JP2022532343A - 航空宇宙部品に抗コークス化保護コーティングを堆積するための方法 - Google Patents
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Abstract
本開示の実施形態は、概して、航空宇宙部品上の保護コーティング及び保護コーティングを堆積するための方法に関する。保護コーティングは、航空宇宙部品が燃料の存在下で加熱されたときにコークスの形成を低減又は抑制するためのコークス防止コーティングであり得る。１つ又は複数の実施形態では、航空宇宙部品に保護コーティングを堆積させるための方法は、航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成すること、航空宇宙部品を、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって前駆体及び反応物に順次曝して、航空宇宙部品の洗浄された表面上に保護コーティングを形成することとを含む。航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であり得る。【選択図】なし
Description
本開示の実施形態は、概して、堆積プロセス、特に航空宇宙部品上にフィルムを堆積するための蒸気堆積プロセスに関する。
コークス化は、高温（例えば、約６００℃～約１，０００℃）、ノズルと燃焼器内の燃料が豊富な環境、及び炭素の堆積を核にすることのできる金属表面に起因する、燃料ノズルの既知の問題である。燃料ノズルは形状が複雑でアスペクト比の高い通路を備えているため、コークス化に対する耐性を有するコーティングでこれらの通路をコーティングすることは困難である。
タービン産業におけるコークス化を低減する現在のアプローチは、主に、部品の温度の制御、燃料の流れの制御、又はインサートの追加などの機械的技術に基づいている。セラミックインサートは、セラミックＰＶＤ／溶射サーマルバリアタイプのコーティングと同様に、燃料ノズルの出口で使用される。しかしながら、セラミックは高価であり、クラッキングしやすい。セラミックとサーマルバリアコーティングは、高アスペクト比の複雑な構造には適さない。
したがって、改善された保護コーティング及び航空宇宙部品に保護コーティングを堆積するための方法が必要とされている。
本開示の実施形態は、概して、航空宇宙部品上の保護コーティング及び保護コーティングを堆積するための方法に関する。保護コーティングは、還元環境における燃料の存在下で航空宇宙部品が加熱されたときにコークスの形成を低減又は抑制するための抗コークス化コーティングでもある。１つ又は複数の実施形態では、航空宇宙部品に保護コーティングを堆積させるための方法は、航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成すること、航空宇宙部品を、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって前駆体及び反応物に順次曝して、航空宇宙部品の洗浄された表面上に保護コーティングを形成することとを含む。航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であり得る。
他の実施形態では、航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法は、航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することを含み、航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせであり、航空宇宙部品の洗浄された表面は、航空宇宙洗浄の内部面であり、航空宇宙部品の洗浄された表面のアスペクト比は約５～約１，０００である。該方法は、航空宇宙部品を前駆体及び反応物に順次曝して、ＡＬＤプロセスによって航空宇宙部品の洗浄された表面上に保護コーティングを形成することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法は、航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することを含み、航空宇宙部品の洗浄された表面は、航空宇宙部品の内部面であり、航空宇宙部品の洗浄された表面のアスペクト比は約５～約１，０００である。該方法は、航空宇宙部品を前駆体及び反応物に順次曝して、ＡＬＤプロセスによって航空宇宙部品の洗浄された表面上に保護コーティングを形成することも含み、保護コーティングは、約１０ｎｍ～約５０００ｎｍの厚さを有し、保護コーティングは、５０％未満の厚さ変化を有する。
本開示の実施形態は、概して、航空宇宙部品上の保護コーティング及び保護コーティングを堆積するための方法に関する。保護コーティングは、航空宇宙部品が燃料の存在下で加熱されたときにコークスの形成を低減又は抑制するための抗コークス化コーティングでもある。保護コーティングは、単層フィルム、多層フィルム、ナノラミネートフィルムスタック、合体フィルム、結晶性フィルム、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含み得る。
１つ又は複数の実施形態では、航空宇宙部品に保護コーティングを堆積するための方法は、航空宇宙部品を１つ又は複数の洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品洗浄された表面を生成することと、航空宇宙部品を１つ又は複数の前駆体及び／又は１つ又は複数の反応物に順次曝して、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって航空宇宙部品の洗浄された表面上に保護コーティングを形成することとを含む。
いくつかの実施形態では、ここで説明及び論じられる航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又は燃料（例えば、航空燃料若しくはジェット燃料）に曝されるその他の部分若しくは部分、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であり得るか、あるいはそれらを含み得る。他の実施形態では、ここで説明及び論じられる航空宇宙部品は、１つ又は複数のタービンブレード、タービンベーン、リブ、フィン、ピンフィン、又はその上に保護コーティングを施すことから利益を得ることができる任意の他の航空宇宙部品若しくは部品であり得るか、あるいはそれらを含み得る。保護コーティングは、航空宇宙部品の内部面及び／又は外部面に堆積又は他の方法で形成することができる。
洗浄プロセス
保護コーティングを生成する前に、航空宇宙部品を任意選択的に１つ又は複数の洗浄プロセスに曝すことができる。洗浄プロセス中に航空宇宙部品から１つ又は複数の汚染物質が除去され、洗浄された表面が生成される。汚染物質は、酸化物、有機物若しくは有機残留物、炭素、油、土壌、微粒子、破片、及び／又は他の汚染物質、又はそれらの任意の組み合わせであるか、又はそれらを含み得る。これらの汚染物質は、航空宇宙部品に保護コーティングを施す前に除去される。
保護コーティングを生成する前に、航空宇宙部品を任意選択的に１つ又は複数の洗浄プロセスに曝すことができる。洗浄プロセス中に航空宇宙部品から１つ又は複数の汚染物質が除去され、洗浄された表面が生成される。汚染物質は、酸化物、有機物若しくは有機残留物、炭素、油、土壌、微粒子、破片、及び／又は他の汚染物質、又はそれらの任意の組み合わせであるか、又はそれらを含み得る。これらの汚染物質は、航空宇宙部品に保護コーティングを施す前に除去される。
洗浄プロセスは、１つ又は複数のバスティングし（ｂａｓｔｉｎｇ）若しくはテクスチャリングプロセス、真空パージ、溶媒洗浄、酸洗浄、塩基性または苛性洗浄、湿式洗浄、オゾン洗浄、プラズマ洗浄、超音波処理、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、又はそれらを含み得る。一旦洗浄及び／又はテクスチャリングされると、その後に堆積される保護コーティングは、他の方法で洗浄プロセスに曝されない場合よりも、洗浄された表面又は航空宇宙部品のその他の方法で変更された表面に対する場合よりも強い接着力を有する。
１つ又は複数の例では、航空宇宙部品の表面は、ビーズ、砂、炭酸塩、又は他の粒子でブラストされるか、そうでなければそれらに曝されて、酸化物及び他の汚染物質を除去し、及び／又は航空宇宙部品の表面にテクスチャリングを提供することができる。いくつかの例では、航空宇宙部品の小さな穴から破片を取り除くために、航空宇宙部品を、パルスプッシュプルシステム内のチャンバ内に配置し、パージガス若しくは液体（例えば、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、１つ又は複数のアルコール（メタノール、エタノール、プロパノール、及び／又はその他）、Ｈ２Ｏ、又はそれらの任意の組み合わせ）のサイクル、及び真空パージに曝すことができる。他の例では、航空宇宙部品の表面は、水素プラズマ、酸素若しくはオゾンプラズマ、及び／又はプラズマチャンバ内又は遠隔プラズマシステムによって生成され得る窒素プラズマに曝され得る。
有機物除去又は酸化物除去などのいくつかの例では、航空宇宙部品の表面を水素プラズマに曝し、次に脱気し、次にオゾン処理に曝すことができる。他の例では、有機物除去などの場合、航空宇宙部品の表面は：アルカリ性脱脂溶液に浸し、すすぎ、表面を酸洗浄剤（例えば、硫酸、リン酸、塩酸、フッ化水素酸、またはそれらの任意の組み合わせ）にさらし、すすぎ、表面を脱イオン水超音波浴に曝すことを含む、湿式洗浄に曝すことができる。いくつかの例では、酸化物除去などの場合、航空宇宙部品の表面は：表面を希酸溶液（例えば、酢酸塩酸、フッ化水素酸、又はそれらの組み合わせ）に曝し、すすぎ、表面を脱イオン水超音波浴に曝すことを含む湿式洗浄に曝すことができる。１つ又は複数の例では、粒子除去などの場合、航空宇宙部品の表面は、超音波処理（例えば、メガソニケーション）及び／又は超臨界流体（二酸化炭素、水、１つ又は複数のアルコール）洗浄に曝し、続いて、パージガス若しくは液体（例えば、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、１つ又は複数のアルコール、Ｈ２Ｏ、若しくはそれらの任意の組み合わせ）のサイクルに曝し、真空パージして粒子を除去し、表面を乾燥させることができる。いくつかの例では、航空宇宙部品は、航空宇宙部品を約５０℃、約６５℃、又は約８０℃～約１００℃、約１２０℃、又は約１５０℃の温度に加熱するなどの加熱又は乾燥プロセスに曝し、表面をパージガスに曝すことができる。航空宇宙部品は、オーブンで加熱するか、加熱又は乾燥プロセスのためにランプに曝すことができる。任意選択的に、高温ガスを内部通路に強制的に通して、乾燥を促進することができる。任意選択的に、部品は、加熱せずに、又は加熱しながら、還元雰囲気中で乾燥させることができる。
様々な実施形態において、航空宇宙部品の洗浄された表面は、１つ又は複数の内部面及び／又は航空宇宙部品の１つ又は複数の外部面であり得る。航空宇宙部品の洗浄された表面は、ニッケル、ニッケル超合金、ステンレス鋼、コバルト、クロム、モリブデン、鉄、チタン、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせなどのうちの１つ又は複数の材料であるか、あるいはそれらを含むことができる。１つ又は複数の例では、航空宇宙部品の洗浄された表面は、約２０～約５００など、約５～約１，０００のアスペクト比を有する。
いくつかの例では、保護コーティングは、約１０ｎｍ～約５，０００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４，０００ｎｍ、又は約５００ｎｍ～約２０００ｎｍの厚さを有する。また、保護コーティングは、２００％未満、１００％未満、２５％未満、５％未満、又は０．５％未満の厚さ変化を有することができる。
