(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＣ基材の上に設けられる皮膜系であって、
ＣＭＣ基材の表面上のボンドコートと、
ボンドコートの上の第１の希土類ケイ酸塩皮膜であって、少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層を含む第１の希土類ケイ酸塩皮膜と、
少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層の上の強化型希土類ケイ酸塩マトリックスの犠牲皮膜であって、４ミル（ｍｉｌ）〜４０ミルの厚さを有する犠牲皮膜と、
犠牲皮膜が存在するところでは犠牲皮膜の上、及び犠牲皮膜が存在しないところでは第１の希土類ケイ酸塩皮膜の上の第２の希土類ケイ酸塩皮膜であって、少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層を含み、第２の希土類ケイ酸塩皮膜は、犠牲皮膜が第１の希土類ケイ酸塩皮膜及び第２の希土類ケイ酸塩皮膜内に完全に包囲されるように犠牲皮膜を取り囲む希土類ケイ酸塩皮膜を形成するために、犠牲皮膜が存在しないところで第１の希土類ケイ酸塩皮膜と合体している、第２の希土類ケイ酸塩皮膜と、
第２の希土類ケイ酸塩皮膜の上の外層と、
を含む、皮膜系。
【請求項２】
犠牲皮膜が８ミル〜２５ミルの厚さを有する、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項３】
犠牲皮膜が１６ミル〜２４ミルの厚さを有する、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項４】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスは、アルミノケイ酸バリウムストロンチウムの不連続相が混合された希土類ケイ酸塩を含む、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項５】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスは、金属ケイ素粒子の不連続相が混合された希土類ケイ酸塩を含む、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項６】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスが希土類二ケイ酸塩を含む、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項７】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスが希土類一ケイ酸塩を含む、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項８】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスが希土類一ケイ酸塩と希土類二ケイ酸塩との混合物を含む、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項９】
ボンドコートはケイ素ボンドコートである、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項１０】
第１の希土類ケイ酸塩皮膜と第２の希土類ケイ酸塩皮膜とが同一の組成を有する、請求項１に記載の皮膜系。
【請求項１１】
ＣＭＣ基材を含み、かつ翼先端を画成する翼形部であって、翼先端は請求項１に記載の皮膜系を表面に有する、翼形部、
を含むブレード。
【請求項１２】
ブレードは、
ダブテールを画成するシャンクと、
翼形部とシャンクとを隔てるプラットフォームと、
を含むタービンブレードであって、
翼先端は請求項１に記載の皮膜系を表面に有する、請求項１１に記載のブレード。
【請求項１３】
ＣＭＣ基材の上に皮膜系を設ける方法であって、
ＣＭＣ基材の表面上にボンドコートを堆積させる工程と、
ボンドコート上に第１の希土類ケイ酸塩皮膜を堆積させる工程と、
第１の希土類ケイ酸塩皮膜上に強化型希土類ケイ酸塩マトリックスの犠牲皮膜をテープ堆積させる工程と、
犠牲皮膜上に第２の希土類ケイ酸塩皮膜を堆積させる工程と、
を含み、
犠牲皮膜をテープ堆積させる工程は、
フィルムの表面にマトリックス材料を塗工する工程であって、マトリックス材料は希土類ケイ酸塩粉末と焼結助剤と溶媒との混合物を含む、工程と、
溶媒を除去するためにマトリックス材料を乾燥する工程と、
乾燥したマトリックス材料をフィルムから第１の希土類ケイ酸塩皮膜に転移させる工程と、
を含む、方法。
【請求項１４】
マトリックス材料は複数の粗大粒子をさらに含み、粗大粒子は粗いＢＳＡＳ粒子、ケイ素粒子、又はその混合物を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
