(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２〜５重量％のＡｌ、２〜５重量％のＴｉ、および３％未満のＴａを含むＮｉ−ベースの超合金基材であって；該Ｎｉ−ベースの超合金が、４０〜５５体積％のγ−プライム（γ’）沈殿相を含むものと；
該基材上の拡散バリア層であって；該拡散バリア層が、本質的にイリジウムからなる（consisting essentially of）金属、または過半部分（majority）のイリジウムを含む合金を含むものと；
該拡散バリア層上に形成された酸化物形成性（oxide-forming）保護層とを含む、ディスクまたはスペーサ形状のガスタービンエンジン用の物品であって； 
前記酸化物形成性保護層が、アルミニウムまたはクロムのうちの少なくとも１つを含む、ディスクまたはスペーサ形状のガスタービンエンジン用の物品。
【請求項２】
前記拡散バリア層が、イリジウムからなる（consists of）請求項１に記載のディスクまたはスペーサ形状のガスタービンエンジン用の物品。
【請求項３】
前記酸化物形成性保護層が、ＮｉＦｅＣｒＭｎＳｉ合金を含む、請求項１または２のいずれか１項に記載のディスクまたはスペーサ形状のガスタービンエンジン用の物品。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のディスクまたはスペーサ形状のガスタービンエンジン用の物品を含むガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超合金基材（substrate）用の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は、回転して入口（inlet）ガスを圧縮する圧縮機ブレードと、回転して出口（outlet）ガスの膨張からエネルギーを利用するタービンブレードとを含む。ガスタービンブレードは、ガスタービンディスクに取付けられている。ガスタービンディスクはガスタービンブレードにより回転して、ガスタービンブレードからの遠心性荷重（loading）と、ガスタービンディスク自体の重さにより、約１０００メガパスカル（ＭＰａ）を上回る最大ストレスに晒される可能性がある。
【０００３】
いくつかの例において、ガスタービンディスクが、ガスタービンエンジン内の熱いガスの流路に、直接晒されない場合がある。このように、いくつかの実装例において、ガスタービンディスクの最大表面の温度が約６５０℃である場合がある。ガスタービンディスクが晒される、熱的および機械的なストレスは、ガスタービンディスクを形成する合金が満たすべき設計基準を課する（impose）。これらの設計基準は、ガスタービンディスクの降伏（yield）および破断を防ぐための比較的高い降伏強度と引張り強度、欠陥に対する寛容性を付与するための比較的高い延性と破断強さ、疲労クラックの開始に対する比較的高い耐性、および比較的低い疲労クラック伝搬速度（rates）を含む。いくつかの実装例では、ガスタービンディスクはニッケル（Ｎｉ）−ベースの超合金から作られることができる。そして、それは少なくともこれらの設計基準の一部を満たすことができる。
【０００４】
いくつかの例において、圧縮機ブレードは、ガスタービンディスクと一体化した（integral）部分であっても良い。このような場合、別のブレードを有する、および一体化されたブレードを有するガスタービンディスクには、同様の作動温度と、熱的および機械的なストレスに晒される可能性があり、このため、同様の具体的な設計基準があっても良い。
【０００５】
