(57)【要約】  コバルト、クロム、アルミニウム、タンタル、およびニッケルを含むニッケル基コーティング組成物が提供される。コーティング組成物は３相γ、γ’、βミクロ組織を有し、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在する。このコーティング組成物を含むコーティングシステム、このコーティング組成物またはコーティングシステムを有する物品、およびこのコーティング組成物またはコーティングシステムを使用してニッケル基超合金基材を保護するための方法もまた提供される。【選択図】図１
2019518868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  ニッケル基超合金基材（２２）と、
−  前記基材（２２）上に堆積されたニッケル基コーティング組成物（２４）と
を含む基材上のコーティングシステム（１１）であって、前記コーティング組成物（２４）が、
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；および
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含み、
前記コーティング組成物（２４）が３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、前記コーティング組成物（２４）の少なくとも５体積％が前記β相で存在し、残部が前記γおよびγ’相で存在する、基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項２】
前記コーティング組成物（２４）が白金族金属を含まない、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項３】
前記コーティング組成物（２４）が白金を含まない、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項４】
前記ニッケル基超合金基材（２２）が、
−  ３〜２０重量％のコバルト；
−  ２〜２２重量％のクロム；
−  ０〜４重量％のモリブデン；
−  ０〜１０重量％のタングステン；
−  ０〜６重量％のレニウム；
−  ２〜８重量％のアルミニウム；
−  ０〜１０重量％のタンタル；
−  ０〜２重量％のハフニウム；
−  ０〜５重量％のニオブ；
−  ０〜４重量％のチタン；
−  ０〜５重量％のルテニウム；および
−  残部のニッケル
を含む、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項５】
前記ニッケル基超合金基材（２２）が、
−  ３〜１７重量％のコバルト；
−  ２〜１４重量％のクロム；
−  ０〜３重量％のモリブデン；
−  ３〜１０重量％のタングステン；
−  ０〜６重量％のレニウム；
−  ４〜８重量％のアルミニウム；
−  ３〜１０重量％のタンタル；
−  ０〜２重量％のハフニウム；
−  ０〜１重量％のニオブ；
−  ０〜４重量％のチタン；
−  ０〜５重量％のルテニウム；および
−  残部のニッケル
を含む、請求項４記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項６】
前記ニッケル基超合金基材（２２）が、
−  ７〜８重量％のコバルト；
−  ６．５〜７．５重量％のクロム；
−  １〜２重量％のモリブデン；
−  ４．５〜５．５重量％のタングステン；
−  ２．５〜３．５重量％のレニウム；
−  ６〜７重量％のアルミニウム；
−  ６〜７重量％のタンタル；
−  ０．１〜０．６重量％のハフニウム；および
−  残部のニッケル
を含む、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項７】
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜３５体積％が前記γ相で存在し；
−  前記コーティング組成物（２４）の２５〜７０体積％が前記γ’相で存在し；および
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜６０体積％が前記β相で存在する、
請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項８】
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜３０体積％が前記γ相で存在し；
−  前記コーティング組成物（２４）の３０〜５０体積％が前記γ’相で存在し；および
−  前記コーティング組成物（２４）の２０〜４５体積％が前記β相で存在する、
請求項７記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項９】
前記コーティング組成物（２４）が、０．０１〜２重量％のハフニウム、ケイ素、ジルコニア、イットリウム、またはこれらを組み合わせたものを含む、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項１０】
前記コーティング組成物（２４）が、０．１〜１５重量％の白金を含む、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項１１】
前記コーティング組成物（２４）が、
−  ９〜１１重量％のコバルト；
−  ５〜７重量％のクロム；
−  ９〜１６重量％のアルミニウム；
−  ５〜８重量％のタンタル；および
−  ５４〜７２重量％のニッケル
を含む、請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項１２】
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜３５体積％が前記γ相で存在し；
−  前記コーティング組成物（２４）の２５〜７０体積％が前記γ’相で存在し；および
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜６０体積％が前記β相で存在する、
請求項１１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項１３】
前記コーティング組成物（２４）が白金を含まない、請求項１１記載の基材上のコーティングシステム（１１）。
【請求項１４】
請求項１記載の基材上のコーティングシステム（１１）を含む物品。
【請求項１５】
前記物品がガスタービンエンジン構成部品である、請求項１４記載の物品。
【請求項１６】
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；および
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含むニッケル基コーティング組成物（２４）であって、
前記コーティング組成物（２４）が、３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、前記コーティング組成物（２４）の少なくとも５体積％が前記β相で存在し、残部が前記γおよびγ’で存在する、ニッケル基コーティング組成物（２４）。
