JPH01108187A - 珪素基基材上への耐酸化性耐高温熱サイクル性コーティング及びその製造方法 - Google Patents

珪素基基材上への耐酸化性耐高温熱サイクル性コーティング及びその製造方法

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JPH01108187A
JPH01108187A JP24465488A JP24465488A JPH01108187A JP H01108187 A JPH01108187 A JP H01108187A JP 24465488 A JP24465488 A JP 24465488A JP 24465488 A JP24465488 A JP 24465488A JP H01108187 A JPH01108187 A JP H01108187A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硬質珪素基セラミック基材上に組成勾配付き
コーティングを付着して成る物品に関するものであり、
特には耐酸化性と高温強度とを具備するコーティング付
き物品に関する。コーティングは、そうした基材上の少
なくとも2つの組成勾配付き層から成る6本発明はまた
、そうした物品を製造する方法にも関係する。
免豆立且1 硬質珪素基セラミック材料は良く知られておりそして金
属切削及び穿孔工具、金属押出しグイ、耐摩耗性機械部
品その他の用途において広範囲に使用されている。こう
した珪素基材料としては、単体及び複合材としての窒化
珪素及び炭化珪素材料が挙げられる。そうした材料の摩
耗、耐熱性及び耐薬品性のような使用上の性質は、例え
ば金属炭化物、金属窒化物或いは他の種セラミックの一
層以上の薄いコーティングを被覆することにより向上す
ることが出来る。コーティング付き窒化珪素基材料から
成る切削工具が、米国特許第4.416、670及び4
,431.431号(金属炭化物コーティング)、第4
.406.667及び4.406.668号(金属窒化
物コーティング)9,003及び4゜409、004号
(金属炭窒化物コーティング)、第4,421.525
及び4.440.547号(アルミナコーティング)並
びに4.441.894及び4,449、989号(金
属炭化物、窒化物或いは炭窒化物下側コーティング中ア
ルミナ外側コーティング)に開示されている。例えば機
械加工用途において、基材組成物の微細化によりまた様
々の組合せの重なり合うコーティング材料層の被覆によ
り、これらコーティング付き基材の性能の改善に関して
多大の研究が為されてきた。
1米孜逝 こうしたハイテクセラミック材料は、それらの機械的性
質と破壊靭性とにより高温用途に対して良好な性能特性
を発揮する可能性を与える。しかし、最新のガスタービ
ンエンジン用部品として、それらは、滑り接触応力を含
めて接触応力に対しての満足しうる耐性更には接触応力
条件下で高温酸化に対しての満足しつる耐性を示さなか
った。
酸化物コーティングは高温で様々の材料に対して耐酸化
性を提供することが知られている。しかしながら、セラ
ミックーセラミック界面での接触応力損傷がまだなおセ
ラミックヒートエンジン部品に対する主たる破壊様式で
ある。研究者たちは、約50〜100ミクロン厚のアル
ミナ或いはジルコニア型式の酸化物コーティングが滑り
接触下でのそうした表面損傷及び強度損失に対する改善
された保護を与えることを見出した。しかし、そうした
コーティングはヒートエンジン(熱機関)用途において
の長期使用下で充分の密着性を示さなかった。物理的蒸
着法により被覆された熱障壁コーティングがディーゼル
エンジン部品用に開発された。このコーティングは、金
属(Fe%CO或いはN1)−クロム−アルミニウムー
イツトリウム組成を持つ、約100〜200ミクロン厚
のポンドコートを有する。約800ミクロン厚の保護イ