蒸気堆積プロセス
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、航空宇宙部品が、航空燃料、ジェット燃料、灯油などの燃料の存在下で加熱されるときに、コークス形成を低減又は抑制する。いくつかの例では、保護コーティングは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化クロム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸窒化タンタル、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせなどの、１つ又は複数の材料であるか、あるいはそれを含むことができる。
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、航空宇宙部品が、航空燃料、ジェット燃料、灯油などの燃料の存在下で加熱されるときに、コークス形成を低減又は抑制する。いくつかの例では、保護コーティングは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化クロム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸窒化タンタル、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせなどの、１つ又は複数の材料であるか、あるいはそれを含むことができる。
１つ又は複数の実施形態では、航空宇宙部品に保護コーティングを堆積するための方法は、航空宇宙部品をアルミニウム前駆体及び１つ又は複数の反応物に順次曝して、ＡＬＤプロセスによって航空宇宙部品の表面上にアルミニウム含有層を形成することを含む。いくつかの例では、反応物は、１つ又は複数の酸化剤及び／又は１つ又は複数の窒化剤であるか、又はそれらを含むことができる。酸化剤は、水、オゾン、酸素（Ｏ２）、原子酸素、亜酸化窒素、１つ又は複数の過酸化物（例えば、過酸化水素、他の無機過酸化物、有機過酸化物）、１つ又は複数のアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、若しくは高級アルコール）、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせであるか、あるいはそれらを含むことができる。窒化剤は、アンモニア、一酸化窒素、原子窒素、ヒドラジン、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせであり得るか、あるいはそれらを含むことができる。アルミニウム含有層は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む。
他の実施形態では、航空宇宙部品に保護コーティングを堆積するための方法は、航空宇宙部品をクロム前駆体及び反応物に順次曝して、ＡＬＤプロセスによって航空宇宙部品の表面上にクロム含有層を形成することを含む。クロム含有層は、金属クロム、酸化クロム、窒化クロム、炭化クロム、ケイ化クロム、又はそれらの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、ナノラミネートフィルムスタックは、航空宇宙部品の表面上に形成され、ナノラミネートフィルムスタックは、クロム含有層と第２の堆積層の交互の層を含む。航空宇宙部品は、金属前駆体又はケイ素前駆体及び第２の反応物に順次曝され、ＡＬＤによって表面上に第２の堆積層が形成される。第２の堆積層は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ケイ素、酸化イットリウム、窒化イットリウム、窒化ケイ素イットリウム、酸化ハフニウム、窒化ハフニウム、ケイ化ハフニウム、ケイ化ハフニウム、酸化チタン、窒化チタン、ケイ化チタン、ケイ化チタン、又はそれらの任意の組み合わせを含む。クロム含有層と第２の堆積層の交互の層を含むナノラミネートフィルムスタックは、航空宇宙部品の保護コーティングとして使用することができる。あるいはまた、他の実施形態では、航空宇宙部品上に配置されたナノラミネートフィルムスタックをアニーリングプロセスに曝して、ナノラミネートフィルムスタックを合体フィルムに変換することができ、これは航空宇宙部品上の保護コーティングとして使用することができる。
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、航空宇宙部品上に順次堆積又は他の方法で形成された、１対又は複数の第１の堆積層及び第２の堆積層を含むナノラミネートフィルムスタックを含む。ナノラミネートフィルムスタックは、４対の第１及び第２の堆積層で示されているが、ナノラミネートフィルムスタックは、以下でさらに議論されるように、任意の数の第１及び第２の堆積層を含むことができる。例えば、ナノラミネートフィルムスタックは、１対の第１の層及び第２の堆積層から約１５０対の第１の層及び第２の堆積層までを含むことができる。示されていない他の実施形態では、保護コーティングは、ナノラミネートフィルムスタックではなく、それに代えて、航空宇宙部品上に堆積又は形成された第１の堆積層又は第２の堆積層を含む。さらなる実施形態では、１対または複数の対の第１の堆積層及び第２の堆積層を含むナノラミネートフィルムスタックが最初に堆積され、次に合体フィルム又は結晶性フィルムに変換される。
他の実施形態では、保護コーティングは、ナノラミネートフィルムスタックを含む。ナノラミネートフィルムスタックは、第１の堆積層及び第２の堆積層を含み、方法は、ナノラミネートフィルムスタックの厚さを増加させながら、２対～約５００対の第１の堆積層及び第２の堆積層を堆積することを含む。１つ又は複数の実施例では、第１の堆積層及び第２の堆積層の各対は、約０．２ｎｍ～約５００ｎｍの厚さを有することができる。いくつかの実施例では、方法は、航空宇宙部品をアニーリングすること、及びナノラミネートフィルムスタックを合体フィルム又は結晶フィルムに変換することをさらに含む。
航空宇宙部品は、第１の前駆体及び第１の反応物に曝されて、蒸気堆積プロセスによって航空宇宙部品上に第１の堆積層を形成することができる。蒸気堆積プロセスは、ＡＬＤプロセス、プラズマＡＬＤ（ＰＥ－ＡＬＤ）プロセス、熱化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、プラズマＣＶＤ（ＰＥ－ＣＶＤ）プロセス、パルスＣＶＤプロセス、又はそれらの任意の組み合わせであることができる。
１つ又は複数の実施形態では、蒸気堆積プロセスはＡＬＤプロセスであり、方法は、航空宇宙部品の表面を第１の前駆体及び第１の反応物に順次曝して、第１の堆積層を形成することを含む。ＡＬＤプロセスの各サイクルは、航空宇宙部品の表面を第１の前駆体に曝し、ポンプパージを実施し、航空宇宙部品を第１の反応物に曝し、ポンプパージを実施して第１の堆積層を形成することを含む。第１の前駆体と第１の反応物の順序を逆にすることができ、例えば、ＡＬＤサイクルは、航空宇宙部品の表面を第１の反応物に曝し、ポンプパージを実施し、航空宇宙部品を第１の前駆体に曝し、そしてポンプパージを実施して第１の堆積層を形成することを含む。
いくつかの例では、各ＡＬＤサイクル中に、航空宇宙部品は、第１の前駆体に約０．１秒～約１０秒、第１の反応物に約０．１秒～約１０秒、及びポンプパージに約０．５秒～約３０秒曝される。他の例では、各ＡＬＤサイクル中に、航空宇宙部品は、第１の前駆体に、約０．５秒～約３秒、第１の反応物に約０．５秒～約３秒、及びポンプパージに約１秒～約１０秒曝される。
各ＡＬＤサイクルは、２、３、４、５、６、８、約１０、約１２、又は約１５回～約１８、約２０、約２５、約３０、約４０、約５０、約６５、約８０、約１００、約１２０、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約３５０、約４００、約５００、約８００、約１，０００、又はそれ以上の回数繰り返されて、第１の堆積層を形成する。例えば、各ＡＬＤサイクルは、第１の堆積層を形成するために、２回～約１，０００回、２回～約８００回、２回～約５００回、２回～約３００回、２回～約２５０回、２回～約２００回、２回～約１５０回、２回～約１２０回、２回～約１００回、２回～約８０回、２回～約５０回、２回～約３０回、２回～約２０回、２回～約１５回、２回～約１０回、２回～５回、約８倍～約１，０００倍、約８倍～約８００倍、約８倍～約５００倍、約８倍～約３００倍、約８倍～約２５０倍、約８倍～約２００倍、約８倍～約１５０倍、約８倍～約１２０倍、約８倍～約１００倍、約８倍～約８０倍、約８倍～約５０倍、約８倍～約３０倍、約８倍～約２０倍、約８倍～約１５倍、約８倍～約１０倍、約２０倍～約１，０００倍、約２０倍～約８００倍、約２０倍～約５００倍、約２０倍～約３００倍、約２０倍～約２５０倍、約２０倍～約２００倍、約２０倍～約１５０倍、約２０倍～約１２０倍、約２０倍～約１００倍、約２０倍～約８０倍、約２０倍～約５０倍、約２０倍～約３０倍、約５０倍～約１，０００倍、約５０倍～約５００倍、約５０倍～約３５０倍、約５０倍～約３００倍、約５０倍～約２５０倍、約５０倍～約１５０倍、又は５０倍～約１００倍繰り返される。
他の実施形態では、蒸気堆積プロセスは、ＣＶＤプロセスであり、方法は、航空宇宙部品を第１の前駆体及び第１の反応物に同時に曝して、第１の堆積層を形成することを含む。ＡＬＤプロセス又はＣＶＤプロセスの間、第１の前駆体及び第１の反応物のそれぞれは、独立して、１つ又は複数のキャリアガスを含むことができる。１つ又は複数のパージガスは、第１の前駆体の暴露と第１の反応物の曝露との間に、航空宇宙部品を横切って、及び／又は処理チャンバ全体に流れることができる。いくつかの例では、同じガスをキャリアガス及びパージガスとして使用することができる。例示的なキャリアガス及びパージガスは、独立して、窒素（Ｎ２）、アルゴン、ヘリウム、ネオン、水素（Ｈ２）、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であり得るか、またはそれらを含み得る。
第１の堆積層は、約０．１ｎｍ、約０．２ｎｍ、約０．３ｎｍ、約０．４ｎｍ、約０．５ｎｍ、約０．８ｎｍ、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、または約１５ｎｍ～約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、又は約１５０ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第１の堆積層は、約０．１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１２０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．２ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約３０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約５ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１ｎｍ、約０．２ｎｍ～約０．５ｎｍ、ｍ、約０．５ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．５ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約３０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１ｎｍ、約２ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２ｎｍ～約１２０ｎｍ、約２ｎｍ～約１００ｎｍ、約２ｎｍ～約８０ｎｍ、約２ｎｍ～約５０ｎｍ、約２ｎｍ～約４０ｎｍ、約２ｎｍ～約３０ｎｍ、約２ｎｍ～約２０ｎｍ、約２ｎｍ～約１０ｎｍ、約２ｎｍ～約５ｎｍ、約２ｎｍ～約３ｎｍ、約１０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約４０ｎｍ、約１０ｎｍ～約３０ｎｍ、約１０ｎｍ～約２０ｎｍ、又は約１０ｎｍ～約１５ｎｍの厚さを有することができる。
