本發(fā)明涉及在基材上層疊熱噴涂膜而成的層疊體的制造方法以及層疊體。

背景技術(shù)：

在基材上層疊與該基材不同的材料而成的層疊體，根據(jù)其材料組合而用于各種用途。例如，通過熱噴涂將陶瓷或者金屬陶瓷層疊在鋁基材上而成的層疊體利用于在半導(dǎo)體制造過程中對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的基板支承裝置或者工作臺(tái)加熱器。

然而，在基材的熱膨脹系數(shù)與在該基材上形成的熱噴涂膜的熱膨脹系數(shù)不同的情況下，若在使用層疊體時(shí)對(duì)基材進(jìn)行加熱，則有可能由于應(yīng)力而導(dǎo)致熱噴涂膜產(chǎn)生裂紋。為了抑制這種裂紋的產(chǎn)生，或者提高開始產(chǎn)生裂紋的溫度，已知一種如下的技術(shù)：通過將具有基材與熱噴涂膜之間的熱膨脹系數(shù)的材料或剛度低的多孔材料設(shè)置為中間層來緩和應(yīng)力。另外，在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種如下的技術(shù)：已成為在基板支承裝置的實(shí)際使用溫度下不產(chǎn)生裂紋的殘留應(yīng)力的工件溫度，對(duì)作為基材的平板部進(jìn)行熱噴涂，由此抑制對(duì)基材進(jìn)行加熱時(shí)在熱噴涂膜中拉伸應(yīng)力的產(chǎn)生。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2014-13874號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)，在達(dá)到某種程度的溫度之前能夠得到抑制熱噴涂膜裂紋的效果。然而，根據(jù)層疊體的用途，存在要將基材加熱到更高溫度的情況。因此，需要一種能夠進(jìn)一步地提高在對(duì)基材進(jìn)行加熱時(shí)熱噴涂膜開始產(chǎn)生裂紋的溫度的技術(shù)。

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種層疊體的制造方法以及層疊體，對(duì)于在基材上形成有由與該基材不同的材料構(gòu)成的熱噴涂膜的層疊體，與以往相比，能夠提高當(dāng)對(duì)基材進(jìn)行加熱時(shí)熱噴涂膜開始產(chǎn)生裂紋的溫度。

為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明涉及的層疊體的制造方法是在基材上層疊由與該基材不同的材料構(gòu)成的熱噴涂膜的層疊體的制造方法，其特征在于，包括：基材加熱工序，對(duì)上述基材進(jìn)行加熱；中間層形成工序，在加熱后的上述基材的表面上，形成由與上述基材以及上述熱噴涂膜不同的材料構(gòu)成的中間層；以及熱噴涂膜形成工序，在上述中間層的表面上形成上述熱噴涂膜。

上述層疊體的制造方法的特征在于：當(dāng)上述熱噴涂膜形成工序開始時(shí)，在上述中間層中蓄積有壓縮應(yīng)力。

上述層疊體的制造方法的特征在于，還包括：基材冷卻工序，在上述中間層形成工序之后，降低上述基材的溫度直到上述中間層中的應(yīng)力成為壓縮應(yīng)力。

上述層疊體的制造方法的特征在于：在上述基材加熱工序中，將上述基材加熱到上述基材的融點(diǎn)的五分之一以上且小于上述基材的融點(diǎn)。

上述層疊體的制造方法的特征在于：在上述中間層形成工序中，以使其孔隙率為3％以上的方式來形成上述中間層。

上述層疊體的制造方法的特征在于：在上述中間層形成工序中，以使其厚度為100μm以上且800μm以下的方式來形成上述中間層。

上述層疊體的制造方法的特征在于：在上述中間層形成工序中，朝向加熱后的上述基材的表面，使上述中間層的材料的粉末與氣體一起加速，并使其以固相狀態(tài)噴涂并堆積在上述基材的表面。