ツトリア安定化ジルコニアコーティングがボンドコート
上に被覆される。しかし、大半の部品に対するこれらコ
ーティングは、電子ビーム蒸発法によらなければ、固有
に多孔質である。
ヒートエンジン(熱機関)において使用される部品は過
酷な熱サイクル条件と遭遇する。ここでは、部品は、周
囲温度と1400℃もの高温に達し得る温度との間での
サイクリングを長い使用時間にわたって反復的に受ける
。基材とコーティングとの間での材料間でのそして多層
コーティングのおいては様々のコーティング層材料間で
の熱膨張係数の差異が、コーティング中に高い引張及び
圧縮応力を誘発する。これら応力はまたコーティングの
厚さに依存する。過大な応力が、そうした過酷な使用条
件下で熱衝撃の発生やコーティングの割れ及び剥離の発
生につながる危険がある。
更に、珪素基材料及び酸化物コーティングの脆性と硬さ
により、過酷な局所的表面応力が発生する可能性がある
。応力が大きくなるのは、主に材料の硬さが応力の再分
布を妨げることに由る。もし局所的応力が材料の基準強
度を超えるなら、部品の表面は損傷を受けそして部品の
強度及び耐酸化性も低減しよう。
日 が  ゛   よ  と  る“ 従って、硬質珪素基セラミック基材に対して長期の密着
性を示し、酸化環境においてそして(或いは)高温熱サ
イクル条件において滑り接触に対する耐性を示し、さら
に上述した問題を呈しないセラミックコーティングを開
発することが急務となっている。
本発明の目的は、こうした要望を満足する新規なコーテ
ィング付きセラミック物品を提供することである。
光jΔ目1! 本発明に従うコーティング付き物品は、窒化珪素基或い
は炭化珪素基の単体或いは複合体の材料から成る高密度
の(fully dense )成形基材本体を基本と
する。
窒化アルミニウム或いは酸窒化アルミニウム材料から成
る、約0.5〜20ミクロン厚の、密着した、連続した
、高密度の中間層が、基材本体上に付着されそして化学
的に結合される。
アルミニウム或いはジルコニウムの酸化物を含む、約0
.5〜900ミクロン厚の、密着した、連続した、高密
度の第1外側層が、第1中間層上に付着されそして化学
的に結合される。
各コーティング層は、それが付着される下側の材料から
当該層の材料まで更にその上に付着される材料層がある
ならその材料まで、基材と層との間及び層間で明瞭に認
識しつる組成界面が存在しないように、組成において変
化する組成勾配付き(graded)層である。
本発明はまた、窒化珪素基或いは炭化珪素基基材本体上
に高温での応力及び酸化耐性を有するコーティングを付
着する方法を提供し、これは、基材上に約900〜15
00℃の温度においてそして約1トル〜・ほぼ周囲圧力
までの圧力において1種以上のハロゲン化物蒸気と他の
適当な反応体気体そして随意的にキャリヤ気体の気体混
合物を流す段階を含む。気体混合物は、基材上に連続し
た、高密度の、密着コーティングを付着するに充分の分
圧及び流量において充分の時間基材上に流される。ハロ
ゲン化物蒸気と他の適当な反応体気体は、コーティング
の付着中、コーティングが少なくとも2層のコーティン
グを含む組成勾配を有するコーティングであり、各々が
それが付着される下側の材料から当該層の材料まで更に
その上に付着される材料層があるならその材料まで、基
材と層との間及び層間で明瞭に認識しう、る組成界面が
存在しないように、組成において変化する組成勾配付き
層として付着されるような態様で次第に変化される。蒸
気及び気体そしてそれらの分圧は、所定の時間スケジュ
ールに従い変化されそしてハロゲン化物蒸気及び他の適
当な反応体気体は上述したような物品が得られるように
適宜選択される。
及朋IL(札肛脱朋 本発明に従う物品は、硬質珪素基セラミック基材、例え
ば単体或いは複合体としての、窒化珪素基或いは炭化珪
素基材料若しくは関連材料上に2層以上の組成勾配を有
する密着コーティング層を付着することにより作製され
