(57)【要約】【課題】  本発明は、イオンプラズマ蒸着被覆膜を使用して、物品を高温酸化環境から保護する方法に関する。【解決手段】  物品を高温酸化環境から保護する方法と共に、その方法において使用するのに適する合金組成及びイオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）、並びにそのような環境において使用するための物品が提示される。方法は、基板（１１０）を提供することと、イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を提供することと、イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を使用して、イオンプラズマ蒸着プロセスにより、基板（１１０）上に保護被覆膜を蒸着することとを含む。イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）は、約２原子％〜約２５原子％のクロムを含み、残部は、アルミニウムを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を高温酸化環境から保護する方法において、
基板（１１０）を提供することと；
約２原子％〜約２５原子％のクロム、及び
少なくとも約７０原子％のアルミニウムを含むイオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８を提供することと；
前記イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を使用して、イオンプラズマ蒸着プロセスにより、前記基板（１１０）上に保護被覆膜を蒸着することとから成る方法。
【請求項２】
前記イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を提供することは、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム、炭素及びホウ素のうちの少なくとも１つを更に含むターゲット（１０８）を提供することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を提供することは、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料と、炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料とを更に含むターゲット（１０８）を提供することを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記保護被覆膜を蒸着する前に、前記基板（１１０）を金属層によって被覆することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基板（１１０）を金属層によって被覆することは、プラチナ、パラジウム、ニッケル及びコバルトのうちの少なくとも１つから成る金属層によって前記基板（１１０）を被覆することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記保護被覆膜を蒸着した後、前記基板（１１０）を熱処理することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記基板（１１０）を提供することは、ニッケル合金、鉄合金及びコバルト合金のうちの少なくとも１つを提供することを含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記基板（１１０）上に前記保護被覆膜を蒸着することは、前記基板（１１０）に負電位バイアスを印加することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記基板（１１０）上に前記保護被覆膜を蒸着することは、前記基板（１１０）を接地することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記保護被覆膜を蒸着することは、少なくとも８０体積％の単一相から成る保護被覆膜を形成することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記保護被覆膜を蒸着することは、少なくとも８０体積％のＢ２構造化アルミナイド金属間相から成る保護被覆膜を形成することを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記保護被覆膜を蒸着することは、少なくとも２つの相から成る保護被覆膜を形成することを含む請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記保護被覆膜を蒸着することは、Ｂ２構造化アルミナイド金属間相及びプラチナアルミナイド（ＰｔＡｌ２）から成る保護被覆膜を形成することを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
