化グラフェン粉体の含有量が１５質量％を超えると、セラミック被膜中に空隙が形成する。

　なお、原料粉体４０が、酸化ジルコニウム粉体に加えて、酸化グラフェン粉体を含む場合、原料粉体４０における酸化グラフェン粉体以外の成分は、主に酸化ジルコニウム粉体である。原料粉体４０は、酸化ジルコニウム粉体や酸化グラフェン粉体以外に、微量の不純物を含むこともある。

　本実施形態のセラミックス部材の製造方法によれば、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板１１の一面１１ａに配した、平均一次粒子径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の酸化ジルコニウム粉体を含む原料粉体にレーザー光を照射して、その原料粉体を焼結して、基板１１の一面１１ａに単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜を形成するため、基板１１の一面１１ａに、基板１１との密着性に優れ、緻密なセラミックス被膜１２を形成することができる。

　以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。

［実験例１］
　図３および図４に示すセラミックス部材の製造装置を用いて、厚さ１ｍｍのモリブデン基板（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数５．４×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１０２８０ｋｇ／ｍ^３、比熱２５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、モリブデン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　レーザー光源としては、ファイバーレーザーを用いた。
　モリブデン基板の一面に配された酸化ジルコニウム粉体に照射するレーザー光の速度を１０ｍｍ／ｓとした。
　モリブデン基板の一面に配された酸化ジルコニウム粉体に照射するレーザー光の強度を２０．６Ｗとした。
　モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～２１回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図６～図１３に示す。図６は、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図７は、焼結工程を２回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８は、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図９は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１０は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１１は、焼結工程を１３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２は、焼結工程を１７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３は、焼結工程を２１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。
　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）としては、日本電子社製のＪＳＭ－６０１０Ｖを用いた。

　図６～図１３の結果から、焼結工程を３回以上行うことにより、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、焼結工程の回数が増えるに従って、セラミックス被膜の表面は亀裂が少なく、滑らかな面になることが分かった。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板の断面を観察した。結果を図１４～図１７に示す。図１４は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１５は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１６は、焼結工程を１３回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１７は、焼結工程を１７回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図１４～図１７の結果から、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなる緻密なセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜の間に界面が存在しており、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが予測された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜が密着していることが予測された。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、モリブデン基板の断面を観察した。結果を図１８～図２２に示す。図１８は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１９は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。図２０は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってアルミニウム（Ａｌ）を検出した結果を示す図である。図２１は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図２２は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。
　エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)としては、日本電子社製のＪＳＭ－６０１０Ｖを用いた。

　図１８～図２２の結果から、モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素とアルミニウムは、モリブデン基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。

　また、焼結工程を行う度に、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の厚さを測定した。
　セラミックス被膜の厚さは、試料の断面を走査型電子顕微鏡（商品名：ＳＭ－６０１０ＬＶ、日本電子社製）を用いて測定した。
　焼結工程の回数とモリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の厚さとの関係を調べた。結果を図２３に示す。
　図２３の結果から、焼結工程を行う回数が増えるに伴って、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の厚さが大きくなることが分かった。また、焼結工程が１７回でセラミックス被膜の厚さが最大となり、そのときのセラミックス被膜の厚さは１８μｍであった。また、焼結工程が１７回を超えると、モリブデン基板の一面に形成されるセラミックス被膜の厚さは、次第に小さくなっていくと考えられる。

