特表 2024-501159 低い熱慣性及び低い熱伝導率を有する複合酸化物遮熱コーティング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-11

(54)【発明の名称】低い熱慣性及び低い熱伝導率を有する複合酸化物遮熱コーティング

(51)【国際特許分類】

   C01G 25/02 20060101AFI20231228BHJP

   C04B 41/87 20060101ALI20231228BHJP

   C23C 4/11 20160101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

C01G25/02

C04B41/87 K

C23C4/11

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023533726

(86)(22)【出願日】2022-01-04

(85)【翻訳文提出日】2023-06-01

(86)【国際出願番号】 US2022011142

(87)【国際公開番号】W WO2022150304

(87)【国際公開日】2022-07-14

(31)【優先権主張番号】63/134,009

(32)【優先日】2021-01-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】515195347

【氏名又は名称】エリコン メテコ（ユーエス）インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハリントン，タイラー・ジェイムズ

(72)【発明者】

【氏名】シャロベム，ティモシー・タドロス

【テーマコード（参考）】

4G048

4K031

【Ｆターム（参考）】

4G048AA03

4G048AB01

4G048AC08

4G048AD06

4G048AE05

4K031AA02

4K031AB03

4K031CB42

4K031DA00

(57)【要約】

低下した熱損失及び向上した機関効率につながる、低い熱慣性を示す高複合酸化物の組成物が、温度スイングコーティングのために提供される。組成物は、５ｍｏｌ％を超える少なくとも５つの構成成分酸化物を含む。酸化物は、単相固溶体を形成し得る、又は多相を形成し得る。酸化物コーティングは、熱慣性をさらに低下させるために、追加の相と混合され得る、又は高い多孔度を有し得る。酸化物は、以下の金属及び／又は半金属：Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ又はＰｏのいずれかの少なくとも５つを含有し得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１．５Ｗｍ^－１Ｋ^－１より低い熱伝導率を含む、高エントロピー酸化物（ＨＥＯ）材料。

【請求項2】

３５を上回る全散乱値をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項3】

３０を上回る全散乱値をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項4】

３．０Ｊｍ^－２Ｋ^－１ｓ^－１／２未満の比熱容量をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項5】

９００Ｊｋｇ^－１Ｋ^－１未満の比熱容量をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項6】

前記ＨＥＯ材料の９０％超が正方晶構造である、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項7】

０．０５以下の酸化物空孔濃度を有する、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項8】

遮熱コーティングを形成するための前記材料の使用をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項9】

燃焼室用コーティングを形成するための前記材料の使用をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項10】

前記ＨＥＯ材料がＭ_ｘＯ_ｙの一般式によって表され、式中、Ｍは、少なくとも５つの異なる酸化物形成金属カチオンの群を表し、ｘは、金属カチオン（Ｍ）又は原子の数を表し、ｙは、酸素アニオン（Ｏ）又は原子の数を表す、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項11】

前記ＨＥＯ材料が、Ｍ_ｘＯ_ｙの一般式によって表され、式中、Ｍは、周期表の第ＩＩ族の少なくとも１つのメンバーを表し、ｘは、金属カチオン（Ｍ）又は原子の数を表し、ｙは、酸素アニオン（Ｏ）又は原子の数を表す、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項12】

前記ＨＥＯ材料が、Ｍ_ｘＯ_ｙの一般式によって表され、式中、Ｍは、少なくとも１つのランタニドを表し、ｘは、金属カチオン（Ｍ）又は原子の数を表し、ｙは、酸素アニオン（Ｏ）又は原子の数を表す、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項13】

前記ＨＥＯ材料が、Ｍ_ｘＯ_ｙの一般式によって表され、式中、Ｍは、少なくとも１つの遷移金属を表し、ｘは、金属カチオン（Ｍ）又は原子の数を表し、ｙは、酸素アニオン（Ｏ）又は原子の数を表す、請求項１に記載のＨＥＯ。

【請求項14】

前記ＨＥＯ材料が、
７．５～１１．５重量％のＹ_２Ｏ_３、
１３～２０重量％のＭ_２Ｏ_３酸化物
１７～２６重量％のＭＯ_２酸化物、及び
残部のＺｒＯ_２を含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項15】

