(57)【要約】【課題】多孔質遮熱コーティングを形成するための方法を提供する。【解決手段】多孔質遮熱コーティング（１３０）の多孔度パラメータを制御するための方法（１０）が提示される。方法は、原料材料（１２１）を基材（１１０）上に配置して多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成することを含む。原料材料（１２１）は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料（１１２）とを含む。配置ステップ（１２）は、原料材料（１２１）の供給速度、原料材料（１２１）中のガス形成添加剤の量、基材（１１０）上の配置された原料材料（１２０）の温度、またはそれらの組合せを制御することによって多孔質遮熱コーティング（１３０）の多孔度パラメータを制御することをさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成する方法（１０、２０、３０）であって、
原料材料（１２１）を基材（１１０）上に配置して前記多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成すること（１２、１５）を含み、前記原料材料（１２１）は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料（１１２）とを含み、前記配置すること（１２、１５）は、原料材料（１２１）の供給速度、前記原料材料（１２１）中の前記ガス形成添加剤の量、前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の温度、またはそれらの組合せを制御することによって前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の多孔度パラメータを制御することを含む、方法（１０、２０、３０）。
【請求項２】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、補助熱源（１２５）を使用して前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の前記温度を制御すること（３３）を含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項３】
前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）が、前記基材（１１０）が耐えることができる温度よりも高い温度に加熱される、請求項２に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項４】
前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）が、約１０００℃〜約１５００℃の範囲の温度に加熱される、請求項３に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項５】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記原料材料（１２１）中の前記ガス形成添加剤の前記量を約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の範囲に制御することを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項６】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、原料材料（１２１）の供給速度を約２．５ｇｍ／分〜約１００ｇｍ／分の範囲に制御することを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項７】
前記ガス形成添加剤が、グラファイト、炭化物、酸炭化物、窒化物、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項８】
前記ガス形成添加剤が、元素状炭素を含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項９】
前記遮熱コーティング材料（１１２）が、イットリア安定化ジルコニアを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１０】
前記原料材料（１２１）が、空気プラズマ溶射プロセスを使用して前記基材（１１０）上に配置される、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１１】
前記多孔度パラメータが、平均細孔径、平均細孔体積、細孔径分布、細孔微細構造、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１２】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）が、複数の細孔（１３２）の少なくともいくつかの細孔（１３２）が粒子内であるように前記複数の細孔（１３２）を含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１３】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記多孔質遮熱コーティング（１３０）中の複数の細孔（１３２）の平均細孔径を約０．１ミクロン〜約２５ミクロンの範囲に制御することを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１４】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記多孔質遮熱コーティング（１３０）中の複数の細孔（１３２）の平均細孔体積を約５体積％〜約１０体積％の範囲に制御することを含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【請求項１５】
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の厚さにわたって傾斜多孔度を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法（１０、２０、３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、多孔質遮熱コーティングを形成するための方法に関する。より具体的には、本開示は、多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータを制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
遮熱コーティングは、典型的には、高温で動作する、または高温に曝される物品で使用される。航空用タービンおよび陸上用タービンは、例えば、遮熱コーティングによって保護された１つまたは複数の構成要素を含み得る。遮熱コーティングに使用される材料の例は、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの希土類安定化ジルコニア材料を含む。希土類安定化ジルコニア材料は、緻密な焼結体として評価した場合、約２．２Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有する。ＹＳＺは、その高温性能、低い熱伝導率、および比較的容易な堆積のために、部分的に、ガスタービンの遮熱コーティング材料として広く使用されている。近年、遮熱コーティングを形成するために使用される材料の総重量、厚さ、および量を減少させるために、遮熱特性のさらなる改善に対する要求が高まっている。