上述層疊體的制造方法的特征在于：在上述中間層形成工序中，對(duì)加熱后的上述基材的表面熱噴涂上述中間層的材料。

本發(fā)明涉及的層疊體的特征在于，包括：基材；中間層，其由與上述基材不同的材料構(gòu)成；以及熱噴涂膜，其由與上述基材以及上述中間層不同的材料構(gòu)成，且形成在上述中間層的表面上，在室溫中，上述中間層中蓄積有壓縮應(yīng)力。

上述層疊體的特征在于：上述中間層的孔隙率為3％以上。

上述層疊體的特征在于：上述中間層的厚度為100μm以上且800μm以下。

上述層疊體的特征在于：上述基材由金屬或者合金構(gòu)成，上述熱噴涂膜由陶瓷或者金屬陶瓷構(gòu)成。

上述層疊體的特征在于：上述中間層是通過朝向上述基材的表面，使與上述基材不同的材料的粉末與氣體一起加速，并使其以固相噴涂并堆積在上述基材的表面而形成的。

上述層疊體的特征在于：上述中間層是通過對(duì)上述基材的表面熱噴涂與上述基材不同的材料而形成的。

根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵趯?duì)基材進(jìn)行加熱的狀態(tài)下在該基材上形成中間層，且在該中間層的表面上形成熱噴涂膜，所以與以往相比，能夠提高在對(duì)基材進(jìn)行加熱時(shí)熱噴涂膜開始產(chǎn)生裂紋的溫度。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的層疊體的制造方法的流程圖。

圖2是用于說明本實(shí)施方式涉及的層疊體的制造方法以及層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。

圖3是表示基于冷噴涂法的成膜裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖4是表示通過以往的方法制造出的層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。

圖5是表示通過以往的方法制造出的層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。

圖6是表示通過以往的方法制造出的層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。

圖7是表示本發(fā)明涉及的實(shí)施例以及參考例的試料的制造條件以及評(píng)價(jià)的表。

符號(hào)說明

10、20、30、40 基材

11、31 中間層

12、21、32、41 熱噴涂膜

13、22、33、42 層疊體

100 冷噴涂裝置

101 氣體加熱器

102 粉末提供裝置

103 噴槍

104 氣體噴嘴

105、106 泵

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。另外，下面的實(shí)施方式并不限定本發(fā)明。另外，在以下的說明中參照的各附圖只是以可理解本發(fā)明內(nèi)容的程度示意性示出形狀、大小以及位置關(guān)系。即，本發(fā)明并不僅限于在各附圖中例示的形狀、大小以及位置關(guān)系。

實(shí)施方式

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的層疊體的制造方法的流程圖。另外，圖2是用于說明本實(shí)施方式涉及的層疊體的制造方法以及層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。

首先，在工序S1中，準(zhǔn)備層疊體的基材10并將其加熱?；?0的材料只要是金屬或者合金即可，沒有特別限定，例如能夠根據(jù)層疊體的用途采用銅、銅合金、鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鎳、鎳合金、鐵、鐵合金、鐵鎳合金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鉻、鉻合金、鈮、鈮合金、鉬、鉬合金、銀、銀合金、錫、錫合金、鉭、鉭合金等。

基材10的加熱方法沒有特別限定，簡(jiǎn)單地，在設(shè)定成規(guī)定溫度的加熱板上載置基材10即可。另外，優(yōu)選將對(duì)基材10進(jìn)行加熱的溫度(設(shè)定溫度)設(shè)定在基材10的融點(diǎn)的五分之一以上且小于融點(diǎn)的范圍內(nèi)，而且預(yù)先加熱到使用已制成的層疊體時(shí)的設(shè)想溫度。將此時(shí)的基材10的溫度T設(shè)為T＝T0。

在接下來的工序S2中，如圖2(a)所示，在對(duì)基材10進(jìn)行了加熱的狀態(tài)下，在基材10的表面上形成中間層11。在本實(shí)施方式中，通過冷噴涂法來形成中間層11。

