TWI745941B

TWI745941B - 保護航太部件不受腐蝕和氧化之方法

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Publication number: TWI745941B
Application number: TW109113600A
Authority: TW
Inventors: 蘇克提查特吉; 蘭斯Ａ史庫德; 尤瑞美林克; 大衛亞歷山大布里茨; 湯瑪士尼斯里; 大野賢一; 普萊文Ｋ那瓦卡
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US20230167546A1; EP3959356A1; TW202204661A; TW202104639A; US11732353B2; EP3959356A4; US20200340107A1; WO2020219332A1

Abstract

本揭示之實施例大致上關於航太部件上之保護塗層以及用於沉積保護塗層之方法。於一或更多個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包括以下步驟：使用原子層沉積或化學氣相沉積製程在航太部件的表面上沉積一或更多層，以及執行部分氧化及退火製程以將一或更多層轉化成具有較佳相結晶總成(crystalline assembly)之壓結層(coalesced layer)。於氧化循環期間，鋁耗乏區域形成在航太部件的表面，以及氧化鋁區域形成在鋁耗乏區域與壓結層之間。壓結層形成保護塗層，其降低自航太部件之鋁耗乏率以及新氧化鋁積垢形成率。

Description

保護航太部件不受腐蝕和氧化之方法

本揭示之實施例大致上關於沉積製程，且特別是關於在航太部件上沉積膜之氣相沉積製程。

渦輪引擎典型地具有部件，彼等因暴露至熱氣和/或反應性化學物質(如，酸、鹼，或鹽)而隨時間腐蝕或降解。此類渦輪部件經常藉由熱和/或化學屏障塗層保護。用於環境保護及作為熱屏障塗層(TBC)系統中之黏合層兩者，在暴露至氣渦輪引擎中之燃燒熱氣的機翼上使用之當前塗層包括擴散鋁化物(aluminides)及各種金屬合金塗層兩者。將這些塗層施加於典型為基於鎳之超合金之基板材料之上，以提供保護而不受氧化及腐蝕攻擊。以數種不同方式在基板上形成這些塗層。舉例而言，於升高的溫度下藉由簡單地將基板暴露至富含鋁的環境可在鎳基超合金上生長鎳鋁化物層作為外塗層。鋁擴散至基板中並且與鎳結合以形成鎳鋁合金外表面。

藉由首先在基於鎳的基板之上電鍍預定厚度的鉑可形成以鉑修飾的鎳鋁化物塗層。於升高的溫度下將鍍鉑基板暴露至富含鋁的環境會造成含有固溶體鉑之鎳鋁合金的外區域的生長。於過多鋁存在下，當鋁擴散至鎳及鉑中並與鎳及鉑反應時，鉑鋁具有可能在NiAl基體中析出的兩相。

然而，因引擎效能需求增加提高了引擎操作溫度和/或引擎壽命需求，除了現有塗層的能力之外，當用作環境塗層或黏合塗層時需要塗層效能改進。由於這些需求，想要可用於環境保護或作為能夠耐受較高操作溫度或在必須移除以供修理前操作較長時段之黏合塗層，或兩者，之塗層。這些已知塗層材料及沉積技術具有數個缺點。藉由低壓電漿噴塗、電漿氣相沉積(PVD)、電子束PVD (EBPVD)、陰極電弧，或類似濺鍍技術而沉積之大部分金屬合金塗層為視線塗層(line of sight coatings)，意指部件內部不能被塗佈。外部之鉑電鍍典型地形成相當均勻的塗層，然而，已證實電鍍部件內部具有挑戰性。所得的電鍍塗層經常太薄而沒有保護性或太厚而有其他不利機械效應，諸如高增重或疲勞壽命負債。類似地，鋁化物塗層受部件內部通道不均勻之苦。鋁化物塗層易脆，當疲勞時其可造成縮短的壽命。

此外，大部分的這些塗層的厚度為大於10微米等級，其可造成部件重量增加，使得碟片及其他支撐結構之設計更具挑戰性。許多人希望在用於裸金屬之當前設計實務之外部具有(1)保護金屬不受氧化及腐蝕、(2)在任意幾何形狀上能有高的膜厚度及組成均勻性、(3)對金屬具有高黏著性，和/或(4)充分薄而不會實質上增加重量或縮短疲勞壽命之塗層。

因此，需要改進的保護塗層以及用於沉積保護塗層之方法。

本揭示之實施例大致上關於航太部件上之保護塗層以及用於沉積保護塗層之方法。於一或更多個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包括以下步驟：使用原子層沉積或化學氣相沉積製程在航太部件之表面上沉積一或更多層，以及執行部分氧化及退火製程以將一或更多層轉化成具有較佳相結晶總成(crystalline assembly)之壓結層(coalesced layer)。於氧化循環期間，鋁耗乏區域形成於航太部件之表面，以及氧化鋁區域形成於鋁耗乏區域與壓結層之間。壓結層形成保護塗層，其降低自航太部件之鋁耗乏率以及新氧化鋁積垢形成率。

於一個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包含以下步驟：於約攝氏20度至約攝氏500度間之溫度下藉由第一原子層沉積製程將航太部件暴露至第一前驅物及第一反應物以於航太部件之表面上形成第一沉積層，航太部件包含鎳及鋁。第一沉積層於航太部件上形成保護塗層。保護塗層保護航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自該航太部件之鋁耗乏率。

於另一個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包含以下步驟：藉由化學氣相沉積製程在航太部件之表面上沉積第一沉積層，航太部件包含鎳及鋁；轉化第一沉積層成結晶相；以及在第一沉積層與航太部件間形成氧化鋁區域，氧化鋁區域具有結晶總成。第一沉積層及氧化鋁區域在航太部件上形成保護塗層。保護塗層保護航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自航太部件之鋁耗乏率。

於又另一個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包含以下步驟：藉由化學氣相沉積(CVD)製程或原子層沉積(ALD)製程在航太部件之表面上沉積第一沉積層，航太部件包含鎳及鋁；執行第一退火及氧化製程以將第一沉積層轉化成較佳的結晶相；藉由CVD製程或ALD製程在第一沉積層上沉積第二沉積層；以及執行第二退火及氧化製程以將第二沉積層轉化成較佳的結晶相。第一沉積層及第二沉積層在航太部件上形成保護塗層。保護塗層保護航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自航太部件之鋁耗乏率。

本揭示之實施例大致上關於航太部件上之保護塗層以及用於沉積保護塗層之方法。於一或更多個實施例中，用於在航太部件上沉積塗層之方法包括以下步驟：使用原子層沉積或化學氣相沉積製程在航太部件之表面上沉積一或更多層，以及執行部分氧化及退火製程以將一或更多層轉化成具有較佳結晶總成之壓結層。於氧化循環期間，鋁耗乏區域形成於航太部件之表面，以及氧化鋁區域形成於鋁耗乏區域與壓結層之間。壓結層形成保護塗層，其降低自航太部件之鋁耗乏率以及新氧化鋁積垢形成率。

於一或更多個實施例中，用於在航太部件上沉積保護塗層之方法包括以下步驟：藉由原子層沉積(ALD)製程將航太部件順序地暴露至鉻前驅物及反應物以於航太部件之表面上形成含鉻層。含鉻層含有金屬鉻、氧化鉻、氮化鉻、碳化鉻、矽化鉻，或彼等的任何組合。

於一些實施例中，奈米層疊膜堆疊或保護塗層形成於航太部件之表面上，其中奈米層疊膜堆疊或保護塗層含有含鉻層及第二沉積層之交替層。藉由ALD可將航太部件順序地暴露至金屬或矽前驅物及第二反應物以於表面上形成第二沉積層。第二沉積層含有氧化鋁、摻雜鉿的氧化鋁、氮化鋁、氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化釔、氮化釔、釔矽氮化物、氧化鉿、氮化鉿、矽化鉿、鉿矽酸鹽、氧化鈦、氮化鈦、矽化鈦、鈦矽酸鹽，或彼等的任何組合。可使用含有含鉻層及第二沉積層之交替層的奈米層疊膜堆疊或保護塗層作為航太部件上之保護塗層。可供選擇地，於其他實施例中，可將沉積於航太部件上之奈米層疊膜堆疊或保護塗層暴露至退火製程以將奈米層疊膜堆疊或保護塗層轉化成壓結膜，可使用其作為航太部件上之保護塗層。

圖1為根據本文中所描述及論述之一或更多實施例之用於在一或更多航太部件上沉積塗層之方法100的流程圖。圖2A-2B、圖3A-3B、圖4A-4B、圖5A-5B，以及圖6A-6B為根據本文中所描述及論述之一或更多實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的各種示意實例。藉由以下描述及論述之方法100可於航太部件上沉積或以其他方式形成圖2A-6B之保護塗層。另外，於圖2A-6B說明各種實施例之際，於圖2A-6B各者中描繪的實施例可彼此組合。為描述目的，將於描述方法100之前描述圖2A-6B。

圖2A說明沉積於航太部件202上之保護塗層200。航太部件202包含鎳合金，該鎳合金包含鋁。保護塗層200包含第一沉積層204，該第一沉積層204包含鋁，諸如氧化鋁(Al₂ O₃ )。第一沉積層204可沉積成非晶或結晶相。圖2B說明於選擇性退火及氧化製程之後之圖2A的保護塗層200。舉例而言，當第一沉積層204沉積成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。氧化製程可部分地氧化保護塗層200。

於選擇性退火及氧化製程後，保護塗層200包含設置於第一沉積層204與航太部件202間之中間區域206。中間區域206為航太部件202之鋁耗乏區域，或耗乏富含鋁相之區域。中間區域206可能不是一清楚的層，而可能是航太部件202之最頂端部分或區域。來自航太部件202之鋁擴散進入第一沉積層204中，添加額外含量之氧化鋁(未圖示)至第一沉積層204。額外含量之氧化鋁及第一沉積層204形成具有較佳結晶總成之壓結層208。因此，於圖2B之退火製程之後，第一沉積層204具有較大含量的氧化鋁。保護塗層200保護航太部件202不受腐蝕和氧化，以及進一步降低自中間區域206之鋁耗乏率。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層200之保護性質。

圖3A說明沉積於航太部件302上之保護塗層300或奈米層疊膜堆疊。航太部件302包含鎳合金，該鎳合金包含鋁。保護部件300包含第一沉積層310A，該第一沉積層310A包含鉻，諸如氧化鉻(Cr₂ O₃ )。第一沉積層310A可沉積成非晶相或結晶相。圖3B說明於選擇性退火及氧化製程之後之圖3A的保護塗層300。舉例而言，當沉積第一沉積層310A成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。氧化製程可部分地氧化保護塗層300。保護塗層300包含於退火及氧化製程期間形成的壓結膜或層308，壓結層308包含來自第一沉積層310A之氧化鉻區域310B。壓結層308係呈較佳結晶相。

退火及氧化製程後，中間區域306係設置於壓結層308與航太部件302間。中間區域306為航太部件302之鋁耗乏區域，或耗乏富含鋁相之區域。中間區域306可能不是一清楚的層，而可能是航太部件302之最頂端部分或區域。來自航太部件302之鋁擴散進入壓結層308中，於中間區域306之上的壓結層308中形成氧化鋁之薄區域314。壓結層308進一步包含設置於氧化鋁區域310與氧化鉻區域310B間之混合的鉻-鋁區域312，諸如鉻-鋁氧化物((Al，Cr)₂ O₃ )，各區域呈結晶相。儘管顯示壓結層308之區域310B、312、314為分別的區域或層，壓結層308為一個實質上連續的層，包含區域310B、312、314的每一元素(即，氧化鋁、氧化鉻，以及混合的鉻-鋁氧化物(chromium-aluminum oxide))。保護塗層300保護航太部件302不受腐蝕和氧化，以及進一步降低自中間區域306之鋁耗乏率。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層300的保護性質。

