JP6505206B2 - 耐環境コーティングを備える物品 - Google Patents

Description

本発明は、耐環境コーティング（ＥＢＣ）を備える物品（例えば、高温機械部品）に関する。より具体的には、本発明は皮膜系、並びに機械部品を高温環境への暴露から保護するために皮膜系を備える物品、に関する。本発明は物品を製造及び保護する方法にも関する。

例えばセラミック、合金、及び金属間化合物等の高温材料は、例えばガスタービンエンジン、熱交換器、及び内燃機関等の用途において高温で機能するように設計された構造体に使用する上で魅力的な特性を発揮する。しかし、そうした用途の環境特性は、反応性化学種（例えば、水蒸気）を含むことが多い。そのような化学種は高温で材料構造を大きく劣化させることがある。例えば、水蒸気はケイ素含有材料に大きな表面へこみと質量減少をもたらすことが示されている。水蒸気は高温で構造材料と反応し、揮発性のケイ素含有化学種を形成する。多くの場合、これは許容不能なほど大きい後退速度をもたらす。

高温水蒸気等の反応性化学種による侵食を受けやすいケイ素含有材料や他の材料に対しては、耐環境コーティング（ＥＢＣ）が塗工される。ＥＢＣは環境と材料表面との接触を妨げることによって保護を行う。例えばケイ素含有材料に塗工されるＥＢＣは、高温の水蒸気含有環境中で化学的に比較的安定となるように設計される。米国特許第６４１０１４８号明細書に記載される、ひとつの例示的な従来型ＥＢＣ系は、ケイ素含有基材に塗工されるケイ素もしくはシリカのボンド層と、ボンド層上に堆積された、ムライトもしくはムライト−アルカリ土類アルミノケイ酸塩の混合物を含有する中間層と、中間層上に堆積された、アルカリ土類アルミノケイ酸塩を含有する最上層とを備えている。別の例である米国特許第６２９６９４１号明細書では、最上層はアルミノケイ酸塩ではなくケイ酸イットリウム層である。米国特許第６２９９９８８号明細書及び米国特許出願公開第２０１１／００５２９２５号明細書も、ＥＢＣについて記載している。

米国特許出願公開第２０１４／０１６９９４３号明細書

上述した皮膜系は、厳しい環境中にある物品に適切な保護を与えることができるが、皮膜性能には改善の余地がある。異なる材料をＥＢＣに導入することで、使用する用途や環境の範囲を拡大する機会が生まれる。一方で、異なる材料を使用すれば、ＥＢＣ及び／又はＥＢＣを備える物品の完全性に悪影響を与えかねない新たな技術的問題が生じる恐れもある。

したがって、ＥＢＣ及び／又は物品の完全性を犠牲にすることなく、これまでより幅広い用途で有用性を発揮する改良型の皮膜系によって物品を保護することが必要である。さらに、そのような物品を経済的かつ再現可能なように製造する方法も求められている。

一態様において、本発明は、基材と、基材上に設けられた実質的に気密なシール層と、基材上にシール層と基材の間に設けられた多孔質遷移層（transition layer）とを備える物品、を提供する。ここにおいて、物品は、基材を通って多孔質遷移層まで延在する１以上の開口を備えている。

第２の態様において、本発明は物品の製造方法を提供する。この方法は、基材上にボンドコートを設ける工程と、ボンドコート上に多孔質遷移層を設ける工程と、多孔質遷移層上にシール層を設ける工程であって、シール層は希土類ケイ酸塩又はアルカリ土類アルミノケイ酸塩を含む、工程と、１以上の開口を形成する工程であって、開口は基材及びボンドコートを通って多孔質遷移層まで延在する、工程とを含む。ボンドコートを含まない実施形態では、基材上にボンドコートを設ける工程を上記方法は含まない。