１つ又は複数の実施形態では、第１の前駆体は、１つ又は複数のクロム前駆体、１つ又は複数のアルミニウム前駆体、あるいは１つ又は複数のハフニウム前駆体を含む。第１の反応物は、１つ又複数の還元剤、１つ又は複数の酸化剤、１つ又は複数の窒化剤、１つ又は複数のケイ素前駆体、１つ又は複数の炭素前駆体、あるいはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの例では、第１の堆積層は、金属クロム、酸化クロム、窒化クロム、ケイ酸クロム、炭化クロム、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができるか、あるいはそれらであることができるクロム含有層である。他の実施例では、第１の堆積層は、金属アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ケイ化アルミニウム、炭化アルミニウム、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができるか、あるいはそれらであることができるアルミニウム含有層である。さらなる実施例では、第１の堆積層は、ハフニウム、酸化ハフニウム、窒化ハフニウム、ケイ化ハフニウム、炭化ハフニウム、又はそれらの任意の金属の組み合わせであることができるか、あるいはそれらであることができるハフニウム含有層である。
クロム前駆体は、クロムシクロペンタジエン化合物、クロムカルボニル化合物、クロムアセチルアセトナート化合物、クロムジアザジエニル化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらの外転剤、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であることができるか、あるいはそれらを含み得る。例示的なクロム前駆体は、ビス（シクロペンタジエン）クロム（Ｃｐ２Ｃｒ）、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエン）クロム（（Ｍｅ５Ｃｐ）２Ｃｒ）、ビス（イソプロピルシクロペンタジエン）クロム（（ｉＰｒＣｐ）２Ｃｒ）、ビス（エチルベンゼン）クロム（（ＥｔＢｚ）２Ｃｒ）、クロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）６）、クロムアセチルアセトナート（Ｃｒ（ａｃａｃ）３、別名、トリス（２，４－ペンタンジオノ）クロム）、クロムヘキサフルオロアセチルアセトナート（Ｃｒ（ｈｆａｃ）３）、クロム（ＩＩＩ）トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）｛Ｃｒ（ｔｍｈｄ）３｝、クロム（ＩＩ）ビス（１，４－ジｔｅｒｔブチルジアザジエニル）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト（ａｂｕｃｔｓ）、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なクロムジアザジエニル化合物は、以下の化学式を有することができる：
式中、各Ｒ及びＲ’は、Ｈ、Ｃ１～Ｃ６アルキル、アリール、アシル、アルキルアミド、ヒドラジド、シリル、アルデヒド、ケト、Ｃ２～Ｃ４アルケニル、アルキニル、又はそれらの置換基から独立して選択される。いくつかの例において、各Ｒは、独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチル、又はそれらの異性体から選択されるＣ１～Ｃ６アルキルであり、Ｒ’はＨである。例えば、Ｒはメチルであり、Ｒ’はＨであり、Ｒはエチルであり、Ｒ’はＨであり、Ｒはイソプロピルであり、Ｒ’はＨであるか、又はＲはｔｅｒｔ－ブチルであり、Ｒ’はＨである。
アルミニウム前駆体は、１つ又は複数のアルミニウムアルキル化合物、１つ又は複数のアルミニウムアルコキシ化合物、１つ又は複数のアルミニウムアセチルアセトナート化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なアルミニウム前駆体は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナート（Ａｌ（ａｃａｃ）３、別名、トリス（２，４－ペンタンジオノ）アルミニウム）、ヘキサフルオロアセチルアセトナートアルミニウム（Ａｌ（ｈｆａｃ）３）、トリスジピバロイルメタナトアルミニウム（ＤＰＭ３Ａｌ；（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）３Ａｌ）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
１つ又は複数の例では、前駆体は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの１つ又は複数のアルミニウムアルキル化合物であるか、あるいはそれらを含む。アルミニウムアルキル化合物（例えば、ＴＭＡ）は、９５％超、９７％超、又は９９％超、例えば、約９９．３％、約９９．５重量％、約９９．７重量％、又は約９９．９重量％～約９９．９５重量％、約９９．９９重量％、約９９．９９５重量％、約９９．９９９重量％、約９９．９９９９重量％、又はそれ以上の純度を有する。１つ又は複数の例では、アルミニウムアルキル化合物（例えば、ＴＭＡ）は、９９．５重量％以上、例えば、約９９．９重量％～約９９．９９９重量％の純度を有する。
ハフニウム前駆体は、１つ又複数のハフニウムシクロペンタジエン化合物、１つ又は複数のハフニウムアミノ化合物、１つ又は複数のハフニウムアルキル化合物、１つ又は複数のハフニウムアルコキシ化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なハフニウム前駆体は、ビス（メチルシクロペンタジエン）ジメチルハフニウム（（ＭｅＣｐ）２ＨｆＭｅ２）、ビス（メチルシクロペンタジエン）メチルメトキシハフニウム（（ＭｅＣｐ）２Ｈｆ（ＯＭｅ）（Ｍｅ））、ビス（シクロペンタジエン）ジメチルハフニウム（（Ｃｐ）２ＨｆＭｅ２）、テトラ（ｔｅｒｔ－ブトキシ）ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド（（ｉＰｒＯ）４Ｈｆ）、テトラキス（ジメチルアミノ）ハフニウム（ＴＤＭＡＨ）、テトラキス（ジエチルアミノ）ハフニウム（ＴＤＥＡＨ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ハフニウム（ＴＥＭＡＨ）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
チタン前駆体は、１つ又は複数のチタンシクロペンタジエン化合物、１つ又は複数のチタンアミノ化合物、１つ又は複数のチタンアルキル化合物、１つ又は複数のチタンアルコキシ化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なチタン前駆体は、ビス（メチルシクロペンタジエン）ジメチルチタン（（ＭｅＣｐ）２ＴｉＭｅ２）、ビス（メチルシクロペンタジエン）メチルメトキシチタン（（ＭｅＣｐ）２Ｔｉ（ＯＭｅ）（Ｍｅ））、ビス（シクロペンタジエン）ジメチルチタン（（Ｃｐ）２ＴｉＭｅ２）、テトラ（ｔｅｒｔ－ブトキシ）チタン、チタンイソプロポキシド（（ｉＰｒＯ）４Ｔｉ）、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン（ＴＤＥＡＴ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）チタン（ＴＥＭＡＴ）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
１つ又は複数の例では、第１の堆積層は、金属クロムであるか又はそれを含むことができるクロム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の還元剤を含む。いくつかの例では、第１の堆積層は、金属アルミニウムであるか又はそれを含むことができるアルミニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の還元剤を含む。他の例では、第１の堆積層は、金属ハフニウムであるか又はそれを含むことができるハフニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の還元剤を含む。例示的な還元剤は、水素（Ｈ２）、アンモニア、ヒドラジン、１つ又は複数のヒドラジン化合物、１つ又は複数のアルコール、シクロヘキサジエン、ジヒドロピラジン、アルミニウム含有化合物、それらのアブダクト、それらの塩、それらのプラズマ誘導体、又はそれらの組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
いくつかの例では、第１の堆積層は、酸化クロムであるか又はそれを含むことができるクロム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の酸化剤を含む。他の例では、第１の堆積層は、酸化アルミニウムであるか又はそれを含むことができるアルミニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の酸化剤を含む。さらなる例では、第１の堆積層は、酸化ハフニウムであるか又はそれを含むことができるハフニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の酸化剤を含む。例示的な酸化剤は、水（例えば、蒸気）、酸素（Ｏ２）、原子酸素、オゾン、亜酸化窒素、１つ又は複数の過酸化物、１つ又は複数のアルコール、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
１つ又は複数の例では、第１の堆積層は、窒化クロムであるか又はそれを含むことができるクロム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の窒化剤を含む。他の例では、第１の堆積層は、窒化アルミニウムであるか又はそれを含むことができるアルミニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の窒化剤を含む。いくつかの例では、第１の堆積層は、窒化ハフニウムであるか又はそれを含むことができるハフニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の窒化剤を含む。例示的な窒化剤は、アンモニア、原子窒素、１つ又は複数のヒドラジン、一酸化窒素、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
１つ又は複数の例では、第１の堆積層は、ケイ化クロムであるか又はそれを含むことができるクロム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数のケイ素前駆体を含む。いくつかの例では、第１の堆積層は、ケイ化アルミニウムであるか又はそれを含むことができるアルミニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数のケイ素前駆体を含む。他の例では、第１の堆積層は、ケイ化ハフニウムであるか又はそれを含むことができるハフニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数のケイ素前駆体を含む。例示的なケイ素前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシラン、ヘキサシラン、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、テトラクロロシラン、ヘキサクロロシラン、置換シラン、それらのプラズマ誘導体、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
