(57)【要約】【課題】遮熱コーティングの寿命を延ばすことができるコーティングシステムを提供する。【解決手段】方法は、物品（５１０、７０２）の遮熱コーティング（１０６）上に浸透コーティング（１２２）を適用することを含む。浸透コーティング（１２２）は、遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透する。浸透コーティング（１２２）は、遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解して、遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）の一部を被覆。浸透コーティング（１２２）は、遮熱コーティング（１０６）の気孔率を減少させる。本方法はまた、遮熱コーティング（１０６）上に反応性相溶射配合コーティング（１０２）を適用することも含む。反応性相溶射配合コーティング（１０２）は、遮熱コーティング（１０６）上の埃堆積物（１０４）と反応する。【選択図】図１
2020090722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品（５１０）の遮熱コーティング（１０６）上に浸透コーティング（１２２）を適用することであって、前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透するように構成され、前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解して、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）の一部を被覆するように構成され、前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の気孔率を減少させるように構成される、ことと、
前記遮熱コーティング（１０６）上に反応性相溶射配合コーティング（１０２）を適用することであって、前記反応性相溶射配合コーティング（１０２）は、前記遮熱コーティング（１０６）上の埃堆積物（１０４）と反応するように構成される、ことと、
を含む方法。
【請求項２】
前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の表面（５１８）から前記遮熱コーティング（１０６）の前記表面（５１８）から離れる距離まで、前記遮熱コーティング（１０６）に入り込むように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記浸透コーティング（１２２）は、前記浸透コーティング（１２２）が前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解した後、前記遮熱コーティング（１０６）と一体化する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記遮熱コーティング（１０６）のバルク（１２０）は、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透して、前記遮熱コーティング（１０６）の前記バルク（１２０）の気孔率を、前記第１の気孔率値から前記第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で前記浸透コーティング（１２２）を分解することは、前記遮熱コーティング（１０６）の前記バルク（１２０）の気孔率を、前記第２の気孔率値から前記第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記浸透コーティング（１２２）は、前記浸透コーティング（１２２）を加熱することにより分解するように構成され、前記浸透コーティング（１２２）を加熱すると、前記浸透コーティング（１２２）が液体溶液（４２０、５２０）から固体酸化物粒子（４３０、５３０）に変化する、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記浸透コーティング（１２２）の前記液体溶液（４２０、５２０）は、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）の一部を充填するように構成され、分解された前記浸透コーティング（１２２）の前記固体酸化物粒子（４３０、５３０）は、前記浸透コーティング（１２２）の前記液体溶液（４２０、５２０）によって充填された部分よりも少ない前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４、５１２）の部分を充填するように構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記反応性相溶射配合コーティング（１０２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の表面（５１８）上に残るように構成される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記反応性相溶射配合コーティング（１０２）は、ベース材料（６０３）とバインダー材料（６０５）とを含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ベース材料（６０３）は、前記バインダー材料（６０５）のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、前記バインダー材料（６０５）は、前記ベース材料（６０３）の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、前記バインダー材料（６０５）は、前記ベース材料（６０３）の接着強度よりも大きい接着強度を有し、前記バインダー材料（６０５）は、前記ベース材料（６０３）の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
物品（５１０、７０２）の遮熱コーティング（１０６）に適用されるように構成されたコーティングシステム（１００）であって、
前記遮熱コーティング（１０６）に適用されるように構成された浸透コーティング（１２２）であって、前記遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透するように構成され、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解して、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）の一部を被覆するように構成され、前記遮熱コーティング（１０６）の気孔率を減少させるように構成される、浸透コーティング（１２２）と、
前記遮熱コーティング（１０６）に適用されるように構成された反応性相溶射配合コーティング（１０２）であって、前記遮熱コーティング（１０６）上の埃堆積物（１０４）と反応するように構成される、反応性相溶射配合コーティング（１０２）と、
を含むコーティングシステム（１００）。
【請求項１２】
前記浸透コーティング（１２２）は、前記浸透コーティング（１２２）が前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解した後、前記遮熱コーティング（１０６）と一体化する、請求項１１に記載のコーティングシステム（１００）。
【請求項１３】
前記遮熱コーティング（１０６）のバルク（１２０）は、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、前記浸透コーティング（１２２）は、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透して、前記遮熱コーティング（１０６）の前記バルク（１２０）の気孔率を、前記第１の気孔率値から前記第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される、請求項１１又は１２に記載のコーティングシステム（１００）。
【請求項１４】
前記物品（５１０、７０２）はタービンアセンブリの表面（５１８）である、請求項１１から１３の何れか一項に記載のコーティングシステム（１００）。
【請求項１５】
遮熱コーティング（１０６）を含む物品（５１０、７０２）と、
前記物品（５１０、７０２）の前記遮熱コーティング（１０６）上に堆積されるように構成されたコーティングシステム（１００）と、
を含むシステムであって、
前記コーティングシステム（１００）は、
前記遮熱コーティング（１０６）上に堆積されるように構成された浸透コーティング（１２２）であって、前記遮熱コーティング（１０６）の少なくとも幾つかの気孔（１２４）に浸透するように構成され、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）内で分解して、前記遮熱コーティング（１０６）の前記少なくとも幾つかの気孔（１２４）の一部を被覆するように構成され、前記遮熱コーティング（１０６）の気孔率を減少させるように構成される、浸透コーティング（１２２）と、
前記遮熱コーティング（１０６）上に堆積されるように構成された反応性相溶射配合コーティング（１０２）であって、前記遮熱コーティング（１０６）上の埃堆積物（１０４）と反応するように構成される、反応性相溶射配合コーティング（１０２）と、
を含み、
前記浸透コーティング（１２２）及び前記反応性相溶射配合コーティング（１０２）は、前記浸透コーティング（１２２）又は前記反応性相溶射配合コーティング（１０２）の１つ以上が前記遮熱コーティング（１０６）上に堆積されてない場合と比較して、前記遮熱コーティング（１０６）の剥離量を減少させるように構成される、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の主題は、反応性コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティングは、タービンエンジンが動作しているときにタービンエンジンの様々な表面を保護するために、航空機エンジンや産業用ガスタービンなどのタービンエンジンで広く使用されている。コーティングの一例は、遮熱コーティングである。コーティングは、タービンエンジンの使用中に、剥離（ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ）、損傷などにより劣化することがよくある。剥離は、遮熱コーティングに浸透して遮熱コーティングを侵す可能性のある遮熱コーティング上の埃やカルシア・マグネシウム・シリカ（ＣＭＡＳ）の堆積物の蓄積によっても引き起こされる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態において、方法は、物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを適用することを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本方法はまた、遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティング（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｐｈａｓｅ  ｓｐｒａｙ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）を適用することも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。
【０００４】
一実施形態において、物品の遮熱コーティングに適用されるように構成されたコーティングシステムは、遮熱コーティングに適用されるように構成された浸透コーティングを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本コーティングシステムはまた、遮熱コーティングに適用されるように構成された反応性相溶射配合コートも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。
