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JP7526452B2 - Coating material having inorganic coating, and manufacturing method and manufacturing device thereof - Google Patents
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JP7526452B2 - Coating material having inorganic coating, and manufacturing method and manufacturing device thereof - Google Patents

Coating material having inorganic coating, and manufacturing method and manufacturing device thereof Download PDF

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Description

本発明は、緻密な無機被膜を有する被覆材及びその製造方法並びに製造装置に関する。 The present invention relates to a coating material having a dense inorganic coating, and a manufacturing method and manufacturing device thereof.

従来、例えば、ロケットの燃焼室やノズルなどの素材、又はSi等の半導体製造やAl溶湯における高温加熱炉として、耐熱性に優れた黒鉛(炭素繊維/炭素複合材である場合をも含む。)が使用されており、その耐食性(耐エロージョン性)を向上させるために、各種の表面被覆が施されている場合が多い。
表面被覆方法として、下記の技術が知られている。
Graphite (including carbon fiber/carbon composite materials) having excellent heat resistance has conventionally been used as a material for, for example, rocket combustion chambers and nozzles, or high-temperature heating furnaces for the production of semiconductors such as Si and the like, and for molten Al, and in order to improve its corrosion resistance (erosion resistance), various types of surface coatings are often applied to the graphite.
The following techniques are known as surface coating methods.

特許文献1には、黒鉛ノズルの内面に、炭化ジルコニウム(ZrC、融点:約3540℃)、炭化チタン(TiC、融点:約3180℃)等の炭化物セラミックスをCVD(化学的蒸着法)や、塗布-焼成プロセス等によってコーティングする方法が開示されている。
特許文献2には、Siの結晶成長装置中のSiソース材料を収容するための石英製るつぼを保持するためのグラファイト製るつぼの全表面を、SiC、TiC、NbC、TaC、ZrC及びこれらの混合物のいずれかで形成されたコーティングが開示されている。そして、グラファイト製るつぼの表面を炭化物コーティングで被覆し、炭素の蒸発を防止すると共に、石英製るつぼがグラファイト製るつぼと接する面において、石英製るつぼを窒化シリコンでコーティングすることにより、炭化物コーティングと石英との反応を防止することができることが記載されている。
特許文献3には、アルミニウム蒸発用るつぼの表面を熱CVD法で1000℃~1400℃に加熱しつつZrC層を形成する技術が開示されている。具体的には、ジルコニウムの原料を塩化物(ZrCl)とし、さらに水素ガス、アルゴンガス等を供給して、Zr層を形成し、基材である炭素るつぼと反応させることにより炭化物(ZrC)を形成させている。
特許文献4には、プラズマCVD法によりZrCのコーティング処理方法が開示されている。具体的には、ジルカロイ基材上に、原料ガスとしてZrCl、CH、Hの混合ガスを用いて製膜している。このとき、ハロゲン雰囲気(ZrCl)での製膜時に、基材の腐食を防止するため、スパッタリングにより基材表面に保護層を導入している。
また、特許文献5には、加熱体を収容する炉心管を備えた加熱炉において、炉心管の少なくとも内表面が、TiC、ZrC、HfCのいずれか1種からなることを特徴とする加熱炉とその製法が開示されている。更に、光ファイバの線引き工程等のSiO材料の加熱炉において、カーボン製の炉心管内表面の劣化を防止するために、高温において蒸気圧がCより低くなお且つSiOとの反応性もCより小さい高純度の材質としてTi、Zr及びHfという4A族元素の炭化物が好ましく、CVD法によりこれらのコーティング層を持つカーボン製の炉心管が開示されている。
Patent Document 1 discloses a method of coating the inner surface of a graphite nozzle with carbide ceramics such as zirconium carbide (ZrC, melting point: about 3540° C.) or titanium carbide (TiC, melting point: about 3180° C.) by chemical vapor deposition (CVD) or a coating-firing process.
Patent Document 2 discloses a coating formed of any one of SiC, TiC, NbC, TaC, ZrC, and mixtures thereof on the entire surface of a graphite crucible for holding a quartz crucible for containing a Si source material in a Si crystal growth apparatus, and describes that the surface of the graphite crucible is covered with a carbide coating to prevent carbon evaporation, and the quartz crucible is coated with silicon nitride on the surface where the quartz crucible contacts the graphite crucible, thereby preventing a reaction between the carbide coating and quartz.
Patent Document 3 discloses a technique for forming a ZrC layer while heating the surface of an aluminum evaporation crucible to 1000° C. to 1400° C. by thermal CVD. Specifically, the zirconium raw material is chloride (ZrCl 4 ), and hydrogen gas, argon gas, etc. are further supplied to form a Zr layer, which is then reacted with the carbon crucible base material to form a carbide (ZrC).
Patent Document 4 discloses a method for coating ZrC by plasma CVD. Specifically, a film is formed on a zircaloy substrate using a mixed gas of ZrCl4 , CH4 , and H2 as raw material gas. At this time, in order to prevent corrosion of the substrate during film formation in a halogen atmosphere ( ZrCl4 ), a protective layer is introduced on the substrate surface by sputtering.
Patent Document 5 discloses a heating furnace equipped with a core tube that houses a heater, characterized in that at least the inner surface of the core tube is made of one of TiC, ZrC, and HfC, and a manufacturing method thereof. Furthermore, in a heating furnace for SiO2 material in an optical fiber drawing process or the like, in order to prevent deterioration of the inner surface of a carbon core tube, carbides of 4A group elements such as Ti, Zr, and Hf are preferable as high purity materials that have a lower vapor pressure than C at high temperatures and a lower reactivity with SiO2 than C, and a carbon core tube having a coating layer of these by a CVD method is disclosed.

高温での腐食環境下に適応する材料として炭化珪素(SiC)が知られている。SiCは高温で防護性の高いSiOの皮膜を形成するため、高温耐酸化性に優れるが、1700℃以上では熱分解や機械的強度の低下が著しく、SiC単一材料では、これ以上の温度域での使用は難しい。そのため、SiCとZrCとを組み合わせた被覆部材が知られている。
非特許文献1には、ZrCl-CH-H-Arを原料としたCVD法によりSi基材上にZrCとSiCで構成される膜を形成した技術が開示されている。
また、非特許文献2には、C/C複合材上に、Si原料(MTS:CHSiCl)と水素ガスを用いたCVD法によりSiC膜を形成し、その後、ZrCl、CHガス及び水素ガスを用いたCVD法によりZrC膜を形成し、多層構造としたことが開示されている。
Silicon carbide (SiC) is known as a material suitable for use in corrosive environments at high temperatures. SiC has excellent high-temperature oxidation resistance because it forms a highly protective SiO2 coating at high temperatures, but at temperatures above 1700°C, it is subject to significant thermal decomposition and mechanical strength loss, making it difficult to use SiC alone at temperatures above this range. For this reason, coating members that combine SiC and ZrC are known.
Non-Patent Document 1 discloses a technique for forming a film composed of ZrC and SiC on a Si substrate by a CVD method using ZrCl 4 --CH 4 --H 2 --Ar as a raw material.
Furthermore, Non-Patent Document 2 discloses that a SiC film is formed on a C/C composite material by a CVD method using a Si source (MTS: CH 3 SiCl 3 ) and hydrogen gas, and then a ZrC film is formed by a CVD method using ZrCl 4 , CH 4 gas, and hydrogen gas, to form a multilayer structure.

特開平8-217575号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-217575 特開平7-89789号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-89789 特開平3-249172号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-249172 特開昭62-80270号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-80270 特開平10-338538号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-338538

F. Wangら、Ceram. Int. 43(2017) 2853-2858F. Wang et al., Ceram. Int. 43(2017) 2853-2858 Q. Liuら、Surf. Coat. Technol. 205(2011) 4299-4303Q. Liu et al., Surf. Coat. Technol. 205(2011) 4299-4303

本発明の目的は、基材との密着性に優れ、緻密な無機被膜を有する被覆材を提供することである。また、本発明の他の目的は、環境負荷の低減効果を有する被覆材の製造方法及び製造装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a coating material having a dense inorganic coating that has excellent adhesion to the substrate. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method and manufacturing apparatus for a coating material that has the effect of reducing the environmental load.