圖4A說明沉積於航太部件402上之保護塗層400或奈米層疊膜堆疊。航太部件402包含鎳合金，該鎳合金包含鋁。保護部件400包含第一沉積層404A，該第一沉積層404A包含鋁，諸如氧化鋁，以及設置於第一沉積層404A上之第二沉積層410A，該第二沉積層410A包含鉻，諸如氧化鉻。第一沉積層404A及第二沉積層410A可各沉積成非晶相或結晶相。圖4B說明於選擇性退火及氧化製程之後之圖4A的保護塗層400。舉例而言，當第一沉積層404A和/或第二沉積層410A沉積成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。氧化製程可部分地氧化保護塗層400。保護塗層400包括於退火及氧化製程期間形成之壓結膜或層408，壓結層408包含來自第一沉積層404A之氧化鋁區域404B以及來自第二沉積層410A之氧化鉻區域410B。壓結層408係呈較佳結晶相。

於一個實施例中，可沉積第一沉積層404A，接著進行退火及氧化以將第一沉積層404A轉化成較佳結晶相。可接著在第一沉積層404A上沉積第二沉積層410A，接著進行退火及氧化以將第二沉積層410A轉化成較佳結晶相。

退火及氧化製程後，中間區域406係設置於壓結層408與航太部件402間。中間區域406為航太部件402之鋁耗乏區域，或耗乏富含鋁相之區域。中間區域406可能不是一清楚的層，而可能是航太部件402之最頂端部分或區域。來自航太部件402之鋁擴散進入壓結層408中，添加額外含量之氧化鋁至中間區域406之上之壓結層408之氧化鋁區域404B。壓結層408進一步包含設置於氧化鋁區域404B與氧化鉻區域410B間之混合的鉻-鋁區域412，諸如鉻-鋁氧化物，各區域呈結晶相。儘管顯示壓結層408之區域404B、412、410B為分別的區域或層，壓結層408為一個實質上連續的層，包含區域404B、412、410B之每一元素(即，氧化鋁、氧化鉻，以及混合的鉻-鋁氧化物)。保護塗層400保護航太部件402不受腐蝕和氧化，以及進一步降低自中間區域406之鋁耗乏率。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層400的保護性質。

圖5A說明沉積於航太部件502上之保護塗層500或奈米層疊膜堆疊。航太部件502包含鎳合金，該鎳合金包含鋁。保護部件500包含第一沉積層504A，該第一沉積層504A包含鋁(如，氧化鋁)、設置於第一沉積層504A上之第二沉積層516，該第二沉積層516包含鉻(如，氧化鉻)、設置於第二沉積層516上之第三沉積層518，該第三沉積層518包含鋁(如，氧化鋁)、設置於第三沉積層518上之第四沉積層520，該第四沉積層520包含鉻(如，氧化鉻)，以及設置於第四沉積層520上之第五沉積層522，該第五沉積層522包含鋁(如，氧化鋁)。可沉積沉積層504A、516、518、520、522各者成非晶相或結晶相。第一沉積層504A可具有較第二至第五沉積層516-522各層大的厚度。第二至第五沉積層516-522可具有大約相同的厚度。儘管顯示五層沉積層，可利用任何數目之層。

圖5B說明選擇性退火及氧化製程之後之圖5A的保護部件500。舉例而言，當沉積層504A、516、518、520、522之一或更多者沉積成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。氧化製程可部分地氧化保護塗層500。於一個實施例中，可沉積第一沉積層504A，接著進行退火及氧化以將第一沉積層504A轉化成較佳結晶相。可接著於第一沉積層504A上沉積第二沉積層516，接著進行退火及氧化以將第二沉積層516轉化成較佳結晶相。可接著於第二沉積層516上沉積第三沉積層518，接著進行退火及氧化以將第三沉積層518轉化成較佳結晶相。可接著於第三沉積層518上沉積第四沉積層520，接著進行退火及氧化以將第四沉積層520轉化成較佳結晶相。可接著於第四沉積層520上沉積第五沉積層522，接著進行退火及氧化以將第五沉積層522轉化成較佳結晶相。

保護塗層500包含於退火及氧化製程期間形成之壓結膜或層508，壓結層508包含來自第一沉積層504A之氧化鋁區域504B以及混合的鉻-鋁區域512，諸如鉻-鋁氧化物。壓結層508係呈較佳結晶相。中間區域506設置於壓結層508與航太部件502之間。中間區域506為航太部件502之鋁耗乏區域，或耗乏富含鋁相之區域。中間區域506可能不是一清楚的層，而可能是航太部件502之最頂端部分或區域。來自航太部件502之鋁擴散進入壓結層508中，添加額外含量之氧化鋁至中間區域506之上之壓結層508之氧化鋁區域504B。儘管顯示壓結層508之區域504B及512為分別的區域或層，壓結層508為一個實質上連續的層，包含區域504B、512之每一元素(即，氧化鋁，以及混合的鉻-鋁氧化物)。保護塗層500保護航太部件502不受腐蝕和氧化，以及進一步降低自中間區域506之鋁耗乏率。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層500的保護性質。

圖6A說明沉積於航太部件602上之保護塗層600或奈米層疊膜堆疊。航太部件602包含鎳合金，該鎳合金包含鋁。保護部件600包含第一沉積層624，該第一沉積層624包含鉿(如，摻雜鉿的氧化鋁)、設置於第一沉積層624上之第二沉積層616，該第二沉積層616包含鉻(如，氧化鉻)、設置於第二沉積層616上之第三沉積層618，該第三沉積層618包含鋁(如，氧化鋁)、設置於該第三沉積層618上之第四沉積層620，該第四沉積層620包含鉻(如，氧化鉻)，以及設置於該第四沉積層620上之第五沉積層622，該第五沉積層622包含鋁(如，氧化鋁)。可沉積沉積層624、616、618、620、622各者成非晶相或結晶相。第一沉積層624可具有較第二至第五沉積層616-622各層大的厚度。第二至第五沉積層616-622可具有大約相同的厚度。儘管顯示五層沉積層，可利用任何數目之層。

圖6B說明選擇性退火及氧化製程之後之圖6A的保護塗層600。舉例而言，當沉積層624、616、618、620、622之一或更多者沉積成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。氧化製程可部分地氧化保護塗層600。於一個實施例中，可沉積第一沉積層624，接著進行退火及氧化以將第一沉積層624轉化成較佳結晶相。可接著於第一沉積層624上沉積第二沉積層616，接著進行退火及氧化以將第二沉積層616轉化成較佳結晶相。可接著於第二沉積層616上沉積第三沉積層618，接著進行退火及氧化以將第三沉積層618轉化成較佳結晶相。可接著於第三沉積層618上沉積第四沉積層620，接著進行退火及氧化以將第四沉積層620轉化成較佳結晶相。可接著於第四沉積層620上沉積第五沉積層622，接著進行退火及氧化以將第五沉積層622轉化成較佳結晶相。

保護塗層600包含設置於第一沉積層624上於退火及氧化製程期間形成之壓結膜或層608，壓結層608包含混合的鉻-鋁化合物，諸如鉻-鋁氧化物。壓結層608係呈較佳結晶相。中間區域606設置在壓結層608與航太部件602之間。中間區域606為航太部件602之鋁耗乏區域，或耗乏富含鋁相之區域。中間區域606可能不是一清楚的層，而可能是航太部件602之最頂端部分或區域。來自航太部件602之鋁擴散進入第一沉積層624中，添加額外含量之氧化鋁至中間區域606之上之第一沉積層624。保護塗層600保護航太部件602不受腐蝕和氧化，以及進一步降低自中間區域606之鋁耗乏率。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層600的保護性質。

於方塊110，在製造保護塗層200、300、400、500、600之前，可選擇性地將航太部件202、302、402、502、602暴露至一或更多個預清洗製程。於航太部件202、302、402、502、602上製造保護塗層200、300、400、500、600之前，航太部件202、302、402、502、602之表面可含有可被移除之氧化物、有機物質、油、土壤、微粒、碎屑，和/或其他污染物。預清洗製程可為或包括一或更多個噴砂或紋理化製程、真空淨化、溶劑清洗、酸清洗、濕式清洗、電漿清洗、音波振動處理，或彼等的任何組合。相較未暴露至預清洗製程，一旦經清洗和/或紋理化，後續沉積的保護塗層200、300、400、500、600對航太部件202、302、402、502、602之表面具有較強之黏著性。

於一或更多個實例中，航太部件202、302、402、502、602之表面可經噴砂或以其他方式暴露至珠粒、砂粒、碳酸鹽或其他微粒以自其移除氧化物及其他污染物和/或以提供紋理至航太部件202、302、402、502、602的表面。於一些實例中，航太部件202、302、402、502、602可放置於脈衝推拉系統內之腔室中並且暴露至淨化氣體(如，N₂ 、Ar、He，或彼等的任何組合)循環以及真空淨化以移除來自航太部件202、302、402、502、602上之小洞的碎屑。於其他實例中，航太部件202、302、402、502、602之表面可暴露至氫電漿、氧或臭氧電漿，和/或氮電漿，彼等可於電漿腔室中產生或藉由遠端電漿系統產生。

於一或更多個實例中，諸如用於有機物質移除或氧化物移除，航太部件202、302、402、502、602之表面可暴露至氫電漿，接著除氣，接著暴露至臭氧處理。於其他實例中，諸如用於有機物質移除，航太部件202、302、402、502、602之表面可暴露至濕式清洗，其包括：浸泡於鹼性去脂溶液中、沖洗、暴露表面至酸性清洗(如，硫酸、磷酸，或鹽酸)、沖洗，以及暴露表面至去離子水音波振動浴。於一些實例中，諸如用於氧化物移除，航太部件202、302、402、502、602之表面可暴露至濕式清洗，其包括：暴露表面至稀釋酸性溶液(如，醋酸或鹽酸)、沖洗，以及暴露表面至去離子水音波振動浴。於一或更多個實例中，諸如用於顆粒移除，航太部件202、302、402、502、602之表面可暴露至音波振動處理(如，百萬音波振動處理(megasonication))和/或超臨界二氧化碳清洗，接著為暴露至淨化氣體(如，N₂ 、Ar、He，或彼等的任何組合)循環以及真空淨化以自表面移除顆粒以及乾燥表面。於一些實例中，航太部件202、302、402、502、602可暴露至加熱或乾燥製程，諸如加熱航太部件202、302、402、502、602至約50°C、約65°C，或約80°C至約100°C、約120°C，或約150°C之溫度以及暴露表面至淨化氣體。航太部件202、302、402、502、602可於烤箱中加熱或暴露至燈以供加熱或乾燥製程。

於方塊120，航太部件202、302、402、502，或602暴露至第一前驅物及第一反應物以藉由氣相沉積製程在航太部件202、302、402、502、602上形成第一沉積層204、310A、404A、504A，或624，如圖2A、3A、4A、5A，以及6A中分別描繪的，以形成保護塗層200、300、400、500、600。氣相沉積製程可為ALD製程、電漿增強ALD (PE-ALD)製程、熱化學氣相沉積(CVD)製程、電漿增強CVD (PE-CVD)製程、低壓CVD製程，或彼等的任何組合。

