(57)【要約】  物品は、可視光に対して実質的に不透明である基材と、基材に配置されたコーティングとを含む。コーティングは、固有の屈折率を有するコーティング材料を含み、コーティングは、固有の屈折率よりも小さい有効屈折率を有し、有効屈折率は、１．８未満である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光に対して実質的に不透明である基材（１１０）と、
前記基材（１１０）に配置されたコーティング（１２０）とを含み、前記コーティング（１２０）は、固有の屈折率を有するコーティング材料を含み、前記コーティング（１２０）は、前記固有の屈折率よりも小さい有効屈折率を有し、前記有効屈折率は、１．８未満である、物品（１００）。
【請求項２】
前記基材（１１０）が、金属材料、セラミック材料、または金属間材料を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項３】
前記基材（１１０）が、チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項４】
前記コーティング（１２０）が、柱状構造（１３０）の長手方向軸（１３５）が前記基材（１１０）の接線方向（１４５）に対して９０度未満の角度（１４０）を形成するように配向された複数の柱状構造（１３０）を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項５】
前記複数の柱状構造（１３０）が、約５マイクロメートル未満の公称柱間間隔（１５０）を有する、請求項４に記載の物品（１００）。
【請求項６】
前記複数の柱状構造（１３０）が、約２．５マイクロメートル未満の公称柱幅（１５５）を有する、請求項４に記載の物品（１００）。
【請求項７】
前記公称柱幅（１５５）が、約１マイクロメートル未満である、請求項６に記載の物品（１００）。
【請求項８】
前記コーティング（１２０）が、前記コーティング材料の固有の剛性値よりも低いコーティング剛性値を有する、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項９】
前記コーティング材料が、酸化物またはフッ化物を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１０】
前記コーティング材料が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、クロミア、またはこれらの１つまたは複数を含む組合せを含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１１】
前記コーティング（１２０）が、１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物を含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１２】
前記コーティング（１２０）が、１００マイクロメートル未満の厚さ（１６０）を有する、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１３】
前記基材（１１０）と前記コーティング（１２０）との間に配置された少なくとも１つの介在コーティング層をさらに含む、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１４】
前記コーティング（１２０）が、少なくとも約４０体積パーセントの多孔性を有する、請求項１に記載の物品（１００）。
【請求項１５】
チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む基材（１１０）と、
前記基材（１１０）に配置されたコーティング（１２０）とを含み、前記コーティング（１２０）は、（ａ）１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物、（ｂ）アルミナ、シリカ、ジルコニア、もしくはクロミア、または（ｃ）前述の代替物の任意の１つまたは複数を含む組合せを含み、