【０００３】
遮熱コーティングの熱伝導率はまた、コーティングの多孔度を増加させることによって低下させることができる。従来、遮熱コーティングは、例えば、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）によって、または電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）によってなどの適切な堆積技術を使用して形成することができる。ＡＰＳプロセスによって堆積された遮熱コーティングは、典型的には、不均一な多孔度によって取り囲まれた、不規則な膨張した粒子によって特徴付けられる微細構造を有し得る。ＥＢＰＶＤプロセスによって堆積された遮熱コーティングは、破砕につながる応力を生じることなく膨張および収縮することが可能であり得る柱状の耐歪み性粒子構造をもたらすことができる。しかし、ＥＢＰＶＤプロセスは、ＡＰＳプロセスよりも多くの資本を必要とし得る。したがって、遮熱コーティングの多孔度を制御することが可能であり、それによって遮熱コーティングの熱伝導率を制御する改善されたコーティングプロセス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】米国特許第９５２７１０９Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態は、原料材料を基材上に配置することによって多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。配置ステップは、原料材料の供給速度、原料材料中のガス形成添加剤の量、基材上の配置された原料材料の温度、またはそれらの組合せを制御することによって多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータを制御することをさらに含む。
【０００６】
本開示の別の実施形態は、原料材料を空気プラズマ溶射プロセスを使用して基材上に配置することによって多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。配置ステップは、補助熱源を使用して基材上の配置された原料材料の温度を制御することによって多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータを制御することをさらに含む。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、傾斜多孔度を含む多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。方法は、原料材料を基材上に配置して多孔質遮熱コーティングを形成することを含み、原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。配置することは、原料材料中のガス形成添加剤の量、補助熱源を使用する基材上の配置された原料材料の温度、またはそれらの組合せを制御することによって傾斜多孔度を遮熱コーティング中に形成することを含む。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングを形成する方法を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングを形成する方法を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングを形成する方法を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングの概略断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングの別の概略断面図である。
【図６】本開示の一実施形態による、多孔質遮熱コーティングの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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」などの用語により修飾された値は、指定された正確な値に限定されるものではない。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、「可能性がある」および「である可能性がある」の使用は、修飾される用語が示された性能、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。
【００１３】
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の上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、必ずしも配置された材料の均一な厚さを意味するものではなく、配置された材料は均一な厚さを有しても、不均一な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すことも、コーティング材料の複数の層を指すこともある。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。
【００１４】
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。
【００１５】
本開示の一実施形態は、多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。方法は、原料材料を基材上に配置して多孔質遮熱コーティングを形成することを含み、原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。配置ステップは、原料材料の供給速度、原料材料中のガス形成添加剤の量、基材上の配置された原料材料の温度、またはそれらの組合せを制御することによって多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータを制御することを含む。
【００１６】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による方法１０を示す。方法１０は、ステップ１１において、基材１１０を設けることと、ステップ１２において、原料材料１２１を基材１１０上に配置して配置された原料材料１２０を形成することと、ステップ１３において、多孔質遮熱コーティング１３０を基材１１０上に形成することとを含む。
【００１７】
