CN1200979C - 抗氧化性涂层以及相关制品和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种由合金形成的抗氧化性涂层，所述合金包含：约30原子%-55原子%的铝和约0.5原子%至约3原子%的钽；余量部分为镍、钴、铁或其组合。该涂层还可包括铬和一种贵金属以及其它组分如锆或钼。还描述了将抗氧化性涂层施用于基材的方法。所述基材可以由超耐热合金形成，如涡轮发动机组件。还公开了相关的制品。

Description

抗氧化性涂层以及相关制品和方法
技术领域
总体而言，本发明涉及施用于金属的保护性涂层。更具体地讲，本发明涉及提供给用于高温的各种金属基材如超耐热合金基材的抗氧化性和其它特性的金属涂层。
背景技术
金属合金通常用于包括极端操作条件的各种工业环境中。例如一些合金可能暴露于高温如高于约750℃。此外一些合金可能经受反复的温度循环如暴露于高温下，随后冷却至室温，接着再次快速加热。作为一个例子，空气涡轮发动机在操作中通常经受重复的热循环。另外，涡轮发动机的标准操作温度连续上升以获得改进的燃料效率。
涡轮发动机组件(和其它工业零件)通常由超耐热合金制成，这些超耐热合金通常为镍-、钴-或铁-基。超耐热合金可以承受许多极端操作条件。但是它们通常必须用涂层来覆盖以保护它们免受环境降解，如腐蚀和氧化的有害作用。
使用各种类型的涂层以保护超耐热合金和其它类型的高性能金属。其中一类为基于如MCrAlY的材料，其中M为铁、镍、钴或其各种组合。这些材料可以用各种技术如高速氧-燃料(high velocityoxy-fuel.HVOF)；等离子喷涂或电子束蒸气沉积(EB-PVD)施用。另一种类型的保护性涂层为铝化物材料如镍-铝化物或铂-镍-铝化物。也可以采用许多技术施用这些涂层。例如，可以将铂电镀至基材上，随后是扩散步骤，接着为铝化(aluminiding)步骤，如固体渗铝(packaluminiding)。
不管涂覆方法如何，更高操作温度的趋势不断地增大了腐蚀和氧化攻击涂层和下面金属基材的倾向。因此，在本领域中需要新的用于金属基材-尤其用于超耐热合金基材的涂层组合物。所述组合物通常将提供较当前使用的涂层更好的抗氧化性-当使用温度超过约1000℃和优选超过约1100℃时更是如此。另外，如下所述的那样，当涂覆的基材进经受相当水平的热循环时通常能维持抗氧化性。
也可以通过本领域当前可得的技术施用所述新的组合物。另外，所述组合物应当基于各种可以变化(类型或数量)组分，以满足特定的最终用途。例如，不应要求所述组合物包括高含量的昂贵组分以符合较广范围的应用。最后，通常应将所述新组合物的其它性质如耐腐蚀性和延性保持在可接受的水平。
发明内容
本发明的一个主要实施方案涉及一种抗氧化性涂层，其由包含以下成分的合金形成：
约30原子％至约55原子％的铝；和
约0.5原子％至约3原子％的钽；
余量部分包括至少一种基底金属(base metal)，所述金属选自镍、钴、铁及其组合，
在某些优选的实施方案中，所述合金还包括贵金属如铂或钯。另外，所述合金通常含有铬。铬可以由下面的基材通过扩散获得和/或可以包括作为沉积合金组合物的一部分。以相同的方式，所述基底金属可以由基材扩散，或可以包括作为沉积合金的一部分。
下述的一些实施方案还包括合金组合物中的其它元素。例子包括锆、钛、铪、硅、硼、碳、钇及其组合。对于一些实施方案而言优选锆。另外，在本发明范围内的其它组合物最好包括钼。
如下所述，本发明的一些最终用途受益于较低水平的铝，即约30原子％至约45原子％。其它最终用途采用较高水平的铝，即约45原子％至约55原子％。在任一条件下，所述合金组合物可以包括上述其它组分的一些或全部，并在本说明书中作进一步的描述。
本发明的另一个实施方案涉及一种向金属基的基材如超耐热合金表面提供环境保护的方法。在这种方法中，将上述合金组合物施用于所述基材上，而不含任何会从所述基材本身掺入到所述组合物的组分(如镍或铬)。如下所述应用常规技术施用所述涂层。可以采用单步或多步方法。