前記ＨＥＯ材料が、
６～９重量％のＭＯ酸化物、
０．５～１．５重量％のＹ_２Ｏ_３、
２．５～４重量％のＭ_２Ｏ_３酸化物、及び
残部のＺｒＯ_２を含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項16】

前記ＨＥＯ材料が、
７．５－１１．５のＹ_２Ｏ_３、
１３～２０重量％のＭ_２Ｏ_３酸化物、
１７～２６重量％のＭＯ_２酸化物、及び
残部のＺｒＯ_２を含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項17】

０．４～０．６重量％のＭＯ酸化物、
１．２～１．８重量％のＹ_２Ｏ_３、
５．５～９重量％のＭ_２Ｏ_３酸化物、
２～４重量％のＭＯ_２酸化物、及び
残部のＺｒＯ_２を含む、ＨＥＯ材料。

【請求項18】

前記ＨＥＯ材料が、
０．４～０．６重量％のＭＯ酸化物、
１．２～１．８重量％のＹ_２Ｏ_３、
５．５～９重量％のＭ_２Ｏ_３酸化物、
１３～２１重量％のＭＯ_２酸化物、及び
残部のＺｒＯ_２を含む、請求項１に記載のＨＥＯ材料。

【請求項19】

前記ＭＯ酸化物がＭｇＯであり、前記Ｍ_２Ｏ_３酸化物がＹｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３及びＤｙ_２Ｏ_３からなる群から選択され、前記ＭＯ_２酸化物がＣｅＯ_２、ＨｆＯ_２及びＴｉＯ_２からなる群から選択される、請求項１８に記載のＨＥＯ材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年１月５日に出願された米国仮出願第６３／１３４，００９号の利益及び優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み入れられている。

【0002】

遮熱コーティング（ＴＢＣ）は、低い熱伝導率を示すセラミック系コーティングである。一般に、熱伝導率を最小限に抑えることが望ましい。本開示の例示的な実施形態は、一般に、２つの用途：（１）燃焼機関で使用される温度スイングコーティング、及び（２）航空宇宙／産業用ガスタービン（ＩＧＴ）部品に使用されるＴＢＣに関して低い熱伝導率を示す、高エントロピー酸化物（ＨＥＯ）材料に関する。

【背景技術】

【0003】

燃焼機関用の温度スイングコーティングとして高エントロピー酸化物を使用する場合、低い熱容量及び低い熱伝導率を有することが有利である。燃焼機関は、機関ブロック及びピストンによる熱損失が最小限に抑えられると、燃料効率がより良い。これには機関内部表面への低い熱伝導率を有するコーティングの使用が必要である。低熱伝導率層は、燃焼事象中に燃焼室内の熱を効果的に保持する。しかし、シリンダ壁及びピストン表面に過剰な熱が蓄積すると、入来する燃料空気混合物は燃焼室への進入時に加熱され、これにより火炎前の未燃焼ガスの自発点火（ノッキング）又は燃料空気混合物の自発プレイグニッションが引き起される可能性がある。これはコーティングが温度の急激な変化に抵抗する際に生じ、したがってコーティング及び機関ブロックの温度分布は機関動作中の定常状態条件に近づく。

【0004】

コーティングの温度が定常状態に到達するのを防止するために、コーティングは低い比熱容量も有する必要がある。組み合わされた低い比熱容量と熱伝導率は、低い熱慣性につながる。低い熱慣性によって、コーティングの温度は「スイング」することができ、コーティング表面が燃焼事象の発生時に高温であり、機関の次のストロークが燃料を取り込む前に急速に冷却し、燃料／空気混合物の加熱を防止することを意味する。低い熱慣性を有するコーティングは、コーティングを通じた周囲への熱伝達の量を制限し、表面壁に熱をごくわずかしか保持しない。燃料効率の向上に加えて、コーティングは、コーティングされた機関部品のより高い硬度、上昇したキャビテーション及び耐摩耗性を提供する。

