(57)【要約】【課題】バリアコーティング（２４２）をコンポーネント（１００）に適用する方法（７００）が提供されること。【解決手段】方法（７００）は、コンポーネント（１００）を提供するステップ（７０１）と、混合物を含むスラリー（２５０）を用意するステップ（７０３）とを含む。混合物は、約５０〜９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物（２４２）および１０〜５０パーセントの体積分率の複数の短繊維（２４０）を含む。方法（７００）は、スラリー（２５０）の少なくとも１つの層をコンポーネント（１００）の少なくとも一部分に適用するステップ（７０５）と、繊維強化バリアコーティング（２００）を得るために、コンポーネント（１００）の一部分の上にスラリー（２５０）を硬化させるステップ（７０７）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリアコーティング（２００）をコンポーネント（１００）に適用する方法（７００）であって、前記方法は、
コンポーネント（１００）を提供するステップ（７０１）と、
スラリー（２５０）を用意するステップ（７０３）であって、前記スラリー（２５０）は、
約５０パーセントから約９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物（２４２）、および、
約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の複数の短繊維（２４０）
の混合物を含む、ステップ（７０３）と、
前記スラリー（２５０）の少なくとも１つの層を前記コンポーネント（１００）の少なくとも一部分に適用するステップ（７０５）と、
繊維強化バリアコーティング（２００）を得るために、前記コンポーネント（１００）の前記一部分の上に前記スラリー（２５０）を硬化させるステップ（７０７）と
を含む方法。
【請求項２】
硬化させるステップ（７０７）の前に、前記繊維強化バリアコーティング（２００）は、セラミック粉末、金属酸化物粉末、結合剤、分散剤、および蒸留水を含む、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項３】
硬化させるステップ（７０７）の前に、前記繊維強化バリアコーティング（２００）は、セラミック酸化物粉末、結合剤、ムライト、ケイ素、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム（ＢＳＡＳ）、希土類ケイ酸塩、分散剤、および蒸留水を含む、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項４】
前記コンポーネント（１００）は、セラミックマトリックス複合材料コンポーネントまたは金属コンポーネントである、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項５】
前記繊維強化バリアコーティング（２００）は、遮熱コーティング（３００）、耐環境コーティング（３０２）、および、それらの組み合わせである、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項６】
前記複数の短繊維（２４０）は、ケイ素、炭素、炭化ケイ素、希土類ケイ酸塩、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ホウ素、炭化ホウ素、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、耐火材料、超合金、Ｓガラス、ベリリウム、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記複数の短繊維（２４０）は、不連続であり、おおよそ５ミクロンからおおよそ２５０ミクロンの長さである、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項８】
前記短繊維（２４０）は、前記スラリー（２５０）の中で整列している、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項９】
前記短繊維（２４０）は、前記スラリー（２５０）の中で無作為に配向（２３２）されている、請求項１記載の方法（７００）。
【請求項１０】
約５０パーセントから約９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物（２４２）、および、
約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の複数の短繊維（２４０）
の硬化された混合物を含む繊維強化バリアコーティング（２００）。
【請求項１１】
前記複数の短繊維（２４０）は、ケイ素、炭素、炭化ケイ素、希土類ケイ酸塩、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ホウ素、炭化ホウ素、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、耐火材料、超合金、Ｓガラス、ベリリウム、および、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０記載の繊維強化バリアコーティング（２００）。
【請求項１２】
前記短繊維（２４０）は、前記バリアコーティング（２４２）の中で整列（２３０）している、請求項１０記載の繊維強化バリアコーティング（２００）。
