(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーマルバリアコーティング中の開口内に浸透する液体汚染物質組成物をサーマルバリアコーティングの表面上に生成する環境汚染物質による劣化から動作温度においてサーマルバリアコーティングを保護する方法において、当該方法が、サーマルバリアコーティングの動作温度において汚染物質組成物がサーマルバリアコーティング中の開口内に浸透するのを減少するのに有効な量でサーマルバリアコーティング上に不浸透性バリアコーティングを付着することからなり、不浸透性バリアコーティングが金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属珪化物およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属酸化物コーティングが酸化タンタル、酸化スカンジウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウムアルミニウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属炭化物コーティングが炭化珪素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、オキシ炭化珪素およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属窒化物コーティングが窒化珪素、窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化硼素およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属珪化物コーティングが珪化クロム、珪化モリブデン、珪化タンタル、珪化チタン、珪化タングステン、珪化ジルコニウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる、方法。
【請求項２】
サーマルバリアコーティングがイットリア−安定化ジルコニア、スカンジア−安定化ジルコニア、カルシア−安定化ジルコニア、およびマグネシア−安定化ジルコニアからなる群から選ばれる化学的に安定化されたジルコニアである、請求項１記載のサーマルバリアコーティングの保護方法。
【請求項３】
環境汚染物質が酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化ニッケルおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる酸化物を含んでいる、請求項１記載のサーマルバリアコーティングの保護方法。
【請求項４】
環境汚染物質がカルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素酸化物（ＣＭＡＳ）の組成を含む汚染物質組成物を形成する、請求項３記載のサーマルバリアコーティングの保護方法。
【請求項５】
不浸透性バリアコーティングが約０．２−２５０μｍの厚さである、請求項１記載のサーマルバリアコーティングの保護方法。
【請求項６】
約８重量％のイットリアおよび約９２重量％のジルコニアを含むサーマルバリアコーティングを、カルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素酸化物の組成物からなる汚染物質組成物による劣化から保護する方法において、８０重量％パラジウム−２０重量％銀、パラジウム、白金、炭化珪素、酸化タンタル、ジルコニウム酸カルシウム、酸化マグネシウムアルミニウム、オキシ炭化珪素およびこれらの混合物からなる群から選ばれる不浸透性バリアコーティングをサーマルバリアコーティング上に約０．２−２５０μｍ厚の量で付着して、前記汚染物質組成物のサーマルバリアコーティング中の開口内への浸透を防止することからなる、方法。
【請求項７】
前記サーマルバリアコーティングが、ニッケル基質の合金類、コバルト基質の合金類、鉄基質の合金類およびこれらの混合物からなる群から選ばれる合金で作られた部品に設けられている、請求項１記載のサーマルバリアコーティングの保護方法。
【請求項８】