本発明者らは、航空機又は宇宙機に用いられる高温部品、原子力関連の高温部品、加熱炉等において、基材と、その表面に配された無機被膜とが一体化した被覆材及びその製造方法について検討を行い、本発明を完成するに至った。
本発明における1の観点の被覆材(以下、「第1態様の被覆材」ともいう)は、基材と、該基材の表面の少なくとも一部を被覆する無機被膜とを備え、該無機被膜は、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなることを特徴とする。
本発明における1の観点の被覆材の製造方法(以下、「第1態様の製造方法」ともいう)は、第1態様の被覆材を製造する方法であり、ジルコニウム原子を含む有機化合物の気化物を基材の表面に滞留させた状態で、該気化物にパワー密度が60W/cm以上のレーザーを照射することを特徴とする。
本発明における1の観点の被覆材の製造装置(以下、「第1態様の製造装置」ともいう)は、内部に基材が載置される製膜室と、該製膜室の中に、ジルコニウム原子を含む有機化合物の気化物を供給する原料ガス供給手段と、基材の表面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、を備えることを特徴とする。
本発明における他の観点の被覆材(以下、「第2態様の被覆材」ともいう)は、基材と、該基材の表面の少なくとも一部を被覆する無機被膜とを備え、該無機被膜は、炭化ジルコニウムと炭化珪素とを含む複合材料からなることを特徴とする。
本発明における他の観点の被覆材の製造方法(以下、「第2態様の製造方法」ともいう)は、第2態様の被覆材を製造する方法であり、ジルコニウム原子を含む有機化合物の気化物と、珪素原子を含む有機化合物の気化物とを基材の表面に滞留させた状態で、これらの気化物にレーザーを照射することを特徴とする。
本発明における他の観点の被覆材の製造装置(以下、「第2態様の製造装置」ともいう)は、内部に基材が載置される製膜室と、該製膜室の中に、ジルコニウム原子を含む有機化合物の気化物、及び、珪素原子を含む有機化合物の気化物の混合物を供給する原料ガス供給手段と、基材の表面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、を備えることを特徴とする。
The present inventors have investigated a coating material in which a substrate and an inorganic coating disposed on the surface thereof are integrated, and a manufacturing method thereof, for use in high-temperature parts used in aircraft or spacecraft, high-temperature parts related to nuclear power, heating furnaces, and the like, and have completed the present invention.
A coating material according to one aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "coating material of the first embodiment") comprises a substrate and an inorganic coating covering at least a portion of a surface of the substrate, the inorganic coating being characterized in that the inorganic coating is made of zirconium carbide having an oxygen content of 16 atomic % or less.
A method for producing a coating material according to one aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "production method of the first embodiment") is a method for producing a coating material according to the first embodiment, and is characterized in that a vaporized product of an organic compound containing zirconium atoms is allowed to reside on the surface of a substrate, and the vaporized product is irradiated with a laser having a power density of 60 W/ cm2 or more.
A coating material manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "first embodiment of the manufacturing apparatus") is characterized by comprising a film formation chamber in which a substrate is placed, a raw material gas supply means for supplying a vaporized product of an organic compound containing zirconium atoms into the film formation chamber, and a laser irradiation means for irradiating a laser onto a surface of the substrate.
A coating material according to another aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "coating material of the second embodiment") comprises a substrate and an inorganic coating covering at least a portion of a surface of the substrate, the inorganic coating being made of a composite material containing zirconium carbide and silicon carbide.
A method for producing a coating material according to another aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "second embodiment of the production method") is a method for producing a coating material according to the second embodiment, which is characterized in that a vaporized material of an organic compound containing zirconium atoms and a vaporized material of an organic compound containing silicon atoms are allowed to reside on the surface of a substrate, and these vaporized materials are irradiated with a laser.
A coating material manufacturing apparatus according to another aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the "manufacturing apparatus of the second embodiment") is characterized in that it comprises a film formation chamber in which a substrate is placed, raw material gas supply means for supplying a mixture of a vaporized organic compound containing zirconium atoms and a vaporized organic compound containing silicon atoms into the film formation chamber, and laser irradiation means for irradiating a laser onto a surface of the substrate.

本発明の被覆材は、融点が約3540℃の炭化ジルコニウムを含むため、高温部品として好適である。
本発明の被覆材製造方法及び被覆材製造装置は、製膜室内部の全体を高い温度に設定する必要がなく、従来、公知のCVDの不具合とされた製膜室の内壁への製膜を抑制して、基材の所定位置に、密着性に優れた緻密な無機被膜を形成させることができ、環境負荷を低減する方法及び装置として有用である。
The coating material of the present invention is suitable for use as a high temperature component because it contains zirconium carbide, which has a melting point of about 3540°C.
The coating material manufacturing method and coating material manufacturing apparatus of the present invention do not require setting the entire inside of the film formation chamber to a high temperature, and can suppress film formation on the inner walls of the film formation chamber, which has traditionally been considered a problem with known CVD methods, and can form a dense inorganic coating with excellent adhesion in a predetermined position on the substrate, making them useful as a method and apparatus for reducing the environmental burden.

本発明の製造装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a production apparatus of the present invention. 実施例1-1~1-3で得られた無機被膜のX線回折パターンである。1 shows X-ray diffraction patterns of the inorganic coatings obtained in Examples 1-1 to 1-3. 実施例1-1で得られた無機被膜の表面の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of the surface of the inorganic coating obtained in Example 1-1. 実施例1-1で得られた無機被膜の断面(破断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (fracture surface) of the inorganic coating obtained in Example 1-1. 実施例1-3で得られた無機被膜の表面の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of the surface of the inorganic coating obtained in Example 1-3. 実施例1-3で得られた無機被膜の断面(破断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (fracture surface) of the inorganic coating obtained in Example 1-3. 実施例1-3で得られた無機被膜の断面(平滑加工後断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (cross section after smoothing processing) of the inorganic coating obtained in Example 1-3. 実施例1-4で得られた無機被膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of the inorganic coating obtained in Example 1-4. 実施例1-4で得られた無機被膜の断面(平滑加工後断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (cross section after smoothing processing) of the inorganic coating obtained in Example 1-4. 比較例1-1で得られた無機被膜の表面の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of the surface of the inorganic coating obtained in Comparative Example 1-1. 比較例1-1で得られた無機被膜の断面(破断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (fracture surface) of the inorganic coating obtained in Comparative Example 1-1. 比較例1-1で得られた無機被膜の断面(平滑加工後断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (cross section after smoothing processing) of the inorganic coating obtained in Comparative Example 1-1. 実施例2-1で得られた無機被膜のX線回折パターンである。1 is an X-ray diffraction pattern of the inorganic coating obtained in Example 2-1. 実施例2-1で得られた無機被膜の表面の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of the surface of the inorganic coating obtained in Example 2-1. 実施例2-1で得られた無機被膜の断面(破断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (fracture surface) of the inorganic coating obtained in Example 2-1. 実施例2-1で得られた無機被膜の断面(平滑加工後断面)の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of a cross section (cross section after smoothing processing) of the inorganic coating obtained in Example 2-1. 図16の画像において珪素原子の分布を反映する反射電子像である。This is a backscattered electron image reflecting the distribution of silicon atoms in the image of FIG. 図16の画像においてジルコニウム原子の分布を反映する反射電子像である。17 is a backscattered electron image reflecting the distribution of zirconium atoms in the image of FIG. 16.

本発明の被覆材は、基材の少なくとも一部の表面に無機被膜を有する複合物であり、第1態様の被覆材は、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなる無機被膜を備え、第2態様の被覆材は、炭化ジルコニウムと炭化珪素とを含む複合材料からなる無機被膜を備える。 The coating material of the present invention is a composite having an inorganic coating on at least a portion of the surface of a substrate. The coating material of the first embodiment has an inorganic coating made of zirconium carbide having an oxygen content of 16 atomic % or less, and the coating material of the second embodiment has an inorganic coating made of a composite material containing zirconium carbide and silicon carbide.

本発明の被覆材における基材は、少なくとも1000℃において溶融及び分解しないという耐熱性を有し、更に、1000℃~1300℃において炭化ジルコニウム及び炭化珪素と反応しないものからなるものであれば、特に限定されない。上記基材の構成材料は、好ましくは無機材料(セラミックス、金属、合金等)であり、例えば、アルミナ(Al)、YAG(YAl12)、ジルコニア(ZrO)、炭化珪素(SiC)、窒化ケイ素(Si)、窒化ガリウム(GaN)、シリコン(Si)、炭素、繊維強化炭素複合材料(C/C)、繊維強化SiC複合材料(SiC/SiC)等が挙げられる。 The substrate in the coating material of the present invention is not particularly limited as long as it has heat resistance such that it does not melt or decompose at least at 1000° C., and further, does not react with zirconium carbide and silicon carbide at 1000° C. to 1300° C. The constituent material of the substrate is preferably an inorganic material (ceramics, metals, alloys, etc.), such as alumina (Al 2 O 3 ), YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), gallium nitride (GaN), silicon (Si), carbon, fiber-reinforced carbon composite material (C f /C), fiber-reinforced SiC composite material (SiC f /SiC), etc.

上記基材の形状は、特に限定されず、板状、線状、塊状等とすることができ、無機被膜を有する上記基材の表面は、平面及び曲面のいずれでもよく、更には、この表面は、平滑であってよいし、凹部又は凸部を有してもよい。 The shape of the substrate is not particularly limited and may be plate-like, linear, block-like, etc. The surface of the substrate having the inorganic coating may be either flat or curved, and further, this surface may be smooth or may have concave or convex portions.