前記コーティング（１２０）は、柱状構造（１３０）の長手方向軸（１３５）が前記基材（１１０）の接線方向（１４５）に対して６０度未満の角度（１４０）を形成するように配向された複数の柱状構造（１３０）をさらに含む、物品（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、化学的および熱的に過酷な環境内で高温に曝される構成要素の保護コーティングに関する。より具体的には、本発明は、使用中に構成要素を通る空気の流れに典型的には同伴される付着汚染物質の堆積物の蓄積を防止するための構成要素、例えば、ガスタービンエンジン構成要素の固着防止コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン内の動作環境は、熱的にも化学的にも過酷であることがよく知られている。砂、灰、海塩、および他の粒状異物（本明細書ではまとめて「ダスト」と呼ぶ）が圧縮機ブレードおよびベーンなどの金属構成要素の外側および内側表面に蓄積されることで、侵略的な動作環境によってもたらされる問題を悪化させる。内側冷却通路の壁（本明細書では「内側表面」と呼ぶ）に蓄積したダストは、構成要素の冷却を妨げる断熱層を形成し、それによって構成要素が動作させられる温度が上昇する。外側に蓄積したダストもまた、構成要素の熱性能を低下させ得、さらに、ダストの付着層は、その後の金属表面との腐食反応に関与する化学種に寄与する可能性がある。典型的には、ダストは、吸気ポートで空気と共に吸い込まれ、エンジンを通るガスの流れと共に同伴される。ダスト粒子が流路に沿って構成要素の内側および外側表面に衝突すると、それらは表面に固着して望ましくない異物の層を構成要素に形成する可能性がある。この蓄積、およびそれに関連する構成要素性能の低下は、蓄積されたダストの除去、または損傷した構成要素の修理もしくは交換など、保守の頻度を増加させる。
【０００３】
上記を考慮して、高温機械構成要素におけるダスト蓄積に対する保護を提供する改良されたコーティングシステムが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第２６２６４４７Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は、このおよび他の必要性に対応する。一実施形態は、可視光に対して実質的に不透明である基材と、基材に配置されたコーティングとを含む物品である。コーティングは、固有の屈折率を有するコーティング材料を含み、コーティングは、固有の屈折率よりも小さい有効屈折率を有し、有効屈折率は、１．８未満である。
【０００６】
別の実施形態は、基材を含む物品である。基材は、チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む。コーティングは、基材に配置される。コーティングは、（ａ）１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物、（ｂ）アルミナ、シリカ、ジルコニア、もしくはクロミア、または（ｃ）前述の代替物の任意の１つまたは複数を含む組合せを含む。コーティングは、柱状構造の長手方向軸が基材の接線方向に対して６０度未満の角度を形成するように配向された複数の柱状構造をさらに含む。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を解読する時に一層よく理解されるはずであり、図面を通じて、同様の符号は、同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態についてのある特定の詳細の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」および「実質的に」などの１つまたは複数の用語によって修飾される値は、特定された精確な値に限定されない。いくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組合せおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１０】
以下の明細書および特許請求の範囲では、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、別段文脈において明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。本明細書で使用する場合、「または」という用語は、別段文脈において明確に示されない限り、排他的であることを意味せず、参照された存在する構成要素の少なくとも１つを指し、かつ参照された構成要素の組合せが存在し得る場合を含む。
【００１１】
本明細書で使用する場合、「可能性がある（ｍａｙ）」および「である可能性がある（ｍａｙ  ｂｅ）」という用語は、一連の状況の中で発生する可能性があること、指定された特性、特徴もしくは機能を持つことを示し、かつ／または限定された動詞に関連付けられた能力、性能、もしくは可能性の１つまたは複数を表すことによって別の動詞を限定する。したがって、「ｍａｙ」および「ｍａｙ  ｂｅ」の使用は、修飾される用語が、示された能力、機能、または用法に対して、明らかに妥当、可能、または適切であることを示す一方で、状況によっては、修飾される用語が妥当、可能、または適切ではないことがあることを考慮している。
【００１２】
