KR20070075271A - 열차폐 코팅 조성물, 그의 도포 방법 및 그를 코팅한 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은

(1) 물품의 적어도 한 표면에 세라믹계 화합물을 도포하여, 세라믹계 화합물층을 형성하는 단계;

(2) 1종 이상의 불활성 화합물을 상기 세라믹계 화합물층 상에 도포하여 보호층을 형성하는 단계; 및

(3) 상기 물품을 열처리하는 단계를 포함하며,

상기 1종 이상의 불활성 화합물은 화학식 I, A₃B₂X₃O₁₂의 입방형 결정 구조를 갖는 제1 불활성 화합물, 또는 화학식 II, A₄B₆X₆O₂₆의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는, 물품의 코팅 방법에 관한 것이다.

세라믹계 화합물, 불활성 화합물, 물리적 증착법, 열분무법

Description

열차폐 코팅 조성물, 그의 도포 방법 및 그를 코팅한 물품{THERMAL BARRIER COATING COMPOSITIONS, PROCESSES FOR APPLYING SAME AND ARTICLES COATED WITH SAME}

도 1은 본 발명의 한 방법을 나타내는 흐름도.

도 2는 본 발명의 또 다른 방법을 나타내는 흐름도.

도 3은 적어도 하나의 세라믹계 화합물층 및 1종 이상의 본 발명의 불활성 화합물의 하나 이상의 층으로 코팅된 물품의 모식도.

도 4는 1종 이상의 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 본 발명의 불활성 화합물을 포함하는 하나 이상의 구배층으로 코팅된 물품의 모식도.

도 5는 임의의 본드 코팅층, 하나 이상의 세라믹계 화합물층 및 1종 이상의 본 발명의 불활성 화합물을 포함하는 하나 이상의 층으로 코팅된 물품의 모식도.

도 6은 임의의 본드 코팅층, 및 하나 이상의 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 본 발명의 불활성 화합물을 포함하는 하나 이상의 구배층으로 코팅된 물품의 모식도.

다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 표시는 유사한 요소를 나타낸다.

[문헌 1] 미국 특허 제3,528,861호

[문헌 2] 미국 특허 제3,542,530호

[문헌 3] 미국 특허 제3,649,225호

[문헌 4] 미국 특허 제3,676,085호

[문헌 5] 미국 특허 제3,754,903호

[문헌 6] 미국 특허 제4,078,922호

[문헌 7] 미국 특허 Re. 32,121호

[문헌 8] 미국 특허 제4,585,481호

본 발명은 열차폐 코팅 조성물, 그의 도포 방법 및 그를 코팅한 물품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 모래 침투 방지용으로 설계된 열차폐 코팅 조성물, 그의 도포 방법 및 그를 코팅한 물품에 관한 것이다.

열차폐 코팅(thermal barrier coatings, "TBC")의 모래와 관련된 문제에 기인한 터빈 기계류 부품의 열화는 중동 지역에서 사용되는 모든 터빈 기계류에 관한 문제이다. 모래 관련 문제는 TBC의 조기 파쇄 및 터빈 기계류 및 그 부품의 산화에 그 원인이 있다. 이러한 모래 관련 문제의 메커니즘은 용융 모래에 의한 TBC의 제조이다. 터빈 기계류의 수명 중, 모래가 들어가 덩어리를 형성하고 TBC 표면상에서 용융될 수 있다. 전형적으로, 터빈 기계류의 표면 온도는 모래의 융점보다 높다. 그 결과, 덩어리진 모래 입자는 다소 용융되고, TBC에 침투하여 세라믹/금 속 계면에 도달한다. 세라믹/금속 계면에서의 열적으로 성장하는 산화물을 공격하는 용융 모래, 및 완전히 침투당한 TBC의 열적 순환(thermal cycling)에 대한 응력 내성의 감소가 조합되어 TBC의 파손이 일어난다. 부품의 표면을 원소로 노출시키는 파쇄에 의해 TBC의 파손이 일어나며, 이로 인해 용융 모래의 공격과 관련된 터빈 기계류 부품의 산화가 가속되는 것이다.

결국, 모래 관련 문제의 방지를 위해 설계된 열차폐 코팅의 필요가 존재하는 것이다.

본 발명에 따르면, 물품의 코팅 방법은 대체로 (1) 물품의 적어도 한 표면에 세라믹계 화합물을 도포하여, 세라믹계 화합물층을 형성하는 단계; (2) 1종 이상의 불활성 화합물을 상기 세라믹계 화합물층 상에 도포하여 보호층을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 물품을 열처리하는 단계를 포함하며,

상기 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함한다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

본 발명에 따르면, 물품의 코팅 방법은 대체로 (1) 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물을 물품의 하나 이상의 표면상에 구배(grade)하여, 구배된 열차폐 코팅을 형성하는 단계; 및 (2) 상기 코팅된 물품을 열처리하는 단계를 포함하며,

상기 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함한다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

본 발명에 따르면, 열차폐 코팅은 대체로 세라믹계 화합물; 및 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방 형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함한다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

본 발명에 따르면, 코팅된 물품은 대체로 상부에 열차폐 코팅이 배치된 하나 이상의 표면을 포함하는 물품을 포함하며, 상기 열차폐 코팅은 세라믹계 화합물; 및 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함한다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상 의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

본 발명에 따르면, 코팅은 하나 이상의 실리케이트계 물질 및 대체로 세라믹계 물질을 포함하는 열차폐 코팅; 및 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하며, 상기 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함한다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금 속을 포함하고,

O는 산소임)

본 발명의 하나 이상의 실시태양의 세부사항은 첨부 도면 및 이하의 설명에 나타나 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 이하의 설명 및 도면, 청구범위로부터 명백할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "열차폐 코팅"은 입방형 결정 구조 또는 육방형 결정 구조를 갖는 1종 이상의 불활성 화합물에 구배되거나 기계적 및/또는 화학적으로 결합, 고정 또는 부착되는, 세라믹계 화합물을 포함하는 코팅을 의미한다.