いくつかの実施形態では、上記方法は、多孔質遷移層上に中間層を設ける工程であって、中間層はシリカに対して実質的に不活性な遮断材料を含む、工程、をさらに含む。上記方法は、シール層上にトップコートを設ける工程を任意選択でさらに含んでいてもよい。

本発明の上記及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読むとさらによく理解されるだろう。図中、同様の部分には同一符号を用いている。

本発明の例示的な一実施形態の概略断面図である。 本発明の別の例示的実施形態の簡略化した概略断面図である。

本明細書において、実質的に気密なシール層（本明細書では「シール層」と呼ぶこともある）とは、環境中の気体が被覆側から基材にアクセスすることを防止できる１以上の層ないし皮膜をいう。本明細書にいう「実質的に気密」の語は、皮膜の気体透過性が約２×１０^-14ｃｍ²（約２×１０^-6ダルシー）未満であることを意味する。この値は広く利用される測定技術の検出限界である。いくつかの非限定的な実施形態では、シール層は、皮膜全体の融点より低いある既知の温度（「シール温度」）以上で流動性の相（例えば、液体又はガラス状の相）を形成することができる、材料（「シール材料」）を含有する。この液体又はガラス状の相は、シール温度で、流動性の相が欠陥（例えば、クラックや細孔）に流入して少なくともその欠陥を部分的に満たすのに好適な粘性を有している。それにより、外部環境から基材への有害な化学種の移動を阻止する皮膜の能力が強化される。本発明に使用しうる非限定的なシール層の例は、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００５２９２５号明細書に記載されている。

図１に、本発明の例示的な物品２００を示す。本実施形態では、シール層２１０は基材２０２上に設けられている。基材２０２は、任意の好適な材料（例えば、セラミック、金属合金、又は金属間化合物材料）から製造されうる。いくつかの実施形態では、基材２０２はセラミック（例えば、酸化物、窒化物、又は炭化物）を含む。基材２０２はケイ素含有材料（例えば、窒化ケイ素、二ケイ化モリブデン、又は炭化ケイ素）を含みうる。一部の実施形態では、この材料はセラミック基複合材材料（例えば、マトリックス相と強化相とで作られた材料）である。いくつかの特定の実施形態では、マトリックス相及び強化相は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含有する。一部の実施形態では、物品２００はガスタービンアセンブリ部品（例えば、燃焼ライナ、トランジションピース、シュラウド、ベーン、又はブレード）である。いくつかの実施形態では、高温水蒸気への暴露から基材２０２を保護するシール層の能力は、ケイ素を含有するタービン部品にシール層を使用するにあたって有利でありうる。なお、本発明の実施形態の適用については、水蒸気による侵食から保護するためにケイ素含有基材に実施する場合に関連して説明することがあるが、かかる言及は例示にすぎず、本発明の諸実施形態はケイ素含有材料以外の基材材料を含むことが理解されるだろう。

いくつかの実施形態では、基材２０２上に、かつシール層２１０と基材２０２の間に、ボンドコート２０４が設けられている。ボンドコート２０４は、例えば、熱応力の軽減のため、又は例えば基材２０２とシール層２１０との化学反応の抑止のために、用いうる。いくつかの実施形態ではボンドコート２０４は非酸化物層であり、基材の酸化を抑止及び／又は防止する酸素ゲッターの働きをする。

いくつかの実施形態では、例えば基材２０２がケイ素含有材料の場合等に、ボンドコート２０４はケイ素を含有しうる。例えば、いくつかの実施形態では、ボンドコート２０４は元素状のケイ素又はケイ化物を含有する。いくつかの実施形態では、ボンドコート２０４は炭化ケイ素及び／又は窒化ケイ素を含有する。いくつかの実施形態では、ボンドコート２０４は炭化物、窒化物、及び／又はケイ化物を含有する。

