特許 7020795 スラリー系反応結合された環境バリアコーティング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-07

(45)【発行日】2022-02-16

(54)【発明の名称】スラリー系反応結合された環境バリアコーティング

(51)【国際特許分類】

   C04B 41/87 20060101AFI20220208BHJP

   C01B 33/20 20060101ALI20220208BHJP

【ＦＩ】

C04B41/87 M

C01B33/20

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017084461

(22)【出願日】2017-04-21

(65)【公開番号】P2017193483

(43)【公開日】2017-10-26

【審査請求日】2020-03-19

(31)【優先権主張番号】62/326,543

(32)【優先日】2016-04-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/488,037

(32)【優先日】2017-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512182267

【氏名又は名称】ロールス－ロイス コーポレイション

(73)【特許権者】

【識別番号】516173843

【氏名又は名称】ロールス－ロイス パブリック リミティド カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100173107

【弁理士】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100142387

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 都子

(72)【発明者】

【氏名】ナスリン アル ナシリ

(72)【発明者】

【氏名】ショーン イー．ランドベーア

(72)【発明者】

【氏名】アダム リー チェンバレン

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム エドワード リー

【審査官】廣野 知子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３４７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２９７７１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０５１８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００７４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１１２３８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３３／２０－３９／５４

Ｃ０４Ｂ ４１／８５－４１／９８

Ｂ３２Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケイ素含有基材の表面を酸化して、ケイ素含有基材の表面上にシリカを含む層を形成することと、
５質量％未満の少なくとも１種の添加剤及び少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子を含むスラリーから、シリカを含む層上に、少なくとも１種の希土類酸化物及び存在する全ての添加物を含む層を、堆積させることと、
少なくともシリカを含む層と少なくとも１種の希土類酸化物及び存在する全ての添加物を含む層を加熱して、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させて、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層を形成することと
を含む方法。

【請求項2】

前記ケイ素含有基材の表面を酸化することが、約１２００℃～約１４００℃の温度にて約２４時間～約１００時間、酸化雰囲気中でケイ素含有基材を加熱することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スラリーが、少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子と、極性溶媒と、高分子電解質とを含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記高分子電解質が、アウリンカルボン酸のトリアンモニウム塩又はアクリルアンモニウム塩を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記スラリーが、非アルカリ酸又は塩基を更に含む、請求項３又は４に記載の方法。

【請求項6】

前記スラリーが、少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子と、非極性又は低極性溶媒と、非極性又は低極性安定化剤とを含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項7】

前記非極性又は低極性安定化剤が、少なくとも１種の高分子界面活性剤を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記少なくとも１種の希土類酸化物を含む層を加熱して、スラリーの溶媒の実質的に全てを除去することを更に含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記少なくとも１種の希土類酸化物が、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、又はＬｕ₂Ｏ₃の少なくとも１種を含み、前記少なくとも１種の希土類シリケートが、Ｙｂ₂ＳｉＯ₅、Ｙｂ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｙ₂ＳｉＯ₅、Ｙ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｅｒ₂ＳｉＯ₅、Ｅｒ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｌｕ₂ＳｉＯ₅、又はＬｕ₂Ｓｉ₂Ｏ₇の少なくとも１種を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

少なくともシリカを含む層と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層を加熱して、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させ、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層を形成することが、少なくともシリカを含む層と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層を約１３００℃～約１４００℃の温度にて約２４時間～約１００時間加熱することを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１種の希土類シリケートを含む層が、希土類シリケートを形成する希土類酸化物との反応をしていないシリカ、及び希土類シリケートを形成するシリカとの反応をしていない希土類酸化物を更に含み、前記少なくとも１種の希土類シリケートが濃度勾配を更に含み、希土類シリケートを形成する希土類酸化物との反応をしていないシリカの濃度が、ケイ素含有基材の表面に隣接して最も高く、希土類シリケートを形成するシリカとの反応をしていない希土類酸化物の濃度が、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層の外面に隣接して最も高い、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、その全体の内容が参照により組み入れられる、２０１６年４月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／３２６５４３号の利益を主張する。

【0002】

本開示は、環境バリアコーティングの形成方法に関する。

【背景技術】

【0003】

セラミック又はセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料は、機械的及び熱的特性が重要である種々の状況において有用であることができる。例えば、ガスタービンエンジン等の高温機械システムの部品をセラミック又はＣＭＣ材料から製造することができる。セラミック又はＣＭＣ材料は高温に対して耐性がある場合があるが、幾つかのセラミック又はＣＭＣ材料は、高温機械システムの動作環境において存在する幾つかの元素及び化合物、たとえば水蒸気と反応する場合がある。水蒸気との反応は、セラミック又はＣＭＣ材料のリセッションをもたらす場合がある。これらの反応は、セラミック又はＣＭＣ材料を損傷させ、セラミック又はＣＭＣ材料の機械的特性を低減する場合があり、このことは部品の耐用年数を低減する場合がある。したがって、幾つかの例において、セラミック又はＣＭＣ材料は、高温機械システムの動作環境において存在する元素及び化合物に対する基材の露出を低減することができる環境バリアコーティングで被覆することができる。

【発明の概要】

【0004】

幾つかの例において、本開示は、ケイ素含有基材の表面を酸化して、ケイ素含有基材の表面上にシリカを含む層を形成することを含む方法を記載する。方法は、少なくとも１種の希土類酸化物を含むスラリーからケイ素を含む層上に少なくとも１種の希土類酸化物を含む層を堆積させることも含むことができる。加えて、方法は、少なくともシリカを含む層と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層を加熱して、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させて、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層を形成することを含むことができる。