於一或更多個實施例中，氣相沉積製程為ALD製程以及方法包括步驟：順序地暴露航太部件202、302、402、502，或602之表面至第一前驅物及第一反應物以形成第一沉積層204、310A、404A、504A，或624。ALD製程之各循環包括步驟：暴露航太部件之表面至第一前驅物、執行泵送-淨化、暴露航太部件至第一反應物，以及執行泵送-淨化，以形成第一沉積層204、310A、404A、504A，或624。第一前驅物和第一反應物之順序可相反，使得ALD循環包括步驟：暴露航太部件之表面至第一反應物、執行泵送-淨化、暴露航太部件至第一前驅物，以及執行泵送-淨化，以形成第一沉積層204、310A、404A、504A，或624。

於一些實例中，於各ALD循環期間，暴露航太部件202、302、402、502、602至第一前驅物持續約0.1秒至約10秒、至第一反應物持續約0.1秒至約10秒，以及泵送-淨化持續約0.5秒至約30秒。於其他實例中，於各ALD循環期間，暴露航太部件202、302、402、502、602至第一前驅物持續約0.5秒至約3秒、暴露至第一反應物持續約0.5秒至約3秒，以及泵送-淨化持續約1秒至約10秒。可於約20°C至約500°C，諸如約300°C之溫度下執行ALD製程。

重複各ALD循環自2、3、4、5、6、8、約10、約12，或約15次至約18、約20、約25、約30、約40、約50、約65、約80、約100、約120、約150、約200、約250、約300、約350、約400、約500、約800、約1,000，或更多次，以形成第一沉積層。舉例而言，重複各ALD循環自2次至約1,000次、2次至約800次、2次至約500次、2次至約300次、2次至約250次、2次至約200次、2次至約150次、2次至約120次、2次至約100次、2次至約80次、2次至約50次、2次至約30次、2次至約20次、2次至約15次、2次至約10次、2次至5次、約8次至約1,000次、約8次至約800次、約8次至約500次、約8次至約300次、約8次至約250次、約8次至約200次、約8次至約150次、約8次至約120次、約8次至約100次、約8次至約80次、約8次至約50次、約8次至約30次、約8次至約20次、約8次至約15次、約8次至約10次、約20次至約1,000次、約20次至約800次、約20次至約500次、約20次至約300次、約20次至約250次、約20次至約200次、約20次至約150次、約20次至約120次、約20次至約100次、約20次至約80次、約20次至約50次、約20次至約30次、約50次至約1,000次、約50次至約500次、約50次至約350次、約50次至約300次、約50次至約250次、約50次至約150次，或約50次至約100次，以形成第一沉積層204、310A、404A、504A，或624。

於其他實施例中，氣相沉積製程為CVD製程以及方法包括步驟：同時地暴露航太部件202、302、402、502，或602至第一前驅物及第一反應物，以形成第一沉積層204、310A、404A、504A，624。可於約300°C至約1200°C之溫度下執行CVD製程。可於高於ALD製程之溫度下執行CVD製程。舉例而言，可於約500°C之溫度下執行ALD製程以及可於約1100°C之溫度下執行CVD製程。CVD製程可為於約300°C至約1100°C之溫度下執行之PECVD製程、於約500°C至約1100°C之溫度下執行之低壓CVD製程，或於約500°C至約1100°C之溫度下執行之熱CVD製程。藉由CVD製程沉積第一沉積層204、310A、404A、504A、624可將第一沉積層204、310A、404A、504A、624轉化成結晶相。如此一來，保護塗層200、300、400、500、600可不需進行退火及氧化製程。然而，透過CVD製程沉積之第一沉積層204、310A、404A、504A、624可能需要進行退火及氧化製程以將第一沉積層204、310A、404A、504A、624轉化成較佳結晶總成。

於ALD製程或CVD製程期間，第一前驅物及第一反應物各者可獨立的包括一或更多載氣。在暴露至第一前驅物及第一反應物之間，一或更多淨化氣體可流過航太部件和/或遍及處理腔室。於一些實例中，可使用相同氣體作為載氣及淨化氣體。例示性載氣及淨化氣體可獨立地為或包括氮(N₂ )、氬、氦、氖、氫(H₂ )，或彼等的任何組合之一或更多者。

第一沉積層204、310A、404A、504A，或624之厚度可為約0.1 nm、約0.2 nm、約0.3 nm、約0.4 nm、約0.5 nm、約0.8 nm、約1 nm、約2 nm、約3 nm、約5 nm、約8 nm、約10 nm、約12 nm，或約15 nm至約18 nm、約20 nm、約25 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm、約120 nm，或約150 nm。舉例而言，第一沉積層204、310A、404A、504A，或624之厚度可為約0.1 nm至約150 nm、約0.2 nm至約150 nm、約0.2 nm至約120 nm、約0.2 nm至約100 nm、約0.2 nm至約80 nm、約0.2 nm至約50 nm、約0.2 nm至約40 nm、約0.2 nm至約30 nm、約0.2 nm至約20 nm、約0.2 nm至約10 nm、約0.2 nm至約5 nm、約0.2 nm至約1 nm、約0.2 nm至約0.5 nm、約0.5 nm至約150 nm、約0.5 nm至約120 nm、約0.5 nm至約100 nm、約0.5 nm至約80 nm、約0.5 nm至約50 nm、約0.5 nm至約40 nm、約0.5 nm至約30 nm、約0.5 nm至約20 nm、約0.5 nm至約10 nm、約0.5 nm至約5 nm、約0.5 nm至約1 nm、約2 nm至約150 nm、約2 nm至約120 nm、約2 nm至約100 nm、約2 nm至約80 nm、約2 nm至約50 nm、約2 nm至約40 nm、約2 nm至約30 nm、約2 nm至約20 nm、約2 nm至約10 nm、約2 nm至約5 nm、約2 nm至約3 nm、約10 nm至約150 nm、約10 nm至約120 nm、約10 nm至約100 nm、約10 nm至約80 nm、約10 nm至約50 nm、約10 nm至約40 nm、約10 nm至約30 nm、約10 nm至約20 nm，或約10 nm至約15 nm。

於一或更多個實施例中，第一前驅物含有一或更多鉻前驅物，諸如於圖3A中，一或更多鋁前驅物，諸如於圖2A、4A，以及5A中，或一或更多鉿前驅物，諸如於圖6A中。第一反應物含有一或更多還原劑、一或更多氧化劑、一或更多氮化劑、一或更多矽前驅物、一或更多碳前驅物，或彼等的任何組合。於一些實例中，諸如圖3A，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括金屬鉻、氧化鉻、氮化鉻、矽化鉻、碳化鉻，或彼等的任何組合。於其他實例中，諸如圖2A、4A、5A，以及6A，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁、矽化鋁、碳化鋁，或彼等的任何組合。於進一步實例中，諸如圖6A，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括摻雜鉿的氧化鋁、金屬鉿、氧化鉿、氮化鉿、矽化鉿、碳化鉿，或彼等的任何組合。

鉻前驅物可為或包括環戊二烯基鉻化合物、羥鉻化合物、乙醯丙酮鉻化合物、二氮雜二烯基鉻化合物、彼等的取代物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合之一或更多者。例示性鉻前驅物可為或包括雙(環戊二烯)鉻(Cp₂ Cr)、雙(五甲基環戊二烯)鉻((Me₅ Cp)₂ Cr)、雙(異丙基環戊二烯)鉻((iPrCp)₂ Cr)、雙(乙基苯)鉻((EtBz)₂ Cr)、六羥鉻(Cr(CO)₆ )、乙醯丙酮鉻(Cr(acac)₃ ，亦稱為參(2,4-戊二酮)鉻)、六氟乙醯丙酮鉻(Cr(hfac)₃ )、參(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鉻(III) {Cr(tmhd)₃ }、雙(1,4-二第三丁基二氮雜二烯基)鉻(II)、彼等的異構物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。例示性二氮雜二烯基鉻化合物可具有以下化學式：

其中R及R'各獨立地選自H、C1-C6烷基、芳基、醯基、烷基醯胺基、肼基、甲矽烷基、醛、酮基、C2-C4烯基、炔基，或彼等的取代物。於一些實例中，R各獨立地為選自甲基、乙基、丙基、丁基或彼等之異構物之C1-C6烷基，以及R'為H。舉例而言，R為甲基且R'為H，R為乙基且R'為H，R為異丙基且R'為H，或R為第三丁基且R'為H。

鋁前驅物可為或包括烷基鋁化合物之一或更多者、烷氧基鋁化合物之一或更多者、乙醯丙酮鋁化合物之一或更多者、彼等的取代物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。例示性鋁前驅物可為或包括三甲基鋁、三乙基鋁、三丙基鋁、三丁基鋁、三甲氧基鋁、三乙氧基鋁、三丙氧基鋁、三丁氧基鋁、乙醯丙酮鋁(Al(acac)₃ ，亦稱為參(2,4-戊二酮)鋁)、六氟乙醯丙酮鋁(Al(hfac)₃ )、參二特戊醯基甲酮鋁(DPM₃ Al；(C₁₁ H₁₉ O₂ )₃ Al)、彼等的異構物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。

鉿前驅物可為或包括環戊二烯基鉿化合物之一或更多者、胺基鉿化合物之一或更多者、烷基鉿化合物之一或更多者、烷氧基鉿化合物之一或更多者、彼等的取代物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。例示性鉿前驅物可為或包括雙(甲基環戊二烯)二甲基鉿((MeCp)₂ HfMe₂ )、雙(甲基環戊二烯)甲基甲氧基鉿((MeCp)₂ Hf(OMe)(Me))、雙(環戊二烯)二甲基鉿((Cp)₂ HfMe₂ )、四(第三丁氧基)鉿、異丙氧化鉿((iPrO)₄ Hf)、肆(二甲胺基)鉿(TDMAH)、肆(二乙胺基)鉿(TDEAH)、肆(乙基甲胺基)鉿(TEMAH)、彼等的異構物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。

鈦前驅物可為或包括環戊二烯基鈦化合物之一或更多者、胺基鈦化合物之一或更多者、烷基鈦化合物之一或更多者、烷氧基鈦化合物一或更多者、彼等的取代物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。例示性鈦前驅物可為或包括雙(甲基環戊二烯)二甲基鈦((MeCp)₂ TiMe₂ )、雙(甲基環戊二烯)甲基甲氧基鈦((MeCp)₂ Ti(OMe)(Me))、雙(環戊二烯)二甲基鈦((Cp)₂ TiMe₂ )、四(第三丁氧基)鈦、異丙氧化鈦((iPrO)₄ Ti)、肆(二甲胺基)鈦(TDMAT)、肆(二乙胺基)鈦(TDEAT)、肆(乙基甲胺基)鈦(TEMAT)、彼等的異構物、彼等的複合物、彼等的加成物、彼等的鹽，或彼等的任何組合。

於一或更多個實例中，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括金屬鉻以及第一反應物含有一或更多還原劑。於一些實例中，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括金屬鋁以及第一反應物含有一或更多還原劑。於其他實例中，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括金屬鉿以及第一反應物含有一或更多還原劑。例示性還原劑可為或包括氫(H₂ )、氨、肼、一或更多肼化合物、一或更多醇、環己二烯、二氫吡嗪、含鋁化合物、彼等的加成物、彼等的鹽、彼等的電漿衍生物，或彼等的任何組合。

於一些實例中，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括氧化鉻以及第一反應物含有一或更多氧化劑。於其他實例中，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括氧化鋁以及第一反應物含有一或更多氧化劑。於進一步實例中，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括氧化鉿以及第一反應物含有一或更多氧化劑。例示性氧化劑可為或包括水(如，蒸汽)、氧(O₂ )、原子氧、臭氧、一氧化二氮、一或更多過氧化物、一或更多醇、彼等的電漿，或彼等的任何組合。