いくつかの例では、第１の堆積層は、炭化クロムであるか又はそれを含むことができるクロム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の炭素前駆体を含む。他の例では、第１の堆積層は、炭化アルミニウムであるか又はそれを含むことができるアルミニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の炭素前駆体を含む。さらなる例では、第１の堆積層は、炭化ハフニウムであるか又はそれを含むことができるハフニウム含有層であり、第１の反応物は、１つ又は複数の炭素前駆体を含む。例示的な炭素前駆体は、１つ又は複数のアルカン、１つ又複数のアルケン、１つ又は複数のアルキン、それらの置換、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせであることができる、あるいはそれらを含むことができる。
いくつかの実施形態では、航空宇宙部品は、第２の前駆体及び第２の反応物に曝されて、ナノラミネートフィルムを生成するＡＬＤプロセスによって第１の堆積層上に第２の堆積層を形成することができる。第１の堆積層と第２の堆積層とは、互いに異なる組成を有する。いくつかの例では、第１の前駆体は第２の前駆体とは異なる前駆体であり、例えば、第１の前駆体は第１の種類の金属の源であり、第２の前駆体は第２の種類の金属の源であり、第１及び第２の金属の種類は異なる。
第２の前駆体は、１つ又は複数のアルミニウム前駆体、１つ又は複数のハフニウム前駆体、１つ又は複数のイットリウム前駆体、又はそれらの任意の組み合わせであるか、あるいはそれらを含むことができる。第２の反応物は、第１の反応物として使用される他の任意の反応物であり得る。例えば、第２の反応物は、上記で説明及び論じたように、１つ又は複数の還元剤、１つ又は複数の酸化剤、１つ又は複数の窒化剤、１つ又は複数のケイ素前駆体、１つ又は複数の炭素前駆体、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。ＡＬＤプロセス中、第２の前駆体及び第２の反応物のそれぞれは、独立して、１つ又は複数のキャリアガスを含むことができる。１つ又は複数のパージガスは、第２の前駆体の暴露と第２の反応物の曝露との間に、航空宇宙部品を横切って、及び／又は処理チャンバ全体に流れることができる。いくつかの例では、同じガスをキャリアガス及びパージガスとして使用することができる。例示的なキャリアガス及びパージガスは、独立して、窒素（Ｎ２）、アルゴン、ヘリウム、ネオン、水素（Ｈ２）、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であり得るか、またはそれらを含み得る。
１つまたは複数の実施形態では、第２の堆積層は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化イットリウム、窒化イットリウム、窒化イットリウム、酸化ハフニウム、窒化ハフニウム、ケイ化ハフニウム、ケイ化ハフニウム、酸化チタン、窒化ケイ素、ケイ化チタン、ケイ酸チタン、又はそれらの任意の組み合わせを含む。１つ又は複数の例では、第１の堆積層が酸化アルミニウム若しくは窒化アルミニウムを含む場合、第２の堆積層は酸化アルミニウム若しくは窒化アルミニウムを含まない。同様に、第１の堆積層が酸化ハフニウム若しくは窒化ハフニウムを含む場合、第２の堆積層は、酸化ハフニウム若しくは窒化ハフニウムを含まない。
ＡＬＤプロセスの各サイクルは、航空宇宙部品を第２の前駆体に曝し、ポンプパージを実施し、航空宇宙部品を第２の反応物に曝し、ポンプパージを実施して第２の堆積層を形成することを含む。ＡＬＤサイクルが、航空宇宙部品の表面を第２の反応物に曝すこと、ポンプパージを実行すること、航空宇宙部品を第２の前駆体に曝すこと、そしてポンプパージを実行して、第２の堆積層を形成するよう、第２の前駆体と第２の反応物の順序を逆にすることができる。
１つ又は複数の例では、各ＡＬＤサイクル中に、航空宇宙部品は、第２の前駆体に、約０．１秒～約１０秒間、第２の反応物に約０．１秒～約１０秒間、ポンプパージに約０．５秒から約３０秒間曝される。他の例では、各ＡＬＤサイクル中に、航空宇宙部品は、第２の前駆体に約０．５秒～約３秒間、第２の反応物に約０．５秒～約３秒間、ポンプパージに約１秒～約１０秒間曝される。
各ＡＬＤサイクルは、２、３、４、５、６、８、約１０、約１２、又は約１５回～約１８、約２０、約２５、約３０、約４０、約５０、約６５、約８０回、約１００回、約１２０回、約１５０回、約２００回、約２５０回、約３００回、約３５０回、約４００回、約５００回、約８００回、約１，０００回、又はそれ以上の回数繰り返して第２の堆積層を形成する。例えば、各ＡＬＤサイクルは、第２の堆積層を形成するために、２回～約１，０００回、２回～約８００回、２回～約５００回、２回～約３００回、２回～約２５０回、２回～約２００回、２回～約１５０回、２回～約１２０回、２回～約１００回、２回～約８０回、２回～約５０回、２回～約３０回、２回～約２０回、２回～約１５回、２回～約１０回、２回～５回、約８倍～約１，０００倍、約８倍～約８００倍、約８倍～約５００倍、約８倍～約３００倍、約８倍～約２５０倍、約８倍～約２００倍、約８倍～約１５０倍、約８倍～約１２０倍、約８倍～約１００倍、約８倍～約８０倍、約８倍～約５０倍、約８倍～約３０倍、約８倍～約２０倍、約８倍～約１５倍、約８倍～約１０倍、約２０倍～約１，０００倍、約２０倍～約８００倍、約２０倍～約５００倍、約２０倍～約３００倍、約２０倍～約２５０倍、約２０倍～約２００倍、約２０倍～約１５０倍、約２０倍～約１２０倍、約２０倍～約１００倍、約２０倍～約８０倍、約２０倍～約５０倍、約２０倍～約３０倍、約５０倍～約１，０００倍、約５０倍～約５００倍、約５０倍～約３５０倍、約５０倍～約３００倍、約５０倍～約２５０倍、約５０倍～約１５０倍、又は５０倍～約１００倍繰り返される。
第２の堆積層は、約０．１ｎｍ、約０．２ｎｍ、約０．３ｎｍ、約０．４ｎｍ、約０．５ｎｍ、約０．８ｎｍ、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、または約１５ｎｍ～約１８ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、又は約１５０ｎｍの厚さを有することができる。例えば、第２の堆積層は、約０．１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１２０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．２ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約３０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．２ｎｍ～約５ｎｍ、約０．２ｎｍ～約１ｎｍ、約０．２ｎｍ～約０．５ｎｍ、ｍ、約０．５ｎｍ～約１００ｎｍ、約０．５ｎｍ～約８０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約４０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約３０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約２０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１０ｎｍ、約０．５ｎｍ～約５ｎｍ、約０．５ｎｍ～約１ｎｍ、約２ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２ｎｍ～約１２０ｎｍ、約２ｎｍ～約１００ｎｍ、約２ｎｍ～約８０ｎｍ、約２ｎｍ～約５０ｎｍ、約２ｎｍ～約４０ｎｍ、約２ｎｍ～約３０ｎｍ、約２ｎｍ～約２０ｎｍ、約２ｎｍ～約１０ｎｍ、約２ｎｍ～約５ｎｍ、約２ｎｍ～約３ｎｍ、約１０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１０ｎｍ～約１００ｎｍ、約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１０ｎｍ～約５０ｎｍ、約１０ｎｍ～約４０ｎｍ、約１０ｎｍ～約３０ｎｍ、約１０ｎｍ～約２０ｎｍ、又は約１０ｎｍ～約１５ｎｍの厚さを有することができる。
いくつかの例では、第１の堆積層は、酸化クロム、窒化クロム、又はそれらの組み合わせを含むクロム含有層であり、第２の堆積層は、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化チタン、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数を含む。
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティング又はナノラミネートフィルムスタックは、１、２、３、４、５、６、７、８、又は９対の第１及び第２の堆積層から、約１０、約１２、約１５、約２０、約２５、約３０、約４０、約５０、約６５、約８０、約１００、約１２０、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約５００、約８００、又は約１，０００対の第１及び第２の堆積層を含むことができる。例えば、ナノラミネートフィルムスタックは、１～約１，０００、１～約８００、１～約５００、１～約３００、１～約２５０、１～約２００、１～約１５０、１～約１２０、１～約１００、１～約８、１～約６５、１～約５０、１～約３０、１～約２０、１～約１５、１～約１０、１～約８、１～約６、１～５、１～４、１～３、約５～約１５０、約５～約１２０、約５～約１００、約５～約８０、約５～約６５、約５～約５０、約５～約３０、約５～約２０、約５～約１５～約５～約１０、約５～約８、約５～約７、約１０～約１５０、約１０～約１２０、約１０～約１００、約１０～約８０、約１０～約６５、約１０～約５０、約１０～約３０、約１０～約２０、約１０～約１５、又は約１０～約１２対の第１及び第２の堆積層を含むことができる。