本発明の第1態様の被覆材における無機被膜は、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなる。この炭化ジルコニウムは、一般にはZrCで表されるが、これに限定されず、ジルコニウム原子及び炭素原子のモル比(C/Zr)は、好ましくは0.45~1.5、より好ましくは0.65~1.1である。炭化ジルコニウムからなる無機被膜における酸素含有量は、その全体において、一定であっても、断面方向に異なってもよい。後者の場合、無機被膜のすべての部分において、酸素含有量が16原子%以下であることが好ましい。
本発明において、酸素含有量が16原子%を超えるZrCを含む無機被膜は、Zrの酸化物ライクの成分を含むこととなり、無機被膜がクラックを有する傾向にある。また、酸素含有量の高い無機被膜を備える被覆材を使用して、高温雰囲気に晒した場合には、クラックが更に発生させることとなり、好ましくない。本発明の第1態様の被覆材における無機被膜は、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなるため、このような不具合をもたらさず、緻密性が維持される。
The inorganic coating in the coating material of the first aspect of the present invention is made of zirconium carbide having an oxygen content of 16 atomic % or less. This zirconium carbide is generally represented as ZrC, but is not limited thereto, and the molar ratio of zirconium atoms to carbon atoms (C/Zr) is preferably 0.45 to 1.5, more preferably 0.65 to 1.1. The oxygen content in the inorganic coating made of zirconium carbide may be constant throughout or may vary in the cross-sectional direction. In the latter case, it is preferable that the oxygen content is 16 atomic % or less in all parts of the inorganic coating.
In the present invention, an inorganic coating containing ZrC with an oxygen content of more than 16 atomic % contains a component like an oxide of Zr, and the inorganic coating tends to have cracks. In addition, when a coating material having an inorganic coating with a high oxygen content is used and exposed to a high temperature atmosphere, further cracks are generated, which is not preferable. Since the inorganic coating in the coating material of the first aspect of the present invention is made of zirconium carbide with an oxygen content of 16 atomic % or less, such a defect does not occur and denseness is maintained.

本発明の第1態様の被覆材において、無機被膜の厚さは、各種用途に好適な高温部材として有用であることから、好ましくは10nm以上、より好ましくは1μm~10mm、更に好ましくは5μm~100μmである。 In the coating material of the first aspect of the present invention, the thickness of the inorganic coating is preferably 10 nm or more, more preferably 1 μm to 10 mm, and even more preferably 5 μm to 100 μm, since the coating material is useful as a high-temperature component suitable for various applications.

本発明の第2態様の被覆材における無機被膜は、炭化ジルコニウムと炭化珪素とを含む複合材料からなる。この複合材料は、炭化ジルコニウム及び炭化珪素が、互いに偏在する材料ではなく、これらが均一に混合された状態で含まれる材料である。炭化ジルコニウム及び炭化珪素は、非晶質及び結晶質のいずれでもよいが、両方が結晶質であることが好ましい。
尚、炭化ジルコニウムを構成するジルコニウム原子及び炭素原子のモル比(C/Zr)は、好ましくは0.45~1.5、より好ましくは0.65~1.1である。また、炭化珪素を構成する珪素原子及び炭素原子のモル比(C/Si)は、好ましくは0.7~1.3、より好ましくは0.9~1.1である。
The inorganic coating in the coating material of the second aspect of the present invention is made of a composite material containing zirconium carbide and silicon carbide. This composite material is not a material in which zirconium carbide and silicon carbide are unevenly distributed relative to each other, but a material in which these are contained in a uniformly mixed state. The zirconium carbide and silicon carbide may be either amorphous or crystalline, but it is preferable that both are crystalline.
The molar ratio (C/Zr) of zirconium atoms to carbon atoms constituting zirconium carbide is preferably 0.45 to 1.5, more preferably 0.65 to 1.1, and the molar ratio (C/Si) of silicon atoms to carbon atoms constituting silicon carbide is preferably 0.7 to 1.3, more preferably 0.9 to 1.1.

上記複合材料に含まれる炭化ジルコニウム及び炭化珪素の含有割合は、特に限定されないが、各種用途に好適な高温部材として有用であることから、炭化ジルコニウム及び炭化珪素の合計を100モル%とすると、それぞれ、好ましくは5~95モル%及び5~95モル%、より好ましくは10~80モル%及び20~90モル%、更に好ましくは20~70モル%及び30~80モル%である。無機被膜における炭化ジルコニウム及び炭化珪素のモル比は、その全体において、一定であっても、断面方向に異なってもよい。 The content ratios of zirconium carbide and silicon carbide contained in the above composite material are not particularly limited, but since it is useful as a high-temperature component suitable for various applications, when the total of zirconium carbide and silicon carbide is 100 mol %, the content ratios are preferably 5 to 95 mol % and 5 to 95 mol %, more preferably 10 to 80 mol % and 20 to 90 mol %, and even more preferably 20 to 70 mol % and 30 to 80 mol %, respectively. The molar ratios of zirconium carbide and silicon carbide in the inorganic coating may be constant throughout the entire coating or may vary in the cross-sectional direction.

上記複合材料の組成は、ジルコニウム原子、珪素原子及び炭素原子以外に、酸素原子及び窒素原子を含むことがある。上記複合材料を構成する原子の全体を100%とすると、ジルコニウム原子及び珪素原子の合計量の割合は、好ましくは40~60%、より好ましくは45~55%であり、炭素原子の割合は、好ましくは40%以上である。また、上記複合材料が酸素原子を含む場合、酸素原子の割合は、好ましくは15%以下である。 The composition of the composite material may contain oxygen atoms and nitrogen atoms in addition to zirconium atoms, silicon atoms, and carbon atoms. If the total atoms constituting the composite material are taken as 100%, the total proportion of zirconium atoms and silicon atoms is preferably 40 to 60%, more preferably 45 to 55%, and the proportion of carbon atoms is preferably 40% or more. In addition, if the composite material contains oxygen atoms, the proportion of oxygen atoms is preferably 15% or less.

本発明の第2態様の被覆材において、無機被膜の厚さは、各種用途に好適な高温部材として有用であることから、好ましくは10nm以上、より好ましくは1μm~10mm、更に好ましくは5μm~100μmである。 In the coating material of the second aspect of the present invention, the thickness of the inorganic coating is preferably 10 nm or more, more preferably 1 μm to 10 mm, and even more preferably 5 μm to 100 μm, since it is useful as a high-temperature component suitable for various applications.

本発明における第1態様の製造方法は、ジルコニウム原子を含む有機化合物(以下、「ジルコニウム原子含有有機化合物」という)の気化物を基材の表面に滞留させた状態で、該気化物にパワー密度が60W/cm以上のレーザーを照射することを特徴とする。 The manufacturing method of the first aspect of the present invention is characterized in that a vaporized material of an organic compound containing zirconium atoms (hereinafter referred to as a "zirconium atom-containing organic compound") is allowed to remain on the surface of a base material, and the vaporized material is irradiated with a laser having a power density of 60 W/ cm2 or more.

本発明における第1態様の製造方法では、原料ガスとして、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物のみが用いられる。従来、公知のCVDによりセラミックスからなる無機被膜を製造する場合、セラミックスを形成する複数の原料成分(ハロゲン化合物、炭化水素、水素等)を用いることが一般的であったが、本発明では、1種類の原料成分、即ち、ジルコニウム原子含有有機化合物により炭化ジルコニウム膜を形成することができる。
また、本発明における無機被膜の形成は、従来のCVDと同様、密閉空間で行うものである。従来法において、上記のような複数の原料成分を混合状態としてこれらを反応させると、製造装置の内壁又は装置内の備品を汚染させることとなったが、本発明では、レーザー照射による基材への局部加熱及び被膜形成を行うため、上記不具合は抑制される。
In the manufacturing method of the first aspect of the present invention, only a vaporized product of an organic compound containing zirconium atoms is used as a raw material gas. Conventionally, when an inorganic coating made of ceramics is manufactured by a known CVD method, a plurality of raw material components (halogen compounds, hydrocarbons, hydrogen, etc.) for forming ceramics have generally been used, but in the present invention, a zirconium carbide film can be formed using only one type of raw material component, i.e., an organic compound containing zirconium atoms.
In addition, the formation of the inorganic coating in the present invention is carried out in a closed space, as in conventional CVD. In the conventional method, when the above-mentioned multiple raw material components are mixed and reacted, the inner walls of the manufacturing equipment or the fixtures in the equipment are contaminated, but in the present invention, the substrate is locally heated and a coating is formed by laser irradiation, so that the above-mentioned problems are suppressed.