【0005】

航空宇宙／ＩＧＴ用途のための遮熱コーティングとして高エントロピー酸化物を使用する場合、材料が高靱性及び低い熱伝導率を同時に有することが有利である。ＴＢＣ靭性は、典型的には、炉サイクル試験（ＦＣＴ）によって測定され、それによってコーティングは高温及び低温のサイクルに供される。より靭性のコーティングは、破損前に多数のサイクルを耐えることができる。

【0006】

ＴＢＣ用途では、高エントロピー酸化物が合成及び提案されている。しかし、高エントロピー酸化物の工学及び「温度スイング」コーティングとしてのそれらの使用は知られていない。さらに、温度スイング特性のための複合酸化物における熱慣性工学の概念は知られていない。さらに、高靭性と組み合わせた低い熱伝導率に特有の高エントロピー酸化物の設計は知られていない。

【0007】

高エントロピー酸化物は数百万の異なる潜在的材料組成物を封入し、高エントロピー酸化物に固有ではない特定の特性があることを理解することができる。そのような特性としては、熱伝導率、比熱及び靱性が挙げられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

例示的な実施形態では、本開示は、低い熱慣性及び有効温度スイング特性を示す、任意の組成の機関部品に溶射技術によって適用することができる酸化物コーティング組成物のクラスを提供する。コーティングは、燃焼機関における燃料効率の向上を可能にする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の例示的な実施形態は、温度スイングコーティングとしての高エントロピー酸化物（ＨＥＯ）材料に関する。実施形態では、ＨＥＯ材料は、特定の環境で使用するための化学的、機械的及び熱的特性の正確な調整性を可能にする。実施形態では、ＨＥＯ材料は、高濃度（５ｍｏｌ％超）の少なくとも５つの酸化物構成成分を含有する。酸化物系における化学的障害は、本質的に低い熱伝導率につながる顕著なフォノン散乱を生成する。組成制御は、低い比熱容量、したがって熱容量、熱伝導率及び密度の積の平方根として定義される、低い熱慣性を有する組成物を可能にする。

【0010】

原子サイズ及び質量分散を最大にする組成物は、最大量のフォノン散乱及び最低の熱伝導率を提供する。最も低い平均原子質量を有する組成物は、最低の比熱容量及び密度を有する。低い熱伝導率と低い熱容量との適正な組み合わせは、開示された酸化物に低い熱慣性及び良好な温度スイング特性を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0011】

一実施形態では、５ｍｏｌ％を超える少なくとも５つの異なる２元酸化物を含有する混合酸化物の組成物が、燃焼機関の温度スイングコーティングとして使用される。一実施形態では、複合酸化物は、一般式Ｍ_ｘＯ_ｙで表され、式中、Ｍは、少なくとも５つの異なる酸化物形成金属カチオンの群を表し、ｘは、金属カチオン（Ｍ）又は原子の数を表し、ｙは、酸素アニオン（Ｏ）又は原子の数を表す。

【0012】

本開示の実施形態では、少なくとも５つの異なる酸化物形成金属カチオン（Ｍ）は、
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａを含む、少なくとも１つのアルカリ土類金属、
以下の遷移金属：Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎのうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、
Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｐｂ、及びＢｉを含む、１つ以上のポスト遷移金属、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＬｕを含む、１つ以上のランタニド、並びに
Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ及びＰｏを含む、１つ以上の半金属
を含み得る。

【0013】

実施形態では、以下の金属：（１）Ｍｇ及びＣａなどのアルカリ土類金属、（２）Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移金属、（３）Ａｌ及びＳｎなどのポスト遷移金属、（４）Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ及びＹｂなどのランタニド、並びに（５）Ｓｉなどの半金属が低熱慣性複合酸化物自動車用ＴＢＣに使用され得る。

【0014】

実施形態では、組成物は、単相固溶体又は多相系を形成し得る。
上記の組成物は、サイズ及び質量が著しく変化する個々の原子を使用することにより、サンプル組成物中の質量及び歪み障害を増加させることによって、コーティングの熱伝導率を低下させる。対象の１００，０００超の組成物各々についての正確な質量及び歪み分散並びに平均原子質量の計算は、ソフトウェアを用いて実行する。次いで、計算値をグラフによってソートして、最小の熱慣性を有する空間内の組成物を求めることができる。