保護コーティング又はナノラミネートフィルムスタックは、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍの厚さ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、又は約１２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１８０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約３５０ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、約１，０００ｎｍ、約２０００ｎｍ、約３，０００ｎｍ、約４，００ｎｍ、約５，０００ｎｍ、約６，０００ｎｍ、約７，０００ｎｍ、約８，０００ｎｍ、約９，０００ｎｍ、約１０，０００ｎｍ、又はそれ以上の厚さを有することができる。いくつかの例では、保護コーティング又はナノラミネートフィルムスタックは、１０μｍ未満（１０，０００ｎｍ未満）の厚さを有することができる。例えば、保護コーティング又はナノラミネートフィルムスタックは、約１ｎｍ～１０，０００ｎｍ未満、約１ｎｍ～約８，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約６，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約５，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約３，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約２，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約１，５００ｎｍ、約１ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約５００ｎｍ、約１ｎｍ～約４００ｎｍ、約１ｎｍ～約３００ｎｍ、約１ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１ｎｍ～約２００ｎｍ、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１ｎｍ～約１００ｎｍ、約１ｎｍ～約８０ｎｍ、約１ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約４００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約３０ｎｍ～約４００ｎｍ、約３０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約４００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、約８０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約８０ｎｍ～約２００ｎｍ、約８０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約８０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４００ｎｍ、約１００ｎｍ～約３００ｎｍ、約１００ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１００ｎｍ～約２００ｎｍ、又は約１００ｎｍ～約１５０ｎｍの厚さを有することができる。
いくつかの実施形態では、ナノラミネートフィルムスタックは、任意選択的に、１つ又は複数のアニーリングプロセスに曝すことができる。いくつかの例では、ナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中に合体フィルム又は結晶性フィルムに変換することができる。アニーリングプロセス中、高温はナノラミネートフィルムスタック内の層を単一の構造に合体させ、新しい結晶性アセンブリが合体したフィルム又は結晶性フィルムの完全性と保護特性を強化する。他の例では、ナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中に加熱及び緻密化することができるが、それでもナノラミネートフィルムスタックとして維持される。アニーリングプロセスは、熱アニーリング、プラズマアニーリング、紫外線アニーリング、レーザーアニーリング、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
航空宇宙部品上に配置されたナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中に約４００℃、約５００℃、約６００℃、又は約７００℃～約７５０℃、約８００℃、約９００℃、約１，０００℃、約１，１００℃、約１，２００℃、又はそれ以上の温度に加熱される。例えば、航空宇宙部品に配置されたナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中に、約４００℃～約１，２００℃、約４００℃～約１，１００℃、約４００℃～約１，０００℃、約４００℃～約９００℃、約４００℃～約８００℃、約４００℃～約７００℃、約４００℃～約６００℃、約４００℃～約５００℃、約５５０℃～約１，２００℃、約５５０℃～約１，１００℃、約５５０℃～約１，０００℃、約５５０℃～約９００℃、約５５０℃～約８００℃、約５５０℃～約７００℃、約５５０℃～約６００℃、約７００℃～約１，２００℃、約７００℃～約１，１００℃、約７００℃～約１，０００℃、約７００℃～約９００℃、約７００℃～約８００℃、約８５０℃～約１，２００℃、約８５０℃～約１，１００℃、約８５０℃～約１，０００℃、又は約８５０℃～約９００℃に加熱される。
ナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中、真空下において、低圧（例えば、約０．１Ｔｏｒｒ～７６０Ｔｏｒｒ未満）に、周囲圧力（例えば、約７６０トル）に、及び／又は高圧（例えば、７６０Ｔｏｒｒ（１ａｔｍ）以上～約３，６７８Ｔｏｒｒ（約５ａｔｍ）まで）にあることができる。ナノラミネートフィルムスタックは、アニーリングプロセス中に１つ又は複数のガスを含む雰囲気に曝すことができる。アニーリングプロセス中に使用される例示的なガスは、窒素（Ｎ２）、アルゴン、ヘリウム、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。アニーリングプロセスは、約０．０１秒～約１０分間実行することができる。いくつかの例では、アニーリングプロセスは、サーマルアニーリングであることができ、約１分、約５分、約１０分、又は約３０分～約１時間、約２時間、約５時間、又は約２４時間続く。他の例では、アニーリングプロセスは、レーザーアニーリング又はスパイクアニーリングであることができ、約１ミリ秒、約１００ミリ秒、または約１秒～約５秒、約１０秒、又は約１５秒続く。
保護コーティング又は合体フィルム又は結晶性フィルムは、約１ｎｍ、約２ｎｍ、約３ｎｍ、約５ｎｍ、約８ｎｍ、約１０ｎｍ、約１２ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、又は約１２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１８０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約３５０ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約７００ｎｍ、約８５０ｎｍ、約１，０００ｎｍ、約１，２００ｎｍ、約１，５００ｎｍ、約２，０００ｎｍ、約３，０００ｎｍ、約４，０００ｎｍ、約５，０００ｎｍ、約６，０００ｎｍ、約７，０００ｎｍ、約８，０００ｎｍ、約９，０００ｎｍ、約１０，０００ｎｍ、またはそれ以上の厚さを有することができる。いくつかの例では、保護コーティング又は合体フィルム又は結晶性フィルムは、１０μｍ未満（１０，０００ｎｍ未満）の厚さを有することができる。例えば、保護コーティング又はナノラミネートフィルムスタックは、約１ｎｍ～１０，０００ｎｍ未満、約１ｎｍ～約８，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約６，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約５，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約３，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約２，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約１，５００ｎｍ、約１ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約１ｎｍ～約５００ｎｍ、約１ｎｍ～約４００ｎｍ、約１ｎｍ～約３００ｎｍ、約１ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１ｎｍ～約２００ｎｍ、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１ｎｍ～約１００ｎｍ、約１ｎｍ～約８０ｎｍ、約１ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約４００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約３０ｎｍ～約４００ｎｍ、約３０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約４００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、約８０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約８０ｎｍ～約２００ｎｍ、約８０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約８０ｎｍ～約１００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８０ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４００ｎｍ、約１００ｎｍ～約３００ｎｍ、約１００ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１００ｎｍ～約２００ｎｍ、又は約１００ｎｍ～約１５０ｎｍの厚さを有することができる。
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、比較的高度の均一性を有することができる。保護コーティングは、それぞれの保護コーティングの厚さの５０％未満、４０％未満、又は３０％未満の均一性を有することができる。保護コーティングは、厚さの約０％、約０．５％、約１％、約２％、約３％、約５％、約８％、又は約１０％～約１２％、約１５％、約１８％、約２０％、約２２％、約２５％、約２８％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、又は５０％未満の均一性を有することができる。例えば、保護コーティングは、厚さの約０％～約５０％、約０％～約４０％、約０％～約３０％、約０％～３０％未満、約０％～約２８％、約０％～約２５％、約０％～約２０％、約０％～約１５％、約０％～約１０％、約０％～約８％、約０％～約５％、約０％～約３％、約０％約２％、約０％～約１％、約１％～約５０％、約１％～約４０％、約１％～約３０％、約１％～３０％未満、約１％～約２８％、約１％～約２５％、約１％～約２０％、約１％～約１５％、約１％～約１０％、約１％～約８％、約１％～約５％、約１％～約３％、約１％約２％、約５％～約５０％、約５％～約４０％、約５％～約３０％、約５％～３０％未満、約５％～約２８％、約５％～約２５％、約５％～約２０％、約５％～約１５％、約５％～約１０％、約５％～約８％、約１０％～約５０％、約１０％～約４０％、約１０％～約３０％、約１０％～３０％未満、約１０％～約２８％、約１０％～約２５％、約１０％～約２０％、約１０％～約１５％、又は約１０％～約１２％の均一性を有することができる。
いくつかの実施形態では、保護コーティングは、母材内に含まれる１つ又は複数のドーピング金属及び／又は１つ又は複数のグレーディング金属など、材料全体にわたって異なる比率の金属を含むか、それらで形成されるか、又はそうでなければそれらで生成することができ、金属のいずれかが化学的に酸化された形態又は状態（例えば、酸化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、若しくはそれらの組み合わせ）であり得る。１つ又は複数の例では、第１の堆積層が第１の厚さまで堆積され、第２の堆積層が第２の厚さまで堆積される。第１の厚さは、第２の厚さと同じであることができるか、又は第１の厚さは、第２の厚さとは異なる（より小さい又はより大きい）ことができる。例えば、第１の堆積層は、２つ以上（３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれ以上）の、それぞれ同じ量のサブ層（例えば、ＡＬＤサイクルごとに１つのサブ層）を生成するＡＬＤサイクルによって堆積されて、そして次に、第２の堆積層は、１つのＡＬＤサイクル、又は第１の堆積層を堆積するために使用されるＡＬＤサイクルの数よりも少ないか又は多い数のＡＬＤサイクルによって堆積することができる。他の例では、第１の堆積層は、ＴＡＧによって第１の厚さまで堆積され得、第２の堆積層は、ＡＬＤによって、第１の厚さよりも薄い第２の厚さまで堆積される。