る。
「組成勾配を有する」とは、層材料が、それが付着され
る下側の材料から当該層の材料までそして更にその上に
付着される材料層があるならその上側の材料まで、基材
と層との間及び層間で明瞭な組成界面が存在しないよう
に、組成において漸次且つ連続的に変化するコーティン
グ(層)を云う、明瞭な組成界面は存在しないけれども
、ミクロ組織的変化、例えば粒寸の変化がコーティング
内に起こることもあるし、起こらないこともあるので、
界面を表わす線が目視的に識別し得ることもあるし、識
別し得ないこともある。苛酷な熱サイクル条件下でも基
材に密着し、接触応力に耐え、耐熱性があり、そして高
温でのブレークダウン或いは化学的侵食に耐性がある2
層以上の組成勾配層コーティングの付着は、プロセスパ
ラメータの注意深いコントロールに依存する。コーティ
ングの顕著な性質は、選択されたコーティング材質並び
に基材からコーティング外表面までの組成における漸次
的且つ連続的変化の結果である。
本発明に従うコーティングは、少なくとも2つの重なり
合った層を含む。窒化アルミニウム或いは酸窒化アルミ
ニウムが、基材上に中間密着層として付着されそして酸
素拡散障壁層として機能しつる。中間層上に、少なくと
も一つの外側層が付着され、これはヒートエンジン(熱
機関)部品に対して必要とされる保護及び表面性状、例
えば室温及び昇温作動温度での耐酸化性、低酸素浸透性
並びに低摩擦係数を提供する。このコーティングは、珪
素基セラミック基材例えば反応結合窒化珪素(RBSN
) 、焼結窒化珪素(SSN) 、焼結炭化珪素(SS
C)、静水圧ホットプレス窒化珪素(HSN)或いは前
述した米国特許第4.416゜670、第4.406,
667.4.409. OO4,4゜421.525及
び4,441.894号に開示される複合窒化珪素材料
のような単体或いは複合体としての窒化珪素基若しくは
炭化珪素基材料上に被覆される。
窒化アルミニウム或いは酸窒化アルミニウム中間層は、
約0.5〜20ミクロン、好ましくは2〜10ミクロン
厚さであり、他方第1外側層、好ましくはアルミナ基複
合体眉は0.5〜900ミクロン、好ましくは0.5〜
20ミクロン、最も好ましくは2〜10ミクロン厚さで
ある。
このコーティングは、アルミナ基、ジルコニア基或いは
イツトリア基複合体材料から成る第2外側層を含み得る
コーティング付き物品の表面性質をコントロールするよ
う選択された追加外側材料層がこの単数乃至複数の複合
体層上に付着され得る。
本発明の各様相において、最外側層は約0.5〜900
ミクロン厚さでありそして各0.5〜20、好ましくは
2〜10ミクロン厚さである層上に付着される。
コーティングの全体厚さは、基材の条件、例えば粗さ、
層の数、必要とされる性質等のような因子に少なくとも
部分的に依存する。熱障壁コーティングに対しては、最
外側層の好ましい最終厚さは約800〜900ミクロン
であり、900ミクロンを超える全体コーティング厚さ
をもたらし得る。更に、最外側層の最終厚さは、付着後
処理の結果ともなろう0例えば、最終的に所望される水
準より厚い層が付着され、最終表面特性及び/或いは部
品寸法を実現するべく研磨或いは機械加工がその後使用
されうる。
コーティングと基材の間或いは層間での熱膨張の不整合
は、これら材料間の界面で高い引張或いは圧縮応力を誘
起する可能性がある0表Iは、本発明に従う物品の基材
及びコーティング層として使用を考慮される様々の材料
の熱膨張係数を掲げたものであり、示される材料におけ
る固有の不整合さを示す。
表I * Engineering Property Da
ta on SelectedCeramics 、 
Vol、I (MCICReport、 1976年 
3月)及び(MCICReport、 1981年7月
)より入手した。
**範囲は組成に依存する。
組成勾配付きコーティングの厚さを通しての組成の漸次