粗大粒子は５μｍ〜１００μｍの平均粒径を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
乾燥後の粗大粒子の含有率はマトリックス材料の３０体積％〜６５体積％であり、残りは希土類ケイ酸塩粉末と焼結助剤である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
マトリックス材料は有機バインダーと可塑剤とをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
有機バインダーはポリビニルブチラールを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
可塑剤はフタル酸ジブチル又は二安息香酸ジプロピレングリコールを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してガスタービンエンジンのタービンに関する。具体的には、本発明の実施形態は概してＣＭＣ翼先端上の厚膜耐環境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のタービン部は、ロータ軸と１つ以上のタービン段とを備えている。各段は、ロータ軸上に設けられた（もしくはロータ軸によって支持される）タービンディスク（もしくはロータ）と、ディスクの外周に設けられて半径方向に伸びるタービンブレードとを有する。タービン部分は一般に、燃料の燃焼によって生じる高温圧縮気が膨張することによって回転軸出力を生成する。ガスタービンバケットないしタービンブレードは概して翼形形状を有する。この翼形形状は、流路ガスの熱エネルギーと運動エネルギーとをロータの機械的回転に変換するように設計されている。
【０００３】
タービンの性能と効率は、回転ブレードの先端と静止シュラウドとの隙間を狭め、ブレードを迂回しようとブレード上端の上又は周辺を流れる空気流を制限することによって向上させうる。例えば、ブレードは、エンジンの運転中にその先端がシュラウドと極めて近接するように構成しうる。したがって、高い効率を実現するには、効果的な先端余裕を確保・維持することが特に望ましい。
【０００４】
タービンブレードの材料にはいくつかの超合金（例えばニッケル基超合金）が使用しうるが、タービン用途においてニッケル基超合金に替わる魅力的な代替材料として、高温性能に優れ、かつ軽量なセラミック基複合材（ＣＭＣ）がある。しかし、高温蒸気の存在下で深刻な酸化や減肉が生じないよう、ＣＭＣ部品はタービンエンジン環境中において耐環境コーティング（ＥＢＣ）で保護する必要がある。
【０００５】
したがって、部品によっては、隣接部品との摩擦事象によってＥＢＣの領域が摩耗しやすい場合がある。例えばＣＭＣブレードの場合、翼先端のＥＢＣは金属製シュラウド部品との摩擦を受けやすい。ＥＢＣコーティングが摩耗して消失すると、ＣＭＣブレードが高温蒸気による減肉作用にさらされ、ＣＭＣ翼先端と金属製シュラウドの間隔が広がる。これはエンジン効率の低下をもたらす。
【０００６】
したがって、当該分野では、タービン動作時の摩擦事象によって生じるＣＭＣ翼先端のＥＢＣ摩耗を低減するような材料及び方法の提供が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／００５０８９３号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点はその一部が以下の説明に記載されるが、それ以外に説明から明らかなものもあれば、本発明の実施を通して習得されうるものもある。
【０００９】
ＣＭＣ基材の上に用いる皮膜系が一般に提供される。一実施形態では、皮膜系はＣＭＣ基材の表面上のボンドコートと、ボンドコートの上の第１の希土類ケイ酸塩皮膜と、少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層の上の強化型希土類ケイ酸塩マトリックスの犠牲皮膜と、犠牲皮膜の上の第２の希土類ケイ酸塩皮膜と、第２の希土類ケイ酸塩皮膜の上の外層とを含む。第１の希土類ケイ酸塩皮膜は少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層を含み、第２の希土類ケイ酸塩皮膜は少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層を含む。犠牲皮膜は約４ミル（ｍｉｌ）〜約４０ミルの厚さを有する。
【００１０】
タービンブレード又は静翼等のブレードも一般に提供される。一実施形態ではブレードは翼形部を含む。翼形部はＣＭＣ基材を含み、かつ上記皮膜系を有する翼先端の形を画成する。
【００１１】
ＣＭＣ基材の上に犠牲皮膜をテープ堆積する方法も一般に提供される。一実施形態では、この方法は、フィルムの表面にマトリックス材料を塗工する工程と、マトリックス材料を乾燥させて溶媒を除去する工程と、乾燥したマトリックス材料をフィルムからＣＭＣ基材に転移させる工程とを含む。マトリックス材料は希土類ケイ酸塩粉末と焼結助剤と溶媒の混合物を一般に含む。