部品、該部品の表面を被覆するイットリア−安定化ジルコニア、スカンジア−安定化ジルコニア、カルシア−安定化ジルコニアおよびマグネシア−安定化ジルコニアからなる群から選ばれるサーマルバリアコーティング、および該サーマルバリアコーティングの外側表面を約０．２−２５０μｍの厚さの量で被覆する不浸透性バリアコーティングを含んでなるガスタービンエンジン用の製造物品であって、前記不浸透性バリアコーティングが金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属珪化物、貴金属およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属酸化物コーティングが酸化タンタル、酸化スカンジウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウムアルミニウム、ジルコニウム酸カルシウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属炭化物コーティングが炭化珪素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、オキシ炭化珪素およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属窒化物コーティングが窒化珪素、窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化硼素およびこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記金属珪化物コーティングが珪化クロム、珪化モリブデン、珪化タンタル、珪化チタン、珪化タングステン、珪化ジルコニウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれ、そして前記貴金属コーティングが白金、パラジウム、銀、金、ルテニウム、ロジウム、イリジウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる、ガスタービンエンジン用の製造物品。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は動作温度におけるサーマルバリアコーティングを環境汚染物質によって引き起こされる劣化から保護するための方法および複合材に関する。特に、本発明はサーマルバリアコーティング上に不浸透性バリアコーティングを使用し、この不浸透性バリアコーティングにより液体汚染物質組成物のサーマルバリアコーティング中への浸透を減少させる方法および複合材に関する。
発明の背景
サーマルバリアコーティングは熱の流れを減少しそして金属部品の動作温度を制限するためにガスタービンおよびその他の熱機関の部品上に付着されている。これらのコーティングは一般に化学的に安定化されたジルコニアのようなセラミック物質である。イットリア−安定化ジルコニア、スカンジア−安定化ジルコニア、カルシア−安定化ジルコニア、およびマグネシア−安定化ジルコニアがサーマルバリアコーティングとして考えられている。選択されるサーマルバリアコーティングはイットリア−安定化ジルコニアのセラミックコーティングである。代表的なサーマルバリアコーティングは約８重量％のイットリアおよび９２重量％のジルコニアを含む。サーマルバリアコーティングの厚さは用途に依存するが、しかし一般的には高温のエンジン部品に対して約５−６０ミル厚の範囲である。
サーマルバリアコーティングを施される金属部品はニッケル、コバルトおよび鉄を基質とする超合金から作ることができる。この方法はタービンに使用される部品およびハードウエアに特に適している。タービンの部品の例はタービンブレード、動翼、ノズル、燃焼ライナ等であろう。
サーマルバリアコーティングは、高いサーマルバリアコーティング表面温度を発生する高温度で動作することが予想される現行および将来のガスタービンエンジン設計の鍵となる要素である。高温エンジン部品に対する理想的な系統はボンディングコート上に付着され良好な腐蝕抵抗および密に適合した熱膨張係数を示す歪み−耐性のサーマルバリアセラミック層からなる。
稼働条件下においては、サーマルバリアコーティングで被覆されたエンジン部品は腐蝕、酸化および環境汚染物質からの攻撃を含めた種々なる態様の損傷を受けうる。エンジンの運転温度において、高温のサーマルバリアコーティングの表面にこれらの環境汚染物質が密着するとサーマルバリアコーティングに対して損傷を引き起こしうる。環境汚染物質はサーマルバリアコーティングの表面温度において液体である組成物を形成する。
汚染物質組成物とサーマルバリアコーティングとの間に化学的および機械的相互作用が起きる。融解した汚染物質組成物はサーマルバリアコーティングを溶解しあるいはその孔および開口に浸透して、ひび割れを開始してこれを伝播し、これにより層割れを引き起こしてサーマルバリアコーティング物質の損失を引き起こす可能性がある。