的変化は、1つの材料から別の材料への漸次的変化が起
こる、順次して付着される成分物質の固溶体領域を生成
するべく付着プロセスのコントロールにより実現される
。これら組成変化領域即ち遷移領域明瞭に画成される組
成界面を排除して、基材上に付着される材料間の最小拡
散状態を示す。濃度勾配領域即ち固溶体遷移領域は、熱
膨張誘起引張及び/或いは圧縮力から生じるコーティン
グ内の剪断応力を抑制しそして改善された密着性を示す
コーティングを生成するに充分幅広い。そうした領域は
約0.1ミクロンから層の実質全厚さまでの範囲にある
上記物品を作製のための本発明に従う方法は、基材上に
金属化合物を化学的蒸着(CVD)により付着するべく
注意深く制御された条件下で、金属ハロゲン化物及び他
の種反応体気体を含めての気体混合物の使用と関与する
6本発明に従う組成勾配付きコーティングの付着は、連
続付着プロセスにより達成され、ここではプロセスに導
入される反応体気体がコーティング層の一部に対して必
要とされる反応体から別の部分に必要とされる反応体へ
と漸次的に変化される。
中間層の窒化アルミニウム及び/或いは酸窒化アルミニ
ウム並びに好ましいアルミナ/ジルコニア或いはアルミ
ナ外側層として公称される物質は、次のCVD反応乃至
類似反応を使用して付着される: AIAlCl5(÷NHs(g)=  AIN(5) 
” 3 HCI(g) (1)2AIC1s (g)十
CO□ +3H2→A1雪0s(s) + 6 HCI
(g) (2)2AIC1m (g)÷ZrCL (g
)÷5CO*  + 5 Hz→ (Al雪Os + 
ZrO*)÷10 HCI÷5CO(3)式A1.0.
N、  (化学量論比が変化する)により表わされる酸
窒化アルミニウム層は、反応(1)及び(2)を同時に
実施することにより付着されうる。
成る時点で付着された酸窒化アルミニウムの化学量論比
はAICIIと共に付着プロセスに導入される反応対気
体の比率に依存する。
反応(3)は、注意深く制御された条件の下で、アルミ
ナ及びジルコニアの同時付着をもたらしてジルコニアの
個々の粒子が連続したアルミナマトリックス中に分布さ
れる複合2相酸化物層を形成する。同様の反応を使用し
て、他のアルミナ対ジルコニア比が可能である。反応(
3)に同様の反応が、(xAt*os÷yYtOs)、
(xZrO* + yAlzOs)或いは(xY*Os
÷yA1□03)の2相複合層を付着するのにも使用さ
れつる。
複合Altosマトリックス/ Zr0t粒子或いは他
の種2相乃至もっと多くの複相複合体層を含めて組成勾
配付きコーティングの付着は、反応(3)若しくは類似
の反応を使用しての2種以上の別々の酸化物材料の同時
付着と関係する。そうした同時付着はまた、第1及び追
加相材料の相対付着量を制御するために例えば反応体の
分圧のようなプロセスパラメータの注意深いコントロー
ルにも依存する。これら材料の同時蒸着は本件出願人に
係る特願昭63−7655及び7656号に詳しく述べ
られている。
ここで記載するものとしての、複合体層は、アルミナ、
ジルコニア或いはイツトリア或いはこれらの組合せ或い
は固溶体の不連続な個々の粒子がアルミナ、ジルコニア
或いはイツトリア或いはこれらの固溶体の連続マトリッ
クス中に分布せしめられる2相乃至もっと多くの複相の
層である0粒子の材料はマトリックスのそれとは異なる
本発明に従う2相乃至もっと多くの複相の層の例は、A
1*Osマトリックス/ZrO,粒子、A1*Osマト
リックス/y*o*粒子、A1□0.マトリックス/Z
rO*粒子+Y2O1粒子、ZrO*マトリックス/ 
A 1 ffi 01粒子、及びYIO−マトリックス
/A11as粒子である。
ここで使用するものとしての第2相、2相及び2つ以上
の相とは、第1相連続酸化物マトリックス化合物、及び
個々の粒の形態の単一化合物或いは2つ以上の化合物で
あり得る1つ以上の追加第2相から成る複合体と関連す
