JP6865554B2 - 高温性能に優れた物品 - Google Patents

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Description

本開示は、概して耐環境コーティングとボンドコートとを施し、高温性能に優れた高温用物品に関する。より具体的には、本開示は、耐環境コーティングとボンドコートとを備えた高温セラミックマトリックス複合材料の物品であって、耐環境コーティングとボンドコートとは非晶質かつ耐失透性の熱成長酸化物領域を形成及び／又は含有するように構成されている、高温セラミックマトリックス複合材料の物品、並びにその形成方法に関する。
高温材料（例えば、セラミック、合金、及び金属間化合物等）は、高温で動作するように設計された構造物に使用する場合に魅力的な特性を示す。想定される用途の例として、ガスタービンエンジン、熱交換器、及び内燃機関等が挙げられる。しかしながら、こうした用途に特徴的な環境中には、多くの場合、水蒸気等の反応性化学種が存在する。そのような化学種は高温において材料構造を大幅に劣化させる恐れがある。例えば、水蒸気は、ケイ素担持材料の大幅な表面後退や質量損失をもたらすことがわかっている。水蒸気は高温で構造材料と反応して揮発性のケイ素含有化学種を生成するため、多くの場合、後退速度は許容不可能なほど高くなる。
ケイ素担持材料の他、高温水蒸気等の反応性化学種による侵食を受けやすいその他の材料には、耐環境コーティング（ＥＢＣ）が施される。ＥＢＣは、環境とケイ素担持基板の表面との接触を禁じることによって環境からの保護を行う。例えばケイ素担持基板に塗着されるＥＢＣは、水蒸気を含む高温環境中において化学的にある程度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例示的な一つの従来型ＥＢＣ系は、ケイ素担持基板に塗着されるケイ素又はシリカ接着層（本明細書では「ボンドコート」ともいう）と、ムライト又はムライト−アルカリ土類アルミノケイ酸塩混合物を含み、接着層（例えばケイ素接着層）の上に堆積される中間層と、アルカリ土類アルミノケイ酸塩を含み、中間層の上に堆積される最上層とを備える。別の例、例えば米国特許第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の層である。
これらの塗膜系は、要求の厳しい環境において適切な熱保護及び環境保護を物品に与えることができるが、被膜性能には改善の余地がある。
したがって、高温性能に優れた物品のためのＥＢＣ系、並びにそれに対応する物品及び方法が、当該技術分野において求められている。同様に、耐環境コーティングとボンドコートとを備え、優れた高温性能を有するセラミックマトリックス複合材料の物品、及びそれに対応する製造方法が求められている。
米国特許出願公開第２０１４００７２８１６号明細書
一態様において、本開示は、ケイ素含有材料を含む基板と、基板の上に設けられた耐環境コーティング（ＥＢＣ）と、基板とＥＢＣとの間に設けられ、ケイ素を含むボンドコートとを備えた物品を提供する。物品は、ボンドコートが９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように設けられたホウ素源をさらに備える。
いくつかの実施形態では、酸化物は約０．５重量％以上のホウ素を含む。いくつかの実施形態では、酸化物は約１０重量％以下のホウ素を含む。いくつかの実施形態では、酸化物は実質的に非晶質かつ実質的に耐失透性である。いくつかの実施形態では、酸化物はボンドコートとＥＢＣとの間に設けられる。いくつかの実施形態では、ボンドコートはホウ素源を含む。いくつかの実施形態では、基板、ＥＢＣ又はその両方がホウ素源を含む。いくつかの実施形態では、ホウ素源はケイ素固溶体中に元素態ホウ素を含む。いくつかの実施形態では、ホウ素源は含ホウ素化合物を含む。いくつかの実施形態では、ＥＢＣはボンドコートに近接した多孔層を含む。
いくつかの実施形態では、ＥＢＣは気密層を備える。いくつかのかかる実施形態では、ＥＢＣはホウ素源を含む。いくつかの実施形態では、ホウ素源の少なくとも一部は、ボンドコートの少なくとも一部とＥＢＣの少なくとも一部との間に挟持される。いくつかのかかる実施形態では、ホウ素源の少なくとも別の一部は、基板、ＥＢＣ、ボンドコート又は上記のいずれかを含む組合せの内部に設けられる。いくつかの実施形態では、物品は、ＥＢＣとボンドコートとの間に設けられた酸化物の層をさらに備え、酸化物の層はケイ素及び約０．１重量％以上のホウ素を含む。いくつかの実施形態では、基板のケイ素含有材料はセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である。
別の態様において、本開示は、ケイ素含有材料を含む基板と、基板の上に設けられた耐環境コーティング（ＥＢＣ）と、基板とＥＢＣとの間に設けられ、ケイ素を含むボンドコートと、ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含み、ボンドコートに隣接する酸化物とを備えた物品を提供する。
いくつかの実施形態では、酸化物は少なくとも０．５重量％のホウ素をさらに含む。いくつかの実施形態では、酸化物は実質的に非晶質かつ耐失透性である。いくつかの実施形態では、物品は、ボンドコートが９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときに酸化物に対してホウ素を供給するように設けられたホウ素源をさらに備える。いくつかのかかる実施形態では、ボンドコートはホウ素源を含む。上記以外のいくつかのかかる実施形態では、基板、ＥＢＣ又はその両方がホウ素源を含む。
別の態様において、本開示は、構成部品を製造する方法を提供する。この方法は、ケイ素を含むボンドコートをケイ素含有基板上に設ける工程と、ボンドコート上に耐環境コーティング（ＥＢＣ）を設ける工程とを含む。この方法は、ボンドコートが９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように設けられたホウ素源を提供する工程とをさらに含む。
いくつかの実施形態では、上記方法は、ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物を形成するためにボンドコートを酸化環境中で加熱する工程をさらに含む。いくつかの実施形態では、酸化物は約０．５重量％以上のホウ素を含む。いくつかの実施形態では、酸化物は約１０重量％以下のホウ素を含む。いくつかの実施形態では、酸化物は実質的に非晶質かつ耐失透性である。いくつかの実施形態では、ボンドコートはホウ素源を含む。いくつかの実施形態では、基板、ＥＢＣ又はその両方がホウ素源を含む。
いくつかの実施形態では、基板のケイ素含有材料はセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である。いくつかの実施形態では、ホウ素源は酸化物の形成中に気体副産物を生成し、ボンドコート上にＥＢＣを設ける工程は、ボンドコートに近接する多孔層を形成する工程を含み、それによって気体副産物が多孔層中を移動できるようにする。
いくつかの実施形態では、ボンドコート上にＥＢＣを設ける工程は、ホウ素を含有する気体副産物がその形成中に酸化物から流出するのを防止する気密層を形成する工程を含む。