様々な用途において、基材（例えば、炭化ケイ素系のセラミック基複合材）に対する物品（例えば、耐環境コーティング（ＥＢＣ）を備える物品）は、ボンドコートとしてケイ素を使用する（すなわち、ケイ素ボンドコート）。しかし、これは、例えばＥＢＣ／ＣＭＣ系に対する使用温度をケイ素の融点未満に制限する可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、ボンドコートはケイ素より高融点の材料を含有する。かかる実施形態は、物品（例えば高温セクション部材上に、例えばセラミック基複合材（ＣＭＣ）を用いるタービン）がより高い燃焼温度を使用できるという点で有用性をもたらす。

高融点ボンドコートに対する多くの潜在的選択肢は、酸化時にガス状反応生成物を生成する。例えば、炭化物は酸化して一酸化炭素又は二酸化炭素を放出し、窒化物は酸化して窒素ガスを放出し、一部のケイ化物は酸化して、ときに気体状でありうる金属酸化物を放出する。こうしたガス状反応生成物は従来のＥＢＣにスポーリングを生じさせる。その原因は、かかるＥＢＣが気密層を備え、したがって上記気体生成物が放散できないことにある。その結果、（１以上の）気密層の下に気泡が形成され、時間の経過とともにＥＢＣのスポーリングの発生に至る。したがって、非ケイ素のボンドコートは使用温度が広がる等の利点があるが、ガス状反応生成物によって生じる気泡によって物品にスポーリングが生じる恐れがある等、新たな問題が生じる可能性がある。そのため、新しいＥＢＣ／ＣＭＣ設計が求められている。

本発明は、特にガス状反応生成物によって生じる気泡に起因するスポーリングの問題に、多孔質遷移層２０８（これは基材２０２上、かつシール層２１０と基材２０２の間に設けられる）を導入すること、並びに基材２０２を通って多孔質遷移層２０８まで延在する１以上の開口２１２を導入することによって対処している。図１の実施形態に示すように、ボンドコート２０４が存在する場合、１以上の開口２１２はボンドコート２０４をも貫通して延在する。

多孔質遷移層２０８の多孔性により、ガス状反応生成物の再分配が実現する。多孔質遷移層は、酸化物もしくは非酸化物のセラミック又はそれらの組合せを含有する。これは基材及びシール層と熱的及び化学的に共存可能である。例えば、基材が炭化ケイ素系のＣＭＣで構成され、かつ多孔層のすぐ隣にあるシール層内部の成分が希土類ケイ酸塩で構成される場合、ある実施形態における多孔層は希土類ケイ酸塩とすることができる。別の実施形態では、それを炭化ケイ素とすることができる。多孔質遷移層の望ましいポロシティが、発明物品の想定用途、並びに物品中に使用される他の材料の性質（例えば、ボンドコートが存在する場合はボンドコートの性質）に応じて変化しうることは当業者なら容易にわかるだろう。多孔質遷移層は、その層の意図した目的を達成するポロシティであれば任意の値を有しうるが、いくつかの実施形態では、多孔質遷移層は１０％〜９０％（例えば、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、又は９０％）のポロシティを有する。これには、その中のあらゆる範囲並びに部分範囲（例えば、１５〜８５％、１２〜７５％等）、好ましくは２０〜５０％、が含まれる。いくつかの実施形態では、多孔質遷移層は指定の、かつ任意選択において所定の、平均孔径を有することになる。これについても、発明物品の用途及び性質に応じて変化しうる。いくつかの実施形態では、多孔質遷移層は０．１〜１００μｍ（例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、又は１００μｍ）の平均孔径を有する。これには、その中のあらゆる範囲並びに部分範囲（例えば、０．１〜２０μｍ、０．１〜１５μｍ等）が含まれる。

上述した多孔層の化学組成及び物理的特徴は物品の供用中に変化することがあり、したがって上で指定した範囲を超える場合がある。例えば、ポロシティの低下と孔径の増加につながるような焼結や結晶粒の粗大化が生じうる。多孔層の形成に炭化ケイ素を使用する場合、この層は酸化によって一部もしくは全体がシリカ系の層に変化する。多孔層の形成に用いる材料は、多孔層の属性を特定の適用条件に従って改善するために、純粋な形態で使用することも、又は第２相との混合物に含めて使用することも、或いは少量のドーパントを含む合金として使用することもできる。