より大きな操作効率を求めて、ガスタービンエンジンの作動温度が増大して、ガスタービンディスクの表面温度が増大する可能性がある。ガスタービンディスクの最大表面温度が７００℃を上回って増大し、ガスタービンディスク表面の酸化や熱的な腐食は、より生じやすくなる可能性がある。酸化または熱的な腐食は、ガスタービンディスクの表面領域の化学組成、相構成、および／又は結果として生じる微細構造を変える可能性がある。機械的特性が合金の化学組成、相構成および微細構造により影響を受ける可能性があるため、これは、ガスタービンディスクの結果として生じる機械的特性に影響を及ぼす可能性がある。このように、いくつかの例であるが、ガスタービンディスクは酸化−、および熱的な腐食−耐性をガスタービンディスクの表面へ与えるコーティングを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書は、基材と、該基材上に形成された拡散バリア層と、該拡散バリア層上に形成された保護層とを含む物品、および、このような物品を形成するための技術を記述する。拡散バリア層は、保護層と基材の間において、および／又は基材と保護層の間における元素の拡散を低減することができる。いくつかの例において、これは、保護層および／又は基材の化学的組成、相構成および／又は微細構造の維持を助長することができ、それにより、保護層および／又は基材の特性の維持を助長することができる。
【０００７】
拡散バリア層は、イリジウム（Ｉｒ）を含むことができる。いくつかの例において、拡散バリア層は堆積物（deposited）として、基本的にＩｒを含む。いくつかの例において、拡散バリア層は堆積物として、更にケイ素（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）またはロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【０００８】
１つの側面（aspect）において、本発明は、基材と、該基材上に形成された拡散バリア層と、該拡散バリア層上に形成された保護層とを含む物品に向けられる。本発明のこの側面によれば、該拡散バリア層は、イリジウムを含む。
【０００９】
他の側面において、本発明は、基材上に拡散バリア層を形成し、該拡散バリア層上に保護層を形成することを含む方法に向けられる。本発明の該側面によれば、拡散バリア層はイリジウムを含む。
本発明の１以上の例の詳細は、添付の図面と以下の説明で記述される。本発明の他の特徴、目的と利点は、該説明および図面、および請求項から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、基材と、拡散バリア層と、保護層とを含む物品の一例の断面表示を示す概念的な（conceptual）図である。
【図２】図２は、基材と、該基材上に形成された拡散バリア層と、該拡散バリア層上に形成された保護層とを含む物品の一例の断面顕微鏡写真である。
【図３】図３は、基材と、該基材上に形成された拡散バリア層と、該拡散バリア層上に形成された保護層と、該保護層上に形成された酸化物スケール（scale）とを含む物品の一例の断面顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上記したように、ガスタービンディスクは、基材と、基材の表面上に形成された保護層を含むことができ、それは酸化および／又は熱的な耐食性を、該基材の表面へ与えることができる。しかしながら、いくつかの例において、基材と保護層の間の１または複数の元素の拡散は、基材および／又は保護層の特性に、有害な影響を及ぼす可能性がある。基材は、基材の特性に有益な影響を及ぼすチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の追加的元素を含む、Ｎｉベース超合金を含むことができる。しかしながら、ＴｉのまたはＣｏの基材から保護層への拡散は、保護層によって基材に与えられる酸化または腐食からの保護に悪影響を与える可能性がある。他の例として、基材から保護層へのＡｌの拡散は、該基材中の少なくとも一部のＡｌ含有量を低下させる可能性があり、それは該基材部分で減少したγ−プライム（γ’）相の体積画分を与える場合がある。減少したγ’相の体積画分は、基材の機械的特性に悪影響を与える可能性がある。
【００１２】
逆に、保護層から基材への元素の拡散は、保護層の効果を低減する可能性がある。例えば、保護層はＣｒ、Ａｌまたはハフニウム（Ｈｆ）を含むことができ、それは酸素と反応して不活性酸化物を形成、それは、保護層上に粘着性の酸化物スケール（scale）（または酸化物の層）を形成し、その下にある層（例えば、基材）の酸化を低減するか、または実質的に防止する可能性がある。保護層からのＡｌ、ＣｒまたはＨｆ等の元素の拡散は、保護層中に存在して、酸素と反応して酸化物スケールを形成するために利用される、それらの元素の量を低減する可能性がある。