いくつかの実施形態では、ホウ素源を提供する工程は、ボンドコートの少なくとも一部とＥＢＣの少なくとも一部との間に挟持される中間層の内部にホウ素源の少なくとも一部を提供する工程を含む。いくつかのかかる実施形態では、上記方法は、基板、ＥＢＣ、及びボンドコートの一以上の内部にホウ素源の少なくとも一部を提供する工程をさらに含む。
本開示の上記及び他の態様、特徴、及び効果は、以下に示す本開示のさまざまな態様の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによって明らかになるだろう。
本開示と見なされる内容は、本書の末尾に記載する特許請求の範囲において具体的に指摘し、明確に規定している。本開示の上記及び他の特徴、態様、及び効果は以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することによってより容易に理解できるだろう。
結晶化石英ガラスのサンプルの一部の画像である。 ホウ素を約１％含むホウケイ酸ガラスの一部の画像である。 本開示に係る物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係る別の物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係るさらに別の物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係るさらに別の物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係るさらに別の物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係るさらに別の物品の一部の断面を示す図である。 本開示に係るさらに別の物品の一部の断面を示す図である。
以下、本開示の例示的実施形態について詳細に説明する。また、いくつかの例を添付の図面に示す。図中、同一もしくは同様の部分にはできるかぎり同じ参照番号を用いている。
基板（例えば、ケイ素含有セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）基板）を備えた一部の物品は、耐環境コーティング（ＥＢＣ）（例えば、酸化物含有ＥＢＣ）を備えうる。その目的は、熱遮断保護性能を与えることと、揮発や腐食による基板の後退を防止することにある。ＥＢＣと基板との間の接着性を高めるために、また可能性として犠牲酸化層の機能を提供するために、上述のように、基板とＥＢＣとの間にボンドコートを施してもよい。
ケイ素含有基板（例えば、セラミック基板）とＥＢＣとの間にケイ素含有ボンドコートを施すと、ボンドコートが熱暴露中に酸化してシリカの酸化物スケール（熱成長酸化物（ＴＧＯ）層ともいう）が生じうることを本願発明者らは認識した。また本願発明者らの発見によると、純粋なシリカ酸化物は最初は非晶質だが、シリカは高温条件下等において失透する傾向が強い。例えば、図１は、約１４８２℃の空気に約９９時間にわたって暴露した石英ガラスのサンプルの画像である。図１に示すように、このシリカサンプルはその厚さ全体にわたって結晶化している。
結晶化したシリカ酸化物の層（例えば、ＴＧＯ層）を冷却すると、応力を発生する有害な相転移によってかかる層に亀裂が生じる傾向があることを、本願発明者らはさらに認識した。例えば、基板、ケイ素含有ボンドコート、実質的に結晶性のシリカＴＧＯ層、及びＥＢＣを備えた物品を比較的高い温度から冷却すると、応力を発生する有害な相転移が結晶性のシリカＴＧＯ層において生じることがある。それによってシリカＴＧＯ層の内部に複数の亀裂が発生する。かかるシリカＴＧＯ層に亀裂が生じると、ＥＢＣの機械的完全性が損なわれるとともに、熱サイクル環境中で動作する場合にＥＢＣの剥離が促進され、最終的にスポーリングに至る恐れがある。こうした性質から、実質的に結晶性のシリカＴＧＯ層が一部のＥＢＣの剥離やスポーリングの発生源となりえ、それがかかる被覆物品の高温性能を劣化させるのだと本願発明者らは判断するに至った。
シリカＴＧＯ層の失透（すなわち結晶化）を防止もしくは抑止し、それによって対応するＥＢＣの剥離及びスポーリングを生じにくくするため、本開示はその一部において物品中に十分な量のホウ素を提供することを対象とする。このとき、非晶質構造を実質的に安定化する上で十分な量のホウ素が酸化物層に供給されるようにする。ホウ素を添加したシリカ担持酸化物の組成物は、高温で酸化雰囲気に暴露されたときに、ホウ素を含有しない類似の酸化物に比べて結晶化が起こりにくい。そのため、非晶質構造を少なくとも部分的に安定化する上で十分な量のホウ素を含むシリカ担持酸化物を、本明細書では「実質的に耐失透性の」と称する。本願発明者らは、ホウ素を添加した酸化物（以下「ホウ素添加酸化物」）層が高い耐失透性を有することを見出したのである。例えば、図２は、約１重量％のホウ素を含有するホウケイ酸ガラスのサンプルの画像である。このサンプルでは、図１に示した上述の石英ガラスのサンプルと同じ条件を用いている。図２に示すように、図１の石英ガラスサンプルが全体にわたって実質的に完全に失透しているのとは対照的に、ホウケイ酸ガラスのサンプルを暴露しても比較的弱い表面失透しか生じていない。
したがって、本開示は、ホウ素を用いることによって結晶化酸化物とは対照的に耐失透性の酸化物（例えば、ＴＧＯ）を生成する。例えば、図３に示すように、本開示は、基板１２（例えば、ケイ素含有セラミック材料）と、基板１２上に設けられたＥＢＣ１６と、基板１２とＥＢＣ１６との間に設けられ、ケイ素を含むボンドコート１４とを備えた物品１０（例えば、タービン構成品）を提供する。物品１０は、０．１重量％以上のホウ素を含み、ボンドコート１４に隣接する、酸化物層１８をさらに備えうる。
ボンドコート１４は、酸化物層１８を形成するために酸化剤との反応によって酸化可能であってもよい。いくつかのかかる実施形態では、ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときに酸化物層１８が０．１重量％以上のホウ素を含むべく酸化物層１８に有効量のホウ素を供給するように、物品１０は物品１０内に設けられるホウ素源２０を任意選択で含んでいてもよい。少なくともその一部がボンドコート１４から形成される酸化物層１８は、物品１０の運用中に従来型のＴＧＯとして形成してもよく、かつ／又は例えば物品１０の熱処理によって事前に形成してもよい。ホウ素源２０のホウ素は固溶体の形態で供給してもいいし、第２相として供給してもよい。かかるホウ素添加ＴＧＯ酸化物層１８は、連続層としてよいいし、不連続層としてもよい。いくつかの他の実施形態では、ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにＴＧＯ酸化物層１８にホウ素添加を行うホウ素源２０を備えるのではなく（或いは、それに加えて）、物品１０は、事前に堆積した酸化物層１８又は事前に堆積したホウ素添加酸化物層１８、をボンドコート１４に隣接して備えてもよい。このように、例えば、ホウ素添加酸化物層１８は、少なくとも部分的に熱成長した酸化物であってもなくてもよく、またホウ素源２０は備わっていてもいなくてもよい。
