WO2020050227A1 - 遮熱コーティング用材料及び物品 - Google Patents

Abstract

カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物である化合物Ｘを含み、前記化合物Ｘの単位格子は、それぞれが６つの酸素原子で構成され、かつ１つの酸素原子を共有する２つの八面体が並んだ構造を有しており、前記化合物Ｘにおいて、隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体のそれぞれの中心軸は、互いに傾いており、前記隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体は、複数並ぶことで、異なる傾きを持つ八面体が交互に並ぶ周期的な構造を構成し、前記化合物Ｘは、その結晶構造中に前記周期的な構造の周期性が変化する境界面を有する遮熱コーティング用材料。

Description

遮熱コーティング用材料及び物品

　本発明は、遮熱コーティング用材料、及び、この遮熱コーティング用材料を用いた物品に関する。

　発電用ガスタービン、航空機用ジェットエンジン等においては、その燃焼ガスが高温であるために、動翼、静翼、燃焼器等の高温部品の表面に遮熱コーティング（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｂａｒｒｉｅｒ　Ｃｏａｔｉｎｇ：ＴＢＣ）といわれる皮膜が設けられている。そして、遮熱コーティングによって、耐食性、耐酸化性、耐熱性等の要求特性を満たしている。
　これまで、この遮熱コーティングの形成は、例えば、イットリア安定化ジルコニアを含む遮熱コーティング用材料を使用して行われていた。また、より耐熱性に優れた遮熱コーティングの開発も行われてきた。

　イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を含む材料よりも低い熱伝導率を与える材料として、例えば、特許文献１には、ＬａＴａ_３Ｏ_９やＹＴａ_３Ｏ_９などの下記一般式（Ａ）で表される化合物を含む遮熱コーティング用材料が提案されている。
　Ｍ^１Ｍ^２ _３Ｏ_９・・・（Ａ）
（式中、Ｍ^１は、希土類元素から選ばれた１種の原子であり、Ｍ^２は、タンタル原子又はニオブ原子である。）
　また、例えば、特許文献２には、Ｙ_０．８０Ｌａ_０．２０Ｔａ_３Ｏ_９やＹ_０．７０Ｌａ_０．３０Ｔａ_３Ｏ_９などの下記一般式（Ｂ）で表される化合物、及びＹ_１．０８Ｔａ_２．７６Ｚｒ_０．２４Ｏ_９などの下記一般式（Ｃ）で表される化合物を含む遮熱コーティング用材料が提案されている。
　Ｙ_１－ｘＬａ_ｘＴａ_３Ｏ_９・・・（Ｂ）
（式中、ｘは、０．１５～０．５０である。）
　Ｙ_１＋ｙＴａ_３－３ｙＺｒ_３ｙＯ_９・・・（Ｃ）
（式中、ｙは、０．０５～０．１０である。）

特開２０１４－１２５６５６号公報 特開２０１４－２３４５５３号公報

　特許文献１又は２に記載された上記一般式（Ａ）～（Ｃ）で表される化合物は、ＹＳＺに比べて熱伝導率が低く、遮熱コーティングとして使用するのに適していると考えられる。
　一方、上記一般式（Ａ）～（Ｃ）で表される化合物を遮熱コーティングとして使用した場合、化合物によっては、構造安定性に劣り、高温下やヒートサイクル条件下で遮熱コーティングに破損や剥離が発生する場合があった。

　このような状況のもと、本発明者らは、遮熱コーティング用材料について更なる探索を重ね、熱伝導率が低く、構造安定性に優れた遮熱コーティング用材料を新たに見出し、本発明を完成した。

（１）本発明の遮熱コーティング用材料は、カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物である化合物Ｘを含み、
　上記化合物Ｘの単位格子は、それぞれが６つの酸素原子で構成され、かつ１つの酸素原子を共有する２つの八面体が並んだ構造を有しており、
　上記化合物Ｘにおいて、隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体のそれぞれの中心軸は、互いに傾いており、
　上記隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体は、複数並ぶことで、異なる傾きを持つ八面体が交互に並ぶ周期的な構造を構成し、
　上記化合物Ｘは、その結晶構造中に上記周期的な構造の周期性が変化する境界面を有する。

　本発明の遮熱コーティング用材料によれば、低熱伝導性及び構造安定性に優れる遮熱コーティング（ＴＢＣ）を形成することができる。
　本発明において、遮熱コーティングが構造安定性に優れるとは、１０００℃を超えるような高温領域で分解や破損が生じにくいこと、及び／又は、常温～高温領域（例えば、１００℃～１３００℃の範囲における昇温時及び／又は降温時に相変態（相転移）が発生しないこと、を意味する。

（２）上記遮熱コーティング用材料において、上記化合物Ｘの結晶系は、正方晶系であることが好ましい。
（３）上記遮熱コーティング用材料において、上記化合物Ｘの結晶構造中には複数の上記境界面が存在し、当該複数の境界面によって囲まれる領域の一辺の長さが１～１０ｎｍであることが好ましい。
（４）上記遮熱コーティング用材料において、上記単位格子に含まれる２つの八面体の中心軸は、それぞれ異なる方向に傾いていることが好ましい。
　これらの要件を充足する遮熱コーティング用材料は、低熱伝導性及び構造安定性に優れる遮熱コーティング（ＴＢＣ）を形成するのにより適している。
　なお、本発明において、上記化合物Ｘの結晶系は、Ｘ線回折測定の測定結果に基づいて決定する。

（５）上記遮熱コーティング用材料において、上記周期的な構造は、上記単位格子の２つの八面体が並ぶ方向から見たときに、縦２つ横２つに並んだ計４つの八面体を構成単位として一つのユニットを構成していることが好ましい。
（６）上記（５）の遮熱コーティング用材料において、上記化合物Ｘの結晶構造中には、上記単位格子の２つの八面体が並ぶ方向から見たときに前記境界線を境に隣接する２つのユニットに着目したとき、各ユニットのそれぞれに含まれる４つの八面体は、互いの中心軸が、それぞれ線対称の関係になるように傾いていることが好ましい。

（７）上記遮熱コーティング用材料において、上記化合物Ｘは、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。
　（Ｍ_１-ｘＡ_ｘ）_１-ｙ-ｚ（Ｔａ_１－ｙＤ_ｙ）_３Ｏ_９＋δ・・・（１）
（式中、ＭはＳｍよりイオン半径の小さい希土類元素から選ばれた１種の原子であり、Ａは全ての希土類元素から選ばれた１種の原子であり、ＤはＨｆ又はＺｒであり、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ０≦ｘ≦０．４、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２を充足し、δは電気的中性を満足する値である。但し、ｘ、ｙ及びｚの全てが０の場合を除く。）
　上記一般式（１）で表される化合物Ｘを含む遮熱コーティング用材料は、低熱伝導性及び構造安定性に優れる遮熱コーティング（ＴＢＣ）を形成するのに特に適している。