【００１３】
その上、いくつかの例において、基材から保護層への、または保護層から基材への元素の拡散は、高温への長い暴露（例えば、約７００℃で数千時間；約７５０℃で数百時間；８００℃で、数十時間）の間、なる相または層の形成を与える場合がある。例えば、脆い、および／又は非歪み適応型（non-strain compliant）の相が、高温への暴露中に、保護層内で形成され、それが保護層のパフォーマンスに悪影響を与える可能性がある。脆い、および／又は非歪み適応型な相の１つの例は、クロムと、耐火性元素（例えば、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ））から形成される可能性がある、トポロジー的に最密充填された相を含む。
【００１４】
本発明の側面（aspects）に従い、物品は、基材と保護層との間に、拡散バリア層を含むことができる。該拡散バリア層は、基材と保護層の間における、および／又は保護層と基材の間における拡散を低減する可能性があるか、実質的に防止する可能性がある。いくつかの例において、これは上述した拡散による悪影響の一つ以上を低減するか、または実質的に除去する可能性がある。上記したように、拡散バリア層は、ＩｒまたはＩｒ合金を含む。
【００１５】
図１は、コーティング１４で被覆された基材１２を含む、物品の一例１０の断面図を示す概念図である。図１に示される例において、コーティング１４は、基材１２上に形成された拡散バリア層１６と、拡散バリア層１６上に形成された保護層１８とを含む。
【００１６】
基材１２は、超合金（例えばＮｉベースの、またはＣｏベースの超合金）を含むことができる。いくつかの例において、基材１２は、ガスタービンディスクまたはガスタービン・スペーサーの使用に適しているＮｉベースの超合金を含む。上記したように、ガスタービンディスクを形成するための超合金は、例えば、ガスタービンディスクの降伏と破断を防止するために比較的高い降伏強度と引張り強度；欠陥への寛容性（tolerance）を与えるための比較的高い延性と破断強さ；疲労クラックの開始に対する比較的高い耐性；および比較的低い疲労クラック伝搬（propagation）速度を含む、特定の設計基準を満足させることができる。
【００１７】
基材１２が形成される超合金の特性は、超合金の組成および超合金の相構成と微細構造の関数である可能性がある。超合金の微細構造は、超合金の粒度、沈殿（precipitate）相組成、サイズおよびと体積画分を含むことができる。いくつかの例において、超合金の相構成と微細構造は、超合金の機械的および熱的なプロセスに影響を受ける可能性がある。例えば、超合金の熱的プロセス（例えば、熱処理）は、超合金の粒構造、沈殿の相サイズおよび／又は組成、等に影響を及ぼす可能性がある。
【００１８】
いくつかの例において、基材１２は多結晶のＮｉベース超合金を含み、それは複数の粒を含む。基材は、Ｎｉに加えて、Ａｌ、ＴｉおよびとＴａのうちの少なくとも１つを含むことができる。いくつかの例において、基材１２における元素の濃度、例えば約２重量パーセント（ｗｔ．％）と約５重量％の間のＡｌ、約２重量％と約５重量％の間のＴｉ、および、約３重量％未満のタンタル（Ｔａ）は、基材１２におけるγ−プライム（γ’）沈殿形成を与えるのに充分なものである可能性がある。例えば、基材１２中のＡｌ、Ｔｉおよび／又はＴａの濃度は、約４０の体積％（ｖｏｌ．％）と約５５体積％の間のγ’沈殿相の体積画分を与える場合がある。ある例においては、強度および延性等の特性の望ましいレベルにおける、全体的なγ−プライム相画分を維持しつつ、個々のγ−プライム形成用の元素の高いまたは低い含有量を使用することができる。γ’沈殿相の体積分画、サイズ、および分布は、熱処理の間における、合金組成、熱処理温度、熱処理期間および却速度により影響される可能性がある。