るものである。粒子は、単一金属の酸化物1つ以上の金
属の酸化物の固溶体でありえ、そして個々の粒子は同一
化合物でも異種化合物でも良い。ここに開示される粒子
は、球、ロッド、ウィスカー等の規則的形状のものでも
良いし、不規則な形状のものでも良い。
複合体層を付着する一つの方法は、マトリックス材料例
えばアルミナの付着中、単数乃至複数の粒子材料を形成
するのに必要とされる反応体気体を気体混合物中に間欠
的に脈動注入することである。また別の方法は、セトリ
ックス及び粒子材料の連続流れ同時付着を行ない、反応
性の差異を克服するよう成分分圧を調整することである
前記平衡反応及び論議から分かるように、付着プロセス
中の任意の時点で付着されるコーティングの組成は、金
属ハロゲン化物(存在するとして)及びAlCl2と共
に導入される他の種反応体気体並びに相対気体流量比に
依存する。同じく、YiOs或いはZrO□の組成勾配
層は、YCIs或いはZrCLの混合物中でのAlC1
1の分圧(流量)をYC1□或いはZrCLが気体混合
物中の唯一の金属ハロゲン化物となるまで漸減すること
により付着され得る。特定の気体流量及び温度において
様々のコーティング材料の付着速度を決定するのに日常
試験が使用される。これらの値が、所望のコーティング
形態を生成するのに必要な付着時間スケジュール及び流
量変化を決定しよう。
上記のCVDプロセスが好ましい付着方法である。しか
し、本発明に従うコーティングは、別法として、プラズ
マ溶射、スパッタリング等の物理的蒸着(PVD)によ
っても付着され得る。
以下、実施例を呈示するが、これらは本発明を例示する
為のものであって、本発明な′制限することを意図する
ものでない。
1350℃におけるCVD反応器内で、脱ガスされた、
ヒートエンジン部品のような単体SSN基材本体上に、
不活性気体中にAlC11気体を混入した気体を実質上
一定流量で流した。反応器内の圧力は約2〜5トルに維
持した。窒化珪素基材上に連続した窒化アルミニウム層
を付着し始めるに充分の流量においてアンモニアガスを
AlC1,と混合した。約4ミクロンのAIN付着後、
MHIの流れの一部を約30分の期間にわたって次の式
2式%) 及び反応(1)及び(2)により、約5ミクロン厚さの
、ほぼ完全にAINからほぼ完全にAl*Osまで漸次
増大するAINとAhOsとの固溶体(A1.N、O,
)遷移層を先ず形成し、その後約5ミクロン厚さの純A
l冨Os或いはほぼ純なA1*Os外側層残部を付着す
るようAICIg流量に対する流量において00お流れ
と漸次置換した。
匠l イツトリア及びアルミナ焼結助剤を含みそして補強ウィ
スカーな含有する、脱ガスされた焼結複合窒化珪素基材
上に、975℃及び約5〜7トルにおけるCVD反応器
において不活性キャリヤ気体にAlCl5及びNHsを
混合した気体を流した。気体の相対流量及び分圧を基材
表面に連続したAIN層を付着し始めるよう先ず選択し
た。約3ミクロンのAIN層を付着するに充分の時間後
、反応体気体の流れを停止し、そして酸化物焼結助剤か
らの基材酸素及び珪素のAIN層中への拡散を助成する
ために不活性ガスのみを流しながら反応器温度を135
0℃に昇温した。約30分後、反応体気体の流れを再開
し、温度を1050℃に下げそして約1時間にわたって
NH,気体流れの一部を漸次CO,流れと置換した。こ
れは、ほぼAINの組成からほぼA15Osの組成まで
化学量論比を次第に変化する約5ミクロン厚さの酸窒化
アルミニウム組成勾配領域を反応(4) 、 (1)及
び(2)に従ってAIN上に付着するよう、AICII
流れに対して流量を調節することによりおこなった。最
終的には、気体流れは窒素を含まないものとされた。次
いで、キャリヤガス中のAlCl5 、Cot及びH2
流量を反応(3) と類似の反応によって酸窒化アルミ
ニウム帯域上にA1*Omマトリックスの付着を開始す