本明細書で使用する場合、「コーティング」という用語は、連続的または不連続的な形で下にある表面の少なくとも一部に配置された材料を指す。さらに、「コーティング」という用語は、配置された材料の均一な厚さを必ずしも意味するものではなく、配置された材料は均一または可変の厚さを有してもよい。「コーティング」という用語は、コーティング材料の単一の層を指してもよく、またはコーティング材料の複数の層を指してもよい。コーティング材料は、複数の層において同じであっても異なっていてもよい。
【００１３】
本明細書で使用する場合、「配置された」という用語は、特に明記しない限り、互いに直接接触して配置された、または間に介在層を有することによって間接的に配置された層またはコーティングを指す。「隣接する」という用語は、本明細書で使用する場合、２つの層またはコーティングが連続して配置され、互いに直接接触していることを意味する。
【００１４】
本発明の実施形態は、一般に、ガスタービンエンジンの吸気中に存在するものなどの、空中汚染物質に曝される構成要素に適用可能である。本発明は特に、防止されない場合に構成要素の表面に粘り強く付着する汚れ堆積物の積層をもたらす可能性がある、そのような化合物および汚染物質の付着を減少させることを目的とする。そのような構成要素の注目に値する例は、圧縮機のブレードおよびベーン、ならびにガスタービンエンジンに使用される他の構成要素を含む。これらの実施形態の利点はそのような構成要素を参照して説明されるが、本明細書に記載の原理および技術は、表面が汚染物質の付着層で被覆されやすい他の機械構成要素に一般に適用可能であり、タービン構成要素に限定される必要はないと考えられる。
【００１５】
概念的には、本発明の実施形態は、ダスト粒子と機械構成要素との間の付着を減少させるために比較的低い屈折率（本明細書では「低ｎ」と呼ぶ）を有するコーティングの適用を含む。コーティングの光学特性（ｎとして表示される屈折率）とそのダスト付着特性との間の関係性は、最初の検討ではかなり弱められているように見えるかもしれないが、本発明者らは、ダスト粒子が固体表面とどのように相互作用し得るかのモデルを導出するために物理ベースのアプローチを材料相互作用に適用し、構成要素の表面とダスト粒子との間の付着力の重要な予測因子として屈折率を識別し、そのような力は、構成要素表面の屈折率が減少するにつれて減少した。この発見の適用により、本明細書に記載の実施形態がもたらされた。
【００１６】
ダスト粒子と機械構成要素との間の付着メカニズムの理解は限られているが、２つの材料間の相互作用エネルギーに関する現在の理論は存在する。理論的には、２つの材料間の相互作用エネルギーの大きさはＨａｍａｋｅｒ定数によって定量化され、その大きさは相互作用に関与する材料の誘電応答関数に大きく依存する。また、誘電応答関数は、例えば、Ｒ．Ｈ．Ｆｒｅｎｃｈ，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｉｏｎｉｃｓ，７５（１９９３），ｐｐ．１３−３３に記載のように、可視スペクトルの屈折率によって影響される。当面の問題へのこれらの原理の適用は、所与のダスト粒子材料について、基準表面よりも低い屈折率を有する表面は、基準表面よりもダスト粒子との相互作用エネルギーが低いことを示唆している。これらの相互作用エネルギーが、ダスト粒子と機械構成要素表面との間に生成される付着力、すなわちファンデルワールス力の発生において重要な役割を果たすと仮定すると、表面への低ｎ材料の適用により表面とダスト粒子との間の引力が減少し、それによってダストが表面に付着して蓄積する傾向が減少するという仮説が生まれた。
【００１７】
実験結果は、この仮説を支持した。例えば、ある実験では、原子間力顕微鏡におけるプローブ収縮力が、それぞれ異なるｎの値を有する様々な表面について測定された。顕微鏡のプローブと表面との間の引力の尺度である収縮力は、表面の屈折率によって大きく影響を及ぼされることがわかった。実際、屈折率が約２．７（裸のニッケル合金表面の場合）から約１．３（セラミックコーティング材料の場合）に減少したとき、測定された収縮力は、約６倍減少した。
【００１８】
本発明の実施形態は、これらの驚くべき結果を利用するように設計される。図１を参照すると、一実施形態による物品１００は、基材１１０と、基材１１０に配置されたコーティング１２０とを含む。コーティング１２０は、基材１１０と、または基材１１０とコーティング１２０との間に配置された遮熱コーティング、耐環境コーティング、耐酸化コーティング、または他のコーティングなどの介在コーティング層（図示せず）と直接接触して適用されてもよいことを理解されたい。一般に、物品１００は、ダストおよび他の空中の塵の蓄積の減少から利益を得る任意の表面であり得る。窓、センサ、ソーラパネルおよびソーラコレクタ、航空機、宇宙船、自動車、ディスプレイ、ならびに機械の機械的仕事は、コーティング１２０によって付与され得るような耐ダスト表面の幅広い用途のうちのいくつかである。