【請求項１３】
前記短繊維（２４０）は、前記バリアコーティング（２４２）の中で無作為に配向（２３２）されている、請求項１０記載の繊維強化バリアコーティング（２００）。
【請求項１４】
ベース材料（１０２）と、
前記ベース材料（１０２）に適用された少なくとも１つの層と、
前記ベース材料（１０２）に適用された前記少なくとも１つの層に適用された繊維強化バリアコーティング（２００）であって、前記繊維強化バリアコーティング（２００）は、約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の短繊維（２４０）を含む、繊維強化バリアコーティング（２００）と
を含むターボ機械コンポーネント（１００）。
【請求項１５】
前記繊維強化バリアコーティング（２００）は、遮熱コーティング（３００）、耐環境コーティング（３０２）、および、それらの組み合わせである、請求項１４記載のターボ機械コンポーネント（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、発電システムの中のコンポーネントに関し、より具体的には、コンポーネントのための遮熱コーティングまたはエロージョンバリアコーティングとしての繊維強化バリアコーティング、およびコンポーネントにバリアコーティングを適用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン、蒸気タービン、および、他のタービンアセンブリなどのような発電システムは、圧縮燃焼空気の流れを供給するための圧縮機セクションと、圧縮燃焼空気の中で燃料を燃やすための燃焼器セクションと、燃焼空気から熱エネルギーを取り出し、そのエネルギーを、回転するシャフトの形で機械的エネルギーに変換するためのタービンセクションとを含む。
【０００３】
最新の高効率燃焼タービンは、約１，０００℃を超える入口温度を有しており、より効率的なエンジンに対する要求が継続する場合には、さらに高い入口温度が予期される。「高温ガス通路」燃焼器およびタービンセクションを形成する多くのコンポーネントは、攻撃的な高温燃焼ガスに直接露出され、コンポーネントは、例えば、燃焼器ライナ、燃焼器セクションとタービンセクションとの間のトランジションダクト、および、タービン固定静翼ならびに回転ブレードならびに周囲のリングセグメントである。熱応力に加えて、これらのコンポーネントおよび他のコンポーネントは、さらにコンポーネントを摩耗させる高温ガスの中の粒子からの機械的応力、負荷、およびエロージョンにも露出される。
【０００４】
燃焼タービンエンジンの高温ガス通路セクションの中で使用される燃焼タービンコンポーネントの大部分を製造するために慣用的に使用されているコバルトおよびニッケル基超合金材料の多くが、この攻撃的な高温燃焼環境の中での長期間運転を耐え抜くために、コンポーネントを遮熱コーティング（ＴＢＣ）でコーティングすることによって高温ガス流れから断熱されている。
【０００５】
ＴＢＣシステムは、４つの層：金属基材、金属ボンドコート、熱成長酸化物、およびセラミックトップコートからなることが多い。セラミックトップコートは、典型的に、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から構成され、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は、適用例の中で典型的に見られる通常の作動温度において安定しているままであるが、非常に低い熱伝導率を有するということに関して望ましい。ＴＢＣは、熱サイクル露出、加速酸化、高温腐食、および溶融堆積劣化の間のボンドコートの機械的ランプリング（ｒｕｍｐｌｉｎｇ）を含む様々な劣化モードを通して劣化を経験する。また、ガドリニア安定化ジルコニア、ネオジミア安定化ジルコニア、ジスプロシア安定化ジルコニアなどのような、熱バリア用途のために開発中のより新しいセラミックでさえも、熱サイクル露出、加速酸化、高温腐食、および溶融堆積劣化の間のボンドコートの機械的ランプリングを含む同様の劣化モードを経験する。ＴＢＣが損傷すると、コンポーネントは、かなりの高い温度を経験し、コンポーネントの寿命が、劇的に減少する。
【０００６】
燃焼タービンエンジンの高温ガス通路セクションの中の燃焼タービンコンポーネントとして使用されるために製造された、ケイ素含有（ＳｉＣ）または窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）基材材料などのようなセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）の多くは、この攻撃的な高温燃焼環境の中での長期間運転を耐え抜くために、耐環境コーティング（ＥＢＣ）によってコーティングすることによって高温ガスの流れの中の化学的環境への有害な露出から保護されている。
【０００７】