るよう選択された分圧比(流量比)に制御した。
マトリックス中にZr0aの個々の粒子を形成するよう
選択された分圧において15分毎に約5分開気体混合物
中にZrCLを脈動的に注入した。約3ミクロン厚のA
1寓Osマトリックス及びZr0m粒子から成る複合体
層を形成するに充分の時間の後、A、I Cl mの流
れを漸次遮断し、そしてZrCLの流れを増大した。混
合物中の他のガスの流れは継続した。これは、ジルコニ
ア%を次第に増大するアルミナ基複合体(アルミナ基層
の全体厚さは約8ミクロン)から次第に減少する%の個
々のアルミナ粒子を含む約3ミクロン厚さの複合体層へ
とそして最後にこれら複合体層上の約1.5ミクロンZ
rO諺層へと付着材料を漸次変化せしめるに十分の時間
待なった。
所望なら、コーティングの密着性は、元素の相互拡散を
増大するようプロセス中の加熱(例2に右けるように)
あるいは後処理により一層改善されつる。約1100℃
を超えると、コーティングの組成勾配は、付着材料間の
或いは基材と付着材料間の成分の拡散により幾分助成さ
れる。拡散速度は温度に依存する。約1100℃より低
い温度では、コーティングの勾配は、特に反応体ガスの
混合に関連しての付着プロセスのコントロールに実質上
依存する。約1100〜1500℃での付着は、基材成
分が窒化アルミニウム層中へ拡散して、例えば窒化アル
ミニウム材料の下側で窒化アルミニウム珪素或いは酸窒
化アルミニウム珪素遷移層を生成するという特別の利点
を有する。別法として、そうした組成勾配付き遷移層は
、反応体の流れ(例えばAIN付着反応体)の流れ中に
所要の成分(酸化ガス)を短時間台めることにより付着
され得る。
例2に見られ、るように、付着温度は本発明に従う組成
勾配付きコーティングの付着中一定である必要はなく、
コーティングの様々な成分の付着速度並びにプロセス中
の拡散速度を上述したようにコントロールする為に約9
00〜1500℃の範囲内で変更され得る。使用される
付着温度ははまた、基材及びコーティングに対して所望
されるミクロ組織及び基材の珪素基材料中に含まれる温
度敏感性成分に依存する。
免豆立立1 本発明に従う組成勾配付きコーティングは、高密度且つ
密着性であり、層間に明瞭な界面を有して個々の連続層
を重ねあわすことにより呈される密着性、熱膨張係数差
と関連する問題を生じることなく、2層以上の成分の有
益な性質を組み合わせることを可能とする。本発明コー
ティングは、例えば、最新式のガスタービンエンジンの
タービン回転子ような接触応力下に置かれる高温用途部
品に対して特に有用である。
本発明の好ましい具体例について説明したが、本発明の
精神内で多くの変更を為しうることを銘記されたい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)窒化珪素基或いは炭化珪素基の、単体或いは複合体
    材料から成る、高密度の成形基材本体と、前記基材本体
    上に化学的に結合される、窒化アルミニウム或いは酸窒
    化アルミニウム材料から成る、約0.5〜20ミクロン
    厚さの、密着した、連続高密度中間層と、前記中間層上
    に化学的に結合される、アルミニウム或いはジルコニウ
    ムの酸化物を含みそして約0.5〜900ミクロン厚さ
    の、密着した、連続高密度第1外側層とを備え、その場
    合各層は、それが付着される下側の材料から当該層の材
    料まで更にその上に付着される材料層があるならその上
    側の材料まで、基材と層との間及び層間で明瞭な組成界
    面が存在しないように、組成において変化する組成勾配
    付き層であるコーティング付き物品。 2)中間層が2〜10ミクロン厚さである特許請求の範
    囲第1項記載の物品。 3)第1外側層が0.5〜20ミクロン厚さである特許
    請求の範囲第1項記載の物品。 4)第1外側層が2〜10ミクロン厚さである特許請求