【0015】

質量散乱値は、式（１）から計算し、ここでｍ_ｉはｉ番目の元素の原子質量であり、

【0016】

はｎ個の元素すべての平均原子質量である。

【0017】

【数1】

【0018】

上記の式からの３５を超える質量散乱は、酸化物が単相である場合に１Ｗｍ^－１Ｋ^－１を下回る熱伝導率値をもたらすことが見出された。５つ以上の酸化物の集合体は本質的に単相を形成せず、評価した８つの酸化物実験のうち３つのみが単相構造を示したことが理解できる。

【0019】

いくつかの実施形態では、高エントロピー酸化物組成物の質量散乱値は３５以上である。好ましい実施形態では、高エントロピー酸化物の質量散乱値は４０以上である。より好ましい実施形態では、高エントロピー酸化物の質量散乱値は４２．５以上である。

【0020】

全散乱値も酸化物組成物の熱伝導率の良好な予測因子であることが見出されている。より高い全散乱値は、より低い熱伝導率値に等しい。酸化物組成物の全散乱は、上記の質量散乱値と歪み散乱との和として計算される。歪み散乱δは式（２）から計算され、式中、ｃ_ｉは組成であり、ｒ_ｉは酸化物系におけるｉ番目のカチオンのイオン半径であり、ｎは系中のカチオンの総数である：

【0021】

【数2】

【0022】

いくつかの実施形態において、高エントロピー酸化物組成物の全散乱値は３０以上である。好ましい実施形態では、高エントロピー酸化物の全散乱値は３５以上である。より好ましい実施形態では、高エントロピー酸化物の全散乱値は４０以上である。

【0023】

優れた温度スイング特性を達成するために、コーティング材料は、３．０Ｗｍ^－１Ｋ^－１未満、好ましくは１．５Ｗｍ^－１Ｋ^－１未満、より好ましくは０．８Ｗｍ^－１Ｋ^－１未満の熱伝導率を有するべきである。

【0024】

いくつかの実施形態では、本開示は「温度スイング」コーティングを構成する。温度スイングコーティングは、３．０Ｊｍ^－２Ｋ^－１ｓ^－１／２未満、好ましくは２．０Ｊｍ^－２Ｋ^－１ｓ^－１／２未満、より好ましくは１．５Ｊｍ^－２Ｋ^－１ｓ^－１／２未満の熱慣性を有するコーティング組成物として定義される。

【0025】

優れた温度スイング特性を達成するために、コーティング材料は、９００Ｊｋｇ^－１Ｋ^－１未満、好ましくは６００Ｊｋｇ^－１Ｋ^－１未満、より好ましくは６００Ｊｋｇ^－１Ｋ^－１未満の比熱容量及び低い熱伝導率を有するべきである。

【0026】

優れた靱性特性を達成するために、合金は、優れた靱性を有する正方晶構造を有するべきである。しかし、ジルコニアなどの一般的な正方晶酸化物に対するドーパント濃度にはある制限があり、その前では構造はあまり強靭でない立方晶構造になる。典型的なドーパント濃度は、ざっと７～１０％である。しかし、高エントロピー酸化物空間は、正方晶構造を維持しながらより高いドーパント濃度の利用を可能にするが、正方晶性は高エントロピー酸化物の固有の特徴ではない。

【0027】

酸化物材料の正方晶性を求める技術として、酸化物空孔濃度が提示されている。いくつかの実施形態では、酸化物空孔濃度は０．０５を下回っている。好ましい実施形態では、酸化物空孔濃度は０．０３７５を下回っている。より好ましい実施形態では、酸化物空孔濃度は０．０２５を下回っている。

【0028】

ＴＢＣ靭性は、通例、タービン機関の加熱及び冷却に関連するサイクル熱応力をシミュレートすることを目的とした炉サイクル試験（ＦＣＴ）によって測定する。そのようなＦＣＴ試験では、ＴＢＣ材料を評価するためにＭＣｒＡｌＹボンドコートを典型的に使用する。