（８）上記遮熱コーティング用材料において、上記一般式（１）で表される化合物は、ＭがＹであり、ｘ＝０であり、０＜ｙ≦０．２であり、０≦ｚ≦０．２であることが好ましい。
　この場合、上記化合物は、下記一般式（２）で表すことができる。
　Ｙ_１-ｙ-ｚ（Ｔａ_１－ｙＤ_ｙ）_３Ｏ_９＋δ・・・（２）
（式中、ＤはＨｆ又はＺｒであり、ｙ及びｚはそれぞれ、０＜ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２を充足し、δは電気的中性を満足する値である。）
　上記一般式（２）で表される化合物を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは、低熱伝導性及び構造安定性の両立により適している。特に、常温～高温領域における昇温時及び／又は降温時に相変態（相転移）が発生しにくい。そのため、昇温及び降温を繰り返すようなヒートサイクル条件下で使用しても、相変態に起因する変形や破損が発生しにくい。

（９）上記遮熱コーティング用材料において、上記一般式（１）で表される化合物は、ＭがＹｂであり、０＜ｘ≦０．４であり、ｙ＝０であり、ｚ＝０であることも好ましい。
　この場合、上記化合物は、下記一般式（３）で表すことができる。
　（Ｙｂ_１-ｘＡ_ｘ）Ｔａ_３Ｏ_９・・・（３）
（式中、ｘは、０＜ｘ≦０．４である。）
　上記一般式（３）で表される化合物を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは、低熱伝導性及び構造安定性の両立により適している。特に、１０００℃を超えるような高温領域で使用しても、遮熱コーティングの分解や破損が発生しにくい。そのため、耐久性に優れる。

（１０）本発明の物品は、基体と、上記基体に積層された上記遮熱コーティング用材料を含む皮膜とを備えることを特徴とする。
　本発明の物品は、基体の表面に、直接又は中間層を介して上記遮熱コーティング用材料を用いて形成された皮膜（遮熱コーティング）が積層されている。
　上記皮膜は、上述した通り、低熱伝導性及び構造安定性に優れる。
　そのため、上記物品は、低熱伝導性、耐久性が求められる高温部品として好適に使用することができる。

（１１）上記物品は、ガスタービン部品又はジェットエンジン部品として好適に使用される。
　上記化合物Ｘを含む遮熱コーティング用材料は、高温領域においても低熱伝導性に優れるため、上記物品は、少なくとも６００℃の雰囲気に晒されるガスタービン部品や、ジェットエンジン部品として好適に使用される。

　本発明の遮熱コーティング用材料は、化合物Ｘを含有しており、当該化合物Ｘを含み、低熱伝導性及び構造安定性に優れる遮熱コーティングの形成に好適に用いることができる。
　本発明の物品は、上記遮熱コーティング用材料を含む皮膜を備えており、高温部品として好適である。

一般式：ＲＴａ_３Ｏ_９で表される化合物の結晶構造を示す概略図である。 ドメイン構造を有する化合物の一例（実施例１の化合物）を透過型電子顕微鏡で観察して得た画像である。 ドメイン構造を有する化合物の一例（実施例１の化合物）を透過型電子顕微鏡で観察して取得した電子回折図形である。 ＲＴａ_３Ｏ_９で表される化合物において、ＴａＯ_６八面体が傾いた状態を説明するための図である。 ＲＴａ_３Ｏ_９で表される化合物において、ＴａＯ_６八面体が傾いた状態を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る物品の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る物品の別の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る物品が備える遮熱コーティングの別の一例を示す概略断面図である。 実施例３の化合物を透過型電子顕微鏡で観察して得た画像である。 実施例３の化合物を透過型電子顕微鏡で観察して取得した電子回折図形である。 実施例１～３及び比較例１、２で製造した焼成体の熱伝導率の測定結果である。 実施例４で製造した遮熱コーティングの走査型電子顕微鏡による断面写真である。

（遮熱コーティング用材料）
　本発明の実施形態に係る遮熱コーティング用材料は、カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物である化合物Ｘを含む。上記化合物Ｘは、例えば、図１に示すような構造を有する。
　図１は、一般式：ＲＴａ_３Ｏ_９で表される化合物の結晶構造を示す概略図である。
　図１に示す構造は、２つのＴａＯ_６八面体とＲ原子とを基本構成（単位格子）として有し、これが三次元的に並んだ結晶構造を有している。ＴａＯ_６八面体は、６つの酸素原子で構成された八面体と、八面体の中心に位置する１つのＴａとで構成される。１つの単位格子に含まれる２つのＴａＯ_６八面体は、１つの酸素を共有するようにして、図１のＺ方向に並んで位置する。これら１つの単位格子に含まれる２つのＴａＯ_６八面体の中心軸は、それぞれ異なる方向に傾いている。ここで、ＴａＯ_６八面体の中心軸とは、上記ＴａＯ_６八面体を構成する６つの頂点から選択された２つの頂点を結ぶ線分のうち、単位格子に含まれる２つのＴａＯ_６八面体が並ぶ方向に沿った方向の線分をいう。ＴａＯ_６八面体は全ての面が三角形で構成されている。ＴａＯ_６八面体の形の例としては、正八面体及び双四角錐が挙げられるが、全ての面が三角形で構成されていればその他の八面体であってもよい。
　また、ここでの説明では、図１に示す構造における所定の面をＴａＯ_２面（単位断面にＴａ原子１個分とＯ原子２個分を含む面）、ＲＯ面（単位断面にＲ原子１個分とＯ原子１個分を含む面）とする。ＲＯ面ではＲイオンが一部欠損している。ＲＯ面において、Ｒは一部がＡに置換されていても良い。また、ＴａＯ_２面において、Ｔａは一部がＨｆ又はＺｒに置換されていても良い。
　図１のＲサイトには、例えば、希土類元素から選ばれた１種の原子Ｒと任意原子として他の希土類元素から選ばれた１種の原子Ａとが入り、Ｔａサイトには、例えば、Ｔａと任意原子としてＨｆ又はＺｒとが入る。

　従って、図１に示す構造で表される化合物Ｘは、例えば、一般式：ＲＴａ_３Ｏ_９（Ｒは希土類元素から選ばれた１種の原子）において、Ｒの一部がＲ以外の他の希土類元素から選ばれた１種の原子に置換されていても良く、Ｔａの一部がＨｆ又はＺｒに置換されていても良い化合物である。

　上記化合物Ｘを含む遮熱コーティング用材料は、上述した通り低熱伝導性に優れる。
　この理由については、上記化合物Ｘが、所定の構造（本発明では、ドメイン又はドメイン構造と称する）を備える化合物であるためと推測している。
　上記ドメイン構造は、カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物の一部で観察される構造であり、本発明者らによって新たに見出された特異的な構造である。

　上記ドメイン構造は、透過型電子顕微鏡や電子回折図形で観察される特徴的な構造である。
　図２Ａは、ドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物の一例（ＹｂＴａ_３Ｏ_９）を透過型電子顕微鏡で観察して取得した画像の１つである。
　ドメイン構造を有する化合物の透過型電子顕微鏡による画像を取得した場合、図２Ａに示すような１つの結晶中の画像において、明るさ（コントラスト）の異なる１辺の長さが１０ｎｍ以下のサイズの２つの領域が周期的に並んだ構造が観察される。
　本発明では、このような周期構造が観察される化合物をドメイン構造を有する化合物と称している。
　図２Ａに示した観察像は、ＡＢＦ（環状明視野法：Ａｎｎｕｌａｒ　Ｂｒｉｇｈｔ　Ｆｉｅｌｄ）を使用し、＜００１＞晶帯軸入射条件で観察した透過型電子顕微鏡による画像である。