本发明的另一个实施方案涉及一种制品，包括：
(i)一种金属基的基材；和
(ii)所述基材上的抗氧化性涂层，由上述合金形成并进一步描述如下。在一些实例中，抗氧化性涂层用隔热涂层覆盖。所述基材通常为超耐热合金，并且可以是涡轮发动机的一个组件。
在本发明的说明书中，用于抗氧化性涂层的合金组分表达为“原子百分数”是有利的。运用各种元素的原子量，可以容易地将这些值转化为“重量百分数”。作为上述铝/钽/基底金属组合物的一个例子，“约30至约55原子％铝”对应于约15至35.5重量％的铝。“约0.5原子％至约3原子％的钽”的范围对应于约2.2至约10.3重量％的钽。(如下所述，余量为镍或另一种基底金属)。相似地，对于三元合金而言，采用铂作为贵金属的一个例子，大致范围如下：
 1)铝    原子％范围30-55     重量％范围12.2-34.4
 2)钽    原子％范围0.5-3     重量％范围2.1-10.0
 3)贵金属(铂)    原子％范围1-10     重量％范围4.5-29.3
同样，余量为基底金属。
对于Al/Ta/Cr合金系统而言，下面的转化表是有益的(余量为基底金属)：
  1)铝     原子％范围30-55     重量％范围15-35.5
  2)钽     原子％范围0.5-3     重量％率范围1.8-10.4
  3)铬     原子％范围1-10     重量％范围1.2-10.6
对于本发明的一些优选实施方案，以下提供几种其它范围转化关系。关于本发明各种特性的其它详细内容可从本说明书中找到。
附图说明
图1图示属于或不属于本发明范围的各种合金样品的抗氧化性数据。
图2与图1类似，采用更具体范围的y-轴值(重量变化测量)。
具体实施方式
如上所述，本发明的一个实施方案包括由合金形成的涂层，所述合金包含：
约30原子％至约55原子％的铝；和
约0.5原子％至约3原子％的钽。余量部分(在此有时称为“基底金属”)包含镍、钴、铁或其组合。
对于一些实施方案，铝的优选水平为约35原子％至约55原子％。钽的优选水平为约0.5原子％至约2原子％。对于一些特别优选的实施方案，铝的存在水平范围为约40原子％至约50原子％；钽的存在水平范围为约0.75原子％至约1.75原子％。在许多实施方案中，优选余量部分为镍或者镍和钴的组合，如镍/钴比率(原子百分数)的范围为约99∶1至约50∶50。
在一些情况下，镍或其它基底金属的源为其上面施用所述涂层的基材。由高温合金(如超耐热合金)制成的基材含有这些金属的一种或多种。在高温下(如高于约900℃)当这种基材的表面与所述涂层接触时，大量基底金属由基材扩散(迁移)进入所述涂层。应当注意的是本发明考虑到一部分基底金属可以在涂层沉积时包括在其中，而另一部分则由所述基材扩散进入所述涂层。所述基底金属也可以在使用所述组分时由所述基材扩散进入所述涂层，如参考下面对铬迁移进行的讨论。
这类涂层(即不含铬)具有一定水平的抗氧化性和延性使得适合于某些最终用途。例如，所述涂层有时适用于一些不涉及大量暴露于超过约1100℃的温度，或者不要求相当数量的温度循环的用途。采用常规的评估技术，冶金领域的技术人员能够确定这类涂层是否满足特定应用的要求。
这些合金有时含有至少一种贵金属，其通常赋予涂层较大的抗氧化性。例子包括铂、钯、铱、铑、钌及其混合物。具体贵金属的选择取决于各种因素如成本、供应、延性要求以及抗氧化性要求。铂、钯和钌为优选的贵金属，通常最优选铂。贵金属的用量取决于上述因素以及其它因素如贵金属在铝化物相中的溶解性。通常铂的使用水平范围为约1原子％至约10原子％。其它贵金属可以约1原子％至约30原子％的水平范围存在。