上記ジルコニウム原子含有有機化合物は、沸点において分解することなく気化するものであれば、特に限定されない。上記ジルコニウム原子含有有機化合物は、好ましくは、炭素原子、水素原子及びジルコニウム原子を含む化合物であり、より好ましくは、20℃~250℃の温度で気化する化合物である。本発明においては、炭素原子、水素原子、窒素原子及びジルコニウム原子を含む化合物が特に好ましく、この化合物は、気化後に腐食性ガスを発生させないことからも、好ましい。
炭素原子、水素原子、窒素原子及びジルコニウム原子を含むジルコニウム原子含有有機化合物は、好ましくは、一般式:Zr(NC2n+12m+1(式中、nは1~5の整数、mは1~5の整数)で表されるテトラキス(アルキルアミド)ジルコニウムである。このテトラキス(アルキルアミド)ジルコニウムとしては、Zr(NCHで表されるテトラキス(エチルメチルアミド)ジルコニウム、テトラキス(ジメチルアミド)ジルコニウム、テトラキス(ジエチルアミド)ジルコニウム等が挙げられ、これらのうち、テトラキス(エチルメチルアミド)ジルコニウムが好ましい。
The zirconium atom-containing organic compound is not particularly limited as long as it vaporizes without decomposition at the boiling point. The zirconium atom-containing organic compound is preferably a compound containing carbon atoms, hydrogen atoms, and zirconium atoms, and more preferably a compound that vaporizes at a temperature of 20° C. to 250° C. In the present invention, a compound containing carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms, and zirconium atoms is particularly preferred, and this compound is also preferred because it does not generate corrosive gases after vaporization.
The zirconium atom-containing organic compound containing carbon atoms, hydrogen atoms, nitrogen atoms and zirconium atoms is preferably tetrakis(alkylamido)zirconium represented by the general formula: Zr( NCnH2n + 1CmH2m +1 ) 4 , where n is an integer of 1 to 5, and m is an integer of 1 to 5. Examples of this tetrakis(alkylamido)zirconium include tetrakis(ethylmethylamido)zirconium, tetrakis( dimethylamido )zirconium, and tetrakis(diethylamido)zirconium, all of which are represented by Zr( NCH3C2H5 ) 4 , and of these, tetrakis(ethylmethylamido)zirconium is preferred.

ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物を調製する方法は、特に限定されず、従来、公知の加熱方法、バブリング方式による気化方法等が適用される。
第1態様の製造方法で用いられるジルコニウム原子含有有機化合物の気化物は、1種のみでも、2種以上でもよい。
The method for preparing the vaporized product of the zirconium atom-containing organic compound is not particularly limited, and a conventionally known heating method, a vaporization method using a bubbling system, or the like can be applied.
The vaporized zirconium atom-containing organic compound used in the production method of the first embodiment may be of one type or of two or more types.

第1態様の製造方法において、レーザーを照射する前には、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物を基材の表面に滞留させる。気化物を供給する方法は、特に限定されず、連続的供給又は間欠的供給により、製膜を安定的に進めることができる。気化物を供給する場合、キャリヤーガス(不活性ガス)を利用する方法、真空引きにより気化物を流動させる方法等が挙げられる。気化物の供給速度は、好ましくは5~2000sccm、より好ましくは10~200sccmである。
また、第1態様の製造方法は、好ましくは、減圧条件下で製膜する方法である。減圧時の製造装置内の圧力は、好ましくは20~10000Pa、より好ましくは100~2000Paである。尚、気化物を製造装置内に供給する前に、予め、製造装置内を減圧状態、好ましくは100Pa以下としておくことにより、酸素ガス、水分等の影響を抑制し、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなる無機被膜を有する被覆材を効率よく製造することができる。
In the manufacturing method of the first embodiment, before the laser irradiation, the vaporized material of the zirconium atom-containing organic compound is allowed to remain on the surface of the substrate. The method of supplying the vaporized material is not particularly limited, and the film formation can be stably carried out by continuous or intermittent supply. When supplying the vaporized material, a method using a carrier gas (inert gas) and a method of fluidizing the vaporized material by evacuation can be mentioned. The supply rate of the vaporized material is preferably 5 to 2000 sccm, more preferably 10 to 200 sccm.
The manufacturing method of the first aspect is preferably a method of forming a film under reduced pressure conditions. The pressure inside the manufacturing apparatus during reduced pressure is preferably 20 to 10,000 Pa, more preferably 100 to 2,000 Pa. By reducing the pressure inside the manufacturing apparatus, preferably to 100 Pa or less, before supplying the vaporized material into the manufacturing apparatus, the effects of oxygen gas, moisture, etc. can be suppressed, and a coating material having an inorganic coating made of zirconium carbide with an oxygen content of 16 atomic % or less can be efficiently manufactured.

本発明における第1態様の製造方法では、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物を基材の表面に滞留させた状態で、該気化物にレーザーを照射する。使用するレーザーは特に限定されないが、波長100~10800nmの半導体レーザー、固体レーザー、気体レーザー等を用いることができる。発振モードは、連続発振及びパルス発振のいずれでもよいが、好ましくは連続発振である。好ましいレーザーとしては、エキシマレーザー(波長:193~351nm)、Nd:YAGレーザー(波長:1064nm)、インジウムガリウム砒素リン又はアルミニウムガリウム砒素を用いた半導体レーザー(波長:800~900nm)、炭酸ガスレーザー(波長:10.8μm)、ファイバーレーザー(波長:1604nm)等が挙げられる。これらのうち、Nd:YAGレーザー及び半導体レーザーが好ましい。 In the manufacturing method of the first aspect of the present invention, a vaporized zirconium-atom-containing organic compound is irradiated with a laser while the vaporized material is retained on the surface of the substrate. The laser to be used is not particularly limited, but a semiconductor laser, solid-state laser, gas laser, etc. with a wavelength of 100 to 10,800 nm can be used. The oscillation mode may be either continuous oscillation or pulse oscillation, but continuous oscillation is preferable. Preferred lasers include an excimer laser (wavelength: 193 to 351 nm), a Nd:YAG laser (wavelength: 1064 nm), a semiconductor laser using indium gallium arsenide phosphide or aluminum gallium arsenide (wavelength: 800 to 900 nm), a carbon dioxide laser (wavelength: 10.8 μm), a fiber laser (wavelength: 1604 nm), etc. Among these, a Nd:YAG laser and a semiconductor laser are preferable.

ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物に照射するレーザーのパワー密度は、緻密な無機被膜が得られることから、60W/cm以上であり、好ましくは100~500W/cm、より好ましくは110~200W/cmである。このようなパワー密度のレーザーを照射した場合、基材の製膜面における温度は、通常、1000℃~1300℃である。尚、照射するレーザーのパワー密度は、終始一定であってよいし、変化させてもよい。 The power density of the laser irradiated to the vaporized product of the zirconium atom-containing organic compound is 60 W/cm 2 or more, preferably 100 to 500 W/cm 2 , and more preferably 110 to 200 W/cm 2 , since a dense inorganic coating can be obtained. When a laser having such a power density is irradiated, the temperature of the film formation surface of the substrate is usually 1000° C. to 1300° C. The power density of the irradiated laser may be constant throughout or may be changed.

レーザーの照射時間は、製膜面積、無機被膜の厚さ等により、適宜、選択されるが、通常、30秒間~60分間である。大面積の製膜を行う場合、基材を固定した状態でレーザーをスキャンさせながら若しくは光拡散レンズを介して光路を変化させながらレーザー照射する方法、又は、基材を移動させながら、光路を固定したレーザーを照射する方法を適用することができる。 The laser irradiation time is appropriately selected depending on the area to be formed, the thickness of the inorganic coating, etc., but is usually 30 seconds to 60 minutes. When forming a large-area film, a method of irradiating the laser while scanning the laser with the substrate fixed or while changing the light path via a light diffusion lens, or a method of irradiating the laser with a fixed light path while moving the substrate, can be applied.

レーザーを照射する場合の雰囲気は、酸素原子を含むガスの併存を抑制した不活性ガス雰囲気又は真空であることが好ましい。不活性ガスを用いる場合、アルゴン、ヘリウム、窒素等が好ましい。不活性ガス雰囲気とする場合の圧力は、好ましくは0.01~10000Pa、より好ましくは20~10000Paである。 The atmosphere in which the laser is irradiated is preferably an inert gas atmosphere or vacuum in which the coexistence of gases containing oxygen atoms is suppressed. When an inert gas is used, argon, helium, nitrogen, etc. are preferred. When an inert gas atmosphere is used, the pressure is preferably 0.01 to 10,000 Pa, more preferably 20 to 10,000 Pa.

レーザーを照射する場合、効率よい製膜性の観点から、基材を予熱しておくことが好ましい。予熱温度は、好ましくは200℃以上、より好ましくは400℃以上である。例えば、赤外線ランプ、ハロゲンランプ等を用いて予熱する方法、抵抗加熱、高周波誘導加熱、マイクロ波加熱等の利用により予熱する方法が挙げられる。 When irradiating with a laser, it is preferable to preheat the substrate from the viewpoint of efficient film formation. The preheating temperature is preferably 200°C or higher, and more preferably 400°C or higher. For example, preheating methods include a method using an infrared lamp, a halogen lamp, etc., and a method using resistance heating, high-frequency induction heating, microwave heating, etc.

ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物を基材の表面に滞留させてレーザーを照射すると、ジルコニウム原子含有有機化合物が分解して炭化ジルコニウムが生成する。そして、温度上昇が飽和した時点で製膜を開始し、酸素含有量が16原子%以下の炭化ジルコニウムからなる緻密な無機被膜が形成される。 When the vaporized zirconium-atom-containing organic compound is allowed to remain on the surface of the substrate and irradiated with a laser, the zirconium-atom-containing organic compound decomposes to produce zirconium carbide. Then, when the temperature rise reaches saturation, film formation begins, forming a dense inorganic coating made of zirconium carbide with an oxygen content of 16 atomic % or less.

本発明における第1態様の製造方法で用いる装置は、特に限定されない。 The apparatus used in the manufacturing method of the first aspect of the present invention is not particularly limited.

