热喷涂用粉末及热喷涂涂层的形成方法技术

本发明专利技术的第１热喷涂用粉末含有将原料粉末造粒并在大气或氧气中烧结得到的氧化钇造粒－烧结粒子，构成该氧化钇造粒－烧结粒子的一次粒子的平均粒径为０．５～１．５μｍ且是原料粉末的平均粒径的１．１１倍以上（含１．１１倍）。使用第１热喷涂用粉末，可以形成对单位面积热喷涂涂层的等离子输出在０．８Ｗ／ｃｍ↑［２］以上（含０．８Ｗ／ｃｍ↑［２］）的等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层。本发明专利技术的第２热喷涂用粉末含有将原料粉末造粒并在大气或氧气中烧结得到的氧化钇造粒－烧结粒子，构成该氧化钇造粒－烧结粒子的一次粒子的平均粒径为３～８μｍ。使用第２热喷涂用粉末，可以形成对单位面积热喷涂涂层的等离子输出不足０．８Ｗ／ｃｍ↑［２］的等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有氧化钇造粒-烧结粒子的热喷涂用粉末及使用了该热喷涂用粉末的热喷涂涂层的形成方法。
技术介绍
半导体设备和液晶设备的制造领域中，通过使用了等离子(日文プラズマ)的干法蚀刻(Dry Etching)，进行设备的微细加工。通过在等离子流程(日文プラズマプロセス)中有可能受到等离子蚀刻损伤的半导体设备制造装置和液晶设备制造装置的部分设置热喷涂涂层，以此改善该部分的耐等离子腐蚀性，这种技术是我们所知的(例如参考公开专利2002-80954号公报)。这样，通过改善耐等离子腐蚀性，可以抑制微粒的飞散，从而提高设备的合格率。用于此种用途的热喷涂涂层，例如可以用含有氧化钇造粒-烧结粒子的热喷涂用粉末，通过等离子热喷涂形成。虽然以提高热喷涂涂层对于高输出等离子和低输出等离子等各种等离子的耐等离子腐蚀性的热喷涂用粉末的开发正在进行，但目前还不能得到满足所要求性能的氧化钇造粒-烧结粒子。
技术实现思路
本专利技术的第1目的，是提供对单位面积热喷涂涂层的等离子输出在0.8W/cm2以上(含0.8W/cm2)的等离子(本说明书下文中称为高输出等离子。)的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层的形成所适用的热喷涂用粉末以及热喷涂涂层的形成方法。本专利技术的第2目的，是提供对单位面积热喷涂涂层的等离子输出不足0.8W/cm2的等离子(本说明书下文中称为低输出等离子。)的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层的形成所适用的热喷涂粉末以及热喷涂涂层的形成方法。为达成上述目的，本专利技术提供如下的热喷涂用粉末。该热喷涂用粉末含有将原料粉末造粒并在大气或氧气中烧结得到的氧化钇造粒-烧结粒子，构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径为0.5～1.5μm且是原料粉末的平均粒径的1.11倍以上(含1.11倍)。本专利技术还提供如下的热喷涂用粉末。该热喷涂用粉末含有将原料粉末造粒并在大气或氧气中烧结得到的氧化钇造粒-烧结粒子，构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径为3～8μm。本专利技术还提供含有将上述任一热喷涂用粉末经过大气压等离子热喷涂形成热喷涂涂层工序的热喷涂涂层的形成方法。具体实施例方式以下说明本专利技术的第1实施形态。第1实施形态的热喷涂用粉末实质上由氧化钇造粒-烧结粒子构成。氧化钇造粒-烧结粒子、即第1实施形态的热喷涂用粉末通过造粒-烧结法制造。更具体地，是从原料粉末制作造粒粉末，将该造粒粉末烧结后粉碎，进一步根据需要分级而制成。原料粉末既可以是氧化钇粉末，也可以是像钇粉末、氢氧化钇粉末、或这些和氧化钇粉末的混合物这样通过造粒和烧结工序能转换为氧化钇的物质的粉末。从原料粉末制作造粒粉末，既可以通过将原料粉末与适当的分散剂混合而成的浆料进行喷雾造粒，也可以通过滚动造粒或压缩造粒直接从原料粉末制作造粒粉末。为了得到对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层，烧结造粒粉末时周围的气体必须为大气或氧气。在氩气和氮气等的除大气及氧气以外的气体中烧结造粒粉末而制造出的热喷涂用粉末难以形成对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层。这是因为，用氩气或氮气进行烧结的话，在烧结中会出现造粒粉末中的氧化钇被还原，结果会使所得到的热喷涂用粉末中的氧的量减少。由含氧量少的热喷涂用粉末形成的热喷涂涂层容易含有因缺氧而造成的晶格缺陷。由于等离子所进行的热喷涂涂层的蚀刻会优先从热喷涂涂层中的缺陷部分开始进行，因此，由含氧量少的热喷涂用粉末所形成的热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性较差。