KR20010051855A - 금속 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하기 위한 피복시스템 및 이와 관련된 방법 - Google Patents

금속 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하기 위한 피복시스템 및 이와 관련된 방법 Download PDF

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Abstract

보호 피복 시스템을 포함하는 금속 제품이 기술되어 있다. 피복 시스템은 납땜 합금층 및 플라즈마 분사된 본드 코트를 포함한다. 본드 코트는 납땜 합금층의 상부에 위치할 수 있거나, 납땜 합금층은 본드 코트의 상부에 위치할 수 있다. 다공성 본드 코트의 경우, 본드 코트의 부분적인 또는 전체적인 조밀화가 종종 수행된다. 조밀화는, 납땜 합금 물질이 본드 코트의 공극 내로 이동하여 선택된 두께가 되도록 제품을 열 처리함으로써 수행된다. 관련된 방법이 또한 기술되어 있다.

Description

금속 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하기 위한 피복 시스템 및 이와 관련된 방법{A COATING SYSTEM FOR PROVIDING ENVIRONMENTAL PROTECTION TO A METAL SUBSTRATE, AND RELATED PROCESSES}
본 발명은 일반적으로 금속 기판을 보호하기 위한 환경에 대한 피복 시스템에 관한 것이다. 몇몇 특정한 양태에 따르면, 본 발명은 터빈 엔진에 사용되는 금속 구성요소를 위한 개선된 열 차단 피복 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 피복 시스템을 적용하고 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
많은 형태의 금속이 산업적인 용도로 사용되고 있다. 그 용도가 특정 작동 조건과 관련되는 경우, 종종 특수한 금속이 요구된다. 예로서, 가스 터빈 엔진 내의 구성요소는 고온 환경에서 작동한다. 많은 이들 구성요소는 니켈계 및 코발트계 초합금으로부터 형성된다. 구성요소가 약 1100 내지 1150℃의 작동 온도에 견디어야 하기 때문에, 초합금은 종종 열 차단 피복(TBC) 시스템으로 피복된다. 이들 피복 시스템은 일반적으로 초합금 기판에 직접 적용된 본드 코트, 및 본드 코트 상에 적용된 세라믹계 상도 피복물을 포함한다. 제트 엔진의 경우, 피복물은 터빈 블레이드 및 날개, 연소기 라이너 및 연소기 노즐과 같은 여러 초합금 표면에 적용된다.
TBC 시스템의 효과는 종종 이것이 보호하는 기판으로부터 박리하기 전에 이것이 견딜 수 있는 열 사이클의 횟수에 의해 측정된다. 일반적으로, 피복 효과는 노출 온도가 증가되면 감소한다. TBC의 실패는 종종 부분적으로는 본드 코트에 관련된 약점 또는 결점, 예를 들면 본드 코트의 미세구조, 또는 본드 코트-기판 계면 또는 본드 코트-TBC 계면에서의 부족에 기인한다.
본드 코트의 미세구조는 종종 침착 방법에 의해 결정된다. 따라서, 침착 기법은 종종 상도 보호 피복물에 대한 요구 사항에 의해 결정된다. 예를 들면, 많은 TBC는 공기 플라즈마 분사(APS)와 같은 열 분사 기법에 의해 적용된다. 이러한 방법에 의해 적용된 피복물은 일반적으로 기판에 효과적인 부착성을 제공하기 위해 매우 거친 본드 코트를 요구한다. APS 기법은 종종 본드 코트를 위한 이런 표면을 제공하기 위해 사용된다.
APS 방법은 여러 잇점을 가지지만, 이것은 또한 다공성 피복 미세구조를 발생시킨다. 이러한 미세구조는 본드 코드의 상당한 내부 산화를 허용한다. 본드 코트 영역의 산화는 다른 본드 코트 영역 중의 알루미늄 이온의 농도를 감소시킨다. 따라서, 이 현상은 인접한 알루미늄 함유 기판, 예를 들면 초합금으로부터 알루미늄을 확산시킨다. 초합금 기판으로부터 알루미늄의 고갈은 특히 구성요소가 상기 승온에서 사용될 때 심하다. 알루미늄의 손실은 초합금 구성요소의 일체성에 유해할 수 있다.
계류중인 미국 특허원 제 09/385,544 호에서, 다공성 결합층의 미세구조와 관련된 문제점이 제기된다. 상기 인용 문헌의 한 양태에서, 이중층이 TBC를 금속 기판에 결합시키는데 사용된다. 이중층은 기판 상의 조밀한 제 1 결합층 및 조밀한 층 상의 "스폰지" 제 2 결합층을 포함한다. 제 1 결합층은 일반적으로 진공 플라즈마 분사(VPS) 또는 고속 옥시-연료(HVOF)에 의해 적용된다. 스폰지 제 2 결합층은 일반적으로 APS에 의해 적용된다. 제 1 결합층은 과다한 산화로부터 기판을 보호하는 것을 돕는다. 제 2 결합층은 제 1 층과 후속적으로 적용된 TBC 사이의 부착성을 증진시키고, 또한 2개의 다른 층 사이의 변형-감소제로서 작용한다. 생성된 TBC 시스템은 고온 및 빈번한 열 사이클에 노출될 때 높은 일체성을 나타낸다.
과다한 산화로부터 기판을 보호하고 또한 환경에 대한 보호성, 예를 들면 열 차단성을 제공하는 다른 개선된 피복 시스템의 개발에 계속적인 관심이 있다. TBC가 밑에 있는 본드 코트에 견고하게 부착되는 시스템이 또한 매우 바람직하다. 더구나, 본드 코트를 밀폐적으로 밀봉하기 위한 다른 방법을 제공하는 새로운 피복 시스템은 또한 당해 분야에서 환영받는다. 더구나, TBC 시스템은 고성능 용도에 사용되는 구성요소, 예를 들면 고온 및 빈번한 열 사이클에 노출된 초합금 부품을 보호하는데 매우 효과적이어야 한다.
본 발명의 목적은 환경에 대한 보호성을 갖는 피복 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 기판 상에 적용된 피복 시스템 단면의 현미경 사진이다.