本発明における第2態様の製造方法は、ジルコニウム原子を含む有機化合物(ジルコニウム原子含有有機化合物)の気化物と、珪素原子を含む有機化合物(以下、「ジルコニウム原子含有有機化合物」という)の気化物とを基材の表面に滞留させた状態で、これらの気化物にレーザーを照射することを特徴とする。 The manufacturing method according to the second aspect of the present invention is characterized in that a vaporized material of an organic compound containing zirconium atoms (zirconium atom-containing organic compound) and a vaporized material of an organic compound containing silicon atoms (hereinafter referred to as "zirconium atom-containing organic compound") are allowed to remain on the surface of a substrate, and a laser is irradiated onto these vaporized materials.

本発明における第2態様の製造方法では、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物及び珪素原子含有有機化合物の気化物が用いられる。ジルコニウム原子含有有機化合物としては、第1態様の製造方法で用いることができる化合物を適用することができる。珪素原子含有有機化合物は、沸点において分解することなく気化するものであれば、特に限定されず、好ましくは、炭素原子、水素原子及び珪素原子を含む化合物であり、より好ましくは、20℃~300℃の温度で気化する化合物である。
炭素原子、水素原子及び珪素原子を含む珪素原子含有有機化合物としては、一般式:Si(C2a+1(2n+2-m)(式中、aは1~5の整数、nは1~10の整数、mは1~10の整数)等で表される直鎖状シラン、一般式:Si(C2b+1(2j-1)(式中、bは1~5の整数、jは1~10の整数、kは1~10の整数)で表される環状シラン等が挙げられる。これらの化合物は、気化後に腐食性ガスを発生させないことから好ましく用いられる。上記珪素原子含有有機化合物としては、Si(CH、Si(CH(ヘキサメチルジシラン)、Si(CH、Si(C、CSi22、Si(CH、Si(CH、Starfire社製「CVD-4000」(商品名)等が挙げられる。
In the manufacturing method of the second aspect of the present invention, a vaporized product of a zirconium atom-containing organic compound and a vaporized product of a silicon atom-containing organic compound are used. As the zirconium atom-containing organic compound, a compound that can be used in the manufacturing method of the first aspect can be used. The silicon atom-containing organic compound is not particularly limited as long as it vaporizes without decomposing at the boiling point, and is preferably a compound containing carbon atoms, hydrogen atoms, and silicon atoms, and more preferably a compound that vaporizes at a temperature of 20°C to 300°C.
Examples of silicon-containing organic compounds containing carbon atoms, hydrogen atoms, and silicon atoms include linear silanes represented by the general formula Si n H m (C a H 2a+1 ) (2n+2-m) (wherein a is an integer from 1 to 5, n is an integer from 1 to 10, and m is an integer from 1 to 10), and cyclic silanes represented by the general formula Si j H k (C b H 2b+1 ) (2j-1) (wherein b is an integer from 1 to 5, j is an integer from 1 to 10, and k is an integer from 1 to 10). These compounds are preferably used because they do not generate corrosive gases after vaporization. Examples of the silicon atom-containing organic compound include Si( CH3 ) 4 , Si2 ( CH3 ) 6 (hexamethyldisilane ), Si2H2(CH3)4, Si2(C2H5)6, C7Si3H22 , Si4 ( CH3 ) 8 , Si5H5 ( CH3 ) 5 , and " CVD -4000" ( product name) manufactured by Starfire.

珪素原子含有有機化合物の気化物を調製する方法は、特に限定されず、従来、公知の加熱方法、バブリング方式による気化方法等が適用される。
第2態様の製造方法で用いられる珪素原子含有有機化合物の気化物は、1種のみでも、2種以上でもよい。
The method for preparing the vaporized product of the silicon-containing organic compound is not particularly limited, and a conventionally known heating method, a vaporization method using a bubbling system, or the like can be applied.
The vaporized silicon-containing organic compound used in the production method of the second embodiment may be of one type or of two or more types.

第2態様の製造方法において、レーザーを照射する前には、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物及び珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物を基材の表面に滞留させる。混合物を供給する方法は、特に限定されず、連続的供給又は間欠的供給により、製膜を安定的に進めることができる。混合物を供給する場合、キャリヤーガス(不活性ガス)を利用する方法、真空引きにより混合物を流動させる方法等が挙げられる。混合物の供給速度は、好ましくは5~2000sccm、より好ましくは10~200sccmである。
また、第2態様の製造方法は、好ましくは、減圧条件下で製膜する方法である。減圧時の圧力は、好ましくは20~10000Pa、より好ましくは100~2000Paである。
尚、基材の表面において、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物と、珪素原子含有有機化合物の気化物とが、所定の割合の混合物となる限りにおいて、これらの気化物を、別々に基材の表面に供給してもよい。
In the manufacturing method of the second embodiment, a mixture of a vaporized zirconium atom-containing organic compound and a vaporized silicon atom-containing organic compound is allowed to remain on the surface of the substrate before the laser irradiation. The method of supplying the mixture is not particularly limited, and film formation can be stably carried out by continuous or intermittent supply. When supplying the mixture, a method using a carrier gas (inert gas) and a method of fluidizing the mixture by evacuation can be mentioned. The supply rate of the mixture is preferably 5 to 2000 sccm, more preferably 10 to 200 sccm.
The second embodiment of the production method is preferably a method for producing a film under reduced pressure. The reduced pressure is preferably 20 to 10,000 Pa, more preferably 100 to 2,000 Pa.
In addition, as long as the vaporized material of the zirconium atom-containing organic compound and the vaporized material of the silicon atom-containing organic compound are mixed in a predetermined ratio on the surface of the substrate, these vaporized materials may be supplied separately to the surface of the substrate.

本発明における第2態様の製造方法では、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物及び珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物を基材の表面に滞留させた状態で、該混合物にレーザーを照射する。使用するレーザーは特に限定されず、第1態様の製造方法で用いることができるレーザーを適用することができる。 In the manufacturing method of the second aspect of the present invention, a mixture of a vaporized zirconium-atom-containing organic compound and a vaporized silicon-atom-containing organic compound is allowed to remain on the surface of a substrate, and the mixture is irradiated with a laser. There are no particular limitations on the laser used, and any laser that can be used in the manufacturing method of the first aspect can be applied.

ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物及び珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物に照射するレーザーのパワー密度は、緻密な無機被膜が得られることから、60W/cm以上であり、好ましくは80~500W/cm、より好ましくは90~200W/cmである。上記混合物に照射するレーザーのパワー密度は、終始一定であってよいし、変化させてもよい。 The power density of the laser irradiated to the mixture of the vaporized zirconium atom-containing organic compound and the vaporized silicon atom-containing organic compound is 60 W/cm 2 or more, preferably 80 to 500 W/cm 2 , and more preferably 90 to 200 W/cm 2 , in order to obtain a dense inorganic coating. The power density of the laser irradiated to the mixture may be constant throughout or may be varied.

レーザーの照射時間は、製膜面積、無機被膜の厚さ等により、適宜、選択されるが、通常、30秒間~60分間である。
レーザーを照射する方法、レーザーを照射する場合の雰囲気及び基材の予熱は、第1態様の製造方法におけると同様とすることができる。
The laser irradiation time is appropriately selected depending on the area to be formed, the thickness of the inorganic coating, etc., but is usually 30 seconds to 60 minutes.
The method of irradiating the laser, the atmosphere during laser irradiation, and preheating of the substrate can be the same as in the manufacturing method of the first embodiment.

ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物及び珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物を基材の表面に滞留させてレーザーを照射すると、ジルコニウム原子含有有機化合物が分解して炭化ジルコニウムが生成され、珪素原子含有有機化合物が分解して炭化珪素が生成され、これらが均一に混合された緻密な無機被膜が形成される。 When a mixture of vaporized zirconium-atom-containing organic compounds and vaporized silicon-atom-containing organic compounds is allowed to remain on the surface of a substrate and irradiated with a laser, the zirconium-atom-containing organic compounds decompose to produce zirconium carbide, and the silicon-atom-containing organic compounds decompose to produce silicon carbide, forming a dense inorganic coating in which these are uniformly mixed.

本発明における第2態様の製造方法で用いる装置は、特に限定されない。 The apparatus used in the manufacturing method of the second aspect of the present invention is not particularly limited.

本発明における第1態様の製造装置は、内部に基材が載置される製膜室と、該製膜室の中に、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物を供給する原料ガス供給手段と、基材の表面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、を備える。
また、本発明における第2態様の製造装置は、内部に基材が載置される製膜室と、該製膜室の中に、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物、及び、珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物を供給する原料ガス供給手段と、基材の表面にレーザーを照射するレーザー照射手段と、を備える。
The manufacturing apparatus of the first aspect of the present invention includes a film formation chamber in which a substrate is placed, a raw material gas supply means for supplying a vaporized product of an organic compound containing zirconium atoms into the film formation chamber, and a laser irradiation means for irradiating a laser onto a surface of the substrate.
In addition, the manufacturing apparatus of the second aspect of the present invention includes a film formation chamber in which a substrate is placed, a raw material gas supply means for supplying a mixture of a vaporized material of a zirconium-atom-containing organic compound and a vaporized material of a silicon-atom-containing organic compound into the film formation chamber, and a laser irradiation means for irradiating a laser onto a surface of the substrate.