본원에서 사용되는 용어 "불활성 화합물"은 세라믹계 화합물, 및 예컨대 모래, 칼시아 마그네시아 알루미나 실리케이트 등이나 이에 한정되지 않는 임의의 실리케이트계 물질과 결합 또는 접촉하는 경우 열역학적 및 화학적 평형을 나타내는, 입방형 결정 구조 또는 육방형 결정 구조를 갖는 화합물을 의미한다.

본 발명의 열차폐 코팅(thermal barrier coating, 이하 "TBC"라 지칭함)은 칼슘 마그네시아 알루미나 실리케이트(calcium magnesia alumina silicate, 이하 "CMAS"라 지칭함) 등이나 이에 한정되지 않는 1종 이상의 모래 성분이 TBC의 세라믹계 화합물에 침투하여 물품의 조기 산화를 유발하는 것을 방지하고, TBC의 파쇄를 막기 위해 설계된다. 일반적으로 모래는 그의 지리학적 및 지질학적 조건에 따라서, 적어도 CMAS와, 나트륨, 철 및 칼륨 등이나 이에 한정되지 않는 다른 성분을 포함한다. 철과 CMAS를 함유하는 모래는 또한, 철-CMAS 상호작용 및 코팅된 물품의 금속/세라믹 계면에의 침투로 인해 상기 기술한 것과 유사한 문제를 내포하고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 방법 중 하나를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 도 1의 (10) 및 도 2의 (30)에서, 물품은 임의의 본드 코팅 물질과 함께 제공되고 이로 코팅될 수 있다. 본드 코팅 물질은 화학식 MCrAlY를 포함할 수 있다. MCrAlY는 M이 니켈, 코발트, 철, 그의 합금 또는 그의 혼합물을 나타내고, Cr은 크롬을 나타내고, Al은 알루미늄을 나타내고, Y는 이트륨을 나타내는 알려진 금속 코팅 시스템을 지칭한다. MCrAlY 물질은, 이들이 소정의 조성물에 가해지고 침착 공정 동안 기판과 상당하게 상호작용하지 않기 때문에 오버레이 코팅으로서 종종 알려져 있다. MCrAlY 물질의 일부 비제한적인 예에 대해, FeCrAlY 코팅을 기술하는 미국 특허 제3,528,861호를 참조하며, 미국 특허 제3,542,530호 또한 참조한다. 또한, 미국 특허 제3,649,225호는 크롬층이 MCrAlY 코팅의 침착 이전에 기판으로 가해지는 복합 코팅을 기술한다. 미국 특허 제3,676,085호는 CoCrAlY 오버레이 코팅을 기술하며, 미국 특허 제3,754,903호는 특히 고연성(high ductility)을 갖는 NiCoCrAlY 오버레이 코팅을 기술한다. 미국 특허 제4,078,922호는 하프늄 및 이트륨의 조합의 존재에 의해 향상된 내산화성을 유도하는 코발트 베이스 구조의 합금을 기술한다. 바람직한 MCrAlY 본드 코팅 조성물은 미국 특허 Re. 32,121호에 기술되어 있으며, 이는 본 양수인에 양도되어 있고, 5 내지 40 Cr, 8 내지 35 Al, 0.1 내지 2.0 Y, 0.1 내지 7 Si, 0.1 내지 2.0 Hf, 나머지는 Ni, Co 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 중량% 조성 범위를 갖는 것으로서, 본원에 참고문헌으로 인용된다. 또한, 본 양수인에 양도 되고, 본원에 참고문헌으로 인용 되는 미국 특허 제4,585,481호를 참고한다.

또한, 본드 코팅 물질은 종종 확산 코팅으로 당업계에 알려진 Al, PtAl 등을 포함할 수 있다. 또한, 본드 코팅 물질은 종종 음극 아크 코팅으로서 당업계에 알려진, 상기 기술된 바와 같은 Al, PtAl, MCrAlY 등을 포함할 수 있다.

이들 본드 코팅 물질은 바람직한 조성물의 고밀도의 균일한 접착성 코팅, 예컨대, 이로 제한되지 않지만, 오버레이 본드 코팅, 확산 본드 코팅, 음극 아크 코트 등을 생성할 수 있는 임의의 방법에 의해 도포될 수 있다. 이러한 기술은, 이로 제한되지 않지만, 확산 공정(예를 들어, 안으로, 밖으로 등), 저압 플라즈마 분무, 공기 플라즈마 분무, 스퍼터링, 음극 아크, 전자빔 물리 기상 증착, 고속 플라즈마 분무 기술(예를 들어, HVOF, HVAF), 연소 공정, 선(wire)분무 기술, 레이저빔 클래딩, 전자빔 클래딩 등을 포함할 수 있다.