ＥＢＣシステムは、希土類（ＲＥ）二ケイ酸塩または希土類一ケイ酸塩からなることが可能であり（ここで、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｈ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕ）、希土類のような元素ＹおよびＳｃを含む。ＲＥ二ケイ酸塩は、ＲＥ2Ｓｉ2Ｏ7の一般的な組成物であり、ＲＥ一ケイ酸塩は、ＲＥ2ＳｉＯ5の一般的な組成物である。希土類二ケイ酸塩ＥＢＣの欠点は、ＥＢＣの中に微孔微細構造を作るＳｉＯ2の浸出を受けやすいということであり、最初は密度の高いＥＢＣが、必要な設計寿命よりも少ない期間で多孔質層に変えられる。したがって、そのような二ケイ酸塩は、適用するのに必要な耐久性を有さない可能性がある。希土類一ケイ酸塩は、典型的に、ＣＭＣ基材材料のＣＴＥに上手く適合しないＣＴＥを有する。結果として、一ケイ酸塩のトップコートは、適用中、熱処理中、および／または使用曝露中に亀裂を生じる傾向があり、水蒸気がトップコートを貫通し、表面下の化学反応および／または早過ぎるＥＢＣ破砕を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２２０７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、上記欠点に悩まされないバリアコーティング、バリアコーティングを有するコンポーネント、およびバリアコーティングを適用する方法が、当分野において望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
当初特許請求された発明の範囲に相当する特定の実施形態が、以下に要約される。これらの実施形態は、特許請求された発明の範囲を限定することを意図しておらず、むしろ、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の概要を提供することだけを意図している。実際に、本発明は、以下に説明される実施形態と同一または異なり得る様々な形態を包含することが可能である。
【００１１】
本開示の例示的な実施形態によれば、バリアコーティングをコンポーネントに適用する方法が提供される。本方法は、コンポーネントを提供するステップと、混合物を含むスラリーを用意するステップとを含む。混合物は、約５０パーセントから約９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物および約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の複数の短繊維を含む。本方法は、スラリーの少なくとも１つの層をコンポーネントの少なくとも一部分に適用するステップを含む。本方法は、繊維強化バリアコーティングを得るために、コンポーネントの一部分の上にスラリーを硬化させるステップを含む。
【００１２】
本開示の別の例示的な実施形態によれば、繊維強化バリアコーティングが提供される。繊維強化バリアコーティングは、約５０パーセントから約９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物、および、約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の複数の短繊維の硬化された混合物を含む。
【００１３】
本開示の別の例示的な実施形態によれば、ターボ機械コンポーネントが提供される。ターボ機械コンポーネントは、ベース材料と、ベース材料に適用された少なくとも１つの層と、ベース材料に適用された少なくとも１つの層に適用された繊維強化バリアコーティングとを含む。繊維強化バリアコーティングは、約１０パーセントから約５０パーセントの体積分率の短繊維を含む。
【００１４】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として図示する添付の図面と併用された、以下の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の発電システムの断面図である。
【図２】本開示の図１のコンポーネントおよびバリアコーティングの拡大図である。
【図３】本開示の整列した繊維を有する図２のバリアコーティングの概略図である。
【図４】本開示の無作為に配向された繊維を有する図２のバリアコーティングの概略図である。
【図５】本開示のバリアコーティングの代替的な実施形態を示す図である。
【図６】本開示のバリアコーティングの代替的な実施形態を示す図である。
【図７】本開示のコンポーネントにバリアコーティングを適用する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
可能な場合には、同一の参照番号が、図面を通して、同一の部分を表すために使用されるであろう。
【００１７】
提供されるのは、コンポーネントをＴＢＣまたはＥＢＣコーティングでコーティングする経済的に実行可能な方法である。１つの利点は、本開示のコーティングが、亀裂に対してより耐久性があり、抵抗力があるということである。さらなる別の利点は、コーティングの中の微小亀裂を防止するコーティングである。別の利点は、クラックを遅らせるまたは完全に止めるコーティングである。本開示のさらなる別の利点は、２０００°Ｆを超える温度において高温クリープに抵抗力があるコーティングである。本開示の別の利点は、損傷許容性が改善され、強化されたコーティングである。本開示のさらなる別の利点は、コーティングの基本的な熱的特性に影響を及ぼし、それによって、コーティングの熱膨張係数を修正する能力である。
【００１８】