図1は、第1態様の製造装置とすることができる第2態様の製造装置の概略図である。即ち、図1の製造装置1は、内部に基材22が載置される製膜室2と、原料ガスを供給する原料ガス供給手段6と、基材22の表面にレーザーを発振するレーザー照射手段4(光源)と、を備える。基材22は、これを予熱可能な基材支持台14の上に載置される。基材22を予熱する場合には、発熱抵抗体、マイクロ波等を利用する加熱手段、赤外線ランプ、ハロゲンランプ等を用いることができる。また、基材支持台14は、その表面で基材22を回転又は移動させる機能を備えることができる。
無機被膜は、原料ガス供給手段6から供給された原料ガスを基材22の表面に滞留させた状態で、レーザー照射手段4からレーザーを照射することにより形成される。レーザーの光路が固定される場合には、基材支持台14の上の基材22を動かしながらレーザーを照射し、基材22の表面に大面積の無機被膜を形成することができる。また、基材支持台14の上の基材22を固定した場合には、レーザーをスキャンさせながら若しくは光拡散レンズ16を介して光路を変化させながらレーザーを照射し、基材22の表面に大面積の無機被膜を形成することができる。光拡散レンズ16の構成材料は、レーザーの種類又は波長により適宜、選択され、石英、BK7、セレン化亜鉛等が挙げられる。
1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus of a second embodiment that can be used as the manufacturing apparatus of the first embodiment. That is, the manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 includes a film forming chamber 2 in which a substrate 22 is placed, a raw material gas supplying means 6 for supplying raw material gas, and a laser irradiation means 4 (light source) for oscillating a laser on the surface of the substrate 22. The substrate 22 is placed on a substrate support table 14 that can preheat the substrate 22. When preheating the substrate 22, a heating resistor, a heating means using microwaves, an infrared lamp, a halogen lamp, or the like can be used. In addition, the substrate support table 14 can be provided with a function of rotating or moving the substrate 22 on its surface.
The inorganic coating is formed by irradiating the laser from the laser irradiation means 4 while the raw material gas supplied from the raw material gas supply means 6 is retained on the surface of the substrate 22. When the optical path of the laser is fixed, the substrate 22 on the substrate support stand 14 is irradiated with the laser while moving, and a large-area inorganic coating can be formed on the surface of the substrate 22. When the substrate 22 on the substrate support stand 14 is fixed, the substrate 22 is irradiated with the laser while scanning the laser or while changing the optical path via the light diffusion lens 16, and a large-area inorganic coating can be formed on the surface of the substrate 22. The material of the light diffusion lens 16 is appropriately selected depending on the type or wavelength of the laser, and examples of the material include quartz, BK7, and zinc selenide.

第1態様の製造装置で用いる原料ガスは、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物であり、第2態様の製造装置で用いる原料ガスは、ジルコニウム原子含有有機化合物の気化物、及び、珪素原子含有有機化合物の気化物の混合物である。各気化物は、原料ガス調製手段8において調製される、即ち、気化前の原料化合物を別々に収容した収容槽9,10において、各原料化合物を加熱して気化させることにより調製される。 The raw material gas used in the manufacturing apparatus of the first embodiment is a vaporized zirconium-atom-containing organic compound, and the raw material gas used in the manufacturing apparatus of the second embodiment is a mixture of a vaporized zirconium-atom-containing organic compound and a vaporized silicon-atom-containing organic compound. Each vaporized material is prepared in the raw material gas preparation means 8, that is, in storage tanks 9 and 10 that separately store the raw material compounds before vaporization, by heating and vaporizing each raw material compound.

原料ガス供給手段6から製膜室2に原料ガスを供給する好ましい方法としては、キャリヤーガスを利用する方法、及び、製膜室2において真空引きする方法が挙げられ、これらを組み合わせることができる。
キャリヤーガスを利用する場合、図1に示すように、原料ガス調製手段8より手前にキャリヤーガス供給手段26を備える態様とすることができる。また、図示していないが、製膜室2に入る前の原料ガス供給手段6の途中に連絡するようにキャリヤーガス供給手段を備える態様とすることもできる。
また、製膜室2において真空引きする場合、図1に示すように、製膜室2に減圧手段12が接続された態様とすることができる。減圧手段12としては、従来、公知の真空ポンプ等を用いることができる。この場合、製膜室2及び原料ガス供給手段6の接続部(原料ガス導入口)と、基材22と、減圧手段12とが一直線上にあることが好ましい。
Preferred methods for supplying the raw material gas from the raw material gas supply means 6 to the deposition chamber 2 include a method using a carrier gas and a method of drawing a vacuum in the deposition chamber 2, and these methods can be combined.
1, a carrier gas supply means 26 may be provided upstream of the raw material gas preparation means 8. In addition, although not shown, a carrier gas supply means may be provided so as to be connected to the raw material gas supply means 6 before entering the deposition chamber 2.
When the film formation chamber 2 is evacuated, a pressure reducing means 12 may be connected to the film formation chamber 2 as shown in Fig. 1. A conventionally known vacuum pump or the like may be used as the pressure reducing means 12. In this case, it is preferable that the connection portion (raw material gas inlet) between the film formation chamber 2 and the raw material gas supply means 6, the substrate 22, and the pressure reducing means 12 are aligned in a straight line.

本発明における第1態様の製造方法及び第2態様の製造方法を利用して、基材の表面に、炭化ジルコニウムからなる層と、炭化ジルコニウム及び炭化珪素の混合層とを交互に備える複合型被覆材を製造することができる。 By utilizing the manufacturing method of the first aspect and the manufacturing method of the second aspect of the present invention, a composite coating material can be manufactured in which layers of zirconium carbide and mixed layers of zirconium carbide and silicon carbide are alternately arranged on the surface of a substrate.

以下に、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明は、かかる実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

1.原料化合物
ジルコニウム原子含有有機化合物として、Aldrich社製テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム(TEMAZ、型番:553131-5G)を用いた。
珪素原子含有有機化合物として、Starfire社製「CVD-4000」(商品名)を用いた。
1. Raw Material Compound Tetrakisethylmethylaminozirconium (TEMAZ, model number: 553131-5G) manufactured by Aldrich was used as the zirconium atom-containing organic compound.
As the silicon atom-containing organic compound, "CVD-4000" (product name) manufactured by Starfire Corporation was used.

2.基材
基材として、下記の2種を用いた。
(1)炭素からなる円板状の基材
三協カーボン社製品を用いた。サイズは、φ10mm×1mmである。
(2)アルミナからなる円板状の基材
表面(製膜面)を鏡面研磨処理したアルミナ基材(自作)であり、サイズは、φ15mm×3mmである。
2. Substrate The following two types of substrate were used:
(1) A disk-shaped carbon substrate made by Sankyo Carbon Co., Ltd. The size was φ10 mm × 1 mm.
(2) Disk-shaped substrate made of alumina This was an alumina substrate (self-made) whose surface (film-forming surface) was mirror-polished, and its size was φ15 mm × 3 mm.

3.製造装置
下記の実施例1-1~1-4、実施例2-1及び比較例1-1では、図1に示す製造装置1を用いた。
図1の製造装置1は、内部に基材22が載置される製膜室2と、この製膜室2の中に、原料ガスを供給する原料ガス供給手段6と、基材22の表面にレーザーを照射するレーザー照射手段4とを備える。原料ガス供給手段6から製膜室2に供給する気化物(原料ガス)は、原料化合物(ジルコニウム化合物又は珪素化合物)を別々に収容する収容槽9,10において、これらの化合物をヒーター11により加熱して調製した。下記の実験例では、キャリヤーガス供給手段26により、アルゴンガスをキャリヤーガスとして用い、原料ガスとの混合ガスを製膜室2に供給した。レーザー照射手段4は、Nd:YAGレーザー(波長:1064nm)を発振する光源を備えるものとし、集光するためのレンズ16を配置した。基材22は、レーザー照射手段4から放射されるレーザーの光路延長上であって、基材22の予熱が可能な耐熱性の支持台14の上に載置した。レーザーを照射して基材22の表面に製膜しているときの温度は、温度測定器20を用いて測定した。また、製膜室2の内部は、不活性ガス雰囲気又は減圧とすることができるが、下記の実験例では、減圧手段12として、油回転式真空ポンプを製膜室2に接続した。
3. Production Apparatus In the following Examples 1-1 to 1-4, Example 2-1, and Comparative Example 1-1, a production apparatus 1 shown in FIG. 1 was used.
The manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 includes a film-forming chamber 2 in which a substrate 22 is placed, a raw material gas supplying means 6 for supplying raw material gas into the film-forming chamber 2, and a laser irradiation means 4 for irradiating a laser onto the surface of the substrate 22. The vaporized material (raw material gas) supplied from the raw material gas supplying means 6 to the film-forming chamber 2 was prepared by heating raw material compounds (zirconium compounds or silicon compounds) with a heater 11 in storage tanks 9 and 10 that separately accommodate these compounds. In the following experimental example, a mixed gas containing argon gas and the raw material gas was supplied to the film-forming chamber 2 by a carrier gas supplying means 26. The laser irradiation means 4 was equipped with a light source that oscillates an Nd:YAG laser (wavelength: 1064 nm), and a lens 16 for focusing was arranged. The substrate 22 was placed on a heat-resistant support table 14 that was on the extension of the optical path of the laser emitted from the laser irradiation means 4 and was capable of preheating the substrate 22. The temperature during deposition on the surface of the substrate 22 by irradiating the laser was measured using a temperature measuring device 20. The inside of the deposition chamber 2 can be an inert gas atmosphere or reduced pressure, but in the following experimental example, an oil rotary vacuum pump was connected to the deposition chamber 2 as the decompression means 12.