【0005】

幾つかの例において、本開示は、約１２００℃～約１４００℃の温度にてケイ素含有基材を加熱して、ケイ素含有基材の表面を酸化して、ケイ素含有基材の表面上にシリカを含む層を形成することを含む方法を記載する。方法は、イッテルビウム、イットリウム、エルビウム、又はルテチウムの少なくとも１種を含むスラリーから、シリカを含む層上にイッテルビウム、イットリウム、エルビウム、又はルテチウムの少なくとも１種を含む層を堆積させることも含むことができる。方法は、少なくともシリカを含む層とイッテルビウム、イットリウム、エルビウム、又はルテチウムの少なくとも１種を含む層を約１３００℃～約１４００℃の温度にて加熱して、シリカとイッテルビウム、イットリウム、エルビウム、又はルテチウムの少なくとも１種を反応させて、Ｙｂ₂ＳｉＯ₅、Ｙｂ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｙ₂ＳｉＯ₅、Ｙ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｅｒ₂ＳｉＯ₅、Ｅｒ₂Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｌｕ₂ＳｉＯ₅、又はＬｕ₂Ｓｉ₂Ｏ₇の少なくとも１種を含む層を形成することを更に含むことができる。

【0006】

１つ又はそれより多くの例の詳細を、添付の図面及び以下の詳細な説明において記載する。他の特徴、目的、及び利点は、詳細な説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、少なくとも１種の希土類シリケートを含む環境バリアコーティングの例示的な形成方法を示すフロー図である。

【図2A】図２Ａは、基材と、シリカを含む層と、シリカを含む層上に少なくとも１種の希土類酸化物を含む層とを含む例示的な物品を示す概念断面図である。

【図2B】図２Ｂは、基材と、基材上に少なくとも１種の希土類シリケートを含む層とを含む例示的な物品を示す概念断面図である。

【図3】図３は、基材と、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層とを含む例示的な物品及び濃度勾配を示す概念断面図である。

【図4】図４は、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティングに関してＸ線回折を用いて測定された、Ｘ線強度対回折角２θのプロットである。

【図5A】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図5B】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図5C】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図5D】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図5E】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図5F】図５Ａ～５Ｆは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図6】図６は、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティングに関してＸ線回折を用いて測定されたＸ線強度対回折角２θのプロットである。

【図7A】図７Ａ～７Ｅは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図7B】図７Ａ～７Ｅは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図7C】図７Ａ～７Ｅは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図7D】図７Ａ～７Ｅは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図7E】図７Ａ～７Ｅは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイッテルビウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図8】図８は、粉末ベッドを用いて形成されたイットリウムシリケートを含むコーティングに関してＸ線回折を用いて測定されたＸ線強度対回折角２θのプロットである。

【図9A】図９Ａ～９Ｄは、粉末ベッドを用いて形成されたイットリウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図9B】図９Ａ～９Ｄは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイットリウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図9C】図９Ａ～９Ｄは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイットリウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図9D】図９Ａ～９Ｄは、本開示に記載のスラリーを用いて形成されたイットリウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図10】図１０は、粉末ベッドを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティングに関するＸ線回折を用いて測定されたＸ線強度対回折角２θのプロットである。

【図11A】図１１Ａ～１１Ｄは、粉末ベッドを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図11B】図１１Ａ～１１Ｄは、粉末ベッドを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図11C】図１１Ａ～１１Ｄは、粉末ベッドを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【図11D】図１１Ａ～１１Ｄは、粉末ベッドを用いて形成されたルテチウムシリケートを含むコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示は、少なくとも１種の希土類シリケートを含む環境バリアコーティングの形成方法を記載する。本開示に記載の方法は、ケイ素含有基材を酸化して、ケイ素含有基材の表面にシリカを含む層を形成することを含むことができる。その後、スラリーから少なくとも１種の希土類酸化物をシリカ層に堆積させることができる。ケイ素含有基材、シリカを含む層、及びスラリー堆積相を加熱して、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させることができる。シリカと少なくとも１種の希土類酸化物との反応は、ケイ素含有基材上の層において少なくとも１種の希土類シリケートを形成する。少なくとも１種の希土類シリケートは、少なくとも１種の希土類モノシリケート、少なくとも１種の希土類ジシリケート、又は少なくとも１種の希土類モノシリケートと少なくとも１種の希土類ジシリケートとの混合物を含むことができる。

【0009】

ケイ素含有基材を酸化させてシリカを含む層を形成することは、基材に対して良好に接着するコヒーレントの実質的に連続の酸化バリアをもたらす。次いで、少なくとも１種の希土類酸化物とシリカを反応させることにより、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層及び基材に対する良好な接着を形成することができる。更に、スラリーを用いて、シリカを含む層に少なくとも１種の希土類酸化物を堆積させることにより、少なくとも１種の希土類酸化物とシリカとの密接な接触を容易にし、反応を環境圧力にて実施することができる。特に基材が複雑形状であるなど比較的脆弱である場合、高い圧力は下にある基材を損傷させる場合があるため、このことは、反応物間の接触を促す高圧を用いる方法と比較して利点である場合がある。

【0010】

ＥＢＣは、ガスタービンエンジン中の燃焼環境等の環境における高圧、高速水蒸気により生じるリセッションからケイ素を含むセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）基材を保護する。幾つかのＥＢＣは、主要な信頼性のあるコーティングであり、それは、ＥＢＣが、ＣＭＣ部品の寿命のためにＣＭＣ部品上に留まるはずであることを意味する。主要な信頼性のあるＥＢＣは、高い水蒸気安定性と、下にあるＣＭＣとの熱膨張の適合性を含む、複数の競合する設計パラメータを満たす場合がある。加えて、幾つかの主要な信頼性のあるＥＢＣは、製造中のコーティングソースと視野外（ｎｏｎ‐ｌｉｎｅ‐ｏｆ‐ｓｉｇｈｔ）の関係にある表面上で用いられる。これらの表面は、少なくとも部分的に遮られた表面として本開示でよばれる。例えば、ガスタービンエンジンブレード、ベーン、又はブレードトラックの内面、及びガスタービンエンジン中のダブレット又はトリプレットベーン間の領域は、コーティングの製造中にコーティングソースによる視野（ｌｉｎｅ‐ｏｆ‐ｓｉｇｈｔ）に置くことができない場合がある。ケイ素含有基材の表面を酸化すること、及びスラリー堆積を用いて少なくとも１種の希土類酸化物を堆積させることは、少なくとも１種の希土類シリケートを含む本開示に記載のコーティングを用いて、視野外表面のコーティングを可能にすることができる。