作為中間層11的材料，采用具有基材10和之后的工序S4中形成的熱噴涂膜之間的熱膨脹系數(shù)的金屬或者合金。例如，根據(jù)基材10與熱噴涂膜的材料的組合而從銅、銅合金、鋅、鋅合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鎳、鎳合金、鎳鋁合金、鐵、鐵合金、鐵鎳合金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鉻、鉻合金、鈮、鈮合金、鉬、鉬合金、銀、銀合金、錫、錫合金、鉭、鉭合金等中適當(dāng)?shù)剡x擇即可。

冷噴涂法是指將處于融點(diǎn)或者軟化點(diǎn)以下狀態(tài)的金屬或者合金的粉末與惰性氣體一起從噴嘴噴射，使其以固相狀態(tài)撞擊到基材，而在基材表面上形成覆膜的成膜方法。在冷噴涂法中，與將材料粉末熔融并噴涂在基材上的熱噴涂法相比，能夠在較低溫度下進(jìn)行成膜。因此，根據(jù)冷噴涂法，能夠降低熱應(yīng)力的影響，能夠得到無相變且抑制了氧化的金屬覆膜。

圖3是表示基于冷噴涂法的成膜裝置的、所謂冷噴涂裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。圖3所示的冷噴涂裝置100包括：氣體加熱器101，其對(duì)壓縮氣體進(jìn)行加熱；粉末提供裝置102，其收納覆膜的材料粉末，并將其提供給噴槍103；氣體噴嘴104，其將提供到噴槍103的材料粉末與加熱后的壓縮氣體一起朝向基材10噴射；以及泵105和泵106，其分別調(diào)節(jié)對(duì)氣體加熱器101以及粉末提供裝置102的壓縮氣體的提供量。

作為壓縮氣體，能夠使用氦氣、氮?dú)?、空氣等惰性氣體。被提供到氣體加熱器101的壓縮氣體在被加熱到比材料粉末的融點(diǎn)低的范圍的溫度后，被提供給噴槍103。優(yōu)選壓縮氣體的加熱溫度為300～900℃。

另一方面，被提供到粉末提供裝置102的壓縮氣體將粉末提供裝置102內(nèi)的材料粉末以規(guī)定的噴出量提供給噴槍103。

加熱后的壓縮氣體由于通過呈喇叭形狀的氣體噴嘴104而成為大約340m/s以上的超聲速流并被噴射出去。優(yōu)選此時(shí)的壓縮氣體的氣體壓力是1～5MPa左右。這是因?yàn)橥ㄟ^將壓縮氣體的壓力調(diào)整到這種程度，能夠?qū)崿F(xiàn)覆膜即中間層11與基材10的附著強(qiáng)度的提高。更優(yōu)選以2～4MPa左右的壓力進(jìn)行處理。

在這種冷噴涂裝置100中，在噴槍103的噴射方向的下游配置基材10，并且將中間層11的材料粉末投入到粉末提供裝置102中，開始對(duì)氣體加熱器101以及粉末提供裝置102提供壓縮氣體。由此，提供到噴槍103的粉末被投入到該壓縮氣體的超聲速流中而被加速，并從噴槍103噴射出去。該粉末以固相狀態(tài)高速撞擊到基材10并堆積，由此形成中間層11。

在這種冷噴涂法中，在材料粉末撞擊到下層、即基材10或之前形成的覆膜時(shí)，因發(fā)生塑性變形而能夠得到錨固效應(yīng)，并且彼此的氧化膜被破壞而新生面彼此進(jìn)行金屬鍵結(jié)合，因此能夠形成與基材10的附著強(qiáng)度高的中間層11。從而，能夠通過觀察基材10與中間層11之間的界面有無錨固層或粉末的層疊狀態(tài)等來判斷是否為通過冷噴涂法形成了中間層11。