サーマルバリアコーティングで被覆された表面に付着したある種の環境汚染物質組成物にはカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素およびこれらの混合物の酸化物が含まれている。これらの酸化物は結合して、カルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素−酸化物系（Ｃａ−Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ：以後ＣＭＡＳと呼ぶことにする）を含む汚染物質組成物を形成する。融解したＣＭＡＳがサーマルバリアコーティングに浸透するときにサーマルバリアコーティングに対する損傷が起きる。この浸透の後に、冷却されると融解されたＣＭＡＳまたはその他の融解汚染物質組成物は固化する。このときに生ずるサーマルバリアコーティング内の応力の蓄積はコーティング物質の剥落を引き起こしそしてサーマルバリアコーティングにより下層の部材に対して与えられている熱的保護の損失を生ずるに十分なまでに増大する。
エンジンの動作温度における融解汚染物質組成物の反応あるいは浸透により引き起こされるサーマルバリアコーティングへの損傷を減少させあるいは防ぐことが必要とされている。これは、サーマルバリアコーティングで被覆された部材の高温の表面上に形成された液体汚染物質組成物がサーマルバリアコーティングと反応しあるいはサーマルバリアコーティング中に流入するのを防止する不浸透性バリアコーティングによって、サーマルバリアコーティングを被覆することにより達成できる。
発明の要約
本発明はこの必要性を、サーマルバリアコーティングで被覆された部品の表面上に生成し密着した環境汚染物質組成物による劣化からサーマルバリアコーティングを保護することにより満たすものである。本発明の方法は、サーマルバリアコーティングの表面上に不浸透性バリアコーティングを有効量で付着させ、この不浸透性バリアコーティングにより環境汚染物質から形成された液体汚染物質組成物がサーマルバリアコーティングの動作温度においてこのサーマルバリアコーティング中に浸透したりあるいはこのサーマルバリアコーティングと反応したりすることを抑制することからなる。不浸透性バリアコーティングはサーマルバリアコーティングと共に使用される酸化物、非酸化物あるいは金属のコーティングを含んだ高密度で、ひび割れの無い、非多孔質の層である。
本発明はまた、部品上に被覆されたサーマルバリアコーティングと、このサーマルバリアコーティングの外側表面上の不浸透性バリアコーティングとを含んでなる複合材を提供することによりこの必要性を満たすものである。本発明はまた、上部にサーマルバリアコーティングを被覆され、このサーマルバリアコーティングの外側表面の上に不浸透性バリアコーティングの単一の保護層を有する部品からなる保護されたサーマルバリアコーティングで被覆された部品を含む。本発明による複合サーマルバリアコーティングはまた、基体、サーマルバリアコーティング、不浸透性バリアコーティングを含み、必要により、基体とサーマルバリアコーティングとの間にボンディングコートを含んでなる。
環境汚染物質は環境中に存在して空気および燃料源からエンジン内に摂取される物質、並びに不純物および酸化鉄等のエンジン部品の酸化生成物である。
術語「動作温度」とは、ガスタービンエンジン等の与えられた用途における動作中におけるサーマルバリアコーティングの表面温度を意味する。このような温度は室温より高く、一般に５００℃より高い。サーマルバリアコーティングで被覆された部品の高温動作は通常約１０００℃より高い。
発明の記述
融解された汚染物質組成物を形成する環境汚染物質によるサーマルバリアコーティングの劣化は、高密度でひび割れのない不浸透性バリアコーティングをサーマルバリアコーティングの表面上に付着することにより防止できることが発見された。不浸透性バリアコーティングは、サーマルバリアコーティングの動作温度において融解汚染物質組成物と接触したときのサーマルバリアコーティングの劣化を抑制する。
汚染物質組成物のサーマルバリアコーティングのひび割れ、開口及び孔の内部への浸透あるいは粘性流入が防止される。本発明はまた、汚染物質組成物による化学的および機械的な攻撃に起因する溶解あるいは剥落からサーマルバリアコーティングを保護する。液体汚染物質組成物は不浸透性バリアコーティングに浸透することができず、それ故、サーマルバリアコーティングを攻撃することはできない。不浸透性バリアコーティングはサーマルバリアコーティングで被覆された部品の寿命を高め、従ってサーマルバリアコーティングで被覆された部品の破損を減少する。