　また、上記ドメイン構造を有する化合物は、電子回折図形においても特徴的な画像が観察される。
　図２Ｂは、ドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物の一例（ＹｂＴａ_３Ｏ_９）を透過型電子顕微鏡で観察して取得した電子回折図形の１つである。
　ドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物の電子回折図形では、９つの基本回折斑点５０に加え、その中の４つの基本回折斑点５０からほぼ等距離にある位置に、４点の菱形状の斑点５１が検出される。
　これらの斑点５１が基本回折斑点５０の中間付近に位置していることから、ドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物の結晶構造は、単位格子よりも大きい周期性を有する、超格子が形成されていることが明らかである。
　また、図２Ｂに示す例では、４点の菱形状の斑点５１が見られたことから、結晶構造中において、互いに交差する境界面を介して４つのドメインが隣接して存在していることがわかる。

　上記ドメイン構造は、特定の結晶構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物において観察される構造であり、上記複合酸化物の結晶構造に起因するものと推測している。
　これについて、図１、３、４を参考に、もう少し詳しく説明する。
　化合物Ｘの結晶構造において、任意のＴａＯ_６八面体の中心軸は、隣接する単位格子に属し、かつ隣り合うＴａＯ_６八面体の中心軸に対して傾いている。加えて、当該隣り合う２つのＴａＯ_６八面体の傾く方向は、図１のＺ方向から見たときに９０度又は１８０度の角度を成している。
　図３、４は、それぞれＴａＯ_６八面体が傾いた状態を説明するための図である。
　図３は、化合物Ｘの結晶構造を＜００１＞方向（ｚ軸方向）から見た図であり、化合物Ｘの結晶構造に含まれるＴａＯ_６八面体は、＜００１＞方向に対してそれぞれ異なる方向に傾いている。

　図３では、Ａ～Ｄからなる４つのドメインを図示している。ドメインＡ～Ｄのそれぞれは、縦２つ横２つ並んだ計４つの八面体を構成単位とする複数のユニットで構成されている。このようなユニットが複数並ぶことにより、異なる傾きを持つＴａＯ_６八面体が交互に並ぶ周期的な構造が１つのドメイン内に構成される。一方、各ドメインの境界面（図中では境界線ＡＢ、境界線ＢＣ、境界線ＣＤ、境界線ＤＡ）を見ると、この境界面を境に、八面体が傾く向きの周期性が変化している。逆に言えば、複数並ぶＴａＯ_６八面体の傾きの周期性が変化する境界がドメインの境界面に当たる。
　ドメイン間で比較すると、隣接するドメインにそれぞれ属し、かつ境界面を境に隣り合う２つのユニットに含まれる４つのＴａＯ_６八面体は、互いに対応する位置にあるＴａＯ_６八面体同士が、ちょうど９０度を成すように傾いている。例えば、ドメインＡとドメインＢに着目すると、ユニットａの左上に位置する八面体は、ユニットｂの左上に位置する八面体に対して、中心軸の向きが９０度ずれている。同様に、ユニットａの右上に位置する八面体とユニットｂの右上に位置する八面体、ユニットａの左下に位置する八面体とユニットｂの左下に位置する八面体、ユニットａの右下に位置する八面体とユニットｂの右下に位置する八面体も、それぞれ中心軸の向きが９０度ずれている関係にある。また、ユニットａに含まれる４つの八面体とユニットｂに含まれる４つの八面体とは、境界線ＡＢを境に、互いに中心軸の傾く方向が線対称の関係になるとも言える。この関係は、互いに隣接するドメイン間（すなわち、Ａ－Ｂ間、Ｂ－Ｃ間、Ｃ－Ｄ間、Ｄ－Ａ間）の全てに共通する。その結果、図３のように、十字を構成する４つの境界線（境界線ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＡ）に隣接する４つのユニットａ～ｄは、その境界線の交差点を中心に時計回り（ａ→ｂ→ｃ→ｄ）に見たときに、各々の中心軸の向きが９０度ずつずれた４つのＴａＯ_６八面体を含んでいることになり、３６０度で１周する関係が成立する。
　そして、このように中心軸の向きが異なるＴａＯ_６八面体を含むドメインを境界として、当該化合物の結晶構造を透過型電子顕微鏡で観察した際に明るさ（コントラスト）の異なる領域として現れる。

　図４は、図３に示した化合物Ｘの結晶構造をｙ軸方向からみた図であり、化合物Ｘの結晶構造内のＴａＯ_２面を維持するために、隣接するＴａＯ_６八面体の中心軸は、ｚ軸方向に対して互いに逆向きに傾いている。
　そして、ＴａＯ_６八面体の傾いた化合物Ｘの結晶構造において、当該ＴａＯ_６八面体の傾き度合いが、図４中に示すＴａ－Ｏ－Ｔａのなす角θの分布のピーク値として、１６０°より小さい場合に、化合物Ｘの結晶構造は、ドメイン構造が観察されやすいと推測される。このようなドメイン構造は、ＴａＯ_６八面体を結晶の基本構造として有し、かつ希土類元素から選ばれた１種の原子を含むカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物に特異的に見られ、当該希土類元素のイオン半径が小さいものほど、その特徴は顕著に見られる。これは、含まれる希土類元素のイオン半径が小さいものほど、Ｔａ－Ｏ－Ｔａのなす角θの値が小さく、結晶構造内の歪みが大きいためである。

　加えて、原子Ｒとして含まれる希土類元素のイオン半径が小さく、かつ結晶系が正方晶系であるカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物は、特にドメイン構造が観察されやすい。結晶系が正方晶系であるということは、図４におけるＴａ－Ｏ－Ｔａのなす角θが１８０度に近いか、あるいは、１８０度より小さい（より顕著には１６０度以下である）ものの、当該傾きによって生じる構造的な歪みを解消する別の構造的要因が存在することを意味している。本発明者らは、複数並ぶＴａＯ_６八面体の傾きの周期性が変化する地点の存在が、このような構造的な歪みの解消に寄与していると考えている。実際に、本発明者らは、カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物のうち、希土類の中でもイオン半径の大きなＬａを含むＬａＴａ_３Ｏ_９は、正方晶系であるにもかかわらずドメイン構造が見られず、希土類の中でもイオン半径の小さなＹｂを含むＹｂＴａ_３Ｏ_９は、正方晶系でありながらもドメイン構造が見られることを確認している。

　以上のように、本発明においては、ＲＴａ_３Ｏ_９で表される化合物の結晶構造中でＴａＯ_６八面体の傾く方向の周期性が変化する境界面を「ドメイン界面」と呼び、この境界面によって区切られる各領域のことを「ドメイン」という。
　また、上記ドメインが複数並ぶことで、透過型電子顕微鏡観察において明るさの異なる周期構造として観察されるものを「ドメイン構造」という。

　このようなドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物が低熱伝導性に優れる理由は、１つの結晶中において複数存在するドメイン界面が、熱伝導を妨げる障壁になるためと考えている。また、形成されるドメインの大きさは、一辺の長さが１～１０ｎｍであるときにその効果が顕著に表れるものと考えられる。

　上記化合物Ｘは、ドメイン構造を有するカチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物であれば良く、典型的には、下記一般式（１）で表される化合物（以下、化合物（１）ともいう）で表される。
　（Ｍ_１-ｘＡ_ｘ）_１-ｙ-ｚ（Ｔａ_１－ｙＤ_ｙ）_３Ｏ_９＋δ・・・（１）
（式（１）中、ＭはＳｍよりイオン半径の小さい希土類元素から選ばれた１種の原子であり、Ａは全ての希土類元素から選ばれた１種の原子であり、ＤはＨｆ又はＺｒであり、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ０≦ｘ≦０．４、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２を充足し、δは電気的中性を満足する値である。但し、ｘ、ｙ及びｚの全てが０の場合を除く。）

　上記一般式（１）において、Ｍで表されるＳｍよりイオン半径の小さい希土類元素としては、イットリウム（Ｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。中でも、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）は、特にイオン半径が小さく、結晶構造内の歪みが生じやすい。
　また、上記一般式（１）において、原子Ａを表す希土類元素としては、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。
　ここで、原子Ａは、原子Ｍと異なる希土類元素を選択する。

　上記化合物（１）を含む遮熱コーティング用材料の融点は、１７００℃以上であることが好ましい。
　上記遮熱コーティング用材料は、ＪＩＳ　Ｒ　１６１１に準じて、レーザーフラッシュ法により測定される熱伝導率（測定温度：１００℃～１３００℃）が、１．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であることが好ましい。

　本発明の遮熱コーティング用材料は、上述した特性（融点、熱伝導率）を損なうことが無い範囲で他の成分を含んでいても良い。
　上記遮熱コーティング用材料は、上記化合物（１）を主成分とする。ここで「主成分」とは、全成分の中で最も含有比が高く、かつ全成分に対して４０モル％以上含まれる成分をいう。上記主成分は、全成分の中で８０モル％以上であることが好ましく、９８モル％以上であることがより好ましい。

　上記化合物（１）を製造する方法は、Ｓｍよりイオン半径の小さい希土類元素Ｍを含む化合物（以下、「化合物（ｍ１）」という。）と、上記Ｍ以外の希土類元素Ａを含む化合物（以下、「化合物（ｍ２）」という。）と、Ｔａを含む化合物（以下、「化合物（ｍ３）」という。）と、Ｈｆ又はＺｒを含む化合物（以下、「化合物（ｍ４）」という。）とを、各原子のモル比が所定の割合（０も含む）となるように配合し、これを熱処理する方法が一般的である。更に、より均質な上記化合物（１）を得るために、例えば、尿素を含む混合物とした後、これを熱処理する方法もある。

　上記化合物（ｍ１）、化合物（ｍ２）、化合物（ｍ３）及び化合物（ｍ４）としては、酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物等を用いることができる。これらのうち、組成がより均一な複合酸化物を得る場合には、水溶性化合物が好ましいが、水不溶性化合物を用いることもできる。

　上記化合物（１）は、特に、ガスタービン部品又はジェットエンジン部品の遮熱コーティングを形成するための材料として好適である。

　上記一般式（１）で表される化合物（１）としては、特に後述する化合物（２）及び化合物（３）が好ましい。
　これらの化合物（２）及び化合物（３）は、低熱伝導性に優れるともに、特に高温雰囲気下での構造安定性に優れる。

　上記化合物（２）は、上記一般式（１）で表される化合物において、ＭがＹであり、ｘ＝０であり、０＜ｙ≦０．２である。
　上記化合物（２）は、下記一般式（２）で表すことができる。
　Ｙ_１-ｙ-ｚ（Ｔａ_１－ｙＤ_ｙ）_３Ｏ_９＋δ・・・（２）
（式（２）中、ＤはＨｆ又はＺｒであり、ｙ及びｚはそれぞれ、０＜ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２を充足し、δは電気的中性を満足する値である。）

　上記一般式（２）で表される化合物（２）は、上記ドメイン構造を有する化合物であり、この化合物を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは低熱伝導性に優れる。
　また、上記化合物（２）を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは、上述したヒートサイクル条件下において相転移が発生しない点で、構造安定性にも優れる。

　上記化合物（３）は、上記一般式（１）で表される化合物において、ＭがＹｂであり、０＜ｘ≦０．４であり、ｙ＝０であり、ｚ＝０である。
　上記化合物（３）は、下記一般式（３）で表すことができる。
　（Ｙｂ_１-ｘＡ_ｘ）Ｔａ_３Ｏ_９・・・（３）
（式（３）中、ｘは、０＜ｘ≦０．４である。）
　上記一般式（３）で表される化合物（３）を含む遮熱コーティング用材料は、上記ドメイン構造を有する化合物であり、この化合物を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは低熱伝導性に優れる。
　また、上記化合物（３）を含む遮熱コーティング用材料を用いた遮熱コーティングは、上記高温領域で分解や破損が発生しにくい点で、構造安定性にも優れる。

（物品）
　本発明の実施形態に係る物品は、基体と、上記基体に積層された上記遮熱コーティング用材料を含む皮膜（遮熱コーティング）とを備える。
　図５は、本発明の実施形態に係る物品の一例を示す概略断面図である。
　図５に示す物品１は、基体１５と、基体１５の表面に積層された遮熱コーティング１１とを備える。
　基体１５は、金属、合金、セラミックス等の材料からなる部材であり、Ｎｉ基超合金、Ｃｏ基超合金、Ｆｅ基超合金等の耐熱材料からなる部材が好ましい。

　遮熱コーティング１１は、上記遮熱コーティング用材料を用いて形成された皮膜であり、上述した化合物（２）、化合物（３）等の上記一般式（１）で表される化合物に代表される化合物Ｘを含む遮熱コーティング用材料を主成分とする皮膜である。
　遮熱コーティング１１は、上記遮熱コーティング用材料を電子ビーム物理蒸着（ＥＢ－ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、大気圧プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、サスペンション溶射（サスペンションプラズマ溶射、サスペンション高速フレーム溶射等）、高速フレーム溶射、焼結等の方法により形成することができる。このような方法によれば、基体１５の表面に安定な遮熱コーティング１１を形成することができる。

　図５に示した物品１では、基体１５の表面に遮熱コーティング１１が直接積層されている。
　一方、本発明の実施形態に係る物品を構成する遮熱コーティングは、必ずしも上記基体の表面に直接積層されている必要はなく、上記基体に中間層を介して積層されていて良い。
　図６は、本発明の実施形態に係る物品の別の一例を示す概略断面図である。

　図６に示す物品２は、基体２５と中間層２３と遮熱コーティング２１とを備えており、基体２５の表面に中間層２３を介して遮熱コーティング２１が積層されている。
　基体２５は、基体１５と同様の部材である。
　中間層２３は、基体２５及び遮熱コーティング２１のそれぞれと密着性を有する層である。中間層２３の材料は、基体２５及び遮熱コーティング２１のそれぞれと密着性を有するものであれば良く、基体２５及び遮熱コーティング２１のそれぞれの材質を考慮して適宜選択すれば良い。