於一或更多個實例中，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括氮化鉻以及第一反應物含有一或更多氮化劑。於其他實例中，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括氮化鋁以及第一反應物含有一或更多氮化劑。於一些實例中，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括氮化鉿以及第一反應物含有一或更多氮化劑。例示性氮化劑可為或包括氨、原子氮、一或更多肼、一氧化氮、彼等的電漿，或彼等的任何組合。

於一或更多個實例中，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括矽化鉻以及第一反應物含有一或更多矽前驅物。於一些實例中，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括矽化鋁以及第一反應物含有一或更多矽前驅物。於其他實例中，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括矽化鉿以及第一反應物含有一或更多矽前驅物。例示性矽前驅物可為或包括矽烷、二矽烷、三矽烷、四矽烷、五矽烷、六矽烷、一氯矽烷、二氯矽烷、三氯矽烷、四氯矽烷、六氯矽烷、經取代的矽烷、彼等的電漿衍生物，或彼等的任何組合。

於一些實例中，第一沉積層310A為含鉻層，其可為或包括碳化鉻以及第一反應物含有一或更多碳前驅物。於其他實例中，第一沉積層204、404A、504A，或624為含鋁層，其可為或包括碳化鋁以及第一反應物含有一或更多碳前驅物。於進一步實例中，第一沉積層624為含鉿層，其可為或包括碳化鉿以及第一反應物含有一或更多碳前驅物。例示性碳前驅物可為或包括一或更多烷烴、一或更多烯烴、一或更多炔烴、彼等的取代物、彼等的電漿，或彼等的任何組合。

於方塊130，航太部件402、502、602選擇性地暴露至第二前驅物及第二反應物，以於第一沉積層404A、504A，或624上形成第二沉積層410A、516，或616以增加至保護塗層400、500、600，如圖4A、5A，以及6A中所示。第一沉積層404A、504A，或624或圖4A、5A，以及6A以及第二沉積層410A、516、616或圖4A、5A，以及6A，分別具有彼此不同的組成。於一些實例中，第一前驅物和第二前驅物為不同前驅物，諸如第一前驅物為第一類金屬來源及第二前驅物為第二類金屬來源並且第一及第二類金屬不同。儘管圖2A及圖3A未圖示具有第二沉積層，保護塗層200、300可包括具有與第一沉積層204、310A不同組成之一或更多第二沉積層。

於一或更多個實施例中，第二前驅物為或包括一或更多鋁前驅物或一或更多鉻前驅物；然而，第二前驅物可為或包括一或更多鋁前驅物、一或更多鉻前驅物、一或更多鉿前驅物、一或更多釔前驅物，或彼等的任何組合。第二反應物可為用作第一反應物之任何其他反應物。舉例而言，第二反應物可為或包括一或更多還原劑、一或更多氧化劑、一或更多氮化劑、一或更多矽前驅物、一或更多碳前驅物，或彼等的任何組合，如以上描述及論述的。於ALD製程期間，第二前驅物及第二反應物可各獨立地包括一或更多載氣。在暴露至第二前驅物及第二反應物之間，一或更多淨化氣體可流過航太部件和/或遍及處理腔室。於一些實例中，可使用相同的氣體作為載氣及淨化氣體。例示性載氣及淨化氣體可獨立地為或包括氮(N₂ )、氬、氦、氖、氫(H₂ )，或彼等的任何組合中之一或更多者。

於一或更多個實施例中，第二沉積層410A、516、616含有氧化鉻或氧化鋁；然而，第二沉積層410A、516、616可含有氮化鋁、氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化釔、氮化釔、釔矽氮化物、氧化鉿、氮化鉿、矽化鉿、鉿矽酸鹽、氧化鈦、氮化鈦、矽化鈦、鈦矽酸鹽，或彼等的任何組合。於一或更多個實例中，若第一沉積層204、310A、404A、504A，或624含有氧化鋁或氮化鋁，則第二沉積層410A、516、616不含有氧化鋁或氮化鋁。類似地，若第一沉積層204、310A、404A、504A，或624含有氧化鉻或氮化鉻，則第二沉積層410A、516、616不含有氧化鉻或氮化鉻。若第一沉積層204、310A、404A、504A，或624含有氧化鉿或氮化鉿，則第二沉積層410A、516、616不含有氧化鉿或氮化鉿。

ALD製程之各循環包括步驟：暴露航太部件至第二前驅物、執行泵送-淨化、暴露航太部件至第二反應物，以及執行泵送-淨化，以形成第二沉積層410A、516、616。第二前驅物及第二反應物的順序可相反，使得ALD循環包括步驟：暴露航太部件之表面至第二反應物、執行泵送-淨化、暴露航太部件至第二前驅物，以及執行泵送-淨化，以形成第二沉積層410A、516、616。

於一或更多個實例中，於各ALD循環期間，將航太部件402、502、602暴露至第二前驅物持續約0.1秒至約10秒、暴露至第二反應物持續約0.1秒至約10秒，以及泵送-淨化持續約0.5秒至約30秒。於其他實例中，於各ALD循環期間，將航太部件402、502、602暴露至第二前驅物持續約0.5秒至約3秒、暴露至第二反應物持續約0.5秒至約3秒，以及泵送-淨化持續約1秒至約10秒。可於約20°C至約500°C，諸如約300°C之溫度下執行ALD製程。

重複各ALD循環自2、3、4、5、6、8、約10、約12，或約15次至約18、約20、約25、約30、約40、約50、約65、約80、約100、約120、約150、約200、約250、約300、約350、約400、約500、約800、約1,000，或更多次，以形成第二沉積層410A、516、616。舉例而言，重複各ALD循環自2次至約1,000次、2次至約800次、2次至約500次、2次至約300次、2次至約250次、2次至約200次、2次至約150次、2次至約120次、2次至約100次、2次至約80次、2次至約50次、2次至約30次、2次至約20次、2次至約15次、2次至約10次、2次至5次、約8次至約1,000次、約8次至約800次、約8次至約500次、約8次至約300次、約8次至約250次、約8次至約200次、約8次至約150次、約8次至約120次、約8次至約100次、約8次至約80次、約8次至約50次、約8次至約30次、約8次至約20次、約8次至約15次、約8次至約10次、約20次至約1,000次、約20次至約800次、約20次至約500次、約20次至約300次、約20次至約250次、約20次至約200次、約20次至約150次、約20次至約120次、約20次至約100次、約20次至約80次、約20次至約50次、約20次至約30次、約50次至約1,000次、約50次至約500次、約50次至約350次、約50次至約300次、約50次至約250次、約50次至約150次，或約50次至約100次，以形成第二沉積層410A、516、616。

第二沉積層410A、516、616之厚度可為約0.1 nm、約0.2 nm、約0.3 nm、約0.4 nm、約0.5 nm、約0.8 nm、約1 nm、約2 nm、約3 nm、約5 nm、約8 nm、約10 nm、約12 nm，或約15 nm至約18 nm、約20 nm、約25 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm、約120 nm，或約150 nm。舉例而言，第二沉積層410A、516、616之厚度可為約0.1 nm至約150 nm、約0.2 nm至約150 nm、約0.2 nm至約120 nm、約0.2 nm至約100 nm、約0.2 nm至約80 nm、約0.2 nm至約50 nm、約0.2 nm至約40 nm、約0.2 nm至約30 nm、約0.2 nm至約20 nm、約0.2 nm至約10 nm、約0.2 nm至約5 nm、約0.2 nm至約1 nm、約0.2 nm至約0.5 nm、約0.5 nm至約150 nm、約0.5 nm至約120 nm、約0.5 nm至約100 nm、約0.5 nm至約80 nm、約0.5 nm至約50 nm、約0.5 nm至約40 nm、約0.5 nm至約30 nm、約0.5 nm至約20 nm、約0.5 nm至約10 nm、約0.5 nm至約5 nm、約0.5 nm至約1 nm、約2 nm至約150 nm、約2 nm至約120 nm、約2 nm至約100 nm、約2 nm至約80 nm、約2 nm至約50 nm、約2 nm至約40 nm、約2 nm至約30 nm、約2 nm至約20 nm、約2 nm至約10 nm、約2 nm至約5 nm、約2 nm至約3 nm、約10 nm至約150 nm、約10 nm至約120 nm、約10 nm至約100 nm、約10 nm至約80 nm、約10 nm至約50 nm、約10 nm至約40 nm、約10 nm至約30 nm、約10 nm至約20 nm，或約10 nm至約15 nm。

於一些實例中，諸如圖4A，第一沉積層410A為含鉻層，其含有氧化鉻、氮化鉻，或彼等的組合，以及第二沉積層410A含有氧化鋁、氮化矽、氧化鉿、鉿矽酸鹽、氧化鈦，或彼等的任何組合中之一或更多者。

可使用CVD製程沉積第二沉積層410A、516、616。可於約300°C至約1200°C之溫度下執行CVD製程。可於高於ALD製程之溫度下執行CVD製程。舉例而言，可於約500°C之溫度下執行ALD製程及可於約1100°C之溫度下執行CVD製程。CVD製程可為於約300°C至約1100°C之溫度下執行之PECVD製程、於約500°C至約1100°C之溫度下執行之低壓CVD製程，或於約500°C至約1100°C之溫度下執行之熱CVD製程。藉由CVD製程沉積第二沉積層410A、516、616可將第二沉積層410A、516、616轉化成結晶相。如此一來，保護塗層200、300、400、500、600可不需進行退火及氧化製程。然而，透過CVD製程沉積的第二沉積層410A、516、616可能需要退火及氧化製程以將第二沉積層410A、516、616轉化成較佳結晶總成。

於方塊140，將航太部件602選擇性地暴露至第三前驅物以及第三反應物，以於第二沉積層616上形成第三沉積層618以增加至保護塗層600，諸如圖6A中所示。第一沉積層624、第二沉積層616，以及第三沉積層618各具有彼此不同的組成。於一些實例中，第三前驅物為與第一及第二前驅物不同之前驅物。第三沉積層618可具有與第二沉積層616相同的厚度。此外，可以與第二沉積層616相同的製程或方式，包括沉積方法、時間，以及循環，來形成第三沉積層618。如此一來，於方塊130論述的所有參數適用於方塊140。

於一或更多個實施例中，第三前驅物為或包括一或更多鋁前驅物；然而，第三前驅物可為或包括一或更多鋁前驅物、一或更多鉻前驅物、一或更多鉿前驅物、一或更多釔前驅物，或彼等的任何組合。於一些實例中，諸如圖6A，第一沉積層624為摻雜鉿的氧化鋁，第二沉積層616為含有氧化鉻之含鉻層，以及第三沉積層618為含有氧化鋁之一或更多者之含鋁層。

於方塊150，方法100包括步驟：選擇性地將航太部件502、602重複暴露至第一前驅物及第一反應物、第二前驅物及第二反應物，和/或第三前驅物及第三反應物一或更多次，直到達到或達成希望的厚度，諸如圖5A及6A中所示。若已達成保護塗層200、300、400希望的厚度，則移動至方塊160。若未達到保護塗層500、600希望的厚度，則開始將航太部件502暴露至第一前驅物及第一反應物以形成第三沉積層518、將航太部件502暴露至第二前驅物及第二反應物以形成第四沉積層520，以及將航太部件502暴露至第一前驅物及第一反應物以形成第五沉積層522之另一沉積循環，如圖5A中所示，或藉由將航太部件602暴露至第二前驅物及第二反應物以形成第四沉積層620以及將航太部件602暴露至第三前驅物及第三反應物以形成第五沉積層622之另一沉積循環，如圖6A中所示。重複沉積循環直到達成保護塗層500、600希望的厚度。

