(57)【要約】【課題】より低い熱伝導率を与えるけれども適切な耐剥離性を示す断熱被覆を含む被覆された耐剥離性金属製物品および金属製物品剥離低減方法が提供される。【解決手段】耐剥離性金属製物品（１０）は、金属基体（１１）と、少なくとも一つのセラミック断熱被覆（１５）と、金属基体（１１）の少なくとも一部の上で金属基体（１１）と少なくとも一つのセラミック断熱被覆（１５）との間に配置されたセラミック接合被覆（１３）とを備えており、セラミック断熱被覆（１５）は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含み、セラミック接合被覆（１３）は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る。【選択図】図１
2005313644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基体と、
少なくとも一つのセラミック断熱被覆と、
金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間にあるセラミック接合被覆と、
を備える、耐剥離性金属製物品であって、
セラミック断熱被覆は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含み、
セラミック接合被覆は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る、
ことを特徴とする耐剥離性金属製物品。
【請求項２】
金属基体は、鋼、超合金、チタン合金、および銅合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項３】
熱成長酸化物（ＴＧＯ）層が、金属基体とセラミック接合被覆との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項４】
セラミック接合被覆は、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有することを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項５】
外側セラミック被覆が、前記少なくとも一つのセラミック熱障壁の外側表面に施され、外側セラミック接合被覆は、ジルコニア基であって、Ｓｍ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｌｕ、Ｍｏ、希土類酸化物、イットリウム、スカンジウム、インジウム、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含むことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項６】
ＹＳＺから成るセラミック層が、少なくとも一つのセラミック断熱被覆のうちの二つの間に配置されることを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項７】
セラミック層は、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有することを特徴とする請求項６記載の物品。
【請求項８】
少なくとも一つのセラミック断熱被覆は、溶射、スパッタリング、および電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）から成る群より選択されるプロセスによって施され、少なくとも一つのセラミック断熱被覆は、約１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項９】
物品は、ガスタービンエンジン部材を画成することを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項１０】
ＴＧＯ層と金属基体との間に金属接合被覆層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項１１】
金属接合被覆は、オーバーレイ（ＭＣｒＡｌＹ）およびアルミニドから成る群より選択される材料で形成され、金属基体は、アルミナ層を形成できるニッケル基超合金で形成されることを特徴とする請求項１０記載の物品。
【請求項１２】
金属基体を用意し、
金属基体を、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含む少なくとも一つのセラミック断熱被覆で被覆し、
イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成るセラミック接合被覆を、金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間に配置する、
工程を含むことを特徴とする、金属製物品における剥離を低減する方法。
【請求項１３】