【0011】

図１は、少なくとも１種の希土類シリケートを含む環境バリアコーティングの例示的な形成方法を示すフロー図である。図１の方法を、図２Ａ及び２Ｂを参照して記載する。図２Ａは、ケイ素含有基材２２と、シリカを含む層２４と、シリカを含む層２４上に少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６とを含む例示的な物品２０を示す概念断面図である。図２Ｂは、ケイ素含有基材２２と、ケイ素含有基材２２上に希土類シリケートを含む層３２とを含む例示的な物品３０を示す概念断面図である。

【0012】

図１の方法は、ケイ素含有基材２２の表面２８を酸化してケイ素含有基材２２の表面２８にシリカを含む層２４を形成すること（１２）を含む。ケイ素含有基材２２は、ケイ素を含むか、またはケイ素を基礎とする任意の材料を含むことができる。幾つかの例において、ケイ素含有基材２２は、ケイ素含有セラミック又はケイ素含有ＣＭＣを含む。例示的なセラミック材料としては、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミノシリケート、シリカ（ＳｉＯ₂）、遷移金属シリサイド（例えばＷＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＴｉＣ、ＭｏＳｉ₂、ＮｂＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂）などを挙げることができる。加えて幾つかの例において、ケイ素含有基材１２は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ケイ素金属、炭素などを含むことができる。幾つかの例において、ケイ素含有基材１２は、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、アルミノシリケート、シリカ、遷移金属シリサイド、アルミナケイ素金属、炭素などの２種又はそれより多くの混合物を含むことができる。

【0013】

ケイ素含有基材１２がＣＭＣを含む例において、ケイ素含有基材１２は、マトリックス材料及び強化材料を含む。マトリックス材料としては、例えばケイ素金属又はセラミック材料、たとえばＳｉＣ、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミノシリケート、シリカ（ＳｉＯ₂）、遷移金属シリサイド（例えばＷＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＴｉＣ、ＭｏＳｉ₂、ＮｂＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂）、又は本開示に記載の他のセラミックなどが挙げられる。ＣＭＣは、連続又は不連続強化材料を更に含む。例えば、強化材料としては、不連続ウィスカ、プレートレット、繊維、又は粒状物を挙げることができる。他の例として、強化材料としては、連続モノフィラメント又はマルチフィラメント織物を挙げることができる。幾つかの例において、強化材料としては、Ｃ、ＳｉＣ、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミノシリケート、シリカ（ＳｉＯ₂）、遷移金属シリサイド（例えばＷＣ、Ｍｏ₂Ｃ、ＴｉＣ、ＭｏＳｉ₂、ＮｂＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂）、本開示に記載の他のセラミック材料などを挙げることができる。幾つかの例において、ケイ素含有基材１２としては、ＳｉＣ‐ＳｉＣセラミックマトリックス複合体が挙げられる。

【0014】

物品２０は、ガスタービンエンジン等の高温機械システムの任意の部品を含むことができ、またはこれであることができる。例えば、物品２０は、シールセグメント、ブレードトラック、エアフォイル、ブレード、ベーン、燃焼室ライナーなどであることができ、またはその一部であることができる。

【0015】

ケイ素含有基材２２の表面２８を酸化してケイ素含有基材２２の表面２８上にシリカを含む層２４を形成すること（１２）は、酸化反応を開始するのに十分な温度にて、酸化雰囲気中でケイ素含有基材２２を加熱することを含むことができる。酸化雰囲気としては、空気、水蒸気、又は酸素の豊富な雰囲気を挙げることができる。

【0016】

幾つかの例において、ケイ素含有基材２２を加熱する温度は、約１２００℃～約１６００℃、たとえば約１２００℃～約１４００℃であることができる。幾つかの例において、１２００℃未満では不十分なシリカが形成する場合がある。温度範囲の上限を、加熱が基材２２を溶融又は劣化させないように、基材２２の組成に基づいて選択することができる。幾つかの例において、ケイ素含有基材２２を加熱する温度は、約１３００℃～約１３５０℃、たとえば約１３００℃又は約１３５０℃であることができる。ケイ素含有基材２２を加熱する時間は、選択された厚さまでシリカを含む層２４を形成するのに十分な任意の時間であることができ、たとえば少なくとも約１時間、又は約２４時間～約１００時間、又は約２４時間～約４８時間である。

【0017】

ケイ素含有基材２２を加熱する温度及びケイ素含有基材２２を加熱する時間は、得られるシリカを含む層２４の厚さに影響する場合がある。例えば、ケイ素含有基材２２をより高い温度熱することは、反応の速度、及び既に形成されたシリカを通る酸素の拡散を増大させる場合があり、したがって（所定の時間に関して）シリカを含む層２４の厚さを増加させることができる。別の例として、より長時間に亘ってケイ素含有基材２２を加熱することは、（所定の温度に関して）シリカを含む層２４の厚さを増加させることができる。

【0018】

シリカを含む層２４の厚さ、ひいては酸化条件は、方法において少なくとも１種の希土類酸化物と後に反応させて選択された厚さを有する少なくとも１種の希土類シリケートを含む層を形成するために十分なシリカを与えるように選択することができる。幾つかの例において、シリカを含む層２４の厚さは、約３ミクロン～約１５ミクロン、たとえば約３ミクロン～約８ミクロンであることができる。

