(57)【要約】【課題】ブレード外側エアシール等の基材において、高温での使用における高いレベルの耐性を示す遮熱システムを提供する。【解決手段】基材が、保護コーティング１１２及びセラミック特徴層１１４を有した遮熱システム１１０によって保護されている。保護コーティング１１２は、基材上に塗布されている。セラミック特徴層１１４は、保護コーティング１１２を覆い、接着剤溶射コート１３０によって保護コーティング１１２に接合される。セラミック特徴層１１４は、基材とは別に形成され、接着剤溶射コート１３０によって提供される機械的連結部によって予備成形されたセラミック層として塗布される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上の保護コーティングと、
接着剤溶射コートによって前記保護コーティングに取り付けられたセラミック特徴層と、
を備えた遮熱システム。
【請求項２】
前記保護コーティングが、環境コーティングであることを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項３】
前記保護コーティングが、ボンドコートであることを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項４】
前記接着剤溶射コートが、前記セラミック特徴層を少なくとも部分的に過剰に充填することを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項５】
前記接着剤溶射コートが、前記セラミック特徴層を少なくとも部分的に充填することを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項６】
前記セラミック特徴層が、格子構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項７】
前記セラミック特徴層が、前記接着剤溶射コートによる前記セラミック特徴層と前記保護コーティングとの間の機械的連結を促進する拡張領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の遮熱システム。
【請求項８】
前記拡張領域が広がることを特徴とする請求項７に記載の遮熱システム。
【請求項９】
前記拡張領域が、前記セラミック特徴層の側壁に対して約５〜１５度の角度を備えることを特徴とする請求項８に記載の遮熱システム。
【請求項１０】
セラミック材料を含む、金属基材上の保護コーティングと、
接着剤溶射コートによって前記保護コーティングに機械的に連結されたセラミック特徴層と、
を備えた遮熱システム。
【請求項１１】
前記セラミック特徴層が、格子構造を形成することを特徴とする請求項１０に記載の遮熱システム。
【請求項１２】
前記接着剤溶射コートの厚さが、約０．００３〜０．０３０インチであることを特徴とする請求項１１に記載の遮熱システム。
【請求項１３】
前記接着剤溶射コートが、前記セラミック特徴層を少なくとも部分的に充填することを特徴とする請求項１１に記載の遮熱システム。
【請求項１４】
前記セラミック特徴層が、ハニカムパターンを形成することを特徴とする請求項１１に記載の遮熱システム。
【請求項１５】
基材に保護コーティングを塗布し、
セラミック特徴層及び前記保護コーティング上に熱的に溶射された接着剤溶射コートによって前記セラミック特徴層を前記保護コーティングと機械的に連結する、遮熱システムを構成要素に塗布する方法。
【請求項１６】
前記セラミック特徴層が、前記接着剤溶射コートを熱的に溶射する前に、前記保護コーティングに機械的に取り付けられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記セラミック特徴層が、前記接着剤溶射コートを熱的に溶射する前に、前記保護コーティングに一時的に取り付けられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記セラミック特徴層を予備成形することをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記セラミック特徴層を付加製造することをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記接着剤溶射コートで前記セラミック特徴層を少なくとも部分的に充填することをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護コーティングに関し、より具体的には、基材に熱溶射接合されるセラミック構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、典型的に、空気流を加圧する圧縮機区分と、加圧空気の存在下で炭化水素燃料を燃焼する燃焼器区分と、結果として生じる燃焼ガスからエネルギーを抽出するタービン区分と、を備えている。