前記のセラミック接合被覆を配置することは、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有するセラミック接合被覆を配置することを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記の用意する工程は、鋼、超合金、チタン合金、および銅合金から成る群より選択される金属基体を用意することを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
金属基体とセラミック接合被覆との間に配置される熱成長酸化物（ＴＧＯ）層を提供するさらなる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、外側セラミック被覆を前記少なくとも一つのセラミック熱障壁の外側表面に施すさらなる工程を含み、外側セラミック接合被覆は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、インジウム、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
ＹＳＺから成るセラミック層を少なくとも一つのセラミック断熱被覆のうちの二つの間に配置するさらなる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記のセラミック層を配置することは、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有するセラミック層を配置することを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記の金属基体を少なくとも一つのセラミック断熱被覆で被覆することは、溶射、スパッタリング、および電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）から成る群より選択されるプロセスによって少なくとも一つのセラミック断熱被覆を施すことを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記の金属基体を少なくとも一つのセラミック断熱被覆で被覆することは、約１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を有する少なくとも一つのセラミック断熱被覆で被覆することを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
金属基体と、
少なくとも一つのセラミック断熱被覆と、
金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間にあるセラミック接合被覆と、
金属基体とセラミック接合被覆との間に配置される熱成長酸化物（ＴＧＯ）層と、
ＴＧＯ層と金属基体との間にある金属接合被覆層と、
を備える、耐剥離性金属製物品であって、
セラミック断熱被覆は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含み、
セラミック接合被覆は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る、
ことを特徴とする耐剥離性金属製物品。
【請求項２２】
金属基体は、鋼、超合金、チタン合金、および銅合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２３】
セラミック接合被覆は、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有することを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２４】
外側セラミック被覆が、前記少なくとも一つのセラミック熱障壁の外側表面に施され、外側セラミック接合被覆は、ジルコニア基であって、Ｓｍ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｌｕ、Ｍｏ、希土類酸化物、イットリウム、スカンジウム、インジウム、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含むことを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２５】
ＹＳＺから成るセラミック層が、少なくとも一つのセラミック断熱被覆のうちの二つの間に配置されることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２６】
セラミック層は、おおよそ０．５と３．０ミルの間、好ましくは約１．０ミルの厚みを有することを特徴とする請求項２５記載の物品。
【請求項２７】
少なくとも一つのセラミック断熱被覆は、溶射、スパッタリング、および電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）から成る群より選択されるプロセスによって施され、少なくとも一つのセラミック断熱被覆は、約１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２８】