【請求項１７】
前記コーティング組成物（２４）が、
−  ９〜１１重量％のコバルト；
−  ５〜７重量％のクロム；
−  ９〜１３重量％のアルミニウム；
−  ５．５〜８重量％のタンタル；および
−  ５４〜７２重量％のニッケル
を含み、
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜３５体積％が前記γ相で存在し；
−  前記コーティング組成物（２４）の２５〜７０体積％が前記γ’相で存在し；および
−  前記コーティング組成物（２４）の５〜６０体積％が前記β相で存在する、
請求項１６記載のニッケル基コーティング組成物（２４）。
【請求項１８】
前記コーティング組成物（２４）が白金族金属を含まない、請求項１７記載のニッケル基コーティング組成物（２４）。
【請求項１９】
請求項１８記載のニッケル基コーティング組成物（２４）を含む物品。
【請求項２０】
ニッケル基超合金基材（２２）を含む物品の繰り返し酸化寿命またはＴＢＣ剥離性能を改善するための方法であって、
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；および
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含むニッケル基コーティング組成物（２４）で前記基材（２２）の少なくとも一部分をコーティングすることを含む方法であり、
前記コーティング組成物が３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、前記コーティング組成物（２４）の少なくとも５体積％が前記β相で存在し、残部が前記γおよびγ’相で存在する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超合金用のコーティング組成物およびコーティングシステムに関する実施形態を含む。より詳細には、本発明は、ニッケル基超合金基材上にニッケル基３相γ、γ’、βコーティング組成物を使用するコーティングシステムに関する実施形態を含む。
【背景技術】
【０００２】
超合金構成部品は、例えば、航空機エンジン、ガスタービン、および船舶用タービン工業を含む様々な用途に一般的に使用される。概して、超合金構成部品の品質は、それらが首尾よく機能するために必須となる。首尾よく機能するには、（例えば、ガスタービンエンジンにおける）好ましくない熱環境で作動することがともない得る。したがって、損傷を受けやすい特定の超合金構成部品は、任意選択的に、超合金構成部品の品質を維持する助けになるような働きをする（例えば、ボンドコートなどの）１つまたは複数のコーティングによって保護される。しかしながら、現在まで、ボンドコートを使用するコーティングシステムは、例えば、基材適合性および熱遮蔽コーティング（ＴＢＣ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）の剥離寿命などの望ましくない特性にしばしば悩まされている。したがって、超合金構成部品の性能全体を改善することができるコーティングシステムの改善に対する必要性がある。
【０００３】
本発明をわかりやすくするために、従来技術の特定の態様を説明したが、出願人はこれらの技術的態様を決して放棄するわけではなく、特許請求する発明が、本明細書で説明する従来の技術的態様の１つまたは複数を包含してもよいと考える。
【０００４】
本明細書において、文書、行為、または知見が参照または説明されている場合、これらの参照または説明は、文書、行為、または知見、あるいはそれらを任意に組み合わせたものが、優先日において、公開されていた、一般に公知であった、一般的知見の一部であった、または適用可能な法律規定の下で先行技術を構成するもの、あるいは、本明細書にかかわる任意の問題を解決する試みに関連することが知られていることを認めるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２００９／０３５６０１（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に言うと、本発明の実施形態は、ＴＢＣ−ボンドコート−基材全体の性能を改善するために必要なことを満足する。
【０００７】
より詳細には、本発明の実施形態は、コーティング組成物、およびこのコーティング組成物を使用するコーティングシステムを提供し、これは、例えば、好ましくない熱環境（例えば、ガスタービンエンジンのタービン、燃焼器、および推力増強装置構成部品）で使用されることがあるニッケル基超合金基材を保護する。
【０００８】
本発明の実施形態は、上記の技術の問題および欠点のうちの１つまたは複数に対処することができる。しかしながら、本発明は、いくつかの技術分野での他の問題および欠点に対処する際に有用であることを示すことができると考えられる。したがって、特許請求されるこの発明は、必ずしも、本明細書で説明する特定の問題または欠点のいずれかに対処することに限定されると解釈すべきではない。
【０００９】
ここで開示するコーティング組成物、コーティングシステム、および方法の特定の実施形態はいくつかの特徴を有し、それらのうちの１つだけでは、これらの望ましい特性が得られない。下記の特許請求の範囲によって規定されるコーティング組成物、コーティングシステム、および方法の範囲を限定することなく、次に、それらのより顕著な特徴を簡単に説明する。この説明を考慮すると、特に、「発明を実施するための形態」という名の本明細書の項を読むと、本明細書で開示する様々な実施形態の特徴が、現在の最新技術を超えるいくつかの利点をどのように提供するかを理解するであろう。これらの利点には、限定されることなく、改善されたコーティング組成物およびコーティングシステムを提供すること、および特に、改善された繰り返し酸化寿命、または熱遮蔽コーティング（ＴＢＣ）剥離性能（ＴＢＣの剥離または脱落が生じるまでの暴露長によって定義される）からの恩恵を受けることができる改善された物品を提供することが含まれる。
【００１０】
一態様では、本発明は、
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含むニッケル基金属コーティング組成物を提供し、
前記コーティング組成物は３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在し、残部はγおよびγ’相で存在する。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、
−  ニッケル基超合金基材と、
−  基材上に堆積されたニッケル基金属コーティング組成物と
を含む基材上のコーティングシステムを提供し、このコーティング組成物は、
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含み、
前記コーティング組成物は３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在し、残部はγおよびγ’相で存在する。
【００１２】
第３の態様では、本発明は、ニッケル基超合金基材を含む物品の繰り返し酸化寿命またはＴＢＣ剥離性能を改善するための方法を提供し、本方法は、