【００１２】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の図面を参照することによってさらによく理解されるだろう。本明細書に組み込まれてその一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を示すとともに、本明細書と合わせて本発明の原理を説明するものである。
【００１３】
本発明であると考えられる内容は、明細書の結論部分に具体的に記載し、明確に主張している。しかし、以下の説明を添付の図面と合わせて参照することで、本発明は最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＣＭＣ材料で構成されるタイプの例示的タービンブレードを概略的に示す斜視図である。
【図２】タービンブレードの翼先端上に位置する例示的な皮膜系を示す図である。
【図３】図２の例示的な皮膜系の、翼先端における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書及び図面中に用いる同一の参照符号は、本発明における同一もしくは類似の特徴ないし要素を表す。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明し、その１以上の例を図面に示す。なお、各例は本発明を説明するために提示するものであり、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲又は主旨から逸脱することなく本発明に対してさまざまな改変や変形が可能であることは当業者には明らかだろう。例えば、ある実施形態の一部として図示ないし説明される特徴を他の実施形態に応用することで、さらに別の実施形態とすることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲並びにその均等物の範囲内にある改変及び変形をも対象とすることを意図している。
【００１７】
本開示では、特に明示的に記載しないかぎり、ある層が別の層もしくは基材の「上」にあると記載する場合、両層は互いに直接接触してもよいし、両層間にさらに別の層もしくは構造が存在してもよい。したがって、「上」という表現は両層の相対的な位置関係を示すにすぎず、必ずしも「上側」にあることを意味しない。なぜなら、上下の相対的な位置関係は観察者から見た装置の向きに依存するためである。
【００１８】
本開示では、化学元素は元素の周期表に一般的に用いられる類の一般的な化学記号を用いて記述する。例えば、水素はその一般的な化学記号Ｈによって表し、ヘリウムはその一般的な化学記号Ｈｅによって表す、等である。「Ｌｎ」は、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）の希土類元素、又はその混合物を表す。一部の特定の実施形態では、Ｌｎはネオジム、ガドリニウム、エルビウム、イットリウム、及びその混合物から成る群から選択される。
【００１９】
本明細書では、ＣＭＣ翼先端に対する皮膜（コーティング）並びにその形成方法を一般に提示する。ＣＭＣ翼先端に対する皮膜は比較的厚肉かつ高密度で、タービンエンジン環境におけるスポーリングや摩擦に対して機械的耐性を有する。皮膜は、セラミック粒子、焼結助剤、有機バインダー、及び可塑剤を充・したテープを貼付することによって堆積させる。
【００２０】
テープ堆積による厚肉の犠牲皮膜は一般にそれより薄い複数の他層と合わせて提供され、ＣＭＣ基材上のＥＢＣを形成する。翼先端に犠牲皮膜を形成すると、犠牲皮膜は、翼先端とシュラウドとの接触によって消失しうる程度の厚さを提供する。したがって、摩擦事象において生じるこの犠牲皮膜の犠牲過程は、ＥＢＣの下地層（ＣＭＣを酸化から守る比較的薄い下地層であるボンドコート、及び／又はＣＭＣを高温蒸気の浸透から保護する希土類二ケイ酸塩の比較的薄い下地層など）を保護するように作用する。なお、犠牲皮膜それ自体が高温蒸気の浸透に対して何らかの保護を与えるものであってもよい。
【００２１】
一般に、この皮膜系の全体は以下のように記述できる。すなわち、ボンドコートと、１層以上の高密度の希土類ケイ酸塩層と、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム（ＢＳＡＳ）もしくは金属ケイ素粒子の不連続相が混合された希土類二ケイ酸塩マトリックス（本明細書では「強化型希土類二ケイ酸塩マトリックス」と言う）の厚膜層（少なくとも約８ミル、好ましくは少なくとも約１５ミル）と、任意選択である１層以上の希土類ケイ酸塩の外層と。これらの層のそれぞれについては本明細書中に記載する具体的な実施形態に関連して後に詳しく説明する。
【００２２】