物品は、ガスタービンエンジン部材を画成することを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２９】
金属接合被覆は、オーバーレイ（ＭＣｒＡｌＹ）およびアルミニドから成る群より選択される材料で形成され、金属基体は、アルミナ層を形成できるニッケル基超合金で形成されることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定化ジルコニアの界面層が金属製部品と断熱被覆との間に配置されるように金属製部品に施される断熱被覆のためのセラミック材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、燃料の形態における化学ポテンシャルエネルギーを熱エネルギーに、さらには、航空機の推進、電力の発生、流体のポンプ輸送、その他などに使用するための力学的エネルギーに変換するよく開発された機構である。今の所ガスタービンエンジンの効率を改善するための主に可能な達成方法は、より高い作動温度を使用することであるように思われる。しかしながら、ガスタービンエンジンに使用される金属材料は現在、その熱安定性の上限のごく近くにある。現代のガスタービンエンジンの最高温度部分においては、金属材料は、その融点を超える気体温度において使用される。これらは、空冷されるので持ちこたえる。しかしながら、空冷を行うとエンジン効率が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、冷却されるガスタービン航空機装置と共に使用するための断熱被覆が広範囲に開発されてきた。断熱被覆（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）（ＴＢＣ）を使用することで、必要な冷却空気の量を実質的に低減することができ、それによって、対応する効率の増加が得られる。ガスエンジンタービン部品を保護するために一般に使用されているＴＢＣの一つは、５９重量％  Ｇｄ2Ｏ3−４１  ＺｒＯ2を含む。低い熱伝導率を与えるとはいえ、このようなＧｄ−Ｚｒ基ＴＢＣは、従来のイットリア安定化ジルコニア、例えば７ＹＳＺより低い耐剥離性を示すことがある。このような剥離の受け易さは、Ｇｄ−Ｚｒ系のより低い破壊靭性特性から生じると思われる。
【０００４】
それに応じて、さまざまな安定化ジルコニア、例えば７ＹＳＺの初期の薄層（公称０．５〜１ミル（ｍｉｌ））を組み込むことで、Ｇｄ−Ｚｒ系の耐剥離性が向上することが見出されている。完全に理解されている訳ではないが、このような耐剥離性の向上はおそらく、７ＹＳＺのより高い破壊靭性から生じ、それによって、７ＹＳＺは、ＴＢＣ／接合被覆（あるいはより具体的には、アルミナ層）界面において生じる応力に耐えるようになる。７ＹＳＺ中間層（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ）の可能性のある別の有利な効果はおそらく、ガドリニア（Ｇａｄｏｌｉｎｉａ）と、基体合金または接合被覆の表面上に生成するアルミナスケールとの間の可能性のある有害な相互作用の打ち消しに関連する。作用している機構にもかかわらず、薄い７ＹＳＺ中間層の付加は、Ｇｄ−Ｚｒ基ＴＢＣのより低い破壊靭性を補償して、耐剥離性を向上させることが示されている。
【０００５】
耐剥離性のほかに、耐食性を示すＴＢＣを作成する必要もある。腐食は、エンジンによって吸い込まれあるいは遊離される微粒子がエンジン作動中に非常に高速でＴＢＣに衝突するときに生じる。これによって結果として、ＴＢＣの表面から下の方へとＴＢＣが摩耗することになる。通常、大きな粒子は圧縮機内で遠心力が作用し、微細な粒子だけがタービン内へと衝突発生を生じさせる傾向があるので、ＴＢＣの非常に小さな粒子だけが、所定の衝突発生によって腐食される。このような腐食発生によって、発生ごとにＴＢＣの小さな塊（ｃｈｕｎｋ）を遊離させ、ＴＢＣの厚みを局所的に少しばかり低減する。より低い破壊靭性を示すより低い熱伝導率のＴＢＣ（５９ＧｄＺｒなど）は、腐食を受け易い。
【０００６】
しかしながら、Ｇｄ−Ｚｒ基ＴＢＣ、特に５９重量％  Ｇｄ2Ｏ3−４１  ＺｒＯ2は、相対的に低い熱伝導係数を示すとはいえ、いっそう低い熱伝導率を示すＴＢＣが必要とされている。このようなＴＢＣは、現在の系が示すより低い耐剥離性および耐食性を示す。このような耐剥離性は理想的には、ＴＢＣが下に存在する部品から分離する抵抗性およびＴＢＣを含むさまざまな層が互いに分離する抵抗性の両方において現れる。
【０００７】
一般的に言って、金属材料は、セラミック材料の熱膨張係数を上回る熱膨張係数を有する。その結果として、成功する断熱被覆の開発において取り組む必要のある問題の一つは、セラミック材料の熱伝導係数を金属基体によりぴったりと適合させて、それによって、加熱の際に基体が膨張するときに、セラミック被覆材料が割れないようにすることである。ジルコニアは、高い熱膨張係数を有しており、これが、金属基体上の断熱材料としてジルコニアが成功する主要な理由である。
【０００８】