−  ２〜１２重量％のコバルト；
−  ４〜８重量％のクロム；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム；
−  ５〜１０重量％のタンタル；
−  ３５〜８１重量％のニッケル
を含むニッケル基金属コーティング組成物で基材の少なくとも一部分をコーティングすることを含み、前記コーティング組成物は３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在し、残部はγおよびγ’相で存在する。
【００１３】
この発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および添付の図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】高圧タービンブレードの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるコーティングシステムの図である。
【図３】図１のブレードの一部分の線２−２に沿う断面図で、本発明の実施形態によるコーティングシステムを示す図である。
【図４】本発明の実施形態によるコーティングシステムのＦＣＴサイクル試験の結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態（ＢＣ５Ｘ）と、比較例のＮ５基材およびβ−ＮｉＡｌボンドコートとに対する１００〜１３００℃の範囲の温度にわたる真のＣＴＥを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は全体として、コーティング組成物、ニッケル基超合金基材上のコーティング組成物を含むコーティングシステム、ならびにコーティング組成物およびコーティングシステムに関する方法を対象とする。
【００１６】
この発明は多くの異なる形態の実施形態となることができるが、本発明の特定の実施形態が示され説明される。しかしながら、本開示は、この発明の原理の例示として考えるべきであり、本発明を例示した実施形態に限定することを意図したものではないことを理解すべきである。
【００１７】
本発明のコーティング組成物およびコーティングシステムの実施形態は、例えば、比較的高温であることによって特徴付けられる環境内で作動し、したがって厳しい熱応力および熱サイクルを受けることがある構成部品を保護するのに有用である。このような構成部品の顕著で非限定的な例としては、ガスタービンエンジンの高圧および低圧のタービンノズルおよびブレード、シュラウド、燃焼器ライナ、ならびに推力増強装置が挙げられる。このような例の一つは図１に示す高圧タービンブレード１０である。ブレード１０は一般に、ガスタービンエンジンの作動中に高温燃焼ガスが当たるように向けられるエーロフォイル１２を含み、したがって、その表面は、酸化、腐食、および浸食による厳しい作用を受ける。エーロフォイル１２は、ブレード１０の翼根部１６に形成されたダブテール１４でタービンディスク（図示せず）に取り付けられる。本発明の実施形態および利点を図１に示す高圧タービンブレード１０を参照して説明することがあるが、本発明の教示内容は、構成部品をその周囲環境から保護するためにコーティングシステムを使用することができる任意のＮｉ基構成部品にあまねく適用することができる。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態によるコーティングシステム１１を示す。コーティングシステム１１は、ニッケル基超合金基材２２（図示の実施形態では、図１に示したブレード１０）およびコーティング組成物２４を含む。
【００１９】
コーティング組成物２４は、
−  ２〜１２重量％のコバルト（Ｃｏ）；
−  ４〜８重量％のクロム（Ｃｒ）；
−  ８〜２５重量％のアルミニウム（Ａｌ）；
−  ５〜１０重量％のタンタル（Ｔａ）；および
−  ３５〜８１重量％のニッケル（Ｎｉ）
を含むニッケル基金属コーティング組成物であり、
前記コーティング組成物は、３相γ（Ｎｉ）、γ’（例えばＮｉ３Ａｌ）、β（例えばＮｉＡｌ）ミクロ組織を含み、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在し、残部はγおよびγ’で存在する。
【００２０】
上記のように、コーティング組成物２４は以下のものを含む。
【００２１】
２〜１２重量％のコバルト（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、９〜１１重量％、７〜８重量％など）を含む；
４〜８重量％のクロム（例えば、４、５、６、７、または８重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、５〜７重量％）を含む；
８〜２５重量％のアルミニウム（例えば、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、または２５重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、９〜１６重量％）を含む；
５〜１０重量％のタンタル（例えば、５、６、７、８、９、または１０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、５〜７重量％）を含む；および
３５〜８１重量％のニッケル（例えば、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、または８１重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、５４〜７２重量％）を含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、９〜１１重量％のコバルト、５〜７重量％のクロム、９〜１６％アルミニウム、５〜８重量％のタンタル、および５４〜７２重量％のニッケルを含む。
【００２３】
コーティング組成物２４は、３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、コーティング組成物の少なくとも５体積％はβ相で存在し、残部はγおよびγ’相で存在する。言い換えれば、コーティング組成物２４は、少なくともγ、γ’、およびβ（少なくとも５体積％）相超合金を含むミクロ組織を有する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の付加の相（例えば、炭化物相）がコーティング組成物２４のミクロ組織に存在してもよい。いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４のミクロ組織の少なくとも９５％はγ、γ’、β相よりなる。いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４のミクロ組織の少なくとも９８％はγ、γ’、β相よりなる。いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４のミクロ組織はγ、γ’、β相超合金よりなる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４の５〜６０体積％（例えば、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、または６０体積％）はβ（ベータ）相（例えばＮｉＡｌ）で存在し、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、２０〜４５体積％）を含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、３相γ、γ’、βミクロ組織を含み、