高温に暴露される構成要素、例えばガスタービンエンジンのガス経路内部の構成要素は、典型的に、保護コーティングを備えている。例えば、タービンブレード、タービンベーン、ブレード外側エアシール（ＢＯＡＳ）及び圧縮機構成要素（例えば、フロートウォールパネル）等の構成要素は、典型的に、１つ以上のコーティング層を備えており、このコーティング層は、侵食、酸化及び腐食等から構成要素を保護して、構成要素の耐性を強化し、効率的な動作を維持するように機能する。
【０００３】
一例として、従来のタービンのいくつかのブレード外側エアシール（ＢＯＡＳ）は、磨耗性セラミックコーティングを備えており、この磨耗性セラミックコーティングは、エンジン動作時にブレードの先端部がコーティングを摩耗させるようにタービンブレードの先端部に接触する。ブレード外側エアシールとブレード先端部との間の摩耗は、エンジンの効率を維持するためにブレードの先端部周囲のガス流が削減されるように、これらの構成要素間の最低のクリアランスを提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
次世代のブレード外側エアシールに要求される遮熱コーティングは、次世代のタービンにおいて増加の一途をたどる高温で高いレベルの耐性を示すことが求められる。有効ではあるが、現在の遮熱コーティングは、焼結により誘発される破砕（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ）に起因して、約２５００〜２８００°Ｆ（１３７１〜１５３７℃）の表面温度までに制限される。現在開発されているコーティング溶液は、金属表面特徴部が蒸着中に遮熱コーティングのセグメント化を引き起こす幾何学的にセグメント化されたセラミック（ＧＳＡＣ）を備えている。
【０００５】
幾何学的にセグメント化されたセラミックコーティングは、３０００°Ｆ（１６４９℃）付近の表面温度での耐性を提供するが、金属基材特徴部は、依然として、酸化により誘発される破砕（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ）を防止するように約２０００°Ｆ（１０９３℃）までに制限される。これは、特に、エンジン稼動時のコーティングの厚さが、摩擦相互作用後で実質的に異なる、ブレード外側エアシール用途に関連し得る。このため、摩擦領域において２０００°Ｆ（１０９３℃）の設計制限に反する可能性があり、一方、最初の厚さを大きくすると、表面温度制限に反する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される本発明の１つの非限定的な実施例に従う遮熱システムは、基材上の保護コーティングと、接着剤溶射コートによって保護コーティングに取り付けられたセラミック特徴層と、を備えている。
【０００７】
本発明の他の実施例では、保護コーティングは、環境コーティングである。
【０００８】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、保護コーティングは、ボンドコートである。
【０００９】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、接着剤溶射コートは、セラミック特徴層を少なくとも部分的に過剰に充填する。
【００１０】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、接着剤溶射コートは、セラミック特徴層を少なくとも部分的に充填する。
【００１１】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、格子構造を形成する。
【００１２】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、接着剤溶射コートによるセラミック特徴層と保護コーティングとの間の機械的連結を促進する拡張領域を備えている。
【００１３】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、拡張領域が広がる。