    の範囲第3項記載の物品。 5)第1外側層が不連続な個々の粒子を分散せしめたア
    ルミナ或いはジルコニアの連続層から構成される組成勾
    配を有する複合セラミック材料から成り、そして該粒子
    が連続層とは異なり且つアルミナ、ジルコニア及びイッ
    トリアから成る群から選択される少なくとも1種の材料
    である特許請求の範囲第1項記載の物品。 6)第1外側層が0.5〜20ミクロン厚さであり、そ
    して第1外側層上に化学的に結合される約0.5〜90
    0ミクロン厚さの、密着した、連続高密度第2外側層を
    更に含み、該第2外側層が第1外側層の材料とは異なっ
    た、組成勾配を有する複合セラミック材料から成り、該
    第2外側層が不連続な個々の粒子を分散せしめたアルミ
    ナ、ジルコニア或いはイットリアの連続層から成り、該
    粒子が連続層とは異なり且つアルミナ、ジルコニア及び
    イットリアから成る群から選択される少なくとも1種の
    材料である特許請求の範囲第5項記載の物品。 7)第2外側層が0.5〜20ミクロン厚さであり、そ
    してアルミナ、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニ
    ア或いはイットリアから成りそして第2外側層上に化学
    的に結合される、約0.5〜900ミクロン厚さの、密
    着した、連続高密度追加外側層を更に含む特許請求の範
    囲第6項記載の物品。 8)第1外側層が0.5〜20ミクロン厚さであり、そ
    してアルミナ、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニ
    ア或いはイットリアから成りそして第1外側層上に化学
    的に結合される、約0.5〜900ミクロン厚さの、密
    着した、連続高密度追加外側層を更に含む特許請求の範
    囲第1項記載の物品。 9)窒化珪素基或いは炭化珪素基の、単体或いは複合体
    材料から成る、高密度の成形基材本体と、基材本体上に
    化学的に結合される、約2〜 10ミクロン厚の窒化アルミニウ材料から成る、密着し
    た、連続高密度中間層と、 前記中間層上に化学的に結合される、不連続な個々のジ
    ルコニア粒子を分散せしめたアルミナ連続層から成る、
    約2〜10ミクロン厚さの、密着した、連続高密度第1
    外側層と 前記第1外側層上に化学的に結合されそして不連続な個
    々のアルミナ粒子を分散せしめたジルコニアの連続層か
    ら成る、約2〜10ミクロン厚さの、密着した、連続高
    密度の第2外側層と、第2外側層上に化学的に結合され
    る、約1〜5ミクロン厚さのそしてジルコニアから成る
    、密着した、連続高密度追加外側層と を備え、その場合各層は、それが付着される下側材料か
    ら当該層の材料までそして更にその上に付着される材料
    層があるならその上側材料まで、基材と層との間及び層
    間で明瞭な組成界面が存在しないように、組成において
    変化する組成勾配付き層であるコーティング付き物品。 10)窒化珪素基或いは炭化珪素基基材本体上に高温で
    の応力及び酸化耐性を有するコーティングを付着する方
    法であって、 約900〜1500℃の温度においてそして約1トル〜
    ほぼ周囲圧力範囲の圧力において、1種以上のハロゲン
    化物蒸気と他の適当な反応体気体そして随意的にキャリ
    ヤ気体の気体混合物を、基材上に連続した、高密度密着
    コーティングを付着するに充分の分圧及び流量において
    且つ充分の時間基材上に流す段階と、 コーティングの付着中、コーティングが少なくとも2層
    の密着層を含む組成勾配を有するコーティングであり、