物品を高温酸化環境から保護する方法において、
ニッケル系超合金から成る基板（１１０）を提供することと；
約２原子％〜約２５原子％のクロム、
ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料、
炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料、及び
少なくとも約７０原子％のアルミニウムを含むイオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を提供することと；
保護被覆膜の蒸着中に、前記基板（１１０）に負電位バイアスを印加しつつ、前記イオンプラズマ蒸着ターゲット（１０８）を使用して、イオンプラズマ蒸着プロセスにより、前記基板（１１０）上に、保護被覆膜を蒸着することと；
前記保護被覆膜を蒸着した後、前記基板（１１０）を熱処理することとから成り、
熱処理後、前記保護被覆膜は、Ｂ２構造化アルミナイド金属間相から成る方法。
【請求項１５】
約２原子％〜約２５原子％のクロムと；
ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料と；
炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料と；
少なくとも約７０原子％のアルミニウムとを含む合金。
【請求項１６】
前記合金は、少なくとも約８０原子％のアルミニウムを含む請求項１５記載の合金。
【請求項１７】
前記合金は、少なくとも約８５原子％のアルミニウムを含む請求項１６記載の合金。
【請求項１８】
前記合金は、
約９原子％のクロムと；
約１原子％のジルコニウムと；
少なくとも約８５原子％のアルミニウムとを含む請求項１５記載の合金。
【請求項１９】
前記合金は、
約９原子％のクロムと；
約１原子％のジルコニウムと；
約２原子％のタンタルと；
少なくとも約８５原子％のアルミニウムとを含む請求項１５記載の合金。
【請求項２０】
前記合金は、
約９原子％のクロムと；
約１．５原子％のハフニウムと；
約１．５原子％のケイ素と；
少なくとも約８５原子％のアルミニウムとを含む請求項１５記載の合金。
【請求項２１】
イオンプラズマ蒸着プロセスで使用するためのターゲット（１０８）において、
約２原子％〜約２５原子％のクロムと；
ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウムおよびそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料と；
炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料と；
少なくとも約７０原子％のアルミニウムとを含む合金を具備するターゲット（１０８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐酸化被覆膜に関する。特に、本発明は、イオンプラズマ蒸着被覆膜を使用して、物品を高温酸化環境から保護する方法に関する。更に、本発明は、イオン蒸着プロセスにおいて使用するのに適する材料組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル（Ｎｉ）系合金、コバルト（Ｃｏ）系合金及び鉄（Ｆｅ）系合金は、高温で、酸化の激しい環境において使用することを目的として設計された物品を形成するために、頻繁に使用される合金である。そのような物品には、航空機のタービン、陸用タービン、船舶用タービンなどのタービンシステムで使用される構成要素がある。ただし、物品は、それらのタービンに限定されない。そのような環境に耐えるため、それらの合金から製造された物品は、被覆膜の形成を必要とする場合が多い。それらの被覆膜は、ここでは、「高温被覆膜」と呼ばれ、被覆膜の下にある合金を酸化及び高温腐食から保護する。場合によっては、高温被覆膜は、熱障壁被覆膜を保持するための、接着被覆膜としても作用する。高温被覆膜は、多くの場合、ニッケルアルミナイド（ＮｉＡｌ）系材料であるが、プラチナニッケルアルミナイド系被覆膜を形成するために、プラチナ（Ｐｔ）を添加することにより変性されることもある。別のケースにおいては、高温被覆膜は、クロム（Ｃｒ）と、アルミニウム（Ａｌ）と、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）及びコバルト（Ｃｏ）のうちの少なくとも１つとを含む合金である。そのような被覆膜は、当該技術においては、「ＭＣｒＡｌＸ被覆膜」と呼ばれることが多い。この場合、Ｍは、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つから成る材料を表し、Ｘは、以下に説明するような添加反応元素を表す。