物品１００は、例えば、圧縮機ブレードまたは圧縮機ベーンなどのタービンアセンブリ用の構成要素とすることができる。そのような構成要素は、冷却流体、典型的には空気を運ぶように設計された内側通路を含むことができ、コーティング１２０は、構成要素の内側通路の表面（「内側表面」）または外側表面（すなわち、外部の任意の表面）に配置されてもよく、したがって、図１に示すような基材１１０は、物品１００の内側表面または外側表面であってもよいことが理解されよう。もちろん、コーティング１２０は、物品１００の外側表面と内側表面の両方に任意の組合せで配置することができる。基材１１０は、ガラス、プラスチック、金属材料、セラミック材料、または金属間材料などの任意の有用な材料を含んでもよい。ガスタービンアセンブリ構成要素に使用される材料の特定の例は、チタン合金、超合金（ニッケル基超合金およびコバルト基超合金など）、およびセラミックマトリックス複合材（炭化ケイ素繊維で強化された炭化ケイ素マトリックスを有する複合材など）を含む。
【００１９】
ある特定の実施形態では、基材１１０は、可視光に対して不透明であり、これは、様々な産業における低ｎコーティングの多くの他の既知の用途とは著しく対照的である。典型的には、このようなコーティングは、コーティングが入射光の歪みを最小限に抑えながら表面機能性を向上させる、フォトニクスなどの用途において透明基材に適用される。本発明の実施形態では、コーティング１２０は、使用中に入射放射線と結果的に相互作用するためではなく、流入ダストと相互作用するために適用される。
【００２０】
コーティング１２０は、固有の屈折率を有するコーティング材料を含む。本明細書で使用する場合、「固有の屈折率」は、所与の入射光周波数で材料の量について測定された屈折率を指し、材料は、実質的に完全な理論密度にある。これは、材料特性の参考文献で一般的に報告されている屈折率である。しかしながら、コーティング１２０は、固有の屈折率よりも小さい有効屈折率を有する。本明細書で使用する場合、「有効屈折率」は、コーティング全体について測定される屈折率であり、これは、典型的には理論的に稠密な材料には存在しない、コーティングに含まれる構造的特徴のためにその構成材料の固有の屈折率とは異なり得る。これらの構造的特徴は、構成材料の光学特性の知識によってのみ予測されるものとは幾分異なって、コーティングを光学的に機能させる。ｎと材料間の予想引力との間の上述の関係に基づいて、有効屈折率は、約１．８未満の値のような比較的低い値を有するように設計される。ある特定の実施形態では、有効屈折率は、約１．６未満であり、特定の実施形態では、この屈折率値は、約１．４未満である。
【００２１】
上記のように、構造的特徴がコーティング１２０に組み込まれてその有効屈折率を減少させる。一例では、構造的特徴は、コーティング１２０に組み込まれた多孔性を含む。追加的または代替的に、コーティング構造内にマイクロクラック、バンプ、リブ、または他の不連続性を組み込むことで、コーティングの密度をその理論密度値から効果的に減少させる。多孔性または他の不連続性を組み込むことで、構造材料内に同伴される構成材料および空気（ｎ〜１）、または他のガス、または場合によっては真空を含む複合コーティングを事実上形成する。一実施形態では、コーティング１２０は、少なくとも約１０体積パーセントの多孔性（すなわち、孔または他の不連続性によるものであるかどうかにかかわらず、コーティング中のボイド率の尺度）を有し、特定の実施形態では、多孔性は、少なくとも約４０体積パーセントである。もちろん、いくつかの実施形態では、過度に高い多孔性レベルはコーティングの耐久性を所望の用途に必要なものより低く設定し、したがって、そのような実施形態では、多孔性は、最大約６０体積パーセントである。
【００２２】
他の有効な構造的特徴も可能である。例えば、一実施形態では、図２に示すように、コーティング１２０は、複数の柱状構造１３０（本明細書では「柱」とも呼ぶ）を含む。これらの構造１３０は、柱状構造１３０の長手方向軸１３５が基材１１０の接線方向１４５に対して９０度未満の角度１４０を形成するように配向される。本発明者らは、より小さい角度１４０は所与の材料に対してより低い屈折率を生じる傾向があることを見出した。いくつかの実施形態では、角度１４０は、約８０度未満であり、特定の実施形態では、角度１４０は、約６０度未満である。図２に示すように、柱は実質的に平行であるが、そうである必要はないことが理解されよう。いくつかの実施形態では、構造１３０の少なくとも一部は、他の構造とはそれぞれ異なる角度１４０で配向され、ある特定の実施形態では、個々の構造は、基材接線１４５に対してランダムな角度配向を有する。
【００２３】