他の実施形態では、ＡＬＤプロセスを使用して、第１の堆積層および／または第２の堆積層を堆積させることができ、堆積された材料は、ＡＬＤプロセス中にドーパント前駆体を含めることによってドープされる。いくつかの例では、ドーパント前駆体は、ベース材料を堆積するために使用されるＡＬＤサイクルとは別個のＡＬＤサイクルを含むことができる。他の例では、ドーパント前駆体は、ＡＬＤサイクル中に使用される化学前駆体のいずれかと同時注入することができる。さらなる例では、ドーパント前駆体は、ＡＬＤサイクル中に化学前駆体とは別に注入することができる。例えば、１つのＡＬＤサイクルは、航空宇宙部品を：第１の前駆体、ポンプパージ、ドーパント前駆体、ポンプパージ、第１の反応物、及びポンプパージに曝して、堆積層を形成することを含むことができる。いくつかの例では、１つのＡＬＤサイクルに、航空宇宙部品を：堆積層を形成するためのドーパント前駆体、ポンプパージ、第１の前駆体、ポンプパージ、第１の反応物、及びポンプパージに曝すことを含むことができる。他の例では、１つのＡＬＤサイクルに、航空宇宙部品を：堆積層を形成するための第１の前駆体、ドーパント前駆体、ポンプパージ、第１の反応物、及びポンプパージに曝すことを含むことができる。
１つ又は複数の実施形態では、第１の堆積層及び／又は第２の堆積層は、１つ又は複数のベース材料及び１つ又は複数のドーピング材料を含む。ベース材料は、酸化アルミニウム、酸化クロム、又は酸化アルミニウムと酸化クロムの組み合わせであるか、それらを含む。ドーピング材料は、ハフニウム、酸化ハフニウム、イットリウム、酸化イットリウム、セリウム、酸化セリウム、シリコン、酸化シリコン、それらの窒化物、又はそれらの任意の組み合わせであるか、あるいはそれらを含む。ここに記載の前駆体又は試薬のいずれも、ドーピング前駆体又はドーパントとして使用することができる。例示的なセリウム前駆体は、１つ又は複数の、セリウム（ＩＶ）テトラ（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）（Ｃｅ（ＴＭＨＤ）４）、トリス（シクロペンタジエン）セリウム（（Ｃ５Ｈ５）３Ｃｅ））、トリス（プロピルシクロペンタジエン）セリウム（［（Ｃ３Ｈ７）Ｃ５Ｈ４］３Ｃｅ）、トリス（テトラメチルシクロペンタジエン）セリウム（［（ＣＨ３）４Ｃ５Ｈ］３Ｃｅ）、又はそれらの任意の組み合わせであることができる、あるいはそれらを含むことができる。
［０００１］ドーピング材料は、第１の堆積層、第２の堆積層、ナノラミネートフィルムスタック、及び／又は合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔパーセント（ａｔ％）、約０．０５ａｔ％、約０．０８ａｔ％、約０．１ａｔ％、約０．５ａｔ％、約０．８ａｔ％、約１ａｔ％、約１．２％、約１．５ａｔ％、約１．８ｖ％、又は約２ａｔ％～約２．５ａｔ％、約３ａｔ％、約３．５ａｔ％、約４ａｔ％、約５ａｔ％、約８ａｔ％、約１０ａｔ％、約１５ａｔ％、約２０ａｔ％、約２５ａｔ％、若しくは約３０ａｔ％の濃度を有することができる。例えば、ドーピング材料は、第１の堆積層、第２の堆積層、ナノラミネートフィルムスタック、及び／又は合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔ％～約３０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１２ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約８ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．１ａｔ％、約０．１ａｔ％～約３０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１２ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約８ａｔ％、約０．１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約１ａｔ％～約３０ａｔ％、約１ａｔ％～約２５ａｔ％、約１ａｔ％～約２０ａｔ％、約１ａｔ％～約１５ａｔ％、約１ａｔ％～約１２ａｔ％、約１ａｔ％～約１０ａｔ％、約１ａｔ％～約８ａｔ％、約１ａｔ％～約５ａｔ％、約１ａｔ％～約４ａｔ％、約１ａｔ％～約３ａｔ％、約１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約１ａｔ％～約２ａｔ％、又は約１ａｔ％～約１．５ａｔ％の濃度を有することができる。
［０００１］ドーピング材料は、第１の堆積層、第２の堆積層、ナノラミネートフィルムスタック、及び／又は合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔパーセント（ａｔ％）、約０．０５ａｔ％、約０．０８ａｔ％、約０．１ａｔ％、約０．５ａｔ％、約０．８ａｔ％、約１ａｔ％、約１．２％、約１．５ａｔ％、約１．８ｖ％、又は約２ａｔ％～約２．５ａｔ％、約３ａｔ％、約３．５ａｔ％、約４ａｔ％、約５ａｔ％、約８ａｔ％、約１０ａｔ％、約１５ａｔ％、約２０ａｔ％、約２５ａｔ％、若しくは約３０ａｔ％の濃度を有することができる。例えば、ドーピング材料は、第１の堆積層、第２の堆積層、ナノラミネートフィルムスタック、及び／又は合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔ％～約３０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１２ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約８ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．１ａｔ％、約０．１ａｔ％～約３０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１２ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１０ａｔ％、約０．１ａｔ％～約８ａｔ％、約０．１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約１ａｔ％～約３０ａｔ％、約１ａｔ％～約２５ａｔ％、約１ａｔ％～約２０ａｔ％、約１ａｔ％～約１５ａｔ％、約１ａｔ％～約１２ａｔ％、約１ａｔ％～約１０ａｔ％、約１ａｔ％～約８ａｔ％、約１ａｔ％～約５ａｔ％、約１ａｔ％～約４ａｔ％、約１ａｔ％～約３ａｔ％、約１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約１ａｔ％～約２ａｔ％、又は約１ａｔ％～約１．５ａｔ％の濃度を有することができる。
１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、酸化アルミニウム（又は他のベース材料）を含む第１の堆積層及び酸化ハフニウム（又は他のドーピング材料）を含む第２の堆積層を有するか、あるいは酸化ハフニウム（又は他のドーピング材料）を含む第１の堆積及び酸化アルミニウム（又は他のベース材料）を含む第２の堆積層を有するナノラミネートフィルムスタックを備える。１つ又は複数の例では、保護コーティングは、酸化アルミニウムと酸化ハフニウムの組み合わせ、ハフニウムドープ酸化アルミニウム、アルミン酸ハフニウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む。例えば、保護コーティングは、第１の堆積層が酸化アルミニウムを含みかつ第２の堆積層が酸化ハフニウムを含むか、あるいは第１の堆積層が酸化ハフニウムを含みかつ第２の堆積層が酸化アルミニウムを含むナノラミネートフィルムスタックを含む。他の例では、保護コーティングは、酸化アルミニウム及び酸化ハフニウムの層から形成された合体フィルム又は結晶性フィルムを含む。１つ又は複数の実施形態では、保護コーティングは、酸化アルミニウム（若しくは他のベース材料）を含ハフニウム（または他のドーピング材料）の濃度を有するナノラミネートフィルムスタック、又は合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔ％、約０．０５ａｔ％、約０．０８ａｔ％、約０．１ａｔ％、約０．５ａｔ％、約０．８ａｔ％、または約１ａｔ％から約１．２ａｔ％、約１．５ａｔ％、約１．８ａｔ％、約２ａｔ％、約２．５ａｔ％、約３ａｔ％、約３．５ａｔ％、約４ａｔ％、約４．５ａｔ％、若しくは約５ａｔ％のハフニウム（又は他のドーピング材料）の濃度を有する。例えば、保護コーティングは、酸化アルミニウム（又は他のベース材料）を含むナノラミネートフィルムスタック又合体フィルム又は結晶フィルム内で、約０．０１ａｔ％～約１０ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約８ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．１ａｔ％、約０．０１ａｔ％～約０．０５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約４ａｔ％、約０．１ａｔ％～約３ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約２ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．１ａｔ％～約１ａｔ％、約０．１ａｔ％～約０．５ａｔ％、約０．５ａｔ％～約５ａｔ％、約０．５ａｔ％～約４ａｔ％、約０．５ａｔ％～約３ａｔ％、約０．５ａｔ％～約２．５ａｔ％、約０．５ａｔ％～約２ａｔ％、約０．５ａｔ％～約１．５ａｔ％、約０．５ａｔ％～約１ａｔ％、約１ａｔ％～約５ａｔ％、約１ａｔ％～約４ａｔ％、約１ａｔ％～約３ａｔ％、約１ａｔ％～約２．５ａｔ％、約１ａｔ％～約２ａｔ％、又は約１ａｔ％～約１．５ａｔ％のハフニウム（又は他のドーピング材料）の濃度を有することができる。
ここで説明及び説明されている，航空宇宙部品を含む航空宇宙部品は、燃料システム、タービン、航空機、宇宙船、又は１つ若しくは複数のタービンを含むことができる他のデバイス（例えば、コンプレッサー、ポンプ、ターボファン、スーパーチャージャーなど）の１つ又は複数の部品、又はそれらの一部であることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的な航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、燃料（例えば、航空燃料若しくはジェット燃料）に曝される他の部材又は部分、１つ又は複数のタービンブレード、タービンベーン、リブ、フィン、ピンフィン、内部冷却チャネル、又は保護コーティングをその上に堆積させることから利益を得ることができる他の航空宇宙部品若しくは部材、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
航空宇宙部品は、１つ又は複数の外面又は外部面及び１つ又は複数の内面又は内部面を有する。保護コーティングは、航空宇宙部品の内部面及び／又は外部面上に堆積又は他の方法で形成することができる。内部面は、航空宇宙部品内に延在するか又は含まれる１つ又は複数の空洞を画定することができる。空洞は、内部面の間に配置されたチャネル、通路、空間などであり得る。空洞は、１つ又は複数の開口部を有することができる。航空宇宙部品内の各空洞は、通常、１より大きいアスペクト比（例えば、長さを幅で割ったもの）を有する。ここで説明及び論じられる方法は、高いアスペクト比（１より大きい）及び／又は空洞内で、内部面上に保護コーティングを堆積及び／又は他の方法で形成することを提供する。