１つまたは複数の本発明の具体的な実施形態が、以下に説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供する目的で、実際の実施の全ての特徴は、明細書の中に説明されていない可能性がある。任意のエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトのような、任意のそのような実際の実施の開発の中で、システムに関連する制約およびビジネスに関連する制約（制約は、実施毎にそれぞれ変化する可能性がある）を遵守するということなどのような、開発者の具体的な目標を実現するために、多数の実施固有の決定がなされなければならないということが認識されるべきである。そのうえ、そのような開発努力は、複雑であり、時間がかかる可能性があるが、しかし、それは、この開示の利益を享受する当業者にとって、設計、組み立て、製造の日常的作業であるということが認識されるべきである。
【００１９】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、１つまたは複数の要素が存在するということを意味することが意図されている。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であり、リストアップされた要素以外の追加の要素が存在することが可能であるということを意味することが意図されている。
【００２０】
発電システムは、それに限定されないが、ガスタービン、蒸気タービン、および他のタービンアセンブリを含む。特定の用途では、その中にターボ機械（例えば、タービン、圧縮機、およびポンプ）ならびに他の機械を含む発電システムは、激しい摩耗条件に露出されるコンポーネントを含むことが可能である。例えば、ブレード、ケーシング、ローターホイール、シャフト、ノズルなどのような特定の発電システムコンポーネントは、高熱および高回転環境において作動されることが可能である。極端な環境の作動条件の結果として、遮熱コーティングおよび耐環境コーティングが必要とされている。
【００２１】
図１は、発電システム１０、ガスタービンエンジンの例を示しており、ガスタービンエンジンは、圧縮機セクション１２、燃焼器セクション１４、およびタービンセクション１６を有している。タービンセクション１６には、固定エーロフォイル１８（一般に静翼と称される）および回転エーロフォイル２０（一般にブレードと称される）の交互の列が存在している。ブレード２０のそれぞれの列は、ローター２４の上に設けられたディスク２２に取り付けられた複数のエーロフォイル２０によって形成されている。ブレード２０は、ディスク２２から半径方向外側に延在することが可能であり、ブレードチップ２６として知られる領域において終端する。静翼１８のそれぞれの列は、複数の静翼１８を静翼キャリアに取り付けることによって形成されている。静翼１８は、静翼キャリア２８の内側周囲表面から半径方向内側へ延在することが可能である。静翼キャリア２８は、外部ケーシング３２に取り付けられており、外部ケーシング３２は、エンジン１０のタービンセクション１６を取り囲んでいる。発電システム１０の作動中、高温および高速のガスが、タービンセクション１６の中の静翼１８およびブレード２０の列を通って流れる。
【００２２】
図２および図５は、本開示の繊維強化バリアコーティング２００を有するコンポーネント１００の拡大図である。図２に示されているように、バリアコーティング２００（ここでは遮熱コーティング（ＴＢＣ））は、コンポーネント１００の表面１０２に適用された複数の層２０２、２０４、２０６を含む。図５に示されているように、バリアコーティング２００（ここでは耐環境コーティング（ＥＢＣ））は、コンポーネント１００の表面１０２に適用された複数の層２０２、２０４、２０６、２０８、および２１０を含む。コンポーネント１００の材料は、それに限定されないが、コバルトおよびニッケル基超合金ならびにセラミックマトリックス複合材料コンポーネントなどのような、タービンの中の作動温度および作動環境に耐える任意の適切な材料から選択される。
【００２３】
図２に示されているように、繊維強化バリアコーティング２００が、コンポーネント１００に適用されている。繊維強化バリアコーティング２００は、複数の層、第１の層２０２、第２の層２０４、および第３の層２０６を含む。コンポーネント１００の材料に応じて、少なくとも１つの中間層２２２が、繊維含有層２２０の適用の前にコンポーネント１００の表面１０２に適用されている。中間層２２２、ここでは第１の層２０２および第２の層２０４は、コンポーネント１００の材料から繊維含有層２２０への移行部（すなわち、熱膨張係数の変化）を提供し、繊維強化バリアコーティング２００の破砕および亀裂を防止している。繊維含有層２２０は、スラリー２５０として中間層２２２に適用されている。一実施形態では、コンポーネント１００が金属の場合、第１の層２０２がボンドコーティング層であり、第２の層２０４が熱成長酸化物層であり、第３の層２０６がＴＢＣである。別の実施形態では、コンポーネント１００がセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）の場合、第１の層２０２がシリコーンまたは炭化ケイ素の層であり、第２の層２０４がＢＳＡＳ−ムライトのブレンドまたは希土類二ケイ酸塩であり、第３の層がＥＢＣである。
【００２４】