【0019】

シリカを含む層２４が、ケイ素含有基材２２を酸化する化学反応により形成されるため、シリカを含む層２４は、例えば、蒸着又は熱スプレー等の堆積プロセスにより形成されたシリカ層と比較して、ケイ素含有基材２２に対して良好な接着性を有することができる。加えて、シリカを含む層２４が、ケイ素含有基材２２の化学反応により形成されるため、シリカを含む層２４は、実質的に非多孔質（例えばシリカを含む層２４中の空き領域を、シリカを含む層２４で専有された全空間により除した体積として規定される約５体積パーセント未満の空隙率）であることができる。空隙率は、コーティングを切断し、顕微鏡を用いて空隙率を分析することにより測定することができる。シリカを含む実質的に非多孔質の層２４は、環境バリアコーティングであることができる少なくとも１種の希土類シリケートを含む層を形成するのに有用な出発点を形成するコヒーレントで粘着性のあるバリア層を形成することができる。

【0020】

図１の方法は、スラリーからシリカを含む層２４に少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６堆積させること（１４）も含む。スラリーは、少なくとも１種の希土類酸化物、溶媒、及び任意選択的に１種又はそれより多くの添加剤を含む粒子を含むことができる。少なくとも１種の希土類酸化物としては、ルテチウム（Ｌｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、エルビウム（Ｅｒ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、テルビウム（Ｔｂ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、プロメチウム（Ｐｍ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）、及びスカンジウム（Ｓｃ）の酸化物を含む、希土類元素の任意の酸化物を挙げることができる。幾つかの例において、少なくとも１種の希土類酸化物としては、イッテルビウム（Ｙｂ、例えばＹｂ₂Ｏ₃）、イットリウム（Ｙ、例えばＹ₂Ｏ₃）、エルビウム（Ｅｒ、例えばＥｒ₂Ｏ₃）、又はルテチウム（Ｌｕ、例えばＬｕ₂Ｏ₃）の少なくとも１種の酸化物を挙げることができる。

【0021】

幾つかの例において、粒子は、１種より多くの希土類酸化物を含む。幾つかの例において、個々の粒子は、１種より多くの希土類酸化物（例えば少なくとも２種の希土類酸化物）を含むことができる。他の例において、粒子は少なくとも２種の希土類酸化物の混合物を含むことができ、個々の粒子は、単独の希土類酸化物を実質的に含むことができる。言い換えると、個々の粒子は、複数の希土類酸化物を含むことができ、または個々の粒子は単独の希土類酸化物を含むことができ、及びそれぞれ単独の希土類酸化物を含む異なる粒子各々を混合して、少なくとも２種の希土類酸化物を含む粒子の混合物を形成することができる。

【0022】

幾つかの例において、粒子は、１種又はそれより多くの添加剤、例えばアルミナ、ホウ素、又は酸化ホウ素、アルカリ金属、又はアルカリ金属酸化物；アルカリ土類酸化物；チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、又はニオブの酸化物又はシリケートなどを含むことができる。添加剤は、約５質量パーセント（質量％）未満、たとえば約２質量％未満、又は約１質量％未満の量で粒子中に存在することができる。１種又はそれより多くの添加剤が、ホウ素若しくは酸化ホウ素又はアルカリ金属若しくはアルカリ金属酸化物を含む場合などの幾つかの例において、１種又はそれより多くの添加剤は、シリカと希土類酸化物の反応を促進することができる。

【0023】

粒子は、任意の大きさ及び任意の形状であることができる。幾つかの例において、粒子の直径は、単峰性のサイズ分布（例えば、粒子の直径分布内で１つの直径が最も高頻度である）を有することができる。他の例において、粒子の直径は、多峰性のサイズ分布（例えば、２つ又はそれより多くの直径が粒子の直径分布内で最も高頻度である）を有することができる。幾つかの例において、多峰性のサイズ分布は、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６中の粒子のパッキングを容易にすることができ、シリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６中の粒子との接触を容易にすることができる。

【0024】

スラリーは、溶媒を含むこともできる。幾つかの例において、溶媒は、水性溶媒、水、アルコール（例えばメタノール、イソプロパノールなど）、メチルエチルケトンなどの極性であることができる。極性溶媒は、高い、中程度、または低い極性を有することができる。水性溶媒は主成分として水を含む。他の例において、溶媒は、非極性溶媒、たとえばヘキサン、ヘプタン、たとえばナフサ又はｌａｃｏｌｅｎｅ等の混合物などであることができる。

【0025】

溶媒が極性溶媒を含む幾つかの例において、スラリーは、高分子電解質を追加的に含むことができる。高分子電解質は、スラリーを安定化することができる（例えば、少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子のスラリーの凝集又は沈殿を低減し、または実質的に抑制する）。幾つかの例において、高分子電解質は、アルカリを含まない高分子電解質を含む。アルカリを含まない高分子電解質が、スラリーを安定化することができる一方で、少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子は実質的に化学的に影響を受けないままである。言い換えると、アルカリを含まない高分子電解質は、少なくとも１種の希土類酸化物と反応しない場合がある。幾つかの例において、高分子電解質は、アウリンカルボン酸のトリアンモニウム塩又はアクリルアンモニウム塩を含むことができる。スラリーは、約０．５質量％～約５質量％の高分子電解質を含むことができる。

【0026】

幾つかの例において、極性溶媒を含むスラリーは、非アルカリ酸又は塩基を追加的に含むことができる。非アルカリ酸又は塩基は、スラリーのｐＨを改変し、スラリー中の少なくとも１種の希土類酸化物を含む粒子の分散性に影響を与えることができる。例示的な非アルカリ酸及び塩基としては、硝酸及び水酸化アンモニウムが挙げられる。

【0027】

溶媒が非極性又は低極性溶媒を含む幾つかの例において、スラリーは、非極性又は低極性安定化剤を含むことができる。非極性又は低極性安定化剤としては、少なくとも１種の高分子界面活性剤、たとえばポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどを挙げることができる。スラリーは、約０．５質量％～約５質量％の非極性又は低極性安定化剤を含むことができる。

