DE10158639A1 - Wärmedämmschicht auf Basis von La2Zr2O7 für hohe Temperaturen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmschicht auf einem metallischen Substrat für den Einsatz für hohe Temperaturen, insbesondere für Temperaturen oberhalb von 1300 DEG C. Ausgehend von einer La¶2¶Zr¶2¶O¶7¶-Basis werden durch Substitution der Lanthan-Kationen durch Ionen der Elemente Nd, Eu, Dy, Sm und/oder Gd die Eigenschaften des Wärmedämmstoffs für den Einsatz als Wärmeschutzschicht regelmäßig verbessert. Vorteilhaft ist eine zusätzliche zumindest teilweise Substitution der Zirkonium-Kationen durch Ce, Hf oder Ta. DOLLAR A Die Verbesserung der Eigenschaften resultiert insbesondere in einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizient alpha sowie einer geringen Wärmeleitfähigkeit lambda.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmschicht für hohe Temperaturen, insbesondere für Temperaturen über 1300°C, auf Basis von La₂Zr₂O₇.

Stand der Technik

Wärmedämmstoffe für hohe Temperaturen werden beispiels­ weise in den Gasturbinen von Flugtriebwerken und Wärme­ kraftwerken dazu verwendet, die heißen Teile, also ins­ besondere die Turbinenschaufeln und Brennkammern, gegen die große thermische Belastung durch die heißen Gase zu schützen. Die Wärmedämmschichten sind während der Be­ triebsdauer der Turbine, die von einigen Stunden im Spitzenlastbetrieb bis zu einem Jahr im Grundlastbe­ trieb reichen kann, durchgehend sehr hohen Temperaturen ausgesetzt. Der Wirkungsgrad von Gasturbinen hängt von der Turbineneintrittstemperatur des Verbrennungsgases ab, die derzeit bei über 1300°C liegen. Höhere Gastem­ peraturen von 1400°C und mehr können zwar erzeugt wer­ den, sind aber derzeit nicht nutzbar, da die bekannten Materialien, die für die heißen Teile verwendet werden, die damit verbundenen hohen Temperaturen von über 1200°C nicht lange genug verkraften können. Derzeit werden die besten Ergebnisse mit Bauteilen erzielt, die gerichtet erstarrte oder noch besser einkristalline Ni­ ckelbasis-Superlegierungen als Substrat aufweisen, auf das eine Wärmedämmschicht aufgebracht ist, die aus durch Zusatz von Yttriumoxid Y₂O₃ teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid ZrO₂ (abgekürzt mit YSZ) besteht.

Bei höheren Oberflächentemperaturen von beispielsweise 1300°C und mehr erfolgt jedoch ein Nachsintern der YSZ-Schichten, wodurch sich eine Verschlechterung der thermomechanischen Eigenschaften ergibt, wie zum Bei­ spiel eine Erhöhung der Temperaturleitfähigkeit sowie des Elastizitätsmoduls und eine Verringerung der quasi­ plastischen Eigenschaften durch die Versinterung des Rißnetzwerkes.

Weiterhin besteht eine Schwierigkeit darin, daß eine Erhöhung der Oberflächentemperatur der Wärmedämmschicht bei gleicher Schichtdicke der Wärmedämmschicht und gleicher Wärmeleitfähigkeit dieser Schicht auch eine Erhöhung der Temperatur des darunter befindlichen Me­ tallsubstrates mit sich führt, was nachteilig zu einer deutlichen Verringerung der Lebensdauer des Bauteils führt.

Dementsprechend sind als Ersatz für Wärmedämmstoffe aus YSZ vor allem Werkstoffe von Interesse, die gegenüber dem YSZ eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise das La₂Zr₂O₇. Das Zirkonat hat jedoch den Nachteil, daß es im Vergleich zur metallischen Kom­ ponente einen nur geringen thermischen Ausdehnungskoef­ fizienten aufweist, der bei thermischen Wechselbelas­ tungen regelmäßig zu spannungsinduzierten Versagemecha­ nismen führt.