環境汚染物質源としては、これらに限られないが、砂、泥、火山性灰、フライアッシュ、セメント、散乱する塵、基体不純物、燃料および空気源、エンジン部品からの酸化生成物等が含まれる。この環境汚染物質はサーマルバリアコーティングで被覆された部品の表面に密着する。この環境汚染物質はサーマルバリアコーティングの動作温度において、この動作温度以下の融解範囲または温度を有しうる汚染物質組成物をサーマルバリアコーティングの表面上に形成する。
更に、幾つか例を挙げれば、環境汚染物質にはマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、クロム、鉄、ニッケル、バリウム、チタン、アルカリ金属、およびこれらの化合物が含まれうる。環境汚染物質は酸化物類、燐酸塩類、炭酸塩類、塩類およびこれらの混合物でありうる。
汚染物質組成物の化学的組成はその生成源である環境汚染物質の組成に対応する。例えば、約１０００℃以上の動作温度において、汚染物質組成物の組成はカルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素酸化物系即ちＣＭＡＳの組成に対応する。一般に、ＣＭＡＳとして知られる環境汚染物質組成物は主に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）および酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の混合物を含む。他の元素例えばニッケル、鉄、チタンおよびクロムも、これらの元素あるいはこれらの化合物が環境汚染物質中に存在するときには、ＣＭＡＳ中に少量存在しうる。ここに、少量とは存在する汚染物質組成物の合計量の約１０重量％未満の量である。
本発明の保護的コーティングは液体汚染物質組成物がサーマルバリアコーティングと接触するのを防止して、汚染物質組成物の浸透あるいはこれとの反応に起因したサーマルバリアコーティングの化学的または物理的変化が生じないようにするので、不浸透性として記載することができる。従って、この保護コーティングの特性は高密度でそして非浸透性である。その結果として、汚染物質組成物例えば液体ＣＭＡＳのエンジン動作温度におけるサーマルバリアコーティング中への浸透が消滅されるかあるいは減少される。
このような不浸透性のコーティングは、サーマルバリアコーティングの外側表面上に付着されたセラミックまたは金属の外側コーティングである。この不浸透性のコーティングはサーマルバリアコーティングと汚染物質共晶混合物との間の障壁として働く。
不浸透性バリアコーティングは非多孔質の付着物を形成する種々の酸化物類；炭化物類、珪化物類および窒化物類のような非酸化物類；および金属類であることができる。金属酸化物コーティングは酸化珪素、酸化タンタル、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、ジルコニウム酸カルシウム、酸化マグネシウムアルミニウムのような尖晶石およびこれらの混合物からなる群から選ぶことができる。金属炭化物コーティングは炭化珪素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、オキシ炭化珪素およびこれらの混合物からなる群から選ぶことができる。金属窒化物コーティングは窒化珪素、窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化硼素およびこれらの混合物からなる群から選ぶことができる。金属珪化物コーティングは珪化クロム、珪化モリブデン、珪化タンタル、珪化チタン、珪化タングステン、珪化ジルコニウムおよびこれらの混合物からなる群から選ぶことができる。このコーティングに適する貴金属には白金、パラジウム、銀、金、ルテニウム、ロジウム、イリジウムおよびこれらの合金類例えば８０重量％パラジウム−２０重量％銀を包含しうる。
特に効果のある不浸透性バリアコーティングは、パラジウム−銀合金、特に約８０重量％パラジウム−２０重量％銀、パラジウム、白金、炭化珪素、酸化珪素、酸化タンタル、ジルコニウム酸カルシウム、酸化マグネシウムアルミニウム、オキシ炭化珪素およびこれらの混合物である。
不浸透性バリアコーティングの効果的な量は汚染物質組成物がサーマルバリアコーティングの開口中に浸透するのを抑制するのに必要とされる量である。不浸透性バリアコーティングの厚さは、サーマルバリアコーティングで被覆された部品の用途および設計、稼働中に遭遇する汚染物質組成物の量および組成、サーマルバリアコーティングの動作温度、およびサーマルバリアコーティングで被覆された部品が使用される地域性および地理的制限等を考慮して決定される。