도 2는 피복 시스템의 한 층이 본 발명에 따라 부분적으로 조밀화된, 금속 기판 상에 적용된 다른 피복 시스템 단면의 현미경 사진이다.
도 3은 피복 시스템의 한 층이 완전하게 조밀화된, 본 발명을 위해 금속 기판 상에 적용된 다른 피복 시스템 단면의 현미경 사진이다.
본 발명의 하나의 양태는 금속계 기판 및 기판 위에 있는 2개 이상의 층을 포함하되, 하나의 층이 납땜 합금을 포함하는 피복물이고 다른 층이 플라즈마 분사된 본드 코트인 제품이다. 납땜 합금은 종종 니켈계 또는 코발트계 물질을 포함하고, 본드 코트는 종종 MCrAlY형 물질(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)이다. 더구나, 본드 코트는 종종 하기되는 바와 같이 실질적으로 다공성이다.
본드 코트는 납땜 합금층의 상부에 위치할 수 있거나, 납땜 합금층은 본드 코트의 상부에 위치할 수 있다. 다공성 본드 코트(예를 들면, APS에 의해 적용된 것)의 경우, 본드 코트의 부분적인 또는 완전한 조밀화가 종종 수행된다. 조밀화는, 납땜 합금 물질이 본드 코트의 공극 내로 이동하여 선택된 두께가 되도록 제품을 열 처리함으로써 이루어진다. 납땜 합금층이 본드 코트 밑에 있으면, 납땜 합금 물질은 본드 코트 내로 상향 이동한다. 납땜 합금층이 본드 코트 위에 있으면, 납땜 합금 물질은 본드 코트 내로 하향 이동한다. 제품은 최상층으로서 열 차단 피복물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 납땜 합금을 포함하는 피복물을 기판 상으로 적용시키는 단계 및 본드 코트를 기판 위에 플라즈마-분사시키는 단계를 포함하는, 금속계 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 이전에 기술한 바와 같이, 2가지 단계는 상호교환가능하고, 조밀화 단계를 보충할 수 있다. 본원에 사용된 "환경에 대한 보호성"이란 산화, 부식 및 화학적 공격의 역효과로부터 금속 기판의 보호를 지칭한다. 따라서, 본원에 청구된 방법은 극한 작동 조건에 노출될 수 있는 터빈 엔진 구성요소를 보호하는데 특히 적합하다.
본 발명의 여러 특징에 관한 추가의 상세한 내용은 본 명세서의 나머지 부분에서 발견된다.
본 발명의 제품은 다양한 금속 또는 금속 합금으로부터 형성될 수 있는 금속계 기판을 포함한다. 본원에 개시된 기판에 참고로 한 "금속계"란 용어는 주로 금속 또는 금속 합금으로 형성되나 또한 몇몇 비금속성 성분, 예를 들면 세라믹, 내부금속상(intermetallic phase) 또는 중간상(intermediate phase)을 포함할 수 있는 것을 지칭한다. 일반적으로, 기판은 내열성 합금, 예를 들면 전형적으로 약 1000 내지 1150℃의 작동 온도를 갖는 초합금이다. "초합금"이란 용어는 일반적으로 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴, 티탄 및 철과 같은 하나 이상의 다른 원소를 포함한 복합 코발트계 또는 니켈계 합금을 포함하고자 한다. 초합금은 둘다 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 5,399,313 및 제 4,116,723 호와 같은 여러 참고 문헌에 기술되어 있다. 방향성으로 고화된 단결정 초합금은 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 고온 합금은 또한 일반적으로 문헌[Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, Vol. 12, pp. 417-479(1980) and Vol. 15, pp. 787-800(1981)]에 기술되어 있다. 니켈계 초합금은 전형적으로 약 40 중량% 이상의 Ni를 포함한다. 합금의 예는 상표명 이코넬(Inconel, 등록상표), 니모닉(Nimonic, 등록상표), 레네(Rene, 등록상표)(예를 들면, 레네(등록상표) 80-, 레네(등록상표) 95 합금) 및 우디메트(Udimet, 등록상표)로 나타난다. 코발트계 초합금은 전형적으로 약 30 중량% 이상의 Co를 포함한다. 상업적인 예는 상표명 헤인즈(Haynes, 등록상표), 노잘로이(Nozzaloy, 등록상표), 스텔라이트(Stellite, 등록상표) 및 울티메트(Ultimet, 등록상표)로 나타난다. 기판의 실제 외형은 매우 다양할 수 있다. 예를 들면, 기판은 연소기 라이너, 연소기 돔, 덮개, 버킷, 블레이드, 노즐 또는 날개와 같은 여러 터빈 엔진 부품의 형태일 수 있다.
이전에 언급한 바와 같이, 기판 위에 있는 하나의 층은 납땜 합금을 포함하는 피복물이다. 납땜 합금 조성물은 당해 분야에 공지되어 있고 상업적으로 구입가능하다. 이러한 조성물의 두 부류인 표준 액체 납땜 및 활성화된 확산 납땜이 종종 사용된다.
매우 종종(그러나, 언제나는 아님), 납땜 합금은 기판과 유사한 조성을 갖는다. 예를 들면, 기판이 니켈계 초합금이면, 납땜 합금은 일반적으로 크롬, 알루미늄 및 이트륨과 같은 여러 다른 원소와 함께 약 40 중량% 이상의 니켈을 함유한다. (니켈 함유 납땜 또는 코발트 함유 납땜 합금은 일반적으로 코발트계 초합금과 함께 사용된다.) 납땜 합금 조성물은 또한 전형적으로 그의 융점을 낮추기 위해 하나 이상의 성분을 함유한다. 니켈계 및 코발트계 납땜 조성물에 대한 융점 억제제의 예는 규소, 붕소, 인 또는 이들의 조합물이다. 규소 또는 붕소 또는 이들의 조합물이 종종 바람직하다. 납땜 합금 조성물은 또한 당해 분야에 공지되어 있는 다른 첨가제, 예를 들면 융제를 함유할 수 있다. (간략화를 위해, "납땜 합금을 포함하는 피복물"은 본원에서 종종 "납땜 합금 피복물" 또는 "납땜 합금 조성물"로 지칭될 것이다.)