図１では、説明を容易にするために、基材１１０が平面プロファイルを有するものとして示されているが、基材１１０は、任意の適切な幾何学的形状またはプロファイル、例えば、複雑な幾何学的形状、非平面プロファイル、または両方の組合せを有してもよい。本明細書で使用する場合、「複雑な幾何学的形状」という用語は、正方形、円形、または長方形ではないように、容易にまたは一貫して識別可能または再現可能ではない形状を指す。いくつかの実施形態では、基材１１０は、高温環境に曝される構成要素の一部、例えば、タービンエンジンであってもよい。いくつかの実施形態では、タービンエンジンは、航空機エンジンであってもよい。あるいは、タービンエンジンは、産業用途に使用される任意の他のタイプのエンジンであってもよい。このようなタービンエンジンの非限定的な例は、発電所で使用される陸上用タービンエンジン、船舶で使用されるタービンエンジン、またはオイルリグで使用されるタービンエンジンを含む。タービンエンジン構成要素の非限定的な例は、ブレードおよびベーンなどのタービン翼形部、タービンシュラウド、タービンノズル、バケット、ライナおよびデフレクタなどの燃焼器構成要素、熱シールド、ガスタービンエンジンのオーグメンタハードウェア、および当業者に知られている他の同様のタービン構成要素を含む。
【００１８】
基材１１０は、セラミックマトリックス複合材または金属超合金を含むことができる。適切な金属超合金の非限定的な例は、鉄基超合金、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、またはそれらの組合せを含む。
【００１９】
基材１１０は、タービンエンジンの予め製造された構成要素であってもよく、または、配置ステップの前に製造されてもよい。いくつかの実施形態では、基材を設けるステップ１１は、１つまたは複数の準備ステップ、例えば、洗浄すること、研磨すること、ボンドコーティングを配置することなどを含んでもよい。いくつかの実施形態では、基材１１０は、ステップ１１において、ボンドコーティング（図には示さず）でコーティングすることができる。ボンドコーティングは、下にある基材１１０を保護し、多孔質遮熱コーティング１３０がより強固に基材１１０に付着することを可能にする金属耐酸化性材料から形成することができる。ボンドコーティングのための適切な材料は、Ｍ１ＣｒＡｌＹ合金粉末を含み、式中、Ｍ１は、鉄、ニッケル、白金またはコバルトなどの金属を表す。他の適切なボンドコート材料の非限定的な例は、ニッケルアルミナイド、白金アルミナイド、またはそれらの組合せなどの金属アルミナイドを含む。
【００２０】
先に述べたように、原料材料１２１は、ステップ１２において、基材１１０上に配置されて配置された原料材料１２０を形成する。本明細書で使用する場合、「原料材料」という用語は、単一の相を形成する２つ以上の材料の均質な混合物を指し、あるいは、複数の相を形成する２つ以上の材料の不均質な混合物を指す。原料材料１２１は、固体形態、液体形態、または半固体形態であってもよい。ある特定の実施形態では、原料材料１２１は、粉末の形態である。
【００２１】
先に述べたように、原料材料１２１は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。ある特定の実施形態では、原料材料１２１は、ガス形成添加剤と遮熱コーティング材料との均質な混合物を含む。ある特定の実施形態では、ガス形成添加剤は、遮熱コーティング材料に予め溶解されて原料材料１２１を形成する。いかなる理論にも束縛されるものではないが、原料材料１２１（例えば、原料粉末）の製造時にガス形成添加剤を原料材料１２１に組み込むことによって、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することができると考えられる。例えば、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量、サイズ、または分布の１つまたは複数を制御することによって行うことができる。
【００２２】
本明細書で使用する場合、「ガス形成添加剤」という用語は、昇温で、遮熱コーティング材料によって閉じ込められる非反応性かつ不溶性の（遮熱コーティング材料と共に）ガスに酸化することが可能であり、それによって細孔を形成する材料を指す。適切なガス形成添加剤の例は、限定はしないが、グラファイト、炭化物、酸炭化物、窒化物、またはそれらの組合せを含む。ある特定の実施形態では、ガス形成添加剤は、元素状炭素を含む。後で詳述するように、配置ステップの間または後、ガス形成添加剤は、用いられるガス形成添加剤の組成物に応じてガス、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、亜酸化窒素、または任意の適切なガスを形成する。不溶性ガスは、配置または後配置ステップの間に遮熱コーティングに閉じ込められ、それによって細孔を形成する。いくつかの実施形態では、形成されるガスの実質的な量が、遮熱コーティング材料に閉じ込められる。「ガスの実質的な量」という用語は、本明細書で使用する場合、形成されるガスの少なくとも９０体積％を指す。これは、多孔質コーティングを形成するために用いられる逃散性材料とは対照的であり、逃散性材料が分解または酸化するようにコーティング材料が昇温に曝され、得られたガスがコーティングから放出され、それによって細孔が生じる。
【００２３】
本明細書で使用する場合、「遮熱コーティング」という用語は、物品の下にある基材への熱の流れを低減し、すなわち、熱障壁を形成することが可能な材料を含むコーティングを指す。遮熱コーティング材料のタイプおよび量に関する多孔質遮熱コーティングの組成物は、隣接するボンドコート層（存在する場合）の組成物、遮熱コーティングに望まれる熱膨張率（ＣＴＥ）特徴、および遮熱コーティングに望まれる遮熱特性を含む、１つまたは複数の要素に依存し得る。
【００２４】
適切な遮熱コーティング材料の非限定的な例は、ジルコニア、パイロクロア、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、遮熱材料は、化学的に安定化されたジルコニア（例えば、ジルコニアとブレンドされた金属酸化物）、例えば、イットリア安定化ジルコニア、セリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、スカンジア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア、インジア安定化ジルコニア、イッテルビア安定化ジルコニア、ランタナ安定化ジルコニア、ガドリニア安定化ジルコニア、ならびにそのような安定化ジルコニアの混合物を含む。
【００２５】
ある特定の実施形態では、遮熱コーティング材料は、イットリア安定化ジルコニアを含む。適切なイットリア安定化ジルコニアは、約１ｗｔ％〜約２０ｗｔ％のイットリア（イットリアとジルコニアとの合計重量に基づく）、より典型的には、約３ｗｔ％〜約１０ｗｔ％のイットリアを含んでもよい。例示的なイットリア安定化ジルコニア遮熱コーティングは、約７ｗｔ％のイットリアと、約９３ｗｔ％のジルコニアとを含む。これらの化学的に安定化されたジルコニアは、遮熱コーティングの熱伝導率をさらに低下させるために、ジスプロシア、エルビア、ユーロピア、ガドリニア、ネオジミア、プラセオジミア、ウラニア、およびハフニアなどの第２の金属（例えば、ランタニドまたはアクチニド）酸化物の１つまたは複数をさらに含んでもよい。
【００２６】