【０００３】
ニッケルアルミナイド系被覆膜及びＭＣｒＡｌＸ系被覆膜の性能を改善する上で、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素、チタン、ランタン、セリウム、イットリウムなどの反応元素を添加することは、有効であることが判明している。しかし、費用効率よく、整合性をもって、被覆膜に反応元素を添加することは、技術的に著しく困難な問題であることもわかっている。例えば、ＮｉＡｌ系被覆膜及びＭＣｒＡｌＸ系被覆膜を蒸着するときには、電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）が使用されてきたが、反応元素の組成制御を維持することは困難であり、その結果、被覆膜の性能に許容できないほどのばらつきが生じることが判明した。化学蒸着（ＣＶＤ）技法にも、所望の被覆膜合金の組成が複雑になるほど、組成の不整合が起こるという問題がある。
【０００４】
イオンプラズマ蒸着（ＩＰＤ）プロセスは、ＣＶＤ及びＥＢ‐ＰＶＤに代わる高温被覆膜蒸着の方法として、魅力ある技法であり、従来の方法と比較して、組成制御及び製造機器コストの双方において、利点を提供する。しかし、蒸着膜を形成するＮｉＡｌ系ターゲット材料は、非常にもろいため、製造環境におけるＩＰＤの適用は制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、性能、整合性及び費用効率が改善された高温被覆膜を提供することが必要とされる。更に、ＩＰＤ被覆膜形成プロセスにおいて、より信頼性が高く、費用効率に優れた性能を提供し、ターゲットとして使用するのに適する材料が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の必要及びその他の必要に対応するために、本発明の実施形態が提供される。１つの実施形態は、物品を高温酸化環境から保護する方法である。方法は、基板を提供することと、イオンプラズマ蒸着ターゲットを提供することと、ターゲットを使用して、イオンプラズマ蒸着プロセスにより、基板上に保護被覆膜を蒸着することとを含む。ターゲットは、約２原子％〜約２５原子％のクロムを含み、残部は、アルミニウムを含む。
【０００７】
第２の実施形態は、
約２原子％〜約２５原子％のクロムと、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料と、炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料と、アルミニウムとを含む残部とを含む合金である。
【０００８】
第３の実施形態は、本発明の合金から形成され、イオンプラズマ蒸着プロセスにおいて使用するためのターゲットである。
【０００９】
第４の実施形態は、高温酸化環境で使用するための物品である。物品は、基板と、基板上に配置された被覆膜とを具備し、被覆膜は、本発明の物品から形成される。
【００１０】
本発明の上記の特徴、面及び利点、並びにその他の特徴、面及び利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより、更に良く理解されるであろう。図面中、同一の図中符号は、同一の部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
イオンプラズマ蒸着（ＩＰＤ）は、耐摩耗性被覆膜、装飾用被覆膜及び高温保護被覆膜などの工業用途に適用するために使用されてきた物理蒸着プロセスである。図１を参照すると、ＩＰＤ被覆装置１００の一例が示されている。装置１００は、その一部に、真空チャンバ１０２を具備する。真空チャンバ１０２の上方に、陰極アーク源１０４が装着される。陰極アーク源１０４は、第１のＤＣ電源１０６に結合される。陰極アーク源１０４は、その一部に、蒸着されるべき材料から製造されたターゲット１０８を具備する。ＩＰＤプロセスの実行中、陰極アーク源１０４を掃引する電気アークは、ターゲット１０８の表面の材料を蒸発させる。蒸発した材料は、基板１１０上に付着する。アーク放電においては、陰極電流は、非常に小さく、極めて高エネルギーの陰極アークスポットに集中され、高度に電離された金属蒸気から成るプラズマの中で電子流を発生する。アークプロセスのエネルギーが高いため、ターゲット材料の全ての合金元素は、均一に射出される。これにより、ターゲット１０８から基板１１０への、整合性のある予測可能な組成移動が促進される。このプロセスは、１０−３〜１０−６Ｔｏｒｒの典型的な真空の中で実行される。他のＰＶＤ方法とは異なり、溶融材料を収容するためのるつぼ材料は不要である。そのため、ＩＰＤは、密で、純度の高い多成分被覆膜を生成するという利点を有する。