【0029】

遮熱コーティングとして適用される場合、１次複合酸化物は、金属合金、酸化物及び／又は炭化物などの追加の相と任意に混合され得る。１次複合酸化物は、熱慣性を低下させるために様々なレベルの相対密度（すなわち多孔度）で表面に任意に適用され得る。コーティングは、均一給気火花点火（ＨＣＳＩ）及び／又は成層給気圧縮点火（ＳＣＣＩ）及び／又は均一給気圧縮点火（ＨＣＣＩ）型機関の内部シリンダ表面に適用され得る。機関は、２又は４ストローク機関であり得る。いくつかの実施形態では、コーティングは、ピストン又は機関ブロックに直接適用される。一実施形態では、酸化物コーティングは、中間ボンドコート（例えばＭＣｒＡｌＹ組成物）の上に適用される。遮熱コーティングトップコートは、限定されないが、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）、大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）、物理蒸着（ＰＶＤ）などの溶射技術によって適用され得る。

【実施例】

【0030】

いくつかの実施形態では、ＨＥＯ ＴＢＣは：
５０～９０重量％のＺｒＯ_２、
０．５～８重量％のＭｇＯ及び／又はＴｉＯ_２、
０．５～１０重量％のＹ_２Ｏ_３を含み、並びに
残りの全酸化物は３～２０重量％のＹｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２及びＣｅＯ_２を含む。

【0031】

ＨＥＯ－４と呼ばれる一実施形態では、ＨＥＯ ＴＢＣは：
７．５～１１．５重量％のＹ_２Ｏ_３、
１３～２０重量％のＭ_２Ｏ_３（最も好ましくはＹｂ_２Ｏ_３）、
１７～２６重量％のＭＯ_２（最も好ましくはＴｉ_２Ｏ_２及び／又はＣｅＯ_２）、より好ましくは５～９重量％のＴｉＯ_２及び１１～１８重量％のＣｅＯ_２、並びに
残部のＺｒＯ_２を含む。

【0032】

ＨＥＯ－７と呼ばれる別の好ましい実施形態では、ＨＥＯ ＴＢＣは：
６～９重量％のＭＯ（好ましいＭｇＯ）；
０．５～１．５重量％のＹ_２Ｏ_３、
より好ましくは１～２重量％のＬａ_２Ｏ_３及び１～３重量％のＧｄ_２Ｏ_３を含む、２．５～４重量％のＭ_２Ｏ_３（最も好ましくは、Ｍ＝Ｌａ又はＧｄ）、並びに
残部のＺｒＯ_２を含む。

【0033】

ＨＥＯ－８と呼ばれる別の好ましい実施形態では、ＨＥＯ ＴＢＣは：
０．４～０．６重量％のＭＯ（好ましいＭｇＯ）、
１．２～１．８重量％のＹ_２Ｏ_３、
より好ましくは２～４重量％のＹｂ_２Ｏ_３、２～４重量％のＬａ_２Ｏ_３及び２～３重量％のＤｙ_２Ｏ_３を含む、５．５～９重量％のＭ_２Ｏ_３（最も好ましくは、Ｍ＝Ｙｂ、Ｌａ、Ｇｄ又はＤｙ）、
１３～２１重量％のＭＯ_２（最も好ましくは、ＣｅＯ_２、ＨｆＯ_２又はＴｉＯ_２）、より好ましくは２．５～４重量％のＣｅＯ_２及び６．６～９．８重量％のＨｆＯ_２、１３～２１重量％のＣｅＯ_２又は２．５～４重量％のＴｉＯ_２及び６．６～９．８重量％のＣｅＯ_２、並びに
残部のＺｒＯ_２を含む。

【0034】

ＨＥＯ－１２と呼ばれる別の好ましい実施形態では、ＨＥＯ ＴＢＣは、
１７～２６重量％のＭ_２Ｏ_３（最も好ましくはＹｂ_２Ｏ_３及びＳｍ_２Ｏ_３）、より好ましくは１２～２０重量％のＹｂ_２Ｏ_３及び３～６重量％のＳｍ_２Ｏ_３、
１３．５～２０．５重量％のＭＯ_２（好ましくはＣｅＯ_２）、並びに
６～９重量％のＭ_２Ｏ_５（好ましくはＮｂ_２Ｏ_５）を含む。