物品２００は、基材２０２を通って多孔質遷移層２０８まで延在する開口２１２を含む。開口２１２は気体化学種に対する逃し穴の働きをし、気体化学種はまず多孔質遷移層２０８内に再分配される。開口２１２は任意の所望又は技術／許容可能な方法で作成しうる。例えば、いくつかの実施形態では、開口２１２は多孔質遷移層２０８に先立つ層を穿孔する（例えば、基材２０２及びボンドコート２０４を穿孔する）ことによって作成する。いくつかの実施形態では、開口２１２は多孔質遷移層２０８中に延在する。１以上の開口２１２は直径が等しくてもいいし、異なっていてもよい。また直径は物品の性質及び用途に応じて選択しうる。いくつかの実施形態では、１以上の開口２１２は、１〜１０００μｍ（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、又は１０００μｍ）の平均直径を有する。これには、その中のあらゆる範囲並びに部分範囲（例えば、１〜２０μｍ、２〜４０μｍ等）が含まれる。上の説明では平均直径について言及したが、開口の断面は任意の形状とすることができる。これには円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、又は任意の他の規則形状もしくは不規則形状が含まれるが、これらには限定されない。開口の間隔は周期的でも無秩序でもよく、適用の条件に応じて１０μｍ〜１００ｍｍの範囲とすることができる。長手方向において開口は基材及び皮膜層をまっすぐに貫通してもいいし、曲がりながら貫通してもよい。

例えばボンドコートが酸化されるとき、気体生成物は多孔質遷移層２０８を通過して開口２１２に達し、そこから流出する。

図２に、本発明の別の例示的な物品３００を示す。この具体的実施形態では、物品３００は基材キャビティ２１４を備え、開口２１２はキャビティ２１４と通じている。いくつかの実施形態では（図面なし）、キャビティ２１４は外部に開かれた区画であり、任意選択において外部環境（例えば、燃焼環境）と圧力平衡の状態にある他、任意選択において乾燥空気の流束によって保護されていてもよい。他の諸実施形態では（例えば、図２に示す実施形態では）、キャビティ２１４は外部（例えば、燃焼）環境から隔離された自蔵型の閉じた区画である。かかる実施形態では、長期にわたって使用すると、ガス生成反応（例えば、酸化）によってキャビティ２１４の内部でガス圧の上昇が生じる可能性がある。ガス圧は、物品及び／又はＥＢＣの完全性を脅かすレベルまで上昇する恐れがある。その場合、キャビティ２１４のガス抜きを定期的に行うことが望ましい。このガス抜きは任意設置の通気口２１６によって実施しうる。いくつかの実施形態では、通気口２１６は操作式の弁、又は高温で閉じて低温で開くことのできる熱膨張可能なシールであって、例えばキャビティ２１４内部の圧力を供用サイクル中に逃しうるようになっている。

いくつかの実施形態では、シール層２１０とボンドコート２０４の間（例えば、シール層２１０と多孔質遷移層２０８の間、又は多孔質遷移層２０８とボンドコート２０４の間）に中間層（図示せず）を設けてもよい。いくつかの実施形態では、ボンドコート２０４はケイ素又は酸化ケイ素を含有し、中間層は酸化ケイ素に対して実質的に不活性な遮断材料を含有し、皮膜系の化学的安定性の向上を促進する。「実質的に不活性」とは、シリカと遮断材料の間にせいぜい偶然の相互作用（溶解性又は反応性）があるにすぎないことを意味する。希土類二ケイ酸塩（例えば、イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、スカンジウム、及び他の希土類元素の二ケイ酸塩）は、好適な遮断材料の非限定的な例である。