本明細書で使用する場合、「多孔質遮熱コーティング」という用語は、複数の細孔を含むコーティングを指す。「多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータ」という用語は、本明細書で使用する場合、多孔質遮熱コーティング１３０中の、複数の細孔の細孔径、細孔径分布、細孔の数、または細孔微細構造の１つまたは複数を指す。細孔径は、多孔質遮熱コーティング１３０中の細孔の中央値または平均径の指標を提供する。細孔径分布は、多孔質遮熱コーティング１３０の長さ、幅および厚さにわたって存在する細孔径の範囲の量的記述を提供する。細孔体積は、多孔質遮熱コーティング１３０によって占有される全体積における複数の細孔によって占有される体積の百分率であり、多孔質遮熱コーティング１３０の「全多孔度」とも呼ばれる。上述の多孔度パラメータの１つまたは複数を変化させることによって、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔の全多孔度を制御することができる。多孔質遮熱コーティング１３０中の細孔径、細孔形状、細孔の数、細孔径分布、または細孔微細構造の１つまたは複数は、本開示に記載の方法を使用して制御することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔の平均細孔径は、約０．１ミクロン〜約２５ミクロンの範囲である。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔の平均細孔径は、約０．２５ミクロン〜約５ミクロンの範囲である。多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔は、任意の適切な形状によって特徴付けることができる。ある特定の実施形態では、多孔質遮熱コーティング中の細孔の形状は、実質的に球形であってもよい。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０中の回転楕円体の多孔度は、耐歪み性微細構造を提供することができ、それによって遮熱コーティングがガスタービン動作条件下でより長期間動作することを可能にする。
【００２８】
図１を再び参照すると、ステップ１２において、原料材料１２１は、適切な装置１１５を使用して基材１１０上に配置される。原料材料１２１は、物理蒸着（ＰＶＤ）、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）などの蒸着；空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、サスペンションプラズマ溶射（ＳＰＳ）、および真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）などのプラズマ溶射；高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）溶射、爆発、またはワイヤ溶射などの他の熱溶射堆積法；化学蒸着（ＣＶＤ）、ゾル−ゲル法、または上述の技術の２つ以上の組合せを含む、様々な技術のいずれかによって直接ボンドコーティング（存在する場合）または基材１１０上に配置することができる。
【００２９】
多孔質遮熱コーティング１３０を配置、堆積または形成するために使用される特定の技術は、多孔質遮熱コーティング１３０の組成物、厚さ、および多孔質遮熱コーティング１３０に望まれる物理的構造の１つまたは複数に依存し得る。ある特定の実施形態では、原料材料１２１は、プラズマ溶射技術、特に、ＡＰＳ技術を使用して配置される。先に述べたように、ガス形成添加剤および遮熱コーティング材料は、基材１１０またはボンドコーティング（存在する場合）上に原料材料１２１として共堆積される。いくつかの実施形態では、共堆積は、ガス形成添加剤と遮熱コーティング材料とを共に（例えば、粉末として）ブレンド、混合または組み合わせて、次に基材／ボンドコーティング上に堆積される混合物を提供することによって達成することができる。ガス形成添加剤と遮熱コーティング材料とのブレンドまたは混合は、原料材料を堆積装置１１５（例えば、ＡＰＳガン）に供給する前に行うことができ、または堆積装置１１５自体で行うことができ、内部で原料材料を形成する。ある特定の実施形態では、ガス形成添加剤は、原料材料１２１を堆積装置１１５に供給する前に遮熱コーティング材料中に混合して溶解される。「配置された原料材料」という用語は、本明細書で使用する場合、堆積されたままの原料材料、すなわち、追加のステップ（例えば、加熱）に供されていない原料材料、または、あるいは配置ステップの後に追加のステップ（例えば、補助熱源を介した加熱）に供されている原料材料を指す。「配置された原料材料」という用語は、本明細書で使用する場合、「多孔質遮熱コーティング」から区別され、それにより「配置された原料材料」において、遮熱コーティング材料は部分的にまたは完全に溶融状態にあり、細孔はコーティング内に依然として閉じ込められていない場合がある。
【００３０】
配置ステップ１２は、多孔質遮熱コーティング１３０を形成するために、原料材料１２１の供給速度、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量、または基材１１０上の配置された原料材料１２０の温度を制御することをさらに含む。これらのパラメータの１つまたは複数を制御することによって、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータ（およびしたがって、全多孔度）が制御される。いかなる理論にも束縛されるものではないが、この制御ステップが存在しない場合、多孔質遮熱コーティング１３０中の制御されていない、回転楕円体でない、またはランダムに分布した多孔度が生じることがあると考えられる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、原料材料１２１の供給速度と原料材料１２１中のガス形成添加剤の量の一方または両方を制御することによって制御される。「供給速度」という用語は、本明細書で使用する場合、適切な堆積装置１１５を使用することによる、基材１１０上の原料材料１２１の堆積速度を指す。原料材料がＡＰＳプロセスを使用して堆積される実施形態では、「供給速度」という用語は、原料材料１２１の溶射速度を指す。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量を約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の範囲で制御することによって制御される。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量を約０．５ｗｔ％〜約５ｗｔ％の範囲で制御することによって制御される。いくつかの実施形態では、後で詳述するように、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量は、配置された原料材料１２０がガス形成添加剤の傾斜含有量を含むように配置ステップの期間にわたって変化させることができ、それによって傾斜多孔度を結果として得られる多孔質遮熱コーティング１３０中に形成する。そのような実施形態では、「ガス形成添加剤の量」という用語は、配置ステップの全期間にわたる原料材料１２１中のガス形成添加剤の平均量を指す。
【００３２】
いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、原料材料１２１の供給速度を約２．５ｇｍ／分〜約１００ｇｍ／分の範囲に制御することによって制御される。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、原料材料１２１の供給速度を約２０ｇｍ／分〜約５０ｇｍ／分の範囲に制御することによって制御される。供給速度は、バルブまたは他の適切な方法を使用することによって制御することができる。これは、多孔質遮熱コーティングを形成するために使用される方法とは対照的であり、原料材料中のガス形成添加剤の供給速度または量が制御されていないので、制御されていないランダムな多孔度が生じる可能性がある。