In JP-A-07 292 453 wird eine Wärmedämmbeschichtung of­ fenbart, die dazu dient, in Kontakt mit heißen Gasen stehende Metallteile, wie zum Beispiel die Laufschau­ feln und die Leitschaufeln von Gasturbinen, gegen Hoch­ temperatur-Oxidation zu schützen. Diese Wärmedämmbe­ schichtung wird dadurch auf das Metallteil aufgebracht, daß es zunächst unter Verwendung von Niederdruck- Plasmaspritzen mit MCrAlY (M steht für Ni und/oder Co) beschichtet wird, daß dann diese Schicht unter Verwen­ dung von atmosphärischem Plasmaspritzen mit ZrO₂-Y₂O₃ beschichtet wird, und daß schließlich eine anorganische Glasur auf die ZrO₂-Y₂O₃-Schicht aufgestrichen und dann gebrannt oder direkt thermisch aufgespritzt wird.

Die SU-A 305 152 offenbart einen feuerfesten Zement, der Strontiumaluminat und Strontiumzirkonat enthält. Der Zement wird dadurch erhalten, daß eine Mischung, die 46,15 bis 46,62 Gew.-% SrO, 43,46 bis 48,89 Gew.-% ZrO₂ und 4,96 bis 9,92 Gew.-% Al₂O₃ enthält, bei 1400 bis 1500°C gebrannt wird. Der resultierende Zement enthält 10 bis 20 Gew.-% SrOAl₂O₃ und 80 bis 90 Gew.-% SrOZrO₂ und schmilzt bei 2200 bis 2300°C.

Die JP-A-50 035 011 offenbart eine feuerfeste Beschich­ tung für Transportwalzen in einem Blankglühofen, bei der Kalziumzirkonat zum Schutz der Walze gegen Eisen­ oxide verwendet wird. Diese Beschichtung wird dadurch hergestellt, daß die Walze unter Verwendung von Plas­ maspritzen nacheinander mit Ni-Cr-Pulver, mit einer Mi­ schung aus 70 Gew.-% Ni-Cr und 30 Gew.-% CaZrO₃ und mit CaZrO₃-Pulver beschichtet wird. Es wird darin festge­ stellt, daß diese Beschichtung nicht durch Eisenoxide attackiert wird, wohingegen diejenigen Walzen, die mit Al₂O₃, Al₂MgO₄, ZrO₂ oder MgZrO₃ beschichtet sind, eine deutliche Reaktion mit Eisenoxiden zeigen.

Die DE-A-42 10 397 offenbart einen Temperatursensor für Verbrennungsgase, der aus SrZrO₃ besteht und durch Sputtern oder Siebdruck auf ein Substrat aufgebracht wird.

In DE 198 01 424 werden Oxide mit einer Pyrochlor- oder Perowskitstruktur als Wärmedämmstoffe für den Einsatz bei Temperaturen oberhalb von 1000°C vorgeschlagen. Die dort genannten Wärmedämmstoffe weisen im wesentli­ chen ein Zirkonat oder eine Mischung aus Zirkonaten aus. Insbesondere werden dort BaZrO₃, La₂Zr₂O₇ und SrZrO₃ angegeben.

Aus WO 01/23642 A2 ist ein metallisches Turbinenbauteil mit einer darauf angeordneten wärmedämmenden Beschich­ tung aus z. B. La₂Hf₂O bekannt. Zwischen dem Bauteil und der wärmedämmenden Schicht kann eine metallische McrAlY-Legierungsschicht als Unterschicht angeordnet sein (M = Fe, Co, Ni sowie Mischungen daraus).

In WO 99/23270 wird ein Erzeugnis mit einem Schichtsys­ tem zum Schutz gegen ein heißes aggressives Gas offen­ bart. Das Schichtsystem umfasst eine Haftschicht aus einer McrAlY-Legierung (M = Fe, Co, Ni sowie Mischungen daraus), mit 0,1 bis 10% Lanthan und 0 bis 10% Hafni­ um. Als eigentliche Wärmedämmschicht wird unter anderem La₂Zr₂O₇ und La₂Hf₂O₇ genannt.