コーティング組成物の５〜３５体積％（例えば、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、または３５体積％）はγ（ガンマ）相（例えばＮｉ）で存在し、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、５〜３０体積％）を含み；
コーティング組成物の２５〜７０体積％（例えば、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、または７０体積％）はγ’（ガンマプライム）相（例えばＮｉ３Ａｌ）で存在し、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、３０〜５０体積％）を含み；
コーティング組成物の５〜６０体積％の（例えば、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、または６０体積％）はβ（ベータ）相（例えばＮｉＡｌ）で存在し、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、２０〜４５体積％）を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４はミクロ組織を含み、コーティング組成物２４の５〜３０体積％はγ相で存在し、コーティング組成物２４の３０〜５０体積％はγ’相で存在し、コーティング組成物２４の２０〜４５体積％はβ相で存在する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、０．０１〜２重量％（例えば、０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２．０重量％）のハフニウム、ケイ素、ジルコニウム、またはこれらを組み合わせたものを含み、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲を含む。
【００２８】
白金族金属（ＰＧＭ：ｐｌａｔｉｎｕｍ  ｇｒｏｕｐ  ｍｅｔａｌ）は、化学的、物理的、構造的に類似である６つの遷移金属元素（イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）である。本発明のコーティング組成物２４のいくつかの実施形態は１つまたは複数のＰＧＭを含むが、ＰＧＭを省いても本発明の組成物は保護を改善する（例えば、繰り返し酸化寿命またはＴＢＣ剥離性能を改善する）ことができることを出願者は思いがけず見出した。したがって、いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は白金族金属を含まない。
【００２９】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は白金を含む。例えば、いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、０．１〜１５重量％（例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、１０．０、１０．１、１０．２、１０．３、１０．４、１０．５、１０．６、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、１１．１、１１．２、１１．３、１１．４、１１．５、１１．６、１１．７、１１．８、１１．９、１２．０、１２．１、１２．２、１２．３、１２．４、１２．５、１２．６、１２．７、１２．８、１２．９、１３．０、１３．１、１３．２、１３．３、１３．４、１３．５、１３．６、１３．７、１３．８、１３．９、１４．０、１４．１、１４．２、１４．３、１４．４、１４．５、１４．６、１４．７、１４．８、１４．９、または１５．０重量％）の白金を含み、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲を含む。他の実施形態では、コーティング組成物２４は白金を含まない。
【００３０】
いくつかの実施形態では、コーティングシステム１１は１つまたは複数のＰＧＭを含む。他の実施形態では、コーティングシステム１１はＰＧＭを含まない。
【００３１】
いくつかの実施形態では、コーティングシステム１１は白金を含む。他の実施形態では、コーティングシステム１１は白金を含まない。
【００３２】
様々な実施形態では、コーティング組成物２４は、基材２２が酸化環境に曝されたときに基材２２を環境的に保護する働きをし、また、図３に示すように、ＴＢＣ２６の接着を促進するように酸化アルミニウム表面層（アルミナスケール）２８が成長する源となるアルミニウムの貯蔵部を提供する働きをする。コーティング組成物２４は、技術的に可能な任意の態様で堆積させることができる。堆積／形成の所望の態様は、コーティング組成物２４の組成に応じて変わり得ることは当業者であれば認識するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、後に熱処理がある、またはない、単一のステップまたは複数のステップを用いて施工される。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、当該技術で一般的に用いられている方法、例えば、プラズマ溶射、化学蒸着、陰極アーク蒸着、高速溶射、熱溶射、または当業者によって使用されている任意の他のプロセスによって形成（堆積）することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４は、形成後、引き続いて１８００〜２２００°Ｆで熱処理されて３相γ、γ’、βミクロ組織になる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４の平均厚さは１０〜約５００μｍ（例えば、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８、１３９、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７、１８８、１８９、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、１９９、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０、または５００μｍ）であり、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲を含む。このような実施形態は、下地の基材２２を十分に保護し、望まれる場合、アルミナスケール２８の形成のためにアルミニウムを十分に供給することが見出された。