니켈계 납땜 합금 조성물의 예는 하기 제공된다. 성분은 중량%로 나타낸다:
1) 4.5 Si, 14.5 Cr, 3.3 B 및 4.5 Fe , 나머지 Ni;
2) 15 Cr, 3.5 B, 나머지 Ni;
3) 4.5 Si, 3 B , 나머지 Ni;
4) 4.2 Si, 7 Cr, 3 B 및 3 Fe , 나머지 Ni;
5) 10 Si, 19 Cr, 나머지 Ni;
6) 3.5 Si, 22 Co, 2.8 B, 나머지 Ni;
7) 3.5 Si, 1.8 B, 나머지 Ni;
8) 4.5 Si, 14 Cr, 3 B 및 4.5 Fe, 나머지 Ni;
9) 17 Cr, 9 Si, 0.1 B, 나머지 Ni;
10) 2.6 Si, 2 Cr, 2 B 및 1 Fe, 나머지 Ni;
11) 15 Cr, 8 Si, 나머지 Ni;
12) 10.1 Si, 19.0 Cr, 나머지 Ni;
13) 4.5 Fe, 4.5 Si, 14.0 Cr, 3.1 B, 0.75 C, 나머지 Ni;
14) 4.5 Fe, 4.5 Si, 14.0 Cr, 3.1 B, 나머지 Ni;
15) 4.5 Si, 3.1 B, 나머지 Ni;
16) 11.0 P, 나머지 Ni; 및
17) 10.1 P, 14.0 Cr, 나머지 Ni.
본 발명의 몇몇 바람직한 니켈계 납땜 합금 조성물은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 규소 또는 붕소; 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 크롬 및 나머지의 니켈을 포함한다. 규소는 종종 붕소보다 바람직하다. 규소와 붕소의 혼합물이 또한 가능하다.
코발트계 납땜 합금 조성물의 예는 다음을 포함한다:
1) 8 Si, 19 Cr, 17 Ni, 4 W, 0.8 B, 나머지 Co; 및
2) 17.0 Ni, 1.0 Fe, 8.0 Si, 19.0 Cr, 0.8 B, 0.4 C, 나머지 Co.
다른 형태의 납땜 합금, 예를 들면 은, 금 및/또는 팔라듐을 구리, 망간, 니켈, 크롬, 규소 및 붕소와 같은 다른 금속과 조합하여 함유하는 귀금속 조성물이 사용될 수 있음을 주의해야 한다. 하나 이상의 납땜 합금 원소를 포함하는 혼합물이 또한 가능하다. 많은 금속 납땜 조성물은 프락세어 서피스 테크놀리지스 인코포레이티드(Praxair Surface Technologies, Inc.)로부터 구입가능하다.
납땜 합금을 적용시키기 위한 여러 기법, 예를 들면 열 분사 기법이 사용될 수 있다. 예는 진공 플라즈마 침착(VPS), 고속 옥시 연료(HVOF)) 및 공기 플라즈마 분사(APS)를 포함하고, 이들 모두는 당해 분야에 공지되어 있다. 스퍼터링 또는 물리적 증착(PVD)과 같은 다른 침착 기법이 또한 사용될 수 있다.
납땜 합금을 적용시키기 위한 다른 기법에서, 자유 정립 납땜 호일이 사용될 수 있다. 이러한 납땜 합금 호일의 제조 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 더구나, 납땜 호일은 웨스고(Wesgo) 및 얼라이드 시그날 캄파니(Allied Signal Company)와 같은 여러 공급원으로부터 상업적으로 구입가능하다. 납땜 호일은 밑에 있는 층에 점착-용접될 수 있거나 접착제가 사용될 수 있다. (납땜 피복물이 적용되는 "밑에 있는 층"의 존재는 본 발명의 여러 양태에 따라 다를 것이다. 하기 추가로 기술되는 바와 같이, "밑에 있는 층"은 기판일 수 있거나 플라즈마 분사된 본드 코트일 수 있다.)
보다 다른 것으로서, 납땜 합금 조성물은 생형 납땜 테이프의 형태일 수 있다. 이러한 테이프는 당해 분야에 공지되어 있고, 상업적으로 구입가능하고, 예를 들면 설저-메트코 인코포레이티드(Sulzer-METCO Inc.)로부터의 암드리(Amdry, 등록상표) 테이프 라인이다. 이들은 테이프가 밑에 있는 층에 부착될 수 있도록 한 면의 접착제와 함께 수득될 수 있다.
다른 것으로서, 납땜 물질은 일반적으로 금속 분말, 결합제 및 선택적으로 용매를 함유하는 슬러리의 형태로 사용될 수 있다. 다양한 결합제 물질, 예를 들면 폴리에틸렌 옥사이드 및 여러 아크릴과 같은 수성 유기 물질 또는 용매계 결합제가 사용될 수 있다. 슬러리의 혼합에 관련된 통상적인 상세한 내용은 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 4,325,754 호와 같은 여러 참고 문헌에 기술되어 있다. 슬러리 조성물은 또한 상업적으로 구입가능하다. 납땜 슬러리 조성물의 용도는 여러 상황에서 유리하다. 예를 들면, 밑에 있는 표면이 울퉁불퉁하거나 구멍 또는 갈라진 틈을 함유하면, 납땜 슬러리는 이러한 영역을 충전시키기 위해 사용될 수 있다. 여러 기법은 납땜 슬러리 조성물을 적용시키는데 사용가능하다. 예를 들면, 이것은 밑에 있는 표면 상으로 분사되거나 도포되거나 테이프-캐스팅될 수 있다.
본 발명의 하나의 양태에서, 납땜 합금의 피복물의 적용 방법은 플라즈마 분사된 본드 코트의 적용 단계 전에 수행된다. 따라서, 제품은
(I) 금속계 기판;
(II) 기판 바로 위에 위치하는 납땜 합금 피복물; 및
(III) 납땜 합금 피복물 바로 위에 위치하는 플라즈마 분사된 본드 코트를 포함한다.
(하기 추가로 기술되는 바와 같이, 세라믹 피복물, 예를 들면 열 차단 피복물은 최외층으로서 후속적으로 적용될 수 있다.)