【０００５】
一実施形態において、方法は、物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを堆積させることを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本方法はまた、遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを堆積させることも含む。反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む。ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）よりも高いコンプライアンスを有する。バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有する。バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有する。バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する。浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されていない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【０００６】
一実施形態において、システムは、遮熱コーティングを含む物品と、物品の遮熱コーティング上に堆積されたコーティングシステムとを含む。コーティングシステムは、遮熱コーティング上に堆積されるように構成された浸透コーティングを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本コーティングシステムはまた、遮熱コーティング上に堆積されるように構成された反応性相溶射配合コーティングも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されていない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【０００７】
本発明の主題は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことにより、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態によるコーティングシステムの断面図を示す。
【図２】一実施形態による図１のコーティングシステム１００の一部の拡大断面図を示す。
【図３】一実施形態による遮熱コーティングに入り込む浸透コーティングの量のグラフを示す。
【図４】一実施形態による、物理蒸着プロセスによって適用された遮熱コーティングに適用された浸透コーティングを示す。
【図５】一実施形態による、プラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティングに適用された浸透コーティングを示す。
【図６】一実施形態による反応性相溶射配合コーティング１００の拡大図を示す。
【図７】物品に適用された遮熱コーティングの既知の反応を示す。
【図８】一実施形態による、遮熱コーティングと物品に適用されたコーティングシステムとの反応を示す。
【図９】一実施形態による、ジェットエンジン熱衝撃（ＪＥＴＳ）試験からの結果のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に記載の本発明の主題の１つ以上の実施形態は、遮熱コーティングの寿命を延ばすことができるコーティングシステムを提供する。具体的には、１つ以上の実施形態は、浸透コーティング手順、後続の遮熱コーティング上への反応性相配合コーティングの適用を提供する。浸透コーティングは、液体溶液として遮熱コーティング上に適用され、遮熱コーティングに入り込んで遮熱コーティングのバルクの幾つかの気孔に浸透し、遮熱コーティングの気孔率を変化させる。次いで、液体溶液は分解されて、遮熱コーティングの気孔を被覆し、かつ遮熱コーティングの気孔率を再び変化させる固体酸化物粒子を形成する。続いて、反応性相溶射配合コーティングが遮熱コーティング上に適用され、遮熱コーティングの外面に懸濁されるか、又は残る。
【００１０】
遮熱コーティングのバルクを処理する浸透コーティングと、遮熱コーティングの表面を処理する反応性相溶射配合コーティングとの組み合わせは、遮熱コーティングの寿命を向上させる。組み合わせのコーティング処理は、遮熱コーティング上の埃堆積物が多孔質構造内に浸透して剥離を引き起こす場合に、遮熱コーティングを有する部品に発生する可能性のある損傷の低減を改善する。
【００１１】
１つ以上の実施形態において、反応性相配合コーティングは、大きいセラミック粒子（例えば、１〜１０ミクロンのサイズを有する粒子）と非常に細かいセラミック粒子（例えば、１ミクロン未満のサイズを有する粒子）との組み合わせからなる。非常に細かいセラミック粒子は、大きいセラミック粒子のバインダーとして機能する。大きいセラミック粒子と細かいセラミック粒子との組み合わせを調整して、次の特性：接着強度、凝集強度、及びコンプライアンス、の好ましい組み合わせを提供することができる。
【００１２】
埃堆積物及び／又はカルシア・マグネシウム・シリカ（ＣＭＡＳ）堆積物は、タービンエンジンなどのシステムの動作中に遮熱コーティング上に層を形成する。埃堆積物は、遮熱コーティングに浸透し、タービンエンジンの使用中に遮熱コーティングを劣化及び／又は損傷させる。これらの問題の１つ又は複数に対処するために、本明細書に記載の主題の一実施形態は、浸透コーティングを生成するための化学浸透手順、後続の既存の遮熱コーティング上への反応性相溶射配合コーティングの適用の使用を含む、コーティングシステムを含む。
【００１３】
１つ以上の実施形態において、反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料（例えば、大きいセラミック粒子）とバインダー材料（例えば、細かいセラミック粒子）とを含み得る。ベース材料は、バインダー材料のバインダーコンプライアンスよりも高いベースコンプライアンスを有する。バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有する。バインダー材料はまた、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有する。バインダー材料の粒子はまた、ベース材料の粒子の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）の表面積を有する。ベース材料及びバインダー材料の配合物又は組み合わせは、物品の遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを形成するために、物品（例えば、タービンエンジンの表面）の遮熱コーティング上に適用又は堆積される。
【００１４】
バインダー材料は、バインダー材料を含まない反応性相溶射配合コーティングと比較して、反応性相溶射配合コーティングの凝集強度レベルを向上させ、反応性相溶射配合コーティングの接着強度レベルを向上させ、遮熱コーティングの反応性相溶射配合コーティングのコンプライアンスを向上させる。
【００１５】
浸透コーティングの適用と、後続の反応性相溶射配合コーティングの適用との組み合わせは、新しい予想外の結果をもたらした。本明細書に記載の主題の少なくとも１つの技術的効果は、コーティングシステムに浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの一方が適用されていない場合と比較して、航空機の翼から又は陸上ガスタービン設備においてタービンエンジンを取り外すことなく遮熱コーティングの寿命を向上させることを含む。本明細書に記載の主題の別の技術的効果は、コーティングシステムが遮熱コーティング上への浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの一方の適用を含まない場合と比較した、部品損傷の低減の改善、修理及び／又は交換コストの低減の改善、又はタービンエンジンの停止間の時間の改善を含む。本明細書に記載の主題の別の技術的効果は、熱処理又は熱プロセスなしで、遮熱コーティングに対する反応性相溶射配合コーティングの接着強度レベルを向上させることを含む。
【００１６】
図１は、一実施形態によるコーティングシステム１００の断面図を示す。図２は、一実施形態による図１のコーティングシステム１００の一部の拡大断面図を示す。コーティングシステム１００は、物品（図示せず）の遮熱コーティング１０６に適用された浸透コーティング１２２及び反応性相溶射配合コーティング１０２を含む。一実施形態において、物品はタービンエンジンの表面とすることができ、遮熱コーティング１０６は、タービンエンジンの１つ以上の表面に適用されるセラミック遮熱コーティング、セラミックコーティングなどとすることができる。コーティングシステム１００は、新しいパーツ（例えば、タービンエンジンの新しい部品）の遮熱コーティング１０６、修理されたパーツ（例えば、タービンエンジンの既存の及び／又は使用済の部品）の遮熱コーティング１０６上に適用されてもよく、現場又はメンテナンス場所などで修理されたパーツ上に適用されてもよい。１つ以上の実施形態において、遮熱コーティング１０６は、物理蒸着（ＰＶＤ）法などによって適用されてもよい。追加的又は代替的に、遮熱コーティング１０６は、限定はされないが、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）、指向性蒸着（ＤＶＤ）、懸濁プラズマ溶射（ＳＰＳ）などの１つ又は複数のプロセスによって、物品上に堆積され得る。
【００１７】
遮熱コーティング１０６は、上面又は外面１０８を含み、遮熱コーティング１０６のバルク１２０は、外面１０８から離れて物品（図示せず）に向かって距離を延ばす。遮熱コーティング１０６のバルク１２０は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０全体に分散された幾つかの気孔１２４を含む。浸透コーティング１２２は、液体溶液として遮熱コーティング１０６の外面１０８上に適用される。
【００１８】
１つ以上の実施形態において、浸透コーティング１２２は、限定はされないが、土類酸化物（ｅａｒｔｈ  ｏｘｉｄｅ）、アルミナなどの別の酸化物などであってもよい。任意に、浸透コーティング１２２は、硝酸アルミニウム、硝酸ガドリニウムアルミニウム、硝酸イットリウム、タンタルエトキシド、硝酸ストロンチウムなどを含むことができる。浸透コーティング１２２は、外面１０８から外面１０８から離れた距離まで、遮熱コーティング１０６の気孔１２４の少なくとも幾つかに入り込む。例えば、浸透コーティング１２２は、バルク１２０の開いた空隙に入り込むことができ、遮熱コーティング１０６の外面１０８において１つ以上の孔又は亀裂を介して気孔１２４の幾つかを充填することができる。あるいは、浸透コーティング１２２は、切り離された（ｃｌｏｓｅｄ  ｏｆｆ）又は閉じた空隙である他の気孔１２４を充填することができない場合がある。
【００１９】
遮熱コーティング１０６は、遮熱コーティング１０６を適用するために使用されるプロセスに基づいて、バルク１２０内に異なる多孔性構造を有してもよい。例えば、電子ビーム物理蒸着プロセス（ＥＢＰＶＤ）によって適用された遮熱コーティング１０６は、異なるプロセス（例えば、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、懸濁プラズマ溶射プロセスなど）によって適用された遮熱コーティング１０６の多孔性構造とは異なる多孔性構造を有してもよい。ＥＢＰＶＤプロセスによって適用された遮熱コーティング１０６は、垂直又は円柱アーキテクチャ多孔性構造を有することができ、それにより、浸透コーティング１２２は、バルク１２０と外面１０８との間のほぼ垂直の柱状に延びる気孔１２４を充填する。あるいは、空気プラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティング１０６は、ランダムな多孔性構造を有し得る。例えば、浸透コーティング１２２は、遮熱コーティング１０６が物品上に適用されるプロセスに基づいて、バルク１２０の異なる気孔１２４に入り込むことができる場合がある。