본드 코팅에서 입자 크기는 임의의 적합한 크기일 수 있으며, 실시태양에서, 약 25 ㎛ (0.025 mm)의 평균 입자 크기를 갖는, 약 15 ㎛ (0.015 mm) 내지 약 60 ㎛ (0.060 mm)일 수 있다. 본드 코팅(30)은 임의의 적합한 두께로 도포될 수 있으며, 실시태양에서 약 5 밀 (0.127 mm) 내지 약 10 밀 (0.254 mm) 두께일 수 있다. 일부 실시태양에서, 두께는 약 6 밀 (0.152 mm) 내지 약 7 밀 (0.178 mm) 두께일 수 있다.

도 1의 (12)에서, 임의의 본드 코팅층을 물품에 도포한 뒤, 세라믹계 화합물이 임의의 본드 코팅층 또는 코팅된 물품의 하나 이상의 표면에 도포될 수 있다. 세라믹계 화합물은 당업계에 공지된 다수의 방법을 사용하여 TBC로서 물품에 도포 될 수 있다. 적합한 도포 방법은 물리적 증착법(예컨대, 전자빔), 열분무법(예컨대, 공기 플라즈마, 고속 산소 연료), 스퍼터링법, 졸겔법, 슬러리법, 상기 도포 방법 중 하나 이상을 포함하는 조합 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

도 1의 (14)에서, 일단 TBC가 도포되면, 1종 이상의 불활성 화합물이 도포될 수 있다. 1종 이상의 불활성 화합물은 당업계에 공지된 다수의 방법을 사용하여 TBC에 도포될 수 있다. 적합한 도포 방법은 물리적 증착법(예컨대, 전자빔), 열분무법(예컨대, 공기 플라즈마, 고속 산소 연료), 스퍼터링법, 졸겔법, 슬러리법, 상기 도포 방법 중 하나 이상을 포함하는 조합 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물은 예를 들면 TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물 모두를 물리적 증착법을 사용하여 도포하는 등, 동일한 방법을 사용하여 도포될 수 있다. TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물은 TBC가 형성되고 그 후 1종 이상의 불활성 화합물층이 TBC 상에 형성될 수 있도록 별개로 도포될 수도 있다. TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물의 층은 상기 도포 방법의 결과 기계적 및/또는 화학적으로 결합, 고정 및/또는 부착될 수 있다. 또는 도 2의 (32)에서, TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물은 조합하여 도포될 수도 있다. 예를 들면, 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물은 당업계에 공지된 대로 함께 도포되어 구배(grade)될 수 있다. 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물의 구배는, 1종 이상의 불활성 화합물이 구배 코팅 표면에서 약 100 중량%의 양으로 존재할 수 있는 코팅을 형성할 수 있다.

본 발명의 방법의 또 다른 실시태양에 있어서, 도 1의 (12) 및 (14)에서, TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물은, 예를 들면 TBC를 물리적 증착법을 사용하여 도포하고 1종 이상의 불활성 화합물을 열분무법을 사용하여 도포하는 등, 상이한 방법을 사용하여 도포될 수 있다. 그 후, TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물은 별도로 도포되어 TBC 층 및 그 위에 1종 이상의 불활성 화합물의 층을 형성할 수 있다. TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물의 층은 상기 도포 방법의 결과 기계적 및/또는 화학적으로 결합, 고정 및/또는 부착될 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 1종 이상의 불활성 물질을 졸겔법 및 슬러리법(예컨대 침지법, 솔질법, 도장법 등) 등의 용액 기반 방법을 사용하여 도포하는 경우, 도 1의 (14)에서와 같이, TBC가 코팅된 물품은 현탁액을 포함하는 용액과 접촉될 수 있다. 현탁액은 용매, 1종 이상의 불활성 화합물 및 하나 이상의 자외선 또는 열경화성 수지, 하나 이상의 분산제, 다르게는 또는 이에 더하여 하나 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. TBC가 틈이 있는 칼럼 구조를 포함하는 경우, 물품은 약 68℉(20℃) 내지 약 150℉(66℃)에서 초기에 약 10 토르(0.19 psi) 내지 약 100 토르(1.9 psi)의 진공 하에서 이후 압력이 대기압, 즉 약 760 토르(14.7 psi)로 조정될 수 있는 약 2분 내지 약 5분 동안 현탁액과 접촉할 수 있다. TBC가 비틀리고 서로 연결된 공극을 포함하는 경우, 물품은 약 68℉(20℃) 내지 약 150℉(66℃)에서 초기에 약 10 토르(0.19 psi) 내지 약 100 토르(1.9 psi)의 진공 하에서 압력이 대기압으로 조정될 수 있는 약 2분 내지 약 10분 동안 현탁액과 접촉할 수 있다. 당업자는 또한 이 방법이 진공 함침으로 알려진 것임을 인식할 수 있다. 목표는 금속이 들어갈 수 있는 공간을 만들기 위해 TBC의 틈 또는 공극에 존재하는 공기를 빼내는 것이다. 공기를 더 빼내기 위해, 물품은 교반, 예를 들어 현탁액 내에서 움직여서 임의의 잔류하는 공기를 강제로 배출시킬 수 있다.