【0028】

幾つかの例において、溶媒が極性であるか、低極性であるか、または非極性であるかにかかわらず、スラリーは、バインダー（例えばポリエチレングリコール、アクリレートコポリマー、ラテックスコポリマー、ポリビニルピロリドンコポリマー、ポリビニルブチラールなど）、分散剤（例えばアウリンカルボン酸のトリアンモニウム塩（アルミノン）、アンモニウムポリアクリレート、ポリビニルブチラール、ホスフェートエステル、ポリエチレンイミン、ＢＹＫ（登録商標）１１０（Ｂｙｋ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．、Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手可能）など）などを追加的に含むことができる。

【0029】

スラリーの組成を、所望のレオロジー特性を達成するように選択することができる。例えば、より多くの粒子を含むスラリーは、より少ない粒子を有するスラリーより高い粘度を有する場合がある。加えて、添加剤及び安定化剤、又は高分子電解質は、スラリーの粘度に影響を与える場合がある。

【0030】

単独のスラリー適用又は複数のスラリー適用において、スラリーから少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を堆積させることができる（１４）。幾つかの例において、堆積した層を乾燥させて溶媒を十分に除去した後にスラリーを各々適用する、複数のスラリーのより薄い適用は、堆積した層のクラックを低減するか、または実質的に抑制することができる。このように、複数のスラリーのより薄い適用は、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６のクラックを低減するか、または実質的に抑制しつつ、少なくとも１種の希土類酸化物を含むより厚い層２６の形成を促進することができる。

【0031】

スラリーの適用の各々は、スラリー堆積法を用いて行うことができる。例示的なスラリーの堆積又は適用の方法としては、浸漬コーティング、スプレーコーティング、スピンコート、ブラッシングなどが挙げられる。堆積又は適用方法を、基材２２の形状に基づいて選択することができる。例えば、基材２２が十分に平らな表面を含む場合、スピンコートを用いることができ、一方で基材２２がより複雑な形状を含む場合、浸漬コーティングを用いることができる。

【0032】

少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６は、任意の適した厚さに堆積することができる。幾つかの例において、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の厚さは、シリカを含む層２４中で後にシリカと反応するために存在することが望まれる少なくとも１種の希土類酸化物の量に基づいて選択することができる。例えば、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の厚さは、１５０マイクロメートル未満、たとえば約２０マイクロメートルであることができる。

【0033】

図１に示されていないものの、スラリーからシリカを含む層２４上に少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を堆積した（１４）後に、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を乾燥させて実質的に溶媒を除去することができる。幾つかの例において、上記で言及したように、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を、複数のスラリー適用を用いて形成することができ、スラリーの後の適用を行う前にスラリーの各適用を乾燥させることができる。他の例において、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を乾燥させる前に、スラリー適用を実施することができる。更に他の例において、別個の乾燥工程を含めないことができ、層２６を加熱して少なくとも１種の希土類酸化物とシリカを反応させる際に、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を乾燥させることができる。

【0034】

スラリーを用いて少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を堆積させることにより、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６及びシリカを含む層２４における粒子間の密接な接触をつくることができる。これは、反応中に高圧を適用することなく、少なくとも１種の希土類酸化物及びシリカの反応を促進することができる。加えて、シリカを含む層２４が（例えば下にあるケイ素含有基材２２の表面粗さに起因して）表面粗さを有する例において、スラリーは、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６、及びシリカを含む層２４における粒子間の密接な接触を容易にすることができる。例えば、スラリーを乾燥させることは、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６における粒子の密なパッキングを促進することができ、それは、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６、及びシリカを含む層２４における粒子間の接触を向上させることができる。乾燥粉末を用いる他の方法において、粉末とシリカを含む層との密接な接触は、反応中に高圧を利用して、粉末をシリカを含む層と密接に接触させることができる。この高圧は、方法が用いることのできる基材の種類（例えば形状及び構造）を制限する場合があり、また、高圧を発生させ、支持する高コストの製造装置を要求する場合もある。

【0035】

図１の方法は、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を加熱して、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させ、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２（図２Ｂ）を形成すること（１６）を更に含む。少なくとも１種の希土類シリケートは、少なくとも１種の希土類モノシリケート、少なくとも１種の希土類ジシリケート、又は少なくとも１種の希土類モノシリケートと少なくとも１種の希土類ジシリケートとの混合物を含むことができる。少なくとも１種の希土類シリケート中の希土類元素は、層２６中の少なくとも１種の希土類酸化物中の希土類元素に依存し、それは、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウム、エルビウム、ホルミウム、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ユウロピウム、サマリウム、プロメチウム、ネオジム、プラセオジム、セリウム、ランタン、イットリウム、又はスカンジウムの少なくとも１種を含むことができる。

【0036】

希土類ジシリケートは、希土類酸化物とシリカを反応させるのに十分な条件（例えば熱及び／又は圧力）下で特定の量論比（１モルの希土類酸化物及び２モルのシリカ）において希土類酸化物とシリカを化学的に反応させることにより形成される化合物である。希土類ジシリケートは、束縛されていない希土類酸化物と束縛されていないシリカとの混合物とは化学的に区別でき、希土類モノシリケートとは化学的に区別できる。例えば、希土類ジシリケートは、束縛されていない希土類酸化物と束縛されていないシリカとの混合物とは異なる化学的及び物理的特性を有する。希土類ジシリケートは、概してケイ素系基材２２との良好な熱膨張係数適合性を有し、それは、少なくとも１種の希土類ジシリケートを含む層３２（図２Ｂ）及びケイ素含有基材２２間の界面において熱サイクル発生応力を低減することができる。