在一些优选的实施方案中，这些合金包括相当少量的其它元素。例如，它们可以包括至少一种选自锆、钛、铪、硅、硼、碳和钇的组分。这些其它元素的总量范围通常为约0.1原子％至约5原子％，优选范围为约04原子％至约2.5原子％。优选的这些其它元素为锆、铪、硅、钇及其各种混合物。在许多情况下，含有这些其它元素进一步提高了抗氧化性和相关性质如抗碎裂性。在一些实施方案中尤其优选锆或铪。通常它们各自的用量范围为约0.1原子％至约1原子％，优选约0.2原子％至约0.8原子％。
在本发明的另一个优选实施方案中，所述合金组合物包括钼。本发明人发现存在这种元素导致了出乎意外的好的抗氧化性-即使包括较低水平的铝时。因此，这种类型的一种示例性合金包括铝、钽和钼以及基底金属。钼的水平范围通常为0.2原子％至约2原子％。更常见的钼的优选水平范围为约0.5原子％至约1.5原子％。在一些特别优选的实施方案中，这种合金还含有至少一种如前所述的贵金属。
在许多优选的实施方案中，上述组合物含有约1原子％至约15原子％的铬。铬的存在常常改进了涂层的抗氧化性和耐热腐蚀性。在许多情况下，铬的使用减少了其它提供这些有利性质的组分的需要(或减少了优选水平)。例如，包括铬的涂层组合物可以只使用较少量的更昂贵的元素如铂或钯，而获得基本相同水平的抗氧化性和耐腐蚀性。
许多含铬的涂层系统包含：
约30原子％-约55原子％的铝；
约0.5原子％至约3原子％的钽；
约1原子％至约15原子％的铬；
余量部分包含镍、钴、铁或其组合。铬的优选水平范围通常为约1原子％至约10原子％。
就基底金属的情况而言，铬的来源有时是所述基材。由高温合金(如超耐热合金)制得的基材通常含有铬。在高温下(如高于约900℃)当这种基材的表面与所述涂层接触时，大量铬由基材扩散(即迁移)进入所述涂层。因此，扩散可以不同方式发生。例如，在高温下将涂层施用于基材的铝化物法可能导致铬从表面区域迁移进入所述涂层。或者(或除了这种沉积外)，随后对涂覆基材的热处理通常导致铬的迁移。
此外，如果含铬基材为将在操作时经受高温的一个组件(如涡轮发动机组件)，这些使用温度将引起铬扩散进入所述涂层。还应当注意的是本发明考虑到一部分铬可以在涂层沉积时包括在其中，而另一部分则由所述基材扩散进入所述涂层。通过本领域已知的技术(如电子探针微区分析、X-射线荧光技术或原子吸收光谱)可以确定所述涂层中的铬量。
尽管下面标注了几种不同的铝变化的实施方案，含铬组合物的铝的优选水平通常为约35原子％至约55原子％。钽的优选水平如上所述，同时进行的是优选的基底金属如镍或镍-钴的讨论。另外，如先前其它实施方案中的讨论，含铬实施方案可以包括至少一种如上所述的贵金属。
下面的转化表以Al/Ta/Cr/Pt合金系统(余量为基底金属)为例：
  1)铝   原子％范围   重量％范围
  30-55   12.2-34.4
  2)钽   原子％范围   重量％范围
  0.5-3   2.1-10.1
  3)铬   原子％范围   重量％范围
  1-10   1.2-9.7
  4)铂   原子％范围   重量％范围
  1-10   3.6-29.6
所述含铬的实施方案还可以含有如前所述的其它元素如锆、钛、铪、硅、硼、碳、钇及其各种混合物。对特定元素或元素组合的选择取决于涂层的所要求的特性以及如上所述的其它因素。前面也提供了这些元素的建议水平。
在一些含铬的实施方案中(如在其它实施方案)，尤其优选包括锆。通常锆的存在水平范围为约0.1原子％至约1原子％，优选约0.2原子％至约0.8原子％。如下面的实施例所说明，存在的锆通常改进了抗氧化性，同时显著减少了热生长(thermally-grown)氧化物(TGO)的生长。如下面实施例所述，在一些情况下，在含锆合金中还存在贵金属。
下面的转化表以Al/Ta/Cr/Zr合金系统(余量为基底金属)为例：
  1)铝   原子％范围30-55   重量％范围15.2-35.7
  2)钽   原子％范围0.5-3   重量％范围1.8-10.4