【００２０】
浸透コーティング１２２の液体溶液が気孔１２４の少なくとも幾つかに入り込んだ後、浸透コーティング１２２は分解され、液体溶液は固体酸化物粒子に変化する。例えば、浸透コーティング１２２の液体溶液が浸透コーティング１２２の異なる状態に分解すると、コーティングは分解する。１つ以上の実施形態において、浸透コーティング１２２は、浸透コーティング１２２を加熱することにより分解される。例えば、炉、ヒートガン、加熱ランプ又は石英ランプ、トーチなどによって、コーティングシステム１００に熱を適用することができる。任意に、物品の１つ以上のシステムを操作することにより、コーティングシステム１００に熱を適用してもよい。浸透コーティング１２２を、約２００℃、３５０℃、５００℃、１０００℃の温度、又は規定の温度値の約２％以内に加熱して、液体溶液の固体酸化物粒子への分解をもたらすことができる。１つ以上の実施形態において、浸透コーティング１２２は、航空機の１つ以上の表面（例えば、翼など）に適用されてもよく、コーティング１２２は、エンジンの始動サイクル中のエンジンの動作によって発生する熱によって分解されてもよい。１つ以上の実施形態において、液体溶液は部分的に分解され得る。例えば、液体溶液の一部は固体酸化物粒子に分解する場合があり、液体溶液の別の部分は分解しない場合がある。浸透コーティング１２２の分解された固体酸化物粒子は、遮熱コーティング１０６の気孔１２４を被覆する。例えば、浸透コーティング１２２の固体酸化物粒子は、遮熱コーティング１０６と一体化する。
【００２１】
液体溶液が反応性固体酸化物粒子に分解する結果、遮熱コーティング１０６のバルク１２０内の浸透コーティング１２２の体積が変化する。例えば、浸透コーティング１２２が遮熱コーティング１０６上に適用される前に、遮熱コーティング１０６は、第１の気孔率値を有する初期又は第１の気孔率を有する。気孔率値はまた、遮熱コーティング１０６のバルク１２０の開気孔体積とも呼ばれ得る。例えば、より大きな気孔率値は、より小さな気孔率値を有する遮熱コーティング１０６と比較して、より多くの気孔があること（例えば、より多数の気孔又は気孔のより大きな割合など）、より大きな気孔があること（例えば、サイズ、面積など）、又はそれらの組み合わせを意味することができる。遮熱コーティング１０６の気孔１２４の少なくとも幾つかに浸透コーティング１２２の液体溶液が入り込む結果、浸透コーティング１２２の液体溶液は、バルク１２０の気孔率を、初期又は第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させる。その後、液体溶液が固体酸化物粒子に分解する結果、浸透コーティング１２２の固体酸化物粒子は、バルク１２０の気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。例えば、浸透コーティング１２２の液体溶液は、遮熱コーティング１０６の気孔１２４の一部を充填し、分解された浸透コーティング１２２の固体酸化物粒子は、浸透コーティング１２２の液体溶液によって充填された部分よりも少ない気孔１２４の部分を充填する。例えば、浸透コーティング１２２が分解すると、遮熱コーティング１０６のバルク１２０内の浸透コーティング１２２の体積が変化する。
【００２２】
一実施形態において、遮熱コーティング１０６は、遮熱コーティングのバルク１２０において約２５％である気孔率の初期又は第１の気孔率値を有し得る。浸透コーティング１２２の液体溶液は、バルク１２０の利用可能な空隙の利用可能な２５％のうちの約４０％を占めるか、又は充填することができる。例えば、浸透コーティング１２２の液体溶液は、バルク１２０の全空隙の約１０％の第２の気孔率値を有することができる（例えば、２５％のうちの０．４を充填することができる）。浸透コーティング１２２の分解された固体酸化物粒子は、遮熱コーティングの第１の気孔率である体積の約２５％を占めるか、又は充填することができる。例えば、浸透コーティング１２２の固体酸化物粒子は、バルク１２０の全空隙の約６％の第３の気孔率値（例えば、２５％のうちの０．２５）を有することができる。１つ以上の代替実施形態では、液体溶液及び／又は固体酸化物粒子は、遮熱コーティング１０６の空隙の異なる体積を充填することができる。
【００２３】
浸透コーティング１２２は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０内に入り込む浸透コーティング１２２の量を増加させるために、複数の操作で遮熱コーティング１０６上に適用されてもよい。例えば、浸透コーティング１２２は、一連の複数の別個の溶射又はコーティング操作で外面１０８に溶射され得る。バルク１２０に入り込むコーティング１２２の量を増加させることはまた、浸透コーティング１２２が分解した後に気孔１２４を被覆する固体酸化物粒子の量も増加させる。１つ以上の実施形態において、浸透コーティング１２２は、限定はされないが溶射プロセス、スラリープロセスなどである低温及び／又は非熱プロセスで、遮熱コーティング１０６上に適用、堆積、溶射され得る。
【００２４】
図３は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０内に入り込んだ浸透コーティング１２２の質量又は量のグラフ３００を示す。水平軸３０２は、増加する浸透サイクル数を示し、垂直軸３０４は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０の気孔１２４内に被覆された固体酸化物粒子の増加する質量を示す。データ線３０６は、空気プラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティングの新たな適用を含む第１のサンプル物品を表す。データ線３０８は、空気プラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティングの経年又は既存の適用を含む第２のサンプル物品を表す。データ線３１０は、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスによって適用された遮熱コーティングの新たな適用を含む第３のサンプル物品を表す。
【００２５】
ＰＶＤプロセスによって適用された遮熱コーティングは、垂直又は柱状アーキテクチャ多孔性構造を有する遮熱コーティングをもたらし、空気プラズマ溶射プロセスは、ランダムな多孔性構造を有する遮熱コーティングをもたらす。グラフ３００に示すように、第３のサンプルのデータ線３１０は、第１及び第２のサンプルと比較して、遮熱コーティング１０６のバルク１２０内の固体酸化物粒子の質量を増加させるために、より多数の浸透溶射サイクルを要することを示す。加えて、データ線３０６及び３０８は、遮熱コーティングが新たな適用であるか既存の又は古い適用であるかにかかわらず、固体酸化物サンプルの質量が比較的共通の状態であることを示している。
【００２６】
図１の図示の実施形態では、遮熱コーティング１０６と反応性相溶射配合コーティング１０２との間に埃堆積物１０４の層が配置される。例えば、試験サイクル、動作サイクル、使用サイクルなどの間のタービンエンジンの動作に応答して、遮熱コーティング１０６上のタービンエンジンの１つ又は複数の表面上に埃堆積物が収集され、形成されるなどすることがある。任意に、埃堆積物１０４の層は、遮熱コーティング１０６上に収集されないか、又は形成されないこともある。追加的又は代替的に、カルシア・マグネシア・アルミナ・シリカ（ＣＭＡＳ）堆積物の層も、遮熱コーティング１０６上のタービンエンジンの１つ又は複数の表面上に収集され、形成されるなどされ得る。浸透コーティング１２２が遮熱コーティング１０６の気孔１２４内で分解した後、反応性相溶射配合コーティング１０２が遮熱コーティングに適用される。
【００２７】
図４は、物理蒸着プロセス（ＰＶＤ）によって適用された遮熱コーティング１０６に適用された浸透コーティング１２２の一実施形態を示す。例えば、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）プロセスなどのＰＶＤプロセスによって適用された遮熱コーティング１０６は、垂直又は円柱アーキテクチャ多孔性構造を有する。図４は、説明のみを目的として拡大されており、縮尺通りに描かれていない。４０２において、遮熱コーティング１０６の拡大図は、コーティング１０６の２つの柱を示す。開気孔４１０は、遮熱コーティング１０６の２つの柱の間で実質的に垂直に延びている。コーティング１０６はまた、遮熱コーティング１０６全体にわたって配置された複数の孤立気孔４１２も含む。例えば、孤立気孔４１２は、開気孔４１０から分離されている。図示の実施形態では、開気孔４１０は、遮熱コーティング１０６のバルクの空隙の約７５％を占め、孤立気孔４１２は、遮熱コーティング１０６のバルクの空隙の約２５％を占める。任意に、遮熱コーティング１０６は、異なる割合の開気孔４１０及び／又は孤立気孔４１２からなる空隙を有してもよい。
【００２８】
１つ以上の実施形態において、遮熱コーティング１０６は、遮熱コーティング１０６のほぼ頂面（ｔｏｐ  ｓｕｒｆａｃｅ）、上面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）、又は外面から、頂面又は外面から離れて約５０ミクロン、１００ミクロン、２００ミクロンなどの距離までの厚さを有する。遮熱コーティング１０６の各柱は、幅が約４ミクロンから１２ミクロンであってもよい。例えば、実質的に垂直な柱のそれぞれの幅は、約１０ミクロンであり得る。任意に、幅は、１０ミクロン幅より大きくても小さくてもよい。加えて、実質的に垂直な柱のうちの２つの間の開気孔４１０の間隔は、約１ミクロン、２ミクロン、４ミクロンなどの幅であり得る。例えば、遮熱コーティング１０６の２つの柱の間の開気孔４１０の幅は、１ミクロン幅未満であってもよく、１〜２ミクロンの間の幅であってもよく、２ミクロンなどよりも大きくてもよい。任意に、遮熱コーティング柱及び／又は柱間の間隔の１つ又は複数は、任意の代替サイズを有してもよい。
【００２９】
４０４において、浸透コーティングの液体溶液４２０が遮熱コーティング１０６上に適用される。液体溶液４２０は、遮熱コーティング１０６の実質的に垂直な柱状構造に沿って、遮熱コーティング１０６の開気孔４１０に浸透する。液体溶液４２０は、遮熱コーティングの空隙の一部に浸透して、遮熱コーティングの気孔率値を変化させる。例えば、液体溶液４２０は、開気孔４１０に浸透するが、遮熱コーティング１０６の孤立気孔４１２には浸透しない。
【００３０】
４０６において、液体溶液４２０は分解して、浸透コーティングの固体酸化物粒子４３０を形成する。固体酸化物粒子４３０は、遮熱コーティング１０６の開気孔４１０を被覆する。例えば、固体酸化物粒子４３０は、開気孔４１０の１つ以上の表面を被覆して、遮熱コーティング１０６と一体化する。１つ以上の実施形態において、固体酸化物粒子４３０は、遮熱コーティング１０６の実質的に垂直な柱のうちの２つの間の開気孔４１０の間隔の幅の約２０％以下を覆うか又は被覆し、柱の壁の約１０％以下を被覆し得る。例えば、固体酸化物粒子４３０は、遮熱コーティング１０６の面内せん断弾性率の増加を防ぐために、開気孔４１０の一部のみを被覆してもよい。１つ以上の実施形態において、固体酸化物粒子４３０は、遮熱コーティング１０６の開気孔４１０の約１００から２５０ナノメートルまでを被覆してもよい。ステップ４０２、４０４、４０６は、多数の浸透適用サイクルで何度でも繰り返されて、遮熱コーティング１０６の開気孔４１０内に浸透する浸透コーティングの固体酸化物粒子４３０の体積を増加させることができる。
【００３１】