4.ZrC膜の製造及び評価
実施例1-1
ジルコニウム原子含有有機化合物収容槽9に、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウムを収容し、ヒーター11により85℃~105℃に加熱して原料ガスを調製した。そして、400℃に予熱した支持台14の上に基材22(炭素板)を載置し、製膜室2の内部を減圧雰囲気としたところで、原料ガスをアルゴンガス(キャリヤーガス)とともに流量50sccmで製膜室2に供給した。その後、パワー密度を83W/cmとしたレーザーを炭素基材22の表面に10分間照射した。尚、上記パワー密度は、光拡散レンズ16及び窓材18に入射する前のレーザーの出力を照射面積で除することにより算出した。製膜中の基材表面の温度は1100℃であり、製膜室2の内圧は300Paであった。原料ガスの供給を停止後、レーザーの照射を終了し、(真空ポンプは駆動したままで)製膜室2の内圧を50Pa以下として、基材表面温度が400℃以下に降温した後、真空ポンプを停止し、(製膜室2を大気圧に開放後、)製膜室2から無機被膜付き基材を取り出した。得られた無機被膜の厚さは35μmであり、この厚さと製膜時間とから算出される製膜速度は210μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、非晶質であることが分かった(図2参照)。また、無機被膜の組成をEDXにより分析したところ、不純物成分として酸素を14原子%、窒素を1.8原子%含有するZrC0.86であった。更に、無機被膜の表面及び断面(破断面)を、日本電子社製走査型電子顕微鏡「JSM-IT300HR/LV」(型式名)により観察し、それぞれ、図3及び図4の画像を得た。図4から、緻密な無機被膜が基材に密着していることが分かる。
4. Production and Evaluation of ZrC Film Example 1-1
Tetrakisethylmethylaminozirconium was placed in the zirconium atom-containing organic compound tank 9 and heated to 85°C to 105°C by the heater 11 to prepare a raw material gas. Then, the substrate 22 (carbon plate) was placed on the support table 14 preheated to 400°C, and the inside of the film-forming chamber 2 was made into a reduced pressure atmosphere, and the raw material gas was supplied to the film-forming chamber 2 together with argon gas (carrier gas) at a flow rate of 50 sccm. Then, a laser with a power density of 83 W/cm 2 was irradiated onto the surface of the carbon substrate 22 for 10 minutes. The power density was calculated by dividing the output of the laser before it was incident on the light diffusion lens 16 and the window material 18 by the irradiation area. The temperature of the substrate surface during film formation was 1100°C, and the internal pressure of the film-forming chamber 2 was 300 Pa. After the supply of the raw material gas was stopped, the laser irradiation was terminated, the internal pressure of the film formation chamber 2 was reduced to 50 Pa or less (with the vacuum pump still running), the substrate surface temperature was reduced to 400° C. or less, and then the vacuum pump was stopped, and (after the film formation chamber 2 was opened to atmospheric pressure) the substrate with the inorganic coating was removed from the film formation chamber 2. The thickness of the obtained inorganic coating was 35 μm, and the film formation speed calculated from this thickness and the film formation time was 210 μm/hour.
The obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement and found to be amorphous (see FIG. 2). Furthermore, the composition of the inorganic coating was analyzed by EDX and found to be ZrC 0.86 containing 14 atomic % oxygen and 1.8 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, the surface and cross section (fracture surface) of the inorganic coating were observed with a JEOL Ltd. scanning electron microscope "JSM-IT300HR/LV" (model name), and the images shown in FIG. 3 and FIG. 4 were obtained, respectively. From FIG. 4, it can be seen that the dense inorganic coating is in close contact with the substrate.

実施例1-2
レーザーのパワー密度を116W/cmとした以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、無機被膜を得た。製膜中の基材表面の温度は1180℃であった。無機被膜の厚さは6.6μmであり、製膜速度は40μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、立方晶ZrCであることが分かった(図2参照)。また、無機被膜の組成は、不純物成分として酸素を3.2原子%、窒素を2.2原子%含有するZrC0.71であった。更に、無機被膜の断面観察を行ったところ、緻密な無機被膜が基材に密着していることが分かった(図示せず)。
Example 1-2
An inorganic coating was obtained by the same operation as in Example 1-1, except that the power density of the laser was 116 W/cm 2. The temperature of the substrate surface during the film formation was 1180° C. The thickness of the inorganic coating was 6.6 μm, and the film formation speed was 40 μm/hour.
The obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement and found to be cubic ZrC (see FIG. 2). The composition of the inorganic coating was ZrC 0.71 containing 3.2 atomic % oxygen and 2.2 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, a cross-sectional observation of the inorganic coating revealed that the dense inorganic coating was in close contact with the substrate (not shown).

実施例1-3
レーザーのパワー密度を142W/cmとした以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、無機被膜を得た。製膜中の基材表面の温度は1270℃であった。無機被膜の厚さは14.3μmであり、製膜速度は86μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、立方晶ZrCであることが分かった(図2参照)。また、無機被膜の組成は、不純物成分として酸素を6.9原子%、窒素を1.6原子%含有するZrC0.81であった。更に、無機被膜の表面並びに断面(破断面及びイオンミリングにより平滑加工した後の断面)を、走査型電子顕微鏡により観察し、図5(表面)、図6(破断面)及び図7(平滑加工後断面)の画像を得た。図6及び図7から、緻密な無機被膜が基材に密着していることが分かる。
Examples 1-3
An inorganic coating was obtained by the same operation as in Example 1-1, except that the power density of the laser was 142 W/cm 2. The temperature of the substrate surface during the film formation was 1270° C. The thickness of the inorganic coating was 14.3 μm, and the film formation speed was 86 μm/hour.
The obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement and found to be cubic ZrC (see FIG. 2). The composition of the inorganic coating was ZrC 0.81 , which contained 6.9 atomic % oxygen and 1.6 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, the surface and cross section (fracture surface and cross section after smoothing by ion milling) of the inorganic coating were observed with a scanning electron microscope, and images of FIG. 5 (surface), FIG. 6 (fracture surface) and FIG. 7 (cross section after smoothing) were obtained. From FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that the dense inorganic coating is in close contact with the substrate.

実施例1-4
基材22を炭素板に代えてアルミナ板とし、レーザーのパワー密度を114W/cmとした以外は、実施例1-1と同様の操作を行い(但し、製膜時間は5分間)、無機被膜を得た。製膜中の基材表面の温度は1230℃であった。無機被膜の厚さは4.7μmであり、製膜速度は56.4μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、立方晶ZrCであることが分かった(図8参照)。また、無機被膜の組成は、不純物成分として酸素を4.5原子%、窒素を1.6原子%含有するZrC0.47であった。更に、無機被膜の断面(イオンミリングにより平滑加工した後の断面)を、走査型電子顕微鏡により観察し、図9の画像を得た。図9から、緻密な無機被膜が基材に密着していることが分かる。
Examples 1-4
Except for using an alumina plate instead of a carbon plate as the substrate 22 and changing the power density of the laser to 114 W/ cm2 , the same operation as in Example 1-1 was carried out (however, the film formation time was 5 minutes) to obtain an inorganic coating. The temperature of the substrate surface during film formation was 1230°C. The thickness of the inorganic coating was 4.7 μm, and the film formation speed was 56.4 μm/hour.
The obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement and found to be cubic ZrC (see FIG. 8). The composition of the inorganic coating was ZrC 0.47 , containing 4.5 atomic % oxygen and 1.6 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, the cross section of the inorganic coating (cross section after smoothing by ion milling) was observed with a scanning electron microscope, and the image shown in FIG. 9 was obtained. It can be seen from FIG. 9 that the dense inorganic coating is in close contact with the substrate.