【００１２】
本発明の実施形態は、ＩＰＤ方法に基づく被覆プロセスを使用して、物品を高温酸化環境から保護する方法を含む。それらの実施形態においては、基板１１０が提供される。ここで使用される用語「基板」は、後に被覆膜が上面に配置されるあらゆる物品を意味する。いくつかの実施形態においては、基板１１０は、ニッケル合金、鉄合金及びコバルト合金のうちの少なくとも１つを含み、例えば、当該技術において「超合金」としてよく知られている、強度に優れた高温合金に類する合金を含む。特定の実施形態では、超合金基板を提供することは、ガスタービンアセンブリの高温ガス流路において利用するための構成要素を提供することを含む。そのような構成要素の例には、タービンブレード、ベーン、並びにライナ及び中間部材などの燃焼構成要素などがあるが、それらに限定されない。本発明の方法は、新しい物品を保護する方法として使用するのに適しているのみならず、以前に使用されていた物品を保護する方法として使用するのにも適する。例えば、本発明の方法は、以前にガスタービンアセンブリなどの高温酸化環境において使用されていた物品に対する修理工程で使用するのに適する。従って、本発明のいくつかの実施形態においては、提供される基板１１０は、少なくとも１つの被覆膜を具備する。基板１１０上の被覆膜の組成及び状態に応じて、本発明の方法を実行するために提供される前に、被覆膜が除去されてもよい。あるいは、被覆膜が付着した状態で、基板が提供されてもよい。
【００１３】
ＩＰＤターゲット１０８が提供される。ターゲット１０８は、約２原子％〜約２５原子％のクロムを含み、残部は、アルミニウムを含む。ターゲット１０８としてそのような合金組成を使用することにより、ＮｉＡｌ系被覆膜を製造する他の方法と比較して、いくつかの利点が得られる。本発明の実施形態においてターゲット１０８に使用される材料は、一般に使用されるＮｉＡｌ系材料より著しく安価であり、機械加工しやすい。更に、本発明において使用されるＩＰＤ方法は、優れた組成移動特性を有しているため、被覆プロセスへの反応元素の取り込みを十分に制御できる。従って、いくつかの実施形態においては、提供されるターゲット１０８は、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム、炭素及びホウ素のうちの少なくとも１つを更に含む。いくつかの実施形態においては、ターゲット１０８は、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料と、炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料とを更に含む。特定の実施例においては、ターゲット１０８は、約９原子％のクロムと、約１原子％のジルコニウムとを含み、残部は、アルミニウムを含む。別の実施形態では、ターゲット１０８は、約９原子％のクロムと、約１原子％のジルコニウムと、約２原子％のタンタルとを含み、残部は、アルミニウムを含む。更に別の実施形態においては、ターゲット１０８は、約９原子％のクロムと、約１．５原子％のハフニウムと、約１．５原子％のケイ素とを含み、残部は、アルミニウムを含む。ターゲット１０８として、どの特定の合金組成が選択されるかは、選択される基板１１０の材料の種類、及び保護される物品が耐性を示すと予測される環境曝露の種類を含めた、いくつかの要因によって決まり、そのことは、当業者には認識されるであろう。
【００１４】
市販の典型的なＩＰＤ被覆装置においては、ターゲット１０８は、円筒などの単純な形状を有する。尚、形状は、円筒に限定されない。ターゲット１０８の適切な材料として先に挙げた材料は、当該技術において一般的な材料処理方法により製造される。合金を製造する際、及びそれらの合金を、本発明の実施形態で使用するためのＩＰＤターゲットとして整形する際に、一般に使用されている冶金工程及び製造工程が適することは、当業者には理解されるであろう。従って、いくつかの実施形態においては、イオンプラズマ蒸着ターゲット１０８を提供することは、鋳造処理及び粉末冶金処理のうちの少なくとも一方を使用して製造されたターゲット１０８を提供することを含む。
【００１５】