【0035】

以下の表１は、例示的な実施形態による酸化物の計算された質量散乱値、歪み散乱値、全散乱値及び酸化物空孔濃度を示す。上述のように、ＨＥＯ－４、ＨＥＯ－７、ＨＥＯ－１２、ＨＥＯ－８Ａ、ＨＥＯ－８Ｂ及びＨＥＯ－８Ｃは、本開示の例示的な実施形態を表す。これらの例示的な実施形態は、本開示の技術的実施形態を満足する高い全散乱値と低い酸化物空孔濃度との新規かつ非自明性の組み合わせを有する。表１に示すように、試験したＨＥＯの大半はこの特性の組み合わせを有さず、したがって高い全散乱及び低い酸化物空孔濃度は、高エントロピー酸化物の固有の特性ではない。標準遮熱コーティング材料及びイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）も表１に含まれていて、本明細書に記載の全散乱パラメータを満足していない。

【0036】

【表1】

【0037】

表１に示す全てのＨＥＯは、噴霧乾燥技術によって同様の方法で製造し、１４００℃で１０時間焼結して、プラズマ溶射した。全てのサンプルにおいて、ＭＣｒＡｌＹボンドコートを基材上の初期層として使用した。次いで、１セットの実験において、各ＨＥＯをボンドコート上に直接溶射した。第２のセットの実験において、標準８ＹＳＺコーティングを中間層としてボンドコート上に適用し、ＨＥＯコーティングをトップコーティングとして適用した。得られたコーティングを、焼結前後の熱伝導率及び炉サイクル試験（ＦＣＴ）寿命を含む後続の物理試験に使用した。中間ＹＳＺ層のその使用又は欠如は、ＦＣＴ寿命に関連している。

【0038】

例示的な実施形態による酸化物のコーティング特性を以下の表２に示す。熱伝導率値はＷ／ｍＫで表し、ＦＣＴ結果はサイクルで表す。表２に示すように、高いＦＣＴサイクル寿命によって実証されるように、ＨＥＯコーティングが優れた靭性を有することは新規かつ非自明である。高いＦＣＴサイクル寿命は、低い酸素空孔濃度を有するＨＥＯ組成物にのみ該当する。

【0039】

【表2】

【0040】

いくつかの実施形態では、ＨＥＯコーティングは、ボンドコート上に直接溶射された場合、２００サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。好ましい実施形態では、ＨＥＯコーティングは、ボンドコート上に直接溶射された場合、２５０サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。さらに好ましい実施形態では、ＨＥＯコーティングは、ボンドコート上に直接溶射された場合、３００サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。

【0041】

いくつかの実施形態では、ＨＥＯコーティングは、それ自体がボンドコート上に溶射される中間８ＹＳＺ層上に溶射された場合、２００サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。好ましい実施形態では、ＨＥＯコーティングは、それ自体がボンドコート上に溶射される中間８ＹＳＺ層上に溶射された場合、５００サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。さらに好ましい実施形態では、ＨＥＯコーティングは、それ自体がボンドコート上に溶射される中間８ＹＳＺ層上に溶射された場合、９００サイクルを上回るＦＣＴ寿命を有する。

【0042】

さらに、少なくとも本発明は、特定の例示的な実施形態の開示によって、例えば単純化又は効率化のために、本発明を作製及び使用できるようにする方法で本明細書に開示されているため、本発明は、本明細書に具体的に開示されていない追加の要素又は追加の構造が存在せずに実施することができる。

【0043】

前述の例は、説明の目的で提供されているに過ぎず、本発明を限定するものとして決して解釈されるべきではないことに留意されたい。例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本明細書で使用される単語は、限定の単語ではなく、説明及び例示の単語であることを理解されたい。添付の特許請求の範囲の範囲内で、その態様における本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、現在述べられているように及び修正されているように、変更を行ってよい。本発明は、特定の手段、材料及び実施形態を参照して本明細書で説明されているが、本発明は、本明細書に開示された詳細に限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるような、すべての機能的に等価な構造、方法及び使用に及んでいる。

【国際調査報告】