  3)铬   原子％范围1-10   重量％范围1.2-10.5
  4)铂   原子％范围0.1-1   重量％范围0.2-2.1
一些含铬实施方案最好包括钼。钼提供如上和实施例中所述的性能优点。钼的存在水平通常如前所述。
如前面提及的那样，本发明的涂层组合物的不同应用可能受益于上述广泛范围内的不同水平的铝。在要求高程度的抗氧化性的一些应用中，涂层中较高的铝，如其水平范围为约45至约55原子％是所需的。
但是，在一些其它应用中，较高水平的铝有时消耗了基材的过量部分，如在所述基材为涡轮机叶片的情况下。在高温下当铝从涂层迁移至基材时易于出现这种现象，在界面区域形成扩散区。对于这种情况，较低的铝水平可能是所需的，如约30至约45原子％。在最初涂层中较低水平可能导致较小的用于迁移的贮备，同时还提供良好的抗氧化性。基于此处所指出的，本领域内的技术人员可以根据给定的最终用途选择铝的最合适的水平。
本发明的另一个实施方案涉及一种为金属基基材提供环境保护的方法，此处所用的“环境保护”是指保护金属基材免受各种不利的影响，如氧化和腐蚀。所述方法包括：
在所述基材上形成具有合金组合物的涂层，所述合金包含：
约30原子％至约55原子％的铝；和
约0.5原子％至约3原子％的钽；
余量部分包括一种选自镍、钴、铁及其组合的基底金属。如上所述，可以通过扩散由下面的基材获得所述基底金属。因此，此处所用“在基材上形成涂层”是指包括整个涂层的沉积以及部分涂层材料的沉积，随后剩余组分从基材扩散至所述沉积涂层中。
如前所述，所述涂层合金通常包括如含量范围为约1原子％至约15原子％的铬。或者，部分(或全部量)的铬可以通过扩散由基材掺入所述涂层中。如前所述所述合金也可以包括至少一种贵金属。可以往所述合金中掺入少量的一种或多种其它元素，如锆、钛、铪、硅、硼、碳和钇，另外，一些优选的实施方案在所述涂层合金中包括钼。
许多不同的金属或金属合金可以用作本发明的基材。术语“金属基”是指主要由金属或金属合金形成的那些材料，但也可以包括一些非金属组分如陶瓷、金属间相或中间相。所述基材通常为耐热合金如操作温度一般最高可达约1000-1150℃的超耐热合金。(术语“超耐热合金”通常包括复杂的含有一种或多种其它元素如铼、铝、钨、钼、钛或铁的钴-或镍-基合金)。
在各种文献中对超耐热合金进行过描述，如美国专利5,399,313和4,116,723，两者均以参考形式在此加入。高温合金也综述于Kirk-Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology，第3版，第12卷，第417-479页(1980)和第15卷，第787-800页(1981)。镍基合金通常包括至少约40重量％的Ni。指定的示例性的合金的商品名为Inconel、Nimonic、Rene(Rene80，Rene95合金)和Udimet。钴基合金通常包括至少约30重量％的钴。指定的商品例子的商品名为Haynes、Nozzaloy、Stellite和Ultimet。基材的实际结构可以有大的变化。例如，基材可以各种涡轮发动机部件的形式存在，如燃烧室衬套、燃烧室穹顶、轮盖、活塞(buket)、叶片、喷嘴或叶轮。
施用涂层的各种方法为本领域已知。它们包括如电子束物理蒸发沉积(EB-PVD)；电镀、离子等离子体沉积(IPD)；低压等离子喷涂(LPPS)；化学蒸气沉积(CVD)、等离子喷涂(如空气等离子喷涂(APS))、高速氧-燃料(HVOF)等。通常单步法可以沉积整个涂层化学。一些元素可以通过各种技术进行结合，例如感应熔化，随后粉末雾化。用于该目的的融化技术为本领域已知，如美国专利4,200,459，其以参考形式加入本文。本领域的那些技术人员可以将本发明用于各类设备。例如，在离子等离子体沉积的情况下，可将合金涂层元素掺杂至目标上。