ターゲット１０８を使用して、先に説明したようなＩＰＤプロセスにより、基板１１０上に保護被覆膜が蒸着される。いくつかの実施形態においては、例えば、基板１１０に結合された第２のＤＣ電源１１２により、基板１１０に負電位バイアスが印加される。負電位バイアスを印加すると、ＩＰＤ被覆中の基板の加熱が増加し、その加熱によって、蒸着される材料と基板１１０の材料の元素の間で、相互拡散及び反応が起こる。その結果、現場で、好都合な被覆膜組成が形成される。例えば、基板１１０がニッケル系超合金から製造されている実施形態の場合、ターゲット１０８から、アルミニウムを豊富に含有する合金の被覆膜がＩＰＤにより形成される間に、基板１１０にバイアスを印加すると、基板の材料とターゲットの材料との間で、相互作用が起こる。それにより、保護被覆膜は、アルミニウム合金被覆膜（ターゲット１０８の組成に類似する組成又はそれと同一の組成）から、ＮｉＡｌ系材料を含む被覆膜へと変換される。いくつかの実施形態においては、負電位バイアスを印加することは、約−１０ボルト（Ｖ）〜約−１，０００Ｖの範囲の電位バイアス、例えば、約−５０Ｖ〜約−２５０Ｖの範囲の電位バイアスを印加することを含む。電位バイアスの値として選択される特定の値は、例えば、蒸着される材料と、基板１１０の材料との間で起こることが望まれる相互作用の量及び種類によって決まる。別の実施形態においては、基板上に保護被覆膜を蒸着することは、基板を接地することを更に含む。基板を接地することにより、バイアスを印加する場合と同様に、基板は加熱され、その結果、先に説明したような相互作用が起こる。
【００１６】
保護被覆膜の厚さは、一般に、例えば、保護されるべき基板１１０が環境にさらされると予測される時間及び温度などの、いくつかの要因によって決まる。いくつかの実施形態においては、保護被覆膜は、約５マイクロメートル（μｍ）〜約２５０μｍの範囲の厚さに蒸着される。特定の実施例では、被覆膜の厚さは、約２５μｍ〜約７５μｍの範囲である。更に、本発明の方法により製造される保護被覆膜は、熱障壁被覆系におけるボンドコートとして使用するのに適する。従って、本発明のいくつかの実施例においては、方法は、例えば、イットリア安定化ジルコニアから成る熱障壁被覆膜のような熱障壁被覆膜によって、前記保護層を被覆することを更に含む。熱障壁被覆膜の付着は、プラズマスプレー及び物理蒸着を含むいくつかの適切なプロセスのうちのいずれかのプロセスによって実現される。尚、適切なプロセスは、ここで挙げた方法に限定されない。
【００１７】
本発明の実施形態は、先に説明した方法の変形を含む。いくつかの実施形態においては、本発明の方法は、保護被覆膜を蒸着する前に、金属層によって基板１１０を被覆することを更に含む。
【００１８】
この金属層によって基板１１０を被覆するのに適する方法は、電気めっき、無電解めっき、化学蒸着及び物理蒸着を含めて、いくつかあり、そのうちのいずれかが使用される。尚、適切な方法は、ここで挙げた方法に限定されない。いくつかの実施形態においては、金属層は、約２μｍ〜約２５μｍの範囲の厚さで蒸着される。特定の実施形態では、金属層の厚さは、約２μｍ〜約６μｍの範囲である。いくつかの実施形態においては、金属層は、プラチナ、パラジウム、ニッケル及びコバルトのうちの少なくとも１つを含む。金属層にニッケル又はコバルトを使用することにより、後に、ニッケルアルミナイドなどの所望の高温相を形成するために保護被覆膜と反応させるときに、それらの材料を利用できる。保護被覆膜を蒸着する前に、プラチナ及びパラジウムのうちの少なくとも一方を含む金属層によって、基板１１０を被覆することにより、方法は、例えば、プラチナ変性ニッケルアルミナイド系保護被覆膜を形成する能力を獲得する。いくつかの実施例においては、金属層によって基板１１０を被覆した後、例えば、約７００℃〜約１，２００℃の範囲の温度で、約３０分〜約８時間の範囲の時間にわたり、基板１１０は、熱処理される。この熱処理工程は、金属層の材料と、例えば、基板１１０の表面におけるＰｔを豊富に含有するＮｉ支持層などの基板材料との相互拡散を発生させる。
【００１９】
その後の、本発明の方法に従った、Ａｌを豊富に含有する合金の蒸着は、例えば、前述の例において説明したような、Ｐｔを豊富に含有するＮｉ支持基板１１０と、Ａｌを豊富に含む材料との相互作用を伴って、プラチナ変性ニッケルアルミナイド系保護被覆膜を形成することができる。この相互作用は、先に説明したように基板１１０にバイアスを印加するか、又は基板１１０を接地することにより、現場でＩＰＤ被覆工程中に実現できる。更に、いくつかの実施形態においては、本発明の方法は、保護被覆膜を蒸着した後に、基板を熱処理することを更に含む。先に説明した、金属層を熱処理するときの熱処理時間及び熱処理温度は、保護被覆膜の熱処理にも適する。被覆膜材料と基板材料との相互作用を更に増補するために、基板１１０にバイアスを印加すること又は基板１１０を接地することと組み合わせて、この熱処理を実行してもよい。あるいは、ＩＰＤ被覆中に実質的な相互作用が発生されないような実施形態においては、相互作用を完全に起こすために、保護被覆膜の蒸着後の基板の熱処理が利用されてもよい。