【００１４】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、拡張領域は、セラミック特徴層の側壁に対して約５〜１５度の角度を備えている。
【００１５】
開示される本発明の別の非限定的な実施例に従う遮熱システムは、セラミック材料を含む、金属基材上の保護コーティングと、接着剤溶射コートによって保護コーティングに機械的に連結されたセラミック特徴層と、を備えている。
【００１６】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、格子構造を形成する。
【００１７】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、接着剤溶射コートの厚さは、約０．００３〜０．０３０インチ（約０．０７６〜０．７６２ｍｍ）である。
【００１８】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、接着剤溶射コートは、セラミック特徴層を少なくとも部分的に充填する。
【００１９】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、ハニカムパターンを形成する。
【００２０】
開示される本発明の別の非限定的な実施例に従い、遮熱システムを構成要素に塗布する方法は、保護コーティングを基材に塗布することと、セラミック特徴層を、セラミック特徴層及び保護コーティング上に熱的に溶射された接着剤溶射コートによって保護コーティングと機械的に連結すること、を含む。
【００２１】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、接着剤溶射コートを熱的に溶射する前に、保護コーティングに機械的に取り付けられる。
【００２２】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例では、セラミック特徴層は、接着剤溶射コートを熱的に溶射する前に、保護コーティングに一時的に取り付けられる。
【００２３】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例は、セラミック特徴層を予備成形することを含む。
【００２４】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例は、セラミック特徴層を付加製造することを含む。
【００２５】
本発明の任意の前述の実施例のうちの別の実施例は、セラミック特徴層を接着剤溶射コートで少なくとも部分的に充填することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】例示的なガスタービンエンジン構成の概略的な断面図である。
【図２】別の例示的なガスタービンエンジン構成の概略的な断面図である。
【図３】エンジンタービン区分の拡大した概略的な断面図である。
【図４】例示的な構成要素としてのブレード外側エアシールの分解図である。
【図５】ブレード外側エアシールの基材の概略的な断面図である。
【図６】開示される１つの非限定的な実施例に従うセラミック特徴層格子構造の斜視図である。
【図７】セラミック特徴層の１つの壁の拡大図である。
【図８】遮熱システムを製造する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、ガスタービンエンジン２０を概略的に示している。ガスタービンエンジン２０は、本明細書において、ファン区分２２、圧縮機区分２４、燃焼器区分２６及びタービン区分２８を一般に組み込んでなる２スプール式ターボファンとして開示されている。代替のエンジン構成２００は、他のシステムまたは特徴部の中で、オーグメンタ区分１２、排気管区分１４及びノズル区分１６（図２）を備える場合がある。ファン区分２２は、バイパス流路に沿って空気を送る。圧縮機区分２４は、空気を圧縮し、燃焼器区分２６内へと空気を通流させて、次いで、タービン区分２８を通じて空気を膨張させるように、コア流路に沿って空気を送る。開示される非限定的な実施例において、ターボファンとして示されているが、本教示は、ターボジェット、ターボシャフト及び３スプール式（ファン付き）ターボファン等の他の形式のタービンエンジン構成に適用され得るので、本明細書に説明される概念は、ターボファンと併用することに限定されないことを理解されたい。
【００２８】