　また、焼結工程を行う度に、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、全自動多目的Ｘ線回折装置（リガク、スマートラボ）を用いて、θ－２θ法により得られた回折ピークにより行った。結果を図２４に示す。
　図２４の結果から、モリブデン基板の一面には、単斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、原料粉末の酸化ジルコニウムと結晶構造が同じであることが確認された。また、焼結工程を５回以上行うことにより、正方晶系酸化ジルコニウムのピークが観察されなくなり、セラミックス被膜は単斜晶系酸化ジルコニウムのみを含むことが確認された。このときのセラミックス被膜の厚さは７．５μｍであった。すなわち、セラミックス被膜の厚さが７．５μｍ以上であれば、正方晶系酸化ジルコニウムのピークが観察されなくなり、セラミックス被膜は単斜晶系酸化ジルコニウムのみを含むことが確認された。
　また、焼成工程を１回行った後、焼成工程を３回行った後、および、焼成工程を５回行った後に、全自動多目的Ｘ線回折装置（リガク、スマートラボ）を用いて、θ－２θ法により得られた回折ピークの強度比により、セラミックス被膜における単斜晶系酸化ジルコニウムおよび正方晶系酸化ジルコニウムの含有量を測定した。結果を表１に示す。

［実験例２］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍの銅基板（熱伝導率４０１Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数１．１７×１０^－４ｍ^２／ｓ、密度８９４０ｋｇ／ｍ^３、比熱３８５Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、銅基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　銅基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経た銅基板を、その一面側から観察した。結果を図２５～図２９に示す。図２５は、焼結工程を１回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図２６は、焼結工程を３回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図２７は、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図２８は、焼結工程を７回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図２９は、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図２５～図２９の結果から、焼結工程を３回以上行うことにより、銅基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、焼結工程の回数が増えるに従って、セラミックス被膜の表面は亀裂が少なく、滑らかな面になることが分かった。

　焼結工程を５回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経た銅基板を、その一面側から観察した。結果を図３０～図３３に示す。図３０は、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図３１は、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって銅（Ｃｕ）を検出した結果を示す図である。図３２は、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図３３は、焼結工程を５回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図３０～図３３の結果から、銅基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、銅基板を構成する銅がセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素は、銅基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された銅は、銅基板に起因するものである。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経た銅基板を、その一面側から観察した。結果を図３４～図３７に示す。図３４は、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図３５は、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって銅（Ｃｕ）を検出した結果を示す図である。図３６は、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図３７は、焼結工程を９回行った後に、銅基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図３４～図３７の結果から、銅基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、銅基板を構成する銅がセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素は、銅基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された銅は、銅基板に起因するものである。

　また、焼結工程を７回行った後、Ｘ線回折により、銅基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。結果を図３８に示す。
　図３８の結果から、銅基板の一面には、単斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。銅基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、原料粉末の酸化ジルコニウムと結晶構造が同じであることが確認された。

［実験例３］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのアルミニウム基板（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数９．７８×１０^－４ｍ^２／ｓ、密度２７００ｋｇ／ｍ^３、比熱８９７Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、アルミニウム基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　アルミニウム基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～９回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たアルミニウム基板を、その一面側から観察した。結果を図３９～図４２に示す。図３９は、焼結工程を１回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図４０は、焼結工程を３回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図４１は、焼結工程を７回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図４２は、焼結工程を９回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図３９～図４２の結果から、焼結工程を３回以上行うことにより、アルミニウム基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、焼結工程の回数が増えるに従って、セラミックス被膜の表面は亀裂が少なく、滑らかな面になることが分かった。

　焼結工程を５回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼結工程を経たアルミニウム基板を、その一面側から観察した。結果を図４３～図４６に示す。図４３は、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図４４は、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってアルミニウム（Ａｌ）を検出した結果を示す図である。図４５は、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図４６は、焼結工程を５回行った後に、アルミニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図４３～図４６の結果から、アルミニウム基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、アルミニウム基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素は、アルミニウム基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出されたアルミニウムは、アルミニウム基板に起因するものである。

　また、焼結工程を５回行った後、Ｘ線回折により、アルミニウム基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。結果を図４７に示す。
　図４７の結果から、アルミニウム基板の一面には、単斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。アルミニウム基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、単斜晶系酸化ジルコニウムと正方晶系酸化ジルコニウムを含み、原料粉末の酸化ジルコニウムと結晶構造が一部異なる状態で安定化していることが確認された。