物品１０はあらゆる用途に使用しうる。例えば、ボンドコート１４が９００℃超の温度に加熱される高温用途（例えば、タービンエンジン内）でもいいし、ボンドコート１４が９００℃超の温度には加熱されない比較的低温の用途でもいい。このように、ある特定の使用の間にホウ素添加酸化物層１８が形成されてもいいし、されなくてもよい。物品１０の内部にホウ素源２０が含まれる場合、ホウ素源２０は、（その用法にかかわらず）９００℃より高温の酸化条件下において酸化物層１８に添加されて０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物層１８を形成するのに十分な量のホウ素を有しうる。言い換えると、ホウ素源２０は、ボンドコート１４が（例えば、物品１０の使用中等に）９００℃超の温度で酸化条件に暴露された場合に、０．１重量％以上のホウ素を含む耐失透性のホウ素添加酸化物層１８が形成されることをホウ素源２０が促進するように設けられる。それにより、ホウ素源２０は劣化しやすい結晶性酸化物層の形成を防止しうる。例えば、ホウ素源２０は、ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化条件に暴露されているときに十分な量のホウ素が固相拡散によって酸化物層１８に供給され、０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層１８がそれによって形成されるように設けられうる。いくつかの実施形態では、ホウ素源２０のホウ素はそれによって酸化物層１８中に拡散可能となるように移動できうる。いくつかの実施形態では、ホウ素添加酸化物層１８はシリカ及び酸化ホウ素を含みうる。いくつかの実施形態では、ホウ素添加酸化物層１８はホウケイ酸ガラスを含みうる。
ホウ素添加酸化物層１８（例えば、０．１重量％以上のホウ素を含む）を形成するのに有効な量のホウ素を供給するために必要となるホウ素源２０のホウ素量は、さまざまな要因によって異なりうる。例えば、ホウ素添加酸化物層１８の形成に必要なホウ素源２０のホウ素量は、少なくとも部分的には、物品１０の設計において想定される動作温度、ボンドコート１４の組成、ＥＢＣ１６の組成、ホウ素源２０の組成、及びホウ素源２０から酸化物層１８までの相対距離、に依存しうる。別の例として、ホウ素源２０は、成長する酸化物層１８に対して経時的に少しずつホウ素添加を行ってもよい（言い換えると、ホウ素源２０は、成長する酸化物層１８に段階的にホウ素を供給することによって経時的に消耗しうる）。したがって、酸化物層１８がある程度ホウ素添加された（すなわち、酸化物層１８が含むホウ素が０．１重量％未満である）物品１０は、酸化物層１８がホウ素を含まない物品１０に比べて、或いはボンドコート１４が酸化される前の物品１０に比べて、０．１重量％以上のホウ素を酸化物層１８が含むようにホウ素添加するために必要となるホウ素の量が少なくなる。当業者ならわかるだろうが、ホウ素源２０の位置、組成、及び量は、ある特定の物品１０がある特定条件下でボンドコート１４の酸化反応領域に対して有効量のホウ素を供給することを念頭に置いて設計すればよい。
ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層１８を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように、ホウ素源２０は設けられうる。しかし、ホウ素添加酸化物層１８が形成される具体的なタイミングも、さまざまな要因によって異なりうる。例えば、ホウ素添加酸化物層１８がある暴露時間の経過後に形成され、その間にホウ素源２０の十分な量のホウ素が酸化物層１８内に拡散されるようにしてもよい。別の例として、ホウ素添加酸化物層１８が暴露時に速やかに形成されるよう、ホウ素源２０はボンドコート１４のうち酸化反応が起きる部分に近接した位置に設けてもよい。他の実施形態では、最初はホウ素を含めない状態（例えば、実質的に純粋なシリカ酸化物層）又は含まれるホウ素が０．１重量％未満となるように酸化物を形成し、続いて暴露（例えば、９００℃超の温度の酸化環境への暴露）を行うことで、ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層１８を形成するようにしてもよい。このように、いくつかの実施形態では、ホウ素源２０はある時間にわたって酸化物層１８にホウ素を供給しうる。詳細は後述するが、いくつかの実施形態では、物品１０はボンドコート１４の少なくとも一部とＥＢＣ１６の少なくとも一部との間に挟持される、潜在的に明確な中間層を備えうる。ホウ素源２０は少なくともその一部がこの中間層の内部に設けられうる。一例において、ホウ素源２０の全体が中間層の内部に設けられうる。したがって、中間層そのものがホウ素源２０であってもよい。別の例において、ホウ素源２０の一部が中間層の内部に設けられ、一部が基板１２、ボンドコート１４、及びＥＢＣ１６の一以上の内部に設けられうる。
いくつかの実施形態では、ホウ素源２０は、ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときに少なくとも０．５重量％のホウ素を含む酸化物層１８を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように物品１０内に設けられうる。いくつかの実施形態では、ホウ素源２０は、ボンドコート１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときに１０重量％以下（例えば、約０．１重量％から約１０重量％又は約０．５重量％から約１０重量％又は約０．５重量％から約６重量％の範囲内の重量パーセント）のホウ素を含む酸化物層１８を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように物品１０内に設けられうる。
ホウ素源２０は、元素態ホウ素、含ホウ素化合物又はその組合せを実質的に含みうる。いくつかの実施形態では、ホウ素源２０はケイ素固溶体中に元素態ホウ素を又は含ホウ素化合物を、実質的に含みうる。例えば、ホウ素源２０は、窒化ホウ素、炭化ホウ素、酸化ホウ素、金属ホウ化物又はその組合せを含みうるが、これらには限定されない。いくつかのかかる実施形態では、ホウ素源２０は、遷移金属ホウ化物又は希土類元素のホウ化物（例えば、ホウ化ハフニウム、ホウ化チタン、ホウ化イットリウム、ホウ化ガドリニウム又はホウ化イッテルビウム）を含みうる。
ホウ素源２０は、物品１０の成分に対して化学的及び熱機械的に適合するように選択しうる。例えば、ホウ素源２０は融点が１３００℃より高くなるように選択しうる。その場合、物品１０は多くの代表的な高温用途において（例えば、高温タービン構成品として）使用可能となる。別の例として、ホウ素源２０は、ホウ素化学的活性が比較的低くなるように選択しうる。その場合、ホウ素源２０の少なくとも一部をケイ素含有ボンドコート１４の内部に設ければ有利でありうる。いくつかの実施形態では、酸化物層１８は酸素がボンドコート１４又は基板１２と相互作用することを防止もしくは阻害しうる。そのような実施形態では、ホウ素源２０は酸化物層１８の耐酸素拡散性を過度に抑制しないように選択しうる。例えば、金属含有量の多いホウ化物（例えば、希土類ホウ化物）をホウ素源２０として選択しうる。そのようなホウ化物を酸化物層１８に用いれば、酸化物層１８の耐酸素拡散性を過度に抑制することがない。