【００３６】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４の平均厚さは約１５〜約４００ミクロンである。
【００３７】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４の平均厚さは約２０〜約５０ミクロンである。
【００３８】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物２４内のクロム（Ｃｒ）およびタンタル（Ｔａ）などの特定の元素は、特定のニッケル基超合金基材２２の化学ポテンシャルに合うように最適化される。これは、コーティング組成物２４とニッケル基超合金基材２２との間での特定の元素（例えば、ＣｒまたはＴａ）の拡散を最小限にするためになされる。
【００３９】
アルミニウムは、コーティング組成物２４の耐酸化性および耐腐食性に寄与する主なものの１つである。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が形成されると、厳しい環境へのさらなる暴露に対してコーティング組成物２４およびニッケル基超合金基材２２に耐酸化性および耐腐食性を与える。したがって、本発明の様々な実施形態は、コーティング組成物２４内のアルミニウム含有量を最適化する。コーティング組成物２４のいくつかの実施形態では、３相γ、γ’、βミクロ組織を所望のγ、γ’、β体積分率に保ちながら、アルミニウム含有量がコーティング組成物２４内で最大化される。
【００４０】
様々な実施形態では、コーティング組成物２４の各元素の組成は、耐酸化性および耐腐食性（例えば、アルミニウムまたはコバルト含有量）を最大にし、コーティング組成物２４とニッケル基超合金基材２２との間の相互拡散を最小にするように注意深く設計される。
【００４１】
コーティング組成物２４のミクロ組織に３相（γ、γ’、β）すべてが存在していると、耐環境作用性（例えば、耐酸化性および耐腐食性）とともに耐熱サイクル性（例えば、ＴＢＣ剥離寿命）が最適化される。コーティング組成物２４にβ相および（ある程度の）γ’相が存在すると、コーティングの耐酸化性および耐腐食性が改善される。一方、コーティング組成物２４内のγおよびγ’相はミクロ組織の安定性およびニッケル基超合金基材２２に対する適合性を改善する。
【００４２】
ボンドコートが３相γ、γ’、βミクロ組織を有する結果、基材とボンドコートとの間の熱膨張係数（ＣＴＥ：ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の違いが小さくなる。図５は、本発明の実施形態（ＢＣ５Ｘ、詳細は下記）、Ｎ５基材および単一の相β−ＮｉＡｌ（白金なし）ボンドコートに対する１００〜１３００℃の温度範囲にわたる真のＣＴＥを示すグラフである。ＢＣ５Ｘの例示的な実施形態のボンドコートが基材との適合性が良く強度が高い結果、曝されている間にボンドコートがしわになることが少なくなり、酸化物／ＴＢＣ境界の接着が改善され、それによって耐熱サイクル性が向上する。
【００４３】
コーティングシステム１１のニッケル基超合金基材２２は、本発明のコーティング組成物およびシステムの実施形態によって与えられる恩恵が望まれる任意のニッケル基超合金補助構成部品組成物とすることができる。このような基材の選択は、当業者の権限の範囲内である。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ニッケル基超合金基材２２は、単結晶超合金、一方向凝固超合金、および多結晶超合金から選ばれた材料を含む。
【００４５】
「単結晶超合金」は、本明細書で使用するとき、材料内に概ね大傾角粒界がないように単結晶として形成された合金を含む。
【００４６】
「一方向凝固超合金」は、本明細書で使用するとき、凝固プロセスで生成された結晶粒界が成長方向に平行に整列した柱状粒構造を有する合金を含む。
【００４７】
「多結晶超合金」は、本明細書で使用するとき、粉末処理合金を含むランダムな方向に等軸化した結晶粒界構造を有する合金を含む。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ニッケル基超合金基材２２はニッケルを大部分含む。例えば、いくつかの実施形態では、ニッケル基超合金基材２２は、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、または８０重量％のニッケルを含み、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、５０〜８０重量％など）を含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、ニッケル基超合金基材２２は、ニッケルに加えて、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン、レニウム、アルミニウム、タンタル、ハフニウム、ニオブ、チタン、ルテニウム、炭素、ホウ素、ケイ素、およびジルコニアから選ばれた１つまたは複数の元素を含む。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ニッケル基超合金基材２２は、以下のものを含む。
【００５１】
３〜２０重量％のコバルト（例えば、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、１０．０、１０．１、１０．２、１０．３、１０．４、１０．５、１０．６、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、１１．１、１１．２、１１．３、１１．４、１１．５、１１．６、１１．７、１１．８、１１．９、１２．０、１２．１、１２．２、１２．３、１２．４、１２．５、１２．６、１２．７、１２．８、１２．９、１３．０、１３．１、１３．２、１３．３、１３．４、１３．５、１３．６、１３．７、１３．８、１３．９、１４．０、１４．１、１４．２、１４．３、１４．４、１４．５、１４．６、１４．７、１４．８、１４．９、１５．０、１６．１、１６．２、１６．３、１６．４、１６．５、１６．６、１６．７、１６．８、１６．９、１７．０、１７．１、１７．２、１７．３、１７．４、１７．５、１７．６、１７．７、１７．８、１７．９、１８．０、１８．１、１８．２、１８．３、１８．４、１８．５、１８．６、１８．７、１８．８、１８．９、１９．０、１９．１、１９．２、１９．３、１９．４、１９．５、１９．６、１９．７、１９．８、１９．９、または２０．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、３〜１７重量％、５〜１５重量％、７〜８重量％、８〜１１重量％）を含む；