    各層がそれが付着される下側材料から当該層の材料まで
    そして更にその上に付着される材料層があるならその上
    側材料まで基材と層との間及び層間で明瞭な組成界面が
    存在しないように組成において変化する組成勾配付き層
    として付着されるような態様で、ハロゲン化物蒸気と他
    の適当な反応体気体を次第に変化する段階と、を包含し
    、 その場合、蒸気及び気体そしてそれらの分圧は所定の時
    間スケジュールに従い変化され、そしてハロゲン化物蒸
    気及び他の適当な反応体気体は少なくとも2層が 基材本体上に化学的に結合される、約0.5〜20ミク
    ロン厚さの、窒化アルミニウム或いは酸窒化アルミニウ
    ム材料から成る、密着した、連続高密度中間層と、 前記中間層上に化学的に結合される、アルミニウム或い
    はジルコニウムの酸化物を含みそそして約0.5〜90
    0ミクロン厚さの、密着した、連続高密度第1外側層と を含むように選択されるコーティング付着方法。 11)蒸気及び気体を次第に変化する段階が、第1外側
    層が不連続な個々の粒子を分散せしめたアルミナ或いは
    ジルコニアの連続層から構成される組成勾配を有する複
    合セラミック材料から成り、そして該粒子が連続層とは
    異なり且つアルミナ、ジルコニア及びイットリアから成
    る群から選択されるように、所定の時間スケジュール並
    びに蒸気及び気体並びにそれらの分圧を選択することを
    含む特許請求の範囲第10項記載の方法。 12)第1外側層が0.5〜20ミクロン厚さであるよ
    うに、そして少なくとも2つの層が、第1外側層材料と
    は異なった、組成勾配を有する複合セラミック材料から
    成りそして第1外側層上に化学的に結合される約0.5
    〜900ミクロン厚さの、密着した、連続高密度第2外
    側層を更に含み、該第2外側層が不連続な個々の粒子を
    分散せしめたアルミナ、ジルコニア或いはジルコニアの
    連続層から成り、該粒子が連続層とは異なり且つアルミ
    ナ、ジルコニア及びイットリアから成る群から選択され
    る少なくとも1種の材料であるように、蒸気及び気体を
    次第に変化する段階が所定の時間スケジュール並びに蒸
    気及び気体並びにそれらの分圧を選択することを含む特
    許請求の範囲第10項記載の方法。 13)蒸気及び気体を次第に変化する段階が、第2外側
    層が0.5〜20ミクロン厚さであるように、そして少
    なくとも2つの層がアルミナ、ジルコニア、イットリア
    安定化ジルコニア或いはイットリアから成りそして該第
    2外側層上に化学的に結合される、約0.5〜900ミ
    クロン厚さの、密着した、連続高密度追加外側層を更に
    含むように、所定の時間スケジュール並びに蒸気及び気
    体並びにそれらの分圧を選択することを含む特許請求の
    範囲第12項記載の方法。 14)蒸気及び気体を次第に変化する段階が、第1外側
    層が0.5〜20ミクロン厚さであるように、そして少
    なくとも2つの層がアルミナ、ジルコニア、イットリア
    安定化ジルコニア或いはイットリアから成りそして第1
    外側層上に化学的に結合される、約0.5〜900ミク
    ロン厚さの、密着した、連続高密度追加外側層を更に含
    むように、所定の時間スケジュール並びに蒸気及び気体
    並びにそれらの分圧を選択することを含む特許請求の範
    囲第10項記載の方法。
JP24465488A 1987-10-01 1988-09-30 珪素基基材上への耐酸化性耐高温熱サイクル性コーティング及びその製造方法 Pending JPH01108187A (ja)

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