그 후, 코팅된 물품을 도 1의 (16)에서 자외선광 에너지로 처리하여 수지를 경화시킬 수 있다. 코팅된 물품은 당업자에게 알려진 방법을 사용하여 약 10초 내지 약 60초 동안 자외선광 에너지로 처리될 수 있다. 다르게는, 열 경화성 수지를 사용하는 경우, 코팅된 물품은 도 1의 (16)에서와 같이 오븐 또는 당업자에게 알려진 유사한 적합한 장치에서 약 300℉의 온도에서 약 20분 내지 약 60분 동안 처리될 수 있다.

TBC 코팅된 물품을 경화한 후, 물품을 건조하여, 과량의 용매, 분산제 및/또는 수지 물질을 제거, 즉 증발 또는 연소시킬 수 있다. 물품은 본원에 사용하기에 적합한 당업자에게 알려진 임의의 방법을 사용하여 건조될 수 있다. 적합한 건조 방법으로는, 이에 제한되지 않지만, 공기 건조, 가압하 건조, 가열 요소 하에서의 건조, 상기 방법 중 하나 이상을 포함하는 조합 등을 포함한다. 물품을 건조하는데 필요한 시간은 몇가지 인자, 특히 현탁액의 용매에 의존한다. 예를 들어, TBC 코팅된 물품은 약 750℉ 내지 약 1600℉의 온도에서 약 10분 내지 약 90분 동안 건조되어 수지 물질을 연소시킬 수 있다.

현탁액에 사용하기에 적합한 용매는, 이에 제한되지 않지만, 물, 알콜, 상기 용매 중 하나 이상을 포함하는 조합 등을 포함한다. 적합한 분산제는 건조 단계 동안 쉽게 증발 및/또는 연소할 수 있는 유기 분산제를 포함할 수 있다. 대표적인 유기 분산제로는, 이에 제한되지 않지만, 폴리메틸메타크릴레이트("pmma"로도 알려짐), 폴리비닐 알콜 등을 포함한다. 상기 언급된 '하나 이상의 분산제'는 현탁액의 약 0.25 부피% 내지 약 3 부피%의 양으로 존재할 수 있다.

자외선 경화성 수지는, 수지와 개시제, 첨가제, 개질제, 단량체 및 올리고머 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 수지는 하나 이상의 경화 단계를 필요로 할 수 있는 우레탄 기재 수지, 예를 들어 이중 경화 수지를 포함할 수 있다. 하나 이상의 개시제는 상용성 파장의 자외선광 에너지에 노출된 경우 수지의 중합을 개시하는 성분을 포함할 수 있다. 이중 경화 수지에서, 제2 개시제가 수지의 중합을 촉진하기 위해 열을 필요로 하여 2개의 광개시제가 요구될 수 있다. 이중 경화 수지는, 당업자에게 알려진 바와 같은 코팅의 칼럼 또는 미세칼럼 구조 사이 또는 코팅의 특정 깊이에서와 같이 자외선광 에너지가 수지 물질에 도달할 수 없는 곳에서 코팅을 경화하는 경우 효과적이다. 하나 이상의 첨가제는 하나 이상의 수지 특성, 예컨대, 이로 제한되지 않지만, 유속, 습윤성, 색상, 형광성 및 무점착성 표면 달성을 증강시킬 수 있는 충진 화학물질을 포함할 수 있다. 하나 이상의 개질제는 수지의 내구성, 예를 들어 내충격성, 크랙 내성 등을 증진시킬 수 있는 성분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 단량체는 표면 물질에 대한 접착성, 예를 들어 코팅되는 물품의 표면에 대한 수지의 접착성을 제공 및/또는 증강시킬 수 있는 하나 이상의 중합체의 단일 단위를 포함할 수 있다. 하나 이상의 올리고머는 수지의 골격으로서 인식되며, 자외선 경화성 수지의 기본 특성, 예컨대, 이로 제한되지 않지만, 경도, 신장도, 내화학물질성 등을 부여하는 약 6 단량체 단위 내지 약 40 단량체 단위의 중합체 단위를 포함할 수 있다. 다르게는, 자외선 경화성 수지는 당업계에 알려진 하나 이상의 열 경화성 수지로 대체될 수 있다.

도 1의 (18) 및 도 2의 (34)에서, TBC 및 1종 이상의 불활성 화합물이 물품에 도포된 후, 코팅된 물품은 약 300℉ 내지 약 750℉의 온도에서 코팅을 건조하고, 및 필요하다면 도포 방법의 용매를 제거, 즉 증발 및/또는 연소하는 데 필요한 시간 동안 건조될 수 있다. TBC를 임의의 열분무법을 사용하여 도포하는 경우, 건조 단계는 임의적이고/이거나, 과정에서 생략될 수 있다. 코팅을 건조하고/하거나 용매를 제거한 뒤, 코팅의 원하는 성질에 도달하기 위해 도 1의 (12), (14), (16) 및 (18), 및 도 2의 (32) 및 (34)는 필요한 만큼 반복될 수 있다. 이러한 성질에는 두께, 밀도, 다공률 등이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.