在此，在形成中間層11的期間，會(huì)存在基材10的溫度從工序S1的設(shè)定溫度發(fā)生變化的情況，但是這并不是問題?？傊?，以設(shè)定溫度持續(xù)加熱即可，無需將基材10本身嚴(yán)格地維持在恒定溫度。

優(yōu)選中間層11的膜厚大概為100μm以上且800μm以下。更優(yōu)選大概為200μm以上且500μm以下。另外，優(yōu)選中間層11的膜質(zhì)中的疏密度較疏，具體而言，使孔隙率為3％以上，更優(yōu)選為5％以上。中間層11的膜厚和孔隙率能夠通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)噴槍103與基材10的相對(duì)掃描速度、壓縮氣體的壓力或材料粉末的流量等成膜條件來控制。

另外，作為冷噴涂裝置，只要是能夠?qū)⒉牧戏勰┮怨滔酄顟B(tài)撞擊到基材10來形成覆膜的裝置即可，不限于圖3所示的結(jié)構(gòu)。另外，在工序S2中，只要能夠形成具有上述范圍的膜厚以及孔隙率，并且與基材10的附著強(qiáng)度高的金屬或者合金的膜即可，也可以通過冷噴涂法以外的方法來形成中間層11。下面，將金屬或者合金的膜統(tǒng)稱為金屬膜。具體而言，也可以將通過熱噴涂法來形成的金屬膜作為中間層11。

在接下來的工序S3中，如圖2(b)所示，將基材10以及中間層11冷卻到比形成中間層11時(shí)的溫度低的溫度T1(T1＜T0，例如室溫)。另外，室溫是指25℃附近。此時(shí)，可以對(duì)形成有中間層11的基材10進(jìn)行吹風(fēng)等使之積極地冷卻，也可以僅將該基材10放置于室溫中?；?0以及中間層11被冷卻后，成為中間層11中殘留壓縮應(yīng)力即殘留負(fù)應(yīng)力的狀態(tài)。

在接下來的工序S4中，如圖2(c)所示，在中間層11的表面上形成熱噴涂膜12。作為熱噴涂膜12的材料，采用陶瓷系列材料或金屬和陶瓷的混合材料。

作為陶瓷系列材料，例如能夠列舉出氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化釔、氧化釔穩(wěn)定氧化鋯、塊滑石(steatite)、鎂橄欖石、莫來石、二氧化鈦、二氧化硅、賽隆等氧化物陶瓷；氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化鈦鋁、氮化鈦鉻、氮化鉻、氮化鋯、碳化鉻、碳化鎢等非氧化物陶瓷；碳化硼、氮化硼等BCN系列超硬材料。

作為金屬和陶瓷的混合材料，能夠列舉出將氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等陶瓷、具體而言將上述的陶瓷系列材料作為主要成分并將金屬或者合金作為粘結(jié)相或者結(jié)合材料的混合材料，通常所說的金屬陶瓷。例如，可以采用將鈷或鎳等金屬粉末作為結(jié)合材料分散到碳化鎢粉末中而得到的混合材料?；蛘?，還能夠列舉出氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)和鎳(Ni)-鉻(Cr)合金的混合組成物等材料。

在形成熱噴涂膜12的期間，因?yàn)楸粺釃娡炕鹧嫒廴诘牟牧媳粐娡康街虚g層11上，所以基材10以及中間層11成為加熱的狀態(tài)，例如70～80℃左右。因此，在中間層11中殘留的壓縮應(yīng)力成為比圖2(b)所示的壓縮應(yīng)力稍微小的狀態(tài)。將此時(shí)的基材10的溫度T設(shè)為T＝T2(T1≤T2＜T0)。