【００１９】
加えて、基材１２は、降伏強度、疲労クラック開始に対する耐性、クリープ強度、および、疲労クラック成長への耐性の組合せのために設計された、直径約５マイクロメートル（μｍ）および約３０μｍの間、およびと約５０μｍ以上の直径における粒度を含むことができる。いくつかの例において、基材１２は、基材１２の粒界に分離する、更なる元素を含むことができる。分離する（segregating）元素は、基材１２のクリープ耐性と、低サイクル疲労耐性力に影響を及ぼす可能性がある。分離する元素の例は、ホウ素（Ｂ；基材１２の約０．０３重量パーセント（重量％）まで）、炭素（Ｃ；基材１２の約０．０５重量％まで）、およびジルコニウム（Ｚｒ；基材１２の約０．１重量％のまで）を含む。適当なＮｉベースのディスク合金を与えることができる組成および熱処理技術の例は、その全体の内容を参照により本明細書に取り込むところの、「合金中の沈殿相ドメインサイズの制御技術」というタイトルで、２０１０年４月６日に出願された米国特許出願シリアルＮｏ．１２／７５５，１７０号に記述されている。
【００２０】
一つの例において、基材１２は、１５重量％のＣｒ、約１８．５重量％のＣｏ、約５重量％のＭｏ、約３重量％のＡｌ、約３．６重量％のＴｉ、約２重量％のＴａ、約０．５重量％のＨｆ、約０．０６重量％のＺｒ、約０．０２７重量％のＣ、約０．０１５重量％のＢ、および残部Ｎｉ（約５２．３重量％のＮｉ）の組成を有するＮｉベース超合金を含むことができる。
【００２１】
コーティング１４は、基材１２の表面２０上に形成され、拡散バリア層１６および保護層１８を含む。保護層１８は、ガスタービン環境において高温のガスおよび化学種に対する環境保護を基材に１２に与える元素または複数の元素を含むことができる。例えば、保護層１８は、酸化や熱的な腐食に対する基材１２の保護を与えることができる。いくつかの例において、保護層１８の元素または複数の元素は、保護層１８および／又は拡散バリア層１６に付着する酸化物層を形成する可能性がある（例えば、保護層１８が酸化物層の形成により消尽される場合には）。いくつかの例において、酸化物層は、アルミナ（酸化アルミニウム；Ａｌ２Ｏ３）、クロミア（酸化クロム；Ｃｒ２Ｏ３）、またはクロミアとアルミナを含むことができる。したがって、いくつかの例において、保護層１８は、アルミニウムまたはクロムのうちの少なくとも１つを含む。１つの例において、保護層１８は、公称の（nominal）組成で、約３０重量％のＣｒ、３０重量％の鉄（Ｆｅ）、１重量％のマンガン（Ｍｎ）、１重量％のケイ素（Ｓｉ）、および残部Ｎｉ（約３８重量％のＮｉ）の、ＮｉＦｅＣｒＭｎＳｉ合金を含むことができる。
【００２２】
保護層１８は、例えば、指向性（directed）蒸気−物理的気相堆積法（vapor deposition）（ＤＶＤ）、電気メッキまたはナノ・スケール電気メッキを使用して、塗布（apply）することができる。これらの技術の何れも、制御された組成および厚みを有する、材料の１層または複数の層の堆積を促進することができる。いくつかの例において、基材１２の微細構造変化を与える可能性がある約８００℃の温度より低い温度で、保護層１８は堆積することができる。これは、基材１２の物理的な特性に実質的に影響を及ぼすことなく、保護層１８を拡散バリア層１６上に形成することができる。
【００２３】
拡散バリア層１６は、基材１２と保護層１８の間におけるおよび／又は保護層１８と基材１２の間における拡散を低減する組成を含む。例えば、拡散バリア層１６は、ＩｒまたはＩｒ合金（および、拡散バリア層１６で存在すると記載されリストされたもの以外の元素を含むことができる）を含むことができる。いくつかの例において、適用される場合には、拡散バリア層１６は、基本的にＩｒからなる（consist essentially of）ことができる；すなわち、拡散バリア層１６は、Ｉｒと、拡散バリア層１６が最初に基材１２上に形成されたとき、拡散バリア層１６の基本的で新たな特徴に実質的に（materially）影響を及ぼさない元素を含むことができる。他の例において、適用されるとき、拡散バリア層１６は、基本的にＩｒ合金を含むことができる；すなわち、拡散バリア層１６は、Ｉｒ合金で指定されている元素と、拡散バリア層１６がまず最初に基材１２上に形成されたとき、拡散バリア層１６の基本的で新たな特徴に実質的に影響を及ぼさない元素を含むことができる。他の例において、最初に基材１２上に形成されたとき、拡散バリア層１６は、ＩｒまたはＩｒ合金からなることができる。