ホウ素源２０は物品１０の任意の位置に設けてよい。ただし、ホウ素源２０のホウ素が酸化物中に拡散可能、もしくは存在可能であるとする。ホウ素源２０は、基板１２の内部、ボンドコート１４の内部、ＥＢＣ１６の内部、物品１０の別の部分の内部、物品１０内の追加的な層又はそれらの組合せにおいて設けうる。ホウ素源２０を物品１０に含める方法もしくは構成は、任意のものを使用してよい。例えば、ホウ素源２０は、ＥＢＣ１６又はボンドコート１４層と同時に堆積（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔ）する等、物品１０の一部とともに形成してもいいし、基板１２の製造工程の一環として導入してもよい。別の例として、物品１０のうちホウ素源２０を含む部分をそれが形成された後にホウ素源２０で改変してもよい。
上記のように、ホウ素源２０は（熱暴露時などに）ある層もしくは部分から別の層もしくは部分へと物品１０内を経時的に拡散しうる。その結果、ホウ素源２０は最初は物品１０のある特定部分内に含まれていても、その後（例えば、物品１０の加熱後）にホウ素源２０の少なくとも一部が物品１０の別の部分（かつ潜在的には酸化物層１８のホウ素添加にまだ関与していない部分）へと移行しうる。これも上述したように、ホウ素源２０は物品１０内を少しずつ拡散して酸化物層１８に段階的にホウ素を添加しえ、それによって経時的に消耗しうる。いくつかの実施形態では、ある特定量のホウ素を含むホウ素添加酸化物層１８を形成した後、ホウ素源２０は、酸化物層１８にホウ素添加をそれ以上行うのに有効な量のホウ素をもはや含まないレベルまで消耗しうる。したがって、図３には、ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層１８が示され、かつ有効なホウ素源２０の存在を一般に示す参照番号２０が書かれているが、そのような実施形態ではホウ素源２０は常に存在してもいいし、必ずしも常に存在していなくてもよい。
上記のように、また図３に示すように、ホウ素源２０は暴露中にホウ素添加酸化物層１８を形成するにあたって物品１０の任意の位置にあってよい。図４に物品１１０を示す。物品１１０は、物品１１０のボンドコート１１４内にホウ素源１２０を含む。物品１１０は上述した図３の物品１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「１」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品１１０にもそのまま当てはまる。ホウ素源１２０は最初からボンドコート１１４内に設けてもいいし、どこか別の場所（例えば、基板１１２内）に設けた後にボンドコート１１４内に移動（例えば、拡散）してもよい。なお、物品１１０内にはホウ素添加酸化物層がまだ形成されていない可能性もあるため、図４にはホウ素添加酸化物層を描いていない。例えば、ボンドコート１１４（又は物品１１０そのもの）はホウ素添加酸化物層を形成するほど酸化環境中で十分に加熱されなかったかもしれない。ただし、図４の物品１１０に矢印で示すように、ボンドコート１１４内のホウ素源１２０は、ボンドコート１１４内で拡散してボンドコート１１４の酸化反応領域に到達し、ボンドコート１１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層を形成するのに有効な量のホウ素を供給するのに有効である。
図４に示すように、ボンドコート１１４は基板１１２上に設けられえ、ＥＢＣ１１６はボンドコート１１４上に設けられうる。ケイ素含有ボンドコート１１４は基板１１２の耐酸化性を向上しうる又は基板１１２に耐酸化性を与えうる、かつ／又は基板１１２とＥＢＣ１１６との間の接着性を高めうる。基板１１２とＥＢＣ１１６とに挟持されるボンドコート１１４の厚さは、例えば、約２５〜約３５０マイクロメートルでありうる。
上述のように、いくつかの実施形態では、ボンドコート１１４はケイ素を含む（例えば、基板１１２がケイ素担持材料を含む場合）。例えば、いくつかの実施形態のボンドコート１１４は、実質的に元素態ケイ素である（可能性として、固溶体の形態で又は第２相として与えられる、ホウ素源１２０を含む）。いくつかの実施形態では、ボンドコート１１４は１層以上の元素態ケイ素を実質的に含みうる。他の実施形態では、ボンドコート１１４は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、金属ケイ化物、ケイ素合金又はケイ素の代わりに、もしくはケイ素に加えて、それらの混合物を実質的に含みうる。ボンドコート１１４はシリカ、希土類ケイ酸塩、希土類アルミノケイ酸塩、及び／又はアルカリ土類アルミノケイ酸塩等の酸化物相を含みうる（その内部にホウ素源１２０が含まれる）。ケイ素含有ボンドコート１１４は酸化剤との反応によって酸化可能でありうる。また場合によっては、以下で詳述するように気体生成物を生成することがある。
図５に物品２１０を示す。物品２１０は、物品２１０のＥＢＣ２１６内にホウ素源２２０を含む。物品２１０は上述した物品１０及び１１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「２」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品２１０にもそのまま当てはまる。ホウ素源２２０は最初からＥＢＣ２１６内に設けてもいいし、どこか別の場所（例えば、ＥＢＣ２１６の上）に設けた後にＥＢＣ２１６内に移動してもよい。なお、物品２１０内にはホウ素添加酸化物層がまだ形成されていない可能性もあるため、図５にはホウ素添加酸化物層を描いていない。ただし、図５の物品２１０に矢印で示すように、ＥＢＣ２１６内のホウ素源２２０は、ＥＢＣ２１６内で拡散して、ボンドコート２１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層を形成するのに有効な量のホウ素を供給するのに有効である。
図５に示すように、ＥＢＣ２１６はボンドコート２１４上に設けられてボンドコート２１４と直接的又は間接的に接着するようにボンドコート２１４上に設けられる。物品２１０のＥＢＣ２１６は物品２１０の外表面を規定しうる。したがって、ＥＢＣ２１６は物品２１０の周囲の環境と相互作用しえ、基板２１２及び／又はボンドコート２１４（並びに中間層があれば中間層）を保護しうる。ＥＢＣ２１６はシーリング機能、反応遮断機能、後退抑止機能、及び／又は熱遮断機能の多くを行いうる。
ＥＢＣ２１６はセラミック材料（例えば、酸化物）を含みうる。いくつかの実施形態では、ＥＢＣ２１６はケイ酸塩をベースとしうる。一例において、ＥＢＣ２１６は、ケイ素及び／又はシリカを含み、かつケイ素担持基板２１２に塗着される、接着層２１４上に設けられうる。ＥＢＣ２１６それ自体は１層以上の層でありうる。いくつかの実施形態では、ＥＢＣ２１６層は１種類以上の希土類ケイ酸塩（例えば、ＲＥ2Ｓｉ2Ｏ7及び／又はＲＥ2ＳｉＯ5）を含みうる。ただし、ＲＥはＹ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｓｃ、及びＬｕの１種類以上を含む。いくつかの実施形態では、ＥＢＣ２１６はアルカリ土類アルミノケイ酸塩（例えば、アルミノケイ酸バリウム又はアルミノケイ酸バリウムストロンチウム）を含みうる。