図３および図４に示されているように、スラリー２５０は、少なくともおおよそ５０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物２４２とおおよそ５０パーセント未満の体積分率の複数の短繊維２４０との混合物を含んでいるか、または、代替的に、少なくともおおよそ７５パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物２４２とおおよそ２５パーセント未満の体積分率の複数の短繊維２４０との混合物を含んでいるか、または、代替的に、少なくともおおよそ９０パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物２４２とおおよそ１０パーセント未満の体積分率の複数の短繊維２４０との混合物を含んでいる。スラリー２５０は、繊維含有層２２０を提供するために硬化される。硬化の前に、バリアコーティング組成物２４２は、それに限定されないが、焼結助剤（例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2）、可塑剤、湿潤／レオロジー剤、および、それらの組み合わせを含む。焼結助剤の適切な例には、それに限定されないが、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＳｉＯ2、および、それらの組み合わせが含まれる。図３および図４で示されているように、複数の短繊維２４０は、スラリー２５０の中において、整列した繊維２３０（図３参照）、または無作為に配向された繊維２３２（図４参照）である。複数の短繊維２４０は、それに限定されないが、ケイ素、炭素、炭化ケイ素、希土類ケイ酸塩、窒化ケイ素、アルミナ、シリカ、ホウ素、炭化ホウ素、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＤｕＰｏｎｔ製ＫＥＶＬＡＲ（登録商標））、耐火材料、超合金、Ｓガラス、ベリリウム、および、それらの組み合わせなどのような材料から選択される。複数の短繊維２４０は、不連続であり、おおよそ５ミクロンからおおよそ２５０ミクロンの長さであるか、または、代替的に、おおよそ５ミクロンからおおよそ１００ミクロンの長さであるか、または、代替的に、おおよそ５ミクロンからおおよそ７５ミクロンの長さである。
【００２５】
図５に示されているように、繊維強化バリアコーティング２００の代替的な実施形態、ここでは、耐環境コーティング（ＥＢＣ）３０２が設けられている。図５では、繊維含有層２２０が、第１の層２０２として、コンポーネント１００の表面１０２に隣接して適用されている。第２の層２０４は中間層２２２であり、第３の層２０６は繊維含有層２２０であり、第４の層２０８は中間層２２２であり、第５の層２１０は繊維層２２０である。繊維層２２０は、図２に関して上述されたようなスラリー２５０として適用されている。一実施形態では、繊維強化バリアコーティング２００は、遮熱コーティング（ＴＢＣ）３００（図２参照）、耐環境コーティング（ＥＢＣ）３０２（図５参照）、または、それらの組み合わせである。一実施形態では、硬化の前に、繊維強化バリアコーティング２００の中間層は、セラミック粉末と、それに限定されないが、イットリア、イッテルビア、もしくは、それに限定されないが、ルテチウム、エルビウム、もしくはガドリニウムなどのような希土類金属によって部分的にもしくは完全に安定化されたジルコニアなどのような金属酸化物粉末と、結合剤と、分散剤と、蒸留水とを含む。別の実施形態では、硬化の前に、繊維強化バリアコーティング２００は、セラミック酸化物粉末と、結合剤と、ムライトと、ケイ素と、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム（ＢＳＡＳ）と、それに限定されないが、イットリウムケイ酸塩、イッテルビウム一ケイ酸塩もしくは二ケイ酸塩、または、それらの混合物などのような希土類ケイ酸塩と、分散剤と、蒸留水とを含む。図５に示されているように、一実施形態では、コンポーネント１００が金属の場合、第１の層２０２、繊維含有層２２０は、ＭＣｒＡｌＹおよび繊維２４０を含み、第２の層２０４（これは随意的である）は、繊維２４０を伴うまたは伴わないＭＣｒＡｌＹを含む中間層２２２であり、第３の層２０４、繊維含有層２２０は、ジルコニウムベースおよび繊維２４０であり、第４の層２０８、中間層２２２は、ジルコニウムを含み、第５の層２１０、繊維含有層２２０は、アルミニウム、アルミニウム−チタン、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、および繊維２４０を含む。ジルコニウムを含む中間層２２２は、それに限定されないが、ハフニア、イットリア、イッテルビア、酸化ランタン、および、それらの組み合わせなどのような追加の元素を含むことが可能である。別の実施形態では、コンポーネント１００がＣＭＣの場合、第１の層２０２が、繊維２４０を伴うまたは伴わないシリコーンまたは炭化ケイ素であり、第２の層２０４がＢＳＡＳ−ムライトのブレンドまたは希土類二ケイ酸塩であり、第３の層２０６が繊維２４０を伴うまたは伴わないＢＳＡＳであり、第４の層２０８が希土類二ケイ酸塩であり、第５の層２１０が希土類一ケイ酸塩または繊維強化二ケイ酸塩である。
【００２６】