２〜２２重量％のクロム（例えば、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、１０．０、１０．１、１０．２、１０．３、１０．４、１０．５、１０．６、１０．７、１０．８、１０．９、１１．０、１１．１、１１．２、１１．３、１１．４、１１．５、１１．６、１１．７、１１．８、１１．９、１２．０、１２．１、１２．２、１２．３、１２．４、１２．５、１２．６、１２．７、１２．８、１２．９、１３．０、１３．１、１３．２、１３．３、１３．４、１３．５、１３．６、１３．７、１３．８、１３．９、１４．０、１４．１、１４．２、１４．３、１４．４、１４．５、１４．６、１４．７、１４．８、１４．９、１５．０、１６．１、１６．２、１６．３、１６．４、１６．５、１６．６、１６．７、１６．８、１６．９、１７．０、１７．１、１７．２、１７．３、１７．４、１７．５、１７．６、１７．７、１７．８、１７．９、１８．０、１８．１、１８．２、１８．３、１８．４、１８．５、１８．６、１８．７、１８．８、１８．９、１９．０、１９．１、１９．２、１９．３、１９．４、１９．５、１９．６、１９．７、１９．８、１９．９、２０．０、２０．１、２０．２、２０．３、２０．４、２０．５、２０．６、２０．７、２０．８、２０．９、２１．０、２１．１、２１．２、２１．３、２１．４、２１．５、２１．６、２１．７、２１．８、２１．９、または２２．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、２〜１４重量％、５〜１０重量％、６．５〜７．５重量％）を含む；
０〜４重量％のモリブデン（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、または４．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０〜３重量％、０．５〜２．５重量％、１〜２重量％）を含む；
０〜１０重量％のタングステン（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、または１０．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、３〜１０重量％、４〜８重量％、４．５〜５．５重量％）を含む；
０〜６重量％のレニウム（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、または６．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０．１〜５．５重量％、２〜４重量％、２．５〜３．５重量％）を含む；
２〜８重量％のアルミニウム（例えば、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、または８．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、４〜８重量％、６〜７重量％）を含む；
０〜１０重量％のタンタル（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、５．０、５．１、５．２、５．３、５．４、５．５、５．６、５．７、５．８、５．９、６．０、６．１、６．２、６．３、６．４、６．５、６．６、６．７、６．８、６．９、７．０、７．１、７．２、７．３、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４、８．５、８．６、８．７、８．８、８．９、９．０、９．１、９．２、９．３、９．４、９．５、９．６、９．７、９．８、９．９、または１０．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、３〜１０重量％、６〜７重量％）を含む；
０〜２重量％のハフニウム（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０〜１．７重量％、０．１〜０．６重量％）を含む；
０〜５重量％のニオブ（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、または５．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０〜１重量％）を含む；
０〜４重量％のチタン（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、または４．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０〜３．５重量％）を含む
０〜５重量％のルテニウム（例えば、０．０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、３．０、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、４．０、４．１、４．２、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８、４．９、または５．０重量％）、その範囲の中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲（例えば、０〜４．５重量％）を含む；および
残部のニッケルである。
【００５２】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティングシステム１１はさらに、１つまたは複数のさらなる層を含む。例えば、図３は、図１のブレードの一部分の線２−２に沿う断面図であり、本発明の実施形態によるコーティングシステム１１’を示す。コーティングシステム１１’は、ニッケル基超合金基材２２およびコーティング組成物２４に加えて、熱遮蔽コーティング（ＴＢＣ）２６、および、任意選択的に酸化アルミニウム表面層２８を含む。図３では、セラミック層（ＴＢＣ）２６は、図示の実施形態ではＴＢＣ２６に対するボンドコートとして働くコーティング組成物２４でブレード基材２２に接着される。
【００５３】
ＴＢＣ２６がある場合、ＴＢＣ２６は、技術的に可能な任意の態様で堆積させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、熱溶射プロセス、または、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの物理蒸着（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって堆積される。様々な実施形態では、ＴＢＣ２６は、セラミック材料、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ：ｙｔｔｒｉａ−ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ｚｉｒｃｏｎｉａ）（例えば、約３〜約２０重量パーセントのイットリアを含む材料（３〜２０％ＹＳＺ））を含む。いくつかの実施形態では、ＴＢＣ２６は、イットリア、非安定化ジルコニア、および／または他の酸化物によって安定化されたジルコニアを含む。ＴＢＣ２６に対する有名な代替の材料としては、７％ＹＳＺより低い熱伝導率（低ｋ）となるように組成されたものが含まれ、その有名な例は、本出願の譲渡人に譲渡されたＲｉｇｎｅｙらの米国特許第６５８６１１５号、Ｂｒｕｃｅらの米国特許第６６８６０６０号、Ｄａｒｏｌｉａらの米国特許第６８０８７９９号、Ｂｒｕｃｅらの米国特許第６８９０６６８号、およびＢｒｕｃｅの米国特許第７０６０３６５号、ならびにＲｉｃｋｅｒｂｙの米国特許第６０２５０７８号に開示されている。