烧结造粒粉末时的周围的气体最高温度(烧结温度)不足1500℃时，进一步地说不足1550℃，更进一步地说不足1600℃的话，热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性可能下降。这是因为，随着烧结温度的降低，容易出现烧结不充分。烧结不充分的话，烧结产生的缺陷密度的减少较少，因此得到的是缺陷密度较高的热喷涂用粉末。由缺陷密度较高的热喷涂用粉末形成的热喷涂涂层容易含有由热喷涂用粉末中缺陷引起的缺陷。如上所述，由于等离子所进行的热喷涂涂层的蚀刻会优先从热喷涂涂层中的缺陷部分开始进行，因此，由缺陷密度较高的热喷涂用粉末所形成的热喷涂涂层的对高输出等离子的耐等离子腐蚀性较差。此外，烧结不充分的话，粉末供给机至热喷涂机的输送过程，或热喷涂火焰中，容易出现氧化钇造粒-烧结粒子的破坏。因此，从提高对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性以及抑制氧化钇造粒-烧结粒子的破坏的观点来说，烧结温度较好的是在1500℃以上(含1500℃)，更好的是在1550℃以上(含1550℃)，最好的是在1600℃以上(含1600℃)。另一方面，烧结温度超过1800℃时，进一步地说超过1750℃的话，热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性可能下降。这是因为，随着烧结温度的升高，容易出现烧结过度。烧结过度的话，难以出现热喷涂火焰所带来的氧化钇造粒-烧结粒子的软化或熔融。因此，未熔融或未软化的氧化钇造粒-烧结粒子会混入热喷涂涂层，造成热喷涂涂层的致密度下降、使热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性下降。此外，热喷涂火焰所带来的氧化钇造粒-烧结粒子的软化或熔融难以进行的话，热喷涂用粉末的附着效率(热喷涂合格率)也会下降。因此，从提高热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性以及提高热喷涂用粉末的附着效率的观点来说，烧结温度较好的是在1800℃以下(含1800℃)，更好的是在1750℃以下(含1750℃)。烧结造粒粉末时的烧结温度的保持时间(烧结时间)不足12分钟时，进一步地说不足30分钟，更进一步地说不足1小时的话，容易出现一次粒子的粒子成长不充分，容易出现氧化钇造粒-烧结粒子的破坏。因此，为了抑制氧化钇造粒-烧结粒子的破坏，烧结时间较好的是在12分钟以上(含12分钟)，更好的是在30分钟以上(含30分钟)，最好的是在1小时以上(含1小时)。另一方面，烧结时间超过30小时时，进一步地说超过20小时，更进一步地说超过10小时的话，一次粒子的粒子成长几乎达到饱和，因而没有实效性。因此，从烧结的实效性来看，烧结时间较好的是在30小时以下(含30小时)，更好的是在20小时以下(含20小时)，最好的是在10小时以下(含10小时)。为了得到对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层，构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径必须在0.5μm以上(含0.5μm)。不足0.5μm的话，难以由热喷涂用粉末形成对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性优异的热喷涂涂层。这是因为，随着构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径的减小，呈板状单晶结构的热喷涂涂层中的板状间区域的比例将变高。由于板状间区域中含有较多结晶缺陷，等离子所进行的热喷涂涂层的蚀刻会优先从热喷涂涂层中的缺陷部分开始进行，因此，板状间区域比例高的热喷涂涂层的对高输出等离子的耐等离子腐蚀性较差。但是，构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径不足0.6μm，即使是在0.5μm以上(含0.5μm)，热喷涂涂层中的板状间区域的比例可能稍稍偏高，结果可能出现热喷涂涂层的对高输出等离子的耐等离子腐蚀性略微下降。因此，从提高热喷涂涂层的对于高输出等离子的耐等离子腐蚀性的观点来看，构成氧化钇造粒-烧结粒子的一次粒子的平均粒径在0.6μm以上(含0.6μm)较好。为了得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热喷涂用粉末，含有将原料粉末造粒并在大气或氧气中烧结得到的氧化钇造粒－烧结粒子，构成所述氧化钇造粒－烧结粒子的一次粒子的平均粒径为０．５～１．５μｍ且大于等于所述原料粉末的平均粒径的１．１１倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：北村顺也，伊部博之，杉山嘉一，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]