柱状特徴１３０の他の態様は、コーティング１２０の有効屈折率に影響を及ぼし得る。一態様は、本明細書では「柱間間隔」と呼ぶ、柱間の間隔１５０である。複数の柱１３０間の平均間隔は、本明細書では「公称柱間間隔」と呼び、いくつかの実施形態では、約５マイクロメートル未満である。公称柱間間隔が減少するにつれて有効屈折率は減少すると予想され、したがって、ある特定の実施形態では、公称柱間間隔は、約２マイクロメートル未満、特定の実施形態では、約０．５マイクロメートル未満である。コーティング１２０の有効屈折率に影響し得る別の態様は、柱１３０の幅１５５である。複数の柱１３０の平均幅は、本明細書では「公称柱幅」と呼び、いくつかの実施形態では、約１マイクロメートル未満である。幅１５５は、図２に理想的に示されており、柱１３０が不規則な形状を有する場合、幅１５５は、当該技術分野において一般的な技術を使用して円筒の等価直径近似によって表すことができる。公称柱幅が減少するにつれて有効屈折率は減少すると予想され、したがって、ある特定の実施形態では、公称柱幅は、約０．２５マイクロメートル未満である。
【００２４】
コーティング１２０は、典型的には、酸化物またはフッ化物などの比較的低い固有の屈折率を有する材料を含むが、他の適切な材料を適用することもできる。酸化物の例は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、クロミア、またはこれらの１つまたは複数を含む任意の組合せを含む。フッ化物の例は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、および／またはバリウムなどの１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物を含む。
【００２５】
コーティング１２０の柱状構造１３０および／または多孔性の存在はまた、コンプライアンスの尺度、すなわち、剥離または亀裂なしに歪みの量に適応する能力をコーティング１２０に提供する。これらの構造は、理論密度のコーティング材料について測定される剛性値（「固有の剛性値」）よりも低い剛性値（典型的には力によって生じる変位に対する力の比によって表される）をコーティングに与えると言うことができる。コーティングコンプライアンスの別の同様の指標は、その有効弾性率であり、典型的にはコーティング材料について応力−歪みプロットを得て、そのプロットの直線部分の傾きを計算することによって測定される。構成要素が一般に熱サイクルに日常的に曝されるタービンエンジンアセンブリなどの用途において耐久性のあるコーティングを製造するためには、コーティング１２０のコンプライアンスを向上させる（すなわち、剛性または弾性率を下げる）ことが望ましい可能性がある。コーティング厚さ１６０は、薄いコーティングが場合によっては厚いコーティングよりも耐久性があるという点で、コーティングの耐久性においても役割を果たし得る。さらに、厚いコーティングは、薄いコーティングに比べて圧縮機構成要素などの構成要素の冷却を妨げる可能性がある。いくつかの実施形態では、コーティング１２０は、１００マイクロメートル未満の厚さ１６０を有し、ある特定の実施形態では、厚さ１６０は、２５マイクロメートル未満であり、特定の実施形態では、厚さ１６０は、１０マイクロメートル未満である。
【００２６】
上記の点のいくつかを組み合わせる実施形態の例として、物品１００は、チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む基材１１０と、基材１１０に配置されたコーティング１２０とを含む。コーティング１２０は、（ａ）１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物、（ｂ）アルミナ、シリカ、ジルコニア、もしくはクロミア、または（ｃ）前述の代替物の任意の１つまたは複数を含む組合せを含む。さらに、コーティング１２０は、柱状構造１３０の長手方向軸１３５が基材１１０の接線方向１４５に対して６０度未満の角度１４０を形成するように配向された複数の柱状構造１３０をさらに含む。
【００２７】
物品１００を製造するために様々な製造方法のいずれかを使用してもよい。例えば、スパッタリングまたは蒸着などの物理蒸着法を使用して、コーティング１２０を基材１１０に適用することができる。柱状構造１３０は、例えば、電子ビーム物理蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）を使用して堆積させることができ、そのような場合、角度１４０は、ＥＢ−ＰＶＤプロセス中に堆積の角度を制御することによって生成することができる。そのようなプロセスの一例は、コーティング材料の源が基材表面に対して所定の実質的な角度で配向され、堆積物中に角度をつけた柱状構造をもたらす斜め蒸着（「ＧＬＡＤ」）である。化学蒸着、溶射、プラズマ溶射、スピンコーティングなどの他のコーティング堆積方法、および当技術分野で知られている他の技術も、コーティング１２０の堆積に適用することができる。