도 1의 (22) 및 도 2의 (38)에서, 1종 이상의 불활성 화합물 각각의 결정 구조 형성을 용이하게 하기 위하여, 코팅된 물품은 약 1200℉(649℃) 내지 약 2000℉(1093℃)의 온도에서 약 30분 내지 약 360분 동안 열처리될 수 있다. 1종 이상의 불활성 화합물이 상기 열처리 조건에서 건조되면, 불활성 화합물 각각의 결정 구조가 상기 조건 하에서 형성된다.

상기 방법으로부터 형성된 본 발명의 열차폐 조성물은 상기 세라믹계 화합물 및, 세라믹계 차폐 조성물의 도포 과정 중 형성되는 1종 이상의 금속 산화물을 비롯한 1종 이상의 불활성 화합물을 포함할 수 있다. 1종 이상의 불활성 화합물은 제1 불활성 화합물, 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물 모두의 혼합물을 포함할 수 있다. 2종보다 많은 불활성 화합물이 사용될 수도 있다.

1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 갖는 불활성 화합물을 포함할 수 있다.

<화학식 I>

A₃B₂X₃O₁₂

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

또한, 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 갖는 불활성 화합물을 포함할 수 있다.

<화학식 II>

A₄B₆X₆O₂₆

(상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

O는 산소임)

또한, 1종 이상의 불활성 화합물은 화학식 I의 불활성 화합물과 화학식 II의 불활성 화합물의 혼합물을 포함할 수도 있다. 본 발명의 일실시태양에 있어서, 화학식 I의 불활성 화합물은 석류석(garnet)을 포함할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시태양에 있어서, 화학식 II의 불활성 화합물은 옥시아파타이트(oxyapatite)를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시태양에 있어서, 상기 혼합물은 석류석 및 옥시아파타이트 모두를 포함할 수도 있다. 도포 방법에 따라서, 1종 이상의 불활성 화합물은 의도하는 도포 방법에의 사용에 적합한 형태가 될 수 있다. 예를 들면, 1종 이상의 불활성 화합물은 졸겔법, 슬러리법 또는 침지법에의 사용을 위한 미세 입자로 되거나, 열분무법 또는 물리적 증착법에의 사용을 위한 조질 입자로 되거나, 스퍼터링법에의 사용을 위한 고체 표적을 포함할 수도 있다.

1종 이상의 불활성 화합물의 생성층, 또는 세라믹계 화합물과 1종 이상의 불활성 화합물의 생성 구배층은 1종 이상의 불활성 화합물 또는 구배층의 약 30 부피% 이하, 바람직하게는 약 20 부피% 이하의 다공률을 가질 수 있다. 본 발명의 불활성 화합물은 현재 열차폐 조성물로서 사용되는 모든 세라믹계 화합물에 대해 불활성 또는 비반응성이다. 또한, 불활성 화합물은 상기 기재한 용융 모래의 하나 이상의 성분에도 불활성 또는 비반응성이다. (단독 또는 조합한) 석류석 및 옥시아파타이트의 불활성, 경도 및 생성되는 다공률 수치는 모래 및 CMAS가 본 발명의 TBC에 침투하여, 코팅된 물품의 표면에 도달하는 것을 방지하기에 충분하다.

도 3 내지 6을 보면, 본 발명의 모든 방법으로부터 생성된 제품은 하나 이상 의 세라믹계 화합물(42)층 및 1종 이상의 불활성 화합물(44)의 하나 이상의 층으로 코팅된 물품(40)일 수도 있고, 다르게는, 임의의 본드 코팅층(56), 하나 이상의 세라믹계 화합물(52)층 및 1종 이상의 불활성 화합물(54)의 하나 이상의 층으로 코팅된 물품(50)일 수도 있다(도 4 참조). 또 다른 실시태양에서, 생성된 제품은 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물 모두를 포함하는 하나 이상의 구배층(62)으로 코팅된 물품(60)일 수도 있고, 다르게는, 임의의 본드 코팅층(76), 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물을 모두 포함하는 하나 이상의 구배층(72)으로 코팅된 물품(70)일 수도 있다(도 6 참조). 이미 기술한 바와 같이, 물품은 터빈 기계류 분야에서 사용되는 부품, 예컨대, 이로 제한되지 않지만, 날개를 갖는 임의의 부품, 밀봉부를 갖는 임의의 부품, 날개, 밀봉부 등을 포함할 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 밀봉부를 갖는 터빈 기계류 부품 또는 일반적인 밀봉부를 위한 TBC 코팅은, 전형적으로 날개를 갖는 터빈 기계류 부품 또는 일반적인 날개를 위한 TBC 코팅보다 더 두껍다. 유사하게, 본 발명의 코팅된 물품의 금속 함유 TBC 코팅은 당업계에 알려진 이들의 산업 표준으로 점착된다.

예를 들면, 물품은 칼날(blade), 베인(vane), 고정자(stator) 및 중앙 터빈 프레임 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 또한, 다른 실시예에서, 물품은 밀봉부, 연소기 패널, 연소기 챔버, 연소기 벌크 헤드 차폐부, 디스크측 플레이트 및 연료 노즐 유도부 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

일반적으로, 본 발명의 날개를 갖는 코팅된 물품, 또는 일반적으로는 코팅된 날개는, 일반적으로 약 0.25 밀(mil) 내지 약 15 밀의 두께를 갖는 본 발명의 코팅 을 포함한다. 상기 두께의 코팅층은 분극된 층을 포함하거나, 1종 이상의 불활성 화합물의 단독층을 포함할 수도 있다. 또한, 일반적으로 본 발명의 밀봉부를 갖는 코팅된 물품, 또는 일반적으로는 코팅된 밀봉부는 일반적으로 약 0.25 밀(mil) 내지 약 50 밀의 두께를 갖는 본 발명의 코팅을 포함한다. 상기 두께의 코팅층은 분극된 층을 포함하거나, 1종 이상의 불활성 화합물의 단독층을 포함할 수도 있다. 본 발명의 상기 코팅된 물품에 있어 이러한 코팅 두께 범위는 당업계에 인식 및 이해되는 물품의 특정 용도에 따라 넓어질 수도, 좁아질 수도 있다.