이 양태에서, 납땜 합금은 기판의 표면에 직접 적용되고, 여기에 융합된다(예를 들면, 납땜되거나 용접된다). 당해 분야의 숙련자들은 납땜에 관한 상세한 내용을 잘 알고 있다. 납땜 온도는 사용되는 납땜 합금의 형태에 부분적으로 의존하고 전형적으로 약 525℃ 내지 약 1650℃이다. 니켈계 납땜 합금의 경우, 납땜 온도는 일반적으로 약 800℃ 내지 약 1260℃이다. 가능한 경우, 납땜은 종종 진공로에서 수행된다. 진공의 양은 납땜 합금의 조성에 부분적으로 의존한다. 일반적으로, 진공은 약 10-1내지 약 10-8torr일 것이다. 납땜층은 비교적 조밀하고, 부식 및/또는 과다한 산화로부터 기판 보호의 척도를 제공한다.
납땜 합금층이 노의 사용에 맡겨지지 않은 영역에 적용되면(예를 들면, 구성요소 자체가 너무 커서 노에 삽입되지 않으면), 토치 또는 다른 국부 가열 수단이 사용될 수 있다. 예를 들면, 아르곤 덮개막 또는 플럭스를 갖는 토치는 납땜 표면에 직접 향해질 수 있다. 이 목적을 위한 가열 기법의 구체적인 형태의 예는 기체 용접 토치(예를 들면, 옥시-아세틸렌, 옥시-수소, 공기-아세틸렌, 공기-수소)의 사용; RF 용접; TIG(텅스텐 불활성 기체) 용접; 전자빔 용접; 저항성 용접; 및 IR 램프의 사용을 포함한다.
이어서, 본드 코트는 납땜 합금층 상에 적용된다. 여러 형태의 본드 코트가 본 발명의 방법에 의해 적용될 수 있다. 이러한 층의 조성물은 당해 분야에 공지되어 있다. 매우 종종, 결합 피복물은 MCrAlY 물질로 형성되고, 여기서 "M"은 Fe, Ni 또는 Co와 같은 여러 금속 또는 이들 금속의 조합물일 수 있다. 이 형태의 몇몇 바람직한 합금은 약 17 % 내지 약 23 %의 크롬; 약 4 % 내지 약 13 %의 알루미늄; 및 약 0.1 %내지 약 2 %의 이트륨; 및 나머지를 이루는 M의 넓은 조성(중량%)을 갖는다. 몇몇 양태에서, M은 니켈과 코발트의 혼합물이고, 여기서 니켈과 코발트의 비율은 중량 기준으로 약 10:90 내지 약 90:10이다.
본드 코트는 일반적으로 열 분사 기법, 예를 들면 APS와 같은 플라즈마 분사 방법에 의해 적용된다. 플라즈마 분사 기법은 당해 분야에 공지되어 있고, 예를 들면 문헌[Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, Vol. 15, pp. 255] 및 본원의 참고 문헌에 기술되어 있다. 미국 특허 제 5,332,598 호; 제 5,047,612 호; 및 제 4,741,286 호는 또한 플라즈마 분사의 여러 양상에 관해 지시하고, 본원에 참고로 인용되어 있다. 일반적으로, 전형적인 플라즈마 분사 기법은 열 화염을 생성하는 고온 플라즈마의 형성을 포함한다. 분말 형태의 피복 물질은 화염 내로 공급된다. 분말 입자는 플라즈마에서 용융되고, 피복되는 기판을 향해 가속된다. (이 방법은 종종 공기 환경에서 수행될 때 "APS"로 지칭된다.) 플라즈마 분사 피복 분야의 숙련자들은 피복물을 적용하는 것에 관한 여러 상세한 내용, 예를 들면 분사 거리(건에서 기판까지)와 같은 플라즈마 분사 변수; 분사 경로 수의 선택; 분말 공급 속도, 토치 파워, 플라즈마 기체 선택 등을 잘 알고 있다.
본드 코트의 두께는 여러 인자, 예를 들면 구성요소에 바람직한 산화 보호성 및 부식 보호성 뿐만 아니라 물질 비용에 따를 것이다. 결합층의 두께가 치수 내성을 초과하지 않아야 하기 때문에, 부품의 형태 및 크기는 또한 고려될 수 있다. 본드 코토가 구성요소에 어느 정도의 중량을 더하기 때문에, 부품의 중량 제한은 고려해야 하는 추가의 인자일 수 있다(특히 항공기 외장의 경우). 일반적으로, 두께는 약 50 마이크론 내지 약 500 마이크론일 것이고, 바람직하게는 약 100 마이크론 내지 약 400 마이크론일 것이다. 특히 바람직한 양태에서, 두께는 약 200 마이크론 내지 약 300 마이크론일 것이다.
플라즈마 분사된 본드 코트(특히, APS에 의해 적용된 것)는 실질적으로 다공성이고, 예를 들면 "스폰지"이다. 이들 본드 코트는 일반적으로 상호연결된 공극의 개방 망상구조를 포함한다. 공극은 일반적으로 본드 코트 물질의 입자 상에서 비말동반된 산화물의 층 사이에 위치한다. 계류중인 그레이(D. Gray) 등의 미국 특허원 제 09/385,544 호(1999년 8월 30일자로 출원되고 본원에 참고로 인용되어 있음)에서 기술된 바와 같이, 본드 코트 미세구조는 "라인 길이"를 특징으로 할 수 있다. 라인 길이는 피복물의 주어진 부분에서 비말동반된 산화물의 스트링의 합(즉, 공극의 길이)이다. 이러한 측정치는 예를 들면 광학 현미경을 사용하여 부분의 상 분석에 의해 수득될 수 있다. 본원에 사용된 "산화물의 스트링"이란 용어는 폐쇄 다공성을 갖는 특징을 배제하는 것을 의미한다. 비말동반된 산화물은 이들 형태의 특징에 존재하지 않고, "스트링"은 목적하는 미세구조의 경우에서처럼 일반적으로 신장되거나 상호연결되지 않는다.