於一或更多個實施例中，保護塗層500、600可含有自1、2、3、4、5、6、7、8，或9對之第一及第二沉積層(如，504A及516、518及520)或第二及第三沉積層(如，616及618、620及622)至約10、約12、約15、約20、約25、約30、約40、約50、約65、約80、約100、約120、約150、約200、約250、約300、約500、約800，或約1,000對之第一及第二沉積層504A、516或第二及第三沉積層616、618。舉例而言，保護塗層500、600可含有自1至約1,000、1至約800、1至約500、1至約300、1至約250、1至約200、1至約150、1至約120、1至約100、1至約80、1至約65、1至約50、1至約30、1至約20、1至約15、1至約10、1至約8、1至約6、1至5、1至4、1至3、約5至約150、約5至約120、約5至約100、約5至約80、約5至約65、約5至約50、約5至約30、約5至約20、約5至約15、約5至約10、約5至約8、約5至約7、約10至約150、約10至約120、約10至約100、約10至約80、約10至約65、約10至約50、約10至約30、約10至約20、約10至約15，或約10至約12對之第一及第二沉積層504A、516或第二及第三沉積層616、618。於一或更多個實施例中，保護塗層500、600可含有奇數的層，使得具有額外的第一沉積層、第二沉積層，或第三沉積層，如圖5A中所示。

保護塗層200、300、400、500、600之總厚度可為約1 nm、約2 nm、約3 nm、約5 nm、約8 nm、約10 nm、約12 nm、約15 nm、約20 nm、約30 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm，或約120 nm至約150 nm、約180 nm、約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約500 nm、約800 nm、約1,000 nm、約2,000 nm、約3,000 nm、約4,000 nm、約5,000 nm、約6,000 nm、約7,000 nm、約8,000 nm、約9,000 nm、約10,000 nm，或更厚。於一些實例中，保護塗層200、300、400、500、600之厚度可小於10 µm (小於10,000 nm)。舉例而言，保護塗層200、300、400、500、600之厚度可為約1 nm至小於10,000 nm、約1 nm至約8,000 nm、約1 nm至約6,000 nm、約1 nm至約5,000 nm、約1 nm至約3,000 nm、約1 nm至約2,000 nm、約1 nm至約1,500 nm、約1 nm至約1,000 nm、約1 nm至約500 nm、約1 nm至約400 nm、約1 nm至約300 nm、約1 nm至約250 nm、約1 nm至約200 nm、約1 nm至約150 nm、約1 nm至約100 nm、約1 nm至約80 nm、約1 nm至約50 nm、約20 nm至約500 nm、約20 nm至約400 nm、約20 nm至約300 nm、約20 nm至約250 nm、約20 nm至約200 nm、約20 nm至約150 nm、約20 nm至約100 nm、約20 nm至約80 nm、約20 nm至約50 nm、約30 nm至約400 nm、約30 nm至約200 nm、約50 nm至約500 nm、約50 nm至約400 nm、約50 nm至約300 nm、約50 nm至約250 nm、約50 nm至約200 nm、約50 nm至約150 nm、約50 nm至約100 nm、約80 nm至約250 nm、約80 nm至約200 nm、約80 nm至約150 nm、約80 nm至約100 nm、約50 nm至約80 nm、約100 nm至約500 nm、約100 nm至約400 nm、約100 nm至約300 nm、約100 nm至約250 nm、約100 nm至約200 nm，或約100 nm至約150 nm。

於方塊160，於保護塗層200、300、400、500、600上執行選擇性氧化及退火製程，如圖2B、3B、4B、5B，以及6B中所示。舉例而言，當沉積層之一或更多者沉積成非晶相時可執行選擇性退火及氧化製程。此外，若藉由CVD製程沉積一或更多層，則CVD製程可將一或更多層轉化成結晶相。如此一來，保護塗層200、300、400、500、600可能不需進行退火及氧化製程。然而，透過CVD製程沉積的一或更多層可能需要進行退火及氧化製程以將一或更多層轉化成較佳結晶總成。可於約500°C至約1,100°C之溫度下執行退火及氧化製程。

氧化製程可部分地氧化保護塗層200、300、400、500、600。於一些實例中，於氧化及退火製程期間，保護塗層200、300、400、500、600可轉化成為壓結層208、308、408、508、608。於氧化及退火製程期間，高溫將保護塗層200、300、400、500、600內之層聚合成單一結構，其中新結晶總成增進保護塗層200或壓結層208、308、408、508、608之完整性及保護性質。

具有結晶總成之保護塗層200、300、400、500、600增進保護塗層200、300、400、500、600之強度、壽命，以及耐久性，以及減少航太部件202、302、402、502、602之表面的氧化率及自航太部件202、302、402、502、602之鋁耗乏率兩者。如此一來，呈結晶相之保護塗層200、300、400、500、600增加航太部件202、302、402、502、602之抗氧化性及抗腐蝕性。退火製程可為或包括熱退火、電漿退火、紫外線退火、雷射退火，或彼等的任何組合。此外，在沉積另一層之前，保護塗層200、300、400、500、600之各沉積層可個別地經退火及氧化，而不是於相同時間一起退火及氧化所有沉積層。執行選擇性退火及氧化製程可進一步增進及強化保護塗層200、300、400、500、600之保護性質。

此外，於氧化及退火製程期間，最靠近保護塗層200、300、400、500、600之航太部件202、302、402、502、602的層或區域206、306、406、506、606為耗乏鋁或富含鋁相，形成設置於航太部件202、302、402、502、602與第一沉積層204、310A、404A、504A、624間之中間區域206、306、406、506、606，以及進一步形成壓結層208、308、408、508、608中之氧化鋁層或區域204、314、404B、504B、624。來自中間區域206、306、406、506、606之鋁擴散進入壓結層208、308、408、508、608中，使中間區域206、306、406、506、606耗乏鋁以及同時地形成氧化鋁層或區域204、314、404B、504B、624。形成的氧化鋁層或區域204、314、404B、504B、624具有結晶總成。

中間區域206、306、406、506、606的厚度可因數種原因而變化，諸如存在於航太部件202、302、402、502、602中之鋁含量、保護塗層200、300、400、500、600經退火的時間長短，以及退火製程的溫度。然而，具有較佳結晶總成之保護塗層200、300、400、500、600降低自中間區域206、306、406、506、606之鋁耗乏率，以及進一步保護航太部件202、302、402、502、602不受腐蝕和氧化。

結晶的保護塗層200、300、400、500、600降低形成於航太部件202、302、402、502、602之表面之含鎳氧化物的含量。舉例而言，利用保護塗層200、300、400、500、600會造成低於10%之含鎳氧化物形成於航太部件202、302、402、502、602之表面上，諸如低於5%。

於氧化及退火製程期間，加熱設置於航太部件202、302、402、502、602上之保護塗層200、300、400、500、600至大於約500°C之溫度。於一些實施例中，加熱設置於航太部件202、302、402、502、602上之保護塗層200、300、400、500、600至大於約800°C之溫度。舉例而言，於氧化及退火製程期間，加熱設置於航太部件202、302、402、502、602之保護塗層200、300、400、500、600至約500°C至約1,500°C、約600°C至約1,400°C、約700°C至約1,300°C、約800°C至約1,200°C、約900°C至約1,100°C、約900°C至約1,000°C，或約1050°C之溫度。氧化及退火製程可發生於空氣環境中。若執行超過一次的退火及氧化製程(即，個別地退火及氧化沉積層)，則各退火及氧化製程可發生於相同的溫度，或各退火及氧化製程可發生於不同的溫度。

於氧化及退火製程期間，保護塗層200、300、400、500、600可於低壓(如，自約0.1托至少於760托)、於環境壓力(如，約760托)，和/或於高壓(如，自大於760托(1 atm)至約3,678托(約5 atm))下真空。於氧化及退火製程期間，保護塗層200、300、400、500、600可暴露至含有一或更多氣體之氛圍。於退火製程期間使用之例示性氣體可為或包括氮(N₂ )、氬、氦、氫(H₂ )、氧(O₂ )、空氣，或彼等的任何組合。可執行氧化及退火製程持續約0.01秒至約10分鐘。於一些實例中，氧化及退火製程可為熱退火並且維持持續約1分鐘至約24小時，諸如約10分鐘至約10小時。於其他實例中，氧化及退火製程可為雷射退火或尖波退火並且維持持續約1毫秒、約100毫秒，或約1秒至約5秒、約10秒，或約15秒。

保護塗層200、300、400、500、600之厚度可為約1 nm、約2 nm、約3 nm、約5 nm、約8 nm、約10 nm、約12 nm、約15 nm、約20 nm、約30 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm，或約120 nm至約150 nm、約180 nm、約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約500 nm、約700 nm、約850 nm、約1,000 nm、約1,200 nm、約1,500 nm、約2,000 nm、約3,000 nm、約4,000 nm、約5,000 nm、約6,000 nm、約7,000 nm、約8,000 nm、約9,000 nm、約10,000 nm，或更厚。於一些實例中，保護塗層250或壓結膜240之厚度可小於10 µm (小於10,000 nm)。舉例而言，保護塗層200、300、400、500、600之厚度可為約1 nm至小於10,000 nm、約1 nm至約8,000 nm、約1 nm至約6,000 nm、約1 nm至約5,000 nm、約1 nm至約3,000 nm、約1 nm至約2,000 nm、約1 nm至約1,500 nm、約1 nm至約1,000 nm、約1 nm至約500 nm、約1 nm至約400 nm、約1 nm至約300 nm、約1 nm至約250 nm、約1 nm至約200 nm、約1 nm至約150 nm、約1 nm至約100 nm、約1 nm至約80 nm、約1 nm至約50 nm、約20 nm至約500 nm、約20 nm至約400 nm、約20 nm至約300 nm、約20 nm至約250 nm、約20 nm至約200 nm、約20 nm至約150 nm、約20 nm至約100 nm、約20 nm至約80 nm、約20 nm至約50 nm、約30 nm至約400 nm、約30 nm至約200 nm、約50 nm至約500 nm、約50 nm至約400 nm、約50 nm至約300 nm、約50 nm至約250 nm、約50 nm至約200 nm、約50 nm至約150 nm、約50 nm至約100 nm、約80 nm至約250 nm、約80 nm至約200 nm、約80 nm至約150 nm、約80 nm至約100 nm、約50 nm至約80 nm、約100 nm至約500 nm、約100 nm至約400 nm、約100 nm至約300 nm、約100 nm至約250 nm、約100 nm至約200 nm，或約100 nm至約150 nm。

於一或更多個實施例中，保護塗層200、300、400、500、600可具有相對高度的均勻性。保護塗層200、300、400、500、600可具有個別保護塗層200、250之厚度之小於50%、小於40%，或小於30%的均勻性。保護塗層200、300、400、500、600可獨立地具有厚度之自約0%、約0.5%、約1%、約2%、約3%、約5%、約8%，或約10%至約12%、約15%、約18%、約20%、約22%、約25%、約28%、約30%、約35%、約40%、約45%，或小於50%的均勻性。舉例而言，保護塗層200、300、400、500、600可獨立地具有厚度之自約0%至約50%、約0%至約40%、約0%至約30%、約0%至小於30%、約0%至約28%、約0%至約25%、約0%至約20%、約0%至約15%、約0%至約10%、約0%至約8%、約0%至約5%、約0%至約3%、約0%至約2%、約0%至約1%、約1%至約50%、約1%至約40%、約1%至約30%、約1%至小於30%、約1%至約28%、約1%至約25%、約1%至約20%、約1%至約15%、約1%至約10%、約1%至約8%、約1%至約5%、約1%至約3%、約1%至約2%、約5%至約50%、約5%至約40%、約5%至約30%、約5%至小於30%、約5%至約28%、約5%至約25%、約5%至約20%、約5%至約15%、約5%至約10%、約5%至約8%、約10%至約50%、約10%至約40%、約10%至約30%、約10%至小於30%、約10%至約28%、約10%至約25%、約10%至約20%、約10%至約15%，或約10%至約12%的均勻性。