단독 또는 본원에 기재된 TBC 코팅과 조합한 석류석 및/또는 옥시아파타이트 물질은 용융 모래의 CMAS 및/또는 다른 성분과 반응할 수도 있다. 하나를 초과하는 반응 생성물이 본 발명의 코팅된 물품의 수명 중 형성될 수 있기 때문에, CMAS와 석류석 및/또는 옥시아파타이트의 반응 생성물은 하나 이상의 반응 생성물을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 적층되거나 예컨대 7YSZ(등록상표) 등의 TBC와 결합된 석류석 및/또는 옥시아파타이트는 CMAS와 반응하여 석류석 결정 구조를 수반하는 복합 산화물을 적어도 포함하는 반응 생성물을 형성하고, 단순 산화물, 보다 덜 복합적인 산화물 및 유리를 비롯한 실리케이트 옥시아파테이트와 공존할 수 있다.

석류석 및/또는 옥시아파테이트는 TBC 전체로 분산될 수 있고, 용융 모래는 코팅된 물품의 금속/세라믹 계면을 통해 침투하므로, 단독 또는 TBC와 조합한 석류석 및/또는 옥시아파테이트의 전체를 통틀어 반응 생성물(들)이 형성된다.

하나 이상의 반응 생성물은 TBC 상의 층으로서, 또는 TBC를 통하여 반응 차폐 또는 밀봉 조성물을 형성한다. 생성된 밀봉 조성물은 일반적으로 꾸준히 사용 된 TBC가 예를 들면 연마, 부식, 파쇄 등 전형적인 마모 및 손상을 경험하는 경우 그 존재가 유지된다. 그러므로, TBC가 그 수명 중에 마모되는 경우, 밀봉 조성물은 재형성되고, 손상되지 않은 채로 유지되며, TBC의 위치를 효과적으로 차지하고/하거나, TBC가 된다. 생성되는 밀봉층은 TBC의 약 30 부피% 이하, 바람직하게는 20 부피% 이하의 원하는 다공률을 나타낼 수도 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시태양이 기술되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변경이 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 다른 실시태양들도 이하의 청구범위 내에 있다.

모래 침투 방지용으로 설계된 본 발명의 열차폐 코팅 조성물, 그의 도포 방법 및 그를 코팅한 물품에 의해, TBC의 파손 및 터빈 기계류 부품의 산화를 방지할 수 있다.

Claims (51)

1. (1) 물품의 적어도 한 표면에 세라믹계 화합물을 도포하여, 세라믹계 화합물층을 형성하는 단계;

   (2) 1종 이상의 불활성 화합물을 상기 세라믹계 화합물층 상에 도포하여 보호층을 형성하는 단계; 및

   (3) 상기 물품을 열처리하는 단계를 포함하며,

   상기 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는 것인, 물품의 코팅 방법.

   <화학식 I>

   A₃B₂X₃O₁₂

   (상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   O는 산소임)

   <화학식 II>

   A₄B₆X₆O₂₆

   (상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택 된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

   O는 산소임)
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물을 도포하는 단계가, 물리적 증착법, 열분무법, 스퍼터링법, 졸겔법 및 슬러리법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법을 사용하여 상기 세라믹계 화합물을 도포하는 단계를 포함하는 것인 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 물리적 증착법이 전자빔 물리적 증착법인 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 열분무법이 고속 산소 연료 열분무법 또는 공기 플라즈마 열분무법인 방법.
5. 제1항에 있어서, 열처리 단계가 상기 코팅된 물품을 약 1200℉ 내지 약 2000℉에서 약 30분 내지 약 360분 동안 가열하는 단계를 포함하는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 불활성 화합물을 도포하는 단계가, 물리적 증착법, 열분무법, 스퍼터링법, 졸겔법, 슬러리법, 침지법, 솔질법 및 도장법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법을 사용하는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 물리적 증착법이 전자빔 물리적 증착법인 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 열분무법이 공기 플라즈마 분무법인 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 열분무법이 고속 산소 연료 열분무법인 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물을 상기 물품에 도포하는 방법이 상기 불활성 화합물을 상기 세라믹계 화합물층에 도포하는 방법과 상이한 것인 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물을 상기 물품에 도포하는 방법이 상기 불활성 화합물을 상기 세라믹계 화합물층에 도포하는 방법과 동일한 것인 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물층을 도포하는 단계 이전에, 상기 물품의 하나 이상의 표면상에 본드 코팅 물질층을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 본드 코팅 물질층을 도포하는 단계가 확산법, 저압 플라즈마-분무법, 공기 플라즈마-분무법, 스퍼터링법, 음극 아크(cathodic arc)법, 전자빔 물리적 증착법, 고속 플라즈마 분무법, 연소법, 선분무(wire spray)법, 레이저빔 클래딩(cladding)법 및 전자빔 클래딩법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법을 포함하는 것인 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 불활성 화합물을 도포하는 단계가,