在此，通過冷噴涂法形成的中間層11的表面朝向外側(cè)呈復(fù)雜的凸形狀。因此，熔融的熱噴涂膜12的材料進(jìn)入中間層11表面的凸與凸之間狹窄的凹部分，從而提高熱噴涂膜12的錨固效應(yīng)。由此，中間層11以及熱噴涂膜12相互堅(jiān)固地結(jié)合，能夠得到較高的附著強(qiáng)度。因此，通過觀察中間層11和熱噴涂膜12的界面，也能夠判斷是否為通過冷噴涂法形成了中間層11。

由此，制成了圖2(c)所示的層疊體13。在此，在形成熱噴涂膜12后，在層疊體13的溫度降低時(shí)，中間層11產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。然而，如上述那樣，因?yàn)橹虚g層11和熱噴涂膜12相互堅(jiān)固地結(jié)合，所以能夠維持高附著強(qiáng)度。

下面，與圖4至圖6對(duì)比地說明圖2所示的層疊體13的應(yīng)力狀態(tài)。圖4至圖6是表示通過以往的方法制造出的層疊體的應(yīng)力狀態(tài)的示意圖。另外，各圖所示的箭頭表示記載該箭頭的層的內(nèi)部應(yīng)力。具體而言，朝向外側(cè)的箭頭表示拉伸應(yīng)力，朝向內(nèi)側(cè)的箭頭表示壓縮應(yīng)力。

考慮如圖4(a)所示，通過在室溫狀態(tài)的基材20上直接形成熱噴涂膜21來制造層疊體22的情況。當(dāng)形成熱噴涂膜21時(shí)，因?yàn)槿廴诘牟牧媳粐娡康交?0上，所以基材20會(huì)被稍微加熱。將此時(shí)的基材20的溫度T設(shè)為T＝T2。

若對(duì)層疊體22的基材20側(cè)進(jìn)行加熱，則如圖4(b)所示，由于受到基材20的熱膨脹的影響，熱噴涂膜21產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。從而，在基材20的溫度T變得比形成熱噴涂膜21時(shí)的溫度T2高時(shí)，熱噴涂膜21就會(huì)產(chǎn)生裂紋。

考慮如圖5(a)所示，在室溫狀態(tài)的基材30上形成中間層31，并且如圖5(b)所示，通過在中間層31上形成熱噴涂膜32來制造層疊體33的情況。另外，中間層31可以與上述實(shí)施方式同樣地通過冷噴涂法來形成，也可以通過熱噴涂法來形成。

如圖5(c)所示，若對(duì)層疊體33的基材30側(cè)進(jìn)行加熱，則由于受到基材30的熱膨脹的影響，中間層31以及熱噴涂膜32產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。其中，熱噴涂膜32產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力因夾在其與基材30之間的中間層31而被緩和。因此，即便在使基材30的溫度T高于形成熱噴涂膜32時(shí)的溫度(T＝T2)的情況下(T＞T2)，也能夠一定程度地防止熱噴涂膜32的裂紋。然而，如圖5(d)所示，在進(jìn)一步地提高基材30的溫度T(T＞T3＞T2)時(shí)，中間層31所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的緩和作用也會(huì)達(dá)到極限，熱噴涂膜32會(huì)產(chǎn)生裂紋。

考慮如圖6(a)所示，在將基材40加熱到使用層疊體42時(shí)的溫度T4的狀態(tài)下形成熱噴涂膜41的情況。該情況下，如圖6(b)所示，若在形成熱噴涂膜41后將層疊體42冷卻到例如室溫附近，則會(huì)成為熱噴涂膜41中殘留壓縮應(yīng)力的狀態(tài)。

如圖6(c)所示，若對(duì)層疊體42的基材40側(cè)進(jìn)行加熱，則由于受到基材40的熱膨脹的影響，熱噴涂膜41中殘留的壓縮應(yīng)力會(huì)慢慢減小。該作用持續(xù)到基材40的溫度T達(dá)到形成熱噴涂膜41時(shí)的溫度T4為止。因此，在基材40的溫度T達(dá)到形成熱噴涂膜41時(shí)的溫度T4之前，能夠加熱基材40且不使熱噴涂膜41產(chǎn)生裂紋。