Aufgabe und Lösung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung weitere be­ sonders geeignete Wärmedämmschichten auf der Oberfläche eines metallischen Substrates zur Verfügung zu stellen, die den Einsatz bei höheren Temperaturen, insbesondere oberhalb von 1300°C ermöglichen, und die einen größe­ ren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als reines La₂Zr₂O₇ aufweisen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Wärmedämmschicht mit der Gesamtheit der Merkmale des Hauptanspruchs. Die Aufgabe wird zudem gelöst durch weitere Wärmedämm­ schichten mit der Gesamtheit der Merkmale gemäß einem der Nebenansprüche 3, 6 und 8. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Wärmedämmschichten finden sich in den je­ weils darauf rückbezogenen Unteransprüchen.

Gegenstand der Erfindung

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Wär­ medämmschicht, die auf der Oberfläche eines metalli­ schen Substrates angeordnet ist, und die im wesentli­ chen auf einem La₂Zr₂O₇ basiert, welches der allgemeinen Formel A₂B₂O₇ zugerechnet und in der Pyrochlorstruktur kristallisiert wird. Bei der erfindungsgemäßen Wärme­ dämmschicht gemäß Anspruch 1 sind die Kationen der A-Position, d. h. das Lanthan, ganz oder zumindest teilweise substituiert. Geeignete Kationen für die Substitution des Lanthans sind dabei die Seltenerd- Elemente Neodym (Nd), Dysprosium (Dy), Europium (Eu) und Samarium (SM).

Im Rahmen der Erfindung hat sich überraschend herausge­ stellt, daß sich durch eine teilweise Substitution des Lanthans auf dem A-Platz durch die Seltenerd-Elemente Nd, Dy, Sm oder Eu mit relativ geringen Bindungsener­ gien der thermischen Ausdehnungskoeffizient α vorteil­ haft erhöhen läßt.

Als zudem besonders vorteilhaft in ihren Eigenschaften haben sich Wärmedämmschichten herausgestellt, die eben­ falls im wesentlichen auf einem La₂Zr₂O₇ basieren und bei denen die B-Position, d. h. das Zirkon, ganz oder teilweise durch Cer (CE), Hafnium (HF) oder Tantal (Ta) substituiert ist. Dabei nimmt Cer eine Sonderstellung ein, da La₂Ce₂O₇ in der für Wärmedämmschichtanwendungen ebenfalls günstigen Fluoritstruktur kristallisiert. Ei­ ne solche vorteilhafte Wärmedämmschicht ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Im Rahmen dieser Erfindung ist unter dem Begriff Sub­ stitution zu verstehen, dass wenigstens 5% des substi­ tuierten Elementes, insbesondere des Lanthans und/oder des Zirkons, durch ein anderes Element ersetzt wird. Geringfügige Fremdzusätze, die herstellungsbedingt er­ folgen und typischerweise in einer Größenordnung von bis zu 3 Gew.-% vorliegen können, sind ausdrücklich nicht mit einer Substitution gemeint. Ausserdem bedeu­ tet der Begriff Substitution nicht ausschließlich nur eine stöchiometrische Substitution. Insbesondere im Fall des Austausches von Zirkon durch Cer gilt auch ei­ ne überstöchiometrische Substitution mit bis zu 100% Cerüberschuss als von der Erfindung mit umfasst. So zeigte beispielsweise eine Schicht aus La_1,96Ce_2,04O_7,02 ein Zyklierverhalten, welches dem einer YSZ-Schicht deutlich überlegen war. Zur Herstellung einer solchen Schicht über das Plasmaspritzen ist in dem Ausgangspul­ ver ein höherer Cergehalt als letztlich in der Schicht gewünscht vorzusehen.

Eine Substitution von Zirkon durch Cer auf dem B-Platz bewirkt ebenfalls einen deutlichen Anstieg des thermi­ schen Ausdehnungskoeffizienten α. Bei der vollständigen Substitution des Zirkons durch Hafnium beobachtet man praktisch keinen Effekt auf die thermische Dehnung, je­ doch ergibt sich bei diesem Werkstoff-System vorteil­ haft eine Absenkung der Wärmeleitfähigkeit λ bei einer teilweisen Substitution. Durch einige wenige Versuche kann diese durch eine geeignete Variation des Hf/Zr- Verhältnisses optimiert werden. Vielversprechend hat sich dabei das Verhältnis von Hf/Zr = 1 herausgestellt. Eine 50%ige Substitution des Zirkons durch Cer oder Hafnium erscheint nach ersten Untersuchungen allgemein als besonders vorteilhaft. Nach theoretischen Überle­ gungen sollte sich der größte Effekt zumindest für die Wärmeleitfähigkeit λ bei einer 1 : 1 Mischung ergeben.