바람직한 양태에서, 스폰지 본드 코트의 미세구조는 광학 현미경에 의해 측정시(1500배 확대) 샘플 mm2당 길이가 25 마이크론 이상인 약 225개 이상의 산화물의 연속 스트링을 갖는다. 이 형태의 본드 코트(예를 들면, APS 분사된)는 일반적으로 매우 거친 표면을 갖고, 예를 들면 약 600 마이크로인치보다 큰 "Ra"(루트 평균 제곱 거칠기) 값을 갖는다. 이러한 표면은 후속적으로 적용된 열 차단 피복물의 부착성을 증가시키기 위해 매우 바람직하다.
적용되면, 납땜 합금층은 상당한 잇점을 제공한다. 예를 들면, 이것은 이 양태에서 기판을 밀폐적으로 밀봉하여 환경 공격으로부터 기판을 보호하는 것을 돕는다. 그러나, 본 발명의 몇몇 양태에서, 납땜 합금층은 추가로 열 처리된다. 열 처리는 실질적으로 다공성인 본드 코트의 적용 후 수행되고, 납땜 합금 물질이 본드 코트를 "침윤"시키게 한다. 열 처리는 상기 논의된 임의의 기법, 예를 들면 진공로의 사용 또는 용접 기법에 의해 수행될 수 있다. 열 처리는 납땜 합금 물질의 일부가 액화되게 한다. 액화된 물질은 본드 코트의 공극 내로 상향 이동한다. 이 방법에서, 본드 코트의 적어도 일부는 조밀화된다. 본드 코트의 조밀화의 설명은 다음의 실시예에서 제공된다.
본드 코트의 조밀화된 영역은 전체 피복 시스템이 손상 조건, 예를 들면 과다한 산화에 노출될 수 있는 환경에서 기판을 보호하는 것을 돕는다. 본드 코트의 다공성 영역은 본드 코트와 후속적으로 적용된 열 차단 피복물 사이의 부착성을 증진시키는 것을 돕는다. 이에 대해, 전체 본드 코트는 미국 특허원 제 09/385,544 호에 기술되어 있는 이중층 피복 시스템(즉, 제 1 결합층 및 제 2 결합층)과 유사하다.
조밀화를 위한 열 처리는 본드 코트의 침착 후 즉시 또는 이후 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 바람직한 양태에서, 열 처리는 하기 기술된 바와 같이 열 차단 피복물이 적용된 후 수행된다. 실제로, 열 처리는 전형적으로 금속계 기판에 대해 수행되는 임의의 다른 열 처리(적당한 온도 및 지속 시간)에 의해 수행될 수 있다.
임의의 두께의 본드 코트는 조밀화될 수 있다. 조밀화도에 대한 선택은 여러 인자, 예를 들면 본드 코트 상에 적용되는 피복물의 형태; 제품에 요구되는 환경에 대한 보호량 등에 따를 것이다. 종종, 본드 코트 깊이의 약 10 % 내지 약 80 %가 조밀화된다. 몇몇 바람직한 양태에서, 본드 코트 깊이의 약 35 % 내지 약 65 %가 조밀화된다.
조밀화를 위해 요구되는 가열 조건은 여러 인자에 따른다. 이들은 본드 코트의 조성 및 미세구조(예를 들면, 그의 다공도); 목적하는 조밀화도; 납땜 합금층에 존재하는 납땜 합금 물질의 양; 및 납땜 합금 조성물의 조성, 유동 특성 및 융점을 포함한다. 이 양태를 위해, 납땜 합금 조성물은 기판 물질 및 본드 코트 물질보다 낮은 융점을 가져야 한다.
비제한적인 설명으로서, 이전에 기술된 바람직한 납땜 조성물의 하나(예를 들면, 5 내지 15 중량%의 Si 또는 B; 15 내지 25 중량%의 Cr, 나머지의 Ni)는 약 10 마이크론 내지 약 125 마이크론의 두께로 니켈계 기판에 적용되고 납땜될 수 있다. (납땜층의 바람직한 두께는 부분적으로 본드 코트의 두께에 따른다.) 이어서, MCrAlY형 합금으로부터 형성된 "스폰지" 본드 코트는 APS 기법에 의해 납땜 합금 피복물 상에 적용될 수 있다. 본드 코트는 약 100 마이크론 내지 약 650 마이크론의 예시적인 두께를 가진다. 이런 경우, 본드 코트 깊이의 약 35 % 내지 약 65 %의 조밀화(납땜 피복물/본드 코트 계면으로부터 측정시)는 일반적으로 약 10분 내지 약 60분동안 약 1025℃ 내지 약 1250℃의 열 처리를 요구한다. 본원에 나타난 교시에 기초하여, 당해 분야의 숙련자는 주어진 피복 시스템에 가장 적당한 가열 방법을 결정하고 이에 따라 상기 변수를 조정할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 플라즈마 분사된 본드 코트의 적용 단계는 납땜 합금이 적용되기 전에 수행된다. 다시 말하면, 본드 코트는 기판에 직접 적용된다. 다른 양태에서처럼, 여기에 바람직한 플라즈마 분사 기법은 종종 APS이다. 이 기법은 수행하기에 비교적 간단하고, 이것은 후속적으로 적용된 층, 예를 들면 TBC에 의한 우수한 부착성을 위해 거친 표면을 제공한다. 상기 기술된 것과 같은 납땜 합금 조성물은 이전에 기술된 기법 중 하나, 예를 들면 열 분사 기법, 또는 테이프, 슬러리 또는 호일의 사용에 의해 본드 코트 상에 적용된다. 당해 분야의 숙련자가 생각한 바와 같이, 열 처리는 납땜 물질을 본드 코트 표면에 융합시키기 위해 테이프, 슬러리 또는 호일의 경우에 사용되어야 한다. 통상적인 기법, 예를 들면 진공 열 처리 또는 용접 기법이 사용될 수 있다.
납땜 조성물이 APS와 같은 열 분사 기법에 의해 적용될 때, 이것은 거친 본드 코트의 봉우리 및 골 둘다에 부착되는 경향이 있다. 이 방법으로, 납땜 조성물은 실질적으로 본드 코트의 표면 프로필을 복사하여 후속적으로 적용되는 임의의 피복물을 위한 우수한 부착성을 보장한다. 더구나, 납땜 조성물의 비교적 조밀한 미세구조는 부식 및/또는 다른 환경 위험으로부터 본드 코트 및 기판 둘다를 보호한다.