於一些實施例中，可用整個材料之不同比例金屬來形成或以其他方式製造保護塗層200、300、400、500、600，諸如基礎金屬內之摻雜金屬或分級金屬(grading metal)，其中任何金屬可呈任何化學氧化形式(如，氧化物、氮化物、矽化物、碳化物，或彼等的組合)。於一或更多個實例中，沉積第一沉積層204、310A、404A、504A、624至第一厚度以及沉積第二沉積層410A、516、616至第二厚度，其中第一厚度或著小於或著大於第二厚度。舉例而言，於方塊120期間，可藉由二或更多(3、4、5、6、7、8、9、10，或更多)次ALD循環來沉積第一沉積層204、310A、404A、504A、624以製造分別相同含量的子層(如，各ALD循環一子層)，接著可藉由一次ALD循環或次數小於或大於用以沉積第一沉積層204、310A、404A、504A，或624之ALD循環之次數的數次ALD循環來沉積第二沉積層410A、516、616。於其他實例中，藉由CVD可沉積第一沉積層204、310A、404A、504A、624至第一厚度以及藉由ALD沉積第二沉積層410A、516、616至小於第一厚度的第二厚度。

於其他實施例中，可使用ALD製程來沉積第一沉積層204、310A、404A、504A、624和/或第二沉積層410A、516、616，其中在ALD製程期間藉由包括摻雜劑前驅物來摻雜沉積的材料。於一些實例中，相對於用以沉積基礎材料之ALD循環，摻雜劑前驅物可包括於個別ALD循環中。於其他實例中，於ALD循環期間，摻雜劑前驅物可與使用的任何化學前驅物共同注入。於進一步實例中，於ALD循環期間，摻雜劑前驅物可與化學前驅物分開注入。舉例而言，一次ALD循環可包括暴露航太部件至：第一前驅物、泵送-淨化、摻雜劑前驅物、泵送-淨化、第一反應物，以及泵送-淨化，以形成沉積層。於一些實例中，一次ALD循環可包括暴露航太部件至：摻雜劑前驅物、泵送-淨化、第一前驅物、泵送-淨化、第一反應物，以及泵送-淨化，以形成沉積層。於其他實例中，一次ALD循環可包括暴露航太部件至：第一前驅物、摻雜劑前驅物、泵送-淨化、第一反應物，以及泵送-淨化，以形成沉積層。

於一或更多個實施例中，第一沉積層204、310A、404A、504A、624和/或第二沉積層410A、516、616含有一或更多基礎材料及一或更多摻雜材料。基礎材料為或含有氧化鋁、氧化鉻，或氧化鋁及氧化鉻的組合。摻雜材料為或含有鉿、氧化鉿、釔、氧化釔、鈰、氧化鈰、矽、氧化矽、彼等的氮化物，或彼等的任何組合。本文中所描述的任何前驅物或試劑可用作摻雜前驅物或摻雜劑。例示性鈰前驅物可為或包括一或更多四(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)鈰(IV) (Ce(TMHD)₄ )、三(環戊二烯)鈰((C₅ H₅ )₃ Ce)、三(丙基環戊二烯)鈰([(C₃ H₇ )C₅ H₄ ]₃ Ce)、三(四甲基環戊二烯)鈰([(CH₃ )₄ C₅ H]₃ Ce)，或彼等的任何組合。

第一沉積層204、310A、404A、504A，或624、第二沉積層410A、516、616、保護塗層200、300、400、500、600，和/或壓結層208、308、408、508、608內，摻雜材料之濃度可為約0.01原子百分比(at%)、約0.05 at%、約0.08 at%、約0.1 at%、約0.5 at%、約0.8 at%、約1 at%、約1.2 at%、約1.5 at%、約1.8 at%，或約2 at%至約2.5 at%、約3 at%、約3.5 at%、約4 at%、約5 at%、約8 at%、約10 at%、約15 at%、約20 at%、約25 at%，或約30 at%。舉例而言，第一沉積層204、310A、404A、504A，或624、第二沉積層410A、516、616，保護塗層200、300、400、500、600，和/或壓結層208、308、408、508、608內，摻雜材料之濃度可為約0.01 at%至約30 at%、約0.01 at%至約25 at%、約0.01 at%至約20 at%、約0.01 at%至約15 at%、約0.01 at%至約12 at%、約0.01 at%至約10 at%、約0.01 at%至約8 at%、約0.01 at%至約5 at%、約0.01 at%至約4 at%、約0.01 at%至約3 at%、約0.01 at%至約2.5 at%、約0.01 at%至約2 at%、約0.01 at%至約1.5 at%、約0.01 at%至約1 at%、約0.01 at%至約0.5 at%、約0.01 at%至約0.1 at%、約0.1 at%至約30 at%、約0.1 at%至約25 at%、約0.1 at%至約20 at%、約0.1 at%至約15 at%、約0.1 at%至約12 at%、約0.1 at%至約10 at%、約0.1 at%至約8 at%、約0.1 at%至約5 at%、約0.1 at%至約4 at%、約0.1 at%至約3 at%、約0.1 at%至約2.5 at%、約0.1 at%至約2 at%、約0.1 at%至約1.5 at%、約0.1 at%至約1 at%、約0.1 at%至約0.5 at%、約1 at%至約30 at%、約1 at%至約25 at%、約1 at%至約20 at%、約1 at%至約15 at%、約1 at%至約12 at%、約1 at%至約10 at%、約1 at%至約8 at%、約1 at%至約5 at%、約1 at%至約4 at%、約1 at%至約3 at%、約1 at%至約2.5 at%、約1 at%至約2 at%，或約1 at%至約1.5 at%。

於一或更多個實施例中，保護塗層200、300、400、500、600包括含有氧化鋁(或其他基礎材料)之第一沉積層204、310A、404A、504A、624及含有氧化鉻(或其他摻雜材料)之第二沉積層410A、516、616，或具有含有氧化鉻(或其他摻雜材料)之第一沉積層204、310A、404A、504A、624及含有氧化鋁(或其他基礎材料)之第二沉積層410A、516、616。於一或更多個實例中，保護塗層200、300、400、500、600含有氧化鋁及氧化鉻的組合、摻雜鉿的氧化鋁、鉿鋁化物，或彼等的任何組合。舉例而言，第一沉積層204、310A、404A、504A、624含有氧化鋁及第二沉積層410A、516、616含有氧化鉻，或者第一沉積層204、310A、404A、504A、624含有氧化鉻及第二沉積層410A、516、616含有氧化鋁。於其他實例中，保護塗層300、400、500、600包括由氧化鋁及氧化鉻之層所形成的壓結層208、308、408、508、608。於一或更多個實施例中，於含有氧化鋁(或其他基礎材料)之壓結層208、308、408、508、608內，保護塗層200、300、400、500、600具有約0.01 at%、約0.05 at%、約0.08 at%、約0.1 at%、約0.5 at%、約0.8 at%，或約1 at%至約1.2 at%、約1.5 at%、約1.8 at%、約2 at%、約2.5 at%、約3 at%、約3.5 at%、約4 at%、約4.5 at%，或約5 at%之鉿(或其他摻雜材料)的濃度。舉例而言，於含有氧化鋁(或其他基礎材料)之壓結層608內，保護塗層600具有約0.01 at%至約10 at%、約0.01 at%至約8 at%、約0.01 at%至約5 at%、約0.01 at%至約4 at%、約0.01 at%至約3 at%、約0.01 at%至約2.5 at%、約0.01 at%至約2 at%、約0.01 at%至約1.5 at%、約0.01 at%至約1 at%、約0.01 at%至約0.5 at%、約0.01 at%至約0.1 at%、約0.01 at%至約0.05 at%、約0.1 at%至約5 at%、約0.1 at%至約4 at%、約0.1 at%至約3 at%、約0.1 at%至約2.5 at%、約0.1 at%至約2 at%、約0.1 at%至約1.5 at%、約0.1 at%至約1 at%、約0.1 at%至約0.5 at%、約0.5 at%至約5 at%、約0.5 at%至約4 at%、約0.5 at%至約3 at%、約0.5 at%至約2.5 at%、約0.5 at%至約2 at%、約0.5 at%至約1.5 at%、約0.5 at%至約1 at%、約1 at%至約5 at%、約1 at%至約4 at%、約1 at%至約3 at%、約1 at%至約2.5 at%、約1 at%至約2 at%，或約1 at%至約1.5 at%之鉿(或其他摻雜材料)的濃度。

圖7A及7B根據本文中所描述及論述之一或更多實施例為包含鎳及鋁且具有保護塗層730設置於其上之航太部件700的示意視圖。圖7A為航太部件700的透視圖及圖7B為航太部件700的橫截面圖。保護塗層730可為或包括如本文中所描述及論述之一或更多沉積層、一或更多壓結膜，或彼等的任何組合。舉例而言，保護塗層730可為或包括圖2B之保護塗層200、圖3B之保護塗層300、圖4B之保護塗層400、圖5B之保護塗層500，和/或圖6B之保護塗層600之一或更多者。類似地，航太部件700可為或包括圖2A-2B、圖3A-3B、圖4A-4B、圖5A-5B、及圖6A-6B個別之航太部件202、302、402、502、602。如本文中所描述及論述的航太部件，包括航太部件700，可為或包括渦輪、航空器、太空船，或可包括一或更多渦輪之其他裝置(如，壓縮機、泵、渦輪風扇、增壓機，以及類似者)之一或更多部件或彼等的部分。例示性航太部件700可為或包括渦輪葉、渦輪葉片、支撐構件、框、肋、鰭、針狀鰭、燃燒器燃料噴嘴、燃燒器屏蔽、內部冷卻通道，或彼等的任何組合。

航太部件700具有一或更多外或外部表面710及一或更多內或內部表面720。內部表面720可界定一或更多航太部件700內延伸或含有的空腔702。空腔702可為設置於內部表面720內之通道、通路，或類似者。空腔702可具有一或更多開口704、706，以及708。航太部件700內之各空腔702典型地具有大於1之深寬比(如，長度除以寬度)。本文中描述及論述的方法提供沉積和/或以其他方式形成內部表面720上具有高深寬比(大於1)和/或於空腔702內之保護塗層200、300、400、500、600。

空腔702之深寬比可為自約2、約3、約5、約8、約10，或約12至約15、約20、約25、約30、約40、約50、約65、約80、約100、約120、約150、約200、約250、約300、約500、約800、約1,000，或更大。舉例而言，空腔702之深寬比可為自約2至約1,000、約2至約500、約2至約200、約2至約150、約2至約120、約2至約100、約2至約80、約2至約50、約2至約40、約2至約30、約2至約20、約2至約10、約2至約8、約5至約1,000、約5至約500、約5至約200、約5至約150、約5至約120、約5至約100、約5至約80、約5至約50、約5至約40、約5至約30、約5至約20、約5至約10、約5至約8、約10至約1,000、約10至約500、約10至約200、約10至約150、約10至約120、約10至約100、約10至約80、約10至約50、約10至約40、約10至約30、約10至約20、約20至約1,000、約20至約500、約20至約200、約20至約150、約20至約120、約20至約100、約20至約80、約20至約50、約20至約40，或約20至約30。