空洞のアスペクト比は、約２、約３、約５、約８、約１０、又は約１２～約１５、約２０、約２５、約３０、約４０、約５０、約６５、約８０、約１００、約１２０、約１５０、約２００、約２５０、約３００、約５００、約８００、約１，０００、又はそれ以上であり得る。例えば、キャビティのアスペクト比は、約２～約１，０００、約２～約５００、約２～約２００、約２～約１５０、約２～約１２０、約２～約１００、約２～約８０、約２～約５０、約２約４０、約２～約３０、約２～約２０、約２～約１０、約２～約８、約５～約１，０００、約５～約５００、約５～約２００、約５～約１５０、約５～約１２０、約５～約１００、約５～約８０、約５～約５０、約５約４０、約５～約３０、約５～約２０、約５～約１０、約５～約８、約１０～約１，０００、約１０～約５００、約１０～約２００、約１０～約１５０、約１０～約１２０、約１０～約１００、約１０～約８０、約１０～約５０、約１０約４０、約１０～約３０、約１０～約２０、約２０～約１，０００、約２０～約５００、約２０～約２００、約２０～約１５０、約２０～約１２０、約２０～約１００、約２０～約８０、約２０～約５０、約２０～約４０、又は約２０～約３０であることができる。
航空宇宙部品及び１つ又は複数の外面若しくは外部面及び／又は１つ又は複数の内面若しくは内部面を含むそれらの任意の表面は、ニッケル、クロム、コバルト、クロム－コバルト合金、モリブデン、鉄、チタン、１つ又は複数のニッケル超合金、１つ又は複数のインコネル合金、１つ又は複数のハステロイ合金、１つ又は複数のインバー合金、１つ又は複数のイノボコ合金、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせなどの１つ又は複数の金属から作製されるか、それらを含有するか、さもなければそれらを備えることができる。保護コーティングは、１つ又は複数の外面若しくは外部面及び／又は１つ又は複数の内面若しくは内部面を含む航空宇宙部品の任意の表面上に堆積、形成、又はその他の方法で製造することができる。
ここで説明及び論じられる保護コーティングは、航空宇宙部品の任意の表面上に堆積又は他の方法で形成されるラミネートフィルムスタック、合体フィルム、結晶フィルム、傾斜組成物、及び／又は航空宇宙部品の任意の表面上に堆積又は形成されたモノリシックフィルムモノリシックフィルムのうちの１つ又は複数であることができるか、あるいはそれらを含むことができる。いくつかの例では、保護コーティングは、約１％～約１００％の酸化クロムを含む。保護コーティングはコンフォーマルであり、開いた細孔、止まり穴、及び表面の見通し外領域を含む、表面トポロジーに従って粗い表面のフィーチャを実質的にコーティングする。保護コーティングは、表面粗さを実質的に増加させず、いくつかの実施形態では、保護コーティングは、それが合体するまで粗さをコンフォーマルにコーティングすることによって表面粗さを低減し得る。保護コーティングは、航空宇宙部品の粗さよりも実質的に大きい堆積物からの粒子を含み得るが、モノリシックフィルムから分離していると見なされる。保護コーティングは実質的に良好に接着されており、ピンホールはない。保護コーティングの厚さは、４０％の１シグマ以内で変化する可能性がある。１つ又は複数の実施形態では、厚さは、２０％、１０％、５％、１％、又は０．１％の１シグマ未満で変化する。
コークスの堆積に対する保護を提供することに加えて、保護コーティングは、航空宇宙部品が空気、酸素、硫黄及び／又は硫黄化合物、酸、塩基、塩（Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｌｉ、またはＣａ塩など）、又はそれらの任意の組み合わせにさらされる場合に、腐食と酸化の保護を提供する。航空宇宙部品は、通常の操作中、又は炭素の蓄積を除去するためのクリーニングプロセス中に、これらの条件に曝される可能性がある。
ここに記載される１つ又は複数の実施形態は、第１の材料（例えば、酸化クロム、酸化アルミニウム、および／または窒化アルミニウム）と別の二次材料との交互のナノラミネートを生成する方法を使用するクロム含有合金の下に保存するための方法を含む。二次材料は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化イットリウム、窒化イットリウム、窒化ケイ素イットリウム、酸化ハフニウム、ケイ酸ハフニウム、ケイ化ハフニウム、窒化ハフニウム、酸化チタン、窒化チタン、ケイ化チタン、ケイ化チタン、それらのドーパント、それらの合金、またはそれらの任意の組み合わせであることができるか、又はそれらを含むことができる。得られたフィルムは、ナノラミネートフィルムスタックとして使用することができるか、又は高温でフィルムを単一の構造に合体して、新しい結晶アセンブリが上にあるこのフィルムの完全性及び保護特性を強化するアニーリングにフィルムを供することができる。
特定の実施形態では、クロム前駆体（約０℃～約２５０℃の温度で）は、約５秒の所定のパルス長で、気相デリバリを介して航空宇宙部品に供給される。このプロセスの間、堆積反応器は、窒素キャリアガス（合計約１，０００ｓｃｃｍ）の流れの下で操作され、チャンバは、約３５０℃の所定の温度及び約３．５Ｔｏｒｒの圧力に保持される。クロム前駆体のパルスの後、チャンバはその後、必要なすべてのガスと副生成物をポンプされ、決定された時間パージされる。続いて、水（又は別の酸化剤）が、約３．５Ｔｏｒｒのチャンバ圧力で約０．１秒間チャンバにパルス注入される。次に、追加のチャンバパージ（又はポンプ／パージ）を実行して、反応器から過剰な反応物及び反応副生成物を除去する。このプロセスを必要な回数繰り返して、ターゲットの酸化クロムフィルムを所望の膜厚にする。
二次膜（例えば、酸化アルミニウム）に対して、前駆体であるトリメチルアルミニウム（約０℃～約３０℃の温度）は、約０．１秒の所定のパルス長で気相デリバリを介して航空宇宙部品に供給される。このプロセスの間、堆積反応器は、窒素キャリアガス（合計約１００ｓｃｃｍ）の流れの下で操作され、チャンバは、約１５０℃～約３５０℃の所定の温度及び約１Ｔｏｒｒ～約５Ｔｏｒｒの圧力に保持される。トリメチルアルミニウムのパルスの後、チャンバはその後、必要なすべてのガス及び副生成物をポンプされ、決定された時間パージされる。続いて、約３．５Ｔｏｒｒのチャンバ圧力で約０．１秒間水蒸気がチャンバにパルスされる。次に、追加のチャンバパージを実行して、反応器から過剰な反応物及び反応副生成物を除去する。このプロセスを必要な回数繰り返して、ターゲットの酸化アルミニウムフィルムを所望の膜厚にする。次に、航空宇宙部品は、約５００ｓｃｃｍの不活性窒素流下で約５００℃の温度で約１時間アニーリング炉に供される。
本開示の実施形態は、以下の段落１～３１のいずれか１つ又は複数にさらに関連する：
１．航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法であって：航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することと；航空宇宙部品を１つ又は複数の前駆体と１つ又は複数の反応物に順次曝して、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって航空宇宙部品の洗浄された表面に保護コーティングを形成することとを含む、方法。
２．航空宇宙部品が、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせである、段落１に記載の方法。
３．航空宇宙部品の洗浄された表面が航空宇宙部品の内部面である、段落１又は２に記載の方法。
４．航空宇宙部品の洗浄された表面が約５～約１，０００のアスペクト比を有する、段落１～３のいずれか一に記載の方法。
５．航空宇宙部品の洗浄された表面が約２０～約５００のアスペクト比を有する、段落１～４のいずれか一に記載の方法。
６．航空宇宙部品の洗浄された表面が、ニッケル、ニッケル超合金、ステンレス鋼、コバルト、クロム、モリブデン、鉄、チタン、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落１～５のいずれか一に記載の方法。
７．汚染物質が航空宇宙部品から除去されて、洗浄プロセス中に洗浄された表面を生成する、段落１～６のいずれか一に記載の方法。
８．汚染物質が、酸化物、有機残留物、炭素、微粒子、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落７に記載の方法。
９．洗浄プロセスが、航空宇宙成分を溶媒洗浄、酸洗浄、塩基洗浄（ｂａｓｉｃ ｃｌｅａｎ）、湿式洗浄、オゾン洗浄、プラズマ洗浄、超音波処理、又はそれらの任意の組み合わせに曝すことを含む、段落１～８のいずれか一に記載の方法。
１０．保護コーティングが、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化クロム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸窒化タンタル、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落１～９のいずれか一に記載の方法。
１１．航空宇宙部品が燃料の存在下で加熱されたときに保護コーティングがコークス形成を低減又は抑制する、段落１～１０のいずれか一に記載の方法。
１２．保護コーティングが約１０ｎｍ～約５，０００ｎｍの厚さを有する、段落１～１１のいずれか一に記載の方法。
１３．保護コーティングが約１００ｎｍ～約４，０００ｎｍの厚さを有する、段落１～１２のいずれか一に記載の方法。
１４．保護コーティングが約５００ｎｍ～約２，０００ｎｍの厚さを有する、段落１～１３のいずれか一に記載の方法。
１５．保護コーティングの厚さ変化が２００％未満である、段落１～１４のいずれか一に記載の方法。
１６．保護コーティングの厚さ変化が１００％未満である、段落１～１５のいずれか一に記載の方法。
１７．保護コーティングの厚さ変化が２５％未満である、段落１～１６のいずれか一に記載の方法。
１８．保護コーティングの厚さ変化が５％未満である、段落１～１７のいずれか一に記載の方法。
１９．保護コーティングの厚さ変化が０．５％未満である、段落１～１８のいずれか一に記載の方法。
２０．前駆体がトリメチルアルミニウムを含む、段落１～１９のいずれか一に記載の方法。
２０．前駆体がトリメチルアルミニウムを含む、段落１～１９のいずれか一に記載の方法。
２１．トリメチルアルミニウムが９９．５重量％以上の純度を有する、段落２０に記載の方法。
２２．トリメチルアルミニウムが約９９．９重量％～約９９．９９９重量％の純度を有する、段落２１に記載の方法。
２３．反応物が酸化剤及び／又は窒化剤を含む、段落１～２２のいずれか一に記載の方法。
２４．反応物が酸化剤を含み、酸化剤が水、オゾン、酸素（Ｏ２）、原子酸素、亜酸化窒素、過酸化物、アルコール、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落１～２３のいずれか一に記載の方法。
２５．反応物が窒化剤を含み、窒化剤がアンモニア、原子窒素、ヒドラジン、それらのプラズマ、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落１～２４のいずれか一に記載の方法。
２６．前駆体がアルミニウム前駆体を含み、アルミニウム前駆体がトリス（アルキル）アルミニウム、トリス（アルコキシ）アルミニウム、アルミニウムジケトネート、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落１～２５のいずれか一に記載の方法。
２７．アルミニウム前駆体が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナート、アルミニウムヘキサフルオロアセチルアセトナート、トリスジピバロイルメタナトアルミニウム、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせを含む、段落２６に記載の方法。