然而，如圖6(d)所示，若基材40的溫度T超過溫度T4，則熱噴涂膜41內(nèi)的應(yīng)力從壓縮應(yīng)力變化成拉伸應(yīng)力。因此，在持續(xù)對(duì)基材40加熱時(shí)，熱噴涂膜41會(huì)產(chǎn)生裂紋。

另外，如圖6(c)那樣，在溫度T4以下的溫度使用層疊體42的情況下，可以說即便不設(shè)置中間層而在基材40上直接形成熱噴涂膜41也沒有問題。因此，為了提高使用層疊體42時(shí)的熱噴涂膜41的耐熱性，可以考慮提高形成熱噴涂膜41時(shí)的基材溫度T4。然而，在由陶瓷形成熱噴涂膜41的情況下，若提高基材溫度T4，則在形成熱噴涂膜41后，使層疊體42的溫度恢復(fù)到室溫左右時(shí)(參照?qǐng)D6(b))，由于受到基材40的熱收縮的影響而熱噴涂膜41有可能從基材40剝離?；謴?fù)到該室溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生剝離的基材溫度T4取決于基材40的材料與熱噴涂膜41的材料的組合，例如在鋁基材上形成氧化鋁的熱噴涂膜的情況下，如果將基材溫度T4設(shè)為200℃左右則會(huì)產(chǎn)生剝離。因此，在這種情況下，無法將基材溫度T4設(shè)得很高。

相對(duì)于通過這些以往的方法制造出的層疊體22、33、42，本實(shí)施方式涉及的層疊體13，能夠?qū)⒒?0加熱到更高溫度且不使熱噴涂膜12產(chǎn)生裂紋。即，如上述那樣，在室溫附近，中間層11殘留有壓縮應(yīng)力(參照?qǐng)D2(c))。因此，如圖2(d)所示，在對(duì)層疊體13的基材10側(cè)進(jìn)行加熱時(shí)，由于受到基材10的熱膨脹的影響，中間層11也會(huì)逐漸膨脹，而中間層11中殘留的壓縮應(yīng)力會(huì)逐漸減小。如圖2(e)所示，該作用持續(xù)到基材10的溫度達(dá)到形成中間層11時(shí)的基材溫度T0為止。在此期間，在熱噴涂膜12中，由于受到中間層11的熱膨脹以及剛度的影響而開始產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，但是與圖4至圖6所示的熱噴涂膜21、32、41相比，該拉伸應(yīng)力的增加非常緩慢。

由此，在本實(shí)施方式涉及的層疊體13中，能夠?qū)⒒?0加熱到形成中間層11時(shí)的基材溫度T0或者超過該溫度的溫度且不使熱噴涂膜12產(chǎn)生裂紋。

作為能夠用作熱噴涂膜12的基底的中間層11的條件，能夠舉出：即便將基材加熱到在基材上直接形成熱噴涂膜時(shí)會(huì)產(chǎn)生剝離的使用溫度(參照?qǐng)D6(d))而形成中間層的情況下，在形成中間層后使基材溫度冷卻到室溫左右時(shí)中間層不會(huì)從基材剝離。通過上述冷噴涂法、熱噴涂法而形成的金屬膜適合作為這種中間層。其中，基于熱噴涂法的金屬膜在該金屬膜與基材的附著強(qiáng)度比上層的陶瓷的熱噴涂膜的附著強(qiáng)度高的情況下，能夠作為中間層使用。