【００３３】
いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータは、基材１１０上の配置された原料材料１２０の温度を制御することによって制御される。基材１１０上の配置された原料材料１２０の温度は、堆積前の（例えば、原料材料を予熱することによる）原料材料１２１の温度、堆積温度（例えば、堆積のためにＡＰＳを使用する場合の、または堆積中に補助熱源を使用することによる溶射温度）、または原料材料が堆積されている基材１１０の温度の１つまたは複数を制御することによって制御することができる。ある特定の実施形態では、基材１１０上の配置された原料材料１２０の温度は、基材の予熱と、配置された原料材料温度の維持との組合せによって制御される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、基材１１０上の配置された原料材料１２０は、基材１１０が耐えることができる温度よりも高い温度に加熱される。本明細書で使用する場合、「基材が耐えることができる温度」という用語は、それを超えると基材が変形、溶融、または形態変化し始める温度を指す。いくつかの実施形態では、配置された原料材料は、タービンエンジン動作温度と同様の温度に加熱されてもよい。原料材料を堆積させてエンジン動作温度と同様の温度に加熱すると、界面のコーティング応力を低下させ、その温度において、したがってエンジンの遮熱コーティングの寿命を潜在的に改善することができる。いくつかの実施形態では、基材１１０上の配置された原料材料１２０は、約１０００℃〜約１５００℃の範囲の温度に加熱される。ある特定の実施形態では、基材１１０上の配置された原料材料１２０は、約１１５０℃〜約１３００℃の範囲の温度に加熱される。
【００３５】
配置された原料材料１２０は、補助熱源を使用して加熱されてもよい。「補助熱源」という用語は、原料材料１２１を配置するために使用される主装置に加えて用いられる熱源を指す。例えば、ＡＰＳ技術を使用して原料材料を配置する場合、ＡＰＳ装置は、補助熱源とは個別の異なる主熱源を含むことができる。適切な補助熱源は、限定はしないが、赤外線（ＩＲ）源、プラズマ源、インダクタ、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、補助熱源は、ＡＰＳプロセスに使用されるプラズマ源とは異なるプラズマ源である。ある特定の実施形態では、補助熱源は、誘導コイルを含む。
【００３６】
本開示の別の実施形態は、補助熱源を使用して多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。方法は、原料材料を空気プラズマ溶射プロセスを使用して基材上に配置して多孔質遮熱コーティングを形成することを含み、原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含み、配置ステップは、補助熱源を使用して基材上の配置された原料材料の温度を制御することによって多孔質遮熱コーティングの多孔度パラメータを制御することを含む。
【００３７】
図２は、本開示の一実施形態による方法２０を示す。方法２０は、ステップ１４において、基材１１０を設けることと、ステップ１５において、原料材料をＡＰＳ装置１１５を使用して基材１１０上に配置して配置された原料材料１２０を形成することと、ステップ１６において、多孔質遮熱コーティング１３０を基材１１０上に形成することとを含む。方法は、ステップ１５において、補助熱源１２５を使用して配置された原料材料の温度を制御することをさらに含む。適切な補助熱源の非限定的な例は、先に本明細書に記載されている。さらに、図２は、単一の補助熱源１２５を示しているが、基材のサイズおよび形状に応じて１つまたは複数の熱源１２５を用いることができることに留意されたい。さらに、補助熱源１２５の構成、補助熱源１２５の配置、および補助熱源１２５の基材１１０への近接度の１つまたは複数は、必要とされる加熱の程度に応じて変化させてもよい。
【００３８】
図１および図２をここで参照すると、いくつかの実施形態では、配置された原料材料１２０の加熱は、基材１１０を予熱すること、原料材料１２１を同時に配置および加熱すること、または配置ステップ１２、１５の後に配置された原料材料１２０を加熱することの１つまたは複数によって行われる。ある特定の実施形態では、配置された原料材料１２０の加熱は、配置ステップ１２、１５の前に基材１１０を予熱することによって行われる。いくつかのこのような場合には、基材１１０は、補助熱源１２５を使用して第１の温度に予熱されてもよく、原料材料１２１は、予熱された基材上に堆積されてもよい。第１の温度は、遮熱コーティング材料を溶融するか、または溶融状態の既に溶融した遮熱コーティング材料を維持するのに十分であるが、基材１１０が耐えることができる温度よりも低くてもよい。いくつかの実施形態では、配置ステップ１２、１５の間、原料材料は、補助熱源１２５を使用して第２の温度にさらに加熱することができる。第２の温度は、ガス形成添加剤の酸化をもたらし、それによってガスを溶融した遮熱コーティング材料中に形成するのに十分であるが、基材が耐えることができる温度よりも高くてもよい。例えば、ニッケルまたはコバルト基超合金の場合、補助熱源は、ガスが形成されるように、配置された原料材料１２０をこれらの超合金の融点よりも高い温度に加熱することができる。
【００３９】
方法は、ステップ１３、１６において、配置された原料材料１２０を冷却して多孔質遮熱コーティング１３０を形成することをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、予熱された基材を用いることによって、原料材料１２１を含むガス形成添加剤は、ガス形成添加剤が酸化してガスを形成するような温度で堆積される。このガスは、原料材料が依然として溶融している間に形成され、気泡により細孔を形成することができる。いくつかの実施形態では、配置された原料材料１２０の冷却速度は、これらの細孔が配置された原料材料１２０内に閉じ込められるような速度である。先に述べたように、これらの閉じ込められた細孔の多孔度は、本明細書に記載の方法を使用して制御することができる。いくつかの実施形態では、後で詳述するように、補助熱源１２５は、補助熱源１２５からの加熱を行って傾斜多孔度を多孔質遮熱コーティング１３０中に生じさせるようにさらに制御されてもよい。
【００４０】
本開示の別の実施形態は、傾斜多孔度を含む多孔質遮熱コーティングを形成する方法に関する。方法は、原料材料を基材上に配置して多孔質遮熱コーティングを形成することを含み、原料材料は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料とを含む。配置することは、原料材料中のガス形成添加剤の量、補助熱源を使用する基材上の配置された原料材料の温度、またはそれらの組合せを制御することによって傾斜多孔度を遮熱コーティング中に形成することを含む。
【００４１】