固体酸化物粒子４３０は、浸透コーティングの液体溶液４２０によって変化した遮熱コーティング１０６の気孔率に対して、遮熱コーティング１０６の気孔率を変化させる。例えば、遮熱コーティング１０６は、浸透コーティングの液体溶液４２０が開気孔４１０に浸透する前に第１の気孔率値を有する。液体溶液４２０は、遮熱コーティング１０６のバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させる。続いて、浸透コーティングが固体酸化物粒子４３０に分解することは、遮熱コーティング５０６のバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。
【００３２】
図５は、プラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティング５０６に適用された浸透コーティング１２２の一実施形態を示す。図４に示した実施形態とは異なり、空気プラズマ溶射プロセスなどのプラズマ溶射プロセスによって適用された遮熱コーティング５０６は、柱状アーキテクチャ構造の代わりにランダムな多孔性構造を有する。５０２において、物品５１０上に配置された遮熱コーティング５０６は、遮熱コーティング５０６のバルク全体にランダムに配置された複数の気孔５１２及びスプラット境界５１４を含む。幾つかの気孔５１２は、スプラット境界５１４を介して他の気孔５１２に接続される。
【００３３】
５０４において、浸透コーティングの液体溶液５２０が遮熱コーティング５０６上に適用され、遮熱コーティング５０６の表面５１８から表面５１８から離れる距離まで、遮熱コーティング５０６に入り込む。液体溶液５２０は、遮熱コーティングの空隙の一部に浸透して、遮熱コーティング５０６の気孔率値を変化させる。例えば、液体溶液５２０は、開気孔５１２及びスプラット境界５１４を介して接続された気孔５１２に浸透するが、孤立気孔５１６には浸透しない。１つ以上の実施形態において、開気孔５１２は、遮熱コーティング５０６の空隙の約３０％を占めてもよく、孤立気孔５１６は、遮熱コーティング５０６の空隙の約７０％を占めてもよい。任意に、遮熱コーティング５０６は、遮熱コーティング５０６の空隙の様々な割合の開気孔５１２及び孤立気孔５１６の空隙を有することができる。
【００３４】
５０７において、液体溶液は分解して、浸透コーティングの固体酸化物粒子５３０を形成する。固体酸化物粒子５３０は、開気孔５１２及びスプラット境界５１４を被覆する。固体酸化物粒子５３０は、浸透コーティングの液体溶液５２０によって変化した遮熱コーティング５０６の気孔率に対して、遮熱コーティング５０６の気孔率を変化させる。例えば、遮熱コーティング５０６は、浸透コーティングの液体溶液５２０が開気孔５１２に浸透する前に第１の気孔率値を有する。液体溶液５２０は、遮熱コーティング５０６のバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させる。続いて、浸透コーティングを固体酸化物粒子５３０に分解することは、遮熱コーティング５０６のバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。ステップ５０２、５０４、５０６は、遮熱コーティング５０６の開気孔５１２に浸透する浸透コーティングの固体酸化物粒子５３０の体積を増加させるために、多数の浸透溶射サイクルで何度でも繰り返され得る。
【００３５】
図６は、一実施形態による反応性相溶射配合コーティング１０２の拡大図を示す。反応性相溶射配合物は、外面１０８上に適用され、遮熱コーティング１０６の外面１０８に懸濁したままである。例えば、浸透コーティング１２２は遮熱コーティングに浸透し、浸透コーティング１２２が分解した後、遮熱コーティング１０６と一体化する。浸透コーティング１２２は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０を処理する。代替的に、反応性相溶射配合コーティング１０２は、遮熱コーティング１０６の表面に残り、遮熱コーティング１０６の外面１０８を処理する。
【００３６】
反応性相溶射配合コーティング１０２は、バインダー材料６０５と組み合わされたベース材料６０３を含む。一実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、１％から７５％のバインダー材料６０５を含み、残りはベース材料６０３である。好適な実施形態では、反応性相溶射配合コーティング１０２は、３％から５０％のバインダー材料６０５を含み、残りはベース材料６０３である。さらにより好適な実施形態では、反応性相溶射配合コーティング１０２は、５％から４５％のバインダー材料６０５を含み、残りはベース材料６０３である。任意に、反応性相溶射配合コーティング１０２は、任意の代替の重量百分率で、ベース材料６０３及び／又はバインダー材料６０５を含むことができる。
【００３７】
１つ以上の実施形態において、ベース材料６０３は、本明細書ではベースセラミック材料と呼ばれることがある。ベース材料６０３は、限定はされないがイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、酸素（Ｏ）などの土類酸化物であってもよい。ベース材料６０３は、代替のベース材料６０３の融点相よりも高い融点相を形成又は生成するために、ＣＭＡＳと反応する。例えば、ベース材料６０３とＣＭＡＳとの間の反応は、ＣＭＡＳの化学的性質又は化学組成を変化させ得る。一実施形態では、ベース材料６０３は、１ミクロン未満から２５ミクロンの間の粒径を有する。好適な実施形態では、ベース材料６０３は、１ミクロンから１０ミクロンの間の粒径を有する。任意に、ベース材料６０３は、代替の粒径を有してもよい。
【００３８】
１つ以上の実施形態において、バインダー材料６０５は、本明細書では、セラミックバインダー材料、セラミック粉末バインダー、セラミックバインダーなどと呼ばれることもある。バインダー材料６０５は、ベース材料６０３の化学的構成と同様の化学的構成を有する。例えば、バインダー材料６０５は、限定はされないがイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、酸素（Ｏ）などの土類酸化物であってもよい。一実施形態では、バインダー材料６０５は、５ナノメートルよりも大きく１ミクロンまでの間のサイズである粒径を有する。好適な実施形態では、バインダー材料６０５は、５ナノメートルよりも大きく１ミクロン未満の粒径を有する。任意に、バインダー材料６０５は、代替の粒径を有してもよい。１つ以上の実施形態において、バインダー材料６０５は、非球形、球形、角形などの形態を有してもよい。好適な実施形態では、バインダー材料６０５の粒子は球形ではない。
【００３９】
一実施形態において、バインダー材料６０５は、１平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）と無限サイズの間の表面積を有する。より好適な実施形態では、バインダー材料６０５は、５ｍ２／ｇから１０ｍ２／ｇの間の表面積を有する。さらにより好適な実施形態では、バインダー材料６０５は、少なくとも１０ｍ２／ｇ以上の（例えば、１０ｍ２／ｇよりも大きい）表面積を有する。任意に、バインダー材料６０５は、代替の表面積を有してもよい。
【００４０】
バインダー材料６０５の表面積は、ベース材料６０３の表面積よりも大きい。さらに、バインダー材料６０５は、ベース材料６０３の凝集強度よりも大きい凝集強度を有する。１つ以上の実施形態において、ベース材料６０３の凝集強度は、本明細書ではベース凝集強度とも呼ばれ、バインダー材料６０５の凝集強度は、本明細書ではバインダー凝集強度とも呼ばれる。バインダー材料６０５のより大きな表面積の粒子は、バインダー材料６０５の他のより大きな直径の粒子に結合する。例えば、バインダー材料６０５の粒子のより大きな表面積は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、反応性相溶射配合コーティング１０２の凝集強度レベルを向上させる。さらに、バインダー材料６０５は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、反応性相溶射配合コーティング１０２の熱暴露後の遮熱コーティング１０６上の反応性相溶射配合コーティング１０２の凝集強度レベルを向上させる。
【００４１】
バインダー材料６０５の粒径は、ベース材料６０３の粒径よりも小さい。さらに、バインダー材料６０５は、ベース材料６０３の接着強度よりも大きい接着強度を有する。例えば、バインダー材料６０５のより小さな粒径は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、反応性相溶射配合コーティング１０２の接着強度レベルを向上させる。１つ以上の実施形態において、ベース材料６０３の接着強度は、本明細書ではベース接着強度とも呼ばれ、バインダー材料６０５の接着強度は、本明細書ではバインダー接着強度とも呼ばれる。ベース材料６０３に対するバインダー材料６０５のより小さな粒径及びより大きな表面積は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、遮熱コーティング１０６に対する反応性相溶射配合コーティング１０２の接着を向上させる。さらに、バインダー材料６０５は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、反応性相溶射配合コーティング１０２の熱暴露後の遮熱コーティング１０６上の反応性相溶射配合コーティング１０２の接着強度レベルを向上させる。
【００４２】
一実施形態において、本発明者らは、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、熱処理、熱プロセスなどなしに、バインダー材料６０５が遮熱コーティングに対する反応性相溶射配合コーティング１０２の接着強度レベルを予想外に向上させ、反応性相溶射配合コーティング１０２の凝集強度レベルを予想外に向上させることを見出した。例えば、（例えば、ベース粒子の小さな表面積に対する）バインダー粒子の大きな表面積の大きな表面エネルギー成分は、隣接する表面に対するバインダー粒子の低温焼結及び／又は結合を促進する。低温焼結は、バインダー材料６０５を含まない反応性相溶射配合コーティング１０２と比較して、反応性相溶射配合コーティング１０２の凝集強度レベルを向上させ、遮熱コーティング１０６に対する反応性相溶射配合コーティング１０２の接着強度レベルを向上させる。１つ以上の実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、限定はされないが溶射プロセス、スラリープロセスなどの低温及び／又は非熱プロセスで、遮熱コーティング１０６上に適用、堆積などすることができる。
【００４３】
ベース材料６０３は、バインダー材料６０５の化学的構成と同様の化学的構成を有する。例えば、ベース材料６０３及びバインダー材料６０５は両方とも、ジルコニア−イットリア配合物を含む化学的構成を有してもよい。一実施形態では、ベース材料６０３は、ジルコニア−５５％イットリア配合物（５５ＹＳＺ）を有してもよく、バインダー材料６０５は、ジルコニア−８％イットリア配合物（８ＹＳＺ）、ジルコニア−２０％イットリア配合物（２０ＹＳＺ）、又は任意の代替ジルコニア−イットリア配合物を有してもよい。任意に、ベース材料６０３及びバインダー材料６０５は、アルファ酸化アルミニウム配合物、二酸化シリコーン、ＣＭＡＳ、ストロンチウム・アルミニウム・ガーネット（ＳＡＧ）、ガリウム・アルミナ・ペロブスカイト（ＧＡＰ）、ガドリニア・ジルコニア（ＧｄＺｒ）などのうちの１つ以上を含む代替の化学配合物を有してもよい。
【００４４】
一実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、１０ミクロン未満の中央粒径及び１ｍ２／ｇと２ｍ２／ｇの間の表面積を有する約７０グラムの５５ＹＳＺの化学的構成を有するベース材料６０３を含んでもよい。ベース材料６０３は、１ミクロン未満の中央粒径及び１５ｍ２／ｇを超える表面積を有する約３０グラムの８ＹＳＺの化学的構成を有するバインダー材料６０５と組み合わせることができる。反応性相溶射配合コーティング１０２は、少なくとも７部のベース材料６０３と少なくとも３部のバインダー材料６０５との比を有する。例えば、反応性相溶射配合コーティング１０２は、約４５％のバインダー材料６０５を含むことができ、残りはベース材料６０３である。遮熱コーティング１０６上に適用された反応性相溶射配合コーティング１０２は、約５ミクロン、約１０ミクロン、約１２ミクロン、約１５ミクロンなどの厚さを有し得る。任意に、反応性相溶射配合コーティング１０２は、異なる量のベース材料６０３及び／又はバインダー材料６０５を含むことができ、ベース材料６０３及び／又はバインダー材料６０５は、代替の粒径、表面積、化学的構成、又はそれらの代替の組み合わせを有することができる。