【００２０】
上述のような熱処理、基板へのバイアス印加、基板接地及びそれらの組み合わせの利用は、一般に、基板から出る元素を、ＩＰＤプロセス中に蒸着された、アルミニウムを豊富に含有する合金と相互に作用させて、様々な保護材料を形成することにより、基板１１０の表面上に保護被覆膜を製造することを目的とする。ＮｉＡｌ系合金の保護被覆膜を形成するために、Ｎｉ系基板を被覆する例については、先に説明した。本発明の方法によれば、本発明の実施形態によるターゲット１０８よりもろく、製造工程が著しく複雑であると考えられるＮｉＡｌ系ターゲット１０８を必要とせずに、そのような被覆膜を形成できるため、好都合である。
【００２１】
基板１１０及びターゲット１０８の組成、熱処理、及びいくつかの実施形態において採用される金属層の組成を選択することにより、本発明の方法を、保護被覆膜の組成を調整するために使用できることは、当業者には理解されるであろう。いくつかの実施形態においては、保護被覆膜を蒸着することは、少なくとも８０体積％の単相、例えば、ＮｉＡｌ系高温被覆膜で一般に見られるＢ２構造化アルミナイド金属間相などの単相から成る保護被覆膜を形成することを含む。他の実施形態では、前記保護被覆膜を蒸着することは、少なくとも２つの相、例えば、上述のＢ２構造化相、及びプラチナ変性ニッケルアルミナイド系高温被覆膜で一般に見られるプラチナアルミナイドＰｔＡｌ２の２つの相から成る保護被覆膜を形成することを含む。従って、いくつかの実施形態では、業界において高温保護被覆膜として一般に使用される構造、組成及び特性を有する被覆膜を製造するために、本発明の方法が使用されてもよい。
【００２２】
以上説明した実施形態の利点を更に利用するために、本発明の別の実施形態は、物品を高温酸化環境から保護する方法であって、
ニッケル系超合金から成る基板１１０を提供することと；
約２原子％〜約２５原子％のクロム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、ケイ素、イットリウム、チタン、ランタン、セリウム及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約４原子％までの材料、炭素、ホウ素及びそれらの組み合わせより成る群から選択される約０．２原子％までの材料、及びアルミニウムを含む残部から成るイオンプラズマ蒸着ターゲット１０８を提供することと；
保護被覆膜の蒸着中に、基板１１０に負電位バイアスを印加しつつ、ターゲット１０８を使用して、イオンプラズマ蒸着プロセスにより、基板１１０上に保護被覆膜を蒸着することと；
保護被覆膜を蒸着した後、基板１１０を熱処理することとから成る。
【００２３】
熱処理後、保護被覆膜は、Ｂ２構造化アルミナイド金属間相から形成されるような方法である。先に説明したように、プラチナ、パラジウム、ニッケル及びコバルトのうちの少なくとも１つを含む金属層によって、基板１１０を被覆する工程、並びに基板１１０を金属層によって被覆した後に、基板１１０を熱処理する工程は、追加工程として、この実施形態にも適用可能である。
【００２４】
先に説明したように、本発明の方法においては、例えば、アルミナイド系保護被覆膜を形成するために、相対的に安価で、機械加工が容易でアルミニウムを豊富に含有する合金を使用できるので、好都合である。従って、本発明の実施形態は、本発明の方法で使用するのに適する合金を更に含む。この合金については、先に、ＩＰＤターゲット１０８を提供する工程に関連して、多数の特定の合金の例及びその組成範囲と共に説明した。また、本発明の実施形態は、先に説明したような本発明の合金を含む、イオンプラズマ蒸着プロセスにおいて使用するためのターゲットを含む。別の実施形態は、高温酸化環境において使用するための物品を含む。この物品は、基板と、基板上に配置された被覆膜とを具備する。被覆膜は、先に説明したような本発明の合金から形成される。
【００２５】
様々な実施形態を説明したが、当業者により、様々な要素の組み合わせ、変形、等価の構成又は改善を実施できること、及びそれらの要素の組み合わせ、変形、等価の構成又は改善が、本発明の範囲内に含まれることは、明細書から理解されるであろう。特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】イオンプラズマ蒸着装置の概略図。
【符号の説明】
【００２７】
１００…ＩＰＤ被覆装置、１０２…真空チャンバ、１０４…陰極アーク源、１０６…第１のＤＣ電源、１０８…ターゲット、１１０…基板、１１２…第２のＤＣ電源
【図１】
2005281865.tif 000003
【外国語明細書】
2005281865000001.pdf