現在使用されている電子ビーム物理蒸着されたジルコニア基被覆の成功にもかかわらず、優れた断熱特性を示す改良された被覆、特に被覆密度で標準化したときに断熱特性の向上した被覆が引き続き望まれている。重量は常に、ガスタービンエンジン、特に回転部品を設計するときの重要な要因である。セラミック断熱被覆は、負荷を支持する材料ではなく、その結果として、セラミック断熱被覆は、強度を向上させずに重量を付加する。最大の断熱特性を与えながら付加する重量を最小限にするセラミック断熱材料が切望されている。また明らかに、長寿命、安定性、経済性、その他が一般に望まれている。
【０００９】
従って、必要とされているのは、より低い熱伝導率を与えるけれども適切な耐剥離性を示す断熱被覆を含む被覆された部品である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明の目的は、断熱被覆の耐剥離性を向上させるよう７ＹＳＺの界面層が金属製部品と断熱被覆との間に配置されるように金属製部品に施される断熱被覆のためのセラミック材料を提供することである。
【００１１】
本発明に従うと、耐剥離性金属製物品は、金属基体と、少なくとも一つのセラミック断熱被覆と、金属基体の少なくとも一部の上で金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間に配置されたセラミック接合被覆とを備え、セラミック断熱被覆は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含み、セラミック接合被覆は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る。
【００１２】
本発明にさらに従うと、耐剥離性金属製物品は、約１．５Ｗ／ｍ℃未満の熱伝導率を有する少なくとも一つのセラミック断熱被覆を含む。
【００１３】
本発明にさらに従うと、金属製物品における剥離を低減する方法は、金属基体を用意し、金属基体を、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含む少なくとも一つのセラミック断熱被覆で被覆し、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成るセラミック接合被覆を、金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間に配置する、工程を含む。
【００１４】
本発明にさらに従うと、耐剥離性金属製物品は、金属基体と、少なくとも一つのセラミック断熱被覆と、金属基体と少なくとも一つのセラミック断熱被覆との間にあるセラミック接合被覆と、金属基体とセラミック接合被覆との間に配置された熱成長酸化物（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｇｒｏｗｎ  ｏｘｉｄｅ）（ＴＧＯ）層と、ＴＧＯ層と金属基体との間にある金属接合被覆層とを備え、セラミック断熱被覆は、ジルコニア基であって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムから成る群より選択される少なくとも一つの他の元素を含み、セラミック接合被覆は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る。
【００１５】
本発明の一つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明内に述べられる。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、および請求項から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
さまざまな図面内の同様の参照番号および符号は、同様の部材を示している。
【００１７】
従って、本発明の教示は、セラミック断熱被覆（ＴＢＣ）と、セラミックＴＢＣと金属基体との間に配置された安定化ジルコニアのセラミック接合被覆とを備える、金属基体を有する金属製物品、好ましくはガスタービンエンジン部材を提供することである。好ましいセラミック接合被覆は、７ＹＳＺであるとはいえ、他のイットリア安定化ジルコニア、例えば、約１〜２０重量％のイットリアを含む安定化ジルコニアとすることもできる。全ての場合にセラミックＴＢＣは、ジルコニア基であって、以下の元素すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｙ、Ｍｏ、およびＣ、希土類酸化物、スカンジウム、およびインジウムのうちの一つまたは複数が添加されており、これらの元素は、１〜５０、好ましくは２〜４０モル％のＭ2Ｏ3酸化物（Ｍは上に一覧として挙げられた元素を表す）で存在している。イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は、イットリア安定化ジルコニアが取り付けられている金属製物品が熱サイクルを受けるときに生じる応力にイットリア安定化ジルコニアが耐えることができる所望の機械的完全性を示す。その結果、ＹＳＺのセラミック接合被覆は、金属製物品とセラミックＴＢＣとの間の安定化橋（ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ  ｂｒｉｄｇｅ）として作用し、それによって、セラミックＴＢＣの耐剥離性（または繰り返し耐性（剥離）寿命（ｃｙｃｌｉｃ  ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ  （ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ）  ｌｉｆｅ））が向上する。