Dieser Effekt wird auch bei anderen erfindungsgemäß substituierten Wärmedämmstoffen sichtbar und beruht auf der stärkeren Streuung der Gitterschwingungen in Kris­ tallen mit hohen Massenunterschieden. Sehr wirksam bei der Reduzierung von λ ist auch die Einbringung fünfwer­ tiger, schwerer Ionen wie Ta. Hier ist aufgrund der Phasenstabilität jedoch nur eine Substitution von maxi­ mal 18 mol-% möglich, da es darüber hinaus nicht mehr zur Ausbildung einer vorteilhaften Pyrochlorstruktur kommt.

Spezieller Beschreibungsteil

Angestrebt werden Wärmedämmschichten, die einerseits einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α auf­ weisen, der ähnlich dem eines metallischen Substrates ist, welches durch die Wärmedämmschicht geschützt wer­ den soll, und andererseits eine geringe Wärmeleitfähig­ keit λ aufweisen, um eine Wärmeübertragung auf das Sub­ strat möglichst zu verringern.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, in einem Oxid mit der allgemeinen Summenformel A₂B₂O₇, speziell in La₂Zr₂O₇ die Elemente in der A und/oder B Position ge­ zielt zu substituieren, um die Eigenschaften der Wärmedämmschicht zu optimieren.

Daraus resultieren Wärmedämmschichten aus einem Materi­ al mit der allgemeinen Summenformel A_2-xA'_xB_2-yB'_yO_7±z, wobei x und y jeweils kleiner als 2 sind. Im Sonderfall B = Cer ist aber auch y < 2 zugelassen. Bei der Substi­ tution von Kationen durch Kationen größerer oder klei­ nerer Wertigkeit, ändert sich auch die Zahl der Sau­ erstoffionen pro Formeleinheit, was durch den Faktor z berücksichtigt wird. Insbesondere konnte durch diese Substitution eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit (λ) und in vielen Fällen eine Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten (α) erzielt werden.

In der Folge wird auf die Werkstoffeigenschaften im einzelnen eingegangen.

Schmelztemperatur

Verbindungen mit der Summenformel A₂B₂O₇ (mit B = Zr, Hf, Ce oder Mischungen derselben), insbesondere Pyroch­ lore, deren Kationen hauptsächlich 4d, 5d und 4f Metal­ le sind, besitzen einen hohen Schmelzpunkt (< 2000°C), z. B. Nd₂Zr₂O₇ und La₂Hf₂O₇. Diese Eigenschaft ist häufig ein Maß für die Stabilität der Verbindung, sowie in vielen Fällen ein Hinweis auf eine geringe Sinternei­ gung. Eine geringe Sinterneigung in Wärmedämmschichten ist von Vorteil, um die poröse Mikrostruktur der Schicht aufrecht zu erhalten. Ein Einfluß der Substitu­ tion der Kationen auf die Hochtemperaturbeständigkeit der Pyrochlore wurde bisher nicht beobachtet.

Phasenstabilität der Pyrochlore

Die angesprochenen Pyrochlore weisen häufig keine Pha­ senumwandlung unterhalb 1400°C auf. Diese Phasenstabi­ lität kann in vielen Fällen auch nach der Substitution von Kationen beibehalten werden.