【００２４】
いくつかの例において、拡散バリア層１６は、Ｉｒおよび他の元素の種々の合金を含むことができる。例えば、拡散バリア層１６は、ＩｒとＣｒの合金を含むことができる。他の例として、拡散バリア層１６は、ＩｒとＳｉの合金を含むことができる。他の例として、拡散バリア層１６は、Ｉｒと少なくとも１つの添加された白金族金属（例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＲｕまたはＲｈ）の合金を含むことができる。いくつかの例において、拡散バリア層１６は、Ｉｒ、ＣｒおよびＳｉの合金；またはＩｒ、Ｃｒ、ＳｉとＰｔ、Ｐｄ、Ｒｅ、ＲｕまたはＲｈのうちの少なくとも１つの合金を含むことができる。上記したように、最初に基材１２上に形成されたとき、拡散バリア層１６は、ここに記述される合金のいずれをも含む、基本的に成る（consist essentially of）、または「からなる」（consist of）ことができる。一般に、拡散バリア層１６の組成は、基材１２と、拡散バリア層１６の間の界面（例えば、表面２０）において、化学的に安定であるように選ぶことができる。
【００２５】
拡散バリア層１６がＩｒ合金、Ｉｒ合金を含むいくつかの例において、Ｉｒ合金はＩｒを優勢を含むことができる。換言すれば、重量ベースで決定されるように、Ｉｒ合金は、該合金の他のいずれの一つの元素よりも多くのＩｒを含むことができる。他の例において、Ｉｒ合金は、優勢Ｉｒを含まないでもよい；例えば、該合金は他の元素を、Ｉｒの量より大きな量で含むことができる。
【００２６】
いくつかの例において、Ｉｒ合金は、過半数のＩｒを含むことができる。過半数のＩｒは、５０重量％を超えるＩｒを意味する。他の例において、Ｉｒ合金は、過半数のＩｒを含まないことができ、例えば、該合金は、他の元素を、Ｉｒの量より大きな量で含むことができる。
【００２７】
拡散バリア層１６で利用することができるＩｒ組成の例は、約１０重量％と約４０重量％の間のＩｒ、約２６．２重量％と約６５重量％の間のＮｉ、約１５重量％と約３０重量％の間のＦｅ、約１０重量％と約３０重量％の間のＣｒ、約１重量％未満のＭｎ、約２重量％の未満のＡｌ、および、約０．８重量％未満のＳｉを含む。
【００２８】
拡散バリア層１６は、例えば、指向性気相堆積（ＤＶＤ）、電気メッキまたはナノ・スケール電気メッキを使用して、基材１２上に形成することができる。これらの技術の何れでも、制御された組成および厚みで、材料の一つまたは複数の層の堆積を促進することができる。いくつかの例において、拡散バリア層１６は、基材１２の微細構造変化を与えることがありえる温度より低い温度で堆積することができる。これにより、基材１２の物理的な特性に影響を及ぼすことなく、拡散バリア層１６を実質的に基材１２上に形成することができる。いくつかの例において、他の例、拡散バリア層１６および保護層１８は、異なる技術を使用して堆積することができ、他方、拡散バリア層１６および保護層１８は、同じ技術を使用して堆積することができる。
【００２９】
コーティング１４は、約０．０００２５インチ（約６．３５μｍ）と約０．００５インチ（約１２７μｍ）の間の全体厚さを有することができる。コーティング１４の全体厚さは、拡散バリア層１６と保護層１８の厚みを含む。コーティング１４の全体厚さは、コーティング１４が形成される基材１２の表面２０において、実質的に垂直に測定することができる。いくつかの例において、コーティング１４は、約０．０００５インチ（約１２．７μｍ）と、約０．００１５インチ（約３８．１μｍ）の間の全体厚さを有することができる。
【００３０】