【００１８】
図１を参照すると、金属物品を形成する金属基体１１と、セラミックＴＢＣと、セラミック接合被覆とから構成される本発明の金属製部品１０の構成が例示される。物品は、貴金属を含むこともできるアルミニド（ａｌｕｍｉｎｉｄｅ）またはオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）（ＭＣｒＡｌＹ）接合被覆などのセラミック接合被覆と基体との間に金属接合接合被覆を含むこともできる。代替として、基体は、付着性アルミナ層を形成できる材料を含むことができ、それによって、金属接合被覆は不要になる。金属基体１１は、セラミックＴＢＣ１５で被覆される部品を形成する。好ましくは、金属基体１１は、鋼、超合金、チタン合金、および銅合金で形成される。上述したように、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成るセラミック接合被覆層１３は、金属基体１１の外側表面に堆積される。セラミック接合被覆層１３は好ましくは、厚みが０．５と３ミルの間であり、最も好ましくは、厚みが約１ミルである。同様に、セラミックＴＢＣは、セラミック接合被覆層１３の最も外側の層に施される。
【００１９】
セラミックＴＢＣ１５は、さまざまなプロセスによってセラミック接合被覆層１３に施すことができる。このようなプロセスには、限定される訳ではないが、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、高速酸素燃料プロセス（ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｘｙｇｅｎ  ｆｕｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）（ＨＶＯＦ）、爆発銃（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  ｇｕｎ）（Ｄ−Ｇｕｎ（Ｄ−ガン））を用いるもの、などの溶射プロセス、およびスパッタリングが含まれる。セラミックＴＢＣ１５を堆積させる好ましい方法は、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）を含む。ＥＢＰＶＤの使用は、極端な温度での用途に適した構造を発生させ、従って、高温セクションのタービン部材を被覆するのにより適しているので、ＥＢＰＶＤの使用によって確実な利点が得られる。溶射処理は、複雑な形状の大きな部材を被覆する利点を与え、燃焼器などの部材を被覆するのにより適している。
【００２０】
ガスタービン用途においては、金属基体１１の裏面１９は、冷却空気（図示せず）によって冷却されることになり、セラミックＴＢＣ１５の外側表面２１は、高温に曝されることになる。熱流は、外側表面２１から冷却表面裏面１９へ流れることになり、熱流量は、セラミックＴＢＣ１５によって実質的に低減されることになる。
【００２１】
図２を参照すると、本発明の金属製部品１０の代替の実施態様が例示される。金属製部品１０は、金属基体１１とセラミック接合被覆層１３との間に配置された熱成長酸化物（ＴＧＯ）１７の付加によって増強（ａｕｇｍｅｎｔ）されている。先のように、セラミック接合被覆層１３は好ましくは、厚みがおおよそ０．５と３．０ミルの間であり、最も好ましくは、厚みが約１．０ミルである。
【００２２】
図５を参照すると、金属接合被覆層５１が金属基体１１とセラミック接合被覆層１３との間に施されている代替の実施態様が例示される。金属接合被覆層５１は、アルミニウムを含有する被覆から構成される。この金属被覆の組成は、連続した薄いゆっくりと成長する酸化アルミニウム層が、作動中に金属接合被覆上に生成するように、選択される。この酸化アルミニウムは、当業技術内では一般に熱成長酸化物すなわちＴＧＯとして知られている。通常の金属接合被覆層５１は、ＡＰＳ、ＬＰＰＳ、陰極アーク、およびその他の技術によって堆積されたＮｉＣｏＣｒＡｌＹオーバーレイ被覆、Ｐｔを電気めっきし、次にＮｉＡｌを蒸気被覆し、さらにこの被覆を拡散熱処理して（Ｎｉ，Ｐｔ）Ａｌを形成することによって形成された（Ｎｉ，Ｐｔ）Ａｌ被覆などを含む。上述したように、金属接合被覆層５１が存在しないと、ＴＧＯ層１７が、金属基体１１とセラミック接合被覆層１３との間に生成する。金属接合被覆層５１を有する系では、このＴＧＯ層１７は、金属接合被覆層５１とセラミック接合被覆層１３との間に生成する。ＴＧＯ層１７の厚みは一般に、セラミック被覆されたままの部品上で０．１〜０．５ミクロンの厚みであり、使用中に１０ミクロンの厚みまで成長する。酸素は非常にゆっくりと酸化アルミニウムを通って拡散するので、ＴＧＯ層１７は、超合金部品に耐酸化性を与える原因となる。