「傾斜多孔度」という用語は、本明細書で使用する場合、多孔質遮熱コーティング１３０の厚さにわたって、複数の細孔によって占有される多孔質遮熱コーティング１３０の体積百分率の変化を指す。多孔質遮熱コーティング１３０の特定の領域について、複数の細孔によって占有される体積百分率は、その特定の領域における「多孔度」と呼ぶことができる。さらに、傾斜多孔度という用語は、多孔度の離散的な変化、多孔度の連続的な変化、またはそれらの組合せを包含する。例えば、いくつかの実施形態では、方法は、傾斜多孔度を多孔質遮熱コーティング１３０中に形成することを含んでもよく、それにより多孔度は、基材１１０（または存在する場合にはボンドコーティング）に近接して配置された領域から多孔質遮熱コーティング１３０の表面への多孔質遮熱コーティング１３０の厚さにわたって連続的に増加または減少する。いくつかの他の実施形態では、原料材料１２１は、離散的な層の形態で基材１１０（または存在する場合にはボンドコーティング）上に配置されてもよく、それにより得られた多孔質遮熱コーティング１３０の異なる層にわたって多孔度が段階的に変化（増加または減少）する。ある特定の実施形態では、方法は、多孔質遮熱コーティング１３０を形成することを含み、それにより基材１１０（または存在する場合にはボンドコーティング）に近接する領域および多孔質遮熱コーティング１３０の表面が実質的に多孔度を有さなくなる。中間領域は、離散的または連続的であることができる傾斜多孔度を有することができる。さらに、中間領域の多孔度は、多孔質遮熱コーティングの所望の特性に応じて増加または減少してもよい。いかなる理論にも束縛されるものではないが、多孔質遮熱コーティング１３０の厚さにわたる傾斜多孔度は、最終用途に応じて、所望の性能特徴を提供することができると考えられる。例えば、多孔質遮熱コーティングの表面に近接する層／領域の多孔度を最小限に抑えることによって、コーティングの侵食または衝撃耐性を高めることができる。いくつかの他の用途では、遮熱コーティングの多孔質表面が、例えば、コーティングの犠牲特性を改善するために望ましい場合がある。
【００４２】
遮熱コーティング１３０の異なる領域／層の多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度は、異なる領域／層の細孔の数と異なる領域／層の複数の細孔の平均径の一方または両方を変えることによって変化させることができる。ある特定の実施形態では、多孔質遮熱コーティングの厚さにわたる傾斜多孔度は、原料材料中のガス形成添加剤の量、補助熱源を使用する基材上の配置された原料材料の温度、またはそれらの組合せを制御することによって形成される。
【００４３】
図１および図２に戻ると、いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の厚さにわたる傾斜多孔度は、例えば、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量を制御することによって形成することができる。原料材料１２１中のガス形成添加剤の量を変化させることによって、配置ステップ１２、１５の期間にわたり配置された原料材料１２０中のガス形成添加剤の量を変化させることができる。したがって、配置された原料材料１２０中のガス形成添加剤の傾斜含有量が得られる。配置された原料材料１２０中のガス形成添加剤のこの傾斜含有量は、酸化すると傾斜多孔度を生じ得る。いくつかの実施形態では、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量は、変化するガス形成添加剤を含有する複数の供給物を堆積装置１１５に供給し、かつ堆積装置１１５への供給物を制御することによって変化させることができる。
【００４４】
引き続き図２を参照すると、いくつかの他の実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の厚さにわたる傾斜多孔度は、例えば、配置された原料材料１２０の温度を制御することによって形成することができる。そのような実施形態では、補助熱源１２５は、多孔度の所望の傾斜に応じて配置ステップ１５の期間中、オンまたはオフにすることができる。例えば、最小限の多孔度が望まれる層／領域に対しては、補助熱源１２５をオフにし、それによってこれらの層／領域におけるガスの形成を最小限に抑えることができる。
【００４５】
図３をここで参照すると、傾斜多孔度を有する多孔質遮熱コーティング１３０を形成する方法３０が示されている。方法３０は、ステップ３１において、基材１１０を設けることと、ステップ３２において、遮熱コーティング材料１１２を基材１１０上に配置することと、ステップ３３において、原料材料１２１を遮熱コーティング材料１１２上に配置して複数の層の配置された原料材料（１２０’、１２０’’）を形成することと、ステップ３４において、遮熱コーティング材料１１２を配置された原料材料１２０’’の最外層１２０’’上に配置することと、ステップ３５において、多孔質遮熱コーティング１３０を基材１１０上に形成することとを含む。方法は、ステップ３３において、補助熱源１２５を使用して配置された原料材料１２０’、１２０’’の温度を制御することをさらに含む。適切な補助熱源の非限定的な例は、先に本明細書に記載されている。いくつかの実施形態では、補助熱源１２５をステップ３２および３４で使用して遮熱コーティング材料１１２を基材１１０上に配置することもできる。図３は、２つの層の配置された原料材料（１２０’、１２０’’）を示しているが、多数の層の配置された原料材料が、全多孔度の要件に応じて遮熱コーティング材料１１２上に存在してもよいことに留意されたい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、配置された原料材料１２０’中のガス形成添加剤の量は、配置された原料材料１２０’’の量とは異なることがある。先に述べたように、配置された原料材料１２０中のガス形成添加剤の量は、原料材料１２１中のガス形成添加剤の量を変えることによって変化させることができる。異なる層中のガス形成添加剤の量のこの変化は、各層の全多孔度の変化をもたらし、それによって傾斜多孔度を有する多孔質遮熱コーティング１３０を生成し得る。したがって、そのような実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０は、各層の多孔度が異なるように複数の層（１１２、１２０’、１２０’’）を含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、配置された原料材料１２０’の温度は、配置された原料材料１２０’’の温度とは異なることがある。先に述べたように、配置された原料材料１２０の温度は、補助熱源１２５を制御することによって変化させることができる。異なる層中の温度のこの変化は、各層の全多孔度の変化をもたらし、それによって傾斜多孔度を有する多孔質遮熱コーティング１３０を生成し得る。したがって、そのような実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０は、各層の多孔度が異なるように複数の層（１１２、１２０’、１２０’’）を含む。
【００４８】