航太部件700及彼之任何表面，包括一或更多外或外部表面710和/或一或更多內或內部表面720，可由下列者形成、含有下列者，或以其他方式包括下列者：一或更多金屬，諸如鎳、鋁、鉻、鐵、鈦、鉿、一或更多鎳超合金、一或更多英高鎳合金、一或更多赫史特合金、一或更多蒙鎳合金、彼等的合金，或彼等的任何組合。舉例而言，航太部件700可包含英高鎳617、英高鎳625、英高鎳718、英高鎳X-750、海恩斯214合金、蒙鎳404，和/或蒙鎳K-500。可於航太部件700之任何表面上，包括一或更多外或外部表面710和/或一或更多內或內部表面720，沉積、形成，或以其他方式製造保護塗層730。

如本文中所描述及論述之保護塗層可為或包括沉積或以其他方式形成在航太部件之任何表面上之層疊膜堆疊、壓結膜、漸變組成，和/或單片膜之一或更多者。於一些實例中，保護塗層含有自約1%至約100%之氧化鉻。保護塗層為保形的且根據表面拓樸實質上覆蓋粗糙表面特徵，包括開孔、盲孔，以及表面之非視線區域。保護塗層不會實質地增加表面粗糙度，以及於一些實施例中，藉由保形地塗覆粗糙度至其聚合，保護塗層可降低表面粗糙度。保護塗層可具有來自沉積之顆粒，該等顆粒實質上大於航太部件之粗糙度但被視為與單片膜分離。保護塗層實質上良好黏著並且沒有針孔。保護塗層的厚度在40%之1標準差(1-sigma)內變化。於一或更多個實施例中，厚度變化小於20%、10%、5%、1%，或0.1%之1標準差。

當航太部件暴露至空氣、氧、硫和/或硫化合物、酸、鹼、鹽(如，Na、K、Mg、Li，或Ca鹽)，或彼等的任何組合時，保護塗層提供腐蝕和氧化保護。

本文中所描述的一或更多實施例包括使用製造第一材料(如，氧化鉻、氧化鋁，和/或氮化鋁)及另一第二材料之交替的奈米層疊之方法而用於保存底層含鉻合金的方法。第二材料可為或包括氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧化矽、氮化矽、碳化矽、氧化釔、氮化釔、釔矽氮化物、氧化鉿、鉿矽酸鹽、矽化鉿、氮化鉿、氧化鈦、氮化鈦、矽化鈦、鈦矽酸鹽、彼等的摻雜劑、彼等的合金，或彼等的任何組合中之一或更多者。所得的膜可用作奈米層疊膜堆疊或膜可接受退火，其中高溫聚合膜成為單一結構，其中新結晶總成增進此覆蓋膜之完整性及保護性質。

於特別實施例中，經由汽相運輸將鉻前驅物(於約0°C至約250°C之溫度)輸送至航太部件持續5秒之預定脈衝長度。於此製程期間，於氮載氣流(總計約1,000 sccm)並且保持腔室於約350°C之預定溫度及約3.5托之預定壓力下操作沉積反應器。於鉻前驅物之脈衝後，腔室接續泵送及淨化所有必需氣體及副產物持續決定的時間長度。接下來，於約3.5托之腔室壓力下脈衝水至腔室中持續0.1秒。接著執行額外的腔室淨化(或泵送/淨化)以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。重複此製程必須的次數以得到所欲膜厚度之目標CrOx膜。

針對第二膜(實例：氧化鋁)，經由汽相運輸將前驅物，三甲基鋁(於約0°C至約30°C之溫度)輸送至航太部件持續0.1秒之預定脈衝長度。於此製程期間，於氮載氣流(總計約100 sccm)並且保持腔室於約150°C至約350°C之預定溫度及約1托至約5托之預定壓力下操作沉積反應器。於三甲基鋁之脈衝後，腔室接續泵送及淨化所有必需氣體及副產物持續決定的時間長度。接下來，於約3.5托之腔室壓力下脈衝水蒸汽至腔室中持續0.1秒。接著執行額外的腔室淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。重複此製程必須的次數以得到所欲膜厚度之目標Al₂ O₃ 膜。航太部件接著進入退火爐於約500°C之溫度下約500 sccm之惰性氮氣流下持續約一小時。摻雜的/合金化ALD層製程

本文中所描述的一或更多實施例包括藉由使用摻雜的含鉻膜或摻雜的含鋁膜而用於保存下方航太部件的方法。此膜為或包括藉由使用鉻前驅物或鋁前驅物，以及氧來源或氧化劑(用於氧化鉻或氧化鋁沉積)、氮來源或氮化劑(用於氮化鉻或氮化鋁沉積)、一或更多碳來源或碳前驅物(用於碳化鉻或碳化鋁沉積)、矽來源或矽前驅物(用於矽化鉻或矽化鋁沉積)，或彼等的任何組合之一或更多者製造之含鉻膜。摻雜前驅物(或摻雜劑)可為或包括供鋁、釔、鉿、矽、鉭、鋯、鍶、鑭、釹、鈥、鋇、鑥、鏑、釤、鋱、銩、鈦、鈮、錳、鈧、銪、錫、鈰，或彼等的任何組合之來源。使用的前驅物可為或包括，但不限於如以上描述及論述之一或更多鉻前驅物或一或更多鋁前驅物。於沉積製程期間可使用鉻前驅物以製造含有三元材料(如，YCrO或CrAlO)之摻雜的膜。可使用所得的膜作為奈米層疊膜堆疊或膜可接受退火，其中高溫將膜聚合成單一結構，其中新結晶總成增進覆蓋膜之完整性及保護性質。

於特別實施例中，經由汽相運輸將鉻前驅物，雙(1,4-二第三丁基二氮雜二烯基鉻(II) (於約0°C至約250°C之溫度)輸送至航太部件持續5秒之預定脈衝長度。於此製程期間，於約1000 sccm之氮載氣流下並且保持腔室於約350°C之預定溫度及約3.5托之預定壓力下操作沉積反應器。於鉻前驅物之脈衝後，腔室接續泵送及淨化所有必需氣體及副產物持續決定的時間長度。接下來，於約3.5托之腔室壓力下脈衝第二反應物-水至腔室中持續0.1秒。接著執行第二腔室淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。

重複此鉻前驅物/泵送-淨化/水/泵送-淨化順序必須多的次數以得到所欲膜厚度之目標CrOx膜。此製程造成具有希望厚度之第一CrOx積層形成。

於第一CrOx積層沉積之後，於約1.6托之腔室壓力下脈衝第三反應物，肆(乙基甲胺基)鉿(TEMAH)至腔室中持續5秒。接著執行最終腔室泵送/淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。接下來，於約1.2托之腔室壓力下脈衝第二反應物，水至腔室中持續3秒。接著執行第二腔室泵送/淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。此單一順序造成具有單層(HfOx)厚度之第二HfOx積層形成。

重複此第一CrOx/第二HfOx積層順序必須多的次數以得到所欲膜厚度之目標摻雜Hf的氧化鉻膜(CrOx：Hf)。可使用所得的CrOx：Hf膜作為奈米層疊膜堆疊或膜可接受退火，其中高溫促動Hf擴散至CrOx層中，其中CrOx：Hf膜中較均勻之Hf分佈增進此覆蓋膜之完整性及保護性質。

於特別實施例中，經由汽相運輸將選擇的Al前驅物，三甲基鋁(TMAl) (於約0°C至約30°C之溫度)輸送至航太部件持續約0.1秒至約1秒之預定脈衝長度。於此製程期間，於約100 sccm之氮載氣流下並且保持腔室於約150°C至約400°C之預定溫度及約1托至約5托之預定壓力下操作沉積反應器。於三甲基鋁之脈衝後，腔室接續泵送及淨化所有必需氣體及副產物持續決定的時間長度。接下來，於約1托至約5托之腔室壓力下脈衝水蒸汽至腔室中持續3秒。接著執行額外的腔室淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。重複此鋁前驅物/泵送-淨化/水/泵送-淨化順序必須多的次數以得到所欲膜厚度之目標AlOx(如，Al₂ O₃ )膜。此製程造成具有希望厚度之第一AlOx積層形成。

於第一AlOx積層沉積之後，於約1.6托之腔室壓力下脈衝第三反應物，肆(乙基甲胺基)鉿(TEMAH)至腔室中持續5秒。接著執行最終腔室泵送/淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。接下來，於約1.2托之腔室壓力下脈衝第二反應物-水至腔室中持續3秒。接著執行第二腔室泵送/淨化以除去反應器之任何過多的反應物及反應副產物。此單一順序造成具有單層(HfOx)厚度之第二HfOx積層形成。

重複此第一AlOx/第二HfOx積層順序必須多的次數以得到所欲膜厚度之目標摻雜Hf的氧化鋁膜(AlOx：Hf)。於一些實例中，使用所得的AlOx：Hf膜作為奈米層疊膜堆疊。於其他實例中，所得的AlOx：Hf膜接受退火，其中高溫促動Hf擴散至AlOx層中，其中AlOx：Hf膜中越均勻之Hf分佈增進此覆蓋膜之完整性及保護性質。

SEM顯示Si航太部件上隨ALD生長之摻雜Hf的Al₂ O₃ 層的橫截面。SEM顯示具有約0.1 at%之Hf濃度之摻雜Hf的Al₂ O₃ 層的橫截面。總Al₂ O₃ ：Hf膜厚度為約140 nm。膜含有六層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層。單一Al₂ O₃ /HfO₂ 積層厚度為約23 nm。SEM顯示具有約0.5 at%之Hf濃度之摻雜Hf的Al₂ O₃ 層的橫截面。總Al₂ O₃ ：Hf膜厚度為約108 nm。膜含有二十一層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層。單一Al₂ O₃ /HfO₂ 積層厚度為約5.1 nm。

清楚看見約0.1 at%之摻雜Hf的樣本之SEM橫截面上HfO₂ 及Al₂ O₃ 層之視覺差異。然而，SEM解析度(10 nm)限制約0.5 at%之摻雜Hf的樣本之HfO₂ 及Al₂ O₃ 層的視覺差異。使用SIMS來測定航太部件上隨ALD生長之摻雜Hf的Al₂ O₃ 層之濃度深度輪廓。一摻雜Hf的Al₂ O₃ 層之SIMS濃度深度輪廓為約0.1 at%之Hf濃度。膜含有六層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層。一摻雜Hf的Al₂ O₃ 層之SIMS濃度深度輪廓為約0.5 at%之Hf濃度。膜含有二十一層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層。

拉塞福背向散射譜術(RBS)提供隨ALD生長之摻雜Hf的Al₂ O₃ 層的組成分析數據。RBS分析證實具六層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層之整體Al₂ O₃ ：Hf層具有約0.1 at%之Hf濃度，以及具二十一層Al₂ O₃ /HfO₂ 積層之整體Al₂ O₃ ：Hf層具有約0.5 at%之Hf濃度。

於一或更多個實施例中，包括含鉻材料之保護塗層對於許多應用是理想的，其中在空氣中形成穩定的氧化鉻以保護表面不受氧化、酸攻擊，以及硫腐蝕。於Fe、Co，和/或基於鎳之合金的情況中，選擇性地形成氧化鉻(以及氧化鋁)以產生鈍化表面。然而，形成此選擇性的氧化物層之前，其他金屬元素將氧化直到氧化鉻形成連續層。