　また、焼成工程を９回行った後に、実験例１と同様にして、セラミックス被膜における単斜晶系酸化ジルコニウムおよび正方晶系酸化ジルコニウムの含有量を測定した。結果を表２に示す。

［実験例４］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのチタン基板（熱伝導率２１．９Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数９．２８×１０^－６ｍ^２／ｓ、密度４５０６ｋｇ／ｍ^３、比熱２５．０６Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、チタン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　チタン基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～５回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たチタン基板を、その一面側から観察した。結果を図４８～図５１に示す。図４８は、焼結工程を１回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図４９は、焼結工程を２回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図５０は、焼結工程を３回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図５１は、焼結工程を５回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図４８～図５１の結果から、焼結工程により、１回目からチタン基板の一面に形成されるセラミックス被膜の表面は滑らかな面になるものの、大きな亀裂が生じることが確認された。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼結工程を経たチタン基板を、その一面側から観察した。結果を図５２～図５５に示す。図５２は、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図５３は、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってチタン（Ｔｉ）を検出した結果を示す図である。図５４は、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。図５５は、焼結工程を９回行った後に、チタン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。

　図５２～図５５の結果から、チタン基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。しかしながら、セラミックス被膜の表面でチタンが検出されており、チタン基板を構成するチタンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していると考えられる。

　また、焼結工程を９回行った後、Ｘ線回折により、チタン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。結果を図５６に示す。
　図５６の結果から、チタン基板の一面には、正斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。チタン基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、正方晶であり、原料粉末の酸化ジルコニウムと結晶構造が異なる状態で安定化していることが確認された。

［実験例５］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのジルコニウム基板（熱伝導率２２．６Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数１．２４×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度６５２０ｋｇ／ｍ^３、比熱２７８Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、ジルコニウム基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　ジルコニウム基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たジルコニウム基板を、その一面側から観察した。結果を図５７～図６０に示す。図５７は、焼結工程を１回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図５８は、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図５９は、焼結工程を５回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６０は、焼結工程を７回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図５７～図６０の結果から、焼結工程により、１回目からチタン基板の一面に形成されるセラミックス被膜の表面は滑らかな面になるものの、大きな亀裂が生じることが確認された。

　焼結工程を３回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼結工程を経たジルコニウム基板を、その一面側から観察した。結果を図６１～図６３に示す。図６１は、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６２は、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図６３は、焼結工程を３回行った後に、ジルコニウム基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図６１～図６３の結果から、ジルコニウム基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。しかしながら、セラミックス被膜の表面でジルコニウムが検出されており、ジルコニウム基板を構成するジルコニウムがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していると考えられる。

　また、焼結工程を３回行った後、Ｘ線回折により、ジルコニウム基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。その結果、ジルコニウム基板の一面には、単斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。

［実験例６］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのステンレス鋼基板（熱伝導率２６Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数４．０３×１０^－６ｍ^２／ｓ、密度７９３０ｋｇ／ｍ^３、比熱５１０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、ステンレス鋼基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　ステンレス鋼基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たステンレス鋼基板を、その一面側から観察した。結果を図６４～図６６に示す。図６４は、焼結工程を１回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６５は、焼結工程を３回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６６は、焼結工程を７回行った後に、ステンレス鋼基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図６４～図６６の結果から、焼結工程を何回行っても、ステンレス鋼基板の一面に、原料粉末が付着することがなく、セラミックス被膜が形成されないことが確認された。

［実験例７］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのモリブデン基板（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数５．２５×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１０２８０ｋｇ／ｍ^３、比熱２５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、モリブデン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５００ｎｍであり、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）の含有量が３質量％のイットリア部分安定酸化ジルコニウム粉体を用いた。このイットリア部分安定酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、正斜晶と立方晶であった。
　モリブデン基板の一面にイットリア部分安定酸化ジルコニウム粉体を配し、そのモリブデン酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図６７～図７０示す。図６７は、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６８は、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図６９は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図７０は、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図６７～図７０の結果から、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜には、亀裂が生じていることが確認された。