図４および図５は、本開示のいくつかの実施形態による方法を使用して形成された、複数の細孔１３２を含む多孔質遮熱コーティング１３０の概略断面図を示す。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することは、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔１３２の平均細孔径を約０．１ミクロン〜約２５ミクロンの範囲に制御することを含む。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することは、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔１３２の平均細孔径を約０．２５ミクロン〜約５ミクロンの範囲に制御することを含む。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することは、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔１３２の平均細孔体積を約１体積％〜約１０体積％の範囲に制御することを含む。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することは、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔１３２の平均細孔体積を約５体積％〜約１０体積％の範囲に制御することを含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０の多孔度パラメータを制御することは、多孔質遮熱コーティング１３０中の複数の細孔１３２の細孔微細構造を制御することを含む。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０は、複数の細孔の少なくともいくつかの細孔が粒子内であるように複数の細孔１３２を含む。「粒子内」という用語は、本明細書で使用する場合、細孔が粒子の内部に存在することを意味する。いくつかの実施形態では、多孔質遮熱コーティング１３０は、複数の細孔の少なくともいくつかの細孔が粒子間である（粒子間に存在する）か、または粒界に存在するように複数の細孔１３２を含む。ある特定の実施形態では、複数の細孔の５０％超が、粒子内である。ある特定の実施形態では、複数の細孔の８０％超が、粒子内である。
【００５０】
図４は、本開示のいくつかの実施形態による、形成された多孔質遮熱コーティング１３０の微細構造の概略図を示す。図４に示す多孔質遮熱コーティング１３０の微細構造は、複数の粒界１３６を有する粒子１３４によって特徴付けられる。微細構造は、粒子１３４の内部に存在する複数の細孔１３２（粒子内の細孔）をさらに含む。
【００５１】
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、形成された多孔質遮熱コーティング１３０の微細構造の別の概略図を示す。図５に示す多孔質遮熱コーティング１３０の微細構造は、複数の粒界１３６を有する粒子１３４によって特徴付けられる。微細構造は、粒子１３４の内部に存在する複数の細孔１３２（粒子内の細孔）と、粒界１３６にまたはその間にある複数の細孔１３８（粒子間の細孔）とをさらに含む。
【００５２】
図６は、ＡＰＳプロセスを使用して、ＹＳＺと元素状炭素との混合物をコーティングすることによって形成された多孔質遮熱コーティング１３０の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真を示す。図６に示す多孔質遮熱コーティング１３０の微細構造は、複数の粒界１３６を有する粒子１３４によって特徴付けられる。微細構造は、粒子１３４の内部に存在する複数の実質的に球形の細孔１３２（粒子内の細孔）をさらに含む。細孔１３２は、閉じ込められた炭素含有ガスによって生成される。
【００５３】
いかなる理論にも束縛されるものではないが、ガス（例えば、一酸化炭素、二酸化炭素など）が高温でのガス形成添加剤の分解から生成されるため、原料材料中にガス形成添加剤（例えば、元素状炭素）が存在すると、さらなる多孔度がもたらされる可能性があると考えられる。これらのガスは、遮熱コーティング材料に不溶性であるため、遮熱コーティング材料内に閉じ込めることができる。閉じ込められたガスによって周囲の遮熱材料に及ぼされる圧力は、遮熱コーティングが微細な多孔度を保持し、遮熱コーティングの微細構造が熱的に安定化され得るように、細孔の粗大化および微細構造における再分布を抑制することができる。制御された多孔度は、多孔質遮熱コーティングのより低い熱伝導率をさらにもたらし得る。したがって、いくつかのそのような実施形態では、多孔質遮熱コーティングは、同じコーティング厚さの場合、コーティングにわたる温度勾配がより高いので、熱保護を高めることができる。あるいは、タービンエンジン構成要素は、より薄い遮熱コーティング、および適用可能な場合にはより低い冷却空気流量のために設計することができる。これは、処理および材料コストを低下させ、構成要素の寿命およびエンジン効率を促進することができる。
【００５４】
前述の例は単なる例示であり、本開示の特徴のいくつかのみを例示する役割を果たす。したがって、出願人の意図は、本開示の特徴を説明するために利用される例の選択によって、添付の特許請求の範囲が制限されないことである。特許請求の範囲で使用する場合、「備える」という単語およびその文法上の変形は、例えば、限定はしないが、「実質的に〜からなる」および「〜からなる」などの様々なおよび異なる範囲のフレーズを論理的にも包含し、含む。必要に応じて、範囲が与えられ、それらの範囲はその間のすべての部分範囲を包括する。当業者にはこれらの範囲の変形がそれ自体によって示唆されるものとなり、まだ一般に公開されていない場合には、それらの変形は、可能ならば、添付の特許請求の範囲に含まれると解釈すべきであることが予想されるはずである。科学および技術の進歩が、言葉の不正確さのために今は企図されていない均等物および代用物を可能にすることになり、これらの変形もまた、可能ならば、添付の特許請求の範囲に含まれると解釈すべきであることもまた予期される。
［実施態様１］
多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成する方法（１０、２０、３０）であって、
原料材料（１２１）を基材（１１０）上に配置して前記多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成すること（１２、１５）を含み、前記原料材料（１２１）は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料（１１２）とを含み、前記配置すること（１２、１５）は、原料材料（１２１）の供給速度、前記原料材料（１２１）中の前記ガス形成添加剤の量、前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の温度、またはそれらの組合せを制御することによって前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の多孔度パラメータを制御することを含む、方法（１０、２０、３０）。
［実施態様２］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、補助熱源（１２５）を使用して前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の前記温度を制御すること（３３）を含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様３］