拡散バリア層１６の厚みは、コーティング１４の全体厚さの約５％と約５０％の間にあることができる。いくつかの例において、拡散バリア層１６は、コーティング１４の全体厚さの約１０％と約３０％の間の厚みを有することができる。拡散バリア層１６の厚み範囲の例は、以下を含む：約０．００００１２５インチ（約０．３１７５μｍ）と約０．０００１２５インチ（約３．１７５μｍ）の間；約０．００００２５インチ（約０．６３５μｍ）と約０．００００７５インチ（約１．９０５μｍ）の間；約０．０００２５インチ（約６．３５μｍ）と約０．００２５インチ（約６３．５μｍ）の間；約０．０００５インチ（約１２．７μｍ）と約０．００１５インチ（約３８．１μｍ）の間；約０．００００１２５インチ（約０．３１７５μｍ）と約０．００２５インチ（約６３．５μｍ）の間；および、約０．００００２５インチ（約０．６３５μｍ）と、約０．００１５インチ（約３８．１μｍ）の間。拡散バリア層１６厚み範囲の他の例は、以下を含む：約０．００００２５インチ（約０．６３５μｍ）と約０．０００２５インチ（約６．３５μｍ）の間；約０．００００５インチ（約１．２７μｍ）と約０．０００１５インチ（約３．８１μｍ）の間；約０．００００７５インチ（約１．９０５μｍ）と約０．０００７５インチ（約１９．０５μｍ）の間；約０．０００１５インチ（約３．８１μｍ）と約０．０００４５インチ（約１１．４３μｍ）の間；約０．００００２５インチ（約０．６３５μｍ）と約０．０００７５インチ（約１９．０５μｍ）の間；および、約０．００００５インチ（約１．２７μｍ）と約０．０００４５インチ（約１１．４３μｍ）の間。ここに列挙されたコーティング１４と、拡散バリア層１６の厚みの範囲は、単になる例示であり、コーティング１４および／又は、拡散バリア層１６の他の厚みをも利用することができ、本発明の範囲内になることができる。
【００３１】
上記の例が、一つの拡散バリア層１６と一つの保護層１８を含む物品１０に向けられたが、いくつかの例において、物品は、少なくとも２個の拡散バリア層および／又は少なくとも２個の保護層を含むことができる。いくつかの例において、少なくとも２個の拡散バリア層は異なる組成を含むことができ、および／又は、少なくとも２個の保護層は、異なる組成を含むことができる。例えば、基材上に形成される第１の拡散バリア層は、第１の組成を含むことができ、および、第１の拡散バリア層上に形成される第２の拡散バリア層は、第２の組成を含むことができる。いくつかの例において、第１の組成は、第２の組成と比較して、基材に対して、より化学的におよび／又は機械的に互換性を有する（compatible）ことができる。同様に、第２の組成は、第１の組成と比較して、保護層に対して、より化学的におよび／又は機械的に互換性を有することができる。
【００３２】
いくつかの例において、少なくとも２個の拡散バリア層および／又は少なくとも２個の保護層を含む代わりに、またはそれに加えて、物品が、２個の隣接した層の間に、組成勾配（compositional gradient）層を含むことができる。例えば、物品１０は、基材１２と拡散バリア層１６の間に、および／又は拡散バリア層１６と保護層１８の間に、組成勾配層を含むことができる。いくつかの例において、勾配層を通して（throughout）組成の漸進的な変化を有するように、組成勾配層が基材１２の近くで基材１２と類似する組成を有するように、且つ、拡散バリア層１６の近くで拡散バリア層１６と類似する組成を有するように、組成勾配層は実質的に連続的であることができる。他の例において、組成勾配層は、徐々に異なる組成を有する複数の組成的に異なった副層を含むことができる。副層の組成が拡散バリア層１６の最も近くで拡散バリア層１６の組成とより類似する場合があり、他方、副層の組成は、基材１２の最も近くで基材１２の組成とより類似することができる。
【実施例】
【００３３】
比較例１
一組の合金基材が個々にが、約２５μｍの厚みを有する保護層でコートされた。高密度（dense）で、微細構造において実質的に均一である保護層を適用（apply）するために、ＤＶＤが用いられた。ＤＶＤプロセスは、コーティングの密度を高めるための基材バイアスで、高いスキャン周波数と中空−カソードプラズマ励起で、７０ｋＶおよび１０ｋＷの電子ビーム銃を利用した。基材の公称の組成は、１５重量％のＣｒ、約１８．５重量％のＣｏ、約５重量％のＭｏ、約３重量％のＡｌ、約３．６重量％のＴｉ、約２重量％のＴａ、約０．５重量％のＨｆ、約０．０６重量％のＺｒ、約０．０２７重量％のＣ、約０．０１５重量％のＢ、および残部Ｎｉであった。保護層の公称の組成は、３０重量％のＣｒ、３０重量％のＦｅ、１重量％のＭｎ、１重量％のＳｉ、および残部Ｎｉであった。