　これらの、物品１、２において、遮熱コーティング１１、２１の厚さは特に限定されず、物品の使用目的、用途等に応じて適宜選択すれば良いが、低熱伝導性及び構造安定性、更には耐食性、耐酸化性、耐熱性、基体や中間層の保護効果等の性質の観点からは、１００μｍを下限値とすることが好ましい。
　一方、遮熱コーティング１１、２１は、その厚さが大きいほど、上記の性質に優れることは言うまでもないが、遮熱コーティング１１、２１は、ＹＳＺからなる公知の遮熱コーティングに比べて、薄い厚さで同程度の上記性質を確保することができる。そのため、従来の物品に比べて軽量化を図ることができ、特に大型の物品においては、大きく重量を減らすことができる。

　物品１、２において、遮熱コーティング１１、２１は、緻密層であっても良いし、多孔層であっても良い。遮熱コーティング１１、２１は、基体側（又は中間層側）から外側に向かって延びるように立設された複数の柱状組織からなるセグメント構造を有する層であっても良い。
　上記セグメント構造は、例えば、平均粒子径０．０５～５μｍの上記化合物に代表される化合物Ｘをサスペンション溶射する方法等を採用して形成すれば良い。

　図５に示した物品１は、基体１５の表面に単層の遮熱コーティング１１が積層されている。
　一方、本発明の実施形態に係る上記物品において、上記遮熱コーティングは、積層体であっても良い。
　図７は、本発明の実施形態に係る物品が備える遮熱コーティングの別の一例を示す概略断面図である。
　図７に示す遮熱コーティング３１は、金属結合層１０１と、金属結合層１０１の表面に形成された酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とするアルミナ層１０２と、アルミナ層１０２上に積層された第１中間層１０３と、第１中間層１０３上に積層された第２中間層１０４と、第２中間層１０４上に積層された遮熱層１０５とを備える積層体である。遮熱コーティング３１を構成する各層は互いに密着している。

　金属結合層１０１は、Ａｌを含む合金からなる層であり、融点が１３００℃以上であることが好ましい。金属結合層１０１の具体例としては、例えば、ＭＣｒＡｌＹ合金（但し、ＭはＮｉ、Ｃｏ及びＦｅの少なくとも１種）、白金アルミナイド、ニッケル－白金－アルミナイド等が挙げられる。
　金属結合層１０１は、上記基体の上に積層された層である。

　アルミナ層１０２は、酸化アルミニウムを主成分とする。
　アルミナ層１０２に含まれる酸化アルミニウムは、その結晶相がα－アルミナ、β－アルミナ、γ－アルミナ、σ－アルミナ、χ－アルミナ、η－アルミナ、θ－アルミナ及びκ－アルミナのいずれでも良く、これらのうちの２種以上の組み合わせであっても良い。
　アルミナ層１０２は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）のみからなることが好ましいが、ＮｉＡｌ_２Ｏ_４、（Ｃｏ，Ｎｉ）（Ａｌ，Ｃｒ）_２Ｏ_４等からなる他の化合物を含んでもいても良い。

　アルミナ層１０２は、物品の使用時にＡｌを含有する金属結合層１０１に由来して、金属結合層１０１の表面に不回避的に生じる層であっても良い。
　アルミナ層１０２を形成する方法としては、例えば、金属結合層１０１の表面を酸素含有雰囲気で高温加熱することにより強制酸化する方法等を採用することができる。
　アルミナ層１０２の厚さは特に限定されないが、ヒートサイクル条件下における耐久性等の観点から、好ましくは０．５～１０μｍ、より好ましくは０．５～５μｍ、更に好ましくは０．５～２μｍである。

　第１中間層１０３は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を主成分とする層（以下、ハフニア層ともいう）である。
　ハフニア層とアルミナ層とは、両者が接触した状態で１６００℃の雰囲気に晒されたとしても、Ａｌ_２Ｏ_３がＨｆＯ_２に固溶しないため、アルミナ層が消失しない。
　また、金属結合層１０１中のＡｌ成分が遮熱層１０５に向かって拡散することもない。
　そのため、物品の使用時に金属結合層１０１中のＡｌが他の層に移行し、枯渇することによって生じる不具合（金属結合層の劣化、各層間の剥離、基材の損傷等）を回避することができる。
　第１中間層１０３は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）のみからなることが好ましいが、上述した効果が得られる範囲において、他の化合物を含んでもいても良い。

　第１中間層１０３は、気孔率が５体積％以下であることが好ましく、３体積％以下であることがより好ましい。
　第１中間層１０３の気孔率は、皮膜断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察し、気孔が皮膜全体に占める面積を算出した値である。
　第１中間層１０３の厚さは特に限定されないが、Ａｌの移行・拡散を抑制するのに適している点から、１０～５０μｍが好ましく、１０～２０μｍがより好ましい。

　第２中間層１０４は、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）及び酸素（Ｏ）からなる化合物、又は、これらの成分に加えて上記一般式（１）中のＭと同一の希土類元素を含む化合物を主成分とする層である。
　上記タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）及び酸素（Ｏ）からなる化合物は、下記一般式（４）で表される。
　Ｔａ_ｙＨｆ_ｚＯ_{（５ｙ＋４ｚ）／２}・・・（４）
（式（４）中、ｙ＝２．０、５．０≦ｚ≦７．０）
　上記一般式（１）中のＭと同一の希土類元素、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）及び酸素（Ｏ）からなる化合物は、下記一般式（５）又は下記一般式（６）で表される。
　Ｍ_ｘＴａ_ｙＨｆ_ｚＯ_{（３ｘ＋５ｙ＋４ｚ）／２}・・・（５）
　（式（５）中、０＜ｘ≦０．２５、０＜ｙ≦０．２５、０．５≦ｚ≦１．０）
　Ｍ_ｘＴａ_ｙＨｆ_ｚＯ_{（３ｘ＋５ｙ＋４ｚ）／２}・・・（６）
　（式（６）中、０．５≦ｘ≦１．０、０．５≦ｙ≦１．０、０＜ｚ≦１．０）
　第２中間層１０４は、第１中間層（ハフニア層）１０３及び遮熱層１０５の一方又は両方と良好な密着性を有する層である。第２中間層１０４を設けることによって遮熱層１０５の剥離がより発生しにくくなる。

　上記一般式（５）で表される化合物は、ＨｆＯ_２にＭ、Ｔａが固溶した化合物であり、この化合物を主成分とする層は、特にハフニア層１０３との密着性に優れる。また、上記一般式（５）で表される化合物は、それ自体が優れた遮熱特性を有している。
　上記一般式（６）で表される化合物は、ＭＴａＯ_４にＨｆが固溶した化合物であり、この化合物を主成分とする層は、特に遮熱層１０５との密着性に優れる。また、上記一般式（６）で表される化合物は、それ自体が優れた遮熱特性を有している。