【0037】

希土類モノシリケートは、希土類酸化物とシリカを反応させるのに十分な条件（例えば熱及び／又は圧力）下で特定の量論比（１モルの希土類酸化物及び１モルのシリカ）において希土類酸化物とシリカを化学的に反応させることにより形成される化合物である。希土類モノシリケートは、束縛されていない希土類酸化物と拘束されていないシリカとの混合物とは化学的に区別でき、希土類ジシリケートとは化学的に区別できる。例えば、希土類モノシリケートは、束縛されていない希土類酸化物と束縛されていないシリカとの混合物とは異なる化学的及び物理的特性を有する。希土類モノシリケートは、概してケイ素系基材２２との希土類ジシリケートより悪い熱膨張係数適合性を有するが、希土類ジシリケートより良好な水蒸気安定性を有する。

【0038】

少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６は、シリカと少なくとも１種の希土類酸化物を反応させて、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２を形成する（１６）のに十分な温度及び時間で加熱することができる。幾つかの例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を約１２００℃～約１６００℃の温度にて少なくとも１時間、たとえば約２４時間～約１００時間加熱することができる。他の例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６は、約１３００℃～約１４００℃の温度にて約２４時間～約１００時間加熱することができる。

【0039】

シリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を、十分に不活性、または酸化雰囲気下で加熱することができる（１６）。上記のように、酸化雰囲気としては、空気、水、又は酸素の豊富な雰囲気を挙げることができる。酸素がケイ素含有基材２２を酸化してシリカを形成する際、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を酸化雰囲気下で加熱すること（１６）は、少なくとも１種の希土類酸化物と反応させるための追加的なシリカを与えることができる。加えて、雰囲気は、加熱条件下で少なくとも１種の希土類酸化物及びシリカに対して実質的に不活性であることができる。例えば、不活性雰囲気としては、アルゴン、ヘリウム、窒素などを挙げることができる。幾つかの例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を加熱すること（１６）を、環境圧力にて実施することができる。

【0040】

シリカ及び少なくとも１種の希土類酸化物の反応中に形成される希土類ジシリケート又は希土類モノシリケートの量は、反応条件に依存する場合がある。例えば、所定の熱処理温度に対して、より長い処理時間は、希土類ジシリケートの割合を増加させる場合がある。

【0041】

幾つかの例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の加熱（１６）中に、層間で拡散が起こることができ、希土類シリケートを少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２全体に亘って形成することができる。幾つかの例において、少なくとも１種の希土類シリケートを含む得られた層３２は、実質的に均一な組成を含むことができる（例えば、化学組成が少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２の体積全体に亘って実質的に均一である）。

【0042】

他の例において、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２は、不均一な組成を含むことができる。例えば、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２は、少なくとも１つの組成勾配を含むことができる。例えば、図３は、ケイ素含有基材２２及び濃度勾配を含む少なくとも１種の希土類シリケートを含む層４２を含む例示的な物品４０を示す概念断面図である。図３に示されるように、層４２は基材２２に隣接した第一の部分４４、層４２の外面５０に隣接した第三の部分４８、及び第一の部分４４と第三の部分４８との間の第二の部分４６を含むことができる。幾つかの例において、第一の部分４４は、束縛されていないシリカ（すなわち、希土類シリケートを形成するように希土類酸化物と反応していないシリカ）を含むことができ、または第一の部分４４の少なくとも１部がシリカを含む層２４（図２Ａ）の少なくとも一部に対応する場合、第二の部分４６又は第三の部分４８より多くの束縛されていないシリカを含むことができる。幾つかの例において、束縛されていないシリカを、希土類シリケート又は希土類酸化物等の他の元素又は化合物と混合することができる。

【0043】

第二の部分４６は、シリカ及び希土類酸化物に達するように層２４及び２６を加熱することに先立ってシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の界面があった場所に近い。したがって、第二の部分は、第一の部分４４及び第三の部分４８より高い割合の希土類シリケート（例えば、希土類モノシリケート、希土類ジシリケート、又は両方）を含むことができる。

【0044】

幾つかの例において、第三の部分４８は、束縛されていない希土類酸化物（すなわち、希土類シリケートを形成するようにシリカと反応していない希土類酸化物）を含むことができ、または、第三の部分４８の少なくとも一部が少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６（図２Ａ）の少なくとも一部に対応する場合、第二の部分４６又は第一の部分４４より多くの束縛されていない希土類酸化物を含むことができる。幾つかの例において、束縛されていない希土類酸化物を、希土類シリケート又はシリカ等の他の元素又は化合物と混合することができる。

【0045】

少なくとも１種の希土類シリケートを含む層４２が、３つの区別できる部分４４、４６及び４８を含むものとして示されることを図３が示しているものの、幾つかの例において、シリカ、希土類酸化物、及び／又は希土類シリケートの濃度勾配は、とびとびではなく、実質的に連続であることができる。言い換えると、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層４２は、区別できる部分を含まない場合があるが、実質的に連続の組成勾配を含む場合がある。

【0046】

幾つかの例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の加熱中（１６）に、ケイ素含有基材２２からの元素又は化合物の拡散も起こることができる。例えば、ケイ素含有基材２２中に存在する場合、ホウ素、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₃、アルミナ、炭素、アルミノシリケート、ＳｉＯ₂、遷移金属シリサイドなどの１種又はそれより多くは、少なくとも１種の希土類シリケートを含む層３２に拡散することができる。

【0047】

幾つかの例において、少なくともシリカを含む層２４と少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６（１６）の加熱は、加えて、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６の焼結を起こすことができ、それは、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６中の空隙率を低減させることができる。幾つかの例において、これは、実質的に稠密のまたは実質的に非多孔質の少なくとも１種の希土類シリケート３２又は４２を含む層をもたらすことができる。実質的に稠密のまたは実質的に非多孔質の層３２又は４２は、水蒸気の接触を抑制すること、及びケイ素含有基材２２と反応することにより、ケイ素含有基材２２の保護を与えることができる。幾つかの例において、実質的に稠密の微細構造を有する層は、約１０体積％未満、例えば約５体積％未満の空隙率を有することができ、空隙率は、細孔体積を全層体積で除した割合として測定される。