【００４５】
一実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、１０ミクロン未満の中央粒径及び１ｍ２／ｇと２ｍ２／ｇの間の表面積を有する約９５グラムの５５ＹＳＺの化学的構成を有するベース材料６０３を含んでもよい。ベース材料６０３は、１ミクロン未満の中央粒径及び１５ｍ２／ｇを超える表面積を有する約５グラムの８ＹＳＺの化学的構成を有するバインダー材料６０５と組み合わせることができる。反応性相溶射配合コーティング１０２は、少なくとも１９部のベース材料６０３と少なくとも１部のバインダー材料６０５との比を有する。例えば、反応性相溶射配合コーティング１０２は、約５％のバインダー材料６０５を含むことができ、残りはベース材料６０３である。遮熱コーティング１０６上に適用された反応性相溶射配合コーティング１０２は、約５ミクロン、約１０ミクロン、約１２ミクロン、約１５ミクロンなどの厚さを有し得る。任意に、反応性相溶射配合コーティング１０２は、異なる量のベース材料６０３及び／又はバインダー材料６０５を含むことができ、ベース材料６０３及び／又はバインダー材料６０５は、代替の粒径、表面積、化学的構成、又はそれらの代替の組み合わせを有することができる。
【００４６】
一実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、約５０ｍ２／ｇである表面積を有する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を形成するために空気中でか焼された１００グラムの擬ベーマイトの化学的構成を有するベース材料６０３を含むことができる。ベース材料６０３は、１ミクロン未満の中央粒径を有する約１００グラムのＡｌ２Ｏ３の化学的構成を有するバインダー材料６０５と組み合わせることができる。遮熱コーティング１０６上に適用された反応性相溶射配合コーティング１０２は、約５ミクロン、約１０ミクロン、約１２ミクロン、約１５ミクロンなどの厚さを有し得る。
【００４７】
ベース材料６０３は、バインダー材料６０５のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有する。例えば、ベース材料６０３は、バインダー材料６０５の弾性率（ｍｏｄｕｌｕｓ  ｏｆ  ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）率及び剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）よりも小さい弾性率及び剛性を有する。１つ以上の実施形態において、ベース材料６０３のコンプライアンスは、本明細書ではベースコンプライアンスとも呼ばれ、バインダー材料６０５のコンプライアンスは、本明細書ではバインダーコンプライアンスとも呼ばれる。反応性相溶射配合コーティング１０２は、遮熱コーティング１０６上への配合コーティング１０２の適用、タービンエンジンの動作に応答する熱暴露、及び遮熱コーティング１０６上に堆積された埃堆積物１０４との反応に応答して、実質的に順応性である（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）ままである。１つ以上の実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２は、１００ギガパスカル（ＧＰａ）未満の面内弾性率を有する。好適な実施形態では、反応性相溶射配合コーティング１０２は、８０ＧＰａ未満の面内弾性率を有する。さらにより好適な実施形態では、反応性相溶射配合コーティング１０２は、６０ＧＰａ未満の面内弾性率を有する。例えば、６０ＧＰａを超える面内弾性率を有する反応性相溶射配合コーティング１０２は、タービンエンジンの熱サイクル中の埃堆積物１０４との反応に応答して、反応性相溶射配合コーティング１０２の剥離を引き起こす場合がある。
【００４８】
配合コーティング１０２におけるより大きな粒径（例えば、１ミクロン超）のベース材料とバインダー材料６０５との反応によって生成又は形成された反応性相溶射配合コーティング１０２、及び遮熱コーティング１０６に入射した埃堆積物１０４は、タービンエンジンの熱サイクルの際に周期的歪みが配合コーティング１０２の剥離を生じさせないように順応性である必要がある。タービンエンジンの動作による溶射配合コーティング１０２の熱暴露に応答して、より大きなベース材料６０３の粒子は、熱サイクル中に形態変化、粗大化などを経験するより小さなバインダー材料６０５の粒子よりも影響を受けない。ベース材料６０３のコンプライアンスは、反応性相溶射配合コーティング１０２の面内弾性率を６０ＧＰａ未満に実質的に維持する。
【００４９】
１つ以上の実施形態において、コーティングシステム１００は、浸透コーティング１２２と、ベース材料を含むがバインダー材料を含まない反応性相溶射配合コーティングとを含むことができる。例えば、反応性相溶射配合コーティングのベース材料は、遮熱コーティング１０６上の埃又はＣＭＡＳと反応し得る。
【００５０】
一実施形態において、本発明者らは、浸透コーティング１２２と反応性相溶射配合コーティング１０２との組み合わせを含むコーティングシステム１００が、浸透コーティング１２２及び／又は反応性相溶射配合コーティング１０２が遮熱コーティング１０６上に堆積されていない場合と比較して、埃及び／又はＣＭＡＳに起因する遮熱コーティングの剥離の減少を予想外に改善することを見出した。
【００５１】
図７は、物品７０２に適用された遮熱コーティング１０６の既知の反応を示す。１つ以上の実施形態において、物品７０２は、タービンエンジンの表面、タービンブレード又はエーロフォイルなどのタービンエンジンの１つ以上の部品の表面などであり得る。遮熱コーティング１０６のバルク１２０は、物品７０２上に堆積され、物品７０２から離れる距離に延びる。７１０において、埃堆積物１０４の層が遮熱コーティング１０６上に配置される。例えば、試験サイクル、動作サイクルなどの間に動作するタービンエンジンに応答して、遮熱コーティング１０６上のタービンエンジンの１つ又は複数の表面に埃堆積物が収集され、形成されるなどされ得る。
【００５２】
７１２において、埃堆積物１０４及び／又はＣＭＡＳ堆積物は、タービンエンジンの使用中又は動作中に遮熱コーティング１０６に浸透する。例えば、遮熱コーティング１０６が分解し始め、埃堆積物１０４が遮熱コーティング１０６の中及び／又はそれを通って移動し始める。遮熱コーティング１０６に浸透する埃堆積物１０４は、遮熱コーティング１０６の安定性を損なう。７１４において、遮熱コーティング１０６は、埃堆積物１０４及び／又はＣＭＡＳの蓄積及び浸透に応答して剥離し始める。遮熱コーティング１０６の剥離は、剥離の位置で物品７０２を露出させ、それにより、物品７０２が剥離の位置で損傷されることがある。
【００５３】
代替的に、図８は、一実施形態による、遮熱コーティング１０６と物品７０２に適用されたコーティングシステム１００との反応を示す。８１０に示された実施形態において、浸透コーティング１２２の液体溶液は、遮熱コーティング１０６上に形成された埃堆積物１０４の層に適用、堆積、溶射などされる。任意に、浸透コーティング１２２は、遮熱コーティング１０６上に直接適用されてもよい。例えば、外面は、埃及び／又はＣＭＡＳの層を有していなくてもよい。１つ以上の実施形態において、浸透コーティング１２２は、複数のコーティング適用で、遮熱コーティング１０６に適用されてもよい。浸透コーティング１２２の液体溶液は、遮熱コーティング１０６と物品７０２との間の遮熱コーティング１０６に入り込む。浸透コーティング１２２の液体溶液は、遮熱コーティング１０６の気孔の一部を充填する。その後、浸透コーティング１２２は（例えば、熱の適用により）分解し、浸透コーティング１２２は、液体溶液から遮熱コーティング１０６の気孔を被覆する固体酸化物粒子に変化する。
【００５４】
８１２において、浸透コーティング１２２が遮熱コーティング１０６内で分解した後、反応性相溶射配合コーティング１０２は、埃堆積物１０４の層に適用、堆積、溶射などされる。（例えば、それぞれベース材料６０３及びバインダー材料６０５を含む）反応性相溶射配合コーティング１０２は、遮熱コーティング１０６の上部に懸濁したままである。例えば、浸透コーティング１２２は、遮熱コーティング１０６のバルク１２０を処理し、反応性相溶射配合コーティング１０２は、遮熱コーティング１０６の表面を処理する。
【００５５】
８１４において、試験サイクル、動作サイクルなどの間のタービンエンジン動作中又はそれに応答して、反応性相溶射配合コーティング１０２は、埃堆積物１０４及び／又はＣＭＡＳ堆積物と反応する。配合コーティング１０２とＣＭＡＳ堆積物との間の反応は、ＣＭＡＳ堆積物の融解温度を上昇させる。配合コーティング１０２と埃堆積物１０４との間の反応の結果、配合コーティング１０２及び埃堆積物１０４の反応性デブリ８２０は、遮熱コーティング１０６から剥落又は脱落し、遮熱コーティング１０６に浸透しない。加えて、浸透コーティング１２２は、埃堆積物が遮熱コーティング１０６の表面から脱落した場所で、遮熱コーティング１０６の完全性を維持する。浸透コーティング１２２及び反応性相溶射配合コーティング１０２を含むコーティングシステム１００は、浸透コーティング１２２又は反応性相溶射配合コーティング１０２の一方を含まないコーティングシステム１００と比較して、埃及び／又はＣＭＡＳによる遮熱コーティング１０６の剥離量を減少させる。
【００５６】
図９は、ジェットエンジン熱衝撃（ＪＥＴＳ）試験からの結果のグラフ９００を示す。標準ＣＭＡＳ埃に代表されるような大気埃が存在する温度での複数の熱衝撃に耐える能力を評価するために、試験クーポンを試験した。ＪＥＴＳ試験では、各試験クーポンの厚さにわたる温度勾配を使用する。使用される温度勾配は、エンジンの動作中の温度勾配を代表するものであり得る。例えば、ＣＭＡＳ埃の存在下での熱衝撃試験は、航空機の一般的な操作で航空機エンジンのタービンセクションで部品が受ける熱サイクル及び環境埃暴露をシミュレートする。１つ以上の実施形態において、公称のＣＭＡＳは、モル百分率で全ての百分率を有する以下の組成を有し得る：４１．６％のシリカ（ＳｉＯ２）、２９．３％のカルシア（ＣａＯ）、１２．５％のアルミナ（ＡｌＯ１．５）、９．１％のマグネシア（ＭｇＯ）、６．０％酸化鉄（ＦｅＯ１．５）、及び１．５％の酸化ニッケル（ＮｉＯ）。この定義で与えられた公称のＣＭＡＳ組成は、他の物質のＣＭＡＳ反応性と比較できる方法で、物質のＣＭＡＳ反応性のベンチマークを定義するための参照組成を表すと理解される。この参照組成の使用は、エンジンの動作中にコーティング上に堆積され始めることがある取り入れた（ｉｎｇｅｓｔｅｄ）材料の実際の組成を制限するものではない。
【００５７】
水平軸９０２は、増加する熱衝撃試験の数を表す。垂直軸９０４は、増加する剥離の体積を表す。グラフは、試験された異なる試験クーポンのそれぞれを表す複数のデータ線９１０、９１２、９１４、９１６、９１８、９２０、９２２を含む。第１のデータ線９１０は、物品上に堆積された遮熱コーティングの層を有する物品を含むベースラインサンプルＡを表す。第２のデータ線９１２及び第３のデータ線９１４は、それぞれサンプルＢ及びＣを表し、それぞれが、遮熱コーティングと、サンプルＢ及びＣのそれぞれに適用された反応性相溶射配合コーティングとを有する物品を含む。例えば、サンプルＢとＣは、浸透コーティングを含まない。第４のデータ線９１６及び第５のデータ線９１８は、それぞれサンプルＤ及びＥを表し、それぞれが、遮熱コーティングと、サンプルＤ及びＥのそれぞれに適用された浸透コーティングとを有する物品を含む。例えば、サンプルＤ及びＥは、反応性相溶射配合コーティングを含まない。第６のデータ線９２０及び第７のデータ線９２２は、それぞれサンプルＦ及びＧを表し、それぞれが、遮熱コーティングと、コーティングシステム（例えば、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティング）とを有する物品を含む。各データ線９１０−９２２のそれぞれで表される各クーポンは、上記のようにＪＥＴＳ試験された。グラフ９００の結果は、コーティングシステム（例えば、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティング）を有するサンプルＦ及びＧが、浸透コーティング又は反応相溶射配合コーティングの一方を有さない試験サンプル（例えば、サンプルＢ、Ｃ、Ｄ、及びＥ）よりも大幅に優れており、コーティングシステムを有さないベースラインサンプル（例えば、サンプルＡ）よりも大幅に優れていることを示す。