エンジン２０は、一般に、エンジン静的構造体３６に対してエンジン長手方向中心軸Ｘを中心に回転するように、いくつかのベアリング構造体３８によって取り付けられた低スプール３０及び高スプール３２を備えている。低スプール３０は、一般に、ファン４２、低圧圧縮機（「ＬＰＣ」）４４及び低圧タービン（「ＬＰＴ」）４６を相互接続する内側シャフト４０を備えている。内側シャフト４０は、低スプール３０よりも低速でファン４２を駆動するように、直接、またはギア付き構成４８を介して、ファン４２を駆動する。例示的な減速トランスミッションは、遊星トランスミッション、すなわち、プラネットギアまたは遊星歯車システムである。
【００２９】
高スプール３２は、高圧圧縮機（「ＨＰＣ」）５２及び高圧タービン（「ＨＰＴ」）５４を相互接続する外側シャフト５０を備えている。燃焼器５６は、高圧圧縮機５２と高圧タービン５４との間に配置されている。内側シャフト４０及び外側シャフト５０は、同心であり、これらの長手方向軸と同一線上にあるエンジン長手方向中心軸Ｘを中心に回転する。
【００３０】
コア空気流は、低圧圧縮機４４、次いで高圧圧縮機５２によって圧縮され、燃料と混合され、燃焼器５６内で燃焼されてから、次いで高圧タービン５４及び低圧タービン４６にわたって膨張させられる。タービン５４、４６は、膨張に応答して、それぞれの低スプール３０及び高スプール３２を回転駆動する。メインエンジンシャフト４０、５０は、静的構造体３６内部のベアリング構造体３８によって、複数の点で支持される。多様な位置の多様なベアリング構造３８が、代替的に、または付加的に提供され得ることを理解されたい。
【００３１】
図３を参照すると、タービン区分２８の一部の拡大した概略図が例として示されているが、他のエンジン区分もタービン区分２８から利益を受けるであろう。エンジンケース構造体３６内部の完全なリング状のシュラウドアセンブリ６０は、ブレード外側エアシール（ＢＯＡＳ）アセンブリ６２を支持しており、このアセンブリ６２は、ローターアセンブリ６６（１つを概略的に図示）に近接した周方向に分散された複数のブレード外側エアシール６４を有している。
【００３２】
完全なリング状のシュラウドアセンブリ６０及びブレード外側エアシールアセンブリ６２は、前部固定ベーンリング６８と後部固定ベーンリング７０との間に軸方向に配置されている。各ベーンリング６８、７０は、それぞれの内側ベーンプラットフォーム７６、７８と外側ベーンプラットフォーム８０、８２との間に延在するベーン７２、７４の配列（ａｒｒａｙ）を備えている。外側ベーンプラットフォーム８０、８２は、エンジンケース構造体３６に取り付けられている。
【００３３】
ローターアセンブリ６６は、ディスク８６の周囲に周方向に配置されたブレード８４の配列を備えている。各ブレード８４は、ルート部８８、プラットフォーム９０及びエアホイル９２を備えている（図４にも示す）。ブレードのルート部８８は、ディスク８６のリム９４内部に受容されており、エアホイル９２は、各エアホイル９２の先端部９６がブレード外側エアシール（ＢＯＡＳ）アセンブリ６２の複数のブレード外側エアシール６４の表面９８に接近するように、半径方向外側に延在している。プラットフォーム９０は、エアホイル９２を含むガス経路側と、ルート部８８を含む非ガス経路側と、を分離する。
【００３４】
図４を参照すると、タービンエンジンのガス経路内の高温負荷環境に耐えるために、各ブレード外側エアシール６４は、鋳造によって成形され得るものであり、典型的には、ニッケル基合金から製造され、より好ましくは、ニッケル基超合金から製造される。ニッケル基合金は、いずれの他の元素よりも多くのニッケルを有し、ニッケル基超合金は、ガンマプライムまたは関連相の析出によって強化されるニッケル基合金である。このため、ブレード外側エアシール６４等の構成要素１００及びその基材１０２は、ニッケル基合金であり、より好ましくは、ニッケル基超合金である。ブレード外側エアシール６４は、例示的な品目の基材１０２として詳細に説明かつ図示されるが、他の高温の区分品目及び構成要素もまた、本明細書の教示から利益を受け得ることを理解されたい。他の高温の区分品目及び構成要素は、オーグメンタ構成要素、燃焼器ライナー、ブレード、ベーン、及び他の構成要素等の燃焼器区分２６及び／またはタービン区分２８の部品を含むが、これらに限定されない。
【００３５】
図５を参照すると、基材１０２は、保護コーティング１１２及びセラミック特徴層１１４を一般に有した遮熱システム１１０によって保護され得る。遮熱システム１１０は、本明細書に説明されるように、超合金から製造される基材１０２の保護に適している。上記のような超合金ガスタービンエンジン構成要素を参照して説明されているが、本明細書の教示は、一般に、遮熱コーティング（ＴＢＣ）が高温環境から構成要素を保護するために使用され得る、任意の構成要素に適用可能である。