【００３４】
試料は、大気雰囲気で、３００時間８００℃の熱に暴露された。単相のＣｒ２Ｏ３酸化物スケールが、保護層の表面において形成された。保護層の平均組成は、高温暴露の後、Ｘ線エネルギー分散分光法（ＥＤＳ）付きの走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して決定され、保護層は約１０．６重量％のＣｏを含んでおり、それは基材から拡散された。
【００３５】
実施例１
一組の合金基材が、個々に、Ｉｒからなる１０μｍ厚の拡散バリア層でコートされた。高密度で微細構造において実質的に均一な拡散バリア層を適用するために、ＤＶＤが用いられた。ＤＶＤプロセスは、コーティングの密度を高めるための基材バイアスで、高いスキャン周波数と中空−カソードプラズマ励起で、７０ｋＶおよび１０ｋＷの電子ビーム銃を利用した。ＤＶＤは、拡散バリア層の上に約２５μｍの厚みを有する保護層を堆積させるためにも用いられた。基材の公称の組成は、１５重量％のＣｒ、約１８．５重量％のＣｏ、約５重量％のＭｏ、約３重量％のＡｌ、約３．６重量％のＴｉ、約２重量％のＴａ、約０．５重量％のＨｆ、約０．０６重量％のＺｒ、約０．０２７重量％のＣ、約０．０１５重量％のＢ、および残部Ｎｉであった。保護層の公称の組成は、３０重量％のＣｒ、３０重量％のＦｅ、１重量％のＭｎ、１重量％のＳｉ、および残部Ｎｉであった。図２は、基材２２を例示する一組の合金基材の例の断面顕微鏡写真であり、拡散バリア層２４は基材２２上に形成され、保護層２６は拡散バリア層２４上に形成された。
【００３６】
試料は、大気雰囲気で３００時間、８００℃の熱に暴露された。図３は、保護層２６上に形成された酸化物スケール２８を例示する一組の合金基材の例の断面顕微鏡写真である。加えて、図３は、拡散バリア層２４からのＩｒが、基材２２と保護層２６に拡散したことを示す。保護層２６の平均組成は、高温暴露の後、ＥＤＳ付きのＳＥＭを使用して決定され、保護層２６は、約３．７重量％のＣｏを含み、それは基材２２から拡散した。これは、拡散バリア層２４がない場合における、保護層２６のＣｏの平均量より低い。
【００３７】
実施例２
予め８００℃で１００時間の暴露の予備酸化ステップを受けたコートされた基材上に、タイプＩＩの熱的腐食テストを実行した。基材の公称の組成は、１５重量％のＣｒ、約１８．５重量％のＣｏ、約５重量％のＭｏ、約３重量％のＡｌ、約３．６重量％のＴｉ、約２重量％のＴａ、約０．５重量％のＨｆ、約０．０６重量％のＺｒ、約０．０２７重量％のＣ、約０．０１５重量％のＢ、および残部Ｎｉであった。保護層の公称の組成は、３０重量％のＣｒ、３０重量％のＦｅ、１重量％のＭｎ、１重量％のＳｉ、および残部Ｎｉであった。拡散バリア層はＩｒから成り、堆積で約１０μｍであった。テスト試料は、３００ｐｐｍのＳＯ２を含む空気流中で、２０時間インターバルで７００℃に保持され、その間に、０．０７５ｍｇ／ｃｍ２の濃度の食塩水が、コートされた面に室温で塗布された。７００℃で総計１００時間の暴露の後、コーティングは、タイプＩＩ条件で熱的な腐食攻撃の証拠を示さなかった。高密度で粘着性のＣｒ２Ｏ３スケールは、テストされた期間を通して、環境劣化に対する充分なバリアを与えた。保護コーティングへのコバルト色の移動が遅延されるか、低減されるため、Ｉｒバリアを有するコーティングは、Ｉｒバリアのないコーティングと比べて、より長期間の間、腐食に対するその耐性を保持すると予測される。
【００３８】
種々の例が記述された。これらおよび他の例は、後述する請求項の範囲内である。
【図１】
0005815837.tif 000002
【図２】
0005815837.tif 000003
【図３】
0005815837.tif 000004