図６に物品３１０を示す。物品３１０は、物品３１０の基板３１２内にホウ素源３２０を含む。物品３１０は上述した物品１０、１１０、及び２１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「３」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品３１０にもそのまま当てはまる。ホウ素源３２０は最初から基板３１２内に含まれてもいいし、どこか別の場所に設けた後に基板３１２内に拡散させてもよい。なお、物品３１０内にはホウ素添加酸化物層がまだ形成されていない可能性もあるため、図６にはホウ素添加酸化物層を描いていない。ただし、図６の物品３１０に矢印で示すように、基板３１２のホウ素源３２０は、基板３１２及びボンドコート３１４内で拡散してボンドコート３１４の酸化反応領域に到達し、ボンドコート３１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層を形成するのに有効な量のホウ素を供給するのに有効である。
いくつかの実施形態では、基板３１２はケイ素を含みうる。一例として示すと、基板３１２はケイ素を含みえ、かつ機械的、物理的、及び／又は化学的な高温特性を目的として選択されうる。基板３１２は、約１１００℃より高い動作温度で１０，０００時間を超える時間にわたって燃焼環境にさらすことが可能でありうる。一例において、物品３１０の基板３１２はセラミック材料（例えば、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）材料、より具体的な例として例えばセラミック繊維で強化したセラミック基材）を含みうる。ＣＭＣを用いたかかる実施形態では、上記繊維及び／又は基材（マトリックス）は炭化ケイ素を含みうる。ケイ素含有ＣＭＣ基板３１２の例として、炭化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、及びその混合物を含む基材（マトリックス）及び／又は繊維が挙げられるが、これには限定されない。物品３１０内に使用されうるＣＭＣ基板３１２の若干の例としては、炭化ケイ素マトリックスと炭化ケイ素繊維の組合せ（ＳｉＣ−ＳｉＣ）、窒化ケイ素マトリックスと炭化ケイ素繊維の組合せ（Ｓｉ3Ｎ4−ＳｉＣ）、及び炭化ケイ素／窒化ケイ素マトリックス混合物と炭化ケイ素繊維の組合せ（Ｓｉ3Ｎ4／ＳｉＣ−ＳｉＣ）を含むＣＭＣ基板３１２が挙げられるが、これには限定されない。
いくつかの実施形態では、ホウ素源３２０は、基板３１２の形成時にケイ素の溶融溶浸（ＭＩ）によって最初から基板３１２内に含まれうる。例えば、ＭＩ処理は、被覆されたケイ素含有繊維（又は他の強化用繊維）の予成形品を得る工程を含みうる。多孔質のマトリックス組成物（例えばＳｉＣ及びＣ粒子を含むマトリックス組成物）も生成されて予成形品に導入されうる。ＭＩ処理は、Ｓｉ−Ｂ合金の形態の液体Ｓｉを予成形品に添加する工程をさらに含みうる。予成形品に添加される液体Ｓｉ−Ｂ合金はマトリックス組成物内のＣと反応してさらなるＳｉＣを形成しうる。液体Ｓｉ−Ｂ合金の一部はＣとの反応に費やされうる一方、それ以外の一部はＣＭＣ基板３１２内に残留しうる。そのような未消費のＳｉ−Ｂ合金は基板３１２内のホウ素源３２０を形成しえ、それが基板３１２及びボンドコート３１４内を拡散し、その結果、ボンドコート３１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物層を形成する酸化反応に関与することができる。
いくつかの他の実施形態では、ホウ素源３２０は、基板３１２の形成時にポリマー含浸焼成法（ＰＩＰ）によって最初から基板３１２内に含まれうる。例えば、かかるＰＩＰ処理は、強化用繊維（例えば、ＳｉＣ繊維）の予成形品を得る工程を含みうる。低粘性前駆体を予成形品に含浸してもよい（例えば、強化用繊維の細孔内、及び／又は強化用繊維の間、に導入しうる）。いくつかの実施形態では、マトリックス前駆体はホウ素源３２０を含みうる。ＰＩＰ処理は、予成形品中のマトリックス前駆体を非酸化雰囲気中で硬化及び／又は熱分解（すなわちセラミック化）して強化用繊維の周囲にセラミック基材を形成する工程をさらに含みうる。含浸と熱分解の工程は、セラミック基材の多孔率が最終的に許容レベルまで下がり、ホウ素源３２０を内包するセラミック基板３１２が形成されるように、複数回にわたって繰り返しうる。
上述のように、いくつかの実施形態では、マトリックス前駆体組成物はホウ素源３２０を含みうる。かかる実施形態では、ホウ素源３２０は、熱分解（及び結晶化）後も、形成されたＣＭＣ基板３１２内に残留するように選択されうる。このように、ホウ素源３２０は熱分解（及び結晶化）後も基板３１２内に存在し、ＣＭＣ基板３１２及びボンドコート３１４内を拡散して、その結果、ボンドコート３１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び約０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物領域が形成される、ボンドコート３１４の酸化反応に関与することができる。いくつかの実施形態では、マトリックス前駆体組成物は、ホウ素を含む有機ケイ素ポリマー、例えば、ホウ素含有化学種を含むポリカルボシラン（例えば、ＳｉＣ強化用繊維に使用する場合）や、ホウ素含有化学種を含むポリシラザン（例えば、ＳｉＣＮもしくはＳｉ3Ｎ4強化用繊維に使用する場合）等を含みうる。いくつかの実施形態では、マトリックス前駆体組成物は、ポリボロカルボシラザン（ｐｏｌｙｂｏｒｏｃａｒｂｏｓｉｌａｚａｎｅ）及び／又はポリボロカルボシラン（ｐｏｌｙｂｏｒｏｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ）を含みうる。それらはホウ素化学種を追加的に含んでもいいし、含まなくてもよい。
いくつかの他の実施形態では、ホウ素源３２０は、化学気相含浸法（ＣＶＩ）によって基板３１２の形成時に最初から基板３１２内に含まれうる。例えば、かかるＣＶＩ処理は、強化用繊維（例えば、ＳｉＣ繊維）の予成形品を得る工程を含みうる。気体状のマトリックス前駆体組成物も得られえ、予成形品の内部で生じる気相反応によって予成形品中に含浸されうる（例えば、強化用繊維の細孔内、及び／又は強化用繊維の間、に導入されうる）。例えば、気体状のマトリックス前駆体組成物を入れた反応器内で予成形品を加熱しうる。予成形品にマトリックス前駆体組成物を含浸すると、気体が分解し、強化用繊維の表面にセラミックの堆積物が形成されてセラミック基材が形成されうる。含浸と緻密化の工程は、予成形品の細孔が実質的に閉じてＣＭＣ基板３１２が形成されるまで繰り返しうる。