図１に示すように、いくつかの実施形態では、シール層２１０上にトップコート２０６が設けられている。トップコート２０６は、断熱（遮熱コーティング）、環境からの保護（耐環境コーティング）、又はそれらの機能の組合せを実現するために用いられうる。好適なトップコート材料の選択基準は、当該物品が暴露される環境、下の皮膜及び基材の組成、処理のコスト、並びに当該技術分野で知られた他の要因によって変わることになる。いくつかの実施形態では、トップコート２０６はセラミック材料である。多くの種類のセラミック材料は遮熱及び／又は耐環境コーティングとして機能しうる。そのような材料の例として、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、及びイットリア安定化ジルコニアが挙げられるが、それらには限定されない。一部の実施形態では、トップコート２０６は希土類一ケイ酸塩及び／又は希土類二ケイ酸塩を含有する。いくつかの特定の実施形態では、トップコート２０６は、希土類一ケイ酸塩の外層と希土類二ケイ酸塩の内層とを有する二層皮膜である。これらの一ケイ酸塩材料及び二ケイ酸塩材料に関わる希土類元素は、いくつかの実施形態では、イットリウム、イッテルビウム、ルテチウム、及びスカンジウムの１種類以上を含みうる。ある特定の例において、外層は一ケイ酸イットリウムであり、内層は希土類二ケイ酸塩（例えば、二ケイ酸イットリウム）である。

上述した各種皮膜層のいずれの厚さも、一般に、熱応力を持続可能なレベルに維持しながら、ある所与の供用時間にわたって十分な保護を与えるように選択される。また、皮膜厚さは、選択した被覆方法が堆積領域にわたって連続的な層を形成できる能力によっても決定されうる。各種皮膜に対するおよその厚さ範囲の非限定的な例として、以下の値が挙げられる：シール層は約２５μｍ〜約１０００μｍ、多孔質遷移層は約２５μｍ〜約１０００μｍ、ボンドコートは約２５μｍ〜約２００μｍ、中間層は約５０μｍ〜約１００μｍ、トップコート層は約５０μｍ〜約５００μｍ。上記二層型トップコートの実施形態については、一部の実施形態では一ケイ酸イットリウムの外層は約２５μｍ〜約５０μｍとすることができる。

上記の皮膜は、かなりの量のクラック及び内部開放気孔率が生じうるような被覆技術を用いて堆積することができる。かかる特徴を備える皮膜を生成する被覆方法の例として、プラズマ溶射技術及びスラリを用いた塗工処理がある。かかるケースでは、シール層の存在が皮膜の気密性（したがって保護の効果）の大幅な向上をもたらす働きをする。また、いくつかの実施形態では、シール層は、処理後に生じうるクラック又は皮膜に生じる他の損傷の封止にも有効でありうる。かかる損傷には、例えば、部品の実装時又は部品の供用中に生じる損傷が含まれる。

シール層の任意選択による自己シール性を有効にするため、シール層をシール温度（上述）まで加熱してもよい。この温度で少なくともシール層の一部が流動する。流動性の部分はクラックや細孔中に流入して凝固すると、かかる欠陥を封止する。そうした欠陥は、そのままでは水蒸気等の有害な化学種が環境から基材に入り込む経路の役割を果たす。加熱工程は、皮膜の性質、処理の経済性、及び他の要因に応じて、シール層の堆積直後、すべての皮膜が堆積されてから完成された物品を使い始めるまでの間、又は供用時の温度が十分に高い場合には供用中にさえ、実施しうる。