前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）が、前記基材（１１０）が耐えることができる温度よりも高い温度に加熱される、実施態様２に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様４］
前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）が、約１０００℃〜約１５００℃の範囲の温度に加熱される、実施態様３に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様５］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記原料材料（１２１）中の前記ガス形成添加剤の前記量を約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の範囲に制御することを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様６］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、原料材料（１２１）の供給速度を約２．５ｇｍ／分〜約１００ｇｍ／分の範囲に制御することを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様７］
前記ガス形成添加剤が、グラファイト、炭化物、酸炭化物、窒化物、またはそれらの組合せを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様８］
前記ガス形成添加剤が、元素状炭素を含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様９］
前記遮熱コーティング材料（１１２）が、イットリア安定化ジルコニアを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１０］
前記原料材料（１２１）が、空気プラズマ溶射プロセスを使用して前記基材（１１０）上に配置される、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１１］
前記多孔度パラメータが、平均細孔径、平均細孔体積、細孔径分布、細孔微細構造、またはそれらの組合せを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１２］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）が、複数の細孔（１３２）の少なくともいくつかの細孔（１３２）が粒子内であるように前記複数の細孔（１３２）を含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１３］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記多孔質遮熱コーティング（１３０）中の複数の細孔（１３２）の平均細孔径を約０．１ミクロン〜約２５ミクロンの範囲に制御することを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１４］
前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記多孔質遮熱コーティング（１３０）中の複数の細孔（１３２）の平均細孔体積を約５体積％〜約１０体積％の範囲に制御することを含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１５］
前記遮熱コーティング（１３０）の前記多孔度パラメータを前記制御することが、前記遮熱コーティング（１３０）の厚さにわたって傾斜多孔度を形成することをさらに含む、実施態様１に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１６］
多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成する方法（１０、２０、３０）であって、
原料材料（１２１）を空気プラズマ溶射プロセスを使用して基材（１１０）上に配置して前記多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成すること（１２、１５）を含み、前記原料材料（１２１）は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料（１１２）とを含み、前記配置すること（１２、１５）は、補助熱源（１２５）を使用して前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の温度を制御すること（３３）によって前記多孔質遮熱コーティング（１３０）の多孔度パラメータを制御することを含む、方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１７］
前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）が、約１０００℃〜約１５００℃の範囲の温度に加熱される、実施態様１６に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１８］
前記ガス形成添加剤が、元素状炭素を含む、実施態様１６に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様１９］
前記遮熱コーティング材料（１１２）が、イットリア安定化ジルコニアを含む、実施態様１６に記載の方法（１０、２０、３０）。
［実施態様２０］
傾斜多孔度を含む多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成する方法（１０、２０、３０）であって、
原料材料（１２１）を基材（１１０）上に配置して前記多孔質遮熱コーティング（１３０）を形成すること（１２、１５）を含み、前記原料材料（１２１）は、ガス形成添加剤と、遮熱コーティング材料（１１２）とを含み、前記配置すること（１２、１５）は、前記原料材料（１２１）中の前記ガス形成添加剤の量、補助熱源（１２５）を使用する前記基材（１１０）上の前記配置された原料材料（１２０、１２０’、１２０’’）の温度、またはそれらの組合せを制御することによって前記傾斜多孔度を前記遮熱コーティング中に形成することを含む、方法。
【符号の説明】
【００５５】
１０  方法
２０  方法
３０  方法
１１０  基材
１１２  遮熱コーティング材料
１１５  堆積装置、ＡＰＳ装置
１２０  配置された原料材料
１２０’  配置された原料材料
１２０’’  配置された原料材料、最外層
１２１  原料材料
１２５  補助熱源
１３０  多孔質遮熱コーティング
１３２  細孔
１３４  粒子
１３６  粒界
１３８  細孔
【図１】
2019099921.tif 000003
【図２】
2019099921.tif 000004
【図３】
2019099921.tif 000005
【図４】
2019099921.tif 000006
【図５】
2019099921.tif 000007
【図６】
2019099921.tif 000008
【外国語明細書】
2019099921000001.pdf