다른 선택으로서, 본드 코트 위에 있는(여기에 융합된) 납땜 합금층은 추가의 열 처리, 즉 추가로 적용된 임의의 납땜 융합 처리를 가할 수 있다. 추가의 열 처리는 본드 코트가 실질적으로 다공성인, 예를 들면 APS에 의해 적용된 스폰지 본드 코트일 때 특히 유용하다. 열 처리는 납땜 합금 물질의 일부가 액화되게 한다. 액화된 물질은 본드 코트의 공극 내로 하향 이동하고, 본드 코트를 조밀화시킨다. 본드 코트의 "상부"로부터의 이 조밀화는 이전에 기술된 것과 유사한 방법, 즉 본드 코트의 "저부"로부터의 조밀화로 조절될 수 있다. 따라서, 조밀화는 본드 코트의 임의의 깊이, 예를 들면 그의 상부 표면으로부터 측정시 그의 깊이의 10 % 내지 100 %를 통해 수행될 수 있다. 일반적으로, 본드 코트의 약 35 % 내지 약 65 %( 및, 종종 약 45 % 내지 55 %)가 조밀화된다. 가열 조건 및 납땜 합금 선택에 관한 이전의 논의는 또한 이 양태에 적용가능하다. 이전의 양태에서처럼, 본드 코트의 조밀화된 부분은 과다한 산화로부터 기판을 보호하는 것을 돕는다. 더구나, 열 처리는 열 차단 피복물이 적용된 후 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 양상은
(A) 금속계 기판;
(B) 기판 상에 적용된 플라즈마 분사된 본드 코트; 및
(C) 플라즈마 분사된 본드 코트 상에 적용된, 납땜 합금을 포함하는 피복물을 포함하는 제품인 것이 분명하다.
각각의 성분 (A), (B) 및 (C)의 가능한 조성은 상기 기술되어 있다. 또한 이전에 기술한 바와 같이, 본드 코트 또는 그의 일부는 납땜 합금의 침윤에 의해 조밀화될 수 있다. 따라서, 납땜 합금 피복물에 인접한 조밀화된 영역을 갖는 본드 코트를 포함하는 제품은 또한 본 발명의 범위 내이고, 전체 본드 코트가 조밀화된 제품도 그러하다.
본 발명의 대부분의 양태에서, 세라믹 피복물은 피복 시스템의 최외층으로서 적용된다. 다시 말하면, 세라믹 피복물은 최종적으로 적용되는 층에 따라 납땜 합금층 또는 플라즈마 적용된 본드 코트 상에 적용된다. 일반적으로, 세라믹 피복물은 열 차단 피복물이고, 이들은 전형적으로 지르코니아계이다. 본원에 사용된 "지르코니아계"는 중량 기준으로 약 70 % 이상의 지르코니아를 함유하는 세라믹 물질을 포함한다. 지르코니아는 차단 피복물로 공지되어 있는 화합물이다. 그의 용도는 예를 들면 문헌[Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, V. 24, pp. 882-883(1984)]에 기술되어 있다. 바람직한 양태에서, 지르코니아는 산화 이트륨, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 산화 세륨, 산화 스칸듐 또는 이들 물질의 혼합물과 같은 물질과 블렌딩함으로써 화학적으로 안정화된다. 한 구체적인 예에서, 지르코니아는 약 1 중량% 내지 약 20 중량%의 산화 이트륨(조합 중량 기준), 바람직하게는 약 3 % 내지 10 %의 산화 이트륨과 블렌딩될 수 있다.
여러 기법은 세라믹 피복물을 적용하는데 사용될 수 있다. 예는 APS와 같은 플라즈마 분사 기법; 물리적 증착(PVD) 또는 전자빔 물리적 증착(EB-PVD)을 포함한다. 당해 분야의 숙련자들은 각각의 이들 침착 방법에 관한 상세한 내용을 잘 알고 있다. 관련 참고 문헌은 문헌[Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, Vol. 15(1980) and Vol. 20(1982)]; 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition; Volume A6, VCH Publisher(1986)]; 문헌[Scientific American, H. Herman, September 1988]; 및 미국 특허 제 5,384,200 호를 포함한다. TBC의 두께는 또한 피복되는 제품의 형태 뿐만 아니라 이것이 노출되는 열 환경에 부분적으로 의존한다. 일반적으로, 그의 두께는 약 125 마이크론 내지 약 2500 마이크론일 것이다. 터빈 엔진 항공기 외장과 같은 최종 용도에 바람직한 양태에서, 두께는 종종 약 250 마이크론 내지 약 1150 마이크론이다.
다음의 실시예는 설명을 위해 제공되고, 본 발명의 범위에 대한 어떠한 형태의 제한으로 간주되어서는 안된다.
실시예 1
이 실시예에서, 기판은 니켈계 초합금으로부터 제조된 쿠폰이었다. 모래로 블래스팅하고 초음파로 세정한 후, 기판의 표면을 다음의 조성을 갖는 생형 납땜 테이프로 덮었다: 10 중량%의 Si, 19 중량%의 Cr, 나머지의 Ni. 이 테이프는 두께가 약 0.005 in/0.013 cm이었다. 이어서, 생형 테이프를 2100℉(1149℃)에서 30분동안 진공 납땜하여 테이프를 기판에 융합시켰다.
이어서, NiCrAlY형 본드 코트를 납땜 피복물 상에 적용하였다. 본드 코트의 침착을, 메트코(METCO) 7-MB 분사 건 및 표준 작동 조건을 사용하여 공기 플라즈마 분사(APS)에 의해 수행하였다. 본드 코트의 생성된 미세구조는 스폰지, 즉 상기 참조된 미국 특허원 제 09/385,544 호에 기술된 바와 같이 상호연결된 공극의 개방 망상구조를 함유한다. 본드 코트의 두께는 약 0.013 in/330 마이크론이었다. 이 실시예에서, 본드 코트는 부분적인 또는 전체적인 조밀화를 위해 추가의 열 처리를 가하지 않았다. 본드 코트를 침착시킨 후 표준 분사 조건 하에서 지르코니아-이트리아 TBC(0.015 in/381 마이크론의 두께)를 공기 플라즈마 분사하였다.