２８．保護コーティングがナノラミネートフィルムスタックを含む、段落１～２７のいずれか一に記載の方法。
２９．ナノラミネートフィルムスタックが、第１の堆積層と第２の堆積層とを含み、ナノラミネートフィルムスタックの厚さを増加させながら、２対～約５００対の第１の堆積層及び第２の堆積層を堆積することをさらに含む、段落２８に記載の方法。
３０．第１の堆積層及び第２の堆積層の各対が、約０．２ｎｍ～約５００ｎｍの厚さを有する、段落２９に記載の方法。
３１．航空宇宙部品をアニーリングすること、及びナノラミネートフィルムスタックを合体フィルム又は結晶性フィルムに変換することをさらに含む、段落２９又は３０に記載の方法。
上記は本開示の実施形態に向けられているが、他のさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。本書に記載されているすべての文書は、このテキストと矛盾しない範囲で優先文書及び／又はテスト手順を含め、参照により本書に組み込まれる。前述の一般的な説明及び特定の実施形態から明らかなように、本開示の形態が例示及び説明されているが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を行うことができる。したがって、本開示がそれによって限定されることを意図するものではない。同様に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、米国法の目的で「含む」という用語と同義であると見なされる。同様に、組成、要素、又は要素のグループは、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という移行句が付いている場合は常に、「本質的にからなる」、「からなる」、「からなる群から選択される」、又は「である」という移行句を有する同じ組成又は要素のグループであるとも見なす。
特定の実施形態及び特徴部は、一連の数値上限及び一連の数値下限を使用して説明されてきた。別段の指示がない限り、任意の２つの値の組み合わせ、例えば、任意の下限値と任意の上限値の組み合わせ、任意の２つの下限値の組み合わせ、及び／又は任意の２つの上限値の組み合わせを含む範囲が企図されることを理解されたい。特定の下限、上限、及び範囲は、以下の１つ又は複数の請求項に記載されている。
クロム前駆体は、クロムシクロペンタジエン化合物、クロムカルボニル化合物、クロムアセチルアセトナート化合物、クロムジアザジエニル化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらの外転剤、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせのうちの１つ又は複数であることができるか、あるいはそれらを含み得る。例示的なクロム前駆体は、ビス（シクロペンタジエン）クロム（Ｃｐ２Ｃｒ）、ビス（ペンタメチルシクロペンタジエン）クロム（（Ｍｅ５Ｃｐ）２Ｃｒ）、ビス（イソプロピルシクロペンタジエン）クロム（（ｉＰｒＣｐ）２Ｃｒ）、ビス（エチルベンゼン）クロム（（ＥｔＢｚ）２Ｃｒ）、クロムヘキサカルボニル（Ｃｒ（ＣＯ）６）、クロムアセチルアセトナート（Ｃｒ（ａｃａｃ）３、別名、トリス（２，４－ペンタンジオン）クロム）、クロムヘキサフルオロアセチルアセトナート（Ｃｒ（ｈｆａｃ）３）、クロム（ＩＩＩ）トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）｛Ｃｒ（ｔｍｈｄ）３｝、クロム（ＩＩ）ビス（１，４－ジｔｅｒｔブチルジアザジエニル）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト（ａｂｕｃｔｓ）、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なクロムジアザジエニル化合物は、以下の化学式を有することができる：
アルミニウム前駆体は、１つ又は複数のアルミニウムアルキル化合物、１つ又は複数のアルミニウムアルコキシ化合物、１つ又は複数のアルミニウムアセチルアセトナート化合物、それらの置換基、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。例示的なアルミニウム前駆体は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウム、アルミニウムアセチルアセトナート（Ａｌ（ａｃａｃ）３、別名、トリス（２，４－ペンタンジオン）アルミニウム）、ヘキサフルオロアセチルアセトナートアルミニウム（Ａｌ（ｈｆａｃ）３）、トリスジピバロイルメタナトアルミニウム（ＤＰＭ３Ａｌ；（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）３Ａｌ）、それらの異性体、それらの錯体、それらのアブダクト、それらの塩、又はそれらの任意の組み合わせであることができるか、あるいはそれらを含むことができる。
Claims (15)
- 航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法であって：
前記航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、前記航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することと；
前記航空宇宙部品を、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって前駆体及び反応物に順次曝して、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面上に保護コーティングを形成することと
を含む、方法。 - 前記航空宇宙部品が、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせであり、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面が、ニッケル、ニッケル超合金、ステンレス鋼、コバルト、クロム、モリブデン、鉄、チタン、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面が前記航空宇宙部品の内部面であり、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面が約５～約１，０００のアスペクト比を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記洗浄プロセス中に、前記航空宇宙部品から汚染物質が除去されて、前記洗浄された表面を生成し、前記汚染物質が、酸化物、有機残留物、炭素、微粒子、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記洗浄プロセスが、前記航空宇宙部品を、溶媒洗浄、酸洗浄、塩基洗浄、湿式洗浄、オゾン洗浄、プラズマ洗浄、超音波処理、又はそれらの任意の組み合わせに曝すことを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記保護コーティングが、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化クロム、酸化タンタル、窒化タンタル、酸窒化タンタル、それらの合金、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記航空宇宙部品が燃料の存在下で加熱されたときに、前記保護コーティングがコークス形成を低減又は抑制する、請求項１に記載の方法。
- 前記保護コーティングが約１０ｎｍ～約５，０００ｎｍの厚さを有し、前記保護コーティングが５％未満の厚さ変化を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記前駆体が、約９９．９重量％～約９９．９９９重量％の純度を有するトリメチルアルミニウムを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記反応物が酸化剤を含み、且つ前記酸化剤が、水、オゾン、酸素（Ｏ２）、原子酸素、亜酸化窒素、過酸化物、アルコール、それらのプラズマ、若しくはそれらの任意の組み合わせを含む；又は
前記反応物が窒化剤を含み、且つ前記窒化剤が、アンモニア、原子窒素、ヒドラジン、それらのプラズマ、若しくはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記保護コーティングがナノラミネートフィルムスタックを含み、前記ナノラミネートフィルムスタックは、第１の堆積層及び第２の堆積層を含み、前記ナノラミネートフィルムスタックの厚さを増加させながら、２対～約５００対の第１の堆積層及び第２の堆積層を堆積することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の堆積層及び前記第２の堆積層の各対が、約０．２ｎｍ～約５００ｎｍの厚さを有する、請求項１１に記載の方法。
- 前記航空宇宙部品をアニーリングすること、及び前記ナノラミネートフィルムスタックを合体フィルム又は結晶性フィルムに変換することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
- 航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法であって：
前記航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、前記航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することであって：
前記航空宇宙部品は、燃料ノズル、燃焼器ライナー、燃焼器シールド、熱交換器、燃料ライン、燃料弁、又はそれらの任意の組み合わせであり、
前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面は、前記航空宇宙部品の内部面であり；
前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面は、約５～約１，０００のアスペクト比を有する、前記航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することと；
前記航空宇宙部品を、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって前駆体及び反応物に順次曝して、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面上に保護コーティングを形成することと
を含む、方法。 - 航空宇宙部品上にコーティングを堆積するための方法であって：
前記航空宇宙部品を洗浄プロセスに曝して、前記航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することであって、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面は、前記航空宇宙部品の内部面であり、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面は、約５～約１，０００のアスペクト比を有する、前記航空宇宙部品上に洗浄された表面を生成することと；
前記航空宇宙部品を、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスによって前駆体及び反応物に順次曝して、前記航空宇宙部品の前記洗浄された表面上に保護コーティングを形成することであって、前記保護コーティングは、約１０ｎｍ～約５，０００ｎｍの厚さを有し、前記保護コーティングは、５０％未満の厚さ変化を有する、前記形成することと
を含む、方法。
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