    상기 물품을 상기 불활성 화합물의 현탁액, 및 분산제, 자외선 경화성 수지 및 임의로는 계면활성제 각각 중 하나 이상과 약 68℉ 내지 약 150℉의 온도 및 약 10 토르(torr) 내지 약 100 토르의 압력에서 약 2분 내지 약 5분 동안 접촉시키는 단계;

    상기 물품을 자외선 에너지를 이용하여 약 10초 내지 약 60초 동안 경화시키는 단계; 및

    상기 물품을 약 750℉ 내지 약 1600℉의 온도에서 약 10분 내지 약 90분 동안 열처리하는 단계

    를 포함하는 것인 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 불활성 화합물을 도포하는 단계가,

    상기 물품을 상기 불활성 화합물의 현탁액, 및 분산제, 열경화성 수지 및 임의로는 계면활성제 각각 중 하나 이상과 약 68℉ 내지 약 150℉의 온도 및 약 10 토르 내지 약 100 토르의 압력에서 약 2분 내지 약 10분 동안 접촉시키는 단계;

    상기 물품을 약 300℉의 온도에서 약 20분 내지 약 60분 동안 경화시키는 단계; 및

    상기 물품을 약 750℉ 내지 약 1600℉의 온도에서 약 10분 내지 약 90분 동안 열처리하는 단계

    를 포함하는 것인 방법.
16. (1) 세라믹계 화합물 및 1종 이상의 불활성 화합물을 물품의 하나 이상의 표면상에 구배(grade)하여, 구배된 열차폐 코팅을 형성하는 단계; 및

    (2) 상기 코팅된 물품을 열처리하는 단계를 포함하며,

    상기 1종 이상의 불활성 화합물은 하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는 것인, 물품의 코팅 방법.

    <화학식 I>

    A₃B₂X₃O₁₂

    (상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    O는 산소임)

    <화학식 II>

    A₄B₆X₆O₂₆

    (상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    O는 산소임)
17. 제16항에 있어서, 구배하는 단계가 물리적 증착법, 열분무법, 스퍼터링법, 졸겔법 및 슬러리법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법을 포함하는 것인 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 물리적 증착법이 전자빔 물리적 증착법인 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 열분무법이 고속 산소 연료 열분무법 또는 공기 플라즈마 열분무법인 방법.
20. 제16항에 있어서, 열처리 단계가 상기 코팅된 물품을 약 1200℉ 내지 약 2000℉에서 약 30분 내지 약 360분 동안 가열하는 단계를 포함하는 것인 방법.
21. 제16항에 있어서, 구배하는 단계가 적어도 한 표면을 갖는 상기 구배된 열차폐 코팅을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 1종 이상의 불활성 화합물이 상기 구배된 열차폐 코팅의 약 100 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
22. 제16항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물층을 도포하는 단계 이전에, 상기 물품의 하나 이상의 표면상에 본드 코팅 물질층을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 본드 코팅 물질층을 도포하는 단계가 확산법, 저압 플라즈마-분무법, 공기 플라즈마-분무법, 스퍼터링법, 캐소딕 아크(cathodic arc)법, 전자빔 물리적 증착법, 고속 플라즈마 분무법, 연소법, 선분무(wire spray)법, 레이저빔 클래딩법 및 전자빔 클래딩법으로 이루어지는 군으로부터 선택된 방법을 포함하는 것인 방법.
24. 상부에 열차폐 코팅이 배치된 하나 이상의 표면을 포함하는 물품을 포함하며, 상기 열차폐 코팅이

    세라믹계 화합물; 및

    하기 화학식 I의 입방형 결정 구조를 포함하는 제1 불활성 화합물, 또는 하 기 화학식 II의 육방형 결정 구조를 포함하는 제2 불활성 화합물, 또는 상기 제1 불활성 화합물과 상기 제2 불활성 화합물의 혼합물을 포함하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하는 것인, 코팅된 물품.

    <화학식 I>

    A₃B₂X₃O₁₂

    (상기 식에서, A는 Ca⁺², Gd⁺³, In⁺³, Mg⁺², Na⁺, K⁺, Fe⁺², La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    B는 Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Gd⁺³, Al⁺³, Fe⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², In⁺³, Sc⁺², Y⁺², Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Fe⁺³, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    O는 산소임)

    <화학식 II>

    A₄B₆X₆O₂₆

    (상기 식에서, A는 Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺², Na⁺, K⁺, Gd⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Y⁺², Sc⁺², Sc⁺³, In⁺³, La⁺², Ce⁺², Pr⁺², Nd⁺², Pm⁺², Sm⁺², Eu⁺², Gd⁺², Tb⁺², Dy⁺², Ho⁺², Er⁺², Tm⁺², Yb⁺², Lu⁺², Sc⁺², Y⁺², Ti⁺², Zr⁺², Hf⁺², V⁺², Ta⁺², Cr⁺², W⁺², Mn⁺², Tc⁺², Re⁺², Fe⁺², Os⁺², Co⁺², Ir⁺², Ni⁺², Zn⁺² 및 Cd⁺²로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    B는 Gd⁺³, Y⁺², Sc⁺², In⁺³, Zr⁺⁴, Hf⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³, 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    X는 Si⁺⁴, Ti⁺⁴, Al⁺⁴, Cr⁺³, Sc⁺³, Y⁺³, V⁺³, Nb⁺³, Cr⁺³, Mo⁺³, W⁺³, Mn⁺³, Fe⁺³, Ru⁺³, Co⁺³, Rh⁺³, Ir⁺³, Ni⁺³ 및 Au^{+ 3}로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고,