　また、焼結工程を７回行った後、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。結果を図７１に示す。
　図７１の結果から、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、正方晶であり、原料粉末のイットリア部分安定酸化ジルコニウムと結晶構造が異なる状態で安定化していることが確認された。

［実験例８］
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのモリブデン基板（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数５．３５×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１０２８０ｋｇ／ｍ^３、比熱２５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、モリブデン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５００ｎｍであり、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）の含有量が８質量％のイットリア部分安定酸化ジルコニウム粉体を用いた。このイットリア部分安定酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、立方晶であった。
　モリブデン基板の一面にモリブデン酸化ジルコニウム粉体を配置し、そのモリブデン酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図７２～図７５示す。図７２は、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図７３は、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図７４は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図７５は、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図７２～図７５の結果から、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜には、多数の亀裂が生じていることが確認された。

　また、焼結工程を７回行った後、Ｘ線回折により、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜の構造解析を行った。
　Ｘ線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、実験例１と同様に行った。結果を図７６に示す。
　図７６の結果から、モリブデン基板の一面に形成されたセラミックス被膜に含まれる酸化ジルコニウムは、立方晶であり、原料粉末のイットリア部分安定酸化ジルコニウムと結晶構造が同じであることが確認された。

［実験例９］
　原料粉体として、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体と、酸化グラフェンとを含むものを用意した。
　この原料粉体における酸化ジルコニウム粉体の含有量は９８質量％、酸化グラフェンの含有量は２質量％であった。
　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、この原料粉体観察した。結果を図７７および図７８に示す。
　また、紫外可視近赤外分光光度計（商品名：Ｖ－６７０、日本分光社製）により、この原料粉体の吸収率を測定した。結果を図７９に示す。

　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍの基モリブデン基板（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数５．３５×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１０２８０ｋｇ／ｍ^３、比熱２５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、モリブデン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、上記の酸化ジルコニウム粉体と、酸化グラフェンとを含むものを用いた。
　モリブデン基板の一面に原料粉体を配置し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～９回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図８０～図８４に示す。図８０は、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８１は、焼結工程を２回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８２は、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８３は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８４は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図８０～図８４の結果から、焼結工程を３回以上行うことにより、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが予測された。
　また、焼結工程の回数が増えるに従って、セラミックス被膜の表面は亀裂が少なく、滑らかな面になることが分かった。

　走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図８５～図８７に示す。図８５は、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８６は、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。図８７は、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図８８～図９０に示す。図８８は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図８９は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図９０は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図８８～図９０の結果から、モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析 (ＥＤＳ)により検出された酸素は、モリブデン基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板の断面を観察した。結果を図９１～図９４に示す。図９１および図９２は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図９３および図９４は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図９１～図９４の結果から、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなる緻密なセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜の間に界面が存在しており、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが予測された。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼結工程を経たモリブデン基板の断面を観察した。結果を図９５～図１００に示す。図９５は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図９６は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。図９７は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。図９８は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図９９は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。図１００は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図９５～図１００の結果から、モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜の間に界面が存在しており、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素とアルミニウムは、モリブデン基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。また、図１００において、矢印で示す線は、単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒の粒界である。

　焼結工程を９回行った後に、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼結工程を経たモリブデン基板の断面を観察した。結果を図１０１～図１０５に示す。図１０１は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した透過型電子顕微鏡像である。図１０２は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。図１０３は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図１０４は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってホウ素（Ｂ）を検出した結果を示す図である。図１０５は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図１０１～図１０５の結果から、単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒の粒界に金属ジルコニウムが偏析(濃縮)していることが確認された。