或者也可以采用多步沉积。举例而言，通常通过一种减少浪费的技术，如直接沉积法(如电镀)施用一种贵金属如铂。作为一个非限定性的例子，可以将贵金属电镀至基材表面，随后进行镍、钽和其它包括的元素的粉末组合物的热沉积(如通过HVOF)。随后可以进行铝化以帮助确保贵金属与其它涂层组合物的良好混合。如前所示，可采用各种铝化法。
有时在涂层的沉积后进行热处理。用于均化和/或相互扩散粘合的示例性处理包括氢-、氩-或真空热处理。通常在约950℃至1200℃的温度范围内，在最长可达约10小时内实施所述处理。
在本发明的一些实施方案中，可以在抗氧化性涂层上面施用隔热涂层(TBC)。当制品暴露于极高的温度时，TBC提供较高水平的耐热性。例如，它们经常用于TBC表面可能暴露于高于约1300℃的温度下，同时下面的涂层暴露于约1100℃的温度下的环境中。TBC经常用作涡轮机叶片和叶轮的覆盖层。除了其在提供抗氧化性和耐腐蚀性的功能外，上述涂层经常促进了TBC和所述基材之间的粘合。
TBC通常是(但并不总是)氧化锆基。此处所用术语“氧化锆基”包括含至少约70重量％氧化锆的陶瓷材料。在一个优选的实施方案中，氧化锆通常与一种材料混合获得化学稳定，这种材料如氧化钇(yttria)、氧化钙、氧化镁、氧化铈、氧化钪或任何这些材料的混合物。在一个特定的实施例中，氧化锆可以与约1重量％至约20重量％的氧化钇(基于它们的组合重量计)，优选约3％-10％的氧化钇进行混合。
可以采用许多技术来施用TBC。最常用的是EB-PVD技术。在一些情况下，采用等离子喷涂如空气等离子喷涂(APS)。本领域的那些技术人员熟悉这些技术的每一种的应用操作细节。
本发明还有一个实施方案涉及一种制品。所述制品包括如上所述的金属基的基材。将一种由合金形成的抗氧化性涂层沉积于所述基材上，所述合金包含：
约30原子％-约55原子％的铝；和
约0.5原子％-约3原子％的钽；
余量部分包括镍、钴、铁或其组合。
如前所述，所述合金通常包含如含量范围为约1原子％至约15原子％的铬，可以通过扩散从基材掺入其中。所述合金也可以包括至少一种如前所述的贵金属如铂(有或没有铬组分)。所述合金可以掺入少量的一种或多种其它元素，这些元素如锆、钛、铪、硅、硼、碳和钇。如上所述，钼也通常加入本发明的合金中。
抗氧化性涂层的厚度将取决于许多因素。示例性的因素包括：涂层和基材的具体组成；涂层的最终用途；预期制品自身将经受的温度和温度分布图；有或无覆盖TBC；涂层所期望的使用期限。当用于涡轮发动机的用途时，所述涂层通常的厚度(包括任何扩散区)范围为约20微米至约200微米，最常用范围为约25微米至约100微米。但是应当注意的是这些范围可以出现较大地变化以满足具体最终用途的需要。
还应当明白的是本发明的另一个实施方案包括如上所述的制品，其中抗氧化性涂层被TBC覆盖。如前所述，所述TBC通常是(但不总是)由化学稳定的氧化锆形成。TBC的厚度将取决于如上所述的各种因素。通常其厚度范围为约75微米至约1300微米。在最终用途如涡轮发动机叶片组件的优选实施方案中，通常厚度范围为约75微米至约300微米。
实施例
以下实施例只是用于举例说明，不应认为是对要求保护的本发明的范围的任何形式的限制。
下表所示的合金通过真空感应熔化来制备。试样由得到的铸块机制而成。如图所示，在1200℃下实施最长可达518小时的等温氧化。记录试样的重量变化并作为抗氧化性的一个度量。具有最低重量增加的合金最好的抗氧化。当氧化物出现碎裂时，在重量变化对时间曲线中出现负的重量变化。
                                                 表
 样品#   基底金属     Pt*     Al     Ta     Cr     Zr     Mo   其它元素/注解
    1     Ni     8     38     1   1％Re
    2     Ni     8     50
    3     Ni     8     38     1     1