　第２中間層１０４は、内側第２中間層（ハフニア層１０３側に位置する第２中間層）と外側第２中間層との２層で構成されていても良い。この場合、内側第２中間層が上記一般式（５）で表される化合物を主成分とする層であり、外側第２中間層が上記一般式（６）で表される化合物を主成分とする層であることが好ましい。

　第２中間層１０４の厚さは特に限定されないが、０．２～３０μｍが好ましい。
　第２中間層１０４が２層で構成されている場合、それぞれ好ましい厚さは０．１～１５μｍである。
　なお、第２中間層１０４を構成する化合物は、上記一般式（５）においてｘ＝０及び／又はｙ＝０の化合物であっても良いし、上記一般式（６）においてｚ＝０の化合物であっても良い。

　遮熱層１０５は、上述した化合物（２）、化合物（３）等の上記一般式（１）で表される化合物に代表される化合物Ｘを含む遮熱コーティング用材料を主成分とする皮膜である。
　遮熱層１０５は、緻密層であっても良いし、多孔層であっても良い。更には、外側に向かって延びるように立設された複数の柱状組織からなるセグメント構造を有する層であっても良い。
　遮熱層１０５の厚さは特に限定されないが、低熱伝導性及び構造安定性、更には耐食性、耐酸化性、耐熱性、金属結合層の保護効果等の性質の観点から、１００～２０００μｍが好ましい。遮熱層１０５のより好ましい厚さは、２００～５００μｍである。

　このような構成の遮熱コーティング３１は、各層を金属結合層１０１側から順に積層していくことにより製造することができる。
　例えば、上記基体の表面に、各層の皮膜を順に積層すれば良い。
　上記皮膜の形成において、金属結合層１０１、第１中間層１０３及び第２中間層１０４は、例えば、電子ビーム物理蒸着（ＥＢ－ＰＶＤ）、大気圧プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、サスペンション溶射（サスペンションプラズマ溶射、サスペンション高速フレーム溶射等）、高速フレーム溶射、焼結等の方法で製造すれば良い。
　また、アルミナ層１０２は、上述した方法で金属結合層１０１の表面に積極的に形成しても良いし、物品の使用過程で不回避的に形成しても良い。
　遮熱層１０５は、上記一般式（１）で表される化合物に代表される化合物Ｘを、電子ビーム物理蒸着（ＥＢ－ＰＶＤ）、大気圧プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射、サスペンション溶射、焼結等の方法で成膜することで形成すれば良い。

　図７に示す遮熱コーティング３１は、金属結合層１０１～第２中間層１０４が図６に示した物品２における中間層２３に相当し、遮熱層１０５が物品２における遮熱コーティング２１に相当すると、みなすこともできる。

　上記物品の具体例としては、例えば、航空機用ジェットエンジン、発電用ガスタービンにおける動翼等の高温部品、その他、各種のエンジンや高温プラントにおける高温部品などが挙げられる。
　上記物品が航空機用ジェットエンジンにおける動翼である場合には、作動温度をより高温化して燃費の向上を図ることができる。また、上記物品が発電用ガスタービンにおける動翼である場合には、作動温度をより高温化して発電効率の向上を図ることができる。

　以下に、実施例を挙げて本発明の実施形態を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、下記において、部及び％は、特に断らない限り、質量基準である。

（実施例１：ＹｂＴａ_３Ｏ_９）
　フッ素樹脂製の反応器に収容した蒸留水６４９グラムに、純度９９．９％以上のＹｂ（ＮＯ_３）_３・４Ｈ_２Ｏ粉末（日本イットリウム製）２８グラム（０．０６５モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌し、無色透明の水溶液を得た。
　次いで、この水溶液に、尿素４９１グラム（８モル）を投入し、室温（２５℃）で１時間撹拌した。その後、得られた無色透明の水溶液に、純度９９．９９％以上のＴａ_２Ｏ_５粉末（レアメタリック社製）４３グラム（０．０９７モル）を投入し、室温（２５℃）で７時間撹拌し、懸濁液を得た。
　次に、懸濁液を加熱して９５℃とし、還流冷却しながら、攪拌下、反応（尿素加水分解反応）させた（反応時間：１４時間）。その後、得られた反応液を、２５℃、４８００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、下層のゲルを回収した。このゲルを、大量の蒸留水に投入し、十分に撹拌したところで、上記と同じ条件で遠心分離し、下層のゲルを回収した。その後、沈殿物を、大気雰囲気中、１２０℃で１４時間加熱し、乾燥粉末とした。次いで、この乾燥粉末をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力５ＭＰａ）に供し、円板形状の成形体を作製した。その後、この成形体を、大気雰囲気中、１４００℃で１時間熱処理（仮焼）し、仮焼成形体を得た。得られた仮焼成形体を、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕した。
　次いで、乾式粉砕物をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力１０ＭＰａ）に供した。その後、この成形体を大気雰囲気中、１７００℃で１時間熱処理して焼成体を得た。焼成体を目視観察したところ、１７００℃における高温熱処理により、溶融等を伴っていないことを確認した。密度ρは７．９９ｇ／ｃｍ^３であった。
　得られた焼成体をＸ線回折測定したところ、主成分である正方晶系のＹｂＴａ_３Ｏ_９と、未反応物と思われる若干量のＴａ_２Ｏ_５及びＹｂＴａＯ_４を含む焼成体が得られたことが確認された。

　（高温における構造安定性）
　得られた焼成体を、大気中、１６００℃で２０時間の熱処理を行った後、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕し、そのＸ線回折測定を行った。
　その結果、ＹｂＴａ_３Ｏ_９から分解したとみられるＴａ_２Ｏ_５、ＹｂＴａＯ_４が一部検出されたものの、主成分は正方晶系のＹｂＴａ_３Ｏ_９であった。

　（電子顕微鏡による観察）
　得られた焼成体：ＹｂＴａ_３Ｏ_９について、ＡＢＦ（環状明視野法）を使用し、＜００１＞晶帯軸入射条件で観察した透過型電子顕微鏡による画像を取得したところ、図２Ａに示した画像が得られた。
　既に説明した通り、得られた画像では、明るさ（コントラスト）の異なる２つの領域が周期的に並んだ構造が観察された。
　また、上記の焼成体を透過型電子顕微鏡で観察して電子回折図形を取得したところ、図２Ｂに示した電子回折図形が得られた。この電子回折図形では、９つの基本回折斑点５０に加え、その中の４つの基本回折斑点からほぼ等距離にある位置に、４点の菱形状の斑点５１が検出された。