図１は、ガスタービンエンジンの例示的なタービンブレード１０を示す。タービンブレード１０は、航空機のガスタービンエンジンのタービン部内にあるディスク又はロータ（図示せず）に取り付けるように適合されたものとして一般的に表されている。そのため、タービンブレード１０はダブテール１２を備えたものとして示されている。ダブテール１２は、ディスクの円周に形成される相補的なダブテールスロットと・みあうことによってタービンブレード１０をタービンディスクに固定するものである。図１に示すように、この・みあい部はタング１４と呼ばれる突起部を備えている。この突起部が、ダブテールスロットによって画成される凹部と係合する。タービンブレード１０はまたプラットフォーム１６を有するものとして示されている。プラットフォーム１６は、翼形部１８と、その表面がダブテール１２を画成するシャンク１５とを隔てる。
【００２３】
タービンブレード１０はプラットフォーム１６の反対側に位置する翼先端１９を有する。したがって翼先端１９はタービンブレード１０の半径方向における最外部分を概ね画成し、したがってガスタービンエンジンの静止シュラウド（図示せず）と隣接する位置となるように構成されうる。上記のように、翼先端１９は運転中にシュラウドと接触しえ、翼先端１９とシュラウドとの間に摩擦事象を起こしうる。
【００２４】
ある特定の実施形態では、翼先端１９は翼先端シュラウド（図示せず）をさらに備えていてもよい。翼先端シュラウドは同一段の隣接するブレードの翼先端シュラウドとともにブレード周りの帯状部分を画成する。これはブレードの振動を低減し、空気流特性を向上させることができる。シール歯を組み込むことにより、翼先端と翼先端を取り囲むシュラウドとの間での燃焼ガスのリークが低減され、翼先端シュラウドはそれによってタービン効率を高めることがさらに可能となる。
【００２５】
翼形部１８、プラットフォーム１６、及び翼先端１９は、エンジンの運転中に高温の燃焼ガスに直接さらされるため、材料に対する要求条件が極めて厳しい。プラットフォーム１６と翼先端１９はタービン部内の高温ガス経路に対して内側と外側の流路表面を形成する点でタービンブレードにおいてさらに負担の大きい領域となっている。また、プラットフォーム１６は、高温の燃焼ガスとそれより低温のガス（シャンク１５、そのダブテール１２、及びタービンディスクがこれにさらされる）との混合を防止するシールを形成する。さらに、大きなひずみ荷重と、翼先端１９と翼先端１９を取り囲むシュラウドとの間の相互摩耗作用により、翼先端１９にはクリープが生じる。ダブテール１２もまた負担の大きい領域となっている。これは、ダブテールスロットとの係合から生じる摩耗と大きな荷重、並びにタービンブレード１０によって生じる大きな遠心荷重を受けることによる。
【００２６】
図２と図３を参照すると、皮膜系２０は、翼先端１９を画成するＣＭＣ基材２４の上に厚膜のＥＢＣ２２が形成されたものとして示されている。記載した例示的実施形態では、ＣＭＣ基材２４の表面２５の上にボンドコート２６が備わっている。ボンドコート２６の上には第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａが備わり、これは少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層から形成される。この少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層の上には強化型希土類二ケイ酸塩マトリックスの犠牲皮膜３０が備わっている。犠牲皮膜３０は厚さが約４ミル〜約４０ミル（例えば約８ミル〜約２５ミル、より具体的な例として約１６ミル〜約２４ミル）である。犠牲皮膜３０の上には第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂが備わり、これは少なくとも１層の希土類ケイ酸塩層から形成される。そのため希土類ケイ酸塩皮膜（２８ａと２８ｂの総称）は翼先端１９において犠牲皮膜３０を取り囲む。これについては後に詳述する。最後に、第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂの上に外層３２が備わっている。各層については後に詳しく説明する。
【００２７】
上述のように、ボンドコート２６はＣＭＣ基材２４の上に設けられており、ほとんどの実施形態ではＣＭＣの表面２５と直接的に接している。ボンドコート２６は一般に下地となるＣＭＣ基材２４の酸化を防止する。ある特定の実施形態ではボンドコート２６はケイ素ボンドコートである。
【００２８】
第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａは一般に高温蒸気を遮断する。一実施形態では、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａは、スラリー堆積した少なくとも１層の二ケイ酸イッテルビウム・イットリウム（ＹｂＹＤＳ）層から形成される。高温蒸気を遮断するために、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａ中に他のケイ酸塩層、例えばＹｂＤＳ、ＬｕＤＳ、ＴｍＤＳ、ＬｕＹＤＳ、ＴｍＹＤＳ等（ただし、Ｌｕ＝ルテチウム、Ｔｍ＝ツリウムである）が存在してもよい。ただし、任意の希土類二ケイ酸塩が使用できる。
【００２９】