【0048】

図１に示されていないものの、図１の方法は、ケイ素含有基材２２の表面２８（図２Ａ）を酸化する（１２）前に、ケイ素含有基材２２の表面２８を滑らかにすることを任意選択的に含むことができる。ケイ素含有基材２２がＣＭＣを含む幾つかの例において、ケイ素含有基材２２は、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６のシリカなどを含む層との接触に影響を与える、シリカを含む層２４の形成に影響を与える、物品２０の空気力学特性に影響を与える表面粗さを含むことができる。ケイ素含有基材２２の表面２８を滑らかにすることは、表面粗さに起因するこれらの課題の少なくとも１つに対処することができる。表面２８を、機械的粉砕又は研磨、化学機械研磨、エッチングなどにより滑らかにすることができる。

【0049】

このように、スラリーを用いて少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６を堆積させること、次いで少なくとも１種の希土類酸化物をシリカと反応させることにより、下にある基材に対する良好な接着性を有するか、実質的に非多孔質であるか、視野外表面上にあるか、またはこれらの特性の組み合わせを有する希土類シリケートを含む層を形成することができる。スラリーの使用は、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６及びシリカを含む層２４における粒子間の密接な接触を容易にすることができる。これは、反応中に高圧を適用することなく、少なくとも１種の希土類酸化物とシリカの反応を促進することができる。加えて、（例えば、下にあるケイ素含有基材２２の表面粗さに起因して）シリカを含む層２４が表面粗さを有する例において、スラリーは、少なくとも１種の希土類酸化物を含む層２６及びシリカを含む層２４における粒子間の密接な接触を容易にすることができる。乾燥粉末を用いる他の方法において、粉末をシリカを含む層と密接に接触させる反応中の粉末とシリカを含む層との密接な接触は、高圧を利用することができる。この高圧は、方法が用いることのできる基材の種類（例えば形状及び構造）を制限する場合があり、また、高圧を発生させ、支持する高コストの製造装置を要求する場合もある。

【0050】

例
例１
４±０．２μｍの粒子サイズを有する３０体積パーセント（体積％）の酸化ルテチウム（Ｌｕ₂Ｏ₃）粒子（ａｂｃｒ ＧｍｂＨ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、ドイツから入手可能）を含むスラリー（水中）を調製した。スラリーは、商品名Ｄｏｌａｐｉｘ ＣＥ６４（Ｚｓｃｈｉｍｍｅｒ＆Ｓｃｈｗａｒｚ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ ＫＧ、Ｌａｈｎｓｔｅｉｎ、ドイツから入手可能）で入手可能な０．１５質量％のカルボン酸系分散剤、及び約２．０質量％のポリエチレングリコール１００００（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ、Ｈａｖｅｒｈｉｌｌ、マサチューセッツから入手可能）も含んでいた。スラリーのｐＨは約９．５であった。

【0051】

約１３００℃にて約４８時間、ＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣを加熱することによりＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣの表面を酸化した。スラリーを次いで浸漬コーティングを用いてＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣの酸化された表面に適用した。コーティングされたＣＭＣを、次いで約１３５０℃の温度にて約４８時間加熱した。サンプルを次いでＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ、Ｉｎｃ．、ウィスコンシン州マディソンから入手可能なＸ線回折装置を用いてＸ線回折により特性評価した。Ｘ線回折測定は、１０°～８０°の範囲の２θにおいて実施した。Ｘｐｅｒｔ Ｈｉｇｈ Ｓｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェア（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔｂｏｒｏｕｇｈ、マサチューセッツから入手可能）を用い、回折データ国際センターデータベースを用いて相を特定した。図４は、得られたコーティングに関するＸ線強度対回折角２θのプロットである。図４に示されるように、コーティングは、ルテチウムモノシリケート、ルテチウムジシリケート、残留酸化ルテチウム、及び残留シリカを含んでいた。

【0052】

図５Ａ～５Ｆは、ルテチウムシリケートを含む例のコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。ＳＥＭ顕微鏡写真及びＥＤＳプロットは、ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．、日本の東京から入手可能なＪＥＯＬ ＪＳＭ‐６０１０ＬＡを用いて取得した。コーティングは約５μｍ～約７μｍの厚さを有し、実質的に連続である。図５Ｂは、図５Ａの位置５２のＥＤＳプロットを示す。図５Ｃは、図５Ａの位置５４のＥＤＳプロットを示す。図５Ｄは、図５Ａの位置５６のＥＤＳプロットを示す。図５Ｅは、図５Ａの位置５８のＥＤＳプロットを示す。図５Ｆは、図５Ａの位置６０のＥＤＳプロットを示す。ＥＤＳプロットに示されるように、これらの位置の各々は、おおよそ類似の割合でＬｕ、Ｏ及びＳｉを含んでいた。

【0053】

例２
４±０．１μｍの粒子サイズを有する２０体積パーセント（体積％）の酸化イッテルビウム（Ｙｂ₂Ｏ₃）粒子（ａｂｃｒ ＧｍｂＨ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、ドイツから入手可能）を含むスラリー（水中）を調製した。スラリーは、Ｓｉｇｍａ‐Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州のセントルイスから商品名Ａｌｕｍｉｎｏで入手可能な０．７質量％のアウリントリカルボン酸アンモニウム塩分散剤、及び約２．０質量％のポリエチレングリコール１００００（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ、Ｈａｖｅｒｈｉｌｌ、マサチューセッツから入手可能）も含んでいた。スラリーのｐＨは約８．０であった。