かかるＣＶＩ処理における気体状のマトリックス前駆体組成物はホウ素源３２０を含みうる。かかる実施形態では、気体状のマトリックス前駆体組成物に含まれるホウ素源３２０は、ＣＭＣ基板３１２を形成する含浸、分解、及び緻密化工程の後も、ホウ素又は含ホウ素化合物（例えば、ホウ化ケイ素）として、マトリックス中に残留しうる。このように、ホウ素源３２０は含浸、分解、及び緻密化の後も基板３１２内に存在し、ＣＭＣ基板３１２及びボンドコート３１４内を拡散して、その結果、ボンドコート３１４が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び約０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物領域が形成される、ボンドコート３１４の酸化反応に関与することができる。いくつかの実施形態では、気体状のマトリックス前駆体組成物はホウ素含有ガスでありうる。いくつかの実施形態では、気体状のマトリックス前駆体組成物はＳｉ、Ｃ、ホウ素化学種を含みうる。いくつかのかかる実施形態では、気体状のマトリックス前駆体組成物はシラン、ハロゲン化物、及び／又は炭化水素、及びホウ素化学種を含みうる。いくつかの実施形態では、気体状のマトリックス前駆体組成物は、ホウ素を含む気体であって、分解及び／又は緻密化すると（例えば、プロセス温度及び／又はガス濃度に応じて）ホウ素とＳｉＣとの溶液又は離散的なＳｉＢｘ相を形成する気体でありうる。いくつかの実施形態では、ホウ素含有ガスは、ホウ酸トリイソプロピル、トリメチルホウ素、トリエチルホウ素、トリフェニルボラン、ジボラン、アンモニアボラン、ボラジン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン、及びハロゲン化ホウ素の少なくとも一つを含みうる。
上述のように、ある特定のホウ素源（例えば、窒化ホウ素）は分解によって気体副産物を生成しえ、ホウ素添加酸化物領域が形成されるボンドコートの酸化反応に関与しうる。図７に物品４１０を示す。物品４１０は、酸化反応において分解すると気体副産物を生成する、かかるボンドコート４１４を含む。物品４１０は上述した物品１０、１１０、２１０、及び３１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「４」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品４１０にもそのまま当てはまる。
図７に示すように、分解によって気体副産物を生成する、かかるボンドコート４１４を含む物品４１０は、多孔層４３０を備えたＥＢＣ４１６を含みうる。ＥＢＣ４１６の多孔層４３０は、ＥＢＣ４１６の他のどの位置よりもボンドコート４１４に近い位置に設けられうる。多孔層４３０は、ボンドコート４１４の酸化時に形成される気体副産物がガス発生領域から逃げ出すことで、比較的高い圧力が蓄積されるのを防止するように動作可能でありうる。これによってＥＢＣ４１６の剥離が防止されうる。例えば、多孔層４３０は、気体副産物が多孔層４３０を通り抜けることによってガス発生領域から流出するのに十分な多孔性を有しうる。ＥＢＣ４１６の多孔層４３０は、ボンドコート４１４及び／又は基板４１２がホウ素源４２０を含む場合に有利でありうる。
図８に物品５１０を示す。物品５１０は、分解時に、ホウ素を含有する気体副産物を生成する。物品５１０は上述した物品１０、１１０、２１０、３１０、及び４１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「５」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品５１０にもそのまま当てはまる。物品５１０は、ＥＢＣ５１６が気密層５４０を備えている点において物品４１０と異なっている。気密層５４０は、ホウ素を含有する気体副産物が物品５１０から出ていくのを防ぐとともに、大気が物品５１０に入り込むのを防止している。これにより、約０．１重量％以上のホウ素を含むホウ素添加酸化物領域の形成を促進するだけの十分な供給量のホウ素を維持又は放出している。ＥＢＣ５１６の気密層５４０は、ＥＢＣ５１６がホウ素源５２０を含む場合に有利でありうる。かかる実施形態では、ＥＢＣ５１６のうち少なくともホウ素源５２０を含む部分は、気密層５４０と酸化反応部位（例えば、ＴＧＯ層）との間に位置しうる。
図９に、本開示に係る別の物品６１０の一部を示す。物品６１０は上述した物品１０、１１０、２１０、３１０、４１０、及び５１０と実質的に同様である。したがって、同様の態様又は機能には頭に「６」を付けた類似の参照番号を用いることにし、その態様又は機能（並びにその代替的な実施形態）に関する上記の説明は物品６１０にもそのまま当てはまる。物品６１０は、ボンドコート６１４のうち酸化反応が進行している（もしくはこれから生じる）部分に近接して設けられる中間層６５０を備える。例えば、中間層６５０は、ボンドコート６１４の少なくとも一部とＥＢＣ６１６の少なくとも一部との間に挟持されうる。したがって、この中間層６５０は、ボンドコート６１４上に形成される（もしくは位置する）酸化物層のすぐ隣に、或いは酸化物層がこれから形成される位置に、設けられうる。
ホウ素源６２０の少なくとも一部は中間層６５０内に設けられうる。中間層６５０内のホウ素源６２０は酸化物層に近接しているため、中間層６５０内のホウ素源６２０は、ボンドコート６１４が酸化条件に暴露されると酸化物層へのホウ素添加をただちに開始できる。このように、かかるホウ素は、暴露時間にわたって酸化物（例えば、ＴＧＯ）にホウ素添加するために物品６１０内を拡散する必要がない。中間層６５０内のホウ素源６２０は、比較的短い暴露時間の間に比較的多量のホウ素を酸化物に添加しうる。別の例として、中間層６５０は連続的もしくは非連続的なホウケイ酸塩層を含む。事前に堆積したホウケイ酸塩の中間層６５０は、したがって、ボンドコート６１４の酸化時に厚みを増すホウ素含有酸化物層又はホウ素含有ＴＧＯ層でありうる。かかる例ではホウ素源６２０は備わっていてもいいし、備わっていなくてもいい。
いくつかの実施形態では、ホウ素源６２０の全体が中間層６５０内に存在する。他の実施形態では、ホウ素源６２０の少なくとも一部が中間層６５０内に備わり、ホウ素源６２０の少なくとも別の部分が物品６１０の別の部分（例えば、基板６１２、ボンドコート６１４、及び／又はＥＢＣ６１６の内部）に設けられる。ホウ素源６２０のうち中間層６５０内に存在する部分は、ボンドコート６１４が酸化条件に暴露されると酸化物層へのホウ素添加をただちに開始しえ、ホウ素源６２０のうち物品６１０の別の場所に設けられる部分はその後の暴露時間にわたって酸化物層にホウ素添加を行いうる。
本明細書に開示する物品は、少なくともその一部において、高温用途に用いる任意の物品、構成部品又は構造物を形成しうる。例えば、本明細書に開示する物品は、少なくともその一部において、タービンブレード、燃焼器、シュラウド、ノズル、及び／又は熱シールドでありうる。本明細書に開示する物品のある部分もしくは層（例えば、当該物品の基板、ボンドコート、及びＥＢＣ）は、当業者にとって周知の、かかる部分もしくは層を作製するための従来方法を用いて作製しうる。例えば、本明細書に開示する物品のうち少なくともボンドコート及びＥＢＣは、当業者にとって周知の、かかる層又は部分を作製するための従来方法を用いて作製しうる。かかる従来方法の例として、一般に、プラズマ溶射法（例えば、乾燥粉末、懸濁液、もしくは溶液を用いた大気又は減圧プラズマ溶射法）、フレーム溶射法（例えば、ＨＶＯＦ（高速酸素燃料）溶射法やＨＶＡＦ（高速空気燃料）溶射法）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（例えば、電子ビーム物理蒸着法（ＥＢＰＶＤ）やスパッタリング）、ゾルゲル法、スラリ処理（例えば、浸漬、噴射、電気泳動析出、テープ成形、圧延、及び塗装）、並びにそれらの方法の組合せが挙げられるが、これらに限定するべきではない。本明細書に開示する物品の当該部分又は層が最初に形成されたら、次なる処理（例えば、乾燥、熱分解、■焼、焼結）を行ってもよく、任意選択にお
いてさらなる処理（例えば、ホウ素含有前駆体への暴露）を実施してもよい。