ＴＢＣ２６に対してさらに他の適切なセラミック材料としては、ＣＭＡＳ（カルシア、マグネシア、アルミナ、およびシリカの共融物）などの化合物による汚染に対する耐剥離性を有するものが含まれる。例えば、ＴＢＣ２６は、溶融ＣＭＡＳと相互作用してＣＭＡＳよりかなり高い溶融温度を有する化合物を形成することができる材料から形成することができ、その結果、ＣＭＡＳとその材料との反応物は溶融せずＴＢＣにしみ込む。耐ＣＭＡＳコーティングの例としては、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許第５６６０８８５号、第５６８３８２５号、第５８７１８２０号、第５９１４１８９号、第６６２７３２３号、第６７２００３８号、および第６８９０６６８号に開示された、アルミナ、アルミナ含有ＹＳＺ、およびハフニア基セラミックが含まれ、耐ＣＭＡＳコーティング材料に関するこれらの開示は参照により本明細書に援用する。ＴＢＣに対する他の可能なセラミック材料としては、７％ＹＳＺより良好な耐浸食性および／または耐衝撃性を有するように組成されたものが含まれる。このような材料の例としては、上記の耐ＣＭＡＳ材料、特に、米国特許第５６８３８２５号および第６７２００３８号に報告されたようなアルミナが確実に含まれる。他の耐浸食および耐衝撃組成物としては、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許第６９８２１２１６号、および本出願の譲渡人に譲渡された米国特許出願第１０／７０８０２０号に開示されたような低気孔率ＹＳＺ、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許出願第１０／７０８０２０号に開示されたような完全安定化ジルコニア（例えば、１７％より多いＹＳＺ）、および化学修飾したジルコニア基セラミックが含まれる。ＴＢＣ２６は、下地の基材２２およびブレード１０に対して必要な熱保護を提供するのに十分な厚さまで堆積される。例えば、いくつかの実施形態では、Ｔ���Ｃ２６の厚さは、約７５〜３００μｍ程度（例えば、７５、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、または３００μｍ）であり、その中の任意のおよびすべての範囲、ならびに部分範囲を含む。
【００５４】
一態様では、本発明は上記のコーティング組成物またはコーティングシステムを含む物品を提供する。
【００５５】
いくつかの実施形態（例えば、図１のタービンブレード１０）では、物品はガスタービン構成部品である。
【００５６】
別の態様では、本発明は、ニッケル基超合金基材を保護する方法を提供し、本方法は、上記のコーティング組成物２４で基材の少なくとも一部分をコーティングすることを含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、本発明は、ニッケル基超合金基材を含む物品の繰り返し酸化寿命またはＴＢＣ剥離性能を改善するための方法を提供し、本方法は、ニッケル基金属コーティング組成物２４で基材の少なくとも一部分をコーティングすることを含む。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を下記の例で説明する。
【実施例】
【００５９】
表１のコーティング組成物はＮ５超合金基材上に用意され、それによって、本発明の非限定的な実施形態にしたがってコーティングシステムを形成した。
【００６０】
例１では、ＢＣ５Ｘコーティングが陰極アーク蒸着法によって堆積された。これに続いて、１８５０〜２０００°Ｆの間で熱処理を行って、約１４体積％のγ、５１体積％のγ’、および３５体積％のβを有する３相ミクロ組織を設定した。
【００６１】
比較例として、米国特許第５６５８６１４号にしたがって白金メッキおよびアルミナイズによって拡散アルミナイドコーティングβ−（Ｎｉ、Ｐｔ）Ａｌを施工した。比較例は単相β−（Ｎｉ、Ｐｔ）Ａｌボンドコートである。その平均的な組成（主な元素のみ、Ｃｏ、Ｔａなどの他の元素は、コーティング形成プロセス中の拡散によりボンドコート内に存在する）を表１に列挙する。
【００６２】
【表１】
2019518868.tif 000003
この例のボンドコートの組成物は、続いて、ＥＢ−ＰＶＤ法によって部分安定化ジルコニアでコーティングされて、ボンドコートに直接、熱遮蔽層（ＴＢＣ）を形成した。その後の炉サイクル試験（ＦＣＴ：ｆｕｒｎａｃｅ  ｃｙｃｌｅ  ｔｅｓｔ）が２１２５°Ｆで行われて周期的な挙動でのコーティングシステムの耐久性を評価した。サンプルは、ＴＢＣの著しい剥離が検出されるまで、２１２５°Ｆと室温の間でサイクル試験された。図４は、本発明の実施形態によるＢＣ５Ｘコーティングシステム、および比較の単相β−（Ｎｉ、Ｐｔ）ＡｌコーティングシステムのＦＣＴサイクル試験の結果を示すグラフである。
【００６３】
現在の最新技術のβ−（Ｎｉ、Ｐｔ）Ａｌコーティングでは、２１２５°Ｆでは３００サイクルあたりでＴＢＣのほぼ４分の１が剥離した。一方、本実施例の実施形態のコーティングは、１０００サイクル後でもＴＢＣ剥離を示さなかった。要約すると、比較試験は、本実施例の実施形態のコーティングでは、現在の最新技術のβ−（Ｎｉ、Ｐｔ）Ａｌコーティングより３倍を超える改善が得られたことを示している。
【００６４】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけであり、本発明を限定することを意図したものではない。単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、本明細書で使用するとき、文脈においてそうでないこと明示しない限り、複数形も含むことを意図する。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」（ならびに、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）の任意の形態）、「有する（ｈａｖｅ）」（ならびに、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」などの有する（ｈａｖｅ）の任意の形態）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（ならびに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）の任意の形態）、および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」（ならびに、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などの含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）の任意の形態）は非制限的連結動詞であることはさらに理解される。その結果、１つまたは複数のステップまたは元素を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」方法または物品は、それらの１つまたは複数のステップまたは元素を保持するが、それらの１つまたは複数のステップまたは元素のみを保持するとは限定されない。同様に、１つまたは複数の特徴を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」方法のステップまたは物品の元素は、それらの１つまたは複数の特徴を保持するが、それらの１つまたは複数の特徴のみを保持するとは限定されない。さらに、ある特定の方法で構成される物品または構造物は、少なくともその方法で構成されるが、列挙されていない方法で構成されてもよい。