不浸透性バリアコーティングを選択するにあたっては、遭遇するであろう環境汚染物質のタイプおよび組成と同様に、サーマルバリアコーティングの動作中の表面温度を考慮する必要がある。不浸透性バリアコーティングがサーマルバリアコーティングの動作温度より高い融解温度を有するよう考慮される。例えば、サーマルバリアコーティングの動作中の表面温度が約１２００℃なら、その時には不浸透性バリアコーティングは１２００℃より高い融解温度を有する必要がある。
不浸透性バリアコーティングのサーマルバリアコーティング上への付着は当業界で知られている被覆方法例えばゾル−ゲル法、スパッタリング、空気プラズマ溶射法、オルガノ−金属化学蒸着法、物理蒸着法、化学蒸着法等で行うことができる。被覆方法の選択は、サーマルバリアコーティングで被覆された部品がどこにそしてどのように使用されるか、およびこのような用途に所望される厚さに一部依存する。付着方法の選択にあたっては、実施者はコーティングに対する厚さの要件の重大性に目を向けるべきである。厚いコーティングも薄いコーテイングもいずれも高密度でありそしてできる限り孔があってはならない。
不浸透性バリアコーティングの厚さは約０．２μｍ乃至約２５０μｍで変化しうる。好ましい厚さは約２−１２５μｍである。不浸透性バリアコーティングの厚さはまた部分的には、サーマルバリアコーティングの動作温度および汚染物質の量と組成により決定される。厚い即ち約１２５μｍあるいはそれ以上の不浸透性バリアコーティングが必要とされる場合には、組成的に漸変させた付着物を使用することにより不浸透性バリアコーティングの層割れが起きないように内部応力を最小に維持することができる。
サーマルバリアコーティングに汚染物質の沈着により誘発された損傷が観察されたサーマルバリアコーティング被覆エンジン部品において発見された浸透した汚染物質沈着物の電子マイクロプローブ分析により、ＣＭＡＳ組成物の化学組成を決定した。この分析は、ＣＭＡＳ類似の沈着物１２７ミクロン（５ミル）［密度２．７ｇ／ｃｍ3として約３４ｍｇ／ｃｍ2］サーマルバリアコーティングの表面上に形成されうることを示していた。評価したＣＭＡＳ沈着物は典型的には組成範囲（重量％）：５−３５％ＣａＯ；２−３５％ＭｇＯ；５−１５％Ａｌ2Ｏ3；５−５５％ＳｉＯ2；０−５％ＮｉＯ；５−１０％Ｆｅ2Ｏ3であたったが、しかし遍在するＦｅ2Ｏ3の含有量は７５重量％もの大きな量になることがある。このような沈着物に対する平均的な組成物（重量％：２８．７％ＣａＯ；６．４％ＭｇＯ；１１．１％Ａｌ2Ｏ3；４３．７％ＳｉＯ2；１．９％ＮｉＯ；８．３％Ｆｅ2Ｏ3）を実験室で合成して保護的コーティングを評価する目的の標準ＣＭＡＳとして使用した。実際のＣＭＡＳ沈着物および合成したＣＭＡＳを示差熱分析したところ、融解の開始は約１１９０℃で起き、融解のピークの最大が約１２６０℃で起きることが示された。実験室で合成したＣＭＡＳ組成物に対するサーマルバリアコーティングの保護的コーティングの候補の熱試験は約１２６０℃で行った。
以下に実施例を掲げて本発明の更なる記述に供する。
実施例
サーマルバリアコーティングで被覆された部品上に施した不浸透性バリアコーティングに対して、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムおよびケイ素の酸化物（ＣＭＡＳ）の環境的に付着した混合物の浸透の防止について調査した。
候補の不浸透性バリアコーティング組成物を８重量％イットリア−９２重量％ジルコニアのサーマルバリアコーティング上に付着し、金属組織検査、ＳＥＭおよび電子マイクロプローブ化学分析を使用してＣＭＡＳの浸透に対する抵抗に対して査定した。上記の試験は実験室炉試験条件（等温）下において行った。不浸透性バリアコーティングを有するサーマルバリアコーティングで被覆された部品は等温条件においてＣＭＡＳの浸透および損傷を最小にすることが分かった。
ゾル−ゲル法、空気プラズマ溶射法、スパッタリングおよびＭＯＣＶＤ法により付着された不浸透性バリアコーティングは、８０／２０重量％比のパラジウム−銀薄膜、パラジウム、白金、炭化珪素、酸化珪素、スカンジア、オキシ炭化珪素、酸化タンタル、ジルコニウム酸カルシウムおよび酸化マグネシウムアルミニウムであった。