（実施例２：（Ｙｂ_０．９Ｌａ_０．１）Ｔａ_３Ｏ_９）
　フッ素樹脂製の反応器に収容した蒸留水６６５グラムに、純度９９．９％以上のＹｂ（ＮＯ_３）_３・４Ｈ_２Ｏ粉末（日本イットリウム製）２５グラム（０．０６５モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌し、無色透明の水溶液を得た。その後、純度９９．９９％以上のＬａ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏ粉末（関東化学製）３グラム（０．００６モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌した。
　次いで、この水溶液に、尿素４９１グラム（８モル）を投入し、室温（２５℃）で１時間撹拌した。その後、得られた無色透明の水溶液に、純度９９．９９％以上のＴａ_２Ｏ_５粉末（レアメタリック社製）４６グラム（０．１０４モル）を投入し、室温（２５℃）で７時間撹拌し、懸濁液を得た。
　次に、懸濁液を加熱して９５℃とし、還流冷却しながら、攪拌下、反応（尿素加水分解反応）させた（反応時間：１４時間）。その後、得られた反応液を、２５℃、４８００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、下層のゲルを回収した。このゲルを、大量の蒸留水に投入し、十分に撹拌したところで、上記と同じ条件で遠心分離し、下層のゲルを回収した。その後、沈殿物を、大気雰囲気中、１２０℃で１４時間加熱し、乾燥粉末とした。次いで、この乾燥粉末をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力５ＭＰａ）に供し、円板形状の成形体を作製した。その後、この成形体を、大気雰囲気中、１４００℃で１時間熱処理（仮焼）し、仮焼成形体を得た。得られた仮焼成形体を、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕した。
　次いで、乾式粉砕物をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力１０ＭＰａ）に供した。その後、この成形体を大気雰囲気中、１７００℃で１時間熱処理して焼成体を得た。焼成体を目視観察したところ、１７００℃における高温熱処理により、溶融等を伴っていないことを確認した。密度ρは８．１７ｇ／ｃｍ^３であった。
　得られた焼成体をＸ線回折測定したところ、主成分である正方晶系のＹｂＴａ_３Ｏ_９の他、ＹｂＴａ_３Ｏ_９に比してＴａリッチな組成のＹｂＴａ_７Ｏ_１９を含んでいることが確認された。

　（高温における構造安定性）
　得られた焼成体を、大気中、１４００℃で２０時間の熱処理を行った後、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕し、そのＸ線回折測定を行った。
　その結果、ＹｂＴａ_３Ｏ_９が分解することで生成されるＴａ_２Ｏ_５、ＹｂＴａＯ_４は検出されず、高温における構造安定性に優れることが確認された。

（実施例３：（Ｙ_０．８（Ｔａ_０．９Ｈｆ_０．１）_３Ｏ_８．６）
　フッ素樹脂製の反応器に収容した蒸留水６４９グラムに、純度９９．９９％以上のＹ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏ粉末（関東化学製）２８グラム（０．０６５モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌し、無色透明の水溶液を得た。その後、純度９９．９％以上のＨｆＣｌ_４粉末（和光純薬製）８グラム（０．０１６モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌した。
　次いで、この水溶液に、尿素４９１グラム（８モル）を投入し、室温（２５℃）で１時間撹拌した。その後、得られた無色透明の水溶液に、純度９９．９９％以上のＴａ_２Ｏ_５粉末（レアメタリック社製）５１グラム（０．１１５モル）を投入し、室温（２５℃）で７時間撹拌し、懸濁液を得た。
　次に、懸濁液を加熱して９５℃とし、還流冷却しながら、攪拌下、反応（尿素加水分解反応）させた（反応時間：１４時間）。その後、得られた反応液を、２５℃、４８００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、下層のゲルを回収した。このゲルを、大量の蒸留水に投入し、十分に撹拌したところで、上記と同じ条件で遠心分離し、下層のゲルを回収した。その後、沈殿物を、大気雰囲気中、１２０℃で１４時間加熱し、乾燥粉末とした。次いで、この乾燥粉末をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力５ＭＰａ）に供し、円板形状の成形体を作製した。その後、この成形体を、大気雰囲気中、１４００℃で１時間熱処理（仮焼）し、仮焼成形体を得た。得られた仮焼成形体を、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕した。
　次いで、乾式粉砕物をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力１０ＭＰａ）に供した。その後、この成形体を大気雰囲気中、１７００℃で１時間熱処理して焼成体を得た。焼成体を目視観察したところ、１７００℃における高温熱処理により、溶融等を伴っていないことを確認した。密度ρは７．２１ｇ／ｃｍ^３であった。
　得られた焼成体をＸ線回折測定したところ、主成分である正方晶系のＹＴａ_３Ｏ_９の他、若干量のＨｆ_６Ｔａ_２Ｏ_１７を含んでいることが確認された。

　（高温における構造安定性）
　得られた焼成体を、大気中、１４００℃で２０時間の熱処理を行った後、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕し、そのＸ線回折測定を行った。
　その結果、ＹＴａ_３Ｏ_９が分解することで生成されるＴａ_２Ｏ_５、ＹＴａＯ_４は検出されず、高温における構造安定性に優れることが確認された。

　（電子顕微鏡による観察）
　得られた焼成体：Ｙ_０．８（Ｔａ_０．９Ｈｆ_０．１）_３Ｏ_８．６について、ＡＢＦ（環状明視野法）を使用し、＜００１＞晶帯軸入射条件で観察した透過型電子顕微鏡による画像を取得した。得られた画像を図８Ａに示した。
　図８Ａに示したように、得られた画像では、明るさ（コントラスト）の異なる２つの領域が周期的に並んだ構造が観察された。
　また、上記の焼成体を透過型電子顕微鏡で観察して電子回折図形を取得したところ、図８Ｂに示したように、９つの基本回折斑点６０に加え、その中の４つの基本回折斑点からほぼ等距離にある位置に、４点の菱形状の斑点６１が検出された電子回折図形が得られた。

［熱伝導性の評価］
　実施例１～３で得られた焼成体の熱伝導性を下記の手法で評価した。
　また、比較サンプルとして、比較例１：ＹＳＺ（７．４ｗｔ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２）、及び比較例２：ＬａＴａ_３Ｏ_９を用意し、実施例１～３で製造した焼成体と同様に、熱伝導性を評価した。

（比較例１：ＹＳＺ）
　東ソー社製、ＴＺ－４Ｙ粉末（７．４ｗｔ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２）を、プレス成形（圧力２５ＭＰａ）に供し、更に、冷間等方静水圧加圧（荷重２．５トン）を行って、円板形状の成形体を作製した。その後、この成形体を大気雰囲気中、１５００℃で５時間熱処理した。密度ρは６．０５ｇ／ｃｍ^３であった。

（比較例２：ＬａＴａ_３Ｏ_９）
　フッ素樹脂製の反応器に収容した蒸留水７１６グラムに、純度９９．９９％以上のＬａ（ＮＯ_３）_３・６Ｈ_２Ｏ粉末（関東化学製）３１グラム（０．０６５モル）を入れて、室温（２５℃）で１時間撹拌し、無色透明の水溶液を得た。
　次いで、この水溶液に、尿素４９１グラム（８モル）を投入し、室温（２５℃）で１時間撹拌した。その後、得られた無色透明の水溶液に、純度９９．９９％以上のＴａ_２Ｏ_５粉末（レアメタリック社製）４５グラム（０．１０２モル）を投入し、室温（２５℃）で７時間撹拌し、懸濁液を得た。
　次に、懸濁液を加熱して９５℃とし、還流冷却しながら、攪拌下、反応（尿素加水分解反応）させた（反応時間：１４時間）。その後、得られた反応液を、２５℃、４８００ｒｐｍで３０分間遠心分離し、下層のゲルを回収した。このゲルを、大量の蒸留水に投入し、十分に撹拌したところで、上記と同じ条件で遠心分離し、下層のゲルを回収した。その後、沈殿物を、大気雰囲気中、１２０℃で１４時間加熱し、乾燥粉末とした。次いで、この乾燥粉末をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力５ＭＰａ）に供し、円板形状の成形体を作製した。その後、この成形体を、大気雰囲気中、１４００℃で１時間熱処理（仮焼）し、仮焼成形体を得た。得られた仮焼成形体を、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕した。
　次いで、乾式粉砕物をふるい（１００メッシュ）にかけて、微粉末を回収した。そして、この微粉末を、プレス成形（圧力１０ＭＰａ）に供した。その後、この成形体を大気雰囲気中、１７００℃で１時間熱処理した。焼成体を目視観察したところ、１７００℃における高温熱処理により、溶融等を伴っていないことを確認した。密度ρは７．４０ｇ／ｃｍ^３であった。
　得られた焼成体を、室温（２５℃）で、乳鉢により乾式粉砕し、そのＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定の結果、焼成体は、正方晶系のＬａＴａ_３Ｏ_９でのみで構成されることが確認された。