【００５８】
１つ以上の実施形態において、コーティングシステム１００は、新しいパーツ（例えば、タービンエンジンの新しい部品）の遮熱コーティング上に適用されてもよく、コーティングシステム１００は、修理されたパーツ（例えば、タービンエンジンの既存の及び／又は使用済の部品）の遮熱コーティング上に適用されてもよく、現場又はメンテナンス場所などで新しい及び／又は修理されたパーツ上に適用されてもよい。例えば、既存のパーツの遮熱コーティングを修復又は復元するために、第１の配合を有するコーティングシステム１００を新しいパーツに適用し、異なる第２の配合を有するコーティングシステム１００を既存のパーツに適用してもよい。第１の配合は、第２の配合が既存のパーツの遮熱コーティングを復元するように適合されるか、又は特に構成されるように、第２の配合の化学組成とは異なる化学組成を有し得る。任意に、第１の配合は、第２の配合の浸透コーティングの第２の体積及び／又は反応性相溶射配合コーティングの第２の体積とは異なる浸透コーティングの第１の体積の及び／又は反応性相溶射配合コーティングの第１の体積を含むことができる。
【００５９】
コーティングシステム１００を適用する適用ステップの順序は、１つ以上の要因に基づいて変化し得る。前述のように、コーティングシステム１００は、浸透コーティング１２２の適用と、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２の適用とを含むことができる。一実施形態において、浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２は、新しい部品、新しいピースパーツ、既存のピースパーツ、部品レベルの修復などに適用することができる。１つ以上の代替実施形態において、反応性相溶射配合コーティング１０２、後続の浸透コーティング１２２は、新しい部品、新しいピースパーツ、既存のピースパーツ、部品レベルの修復などに適用することができる。部品レベルの修復は、現場、メンテナンス施設などで完了することができる。任意に、部品レベルの修復は、システム（例えば、タービンエンジン）を分解せずに完了するか、又はシステムの分解が必要になる場合がある。
【００６０】
１つ以上の実施形態において、物品は、遮熱コーティング１０６上に適用された反応性相溶射配合コーティング１０２の層を含むことができる。物品は、モジュールレベルの修復のためのオーバーホールショップでの浸透コーティング１２２の適用と、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２の適用とを含み得るメンテナンスを必要とする場合がある。任意に、浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２は、遮熱コーティング１０２の除去を伴う又は伴わないピースパーツの修復として適用されてもよく、現場又はオーバーホールショップなどでの部品レベルの修復として適用されてもよい。
【００６１】
１つ以上の実施形態において、新しい物品又は新しい部品は、浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２の堆積を含むことができる。物品は、オーバーホール又はメンテナンス施設での浸透コーティング１２２の適用のみを必要とし得るメンテナンスを、システムなどの分解のない現場でのモジュールレベルの修復として必要とする場合がある。別の実施形態において、物品は、オーバーホール又はメンテナンス施設での浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２の適用を必要とし得るメンテナンスを、現場においてモジュールレベルの修復などとして必要とする場合がある。別の実施形態において、物品は、遮熱コーティング１０６を除去した後のピースパーツでの浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２の適用を必要とし得るメンテナンスを、部品レベルの修復として必要とする場合がある。
【００６２】
１つ以上の実施形態において、コーティングシステム１００は、例えば航空機の翼などの翼の修復として、現場（例えば、メンテナンス施設の外）で適用されてもよい。浸透コーティング１２２、後続の反応性相溶射配合コーティング１０２は、翼の１つ又は複数の表面に適用することができ、反応性相溶射配合コーティング１０２、後続の浸透コーティング１２２を適用してもよく、浸透コーティング１２２のみを適用してもよく、又はそれらの任意の組み合わせでもよい。任意に、コーティングシステム１００、又はコーティングシステム１００の１つ以上の部品は、新しい部品として、物品のメンテナンスなどとして、任意の順序又は組み合わせで物品に適用されてもよい。
【００６３】
本明細書に記載の主題の一実施形態において、方法は、物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを適用することを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本方法はまた、遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを適用することも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。
【００６４】
任意に、浸透コーティングは、遮熱コーティングの表面から遮熱コーティングの表面から離れた距離まで、遮熱コーティングに入り込む。
【００６５】
任意に、浸透コーティングは、浸透コーティングが遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解した後、遮熱コーティングと一体化する。
【００６６】
任意に、遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透して、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される。
【００６７】
任意に、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で浸透コーティングを分解することは、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。
【００６８】
任意に、浸透コーティングは、浸透コーティングを加熱することにより分解するように構成される。浸透コーティングを加熱すると、浸透コーティングが液体溶液から固体酸化物粒子に変化する。
【００６９】
任意に、浸透コーティングの液体溶液は、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を充填するように構成される。分解された浸透コーティングの固体酸化物粒子は、浸透コーティングの液体溶液によって充填された部分よりも少ない遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の部分を充填するように構成される。
【００７０】
任意に、反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残る。
【００７１】
任意に、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティングに適用されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【００７２】
任意に、反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む。
【００７３】
任意に、ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する。
【００７４】
任意に、物品はタービンアセンブリの表面である。
【００７５】
任意に、浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティングに適用されるように構成される。
【００７６】
任意に、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、非熱プロセスで遮熱コーティングに適用されるように構成される。
【００７７】
任意に、遮熱コーティングは、電子ビーム物理蒸着プロセス、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスによって物品上に堆積されるように構成される。
【００７８】
任意に、電子ビーム物理蒸着プロセスによって堆積された遮熱コーティングは、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスのうちの１つ以上によって堆積された遮熱コーティングの多孔性構造とは異なる多孔性構造を有するように構成される。
【００７９】
本明細書に記載の主題の一実施形態において、物品の遮熱コーティングに適用されるように構成されたコーティングシステムは、遮熱コーティングに適用されるように構成された浸透コーティングを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本コーティングシステムはまた、遮熱コーティングに適用されるように構成された反応性相溶射配合コートも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。
【００８０】
任意に、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティングに適用されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【００８１】
任意に、浸透コーティングは、浸透コーティングが遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解した後、遮熱コーティングと一体化する。
【００８２】
任意に、浸透コーティングは、浸透コーティングを加熱することにより分解するように構成され、浸透コーティングを加熱すると、浸透コーティングが液体溶液から固体酸化物粒子に変化する。
【００８３】
任意に、浸透コーティングの液体溶液は、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を充填するように構成され、分解された浸透コーティングの固体酸化物粒子は、浸透コーティングの液体溶液によって充填された部分よりも少ない遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の部分を充填するように構成される。
【００８４】
任意に、遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透して、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される。
【００８５】
任意に、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で浸透コーティングを分解することは、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。