強化型希土類ケイ酸塩マトリックスの犠牲皮膜３０は、一般に少なくとも１層のＢＳＡＳ強化希土類ケイ酸塩層を約４ミル〜約４０ミル等（例えば約８ミル〜約２５ミル、より具体的な例として約１６ミル〜約２４ミル）の所望の厚さにテープ堆積することによって形成される。所望の厚さの犠牲皮膜３０を得るために複数の層を用いてもよい。犠牲皮膜３０は一般に、エンジン内の他の部品（例えばベーン）と翼先端１９との摩擦事象で犠牲にできる厚さをＥＢＣ２２に付与する。犠牲皮膜３０に関連して記載される希土類ケイ酸塩層は、希土類二ケイ酸塩（例えばＹｂＹＤＳ）、希土類一ケイ酸塩、又はその混合物でありうる。
【００３０】
犠牲皮膜３０は肉厚テープ堆積と焼結工程によって堆積する。これは、溶射法（エッジ効果によって剥落が生じるため）やスラリー堆積法（しかるべき厚さとするには複数回の塗工と熱処理が必要になるため）ではブレードの先端上に厚膜の皮膜を堆積することが非常に困難なためである。肉厚テープ堆積法では、テープにマトリックス材料が充・される。マトリックス材料としては、希土類二ケイ酸塩のスラリー堆積に現在用いられているのと同様なマトリックス材料が挙げられる。本実施形態では希土類二ケイ酸塩の粉末と焼結助剤との混合物を使用する。焼結助剤は約２３００°Ｆ〜約２５００°Ｆの温度において皮膜の稠密化を促進する（これに対し、焼結助剤がない場合の温度は約２８００°Ｆである）。しかし、この方法では複数の粗大粒子（例えば、ＢＳＡＳ粒子、ケイ素粒子、又はその混合物）もテープ内に含まれ、その含有率はセラミック材料の約３０体積％〜約６５体積％となる。残りは微細な希土類ケイ酸塩粉末と焼結助剤である。一実施形態では、この粗大粒子は約５μｍ〜約１００μｍの平均粒径を有する。粗大粒子の添加はスラリー堆積処理の問題解決に役立ち、熱処理後に厚肉の耐クラック層が得られる。中でもＢＳＡＳもしくはケイ素の粗大粒子を用いると、層の多孔率を低く維持するのに役立つ（約２０体積％以下のオーダー、また一部の実施形態では約１０％以下の低い多孔率）。ＺｒＯ2等、それ以外の粗大粒子の場合、多孔率は２０体積％を超えることがある。ＣＭＣ翼先端表面への貼付にあたってテープが柔軟性と粘着性を有するよう、マトリックス材料は有機バインダー（例えばポリビニルブチラール）及び可塑剤（例えば、フタル酸ジブチル又は二安息香酸ジプロピレングリコール）も含有する。テープは、上述したすべての成分並びに１種類以上の溶媒を含むスラリーから形成される。スラリーは、ある調整された厚さに隙間を設定したドクターブレードのもとでフィルム（例えば高分子フィルム）上に付与できる。次に、乾燥によって溶媒を除去するとテープができあがる。いくつかの実施形態では乾燥温度は約１５℃〜約５０℃であり、室温（例えば約２０℃〜約２５℃）において乾燥できる。乾燥工程は任意の好適な時間（例えば約３０分〜約５０時間）にわたって実施できる。このように、テープを用いる方法のもう１つの利点は、翼先端へのテープの貼付後に乾燥工程が不要であるため、厚肉の翼先端の形状が変わるような乾燥欠陥が生じないことにある。
【００３１】
テープは任意の好適な方法によってＣＭＣ基材上に転移させることができる。例えば、テープの粘着と圧力付与との併用、又は加熱と圧力付与の併用によって翼先端の表面粗さの中にテープを少し流し込み、さらにテープを粘着させることで、テープをＣＭＣ基材上に転移させることができる。いずれの方法でもテープの表面にさらに溶媒を塗工することで粘着性を高めることができる。ある特定の実施形態では、これらの方法はスラリー（例えば希土類二ケイ酸塩と焼結助剤、ただしＢＳＡＳ粒子を含まない）の添加と合わせて実施することができる。スラリーを添加すると焼結時に強固な結合が得られる傾向がある。
【００３２】
一部の特定の実施形態では、犠牲皮膜３０を所望の厚さにするために複数回のテープ転移を実施することができる。
【００３３】
第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂも高温蒸気を遮断する。一実施形態では、第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂは、スラリー堆積した少なくとも１層の二ケイ酸イッテルビウム・イットリウム（ＹｂＹＤＳ）層から形成される。高温蒸気を遮断するために、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａに関連して上述したものと同様の他のケイ酸塩層が第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂ中に存在してもよい。
【００３４】