【００３６】
保護コーティング１１２は、開示される１つの非限定的な実施例において、最初に、基材１０２上のボンド層１２０の塗布を含む。ボンド層１２０は、ＭＣｒＡｌＹ、ＭＣｒＡｌＹ＋Ｈｆ及びＭＣｒＡｌＹ＋ＨＦ＋Ｓｉ（Ｍは、ニッケル、コバルト、鉄、プラチナまたはこれらの混合物を表し、Ｃｒは、クロミウムを表し、Ａｌは、アルミニウムを表し、Ｙは、イットリウムを表す）等の処方に従い、拡散浸透アルミナイドまたは拡散浸透白金アルミナイド等のオーバーレイコーティングまたは拡散浸透コーティング等のアルミニウムを多く含有する成分を含むことができる。ＭＣｒＡｌＹ材料は、所定の組成物において塗布され、蒸着プロセス中に基材１０２と著しく相互作用しないため、オーバーレイコーティングと呼ばれることが多い。１つの例示的な好ましいＭＣｒＡｌＹボンド層組成物は、５〜４０Ｃｒ、８〜３５Ａｌ、０．１〜２．０Ｙ、０．１〜７Ｓｉ、０．１〜２．０Ｈｆの重量パーセント組成範囲を有し、残りは、Ｎｉ、Ｃｏ及びこれらの混合物からなる群から選択される。代替的に、または付加的に、ボンド層材料は、拡散浸透コーティングと呼ばれることが多いＡｌ、ＰｔＡｌ等を含むことができる。代替的に、または付加的に、ボンド層材料は、陰極アークコーティングと呼ばれることが多い上記のＡｌ、ＰｔＡｌ、ＭＣｒＡｌＹ等も含むことができる。
【００３７】
ボンド層１２０は、これらに限定されないが、オーバーレイボンドコート、拡散浸透ボンドコート、陰極アークボンドコート等の望ましい組成の高密度で均一の接着コーティングを生成するように動作可能な任意の方法によって塗布され得る。このような技法は、拡散浸透プロセス（例えば、内向き、外向き等）、低圧プラズマ溶射、空気プラズマ溶射、スパッタリング、陰極アーク、電子ビーム物理的蒸着、高速プラズマ溶射技法（例えば、ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦ）、燃焼プロセス、ワイヤ溶射技法、レーザビーム金属被膜、電子ビーム金属被膜等を含むことができるが、これらに限定されない。ボンド層１２０は、任意の適切な厚さで塗布され得るものであり、約０．００６”インチ（５ミル;０．１２７ｍｍ）〜約０．０１”インチ（１０ミル;０．２５４ｍｍ）の厚さとなり得る。いくつかのより具体的な例において、厚さは、約０．００６”インチ（６ミル;０．１５２ｍｍ）〜約０．００７”インチ（７ミル;０．１７８ｍｍ）の厚さとなり得る。一例では、ＣＡＴＡＲＣボンド／酸化コーティングの厚さは、一般に、約０．００１”インチ（１ミル;０．０２５ｍｍ）未満である。
【００３８】
次に、トップコートと呼ばれることが多いセラミック層１２２が、ボンド層１２０に塗布され得る。セラミック層１２２は、これらに限定されないが、安定化ジルコン酸塩、安定化ハフニア酸（ｈａｆｎａｔｅ）、以下の組成物、例えば、ガドリニア安定化ジルコニア、イットリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、カルシア安定化ハフニア及びマグネシア安定化ハフニアのうちの少なくとも１つを含む組み合わせ等を含む、セラミック基組成物を有することができる。イットリア安定化ジルコニアは、７ＹＳＺとして市販されている。一例のセラミック層１２２は、蒸着された厚さが約０．０５〜５ミル（０．００１２７〜０．１２７ｍｍ）、名目上１〜３ミル（０．０２５４〜０．０７６１ｍｍ）である。
【００３９】
セラミック層１２２は、これらに限定されないが、物理的蒸着（例えば、電子ビーム）、熱溶射（例えば、空気プラズマ、高速酸素燃料）、スパッタリング、ゾルゲル、スラリー、前述の塗布プロセスのうちの少なくとも１つを含む組み合わせ等を有した多様な塗布方法によって塗布され得る。
【００４０】
保護コーティング１１２は、ボンド層１２０及びセラミック層１２２を備えることができる。典型的に、ボンド層１２０は、セラミック層１２２よりも低い温度能力を有し、任意選択的に、セラミック層が存在しない場合、保護コーティング１１２は、「環境コーティング」と呼ばれることが多い。セラミック層１２２が存在する場合、保護コーティング１１２は、「ボンドコート」と呼ばれることが多い。
【００４１】