도 1은 생성된 피복 시스템의 현미경 사진이다. 영역 A는 기판이고, 영역 B는 납땜층이다. 영역 C는 본드 코트이다. 그의 스폰지 성질은 분명하게 명백하고, 상호연결된 공극의 개방 망상 구조를 포함한다. 영역 D는 지르코니아계 TBC 층이다. 도면에 도시된 바와 같이, 납땜층은 매우 조밀하고 스폰지 본드 코트와 기판 사이의 장벽을 제공한다.
노 사이클 시험(FCT)을 샘플에 대해 수행하였고, 한 사이클은 2000℉(1093℃)에서 45분을 나타낸다. 본 발명의 피복 샘플을 동일한 기판, 동일한 APS 분사된 NiCrAlY 본드 코트 및 동일한 지르코니아계 TBC를 포함하는 샘플과 비교하였다. (각각의 층에 대해 동일한 근사 두께로 존재하였다.) 그러나, 비교용 샘플은 납땜 피복물을 포함하지 않았다. 결과는 본 발명의 샘플이 비교용 샘플보다 약 2.7배 더 큰 노 사이클 수명을 갖는 것을 설명하였다.
실시예 2
이 실시예에서, 실시예 1에서 사용된 동일한 형태의 기판을 다시 처리하고 납땜 테이프로 덮고, 이어서 이전에 기술된 바와 같이 납땜하였다. 이후, NiCrAlY형 본드 코트를 APS에 의해 적용하였다. 지르코니아-이트리아 TBC(0.015 in/381 마이크론의 두께)를 본드 코트층 상에 적용하였다. 이어서, 쿠폰을 약 30분동안 약 1121℃(2050℉)에서 진공로에서 가열하여 납땜 물질을 본드 코트층의 일부 내로 침윤시켰다.
도 2는 생성된 피복 시스템의 현미경 사진이다. 영역 A는 기판이고, 영역 B1은 납땜 물질의 일부가 본드 코트 내로 침윤한 후 남아있는 잔여 납땜 합금층이다. 영역 B1은 이 특별한 샘플에 대해 매우 얇은 층이고, 영역 B1과의 그의 경계는 잘 한정되지 않는다. 영역 B2는 실질적인 수의 공극이 액체 납땜 물질로 충전된 본드 코트의 조밀화된 부분이다. 이 영역은 약 140 내지 160 마이크론의 평균 두께를 갖고, 이것은 이 경우에 본드 코트 두께의 약 50 %를 나타낸다.
영역 C는 스폰지로 남아있는, 즉 납땜 합금 물질의 이동에 의해 조밀화되지 않은 본드 코트의 부분이다. 이 영역은 또한 약 140 내지 160 마이크론의 평균 두께를 갖고, 이것은 이 경우에 본드 코트 두께의 약 50 %를 나타낸다. 영역 D는 지르코니아계 TBC층이다.
노 사이클 시험(FCT)를 실시예 1에서처럼 샘플에 대해 수행하였다. 다시, 납땜 피복물을 포함하지 않은 것을 제외하고는, 비교용 샘플은 본 발명의 샘플과 실질적으로 동일하였다. 결과는 본 발명의 샘플이 비교용 샘플보다 약 3.3배 더 큰 노 사이클 수명을 갖는 것을 설명하였다.
실시예 3
이 실시예에서, 실시예 1에서 사용된 동일한 형태의 기판을 다시 처리하고 납땜 테이프로 덮고, 이어서 이전에 기술된 바와 같이 납땜하였다. 이후, NiCrAlY형 본드 코트를 APS에 의해 적용하였다. 지르코니아-이트리아 TBC(0.015 in/381 마이크론의 두께)를 본드 코트층 상에 적용시켰다. 이어서, 쿠폰을 약 30분동안 약 1177℃(2150℉)에서 진공로에서 가열하여 납땜 물질을 실질적으로 전체 본드 코트층 내로 침윤시켰다.
도 3은 생성된 피복 시스템의 현미경 사진이다. 영역 A는 기판이고, 영역 B는 조밀화된 본드 코트이다. (매우 얇은 잔여 납땜 영역은 본드 코트/기판 계면에 남아 있다.) 상부층인 영역 D는 다시 TBC 층이다.
노 사이클 시험(FCT)을 실시예 1 및 2에서처럼 샘플에 대해 수행하였다. 다시, 납땜 피복물을 포함하지 않은 것을 제외하고는, 비교용 샘플은 본 발명의 샘플과 실질적으로 동일하였다. 이 경우의 시험 결과는 비교용 샘플과 비교시 노 사이클 수명이 33 % 감소된 것을 나타냈다. 따라서, 다공성 본드 코트가 거의 전체적으로 조밀화된 피복 시스템은 노 사이클 수명을 개선시키는데 유용하지 않은 것으로 판명될 수 있다. 그러나, 이러한 피복 시스템은 내식성과 같은 금속 기판에 대한 다른 특징을 제공하는데 유용하다.
바람직하고 예시적인 양태가 본원에 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 다른 개질은 이러한 교시로부터 당해 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 진의 및 범주 내에 있는 모든 이러한 개질은 첨부된 청구항에 의해 보장되고자 한다.
상기 언급된 모든 특허, 기재 내용 및 문헌은 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명의 피복 시스템은 환경에 대한 보호성을 갖는다.

Claims (49)

  1. 금속계 기판 및 기판 위에 있는 2개 이상의 층을 포함하되, 하나의 층이 납땜 합금을 포함하는 피복물이고 다른 층이 플라즈마 분사된 본드 코트인 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    납땜 합금이 니켈계 또는 코발트계 물질을 포함하는 포함하는 제품.
  3. 제 2 항에 있어서,
    납땜 합금이 하나 이상의 융점 강하 성분을 추가로 포함하는 제품.
  4. 제 2 항에 있어서,
    납땜 합금이 규소, 크롬 및 니켈을 포함하는 제품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    본드 코트가 MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 제품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    본드 코트가 부분적으로 조밀화되는 제품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    본드 코트 깊이의 약 35 % 내지 약 65 %가 조밀화되는 제품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 기판의 바로 위에 위치하는 제품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    본드 코트가 납땜 합금을 포함하는 층의 바로 위에 위치하는 제품.