Wärmeleitfähigkeit (λ)

Um eine verbesserte Wärmedämmung zu erzielen, sollten neue Wärmedämmschicht-Materialien ein kleineres λ auf­ weisen als das heute eingesetzte YSZ (2,2 W/mK). Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials kann heute noch nicht exakt vorhergesagt werden. Tendenziell wird sie jedoch durch komplexe Strukturen, hohe Defekt bzw. Leerstellenkonzentration in der Struktur und eine große Massendifferenz zwischen Kationen und Anionen verrin­ gert. Für x = 1 konnte regelmäßig eine besonders gute Absenkung der Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Diese Bedingungen sind durch Pyrochlore mit 4d, 5d und 4f Ka­ tionen im besonderen Maße erfüllt. So liegt die Wärme­ leitfähigkeit λ von La₂Zr₂O₇ bei 1,6 W/mK, die von einer mit 30% Eu dotierten Verbindung bei 1,2 W/mK.

Durch teilweise Substitution der Kationen durch solche mit geringerer oder höherer Ladungszahl kann die Fehl­ stellenkonzentration im Gitter erhöht werden, was eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit λ erwarten läßt. Durch die Substitution von 10 mol-% des Zr durch Ta (La₂Zr_1,9Ta_0,1O₇) konnte λ um ca. weitere 5% auf 1,5 W/mK gesenkt werden. Besonders effektiv ist die Substitution von Zr durch Ce, womit sich extrem niedri­ ge Werte von etwa 1,2 W/mK ergeben.

Thermischer Ausdehnungskoeffizient (α)

Auch der thermische Ausdehnungskoeffizient α eines Ma­ terials ist nicht exakt vorhersehbar. Von der Tendenz her steigt er jedoch im allgemeinen mit steigenden Io- nenradien, schwächeren Bindungen zwischen Kationen und Anionen und einer höheren Raumerfüllung der Struktur. So kann α von La₂Zr₂O₇ (9,1.10^-6 K^-1) durch Substitution des La durch Nd auf 10,1.10^-6 K^-1 und durch Substitution des Zr durch Ce auf 10,3.10^-6 K^-1 erhöht werden. Beide Erhöhungen sind auf die geringere Bindungsenergie zurückzuführen. Noch größere α sind durch die Substi­ tuenten Sm und Eu zu erwarten, die in der Reihe der 4f- Kationen die geringste Bindungsenergie zu Sauerstoff aufweisen.

Hier gilt, je besser ein Element die Eigenschaften des Pyrochlors beeinflußt, desto größer sollte seine Kon­ zentration sein. Im Extremfall sollten also eigentlich die A- und B-Gitterplätze mit dem jeweils optimalen Element besetzt werden, so daß man zu einfachen Pyroch­ loren A₂B₂O₇ kommt. Einige Elemente, wie z. B. Eu, Sm und Ta in der Kombination mit Zr oder Hf, ergeben je­ doch keine Pyrochlorstruktur oder nur solche Struktu­ ren, die bei höheren Temperaturen eine Phasenumwandlung erleiden. In diesen Fällen kann die vorgeschlagene Teilsubstitution der Kationen stabiler Pyrochlore deren Eigenschaften zusätzlich positiv beeinflussen.

Umfasst von der Erfindung sind nicht nur Substitutionen auf den A-Plätzen und auf den B-Plätzen, sondern auch beliebige Kombinationen. Dazu zählen beispielsweise die Verbindungen LaEuZrHfO₇, LaNdZrHfO₇, LaGdZrCeO₇, LaGdZr_1,4Ce_0,6O₇ und La_1,8Dy_0,2Zr_1,4Ce_0,6O₇. Aus allgemeinen Betrachtungen sollte bei der Besetzung der einzelnen Plätze eine große Massendifferenz regelmäßig zu einer verringerten Wärmeleitfähigkeit führen.

Ausführungsbeispiele

Nachfolgend werden beispielhaft einige Herstellungsver­ fahren zur Beschichtung eines Substrates mit einem er­ findungsgemäßen Wärmedämmstoff aufgezeigt.

Beispiel A) La₂Zr_1,9Ta_0,1O_7,05 Wärmedämmschicht (WDS)

Das La₂Zr_1,9Ta_0,1O_7,05 wird über eine Festkörperreaktion entsprechend

La₂O₃ + 0,05 Ta₂O₅ + 1,9 ZrO₂ → La₂Zr_1,9Ta_0,1O_70,5

dargestellt.