    4     Ni     8     50     1   1％Re
    5     Nj     8     38   1％Re，1％W
    6     Ni     8     50     1   1％W
    7     Ni     8     38     1   1％W
    8     Ni     8     50     1     1   1％Re，1％W
    9     Ni     8     38
    10     Ni     38     1     5     0.2
    11     Ni     50     1     5
    12     Ni     38     1.8     5
    13     Ni     50     1.8     5     0.2
    15     Ni     8     38     1     5
    16     Ni     8     38     5     0.2
    17     Ni     8     50     1     1
注解：
*除非另有说明，否则所有数量均以原子％计。
图1和图2是作为热暴露时间函数的重量变化图。(图2集中在更窄的y-轴范围)。最接近零重量变化的曲线的抗氧化性最佳。随暴露时间的延长具有较大的重量变化的曲线表明抗氧化性水平的下降。随暴露时间延长具有负的重量变化的曲线表明覆盖涂层的TGO正在破裂。具有有限的TGO破裂量的涂层仍可以用于某些最终用途。
如表所示，一些样品经受了热的循环处理(即在图标上标有“循环”)。将这些样品升温至2200°F(1204℃)，并保持50分钟；冷却10分钟，随后再次加热至1204℃以继续所述循环。这些样品的暴露时间代表许多次循环的累积时间。
包括加入钽和钼的样品3显示出较样品2和9更好的抗氧化性。即使在铝的存在水平较低(38原子％)的情况下，仍获得这种抗氧化性。如上所述，在某些实施方案中优选较低水平的铝，其中在涂层和基材之间的大量相互扩散可能是有害的。
包括锆、钽和铬的样品14也显示出优异的抗氧化性。另外，包括锆、钽、铬和较高水平的铝(50原子％)的样品13即使在无贵金属的存在下也显示出优异的抗氧化性。
还对抗氧化性数据进行了回归分析。对包括样品2、3和9的许多样品进行了比较，这些样品由含有钽、钨、钼和铼的不同组合的合金制成。分析表明，与其它元素相比，钽的存在对抗氧化性具有正面影响。
已对本发明的优选实施方案进行了描述，在不偏离本发明精神的前提下，其它实施方案对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此应当理解的是本发明范围只受限于后面的权利要求。

Claims (45)

1.一种由合金形成的抗氧化性涂层，所述合金包含：
40原子％至50原子％的铝；和
0.5原子％至3原子％的钽；余量部分包含至少一种基底金属，所述金属选自镍、钴、铁及其组合。
2.权利要求1的涂层，其中所述钽的存在水平范围为0.5原子％至2原子％。
3.权利要求2的涂层，其中所述钽的存在水平范围为0.75原子％至1.75原子％。
4.权利要求1的涂层，其中所述合金还包含一种选自铂、钯、铱、铑、钌及其混合物的贵金属。
5.权利要求4的涂层，其中所述贵金属为铂，其存在水平范围为1原子％至10原子％。
6.权利要求4的涂层，其中所述贵金属为钯、钌、铱、铑或其混合物，并且存在水平范围为1原子％至30原子％。
7.权利要求1的涂层，还包含至少一种选自锆、钛、铪、硅、硼、碳和钇的组分。
8.权利要求1的涂层，还包含钼。
9.权利要求1的涂层，其中至少部分所述基底金属通过下面的基材的扩散获得。
10.权利要求1的涂层，还包含1原子％至15原子％的铬。
11.权利要求10的涂层，其中铬的水平范围为1原子％至10原子％。