シール温度は、流動性材料が欠陥に到達し、欠陥を少なくとも部分的に充・もしくは封止できるだけの有効な時間にわたって維持される。これを実現するのに要する時間の長さは、一般に、封止する欠陥の数及び性質、並びにシール層において利用可能な流動性材料の量に基づいて選択される。一実施形態では、シール層は、約３０分〜約１０時間の時間にわたって摂氏約９５０度（℃）〜約１３５０℃のシール温度に加熱される。いくつかの特定の実施形態では、この時間は約３０分〜約４時間の範囲内にある。いくつかの実施形態では、この温度は、約３０分〜約４時間の時間にわたって約９５０℃〜約１０５０℃の範囲内にあるが、別の実施形態では、この温度は、約３０分〜約４時間の時間にわたって約１２５０℃〜約１３５０℃の範囲内にある。皮膜を封止する加熱工程は、空気中、真空中、不活性雰囲気中、又は他の環境中で実施しうる。いずれを用いるかは、少なくともある程度は、加熱すべき材料（すなわち、基材、及び存在する場合は他の皮膜層）の要求条件によって変わる。

多孔層の堆積に使用される方法は、上述した形状面での要求条件を満たすように選択される。いくつかの実施形態では、層は溶射によって塗工される。このときパラメータはある具体的なポロシティを目標にして選択される。例えば、溶射ガンのエネルギー、スタンドオフ距離、及び供給粉末の粒径が制御される。他の実施形態では、ポロシティ向上のために供給粉末に犠牲相が添加される。例えば、被覆処理において供給粉末に有機粒子（例えばポリスチレン粒子、ただしこれには限定されない）が添加される。これは後続工程において燃え尽き、皮膜中に細孔を残すことができる。別の例では、溶解する塩が添加された後にすべて溶解して細孔を形成する。さらに別の例では、供給粉末にガラス粒子を添加し、層を塗工した後、該当部分をフッ化水素酸溶液中に沈めてガラス相を浸出させると、多孔質構造が後に残る。さらに別の例では、ガラス層を堆積した後、後続の熱処理を実施してガラスの部分結晶化又は相分離を起こす。続いて、皮膜を酸溶液中に沈めて一相を浸出させると、多孔質構造が後に残る。

スラリコーティングにも同様の技術が適用できる。この場合、適切なポロシティの構造を実現するために、部分焼結を促進する制御パラメータ、或いは犠牲相の使用、を用いることができる。部分焼結は、粗い粒子の成形体を低温で固相ないし液相焼結することによって、又は収縮が最小量となるくびれ形成を促進する結合剤の使用によって、或いは多様な粉末混合物の焼結によって、実現することができる。犠牲相は上述のように有機相もしくは炭素を含む相、又は溶解する塩もしくはエッチングで除去可能なガラス相とすることができる。一般に、当業者に知られた、多孔質セラミックを製造するあらゆる技術が本発明に適用できる。

本明細書に引用されるすべての出版物及び特許文献は、参照によって本明細書に援用される。それは、参照によってあたかも完全な形で記載されているかのように本明細書に援用されることが個々の出版物について具体的かつ個別に示されているのと同じ効果を有するものとする。

明示的な記載のない限り、参照によって援用される内容は、特許請求の範囲の何らかの限定に対する代替であるとは見なさないものとする。

本明細書中に１以上の範囲が言及される場合、各範囲は情報提示のための簡略表現であることを意図している。その範囲は、あたかも同じ範囲が本明細書中に完全な形で記載されているかのように、その範囲内のあらゆる離散点を包含するものと理解するべきである。