　実施例１（ＹｂＴａ_３Ｏ_９）、実施例２（（Ｙｂ_０．９Ｌａ_０．１）Ｔａ_３Ｏ_９）、実施例３（Ｙ_０．８（Ｔａ_０．９Ｈｆ_０．１）_３Ｏ_８．６）、比較例１（７．４ｗｔ％Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２）、及び比較例２（ＬａＴａ_３Ｏ_９）のそれぞれの焼成体について、下記の方法により、熱伝導率の測定を行った。
　熱伝導率の測定結果は、図９に示した。

（熱伝導率の測定）
　各資料は、レーザーフラッシュ法（ＪＩＳ　Ｒ１６１１に準拠）に供して、２５℃、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、及び１０００℃における熱伝導率を測定した。
　なお、固体の熱伝導率は気孔の影響を受け、気孔を含むと低めの値となる。そのため、下記式（７）のような補正式（参照文献：Ｃ．　Ｗａｎ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒ．，　５８,　６１６６‐６１７２　（２０１０））
　ｋ′／ｋ=１－４／３φ　　　　　　（７）
（式（７）中、ｋ′は供試体の熱伝導率、ｋは緻密質としての熱伝導率、φは気孔率である。）を用いて熱伝導率の測定値を補正し、補正した熱伝導率を求めた。

　図９に示した通り、実施例１（ＹｂＴａ_３Ｏ_９）、実施例２（（Ｙｂ_０．９Ｌａ_０．１）Ｔａ_３Ｏ_９）、及び、実施例３（Ｙ_０．８（Ｔａ_０．９Ｈｆ_０．１）_３Ｏ_８．６）は、いずれもＹＳＺおよびＬａＴａ_３Ｏ_９に比べて熱伝導率が充分に小さかった。

（実施例４）
　下記の方法で、遮熱コーティングを製造した。
　遮熱コーティングを形成するための基体として、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の板材を用意し、実施例３で製造した焼成体（Ｙ_０．８（Ｔａ_０．９Ｈｆ_０．１）_３Ｏ_８．６）の粉末（粒度：１０～６３μｍ）を溶射材料として、大気圧プラズマ溶射により、上記基体上に厚さ２００μｍの溶射皮膜（遮熱コーティング）を形成した。
　その後、作製したサンプル（遮熱コーティング）を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察した。
　図１０は、実施例４の遮熱コーティングの切断面の走査型電子顕微鏡による観察像である。
　図１０に示すように、基体上に形成された遮熱コーティング層は、割れや剥離がなく、緻密かつ高い密着力で成膜されている。

　１、２　物品
　１１、２１、３１　遮熱コーティング
　２３　中間層
　１５、２５　基体
　１０１　金属結合層
　１０２　アルミナ層
　１０３　第１中間層（ハフニア層）
　１０４　第２中間層
　１０５　遮熱層
 

Claims (11)

1. 　カチオン欠損型の欠陥ペロブスカイト型複合酸化物である化合物Ｘを含み、
   　前記化合物Ｘの単位格子は、それぞれが６つの酸素原子で構成され、かつ１つの酸素原子を共有する２つの八面体が並んだ構造を有しており、
   　前記化合物Ｘにおいて、隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体のそれぞれの中心軸は、互いに傾いており、
   　前記隣接する単位格子にそれぞれ属し、かつ隣り合う２つの八面体は、複数並ぶことで、異なる傾きを持つ八面体が交互に並ぶ周期的な構造を構成し、
   　前記化合物Ｘは、その結晶構造中に前記周期的な構造の周期性が変化する境界面を有する
   　遮熱コーティング用材料。
2. 　前記化合物Ｘの結晶系は、正方晶系である請求項１に記載の遮熱コーティング材料。
3. 　前記化合物Ｘの結晶構造中には複数の前記境界面が存在し、当該複数の境界面によって囲まれる領域の一辺の長さが１～１０ｎｍである請求項１又は２に記載の遮熱コーティング材料。
4. 　前記単位格子に含まれる２つの八面体の中心軸は、それぞれ異なる方向に傾いている請求項１～３のいずれかに記載の遮熱コーティング材料。
5. 　前記周期的な構造は、前記単位格子の２つの八面体が並ぶ方向から見たときに、縦２つ横２つに並んだ計４つの八面体を構成単位として一つのユニットを構成している
   　請求項１～４のいずれかに記載の遮熱コーティング材料。
6. 　前記化合物Ｘの結晶構造中には、前記単位格子の２つの八面体が並ぶ方向から見たときに前記境界線を境に隣接する２つのユニットに着目したとき、各ユニットのそれぞれに含まれる４つの八面体は、互いの中心軸が、それぞれ線対称の関係になるように傾いている
   　請求項５に記載の遮熱コーティング材料。
7. 　前記化合物Ｘは、下記一般式（１）で表される化合物である請求項１～６に記載の遮熱コーティング用材料。
   　（Ｍ_１-ｘＡ_ｘ）_１-ｙ-ｚ（Ｔａ_１－ｙＤ_ｙ）_３Ｏ_９＋δ・・・（１）
   （式中、ＭはＳｍよりイオン半径の小さい希土類元素から選ばれた１種の原子であり、Ａは全ての希土類元素から選ばれた１種の原子であり、ＤはＨｆ又はＺｒであり、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ０≦ｘ≦０．４、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２を充足し、δは電気的中性を満足する値である。但し、ｘ、ｙ及びｚの全てが０の場合を除く。）
8. 　前記一般式（１）で表される化合物は、ＭがＹであり、ｘ＝０であり、０＜ｙ≦０．２であり、０≦ｚ≦０．２である請求項７に記載の遮熱コーティング用材料。
9. 　前記一般式（１）で表される化合物は、ＭがＹｂであり、０＜ｘ≦０．４であり、ｙ＝０であり、ｚ＝０である請求項７に記載の遮熱コーティング用材料。
10. 　基体と、前記基体に積層された請求項１～９のいずれかに記載の遮熱コーティング用材料を含む皮膜とを備える物品。
11. 　ガスタービン部品又はジェットエンジン部品である請求項１０に記載の物品。
     

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