図６に示されているように、繊維強化バリアコーティング２００の代替的な実施形態が設けられている。図６では、繊維含有層２２０が、第１の層２０２として、コンポーネント１００の表面１０２に隣接して適用されている。第２の層２０４は中間層２２２であり、第３の層２０６は繊維含有層２２０であり、第４の層２０８は中間層２２２であり、第５の層２１０は繊維層２２０であり、第６の層２１２はＴＢＣである。繊維層２２０は、図２に関して上述されたようなスラリー２５０として適用されている。一実施形態では、繊維強化バリアコーティング２００は、遮熱コーティング（ＴＢＣ）３００（図２参照）、耐環境コーティング（ＥＢＣ）３０２（図５参照）、または、それらの組み合わせである。一実施形態では、硬化の前に、繊維強化バリアコーティング２００の中間層は、セラミック粉末と、それに限定されないが、イットリア、イッテルビア、もしくは、それに限定されないが、ルテチウム、エルビウム、もしくはガドリニウムなどのような希土類金属によって部分的にもしくは完全に安定化されたジルコニアなどのような金属酸化物粉末と、結合剤と、分散剤と、蒸留水とを含む。別の実施形態では、硬化の前に、繊維強化バリアコーティング２００は、セラミック酸化物粉末と、結合剤と、ムライトと、ケイ素と、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム（ＢＳＡＳ）と、それに限定されないが、イットリウムケイ酸塩、イッテルビウム一ケイ酸塩もしくは二ケイ酸塩、または、それらの混合物などのような希土類ケイ酸塩と、分散剤と、蒸留水とを含む。一実施形態では、コンポーネント１００が金属の場合、第１の層２０２、繊維含有層２２０は、ＭＣｒＡｌＹおよび繊維２４０を含み、第２の層２０４（これは随意的である）は、繊維２４０を伴うまたは伴わないＭＣｒＡｌＹを含む中間層２２２であり、第３の層２０４、繊維含有層２２０は、ジルコニウムベースおよび繊維２４０であり、第４の層２０８、中間層２２２は、ジルコニウムを含み、第５の層２１０、繊維含有層２２０は、アルミニウム、アルミニウム−チタン、ＣＢＮ、および繊維２４０を含む。ジルコニウムを含む中間層２２２は、それに限定されないが、ハフニア、イットリア、イッテルビア、酸化ランタン、および、それらの組み合わせなどのような追加の酸化物を含むことが可能である。
【００２７】
図７は、繊維強化バリアコーティング２００を上記の図２および図５に概説されたコンポーネント１００に適用する方法７００を説明するフローチャートである。方法７００は、コンポーネント１００を提供すること（ステップ７０１）を含む。方法７００は、スラリー２５０（図３および図４参照）を用意すること（ステップ７０３）を含む。スラリー２５０は、少なくともおおよそ７５パーセントの体積分率のバリアコーティング組成物２４２とおおよそ２５パーセント未満の体積分率の複数の不連続な短繊維２４０（図３および図４参照）との混合物である。スラリー２５０は、コンポーネント１００の表面１０２に適用されるか（図５参照）、または、第１の層２０２、中間層２２２に適用される（図２参照）（ステップ７０５）。スラリー２５０ならびに層２０２、２０４、２０６、２０８、および２１０は、それに限定されないが、ディッピング、吹き付け、テープキャスティング、溶射、およびプラズマ溶射スラリーなどのような任意の方法を使用して、コンポーネント１００の上に適用される。所望の数の層２０２、２０４、２０６、２０８、２１０（図２および図５参照）がコンポーネント１００の表面１０２に適用された後、繊維強化バリアコーティング２００を形成するために、大気雰囲気または制御雰囲気、可変圧力、高温炉サイクルを使用する熱処理によって層が硬化される（ステップ７０７）。繊維強化バリアコーティング２００は、遮熱コーティング、耐環境コーティング、または、それらの組み合わせである。
【００２８】
本発明が好適な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされることが可能であり、均等物がその要素の代わりに用いられることが可能であるとういうことが当業者によって理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく多くの修正がなされることが可能である。したがって、本発明は、この発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲にある全ての実施形態を含むことになるということが理解される。
【符号の説明】
【００２９】
１０  発電システム、ガスタービンエンジン
１２  圧縮機セクション
１４  燃焼器セクション
１６  タービンセクション
１８  固定エーロフォイル、静翼
２０  回転エーロフォイル、ブレード
２２  ディスク
２４  ローター
２６  ブレードチップ
２８  静翼キャリア
３２  外部ケーシング
１００  コンポーネント
１０２  表面
２００  繊維強化バリアコーティング
２０２  第１の層
２０４  第２の層
２０６  第３の層
２０８  第４の層
２１０  第５の層
２１２  第６の層
２２０  繊維層、繊維含有層
２２２  中間層
２３０  整列した繊維
２３２  無作為に配向された繊維
２４０  繊維、短繊維
２４２  バリアコーティング組成物
２５０  スラリー
３００  遮熱コーティング
３０２  耐環境コーティング
７００  方法
７０１  コンポーネントを提供するステップ
７０３  スラリーを用意するステップ
７０５  スラリーを適用するステップ
７０７  硬化させるステップ
【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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【図６】
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【図７】
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