ある特定の実施形態では、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂとはその組成が実質的に同一である。図２を参照すると、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂとは同じ希土類ケイ酸塩皮膜２８の延長部分であるが、両者は翼先端１９において犠牲皮膜３０を取り囲むようにそれぞれ設けられている。図に示すように、分岐点２９は、希土類ケイ酸塩皮膜２８を犠牲皮膜３０の周囲に設けられた第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂとに分離するように作用する。本実施形態では、犠牲皮膜３０は第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂとの内側に完全に包囲され、高温蒸気遮断シールを形成する。第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂは下地となる犠牲皮膜３０に対して機械的安定性を高める（例えばＢＳＡＳ強化ＹｂＹＤＳ層から形成される）ものであってもよい。
【００３５】
第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂはいずれもスラリー堆積法を用いて形成することができる。一実施形態では、第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａの堆積後、犠牲皮膜３０が所望の位置にテープ堆積される。その後、第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂを（スラリー堆積などによって）犠牲皮膜３０及び露出した第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａの上に堆積することができる。犠牲皮膜３０が（例えば、前縁、ブレード表面、後縁などに）存在しない場合、第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂは第１の希土類ケイ酸塩皮膜２８ａと合体して希土類ケイ酸塩皮膜２８の単一層を形成する。
【００３６】
最後に第２の希土類ケイ酸塩皮膜２８ｂの上に外層を設ける。一実施形態では、外層はスラリー堆積した少なくとも１層の一ケイ酸イットリウム（ＹＭＳ）層を含む。外層は蒸気による減肉と溶融ダストからの保護を行う。外層内には、希土類ハフニウム酸塩、希土類ジルコン酸塩、希土類没食子酸塩（例えばＬｎ4Ｇａ2Ｏ9等の単斜晶系型）、希土類一チタン酸塩（例えばＬｎ2ＴｉＯ5）、希土類セリウム酸塩（例えばＬｎ2ＣｅＯ5）、希土類ゲルマニウム酸塩（例えばＬｎ2ＧｅＯ5）、又はその混合物等、希土類ケイ酸塩以外の材料が使用できる。しかし、これらの材料はいずれも希土類ケイ酸塩に比べて熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きい。そのため、希土類一ケイ酸塩が好ましい。酸化ハフニウム、希土類安定化酸化ハフニウム、及び希土類安定化酸化ジルコニウムは蒸気による減肉から保護するが、アルミノケイ酸カルシウムマグネシウム（ＣＭＡＳ）からは保護しない。また、その熱膨張係数は希土類一ケイ酸塩より大きい。
【００３７】
翼先端１９上の厚膜コーティングに加え、ＥＢＣ２２は、他の部品又はＣＭＣ部品の他の部分（例えばシュラウド上など）に厚膜のＥＢＣコーティングを得るための代替方法として使用できる。
【００３８】
以上、本発明について具体的な実施形態を挙げて説明したが、当業者がこれら実施形態以外の形態を採用しうることは明らかである。また、本明細書に記載するコーティング組成に関して「含む」ないし「含有する」の語を用いる場合、それはそのコーティング組成が「基本的に」記載の成分「から成る」（すなわち、記載の成分を含み、かつ開示される基本的かつ新規の機能にかなりの悪影響を及ぼすような他の成分を含まない）実施形態、並びに記載の成分「から成る」（すなわち、記載の各成分中に自然かつ不可避的に存在する汚染物質を除いて記載の成分のみを含む）実施形態を明確に開示し、含んでいる。
【００３９】
本明細書は、最良の形態を含む例を用いて本発明を開示している。また、装置もしくはシステムの作製と使用、並びに内包される方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように書かれている。本発明の特許可能範囲は特許請求の範囲によって画成されるとともに、当業者が想到する他の例を含みうる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造要素を有する場合、或いは特許請求の範囲の文言と大差のない等価な構造要素を有する場合に、特許請求の範囲の範囲内にあるものと考えられる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  タービンブレード
１２  ダブテール
１４  タング
１５  シャンク
１６  プラットフォーム
１８  翼形部
１９  翼先端
２０  皮膜系
２２  ＥＢＣ（耐環境コーティング）
２４  基材
２５  表面
２６  ボンドコート
２８、２８ａ、２８ｂ  希土類ケイ酸塩皮膜
２９  分岐点
３０  犠牲皮膜
３２  外層
【図１】
0006727866.tif 000002
【図２】
0006727866.tif 000003
【図３】
0006727866.tif 000004