比較例1-1
レーザーのパワー密度を51W/cmとした以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、無機被膜を得た。製膜中の基材表面の温度は965℃であった。無機被膜の厚さは3.5μmであり、製膜速度は21μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、非晶質であることが分かった(図示せず)。また、無機被膜の組成は、Zr原子に対するC原子のモル比は0.42であり、不純物成分として酸素を18原子%、窒素を1.0原子%含有していた。更に、無機被膜の表面並びに断面(破断面及びイオンミリングにより平滑加工した後の断面)を、走査型電子顕微鏡により観察し、図10(表面)、図11(破断面)及び図12(平滑加工後断面)の画像を得た。図10及び図12から、表面のクラックが顕著であり、図11から、無機被膜が多数の細かな空隙を含み、緻密ではないことが分かる。
Comparative Example 1-1
An inorganic coating was obtained by the same operation as in Example 1-1, except that the power density of the laser was set to 51 W/ cm2 . The temperature of the substrate surface during the film formation was 965° C. The thickness of the inorganic coating was 3.5 μm, and the film formation speed was 21 μm/hour.
The obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement and found to be amorphous (not shown). In addition, the composition of the inorganic coating had a molar ratio of C atoms to Zr atoms of 0.42, and contained 18 atomic % oxygen and 1.0 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, the surface and cross section (fractured surface and cross section after smoothing by ion milling) of the inorganic coating were observed with a scanning electron microscope, and images of FIG. 10 (surface), FIG. 11 (fractured surface) and FIG. 12 (cross section after smoothing) were obtained. From FIG. 10 and FIG. 12, it can be seen that the cracks on the surface are prominent, and from FIG. 11, it can be seen that the inorganic coating contains many fine voids and is not dense.

5.ZrC・SiC複合膜の製造
実施例2-1
ジルコニウム原子含有有機化合物収容槽9に、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム(TEMAZ)を収容し、ヒーター11により85℃~105℃に加熱して第1原料ガスを調製した。一方、珪素原子含有有機化合物収容槽10に、CVD-4000を収容し、ヒーター11により65℃に加熱して第2原料ガスを調製した。そして、400℃に予熱した支持台14の上に基材22(炭素板)を載置し、製膜室2の内部を減圧雰囲気としたところで、第1原料ガスをアルゴンガス(キャリヤーガス)とともに流量60sccmで、第2原料ガスをアルゴンガス(キャリヤーガス)とともに流量40sccmで製膜室2に供給した。その後、パワー密度を96W/cmとしたレーザーを基材22の表面に10分間照射した。製膜中の基材表面の温度は1050℃であった。無機被膜の厚さは約50μmであり、製膜時間とから算出される製膜速度は300μm/時であった。
得られた無機被膜をX線回折測定に供したところ、立方晶ZrC及び六方晶SiCの回折ピークが現れた(図13参照)。また、無機被膜の組成をEDXにより分析したところ、ZrC/SiC成分比(モル比)は22/78であった。尚、不純物成分として酸素を0.9原子%、窒素を1.4原子%含有していた。更に、無機被膜の表面及び断面(破断面及びイオンミリングにより平滑加工した後の断面)を、走査型電子顕微鏡により観察し、図14(表面)、図15(破断面)及び図16(平滑加工後断面)の画像を得た。図15及び図16から、緻密な無機被膜が基材に密着していることが分かる。また、無機被膜におけるZrC及びSiCの分布を調べるため、図16の観察画像における元素マッピング処理を行い、図17及び図18の画像を得た。図17は、珪素原子を反映する反射電子像であり、点状の白い部分に珪素原子が存在することを示す。図18は、ジルコニウム原子を反映する反射電子像であり、点状の白い部分に珪素原子が存在することを示す。図17及び図18から、無機被膜は、ZrC及びSiCが均一な混合状態にあることが分かる。
5. Production of ZrC/SiC composite film Example 2-1
Tetrakisethylmethylaminozirconium (TEMAZ) was placed in the zirconium atom-containing organic compound storage tank 9, and heated to 85°C to 105°C by the heater 11 to prepare the first raw material gas. Meanwhile, CVD-4000 was placed in the silicon atom-containing organic compound storage tank 10, and heated to 65°C by the heater 11 to prepare the second raw material gas. Then, the substrate 22 (carbon plate) was placed on the support table 14 preheated to 400°C, and the inside of the film formation chamber 2 was made into a reduced pressure atmosphere. The first raw material gas was supplied to the film formation chamber 2 together with argon gas (carrier gas) at a flow rate of 60 sccm, and the second raw material gas was supplied to the film formation chamber 2 together with argon gas (carrier gas) at a flow rate of 40 sccm. Then, a laser with a power density of 96 W/cm 2 was irradiated to the surface of the substrate 22 for 10 minutes. The temperature of the substrate surface during film formation was 1050°C. The thickness of the inorganic coating was about 50 μm, and the coating speed calculated from the coating time was 300 μm/hour.
When the obtained inorganic coating was subjected to X-ray diffraction measurement, diffraction peaks of cubic ZrC and hexagonal SiC appeared (see FIG. 13). In addition, when the composition of the inorganic coating was analyzed by EDX, the ZrC/SiC component ratio (molar ratio) was 22/78. Incidentally, it contained 0.9 atomic % oxygen and 1.4 atomic % nitrogen as impurity components. Furthermore, the surface and cross section (fracture surface and cross section after smoothing by ion milling) of the inorganic coating were observed by a scanning electron microscope, and images of FIG. 14 (surface), FIG. 15 (fracture surface) and FIG. 16 (cross section after smoothing) were obtained. From FIG. 15 and FIG. 16, it can be seen that the dense inorganic coating is in close contact with the substrate. In addition, in order to investigate the distribution of ZrC and SiC in the inorganic coating, element mapping processing was performed on the observation image of FIG. 16, and images of FIG. 17 and FIG. 18 were obtained. FIG. 17 is a backscattered electron image reflecting silicon atoms, and indicates that silicon atoms are present in the dotted white parts. Fig. 18 is a backscattered electron image reflecting zirconium atoms, and indicates the presence of silicon atoms in the dotted white areas. It can be seen from Figs. 17 and 18 that the inorganic coating is in a uniform mixture state of ZrC and SiC.

6.まとめ
表1に、以上の実験結果を簡単に示す。
比較例1-1は、本発明に含まれない例であり、無機被膜の緻密性が不十分であった。一方、実施例1-1~1-4及び実施例2-1は、本発明の例であり、緻密質で均質な無機被膜を有する被覆材を得ることができた。

Figure 0007526452000001
6. Summary Table 1 briefly shows the experimental results.
Comparative Example 1-1 is an example not included in the present invention, and the denseness of the inorganic coating was insufficient. On the other hand, Examples 1-1 to 1-4 and Example 2-1 are examples of the present invention, and a coating material having a dense and homogeneous inorganic coating was obtained.
Figure 0007526452000001

本発明の被覆材は、航空機又は宇宙機に用いられる高温部品、原子力関連の高温部品、加熱炉、その他、各種プラントにおける高温部品等への適用に好適である。 The coating material of the present invention is suitable for use in high-temperature parts used in aircraft or spacecraft, high-temperature parts related to nuclear power, heating furnaces, and other high-temperature parts in various plants.

1:製造装置
2:製膜室
4:レーザー照射手段
6:原料ガス供給手段
8:原料ガス調製手段
9:ジルコニウム原子含有有機化合物収容槽
10:珪素原子含有有機化合物収容槽
11:ヒーター
12:減圧手段
14:基材支持台
16:光拡散レンズ
18:窓材
20:温度測定器
22:基材
24:質量流量制御器
26:キャリヤーガス供給手段
1: Manufacturing apparatus 2: Film formation chamber 4: Laser irradiation means 6: Raw material gas supply means 8: Raw material gas preparation means 9: Zirconium atom-containing organic compound storage tank 10: Silicon atom-containing organic compound storage tank 11: Heater 12: Pressure reduction means 14: Substrate support stand 16: Light diffusion lens 18: Window material 20: Temperature measuring device 22: Substrate 24: Mass flow controller 26: Carrier gas supply means

Claims (4)

航空機又は宇宙機に用いられる高温部品、原子力関連の高温部品、あるいは、加熱炉における高温部品に用いられる被覆材であって、
基材と、該基材の表面の少なくとも一部を被覆する無機被膜とを備え、前記基材は、アルミナ又は炭素からなり、前記無機被膜は、酸素含有量が14原子%以下の炭化ジルコニウムからなることを特徴とする被覆材。
A coating material used for high-temperature parts in aircraft or spacecraft, high-temperature parts related to nuclear power, or high-temperature parts in heating furnaces,
1. A coating material comprising a substrate and an inorganic coating covering at least a portion of a surface of the substrate, the substrate being made of alumina or carbon, and the inorganic coating being made of zirconium carbide having an oxygen content of 14 atomic % or less.
前記炭化ジルコニウムが結晶質である請求項1に記載の被覆材。 The coating material according to claim 1, wherein the zirconium carbide is crystalline. 航空機又は宇宙機に用いられる高温部品、原子力関連の高温部品、あるいは、加熱炉における高温部品に用いられる被覆材であって、
基材と、該基材の表面の少なくとも一部を被覆する無機被膜とを備え、前記基材はアルミナ又は炭素からなり、前記無機被膜は、炭化ジルコニウムと炭化珪素とを均一に混合された状態で含む複合材料からなることを特徴とする被覆材。
A coating material used for high-temperature parts in aircraft or spacecraft, high-temperature parts related to nuclear power, or high-temperature parts in heating furnaces,
A coating material comprising a substrate and an inorganic coating covering at least a portion of a surface of the substrate, the substrate being made of alumina or carbon, and the inorganic coating being made of a composite material containing zirconium carbide and silicon carbide in a uniformly mixed state .
前記炭化ジルコニウムが結晶質である請求項3に記載の被覆材。 The coating material according to claim 3, wherein the zirconium carbide is crystalline.
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