【００８６】
任意に、浸透コーティングは、遮熱コーティングの表面から遮熱コーティングの表面から離れた距離まで、遮熱コーティングに入り込むように構成される。
【００８７】
任意に、反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残るように構成される。
【００８８】
任意に、反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む。
【００８９】
任意に、ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する。
【００９０】
任意に、物品はタービンアセンブリの表面である。
【００９１】
任意に、浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティングに適用されるように構成される。
【００９２】
任意に、浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、非熱プロセスで遮熱コーティングに適用されるように構成される。
【００９３】
任意に、遮熱コーティングは、電子ビーム物理蒸着プロセス、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスによって物品上に堆積されるように構成される。
【００９４】
任意に、電子ビーム物理蒸着プロセスによって堆積された遮熱コーティングは、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスのうちの１つ以上によって堆積された遮熱コーティングの多孔性構造とは異なる多孔性構造を有するように構成される。
【００９５】
本明細書に記載の主題の一実施形態において、方法は、物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを堆積させることを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本方法はまた、遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを堆積させることも含む。反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む。ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有する。バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有する。バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有する。バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する。浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【００９６】
任意に、反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残るように構成される。
【００９７】
任意に、浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティング上に堆積されるように構成される。
【００９８】
任意に、遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透することは、遮熱コーティングの気孔率を、第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させ、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆することは、遮熱コーティングの気孔率を、第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる。
【００９９】
本明細書に記載の主題の一実施形態において、システムは、遮熱コーティングを含む物品と、物品の遮熱コーティング上に堆積されたコーティングシステムとを含む。コーティングシステムは、遮熱コーティング上に堆積されるように構成された浸透コーティングを含む。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆する。浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させる。本コーティングシステムはまた、遮熱コーティング上に堆積されるように構成された反応性相溶射配合コーティングも含む。反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応する。浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される。
【０１００】
本明細書で使用されるように、単数形で記載され、単語「ａ」又は「ａｎ」で始まる要素又はステップは、そのような除外が明示的に述べられない限り、複数の前記要素又はステップを除外しないと理解されるべきである。さらに、現在説明されている主題の「一実施形態」への言及は、記載された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図していない。さらに、そうではないと明示的に述べられていない限り、特定の特性を有する１つの要素又は複数の要素を「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような要素を含み得る。
【０１０１】
上記の説明は例示的であり、限定的ではないことを意図していることを理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、特定の状況又は材料を、その範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の主題の教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。本明細書に記載の材料の寸法及び種類は、開示された主題のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定するものではなく、例示的な実施形態である。上記の説明を検討すると、当業者には他の多くの実施形態が明らかであろう。従って、本明細書に記載の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる同等物の全範囲とともに決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「ここで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」との用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」との各用語の平易な英語の同等物として使用されている。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、及び「第３」などの用語は単にラベルとしてのみ使用され、それらの物体に数値要件を課すことを意図するものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の制限は、ミーンズプラスファンクション形式で書かれておらず、そのような特許請求の範囲の制限が、その後にさらなる構造を伴わない機能の記述が続く「〜のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」との句を明示的に使用していない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１２（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。
【０１０２】
この書面による説明は、最良のモードを含む本明細書に記載の主題の幾つかの実施形態を開示し、またデバイス又はシステムの作製及び使用、並びに方法の実施を含む開示された主題の実施形態を当業者が実施することができるように、実施例を使用している。本明細書に記載の主題の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異ならない構造要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【０１０３】
本発明のさらなる態様は、以下の項の主題によって提供される。
【０１０４】
［項１］物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを適用することであって、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透するように構成され、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆するように構成され、浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させるように構成される、ことと、
遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを適用することであって、反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応するように構成される、ことと、
を含む方法。
【０１０５】
［項２］浸透コーティングは、遮熱コーティングの表面から遮熱コーティングの表面から離れる距離まで、遮熱コーティングに入り込むように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１０６】
［項３］浸透コーティングは、浸透コーティングが遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解した後、遮熱コーティングと一体化する、任意の前項に記載の方法。
【０１０７】
［項４］遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透して、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１０８】
［項５］遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で浸透コーティングを分解することは、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる、任意の前項に記載の方法。
【０１０９】
［項６］浸透コーティングは、浸透コーティングを加熱することにより分解するように構成され、浸透コーティングを加熱すると、浸透コーティングが液体溶液から固体酸化物粒子に変化する、任意の前項に記載の方法。
【０１１０】
［項７］浸透コーティングの液体溶液は、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を充填するように構成され、分解された浸透コーティングの固体酸化物粒子は、浸透コーティングの液体溶液によって充填された部分よりも少ない遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の部分を充填するように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１１】
［項８］反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残るように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１２】
［項９］浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティングに適用されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１３】