    O는 산소임)
25. 제24항에 있어서, 상기 제1 불활성 화합물이 상기 세라믹계 화합물을 포함하는 제2층 위에 배치된 제1층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
26. 제25항에 있어서, 상기 제1층이 약 0.25 밀 내지 약 50 밀의 두께로 이루어지는 것인, 코팅된 물품.
27. 제25항에 있어서, 상기 제1층이 약 0.25 밀 내지 약 15 밀의 두께로 이루어지는 것인, 코팅된 물품.
28. 제24항에 있어서, 상기 제1 불활성 화합물 및 상기 세라믹계 화합물이 구배층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
29. 제28항에 있어서, 상기 구배층의 적어도 한 표면이 상기 층의 약 100 중량%의 양으로 존재하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
30. 제24항에 있어서, 상기 제2 불활성 화합물이 상기 세라믹계 화합물을 포함하는 제2층 위에 배치된 제1층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
31. 제30항에 있어서, 상기 제1층이 약 0.25 밀 내지 약 50 밀의 두께로 이루어지는 것인, 코팅된 물품.
32. 제24항에 있어서, 상기 제2 불활성 화합물 및 상기 세라믹계 화합물이 구배층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
33. 제32항에 있어서, 상기 구배층의 적어도 한 표면이 상기 층의 약 100 중량%의 양으로 존재하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
34. 제24항에 있어서, 상기 제1 불활성 화합물 및 상기 제2 불활성 화합물의 상기 혼합물이 상기 세라믹계 화합물을 포함하는 제2층 위에 배치된 제1층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
35. 제34항에 있어서, 상기 제1층이 약 0.25 밀 내지 약 50 밀의 두께로 이루어지는 것인, 코팅된 물품.
36. 제34항에 있어서, 상기 제1 불활성 화합물 및 상기 제2 불활성 화합물의 상기 혼합물, 및 상기 세라믹계 화합물이 구배층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
37. 제36항에 있어서, 상기 구배층의 적어도 한 표면이 상기 층의 약 100 중량%의 양으로 존재하는 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
38. 제24항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물이 안정화 지르코네이트 또는 안정화 하프네이트를 포함하는 것인, 코팅된 물품.
39. 제24항에 있어서, 상기 세라믹계 화합물이 이트리아 안정화 지르코니아, 칼시아 안정화 지르코니아, 마그네시아 안정화 지르코니아, 이트리아 안정화 하프니아, 칼시아 안정화 하프니아 및 마그네시아 안정화 하프니아로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인, 코팅된 물품.
40. 제24항에 있어서, 상기 제1 불활성 화합물이 석류석(garnet)인, 코팅된 물품.
41. 제24항에 있어서, 상기 제2 불활성 화합물이 옥시아파타이트(oxyapatite)인, 코팅된 물품.
42. 제24항에 있어서, 상기 1종 이상의 불활성 화합물이 약 30 부피% 이하의 다공률의 상기 1종 이상의 불활성 화합물을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
43. 제24항에 있어서, 칼날(blade), 베인(vane), 고정자(stator) 및 중앙 터빈 프레임으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 코팅된 물품.
44. 제43항에 있어서, 1종 이상의 불활성 화합물이 약 5 밀 내지 약 15 밀의 두께를 갖는 층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
45. 제24항에 있어서, 밀봉부, 연소기 패널, 연소기 챔버, 연소기 벌크헤드 차폐부, 디스크측 플레이트 및 연료 노즐 유도부로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 코팅된 물품.
46. 제45항에 있어서, 상기 1종 이상의 불활성 화합물이 약 0.5 밀 내지 약 50 밀의 두께를 갖는 층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
47. 제24항에 있어서, 상기 물품의 상기 하나 이상의 표면 위 및 상기 표면과 상기 열차폐 코팅 사이에 배치된 본드 코팅 물질을 더 포함하는, 코팅된 물품.
48. 제47항에 있어서, 상기 본드 코팅층이 약 5 밀 내지 약 10 밀의 두께를 갖는 층을 구성하는 것인, 코팅된 물품.
49. 제47항에 있어서, 상기 본드 코팅 물질이 화학식 MCrAlY를 포함하며, 여기서 M은 니켈, 코발트, 철, 백금 및 그의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속으로 이루어지는 것인, 코팅된 물품.
50. 제47항에 있어서, 상기 본드 코팅 물질이 알루미늄, 백금 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 본드 코팅 물질을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
51. 제47항에 있어서, 상기 본드 코팅 물질이 알루미늄, 백금 및 MCrAlY로 이루어지는 군으로부터 선택된 본드 코팅 물질을 포함하며, 여기서 상기 MCrAlY의 M은 니켈, 코발트, 철 및 그의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인, 코팅된 물품.

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