これまでに行った説明は例示が目的であって限定が目的ではないことに留意されたい。例えば、これまで説明してきた実施形態（及び／又はその態様）を互いに組合せて用いてもよい。また、ある特定の状況もしくは材料に適合するよう、本開示の範囲を逸脱することなく、本開示の教示に対して多くの改変が可能である。本明細書に記載する材料の寸法及び種類は本開示のパラメータを定義することを意図したものであって、決して限定的なものはなく、例示的実施形態を示すにすぎない。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しよう。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲、並びに添付の特許請求の範囲によって権利が与えられる均等物の全範囲を参照して判断するべきものである。
本明細書の説明において、「含む／備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「ここで（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」の語はそれぞれ「包含する／具備する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「ここにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の語と等価である平易な英語として用いられている。また、下記の特許請求の範囲において「第１」、「第２」等の語が用いられている場合、それらは単に区別のために用いているにすぎず、対象における順番や位置に関する条件を示すものではない。さらに、下記の特許請求の範囲の限定が、機能の記述の後に「する手段」の文言が続き、それ以外に構造の記述がない形式で明示的に書かれている場合を除き、特許請求の範囲のかかる限定はミーンズ・プラス・ファンクション形式では書かれておらず、また米国特許法第１１２条第６項に照らして解釈されることを意図していない。
本明細書は、最良の形態を含む例を用いて本開示の実施形態をいくつか開示している。また、装置もしくはシステムの作製と使用、並びに内包される方法の実施を含め、当業者が本開示の実施形態を実施できるように書かれている。本開示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。
本明細書において先頭に「ａ」もしくは「ａｎ」が付いた単数形の要素又は工程は、複数でないことが明記される場合を除き、複数のかかる要素又は工程を排除しないものと理解するべきである。また、本開示の「一実施形態」という表現は、記載の特徴を備えた新たな実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図しない。さらに、実施形態が、ある特定の特性を有する一つ又は複数の要素を「備える」、「含む」又は「有する」と記載される場合、そうでないことが明記されない限り、その実施形態は同じ特性を有するかかる要素を追加的に含みうる。
以上、本発明を限られた数の実施形態に沿ってのみ詳述してきたが、本発明がここに開示す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、本開示は、これまでに記載していないが本開示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、本発明のさまざまな実施形態についてこれまで記載してきたが、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、本開示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。
［実施態様１］
ケイ素含有材料を含む基板（１２）と、
基板（１２）の上に設けられた耐環境コーティング（ＥＢＣ）（１６）と、
基板（１２）とＥＢＣ（１６）との間に設けられたボンドコート（１４）であって、ケイ素を含むボンドコート（１４）と、
ボンドコート（１４）が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物（１８）を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように設けられたホウ素源（２０）と
を含む物品（１０）。
［実施態様２］
酸化物（１８）は約０．５重量％以上のホウ素を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様３］
酸化物（１８）は約１０重量％以下のホウ素を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様４］
酸化物（１８）は実質的に非晶質かつ実質的に耐失透性である、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様５］
酸化物（１８）はボンドコート（１４）とＥＢＣ（１６）との間に設けられる、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様６］
ボンドコート（１４）はホウ素源（２０）を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様７］
基板（１２）、ＥＢＣ（１６）又はその両方がホウ素源（２０）を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様８］
ホウ素源（２０）はケイ素固溶体中に元素態ホウ素を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様９］
ホウ素源（２０）は含ホウ素化合物を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１０］
ＥＢＣ（１６）はボンドコート（１４）に近接した多孔層（４３０）を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１１］
ＥＢＣ（１６）は気密層（５４０）を含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１２］
ＥＢＣ（１６）はホウ素源（２０）を含む、実施態様１１に記載の物品（１０）。
［実施態様１３］
ホウ素源（２０）の少なくとも一部はボンドコート（１４）の少なくとも一部とＥＢＣ（１６）の少なくとも一部との間に挟持される、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１４］
ホウ素源（２０）の少なくとも別の一部は、基板（１２）、ＥＢＣ（１６）、ボンドコート（１４）又はこれらのいずれかを含む組合せの内部に設けられる、実施態様１３に記載の物品（１０）。
［実施態様１５］
ＥＢＣ（１６）とボンドコート（１４）との間に設けられた酸化物の層（１８）であって、ケイ素及び約０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物の層（１８）をさらに含む、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１６］
基板（１２）のケイ素含有材料はセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である、実施態様１に記載の物品（１０）。