［項１０］反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む、任意の前項に記載の方法。
【０１１４】
［項１１］ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する、任意の前項に記載の方法。
【０１１５】
［項１２］物品はタービンアセンブリの表面である、任意の前項に記載の方法。
【０１１６】
［項１３］浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティングに適用されるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１７】
［項１４］浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、非熱プロセスで遮熱コーティングに適用されるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１８】
［項１５］遮熱コーティングは、電子ビーム物理蒸着プロセス、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスによって物品上に堆積されるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１１９】
［項１６］電子ビーム物理蒸着プロセスによって堆積された遮熱コーティングは、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスのうちの１つ以上によって堆積された遮熱コーティングの多孔性構造とは異なる多孔性構造を有するように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１２０】
［項１７］物品の遮熱コーティングに適用されるように構成されたコーティングシステムであって、
遮熱コーティングに適用されるように構成された浸透コーティングであって、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透するように構成され、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆するように構成され、遮熱コーティングの気孔率を減少させるように構成される、浸透コーティングと、
遮熱コーティングに適用されるように構成された反応性相溶射配合コーティングであって、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応するように構成される、反応性相溶射配合コーティングと、
を含むコーティングシステム。
【０１２１】
［項１８］浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティングに適用されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２２】
［項１９］浸透コーティングは、浸透コーティングが遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解した後、遮熱コーティングと一体化する、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２３】
［項２０］浸透コーティングは、浸透コーティングを加熱することにより分解するように構成され、浸透コーティングを加熱すると、浸透コーティングが液体溶液から固体酸化物粒子に変化する、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２４】
［項２１］浸透コーティングの液体溶液は、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を充填するように構成され、分解された浸透コーティングの固体酸化物粒子は、浸透コーティングの液体溶液によって充填された部分よりも少ない遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の部分を充填するように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２５】
［項２２］遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透して、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第１の気孔率値から第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させるように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２６】
［項２３］遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で浸透コーティングを分解することは、遮熱コーティングのバルクの気孔率を、第２の気孔率値から第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２７】
［項２４］浸透コーティングは、遮熱コーティングの表面から遮熱コーティングの表面から離れた距離まで、遮熱コーティングに入り込むように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２８】
［項２５］反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残るように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１２９】
［項２６］反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含む、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３０】
［項２７］ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３１】
［項２８］物品はタービンアセンブリの表面である、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３２】
［項２９］浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティングに適用されるように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３３】
［項３０］浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、非熱プロセスで遮熱コーティングに適用されるように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３４】
［項３１］遮熱コーティングは、電子ビーム物理蒸着プロセス、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスによって物品上に堆積されるように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３５】
［項３２］電子ビーム物理蒸着プロセスによって堆積された遮熱コーティングは、物理蒸着プロセス、空気プラズマ溶射プロセス、指向性蒸着プロセス、又は懸濁プラズマ溶射プロセスのうちの１つ以上によって堆積された遮熱コーティングの多孔性構造とは異なる多孔性構造を有するように構成される、任意の前項に記載のコーティングシステム。
【０１３６】
［項３３］物品の遮熱コーティング上に浸透コーティングを堆積させることであって、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透するように構成され、浸透コーティングは、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆するように構成され、浸透コーティングは、遮熱コーティングの気孔率を減少させるように構成される、ことと、
遮熱コーティング上に反応性相溶射配合コーティングを堆積させることであって、反応性相溶射配合コーティングは、ベース材料とバインダー材料とを含み、ベース材料は、バインダー材料のコンプライアンスよりも高いコンプライアンスを有し、バインダー材料は、ベース材料の凝集強度よりも大きい凝集強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の接着強度よりも大きい接着強度を有し、バインダー材料は、ベース材料の表面積よりも大きい少なくとも１０平方メートル／グラムの表面積を有する、ことと、
を含み、
浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される、方法。
【０１３７】
［項３４］反応性相溶射配合コーティングは、遮熱コーティングの表面上に残るように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１３８】
［項３５］浸透コーティングは、複数のコーティング適用により遮熱コーティング上に堆積されるように構成される、任意の前項に記載の方法。
【０１３９】
［項３６］遮熱コーティングのバルクは、第１の気孔率値を有する気孔率を有し、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透することは、遮熱コーティングの気孔率を、第１の気孔率値よりも小さい第２の気孔率値に減少させ、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆することは、遮熱コーティングの気孔率を、第２の気孔率値よりも小さい第３の気孔率値に減少させる、任意の前項に記載の方法。
【０１４０】
［項３７］遮熱コーティングを含む物品と、
物品の遮熱コーティング上に堆積されるように構成されたコーティングシステムと、
を含むシステムであって、
コーティングシステムは、
遮熱コーティング上に堆積されるように構成された浸透コーティングであって、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔に浸透するように構成され、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔内で分解して、遮熱コーティングの少なくとも幾つかの気孔の一部を被覆するように構成され、遮熱コーティングの気孔率を減少させるように構成される、浸透コーティングと、
遮熱コーティング上に堆積されるように構成された反応性相溶射配合コーティングであって、遮熱コーティング上の埃堆積物と反応するように構成される、反応性相溶射配合コーティングと、
を含み、
浸透コーティング及び反応性相溶射配合コーティングは、浸透コーティング又は反応性相溶射配合コーティングの１つ以上が遮熱コーティング上に堆積されてない場合と比較して、遮熱コーティングの剥離量を減少させるように構成される、
システム。
【符号の説明】
【０１４１】
１００          コーティングシステム
１０２          反応性相溶射配合コーティング
１０４          埃堆積物
１０６、５０６  遮熱コーティング
１０８          上面又は外面
１２０          バルク
１２２          浸透コーティング
１２４、５１２  気孔
４１０、５１２  開気孔
４１２、５１６  孤立気孔
４２０、５２０  液体溶液
４３０、５３０  固体酸化物粒子
５１０、７０２  物品
５１４          スプラット境界
５１８          遮熱コーティング５０６の表面
６０３          ベース材料
６０５          バインダー材料
８２０          反応性デブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020090722.tif 000011
【外国語明細書】
2020090722000001.pdf