セラミック特徴層１１４（図４に最善に見られる）は、保護コーティング１１２を覆い（ｏｖｅｒｌａｙ）、接着剤溶射コート１３０によって保護コーティング１１２に接合される。セラミック特徴層１１４は、基材とは別に形成され、接着剤溶射コート１３０によって提供される機械的連結部（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）によって予備成形されたセラミック層として塗布され得る。
【００４２】
セラミック特徴層１１４は、例えば、これらに限定されないが、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガドリニア安定化ジルコニア（ＧＳＺ）、または特定の格子構造１４０を提供するように予備成形される他のセラミック材料を含むセラミック基組成物を含むことができる。格子構造１４０は、複数の開口部１４２を有したハニカム、円形、矩形、三角形または他のパターンであり得る（図６）。
【００４３】
開示される１つの非限定的な実施例において、セラミック特徴層１１４は、格子構造１４０を形成する複数の相互接続壁１５０を備えている。複数の相互接続壁１５０の各々は、上面１５２、側面１５４、１５６及び底面１５８を備えている。底面１５８は、側面１５４、１５６に沿って、上面１５２に対して拡大され得る。一例では、側面１５４、１５６は、底面１５８が上面１５２に対して拡大されるように、拡張領域１６０を備えている。拡張領域１６０は、一例では、例えば、約５〜１５度の角度で広がり得る（図７）。セラミック特徴層１１４は、基材１０２とは別に形成され得るものであり、拡張領域１６０及びその上に塗布される接着剤溶射コート１３０によって提供される機械的連結部によって予備成形されたセラミック層として塗布され得る。
【００４４】
セラミック特徴層１１４は、固体片、ニアネットシェイプに圧縮及び焼結された粉末から、またはこれらに限定されないが、ステロリソグラフィ（Ｓｔｅｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（ＳＬＡ）、直接選択的レーザ焼結（ＤＳＬＳ）、電子ビーム焼結（ＥＢＳ）、電子ビーム溶解（ＥＢＭ）、ネットシェイプ化レーザ設計（ＬＥＮＳ）、レーザネットシェイプ（ＬＮＳＭ）、直接金属蒸着（ＤＭＤ）、及びレーザ粉末融合（ＬＰＢＦ）を含む付加製造プロセスによって機械加工され得る。付加製造プロセスは、セラミック特徴層１１４の比較的複雑な形状を形成するために、何層ものセラミック粉末材料を順次積み重ねる。特定の付加製造プロセスが開示されるが、層毎の構築または付加造形を使用する任意の他の適切な迅速生産方法を、代替的に、または付加的に、利用することができる。
【００４５】
接着剤溶射コート１３０は、セラミック層１２２と同様の熱的溶射セラミック材料であり得るものであり、典型的に、約０．００３〜０．０３０インチ（約０．０７６〜０．７６２ｍｍ）の厚さである。熱溶射技法は、コーティングプロセスであり、溶解（または加熱）された材料が、表面上に溶射される。「フィードストック」（コーティング前駆体）は、電気（プラズマまたはアーク）または化学的手段（燃焼炎）によって加熱される。例示的な熱的溶射セラミック材料は、アルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（酸化ジルコニウム、ＺｒＯ2）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ遮熱コーティング、ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3）及びガドリニア安定化ジルコニア（ＧＳＺ）を含むが、これらに限定されない。接着剤溶射コート１３０は、充填された「くぼみ（ｄｉｖｏｔ）」を形成するために、セラミック特徴層１１４の開口部１４２を完全に、部分的にまたは過剰に充填することができ、これによって、遮熱システム１１０を完成する。一例において、接着剤溶射コート１３０は、セラミック特徴層１１４の厚さの約２倍以上まで、開口部１４２を過剰に充填することができる。
【００４６】
開示される別の非限定的な実施例において、接着剤溶射コート１３０は、セラミック特徴層１１４がボンド層１２０の直接上に位置するように、セラミック層１２２を置換する。例えば、接着剤溶射コート１３０は、ボンドコート組成物またはセラミック組成物であり得る。
【００４７】