これまでの記載は例示を目的としたものであり、限定を意図したものでないことを理解するべきである。例えば、上述した実施形態（及び／又はその態様）は互いに組合せて使用しうる。また、特定の状況もしくは材料に合うように、その範囲を逸脱することなく、様々な実施形態の教示に対して多くの改変を行いうる。本明細書に記載する材料の寸法及び種類は、様々な実施形態のパラメータを定義することを意図したものであり、いかなる場合も内容を限定するものではなく、例示であるにすぎない。上記の説明を検討すれば、当業者は他の多くの実施形態に想到するだろう。したがって、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びに添付の特許請求の範囲に対して権利が与えられる均等物の全範囲を参照して決定するべきである。添付の特許請求の範囲において、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「ここにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」の語は、それぞれ「を含有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「ここにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」と等価な、平易な英語として用いている。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、及び「第３」等の語は標識として用いているにすぎず、その対象に対して数値的な条件を課すものではない。また、特許請求の範囲の限定において、「する手段」に続いてそれ以上の構造を記さずに機能の記載を続ける文言を明示的に使用している場合を除き、以下の特許請求の範囲の限定はミーンズ・プラス・ファンクション形式では書かれておらず、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることはないと考える。上述した目的又は利点は、何らかの特定の実施形態に従ってすべて達成されるものでは必ずしもないことを理解するべきである。したがって、例えば、本明細書に記載するシステム及び技術が実現又は実施されるにあたり、本明細書に教示されるひとつの利点もしくは一群の利点を実現又は最適化する一方で、本明細書に教示もしくは示唆されうる他の目的もしくは利点を必ずしも実現しないことがありうることを、当業者は認識するだろう。

以上、限られた数の実施形態のみに沿って本発明を詳述してきたが、本発明が開示されるかかる実施形態に限定されないことは容易に理解されるはずである。むしろ本発明は、これまでに記載していないが本発明の主旨及び範囲と同等の変形、改変、代替、又は等価なアレンジメントをいくつでも盛り込むように変更することができる。また、これまで本発明の様々な実施形態について記載してきたが、本開示の各種態様は記載した実施形態の一部しか含まない場合がありうることを理解するべきである。したがって、本発明は上述の説明によって限定されるものと見なしてはならず、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。

本明細書は、最良の形態を含む例を用いて本発明を開示している。また、装置もしくはシステムの製造と使用、並びに内包される方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように書かれている。本発明の特許可能範囲は特許請求の範囲によって規定されるとともに、当業者が想到する他の例を含みうる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは異ならない構造要素を有する場合、或いは特許請求の範囲の文言と大差のない等価な構造要素を有する場合に、特許請求の範囲の範囲内にあるものと考えられる。
［実施態様１］
物品であって、
基材と、
基材上に設けられた実質的に気密なシール層と、
基材上にシール層と基材の間に設けられた多孔質遷移層と
を備える物品であって、基材を通って多孔質遷移層まで延在する１以上の開口を備える、物品。
［実施態様２］
基材上に設けられたボンドコートをさらに備え、多孔質遷移層がシール層とボンドコートの間に設けられている、実施態様１に記載の物品。
［実施態様３］
基材がセラミック基複合材材料を含む、実施態様２に記載の物品。
［実施態様４］
基材が炭化ケイ素を含む、実施態様３に記載の物品。
［実施態様５］
複合材がマトリックス相と強化相とを含み、マトリックス相及び強化相は炭化ケイ素を含む、実施態様３に記載の物品。
［実施態様６］
ボンドコートが炭化ケイ素及び／又は窒化ケイ素を含む、実施態様２に記載の物品。
［実施態様７］
シール層が希土類ケイ酸塩及び／又はアルカリ土類アルミノケイ酸塩を含む、実施態様２に記載の物品。
［実施態様８］
多孔質遷移層が希土類ケイ酸塩及び／又は炭化ケイ素を含む、実施態様２に記載の物品。
［実施態様９］
多孔質遷移層が１０％〜９０％のポロシティを有する、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１０］
多孔質遷移層が０．１〜１００μｍの平均孔径を有する、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１１］
１以上の開口が１〜１０００μｍの平均直径を有する、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１２］
物品が基材キャビティを含み、１以上の開口はキャビティと通じている、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１３］
シール層上に設けられたトップコートをさらに備える、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１４］
トップコートが、ケイ酸塩、アルミン酸塩、イットリア安定化ジルコニアからなる群から選択されるセラミック材料を含む、実施態様１３に記載の物品。
［実施態様１５］
トップコートが希土類一ケイ酸塩、希土類二ケイ酸塩又はそれらの組合せを含む、実施態様１３に記載の物品。
［実施態様１６］
シール層と多孔質遷移層の間に設けられた中間層をさらに含み、中間層がシリカに対して実質的に不活性な遮断材料を含む、実施態様２に記載の物品。
［実施態様１７］
遮断材料が希土類二ケイ酸塩を含む、実施態様１６に記載の物品。
［実施態様１８］
遮断材料が二ケイ酸イットリウムを含む、実施態様１７に記載の物品。
［実施態様１９］
物品がガスタービンアセンブリ部品を含む、実施態様１に記載の物品。
［実施態様２０］
物品の製造方法であって、
基材上にボンドコートを設ける工程と、
ボンドコート上に多孔質遷移層を設ける工程と、
多孔質遷移層上にシール層を設ける工程であって、シール層が希土類ケイ酸塩又はアルカリ土類アルミノケイ酸塩を含む、工程と、
１以上の開口を形成する工程であって、開口は基材及びボンドコートを通って多孔質遷移層まで延在する、工程と
を含む方法。
［実施態様２１］
基材及びボンドコートが炭化ケイ素を含み、当該方法が、
多孔質遷移層上に中間層を設ける工程であって、中間層はシリカに対して実質的に不活性な遮断材料を含む、工程と、
シール層上にトップコートを設ける工程と
をさらに含む、実施態様２０に記載の方法。