【００６５】
用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、またはその文法的変化形は、本明細書で使用するとき、提示する特徴、完全体、ステップ、または構成要素を特定するものとされるが、１つまたは複数のさらなる特徴、完全体、ステップ、構成要素、またはそれらの群が付加されることを排除するものではない。この用語は、用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」を包含する。
【００６６】
語句「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」またはその文法的変化形は、本明細書で使用するとき、提示する特徴、完全体、ステップ、または構成要素を特定するものとされるが、１つまたは複数のさらなる特徴、完全体、ステップ、構成要素、またはそれらの群が付加されても、特許請求される組成物、装置、または方法の基礎的となる新規の特性を大きく変えない場合に限れば、このさらなる特徴、完全体、ステップ、構成要素、またはそれらの群が付加されることを排除するものではない。
【００６７】
本明細書に引用されているすべての刊行物は参照により本明細書に援用され、それは、あたかも、それぞれの個々の刊行物が具体的かつ個別的に表記されて、完全に明記されているかのごとく参照により本明細書に援用されるようなものである。
【００６８】
参照により援用される主題は、他に明示的に示されない限り、いかなる請求項の限定事項に対しても代替するものではないと考えられる。
【００６９】
本明細書を通じて１つまたは複数の範囲を言及する場合、各範囲は情報を提示するための簡略形式であることが意図され、この場合、この範囲は、この範囲内の各離散点を包含するものと理解され、それはあたかも、この範囲内の各離散点が本明細書で完全に記載されているかのようなものである。
【００７０】
本明細書では、本発明のいくつかの態様および実施形態を説明し図示してきたが、同じ目的を達成するために、当業者であれば代替の態様および実施形態を実行することができる。したがって、この開示および添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内にあるようなすべてのさらなる代替の態様および実施形態を包含することが意図されている。
【００７１】
上記の説明は、例示的であることを意図し、限定するものではないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはそれらの態様）は互いに組み合わせて使用することができる。さらに、様々な実施形態の教示の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料をこれらの教示に適合させるように多くの修正を行うことができる。本明細書で説明した材料の寸法とタイプは、様々な実施形態のパラメータを規定するように意図されているが、それらは決して限定するものではなく、例示的なものに過ぎない。他の多くの実施形態は、上記の説明を検討する際に当業者には明らかになるであろう。したがって、様々な実施形態の範囲は、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有する均等物のすべての範囲を含めて決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「において（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」は、もしあるならば、それぞれ用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここでは（ｗｈｅｒｅｉｎ）」を簡単にした同等の英語表現として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、および「第３」などは、もしあるならば、単にラベルとして使用され、それらの物体に数的な要件を課すことを意図するものではない。さらに、以下の請求項の限定事項は、ミーンズプラスファンクション形式で書かれておらず、このような請求項の限定事項が、「するための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という語句に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に使用しない限り、および使用するまでは、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることを意図していない。必ずしも上記のそのような目的または利点のすべてを、任意の特定の実施形態により達成できるとは限らないことを理解されたい。したがって、例えば、本明細書に記載のシステムおよび技法は、本明細書に教示または示唆され得るような他の目的または利点を必ずしも達成せずに、本明細書に教示されたように１つの利点または一群の利点を達成または最適化する態様で具体化または実行することができることは当業者には理解されよう。
【００７２】
限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明したが、本発明が、開示されたこのような実施形態に限定されないことは容易に理解すべきである。むしろ、本発明は、これまで説明していないが、本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換、または等価な構成を組み込んで修正することができる。さらに、本発明の様々な実施形態を説明したが、本開示の態様は、記載した実施形態のうちのいくつかだけを含む場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明に限定されるものと理解されるのではなく、添付の特許請求の範囲にのみ限定される。
【００７３】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【符号の説明】
【００７４】
１０  高圧タービンブレード
１１  コーティングシステム
１１’  コーティングシステム
１２  エーロフォイル
１４  ダブテール
１６  翼根部
２２  基材
２４  コーティング組成物
２６  ＴＢＣ
２８  酸化アルミニウム表面層
【図１】
2019518868.tif 000004
【図２】
2019518868.tif 000005
【図３】
2019518868.tif 000006
【図４】
2019518868.tif 000007
【図５】
2019518868.tif 000008
【国際調査報告】
2019518868.tif 000009
2019518868.tif 000010
2019518868.tif 000011