図８を参照すると、製造方法２００の開示される１つの非限定的な実施例が概略的に示されている。方法２００のステップは、フローチャートとして、機能ブロック図の観点から概略的に開示されており、このフローチャートは、基材１０２に直接に塗布される保護コーティング１１２の塗布を最初に含む（ステップ２０２）。次に、事前に製造されたセラミック特徴層１１４を、保護コーティング１１２に一時的に取り付ける（ステップ２０４）。一時的な取付は、接着剤溶射コート１３０の塗布のために、セラミック特徴層１１４を所定の位置に保持するように、例えば、クランプ等の機械的取付、または粘着性接着剤によって達成され得る（ステップ２０６）。すなわち、熱的に溶射された接着剤溶射コート１３０は、セラミック特徴層１１４を、保護コーティング１１２及び基材１０２と本質的に単一の様式において付着して、そのための遮熱システム１１０を完成するために、セラミック特徴層１１４の格子構造を完全、または部分的に充填し得る。代替の追加のステップが本明細書の教示を逸脱することなく提供され得ることを理解されたい。
【００４８】
遮熱システム１１０は、温度能力及び製造可能性の両方で幾何学的にセグメント化されたセラミック（ＧＳＡＣ）に有利にとって代わる。温度能力の観点から、遮熱システム１１０は、金属特徴部をセラミック特徴層１１４で置換することによって、幾何学的にセグメント化されたセラミックの中間のコーティング厚さで金属層を排除する。これによって、２０００°Ｆ（１０９３℃）のインターフェース限界が、基材インターフェースに対してコーティングシステム内のさらに深くへ移動することを可能にし、「基材特徴部」の高さが、本質的にセラミックコーティング層の一部になることを可能にする。これは、所定の摩擦深度及び表面温度の組み合わせに対してより優れた基材保護を提供する。製造の観点から、従来の金属製ＧＳＡＣは、くぼみの形状、及びセラミック層を通じて所望の亀裂伝播を取得するための溶射プロセスに対して比較的影響を受けやすい。セラミック特徴層１１４は、切れ目を固有に形成し、追加のコーティング厚さを通過する伝播を必要とせず、くぼみ形成のためにより大きな有効許容範囲を可能にする。
【００４９】
説明の文脈における（特に以下の請求項の文脈における）「１つ」（「ａ」、「ａｎ」）及び「その」（「ｔｈｅ」）ならびに同様な参照使用は、本明細書にそうではないことが示されない限り、または文脈によって具体的に否定されない限り、単数及び複数の両方を網羅すると解釈される。量との関係において使用される修飾語「約」は、記載される値を含み、文脈によって示される意味を有する（例えば、「約」は、特定の量の測定値と関連付けられる誤差の程度を含む）。本明細書に開示される全ての範囲は、終点を含み、終点は、相互に独立して組み合わせ可能である。「前部」、「後部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」等の相対的位置を示す用語は、正常な動作姿勢に対するものであり、その他限定的に理解されてはならないことを理解されたい。
【００５０】
異なる非限定的な実施例は、特定の図示される構成要素を有するが、本発明の実施例は、それらの特定の組み合わせに限定されない。任意の非限定的な実施例の構成要素または特徴のうちのいくつかを、任意の他の非限定的な実施例の特徴または構成要素と組み合わせて使用することが可能である。
【００５１】
同様の符号は、いくつかの図面全体で対応する、または同様の要素を特定することを理解されたい。また、特定の構成要素の配置が図示された実施例において開示されているが、他の配置が本発明から利益を受けることも理解されたい。
【００５２】
特定のステップの順次が示され、説明され、請求されるが、ステップは、その他に示されない限り、任意の順序で実施、分離、または組み合わされて実施されてもよく、本発明から依然として利益を受ける。
【００５３】
前述の説明は、例示的なものであって、限定的なものではない。多様な非限定的な実施例が本明細書に開示されているが、当業者は、上記の教示を考慮すると多様な変更及び変形が、添付の特許請求の範囲内に含まれることを認識するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲内において、本発明は、具体的に説明された以外に実践され得ることを理解されたい。この目的のために、添付の特許請求は、真の範囲及び内容を決定するために検討されなければならない。
【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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【図８】
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