另外，緩和熱噴涂膜12的拉伸應(yīng)力的作用，換而言之對(duì)層疊體13進(jìn)行加熱時(shí)抑制熱噴涂膜12產(chǎn)生裂紋的作用，在中間層11的膜質(zhì)越疏或者中間層11的膜厚越厚時(shí)越大。但是，若使中間層11過厚，就會(huì)增加層疊體13本身的厚度，因此優(yōu)選中間層11的膜厚為100μm～800μm左右，更優(yōu)選為200μm～500μm左右。

實(shí)施例

下面，參照?qǐng)D7來說明本發(fā)明涉及的實(shí)施例。圖7是表示本發(fā)明涉及的實(shí)施例以及參考例的試料的制作條件以及評(píng)價(jià)表。

(1)試料的制作

作為本發(fā)明涉及的實(shí)施例以及參考例，制作圖7所示的三種試料。構(gòu)成各個(gè)試料的各層的材料如下所示。

基材：鋁(融點(diǎn)：大約660℃)

中間層：Ni-5wt％Al

熱噴涂膜：氧化鋁(Al₂O₃)

在實(shí)施例1、實(shí)施例2以及參考例1中，改變中間層的厚度、形成中間層時(shí)基材的加熱溫度以及中間層膜質(zhì)中的疏密度。圖7所示的膜質(zhì)中“疏”表示中間層的孔隙率為3％以上，“密”表示中間層的孔隙率小于3％。另外，對(duì)于熱噴涂膜，在成膜后進(jìn)行切削加工直至其厚度變?yōu)?35μm。

(2)試料的評(píng)價(jià)

將各個(gè)試料載置在加熱板上，并從基材側(cè)進(jìn)行加熱。在將試料加熱到各個(gè)設(shè)定溫度(300℃、350℃、400℃、450℃)后，自然冷卻到室溫，通過顏色檢查(color check)來確認(rèn)在熱噴涂膜中有無裂紋。圖7所示的熱噴涂膜耐熱溫度的欄中×標(biāo)記表示在該溫度下熱噴涂膜產(chǎn)生了裂紋，○標(biāo)記表示在該溫度下熱噴涂膜沒有產(chǎn)生裂紋。

實(shí)施例1

在實(shí)施例1中，在將基材加熱到400℃的狀態(tài)下，形成了膜厚大約為130μm且膜質(zhì)較密的中間層。該情況下，在將層疊體的基材加熱到350℃時(shí)，熱噴涂膜也沒有產(chǎn)生裂紋。

實(shí)施例2

在實(shí)施例2中，在將基材加熱到400℃的狀態(tài)下，形成了膜厚大約為300μm且膜質(zhì)較疏的中間層。該情況下，在將層疊體的基材加熱到400℃時(shí)，熱噴涂膜也沒有產(chǎn)生裂紋。

參考例1

在參考例1中，不對(duì)基材進(jìn)行加熱，即在室溫下，形成了膜厚大約為130μm且膜質(zhì)較密的中間層。該情況下，在將層疊體的基材加熱到350℃時(shí)，熱噴涂膜產(chǎn)生裂紋。

根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以說通過在對(duì)基材進(jìn)行加熱的狀態(tài)下形成中間層，能夠提高熱噴涂膜的耐熱溫度。具體而言，對(duì)比實(shí)施例1和參考例1，能夠確認(rèn)到在提高形成中間層時(shí)的基材溫度的情況下，熱噴涂膜耐熱溫度得到提高。

另外，對(duì)比實(shí)施例1和實(shí)施例2可知，增加中間層的膜厚則能夠提高熱噴涂膜的耐熱溫度。這被認(rèn)為是因?yàn)?，由于中間層變厚，對(duì)試料進(jìn)行加熱時(shí)基材的熱膨脹給予熱噴涂膜的影響變得較小。并且，對(duì)于中間層的膜質(zhì)，較疏的膜質(zhì)能夠進(jìn)一步地提高熱噴涂膜的耐熱溫度。這被認(rèn)為是因?yàn)椋捎谥虚g層變疏，同樣地基材的熱膨脹給予熱噴涂膜的影響變得較小。