　焼結工程を９回行った後に、電子線回折により、モリブデン基板の一面を観察した。電子線回折によるセラミックス被膜の構造解析は、透過型電子顕微鏡（日本電子社製）を用いた制限視野像から得られた逆格子パターンを用いて行った。結果を図１０８および図１０９に示す。
　図１０６は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の一面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１０８は、図１０６において、円で囲まれた領域を電子線回折により解析した結果を示す図である。図１０７は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の一面を観察した走査型電子顕微鏡像である。図１０９は、図１０７において、円で囲まれた領域を電子線回折により解析した結果を示す図である。
　図１０８および図１０９の結果から、モリブデン基板の一面には、単斜晶系酸化ジルコニウムを含むセラミックス被膜が形成されていることが確認された。

　焼結工程を９回行った後に、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、モリブデン基板の断面を観察した。結果を図１１０～図１１４に示す。図１１０は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察した透過型電子顕微鏡像である。図１１１は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。図１１２は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。図１１３は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図１１４は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板の断面を観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図１１０～図１１４の結果から、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなる緻密なセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜の間に界面が存在しており、モリブデン基板を構成するモリブデンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが予測された。また、モリブデン基板とセラミックス被膜が密着していることが予測された。

　また、図１１５および図１１６に、酸化ジルコニウム被膜とモリブデン基板の界面近傍を観察した走査型電子顕微鏡像を示す。
　図１１５および図１１６の結果から、酸化ジルコニウム被膜とモリブデン基板の界面には、反応層が観察されないことが確認された。

［実験例１０］
　原料粉体として、平均一次粒子径１μｍ～３μｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が２．３ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用意した。この酸化ジルコニウム粉体の走査型電子顕微鏡像を、図１１７および図１１８に示す。
　実験例１と同様にして、厚さ１ｍｍのモリブデン基板（熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数５．３５×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１０２８０ｋｇ／ｍ^３、比熱２５０Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、モリブデン基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配置し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～９回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図１１９～図１２４に示す。図１１９は、焼結工程を１回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２０は、焼結工程を３回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２１は、焼結工程を５回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２２は、焼結工程を７回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２３および図１２４は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２４は、図１２３の一部を拡大した図である。

　図１１９～図１２４の結果から、焼結工程を繰り返しても、モリブデン基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていないことが予測された。

　焼結工程を９回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経たモリブデン基板を、その一面側から観察した。結果を図１２５～図１２８に示す。図１２５は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１２６は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってモリブデン（Ｍｏ）を検出した結果を示す図である。図１２７は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図１２８は、焼結工程を９回行った後に、モリブデン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。

　図１２５～図１２８の結果から、モリブデン基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていないことが確認された。

［実験例１１］
　実験例１と同様にして、厚さ４．６ｍｍの超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板（熱伝導率７０Ｗ／ｍ・Ｋ、熱拡散係数２．３×１０^－５ｍ^２／ｓ、密度１４３２０ｋｇ／ｍ^３、比熱２０９Ｊ／ｋｇ・Ｋ）の一面に配された原料粉体にレーザー光を照射して、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板の一面にて原料粉体を焼結した。
　原料粉体としては、平均一次粒子径５０ｎｍ、粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が５５０ｎｍの純度１００％の酸化ジルコニウム粉体を用いた。この酸化ジルコニウム粉体の結晶構造は、単斜晶であった。
　超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板の一面に酸化ジルコニウム粉体を配し、その酸化ジルコニウム粉体の焼結が完了するまでの工程を焼結工程とし、その焼結工程を１回～１７回行った。

　焼結工程が完了する度に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、焼結工程を経た銅基板を、その一面側から観察した。結果を図１２９～図１３５に示す。図１２９は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３０は、焼結工程を３回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３１は、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３２は、焼結工程を７回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３３は、焼結工程を９回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３４は、焼結工程を１１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３５は、焼結工程を１７回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。

　図１２９～図１３５の結果から、焼結工程を１回以上行うことにより、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板の一面に、酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが予測された。また、焼結工程の９回以上になると、セラミックス被膜の表面が滑らかな面でなくなることが分かった。