於形成緻密氧化鉻層之後，於空氣中暴露至高溫(如，大於500°C)造成氧化鉻積垢增厚，其中鉻擴散出整體金屬並進入積垢中，以及來自空氣的氧擴散至積垢中。隨著時間推移，隨著積垢增厚積垢生長速率變慢是因為(1)氧擴散較慢及(2)於整體合金中鉻變為耗乏。針對合金，若鉻濃度掉到臨界值之下，則其他氧化物可能開始形成，彼等造成先前地保護性積垢剝落或失效。

為延長含鉻合金之壽命，可使用以下方法之一或更多者。於一或更多個實施例中，方法可包括步驟：沉積匹配原生氧化物之組成及結晶結構的氧化物層來製造保護塗層。於其他實施例中，方法可包括步驟：沉積與原生氧化物具不同結晶結構之氧化物層來製造保護塗層。於一些實施例中，方法可包括步驟：沉積具有不會存在於原生氧化物中之額外摻雜劑的氧化物層來製造保護塗層。於其他實施例中，方法可包括步驟：沉積另一氧化物(如，氧化矽或氧化鋁)作為覆蓋層或於多層堆疊中來製造保護塗層。

於方法之一或更多實施例中，非原生氧化物可初始地沉積至航太部件或其他基板之金屬表面的表面上，其有效地增厚氧化物，藉此減緩氧朝金屬表面擴散並且造成氧化物膜之較低的絕對厚度生長。於一些實例中，可在拋物線氧化物積垢生長曲線之背景下考慮此方法的益處。於較厚的積垢(如，大於0.5微米至約1.5微米)，積垢厚度速率相對初始生長降低。於厚的積垢生長之前，藉由沉積具有約100 nm、約200 nm，或約300 nm至約1微米、約2微米，或約3微米厚度之氧化物膜。天然積垢之約0.5微米至約1微米之第一厚度的有效生長率在給定時段內可慢很多。因而，來自基板之鉻的耗乏率可降低，以及表面可暴露至環境的時間可較長。

藉由沉積氧化鉻之預定結晶結構，如，非晶形，可進一步減緩氧擴散。針對氧化鉻，氧沿著晶粒邊界擴散的速度可比在整體結晶中快，所以最少化晶粒邊界對減緩氧擴散可為有益的。因而，積垢生長可減緩，以及表面可暴露至環境的時間可較長。

於其他實施例中，方法可包括步驟：於製造保護塗層時併入一或更多摻雜劑至沉積的氧化物中。摻雜劑可為或包括供鋁、釔、鉿、矽、鉭、鋯、鍶、鑭、釹、鈥、鋇、鑥、鏑、釤、鋱、銩、鈦、鈮、錳、鈧、銪、錫、鈰，或彼等的任何組合之來源。摻雜劑可分隔至晶粒邊界並且修飾晶粒邊界擴散速率以減緩氧化物積垢生長率。

於一或更多個實施例中，航太部件包括設置於基板之表面上的塗層。表面或基板包括或含有鎳、鎳超合金、鋁、鉻、鐵、鈦、鉿、彼等的合金，或彼等的任何組合。塗層具有小於10 µm的厚度以及含有氧化鋁層。於一些實例中，航太部件的表面為航太部件之空腔內的內部表面。空腔可具有約5至約1,000之深寬比以及塗層可具有橫越內部表面厚度之小於30%的均勻性。

以上描述的結晶保護塗層降低形成於航太部件之表面之含鎳氧化物的含量並且進一步降低自航太部件之鋁耗乏率。舉例而言，利用保護塗層造成小於10%之含鎳氧化物形成於航太部件之表面上，諸如小於5%。另外，具有結晶總成之保護塗層增進保護塗層之完整性及保護性質，以及增進保護塗層之強度、壽命，以及耐久性。利用保護塗層進一步降低航太部件之表面的氧化率，增加航太部件之抗氧化性及抗腐蝕性。藉由使用ALD或CVD來沉積保護塗層，保護塗層為實質上保形的。

儘管前述關於本揭示之實例，可設想此揭示之其他及進一步實例而不背離此揭示之基本範疇，以及由隨附之申請專利範圍來決定此揭示之範疇。

100:方法 110:方塊 120:方塊 130:方塊 140:方塊 150:方塊 160:方塊 200:保護塗層 202:航太部件 204:第一沉積層 206:中間區域 208:壓結層 300:保護塗層 302:保護塗層 306:中間區域 308:壓結層 310A:第一沉積層 310B:區域 312:區域 314:區域 400:保護塗層 402:航太部件 404A:第一沉積層 404B:區域 406:中間區域 408:壓結層 410A:第二沉積層 410B:區域 412:區域 500:保護塗層 502:航太部件 504A:第一沉積層 504B:區域 506:中間區域 508:壓結層 512:區域 516:第二沉積層 518:第三沉積層 520:第四沉積層 522:第五沉積層 600:保護塗層 602:航太部件 606:中間區域 608:壓結層 616:第二沉積層 618:第三沉積層 620:第四沉積層 622:第五沉積層 624:第一沉積層 700:航太部件 702:空腔 704:開口 706:開口 708:開口 710:外部表面 720:內部表面 730:保護塗層

為可仔細理解本揭示之以上記載的特徵，藉由參照實施例可得到以上簡要綜述之本揭示之更具體的描述，於附圖中說明一些實施例。然而，要注意的是，附圖僅說明此揭示例示性實施例並因此不視為限制此揭示之範疇，以及本揭示可承認其他等效的實施例。

圖1為根據本文中描述及論述之一或更多個實施例之用於在航太部件上沉積塗層之方法的流程圖。

圖2A及2B為根據一個實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的示意視圖。

圖3A及3B為根據另一個實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的示意視圖。

圖4A及4B為根據又另一個實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的示意視圖。

圖5A及5B為根據另一個實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的示意視圖。

圖6A及6B為根據又另一個實施例之沉積於航太部件之表面上之保護塗層的示意視圖。

圖7A及7B為根據本文中描述及論述之一或更多個實施例之含有一或更多保護塗層之航太部件的示意視圖。

為促進理解，已盡可能使用相同的元件符號表示圖式共同之相同的元件。所考量的是，一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無進一步記載。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

700:航太部件

702:空腔

704:開口

706:開口

710:外部表面

720:內部表面

Claims

一種用於在一航太部件上沉積一塗層之方法，包含以下步驟：於約攝氏20度至約攝氏500度間之一溫度下藉由一第一原子層沉積(ALD)製程將一航太部件暴露至一第一前驅物及一第一反應物以於該航太部件之一表面上形成一第一沉積層，該航太部件包含鎳及鋁，其中該第一沉積層於該航太部件上形成一保護塗層，以及其中該保護塗層保護該航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自該航太部件之一鋁耗乏率；以及退火及氧化該航太部件上之該保護塗層以將該保護塗層轉化成為一結晶型，其中呈該結晶型之該保護塗層強化該保護塗層。
如請求項1所述之方法，其中於約攝氏800度至約攝氏1500度間之一溫度下完成該退火及氧化，以及其中該氧化製程可部分地氧化該保護塗層。
如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：順序地暴露該航太部件至該第一前驅物及該第一反應物以形成該第一沉積層。
如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在退火該第一沉積層之前藉由一第二ALD製程或一化學氣相沉積(CVD)製程，將該航太部件暴露至一第二前驅物及一第二反應物以於該第一沉積層上形成一第二沉積層，其中該第一沉積層及該第二沉積層具有彼此不同的組成，其中退火及氧化該第一沉積層之步驟進一步包含步驟：同時地退火及氧化該第二沉積層以形成一壓結層(coalesced layer)。
如請求項4所述之方法，其中該第一沉積層包含氧化鋁及該第二沉積層包含氧化鉻。
如請求項5所述之方法，其中該第一沉積層包含摻雜鉿的氧化鋁。
如請求項4所述之方法，進一步包含以下步驟：在退火該第一沉積層及該第二沉積層之前，重複將該航太部件暴露至該第一前驅物及該第一反應物以於該第二沉積層上形成一第三沉積層；重複將該航太部件暴露至該第二前驅物及該第二反應物以於該第三沉積層上形成一第四沉積層；重複將該航太部件暴露至該第一前驅物及該第一反應物以於該第四沉積層上形成一第五沉積層；以及退火及氧化該第一、第二、第三、第四，及第五沉積層以形成一壓結層。
如請求項1所述之方法，其中該第一沉積層包含氧化鉻，以及其中退火該第一沉積層會形成包含氧化鉻、氧化鋁，以及一混合的鉻-鋁氧化物(chromium-aluminum oxide)之一壓結層。
一種用於在一航太部件上沉積一塗層之方法，包含以下步驟：藉由一化學氣相沉積(CVD)製程在一航太部件之一表面上沉積一第一沉積層，該航太部件包含鎳及鋁；將該第一沉積層轉化成一結晶相；以及在該第一沉積層與該航太部件間形成一氧化鋁區域，該氧化鋁區域具有一結晶總成(crystalline assembly)，其中該第一沉積層及該氧化鋁區域在該航太部件上形成一保護塗層，以及其中該保護塗層保護該航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自該航太部件之一鋁耗乏率。
如請求項9所述之方法，進一步包含以下步驟：在將該第一沉積層轉化成一結晶相之前，藉由一第二CVD製程或一原子層沉積(ALD)製程於該第一沉積層上沉積一第二沉積層，其中該第一沉積層及該第二沉積層具有彼此不同的組成，以及其中將該第一沉積層轉化成一結晶相之步驟進一步包含步驟：形成具有該結晶相之一壓結層。
如請求項10所述之方法，其中該第一沉積層包含氧化鋁及該第二沉積層包含氧化鉻。
如請求項10所述之方法，進一步包含以下步驟：在將該第一及第二沉積層轉化成該結晶相之前，於該第二沉積層上沉積一或更多個額外的沉積層；以及將該第一沉積層、該第二沉積層，以及該一或更多個額外的沉積層轉化成具有一結晶相之一壓結層。
如請求項9所述之方法，其中該第一沉積層包含氧化鉻，以及其中形成該氧化鋁區域會形成包含氧化鉻、氧化鋁，及一混合的鉻-鋁氧化物之一壓結層。
如請求項13所述之方法，其中於約攝氏300度至約攝氏1100度之一溫度下沉積該第一沉積層。
如請求項9所述之方法，其中藉由於約攝氏500度至約攝氏1100度間之一溫度下退火該第一沉積層持續約1小時至約15小時之一時段來形成該氧化鋁區域。
一種用於在一航太部件上沉積一塗層之方法，包含以下步驟：藉由一化學氣相沉積(CVD)製程或一原子層沉積(ALD)製程在一航太部件之一表面上沉積一第一沉積層，該航太部件包含鎳及鋁；執行一第一退火及氧化製程以將該第一沉積層轉化成一較佳的結晶相；藉由該CVD製程或該ALD製程在該第一沉積層上沉積一第二沉積層；以及執行一第二退火及氧化製程以將該第二沉積層轉化成該較佳的結晶相，其中該第一沉積層及該第二沉積層在該航太部件上形成一保護塗層，以及其中該保護塗層保護該航太部件不受腐蝕和氧化以及降低自該航太部件之一鋁耗乏率。
如請求項16所述之方法，其中該第一沉積層包含氧化鉻及該第二沉積層包含氧化鋁。
如請求項16所述之方法，一氧化鋁區域形成於該第一沉積層與該航太部件間，該氧化鋁區域具有一結晶總成。
如請求項16所述之方法，其中該第一沉積層包含鋁，其中該第二沉積層包含鉻，以及其中在空氣中於約攝氏500度至約攝氏1200度間之一溫度下執行該第一退火及氧化製程及該第二退火及氧化製程持續約1小時至約15小時之一時段。