JP2013540887A

Thermal barrier coatings including c mas-resistant thermal barrier coating layers

Abstract

The article can include a superalloy substrate and a Calcia-Magnesia-alumina-silicate (CMAS) resistant thermal barrier coating (TBC) layer overlaid on the superalloy substrate. In some embodiments, the CMAS resistant TBC layer comprises from about 50 wt% to about 90 wt% TBC composition and from about 10 wt% to about 50 wt% CMAS resistant composition. In some examples, the TBC composition is in yttria-stabilized zirconia, yttria-stabilized hafnia, zirconia stabilized with at least three rare earth oxides, or hafnia stabilized with at least three rare earth oxides. Includes at least one. In some examples, the CMAS resistant composition is composed of alumina, silica, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Yb, Dy, Ho, Er, Tm, Tb or Contains at least one oxide in Lu.

Term

Projected expiry 19 July 2031.

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  5. Projected expiry

22 claims: 3 independent, 19 dependent

  1. 1
    超合金基材と、前記超合金基材の上に重なるカルシア-マグネシア-アルミナ-シリケート(CMAS)耐性遮熱コーティング(TBC)層とを備える物品であって、前記CMAS耐性TBC層が、約50wt%~約90wt%のTBC組成物であって、イットリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニア、及び少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアの中の少なくとも1つを含む前記TBC組成物と、約10wt%~約50wt%のCMAS耐性組成物であって、アルミナと、シリカと、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Yb、Dy、Ho、Er、Tm、Tb又はLuの中の少なくとも1つの酸化物とを含む前記CMAS耐性組成物とを含む、前記物品。
  2. 2
    前記TBC組成物が、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニアを含み、前記少なくとも3つの希土類酸化物が、イッテルビアと、サマリアと、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項1に記載の物品。
  3. 3
    前記TBC組成物が、約2モル%~約40モル%のイッテルビアと、約0.5モル%~約20モル%のサマリアと、約0.5モル%~約20モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項2に記載の物品。
  4. 4
    前記TBC組成物が、約20モル%~約40モル%のイッテルビアと、約10モル%~約20モル%のサマリアと、約10モル%~約20モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項3に記載の物品。
  5. 5
    前記TBC組成物が、約4モル%~約10モル%のイッテルビアと、約1モル%~約5モル%のサマリアと、約1モル%~約5モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項3に記載の物品。
  6. 6
    前記TBC組成物が、約2モル%~約5モル%のイッテルビアと、約0.5モル%~約3モル%のサマリアと、約0.5モル%~約3モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア又はネオジミアの中の少なくとも1つとを含む、請求項3に記載の物品。
  7. 7
    前記TBC組成物が、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアを含み、前記少なくとも3つの希土類酸化物が、イッテルビアと、サマリアと、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項1に記載の物品。
  8. 8
    前記TBC組成物が、約2モル%~約40モル%のイッテルビアと、約0.5モル%~約20モル%のサマリアと、約0.5モル%~約20モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項7に記載の物品。
  9. 9
    前記TBC組成物が、約20モル%~約40モル%のイッテルビアと、約10モル%~約20モル%のサマリアと、約10モル%~約20モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項8に記載の物品。
  10. 10
    前記TBC組成物が、約4モル%~約10モル%のイッテルビアと、約1モル%~約5モル%のサマリアと、約1モル%~約5モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項8に記載の物品。
  11. 11
    前記TBC組成物が、約2モル%~約5モル%のイッテルビアと、約0.5モル%~約3モル%のサマリアと、約0.5モル%~約3モル%の、ルテチア、スカンジア、セリア又はネオジミアの中の少なくとも1つとを含む、請求項8に記載の物品。
  12. 12
    前記CMAS耐性TBC層が、酸化タンタル、酸化チタン、ケイ酸ハフニウム、アルカリ酸化物、又はアルカリ土類酸化物の中の少なくとも1つをさらに含む、請求項1から11までのいずれ一項に記載の物品。
  13. 13
    前記CMAS耐性TBC層が、約0.5ミル~約20ミルの厚さを有する、請求項1から12までのいずれか一項に記載の物品。
  14. 14
    前記TBC組成物が第1のTBC組成物を含み、超合金基材の上に重なる第2のTBC組成物を含有する層をさらに備え、前記CMAS耐性TBC層が前記TBC組成物を含有する層の上に重なる、請求項1から13までのいずれか一項に記載の物品。
  15. 15
    前記第2のTBC組成物が、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアを含み、前記少なくとも3つの希土類酸化物が、イッテルビアと、サマリアと、ルテチア、スカンジア、セリア、ガドリニア、ネオジミア又はユーロピアの中の少なくとも1つとを含む、請求項14に記載の物品。
  16. 16
    前記超合金基材の上に重なる結合層をさらに含み、前記第1のTBC組成物を含有する層が、前記結合層の上に重なる、請求項14又は15に記載の物品。
  17. 17
    前記第2のTBC組成物を含有する層が第1の層を含み、前記CMAS耐性TBC層の上に重なる第3のTBC組成物を含む第2の層をさらに含み、前記第3のTBC組成物が、イットリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニア、又は少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアの中の少なくとも1つを含む、請求項14から16までのいずれか一項に記載の物品。
  18. 18
    第1の層が約0.5ミル~約20ミルの厚さを有し、CMAS耐性TBC層が約0.5ミル~約20ミルの厚さを有し、且つ第2の層が約0.5ミル~約20ミルの厚さを有する、請求項17に記載の物品。
  19. 19
    超合金基材を覆うカルシア-マグネシア-アルミナ-シリケート(CMAS)耐性遮熱コーティング(TBC)層を形成することを含む方法であって、前記CMAS耐性TBC層が、約50wt%~約90wt%のTBC組成物であって、イットリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニア、又は少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアの中の少なくとも1つを含む前記TBC組成物と、約10wt%~約50wt%のCMAS耐性組成物であって、アルミナと、シリカと、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Yb、Dy、Ho、Er、Tm、Tb又はLuの中の少なくとも1つの酸化物とを含む前記CMAS耐性組成物とを含む、前記方法。
  20. 20
    前記超合金基材を覆うCMAS耐性TBC層を形成することが、化学蒸着、プラズマ噴霧、物理蒸着、又はスラリー法の中の少なくとも1つを使用して、前記超合金基材を覆うCMAS耐性TBC層を堆積させることを含む、請求項19に記載の方法。
  21. 21
    前記遮熱コーティング(TBC)組成物が第1のTBC組成物を含み、更に、超合金基材を覆う第2のTBC組成物を含有する層を形成することを含み、前記第2のTBC組成物は、イットリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニア、又は少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアの中の少なくとも1つを含むものであって、前記超合金基材を覆うカルシア-マグネシア-アルミナ-シリケート(CMAS)耐性TBC層を形成することが、前記第2のTBC組成物を含有する層を覆うCMAS耐性TBC層を形成することを含む、請求項19又は20に記載の方法。
  22. 22
    CMAS耐性TBC層を覆う第3のTBC組成物を含有する層を形成することをさらに含み、前記第3のTBC組成物が、イットリア安定化ジルコニア、イットリア安定化ハフニア、少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたジルコニア、又は少なくとも3つの希土類酸化物で安定化されたハフニアの中の少なくとも1つを含む、請求項21に記載の方法。
Independent claims22