【００２３】
図３を参照すると、本発明の金属製部品１０の代替の実施態様が例示される。７ＹＳＺから成るセラミック接合被覆層１３をセラミックＴＢＣ１５と金属基体１１との間に配置するのに加えて、外側セラミック被覆３１がさらに施されている。外側セラミック被覆３１は、金属基体１１の最も外側の被覆を形成する。実際、ＹＳＺから成るので、外側セラミック被覆３１は、本質的に良好な機械的完全性を有し、作動中に金属製部品１０が経験する応力に対する耐剥離性をさらに高める。さらに、外側セラミック被覆３１は、金属製部品１０の最も外側の表面が腐食する傾向を低下させる。外側セラミック被覆３１は好ましくは、厚みがおおよそ０．５と３．０ミルの間であり、最も好ましくは厚みが約１．０ミルである。
【００２４】
図４を参照すると、少なくとも二つの層のセラミックＴＢＣ１５、１５’が、金属基体１１上に、より詳細には、セラミックＴＢＣ１５、１５’から金属基体１１を分離するセラミック接合被覆層１３上に堆積されている、本発明の金属製部品１０の代替の実施態様が例示される。ＹＳＺから成るセラミック層３３が、二つのセラミックＴＢＣ１５、１５’を分離している。二つのセラミックＴＢＣ１５、１５’の間にあるＹＳＺ、好ましくは７ＹＳＺから成るセラミック層３３は、機械的完全性を向上させるように役立ち、これによって、セラミックＴＢＣ１５、１５’は、互いに付着されている。その結果、複数のセラミックＴＢＣ１５、１５’の耐剥離性の全体の向上が、向上する。セラミック層３３は好ましくは、厚みが０．５と３．０ミルの間であり、最も好ましくは厚みが約１．０ミルである。
【００２５】
二つの電子ビーム銃を用いたＥＢ−ＰＶＤ被覆試験を行ったが、そこでは、セラミック熱障壁を形成するようにさまざまな組成を金属基体１１に施した。各組成に対して耐剥離性を測定し、それによって、各組成の剥離に対する基準値に到達した。次に、厚みが約１ミルのＹＳＺセラミック接合被覆、特に、７ＹＳＺ接合被覆を金属基体１１とセラミック熱障壁との間に配置した。耐剥離性を再び測定し、基準値と比較した。ＥＢＰＶＤで施したＴＢＣを含む組成と、これらを形成するのに用いたプロセスとは、以下の：
Ｍｏと層状に重ねられた７ＹＳＺ（一つの銃が絶えず７ＹＳＺを蒸発させ、もう一方の銃が７ＹＳＺとＭｏの間で交代する）；
均一なＭｏを有する７ＹＳＺ（一つの銃が絶えず７ＹＳＺを蒸発させ、もう一方の銃が絶えずＭｏを蒸発させる）；
Ｃと層状に重ねられた７ＹＳＺ（一つの銃が絶えず７ＹＳＺを蒸発させ、もう一方の銃が７ＹＳＺとＣの間で交代する）；
均一なＣを有する７ＹＳＺ（一つの銃が絶えず７ＹＳＺを蒸発させ、もう一方の銃が絶えずＣを蒸発させる）；
Ｍｏと層状に重ねられた５９ＧｄＺｒ（一つの銃が絶えず５９ＧｄＺｒを蒸発させ、もう一方の銃が５９ＧｄＺｒとＭｏの間で交代する）；
均一なＭｏを有する５９ＧｄＺｒ（一つの銃が絶えず５９ＧｄＺｒを蒸発させ、もう一方の銃が絶えずＭｏを蒸発させる）；
Ｃと層状に重ねられた５９ＧｄＺｒ（一つの銃が絶えず５９ＧｄＺｒを蒸発させ、もう一方の銃が５９ＧｄＺｒとＣの間で交代する）；
均一なＣを有する５９ＧｄＺｒ（一つの銃が絶えず５９ＧｄＺｒを蒸発させ、もう一方の銃が絶えずＣを蒸発させる）；
である。
【００２６】
全ての場合、約１ミルの厚みの純粋な７ＹＳＺセラミック接合被覆層の使用によって、基準値と同等かまたはそれより良好に耐剥離性が向上した。７ＹＳＺセラミック接合被覆層強化組成の耐剥離性は、１５０と３００時間の間であると測定された。
【００２７】
本発明の一つまたは複数の実施態様を説明した。それにもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱せずにさまざまな変形を行い得ることが理解されるであろう。従って、他の実施態様は、添付の請求項の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のセラミック被覆と金属基体との間に配置されるセラミック接合被覆層の図である。
【図２】本発明のセラミック被覆と熱成長酸化物（ＴＧＯ）被覆との間に配置されるセラミック接合被覆層の図である。
【図３】外側セラミック被覆が施されている本発明の実施態様の図である。
【図４】ＹＳＺのセラミック層が二つのセラミック断熱被覆間に配置されている本発明の実施態様の図である。
【図５】本発明のＴＧＯ被覆と金属基体との間に配置されている金属接合被覆層の図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…金属製部品
１１…金属基体
１３…セラミック接合被覆層
１５、１５’…セラミックＴＢＣ
１７…ＴＧＯ層
１９…裏面
２１…外側表面
３３…セラミック層
５１…金属接合被覆層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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