【００２８】
実施例
以下の実施例は、本発明の実施形態をさらに説明するために提示されており、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではない。
【００２９】
以下の実施例では、ダスト蓄積試験を使用して、ベースライン対照試料と本明細書に記載の様々な技術に従って構造化された試料を比較した。試料は、金属エンジン構成要素を代表するベース基材に適用されたコーティングを有していた。制御された量の同伴ダストを含む気流を、ステンレス鋼管を通して試料表面に対して４５度の角度で試料に向けた。ダスト蓄積試験は、一定のダスト供給期間にわたって行われた。堆積体積は、有色白色光プロフィロメトリ（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｗｈｉｔｅ  ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）による表面の走査を使用して定量化した。この技術により、結果として生じる地形を捉えた。蓄積したダストを試料表面からセグメント化し、試料表面上の体積を他の試料と比較するために合計した。
【００３０】
実施例１：試験試料を、基材表面の約５インチ上方にエアロゾルスプレーを２回通過させることによって適用された市販の高温コロイダルシリカコーティングで被覆した。被覆試料（ｎ〜１．５）および対照試料（Ａｌｌｏｙ  ７１８、未被覆、ｎ〜２．８）を、室温で７．５分のダスト曝露の間、上述のように試験した。被覆試料は、対照によって蓄積された量に対して４０体積％未満のダストを蓄積した。
【００３１】
実施例２：試験試料を、基材法線に対して８０°の堆積角度で、アルミナを用いてＧＬＡＤによって被覆し、その結果、基材接線に対して６０°未満の角度で配向した柱状特徴を有するコーティングが得られた（ｎ〜１．３）。被覆試料および対照試料（Ａｌｌｏｙ  ７１８、未被覆、ｎ〜２．８）を、室温で２．５分のダスト曝露の間、上述のように試験した。被覆試料は、対照によって蓄積されたダストの量に対して約１０体積％のダストを蓄積した。
【００３２】
実施例３
ＥＢ−ＰＶＤ（クロミア；２０重量パーセントのイットリアを有するジルコニア（「２０ＹＳＺ」）；および８重量パーセントのイットリアを有するジルコニア（「８ＹＳＺ」））によって堆積した３つの異なるコーティング材料を、２つの異なる堆積角度（基材法線に対して０度および８０度）で調査した。すべての試料を、上述のダスト曝露試験を使用して試験した。０度で堆積したコーティングと比較して８０度で堆積したコーティングでは、蓄積したダストの量の有意な減少が観察された。クロミアおよび８ＹＳＺ試料は、８０度で堆積したコーティングについて１０％〜２０％の蓄積の減少を示したが、８０度で堆積した２０ＹＳＺコーティングは、０度で堆積したその対応物と比較して４０％を超える減少を示した。
【００３３】
本発明を、いくつかの具体的な実施形態に関して説明した。それらは説明のみを目的としており、決して限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、本発明および添付の特許請求の範囲の範囲内にある修正をそれに対して行ってもよいことが理解されるべきである。さらに、上述した特許、特許出願、論文、および本文のすべては、参照により本明細書に組み込まれる。
［実施態様１］
可視光に対して実質的に不透明である基材（１１０）と、
前記基材（１１０）に配置されたコーティング（１２０）とを含み、前記コーティング（１２０）は、固有の屈折率を有するコーティング材料を含み、前記コーティング（１２０）は、前記固有の屈折率よりも小さい有効屈折率を有し、前記有効屈折率は、１．８未満である、物品（１００）。
［実施態様２］
前記基材（１１０）が、金属材料、セラミック材料、または金属間材料を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様３］
前記基材（１１０）が、チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様４］
前記物品（１００）が、タービンアセンブリ用の構成要素を含む、実施態様１記載の物品（１００）。
［実施態様５］
前記構成要素が、圧縮機ブレードまたは圧縮機ベーンである、実施態様４に記載の物品（１００）。
［実施態様６］
前記コーティング（１２０）が、柱状構造（１３０）の長手方向軸（１３５）が前記基材（１１０）の接線方向（１４５）に対して９０度未満の角度（１４０）を形成するように配向された複数の柱状構造（１３０）を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様７］