　焼結工程を１回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経た超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した。結果を図１３６～図１４１に示す。図１３６は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１３７は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってタングステン（Ｗ）を検出した結果を示す図である。図１３８は、焼結工程を１回行った後に、タングステン基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって炭素（Ｃ）を検出した結果を示す図である。図１３９は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってコバルト（Ｃｏ）を検出した結果を示す図である。図１４０は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図１４１は、焼結工程を１回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。
　また、ＥＤＳ分析による元素分析の結果を表３に示す。

　図１３６～図１４１の結果から、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を構成するタングステンがセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素は、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板や酸化ジルコニウムに含まれる構成元素である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出されたコバルトは、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板に含まれる構成元素である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出されたタングステンは、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板に起因するものである。

　焼結工程を５回行った後に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とエネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により、焼成行程を経た超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した。結果を図１４２～図１４５に示す。図１４２は、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察した走査型電子顕微鏡像である。図１４３は、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってジルコニウム（Ｚｒ）を検出した結果を示す図である。図１４４は、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によって酸素（Ｏ）を検出した結果を示す図である。図１４５は、焼結工程を５回行った後に、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を、その一面側から観察したＥＤＳ分析によってコバルト（Ｃｏ）を検出した結果を示す図である。
　また、ＥＤＳ分析による元素分析の結果を表４に示す。

　図１４２～図１４５の結果から、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板の一面に酸化ジルコニウムからなるセラミックス被膜が形成されていることが確認された。また、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板を構成する銅がセラミックス被膜を構成する酸化ジルコニウムに固溶していないことが確認された。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出された酸素は、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板や酸化ジルコニウムに含まれる不純物である。エネルギー分散型Ｘ線分析(ＥＤＳ)により検出されたコバルトは、超硬合金(ＷＣ－Ｃｏ)基板に起因するものである。

１０　セラミックス部材
１１　基板
１２　セラミックス被膜
３０　結晶粒
３５　粒界
４０　原料粉体
１００　セラミックス部材の製造装置
１１０　レーザー光源
１２０　集光レンズ
１３０　粉体供給部
１４０　台座
１４１　セラミックス被膜形成部
１５０　支持部材
１６０　空間
１７０　レーザー光

Claims

　熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板と、該基板の一面に形成された単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜と、を備えるセラミックス部材。
　前記セラミックス被膜は、さらに正方晶系酸化ジルコニウムを含む請求項１に記載のセラミックス部材。
　前記セラミックス被膜に含まれる前記単斜晶系酸化ジルコニウムと前記正方晶系酸化ジルコニウムの割合は、質量比で８４：１６～９２：８である請求項２に記載のセラミックス部材。
　前記セラミックス被膜は、さらに酸化グラフェンを含み、
　前記単斜晶系酸化ジルコニウムの結晶粒の粒界に金属ジルコニウムが偏析している請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
　前記セラミックス被膜の厚さは、７．５μｍ以上１８μｍ以下である請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
　前記基板は、モリブデン、銅またはアルミニウムからなる請求項１～５のいずれか１項に記載のセラミックス部材。
　熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の基板の一面に配した、平均一次粒子径が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の酸化ジルコニウム粉体を含む原料粉体にレーザー光を照射して、前記原料粉体を焼結して、前記基板の一面に単斜晶系酸化ジルコニウムを少なくとも含むセラミックス被膜を形成するセラミックス部材の製造方法。
　前記酸化ジルコニウム粉体の粒度分布の累積体積百分率が５０％のときの粒径（ｄ５０）が２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である請求項７に記載のセラミックス部材の製造方法。
　前記レーザー光の波長は、１０ｎｍ以上２００００ｎｍ以下である請求項７または８に記載のセラミックス部材の製造方法。
　前記原料粉体は、さらに酸化グラフェン粉体を含む請求項７～９のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。
　前記セラミックス被膜の厚さは、７．５μｍ以上１８μｍ以下である請求項７～１０のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。
　前記基板は、モリブデン、銅またはアルミニウムからなる請求項７～１１のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法。