［実施態様１７］
ケイ素含有材料を含む基板（１２）と、
基板（１２）の上に設けられた耐環境コーティング（ＥＢＣ）（１６）と、
基板（１２）とＥＢＣ（１６）との間に設けられたボンドコート（１４）であって、ケイ素を含むボンドコート（１４）と、
ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む、ボンドコート（１４）に隣接する酸化物（１８）と、
を備えた物品（１０）。
［実施態様１８］
酸化物（１８）は少なくとも０．５重量％のホウ素をさらに含む、実施態様１７に記載の物品（１０）。
［実施態様１９］
酸化物（１８）は実質的に非晶質かつ耐失透性である、実施態様１７に記載の物品（１０）。
［実施態様２０］
ボンドコート（１４）が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときに酸化物（１８）に対してホウ素を供給するように設けられたホウ素源（２０）をさらに含む、実施態様１７に記載の物品（１０）。
［実施態様２１］
ボンドコート（１４）はホウ素源（２０）を含む、実施態様２０に記載の物品（１０）。
［実施態様２２］
基板（１２）、ＥＢＣ（１６）又はその両方がホウ素源（２０）を含む、実施態様２０に記載の物品（１０）。
［実施態様２３］
ケイ素を含むボンドコート（１４）をケイ素含有基板（１２）上に設ける工程と、
ボンドコート（１４）上に耐環境コーティング（ＥＢＣ）（１６）を設ける工程と、
ボンドコート（１４）が９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物（１８）を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように設けられたホウ素源（２０）を提供する工程と、
を含む、構成部品の製造方法。
［実施態様２４］
ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物（１８）を形成するためにボンドコート（１４）を酸化環境中で加熱する工程をさらに含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様２５］
酸化物（１８）は約０．５重量％以上のホウ素を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様２６］
酸化物（１８）は約１０重量％以下のホウ素を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様２７］
酸化物（１８）は実質的に非晶質かつ耐失透性である、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様２８］
ボンドコート（１４）はホウ素源（２０）を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様２９］
基板（１２）、ＥＢＣ（１６）又はその両方がホウ素源（２０）を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様３０］
基板（１２）のケイ素含有材料はセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様３１］
ホウ素源（２０）は酸化物（１８）の形成中に気体副産物を生成し、ボンドコート（１４）上にＥＢＣ（１６）を設ける工程は、ボンドコート（１４）に近接する多孔層（４３０）を形成する工程を含み、それによって気体副産物が多孔層中を移動できるようにする、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様３２］
ボンドコート（１４）上にＥＢＣ（１６）を設ける工程は、ホウ素を含有する気体副産物がその形成中に酸化物（１８）から流出するのを防止する気密層（５４０）を形成する工程を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様３３］
ホウ素源（２０）を提供する工程は、ボンドコート（１４）の少なくとも一部とＥＢＣ（１６）の少なくとも一部との間に挟持される中間層（６５０）の内部にホウ素源（２０）の少なくとも一部を提供する工程を含む、実施態様２３に記載の方法。
［実施態様３４］
基板（１２）、ＥＢＣ（１６）、及びボンドコート（１４）の一以上の内部にホウ素源（２０）の少なくとも一部を提供する工程をさらに含む、実施態様３３に記載の方法。
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 物品
１２、１１２、２１２、４１２、６１２ 基板
１４、１１４、３１４、４１４、６１４ボンドコート
１６、１１６、２１６、４１６、５１６、６１６ 耐環境コーティング（ＥＢＣ）
１８ 酸化物層
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０ ホウ素源
２１４ ボンドコート、接着層
３１２ ケイ素含有ＣＭＣ基板、セラミック基板
４３０ 多孔層
５４０ 気密層
６５０ 中間層

Claims (13)

  1. ケイ素含有材料を含む基板と、
    基板の上に設けられた耐環境コーティング（ＥＢＣ）と、
    基板とＥＢＣとの間に設けられたボンドコートであって、ケイ素を含むボンドコートと、
    ボンドコートが９００℃超の温度で酸化環境に暴露されているときにケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物を形成するのに有効な量のホウ素を供給するように設けられたホウ素源と
    を含み、
    前記ボンドコートまたは前記ＥＢＣが前記ホウ素源を含む、物品。
  2. 酸化物が０．５重量％以上のホウ素を含む、請求項１に記載の物品。
  3. 酸化物が１０重量％以下のホウ素を含む、請求項１に記載の物品。
  4. 酸化物が実質的に非晶質かつ実質的に耐失透性である、請求項１に記載の物品。
  5. 酸化物がボンドコートとＥＢＣとの間に設けられる、請求項１に記載の物品。
  6. 基板、ＥＢＣ又はその両方が前記ホウ素源を含む、請求項１に記載の物品。
  7. 前記ホウ素源がケイ素固溶体中に元素態ホウ素を含む、請求項１に記載の物品。
  8. 前記ホウ素源が含ホウ素化合物を含む、請求項１に記載の物品。
  9. ＥＢＣがボンドコートに近接した多孔層及び気密層の少なくとも一つを含む、請求項１に記載の物品。
  10. ホウ素源の少なくとも一部がボンドコートの少なくとも一部とＥＢＣの少なくとも一部との間に挟持される、請求項１に記載の物品。
  11. ホウ素源の少なくとも別の一部が、基板、ＥＢＣ、ボンドコート又はこれらのいずれかを含む組合せの内部に設けられる、請求項１０に記載の物品。
  12. ＥＢＣとボンドコートとの間に設けられた酸化物の層であって、ケイ素及び０．１重量％以上のホウ素を含む酸化物の層をさらに含む、請求項１に記載の物品。
  13. 基板のケイ素含有材料がセラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）である、請求項１に記載の物品。
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