２００ 物品
２０２ 基材
２０４ ボンドコート
２０６ トップコート
２０８ 多孔質遷移層
２１０ シール層
２１２ 開口
２１４ 基材キャビティ
２１６ 通気口
３００ 物品

Claims (13)

1. 物品（２００）であって、
   基材（２０２）と、
   基材（２０２）上に設けられた実質的に気密なシール層（２１０）と、
   基材（２０２）の上かつシール層（２１０）と基材（２０２）の間に設けられた、希土類ケイ酸塩及び／又は炭化ケイ素を含む多孔質遷移層（２０８）と、
   基材（２０２）上に設けられたボンドコート（２０４）と
   を備えており、
   多孔質遷移層（２０８）がシール層（２１０）とボンドコート（２０４）の間に設けられており、
   基材（２０２）を通って多孔質遷移層（２０８）まで延在する１以上の開口（２１２）を備える、物品（２００）。
2. 基材（２０２）がセラミック基複合材材料を含む、請求項１に記載の物品（２００）。
3. 基材（２０２）が炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項２に記載の物品（２００）。
4. 複合材がマトリックス相と強化相とを含み、マトリックス相及び強化相が炭化ケイ素を含む、請求項２に記載の物品（２００）。
5. ボンドコート（２０４）が炭化ケイ素及び／又は窒化ケイ素を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物品（２００）。
6. シール層（２１０）が希土類ケイ酸塩及び／又はアルカリ土類アルミノケイ酸塩を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物品（２００）。
7. 多孔質遷移層（２０８）が１０％〜９０％のポロシティ及び／又は０．１〜１００μｍの平均孔径を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物品（２００）。
8. １以上の開口（２１２）が１〜１０００μｍの平均直径を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の物品（２００）。
9. 物品（２００）が基材キャビティ（２１４）を含み、１以上の開口（２１２）がキャビティ（２１４）と通じている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物品（２００）。
10. シール層（２１０）上に設けられたトップコート（２０６）をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の物品（２００）。
11. トップコート（２０６）が、ケイ酸塩、アルミン酸塩、イットリア安定化ジルコニアからなる群から選択されるセラミック材料を含んでいるか、或いは希土類一ケイ酸塩、希土類二ケイ酸塩又はそれらの組合せを含む、請求項１０に記載の物品（２００）。
12. シール層（２１０）と多孔質遷移層（２０８）の間に設けられた中間層をさらに含んでおり、中間層がシリカに対して実質的に不活性な遮断材料を含む、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の物品（２００）。
13. 物品（２００）がガスタービンアセンブリ部品を含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の物品（２００）。