Die Ausgangspulver werden in einer Kugelmühle unter Ethanol gemahlen und anschließend bei 1400°C reakti­ onsgeglüht. Anschließend wird über Sprühtrocknung ein fließfähiges Pulver erzeugt. Zuerst wird dann mittels VPS (Vakuum-Pulversprühen) eine Haftvermittlerschicht aus industriell verfügbarem McrAlY-Pulver auf ein Sub­ strat (Ni-Basislegierung) aufgebracht: Anschließend wird die Pyrochlorschicht in einer Dicke von ca. 0,3 mm mittels APS (air plasma spraying) auf die HVS ge­ spritzt.

Beispiel B) LaNdZr₂O₇-WDS

Das LaNdZr₂O₇-Pulver wird über Sprühtrocknung einer wässrigen La(NO₃)₃-, Nd(NO₃)₃- und Zr(NO₃)₂-Lösung mit anschließendem Kalzinieren bei 1400°C hergestellt. Aus diesem Pulver werden Ingots für den EB-PVD (electronic beam-physical vaper deposition) Prozeß gefertigt. Als HVS (Haftvermittlerschicht) kann eine über VPS (vaper plasma spraying) und anschließende Glättung hergestell­ te Schicht oder eine Plaxinaluminidschicht dienen: Das mit der HVS versehene Substrat wird mit Hilfe des LaNdZr₂O₇-Ingots über EB-PVD beschichtet.

Beispiel C) Mehrlagige oder gradierte Schicht

Nd_1,3Sm_0,17Hf₂O₇ wird wie das La₂Zr_1,9Ta_0,1O_70,5 in Beispiel A) hergestellt. Wiederum wird dann mittels VPS eine Haftvermittlerschicht aus McrAlY-Pulver auf ein Sub­ strat (Ni-Basislegierung) aufgebracht. Auf diese HVS wird dann mittels APS zuerst eine YSZ-Schicht aufge­ bracht und darauf mit der gleichen Methode eine Nd_1,3Sm_0,7Hf₂O₇-Schicht. Ebenso ist es möglich, die zwei Oxide in einem kontinuierlichen Konzentrationsgradien­ ten vom YSZ zum Nd_1,3Sm_0,7Hf₂O₇ zu spritzen und somit ei­ ne gradierte WDS herzustellen.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Eigenschaften für die Wärmeleitfähigkeit λ und den thermischen Ausdehnungsko­ effizienten α für einige ausgewählte Wärmedämmstoffe wieder.

Claims (10)

1. Wärmedämmschicht auf Basis eines La₂Zr₂O₇, welche auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine 10 bis 90% Substitution des Lanthans durch Neodym, Dysprosium, Samarium oder Europi­ um.

2. Wärmedämmschicht nach vorhergehendem Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine 50%ige Substitution des Lan­ thans durch Neodym, Dysprosium, Samarium oder Europium.

3. Wärmedämmschicht basierend auf einem La₂Zr₂O₇, welcher auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordnet ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zirkon teilweise oder vollständig durch Cer substituiert ist.

4. Wärmedämmschicht nach vorhergehendem Anspruch, bei dem Zirkon in einem Bereich von 5 bis 95%, insbesondere in einem Bereich von 40 bis 60% durch Cer substituiert ist.

5. Wärmedämmschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem Cer überstöchiometrisch Zirkon substitu­ iert.

6. Wärmedämmschicht basierend auf einem La₂Zr₂O₇, welcher auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordnet ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zirkon teilweise durch Hafnium substituiert ist.

7. Wärmedämmschicht nach vorhergehendem Anspruch, bei dem Zirkon in einem Bereich von 5 bis 95%, insbesondere in einem Bereich von 40 bis 60% durch Hafnium substituiert ist.

8. Wärmedämmschicht basierend auf einem La₂Zr₂O₇, welcher auf der Oberfläche eines metallischen Substrates angeordnet ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zirkon zumindest teilweise durch Tantal substituiert ist.

9. Wärmedämmschicht nach einem der vorhergehenden Anspüche 1 bis 8 mit einer 50%igen Substitution des Zirkons durch Ce oder Hf.

10. Wärmedämmschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1,5 W/mK.