12.权利要求10的涂层，其中至少部分所述铬通过下面的基材的扩散方式获得。
13.权利要求10的涂层，其中所述钽的存在水平范围为0.5原子％至2原子％。
14.权利要求10的涂层，其中所述合金还包含一种选自铂、钯、铱、铑、钌及其混合物的贵金属。
15.权利要求14的涂层，其中所述贵金属为铂，其存在水平范围为1原子％至10原子％。
16.权利要求14的涂层，其中所述贵金属为钯、钌、铱、铑或其混合物，其存在水平范围为1原子％至30原子％。
17.权利要求10的涂层，还包含至少一种选自锆、钛、铪、硅、碳、硼和钇的组分。
18.权利要求17的涂层，其中锆、钛、铪、硅、碳、硼和钇的总量范围为0.1原子％至5原子％。
19.权利要求18的涂层，其中锆、钛、铪、硅、碳、硼和钇的总量范围为0.4原子％至2.5原子％。
20.权利要求17的涂层，其中所述锆的存在水平范围为0.1原子％至1原子％。
21.权利要求17的涂层，其中所述组分为锆和铪的混合物。
22.权利要求10的涂层，还包含0.2原子％至2原子％的钼。
23.权利要求22的涂层，还包含0.5原子％至2原子％的钽。
24.一种由合金形成的抗氧化性涂层，所述合金包含：
40原子％至50原子％的铝；
0.5原子％至3原子％的钽；
1原子％至15原子％的铬；和
0.1原子％至1原子％的锆；
余量部分包含至少一种选自镍和镍-钴的基底金属。
25.权利要求24的涂层，其中所述合金还包含一种贵金属。
26.权利要求25的涂层，其中所述贵金属为铂，并且存在水平范围为1原子％至10原子％。
27.一种由合金形成的抗氧化性涂层，所述合金包含：
40原子％至50原子％的铝；
0.5原子％至3原子％的钽；
1原子％至15原子％的铬；和
0.2原子％至2.0原子％的钼；余量部分包含至少一种选自镍和镍-钴的基底金属。
28.权利要求27的涂层，还包含至少一种贵金属。
29.一种向金属基的基材提供环境保护的方法，包括在该基材上形成一种涂层，其中该涂层具有一种含以下成分的合金组合物：
40原子％至50原子％的铝；和
0.5原子％至3原子％的钽；
余量部分包含至少一种基底金属，所述金属选自镍、钴、铁及其组合。
30.权利要求29的方法，其中至少部分基底金属通过扩散方式从该基材中获得。
31.权利要求29的方法，其中该合金还包含1原子％至15原子％的铬。
32.权利要求31的方法，其中至少部分所述铬通过扩散方式从下面的基材获得。
33.权利要求29的方法，其中所述合金还包含一种选自铂、钯、铱、铑、钌及其混合物的贵金属。
34.权利要求29的方法，其中所述合金还包含至少一种选自锆、钛、铪、硅、碳、硼和钇的组分。
35.权利要求29的方法，还包含0.2原子％至2.0原子％的钼。
36.权利要求29的方法，其中所述金属基的基材是一种超耐热合金。
37.一种制品，包括：
(1)一种金属基的基材；以及
(2)所述基材上的抗氧化性涂层，由包含以下成分的合金形成：
40原子％至50原子％的铝；和
0.5原子％至3原子％的钽；
余量部分包含镍、钴、铁或其组合。
38.权利要求37的制品，其中该合金还包含1原子％至15原子％的铬。
39.权利要求37的制品，其中所述合金还包含一种选自铂、钯、铱、铑、钌及其混合物的贵金属。
40.权利要求37的制品，其中所述合金还包含至少一种选自锆、钛、铪、硅、碳、硼和钇的组分。
41.权利要求37的制品，还包含0.2原子％至2.0原子％的钼。
42.权利要求37的制品，还包含覆盖在抗氧化性涂层上的隔热涂层。
43.权利要求42的制品，其中所述隔热涂层包含氧化锆。
44.权利要求37的制品，其中所述金属基的基材是一种超耐热合金。
45.权利要求37的制品，其中所述金属基的基材是涡轮发动机的一个组件。
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