ＣＭＡＳの表面沈着物の存在下で熱的サイクルにかけて、保護されたおよび保護されていないサーマルバリアコーティングで被覆した基体の浸透に対する抵抗性を比較することにより、ＣＭＡＳ浸透により誘発されるサーマルバリアコーティングの損傷の防止における、保護コーティングの有効性を試験した。これらの実験では、サーマルバリアコーティングで被覆された基体のマスクされた領域に８ｍｇ／ｃｍ2の粉砕した予め反応させたＣＭＡＳを沈着させた。熱サイクルは、試料を１０分で１２６０℃に加熱し、１２６０℃に１０分間保持し、次いで３０分で室温に冷却することからなった。各サイクルの後、試料を裸眼および双眼実体顕微鏡を使用して５０倍で検査した。このサイクルを数回繰り返した。熱試験の完結後、試料を薄片に裁断し、金属組織的に研磨し、そして明視野暗視野光学顕微鏡を使って検査した。
実施例  １
実施例１は不浸透性バリアコーティングが無い場合のサーマルバリアコーティング被覆部品に対するＣＭＡＳの影響を実証するものである。上述した方法で試験した保護されていないサーマルバリアコーティング試料は、ＣＭＡＳにより誘発されたサーマルバリアコーティングの可視的な膨潤およびひび割れ（双眼実体顕微鏡で試料の縁部に見ることができる）を示した。保護されていない試料の金属組織的調製および検査は、ＣＭＡＳにより誘発されたサーマルバリアコーティングの高密度化、ひび割れおよび剥落を示した。
実施例  ２
電極ペーストの厚膜スクリーン印刷により、８重量％イットリア安定化９２重量％ジルコニアで被覆されたクーポン上に８０重量％パラジウム−２０重量％銀の厚い薄膜（１２５μｍ）を付着した。熱処理の後、このパラジウム−銀コーティングは空隙のない、高密度で連続した薄膜を形成した。このパラジウム−銀コーティングは部分的に融解しそしてサーマルバリアコーティングの頂部表面中に流入して、サーマルバリアコーティング表面に良好に接着した。パラジウム−銀薄膜はサーマルバリアコーティングのマイクロクラックを充填しそして架橋した。
上記の不浸透性バリアコーティングで被覆された試料上に８ｍｇ／ｃｍ2のＣＭＡＳを沈着させて、１２６０℃で１０分間等温下にて試験した。ＣＭＡＳはパラジウム−銀薄膜の頂部表面上に保持された。ＣＭＡＳで誘発されるサーマルバリアコーティングの見掛けの層割れおよびひび割れは見られなかった。
実施例  ３
ＣＭＡＳ−尖晶石のカップルについて拡散しマイクロプローブ分析したところ、ＣＭＡＳと尖晶石即ち酸化マグネシウムアルミニウムコーティングとの間に反応が起きてないことが示された。それ故、空気プラズマ溶射法、ゾル−ゲル法および金属有機化学蒸着法を使って、サーマルバリアコーティングで被覆されたクーポン上に酸化マグネシウムアルミニウムを付着した。こうして不浸透性バリアコーティングで被覆された試料上に８ｍｇ／ｃｍ2のＣＭＡＳを沈着した。１２６０℃まで熱サイクルを行った。その結果、サーマルバリアコーティングには２０−５０倍で見てＣＭＡＳ塗布域に縁部のひび割れがなく、断面におけるＣＭＡＳの浸透は制限されていた。
実施例  ４
サーマルバリアコーティングを被覆したクーポン上にジルコニウム酸カルシウムを空気プラズマ溶射法で付着した。この空気プラズマ溶射法で被覆したジルコニウム酸カルシウムコーティングは１２５μｍ厚であり、膨張の不整合に対処するように組成を漸変させた。上記の不浸透性バリアコーティングで被覆した試料に８ｍｇ／ｃｍ2のＣＭＡＳを沈着させた。１２６０℃に熱サイクルさせた。その結果、金属組織検査によれば、ＣＭＡＳは不浸透性バリアコーティングの頂部上に保持されていた。
実施例  ５
サーマルバリアコーティングで被覆されたクーポン上への上記のジルコニウム酸カルシウム１２５μｍ（漸変組成）の空気プラズマ溶射による付着を行った。次いでこの組成漸変ジルコニウム酸カルシウム付着物の前層の上に更に１２５μｍのジルコニウム酸カルシウムを空気プラズマ溶射した。上記の不浸透性バリアコーティングで被覆された試料上に８ｍｇ／ｃｍ2のＣＭＡＳを沈着させた。金属組織的検査によれば、ＣＭＡＳは不浸透性バリアコーティングの頂部の上に保持されていた。
本発明の実施により、動作温度および動作環境を含めた特定の組合せの動作パラメータに於けるガスタービンエンジンのサーマルバリアコーティングの有効寿命を延長することが可能となる。本発明はまた、サーマルバリアコーティングで被覆された部品の冷却を減少させたりあるいはかかる部品をより高い温度入力に露出させる。即ちエンジン系統に対する動作温度の効果的な上昇のような、サーマルバリアコーティングに対し増大した熱負担を課するエンジンの設計を提供する手段も与えられる。従って、本発明の実施により、性能に対する要求がエスカレートしたより厳しい熱的攻撃条件下において、現在利用されているサーマルバリアコーティングの機能の実質的な向上を提供するものである。