  10. 제 9 항에 있어서,
    본드 코트가 부분적으로 조밀화되는 제품.
  11. 제 9 항에 있어서,
    열 차단 피복물이 본드 코트 위에 있는 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    열 차단 피복물이 지르코니아계인 제품.
  13. 제 1 항에 있어서,
    본드 코트가 기판의 바로 위에 위치하는 제품.
  14. 제 13 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 본드 코트의 바로 위에 위치하는 제품.
  15. 제 14 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 본드 코트 위에 열 분사되는 제품.
  16. 제 15 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 공기 플라즈마 분사(APS)에 의해 본드 코트 위에 열 분사되는 제품.
  17. 제 14 항에 있어서,
    열 차단 피복물이 납땜 합금을 포함하는 층의 바로 위에 위치하는 제품.
  18. 제 14 항에 있어서,
    본드 코트가 부분적으로 조밀화되는 제품.
  19. (i) 니켈계 초합금 기판;
    (ii) 기판의 바로 위에 위치하고 니켈계 또는 코발트계 물질을 포함하는 납땜 합금층;
    (iii) 납땜 합금층의 바로 위에 위치하고 MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 플라즈마 분사된 본드 코트; 및
    (iv) 본드 코트의 바로 위에 적용된 지르코니아계 열 차단 피복물을 포함하는 제품.
  20. 제 19 항에 있어서,
    납땜 합금층에 인접한 본드 코트의 적어도 일부가 조밀화되는 제품.
  21. 제 19 항에 있어서,
    기판이 터빈 엔진의 구성요소인 제품.
  22. (i) 니켈계 초합금 기판;
    (ii) 기판의 바로 위에 위치하고 MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 플라즈마 분사된 본드 코트;
    (iii) 플라즈마 분사된 본드 코트의 바로 위에 위치하는 납땜 합금층; 및
    (iv) 납땜 합금층의 바로 위에 적용된 지르코니아계 열 차단 피복물을 포함하는 제품.
  23. 제 22 항에 있어서,
    납땜 합금층이 본드 코트 위에 열 분사되는 제품.
  24. 제 23 항에 있어서,
    납땜 합금층이 APS에 의해 본드 코트 위에 열 분사되는 제품.
  25. 제 22 항에 있어서,
    납땜 합금층에 인접한 본드 코트의 적어도 일부가 조밀화되는 제품.
  26. 제 22 항에 있어서,
    기판이 터빈 엔진의 구성요소인 제품.
  27. (i) 금속계 기판;
    (ii) 기판 위의 조밀한 결합층;
    (iii) 상호연결된 공극의 개방 망상 구조를 포함한 미세구조를 갖는, 조밀한 결합층 위의 실질적으로 다공성인 결합층; 및
    (iv) 실질적으로 다공성인 결합층 위의 열 차단 피복물을 포함하되,
    상기 조밀한 결합층이 층(iii) 바로 밑의 다공성 결합 영역 내로 납땜 물질의 열 유도된 침윤에 의해 형성되는 제품.
  28. 기판 위에 납땜 합금을 포함하는 피복물을 적용시키는 단계 및 기판 위에 본드 코트를 플라즈마 분사시키는 단계를 포함하는, 금속계 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    납땜 합금이 니켈계 또는 코발트계 물질을 포함하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    납땜 합금이 규소, 알루미늄 및 니켈을 포함하는 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    플라즈마 분사된 본드 코트가 실질적으로 다공성인 방법.
  32. 제 28 항에 있어서,
    본드 코트가 MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 방법.
  33. 제 28 항에 있어서,
    기판 위에 납땜 합금을 포함하는 피복물을 적용시키는 단계가 본드 코트의 플라즈마 분사 단계 전에 수행되고, 상기 플라즈마 분사된 본드 코트가 납땜 합금을 포함하는 피복물에 직접 적용되는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 피복물이 플라즈마 분사된 본드 코트의 적용 전에 기판에 융합되는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    플라즈마 분사된 본드 코트가 실질적으로 다공성인 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    본드 코트의 플라즈마 분사가 APS에 의해 수행되는 방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    납땜 합금이 플라즈마 분사된 본드 코트의 적용 후에 열 처리되어 적어도 부분적으로 본드 코트를 조밀화시키는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    열 처리가 진공에서 수행되는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    본드 코트 깊이의 약 35 % 내지 약 65 %가 조밀화되는 방법.
  40. 제 37 항에 있어서,
    본드 코트가 MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 방법.
  41. 제 28 항에 있어서,
    기판 위에 납땜 합금을 포함하는 피복물을 적용시키는 단계가 본드 코트의 플라즈마 분사 단계 후에 수행되어 플라즈마 분사된 본드 코트가 기판에 직접 적용되고 납땜 합금이 본드 코트 위에 위치하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 본드 코트 상에 열 분사되는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    납땜 합금을 포함하는 층이 APS에 의해 본드 코트 상에 열 분사되는 방법.
  44. 제 41 항에 있어서,
    플라즈마 분사된 본드 코트가 실질적으로 다공성인 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    납땜 합금이 플라즈마 분사된 본드 코트의 적용 후에 열 처리되어 적어도 부분적으로 본드 코트를 조밀화시키는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    열 처리가 진공에서 수행되는 방법.
  47. 제 28 항에 있어서,
    열 차단 피복물이 본드 코트, 및 납땜 합금을 포함하는 피복물의 적용 후에 기판 상에 도포되는 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    납땜 합금이 열 차단 피복물의 적용 후에 열 처리되어 적어도 부분적으로 본드 코트를 조밀화시키는 방법.
  49. (i) 규소, 크롬 및 니켈을 포함하는 납땜 합금 피복물을 기판 상에 적용시키는 단계;
    (ii) MCrAlY의 합금(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다)을 포함하는 본드 코트를 납땜 합금 피복물 상에 플라즈마 분사시키는 방법;
    (iii) 지르코니아-이트리아 열 차단 피복물을 본드 코트 상에 적용시키는 단계; 및
    (iv) 납땜 합금 피복물을 열 처리하여 적어도 부분적으로 본드 코트를 조밀화시키는 단계를 포함하는, 니켈계 초합금 기판에 환경에 대한 보호성을 제공하는 방법.
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