前記角度（１４０）が、８０度未満である、実施態様６に記載の物品（１００）。
［実施態様８］
前記角度（１４０）が、６０度未満である、実施態様６に記載の物品（１００）。
［実施態様９］
前記複数の柱状構造（１３０）が、約５マイクロメートル未満の公称柱間間隔（１５０）を有する、実施態様６に記載の物品（１００）。
［実施態様１０］
前記公称柱間間隔（１５０）が、約２マイクロメートル未満である、実施態様９に記載の物品（１００）。
［実施態様１１］
前記公称柱間間隔（１５０）が、約０．５マイクロメートル未満である、実施態様９に記載の物品（１００）。
［実施態様１２］
前記複数の柱状構造（１３０）が、約２．５マイクロメートル未満の公称柱幅（１５５）を有する、実施態様６に記載の物品（１００）。
［実施態様１３］
前記公称柱幅（１５５）が、約１マイクロメートル未満である、実施態様１２に記載の物品（１００）。
［実施態様１４］
前記公称柱幅（１５５）が、約０．２５マイクロメートル未満である、実施態様１２に記載の物品（１００）。
［実施態様１５］
前記コーティング（１２０）が、前記コーティング材料の固有の剛性値よりも低いコーティング剛性値を有する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１６］
前記コーティング材料が、酸化物またはフッ化物を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１７］
前記コーティング材料が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、クロミア、またはこれらの１つまたは複数を含む組合せを含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１８］
前記コーティング（１２０）が、１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様１９］
前記コーティング（１２０）が、１００マイクロメートル未満の厚さ（１６０）を有する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２０］
前記コーティング（１２０）が、２５マイクロメートル未満の厚さ（１６０）を有する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２１］
前記コーティング（１２０）が、１０マイクロメートル未満の厚さ（１６０）を有する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２２］
前記基材（１１０）が、前記物品（１００）の内側表面を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２３］
前記基材（１１０）が、前記物品（１００）の外側表面を含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２４］
前記基材（１１０）と前記コーティング（１２０）との間に配置された少なくとも１つの介在コーティング層をさらに含む、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２５］
前記コーティング（１２０）が、少なくとも約４０体積パーセントの多孔性を有する、実施態様１に記載の物品（１００）。
［実施態様２６］
チタン合金、超合金、またはセラミックマトリックス複合材を含む基材（１１０）と、
前記基材（１１０）に配置されたコーティング（１２０）とを含み、前記コーティング（１２０）は、（ａ）１つまたは複数のアルカリ土類元素のフッ化物、（ｂ）アルミナ、シリカ、ジルコニア、もしくはクロミア、または（ｃ）前述の代替物の任意の１つまたは複数を含む組合せを含み、
前記コーティング（１２０）は、柱状構造（１３０）の長手方向軸（１３５）が前記基材（１１０）の接線方向（１４５）に対して６０度未満の角度（１４０）を形成するように配向された複数の柱状構造（１３０）をさらに含む、物品（１００）。
【符号の説明】
【００３４】
１００  物品
１１０  基材
１２０  コーティング
１３０  柱状構造、柱状特徴、柱
１３５  長手方向軸
１４０  角度
１４５  接線方向、基材接線
１５０  柱間の間隔
１５５  幅
１６０  コーティング厚さ
【図１】
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【図２】
2019532170.tif 000004
【国際調査報告】
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