【0054】

約１３００℃にて約４８時間、ＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣを加熱することによりＳｉＣ／ＳｉＣの表面を酸化した。スラリーを次いで浸漬コーティングを用いてＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣの酸化された表面に適用した。コーティングされたＣＭＣを、次いで約１３５０℃の温度にて約４８時間加熱した。サンプルを次いでＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ、Ｉｎｃ．、ウィスコンシン州マディソンから入手可能なＸ線回折装置を用いてＸ線回折により特性評価した。Ｘ線回折測定は、１０°～８０°の範囲の２θにおいて実施した。Ｘｐｅｒｔ Ｈｉｇｈ Ｓｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェア（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔｂｏｒｏｕｇｈ、マサチューセッツから入手可能）を用い、回折データ国際センターデータベースを用いて相を特定した。図６は、得られたコーティングに関するＸ線強度対回折角２θのプロットである。図６に示されるように、コーティングは、イッテルビウムモノシリケート、イッテルビウムジシリケート、及び残留酸化イッテルビウムを含んでいた。

【0055】

図７Ａ～７Ｅは、イッテルビウムシリケートを含む例のコーティング内の各々の位置に関するＳＥＭ顕微鏡写真及びＥＤＳプロットである。ＳＥＭ顕微鏡写真及びＥＤＳプロットは、ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．、日本の東京から入手可能なＪＥＯＬ ＪＳＭ‐６０１０ＬＡを用いて取得した。コーティングは約１５μｍ～約２０μｍの厚さを有し、実質的に連続である。図７Ｂは、図７Ａの位置６２のＥＤＳプロットを示す。図７Ｃは、図７Ａの位置６４のＥＤＳプロットを示す。図７Ｄは、図７Ａの位置６６のＥＤＳプロットを示す。図７Ｅは、図７Ａの位置６８のＥＤＳプロットを示す。ＥＤＳプロットに示されるように、これらの位置の各々は、おおよそ類似の割合でＹｂ、Ｏ及びＳｉを含んでいた。

【0056】

比較例１
約１３００℃にて約４８時間、ＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣを加熱することによりＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣの表面を酸化した。酸化されたＣＭＣを、次いでアルミナるつぼ中の酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）粉末ベッド中に置き、焼結炉に置いた。酸化イットリウム粒子は３±０．１μｍの粒子サイズを有し、ａｂｃｒ ＧｍｂＨ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、ドイツから入手された。炉を次いで約１３５０℃の温度にて約４８時間加熱した。サンプルを次いでＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ、Ｉｎｃ．、ウィスコンシン州マディソンから入手可能なＸ線回折装置を用いてＸ線回折により特性評価した。Ｘ線回折測定は、１０°～８０°の範囲の２θにおいて実施した。Ｘｐｅｒｔ Ｈｉｇｈ Ｓｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェア（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔｂｏｒｏｕｇｈ、マサチューセッツから入手可能）を用い、回折データ国際センターデータベースを用いて相を特定した。図８は、得られたコーティングに関するＸ線強度対回折角２θのプロットである。図８に示されるように、コーティングは、イットリウムモノシリケート、イットリウムジシリケート、及び残留シリカを含んでいた。

【0057】

図９Ａ～９Ｄは、イットリウムシリケートを含む例のコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。ＳＥＭ顕微鏡写真及びＥＤＳプロットは、ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．、日本の東京から入手可能なＪＥＯＬ ＪＳＭ‐６０１０ＬＡを用いて取得した。コーティングは不連続で不均一であった。図９Ｂは、図９Ａの位置７２のＥＤＳプロットを示す。図９Ｃは、図９Ａの位置７４のＥＤＳプロットを示す。図９Ｄは、図９Ａの位置７６のＥＤＳプロットを示す。ＥＤＳプロットに示されるように、位置７２及び７６は、おおよそ類似の割合でＹ、Ｏ及びＳｉを含み、一方で位置７４はＳｉとＯを含むが実質的にＹを含まなかった。

【0058】

比較例２
約１３００℃にて約４８時間、ＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣを加熱することによりＳｉＣ／ＳｉＣ ＣＭＣの表面を酸化した。酸化されたＣＭＣを、次いでアルミナるつぼ中の酸化ルテチウム（Ｙ₂Ｏ₃）粉末ベッド中に置き、焼結炉に置いた。酸化ルテチウム粒子は４±０．２μｍの粒子サイズを有し、ａｂｃｒ ＧｍｂＨ、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ、ドイツから入手された。炉を次いで約１３５０℃の温度にて約４８時間加熱した。サンプルを次いでＢｒｕｋｅｒ ＡＸＳ、Ｉｎｃ．、ウィスコンシン州マディソンから入手可能なＸ線回折装置を用いてＸ線回折により特性評価した。Ｘ線回折測定は、１０°～８０°の範囲の２θにおいて実施した。Ｘｐｅｒｔ Ｈｉｇｈ Ｓｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェア（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔｂｏｒｏｕｇｈ、マサチューセッツから入手可能）を用い、回折データ国際センターデータベースを用いて相を特定した。図１０は、得られたコーティングに関するＸ線強度対回折角２θのプロットである。図１０に示されるように、コーティングは、ルテチウムモノシリケート、ルテチウムジシリケート、残留酸化ルテチウム及び残留シリカを含んでいた。

【0059】

図１１Ａ～１１Ｄは、ルテチウムシリケートを含む例のコーティング内の各々の位置に関する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真及びエネルギー分散分光法（ＥＤＳ）プロットである。ＳＥＭ顕微鏡写真及びＥＤＳプロットは、ＪＥＯＬ Ｌｔｄ．、日本の東京から入手可能なＪＥＯＬ ＪＳＭ‐６０１０ＬＡを用いて取得した。コーティングは不連続で不均一であった。図１１Ｂは、図１１Ａの位置８２のＥＤＳプロットを示す。図１１Ｃは、図１１Ａの位置８４のＥＤＳプロットを示す。図１１Ｄは、図１１Ａの位置８６のＥＤＳプロットを示す。ＥＤＳプロットに示されるように、位置８２がＬｕ、Ｏ及びＳｉを含む一方、位置８４及び８６はＳｉとＯを含むが実質的にＬｕを含まなかった。

【0060】

種々の例を記載してきた。これら及び他の例は、以下の特許請求の範囲内である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】