BR102015031030A2 - artigo - Google Patents

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BR102015031030A2
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BR
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coating
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protective agent
cmas
voids
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BR102015031030A
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English (en)
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Alok Mani Srivastava
Digamber Gurudas Porob
Gopi Chandran Ramachandran
Kristen Hall Brosnan
Larry Steven Rosenzweig
Mohandas Nayak
Shahana Chatterjee
Shankar Sivaramakrishnan
Venkat Subramaniam Venkataramani
Wayne Charles Hasz
Original Assignee
Gen Electric
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Abstract

artigo a presente invenção refere-se a artigos que têm revestimentos que são resistentes à degradação em alta temperatura, juntamente com métodos para fabricar esses artigos. o artigo (100) compreende um revestimento (110) disposto sobre um substrato (120). o revestimento (110) compreende uma pluralidade de vazios alongados conectados à superfície (130). o artigo (100) inclui adicionalmente um agente protetor (150) disposto dentro de pelo menos alguns dos vazios (130) do revestimento (110); o agente protetor (150) compreende uma substância com capacidade para reagir quimicamente com cmas nominal líquido para formar um produto cristalino sólido fora do campo de cristalização do dito cmas nominal. esse produto cristalino sólido tem uma temperatura de fusão maior que cerca de 1.200 graus celsius. o método, em geral, inclui dispor o agente protetor (150) observado acima dentro dos vazios conectados à superfície (130) do revestimento (110) em uma concentração eficaz para impedir substancialmente a incursão de materiais de cmas dentro dos vazios (130) nos quais o agente protetor (150) é

Description

“ARTIGO” Antecedentes Da Invenção [001] Essa revelação refere-se, em geral, a artigos que empregam revestimentos protetores térmicos. Mais particularmente, essa revelação se refere a artigos que empregam revestimentos que são resistentes à degradação devido a interações de temperatura alta com materiais em pó.
[002] Revestimentos de barreira térmica são usados tipicamente em artigos que operam em ou são expostos a altas temperaturas. Turbinas de aviação e turbinas baseadas em terra, por exemplo, podem incluir um ou mais componentes protegidos pelos revestimentos de barreira térmica. Sob condições normais de operação, componentes revestidos podem ser suscetíveis a vários tipos de dano, incluindo erosão, oxidação, e ataque a partir de contaminantes ambientais.
[003] Para componentes de turbina, composições contaminantes ambientais de interesse particular são aquelas que contêm óxidos de cálcio, magnésio, alumínio, silício, e misturas dos mesmos; sujeira, cinzas, e poeira ingeridas por motores de turbina a gás, por exemplo, são frequentemente constituídos desses compostos. Esses óxidos frequentemente combinam para formar composições contaminantes que compreendem sistemas de cálcio-magnésio-alumínio-silício-óxido (Ca-Mg-AI-Si-O) misturados, doravante referenciados como "CMAS". Nas temperaturas altas de operação de turbina, esses contaminantes ambientais podem aderir à superfície de revestimento de barreira térmica quente e, desse modo, provocar dano ao revestimento de barreira térmica. Por exemplo, CMAS pode formar composições que são líquidas ou derretidas nas temperaturas de operação das turbinas. A composição de CMAS derretida pode dissolver o revestimento de barreira térmica, ou pode preencher sua estrutura porosa por infiltração dos poros, canais, rachaduras, ou outras cavidades no revestimento. Ao resfriar, a composição de CMAS infiltrada solidifica e reduz a tolerância à deformação do revestimento, desse modo, dando início e propagando rachaduras que podem provocar delaminação e esboroamento do material de revestimento. Isso pode resultar adicionalmente em perda parcial ou completa da proteção térmica fornecida para o substrato de metal subjacente da parte ou componente. Adicionalmente, a espalação do revestimento de barreira térmica pode criar pontos quentes no substrato de metal que leva a falha prematura do componente. A falha prematura do componente pode levar a manutenção não programada bem como a substituição de partes resultando em desempenho reduzido, e custos de operação e reparação aumentados.
[004] Assim, há uma demanda por sistemas de revestimento aprimorados que forneçam proteção para revestimentos de barreira térmica dos efeitos adversos de contaminantes ambientais, quando operado em ou exposto a altas temperaturas. Em particular, há uma demanda por sistemas de revestimento aprimorados, e métodos para fabricar esse revestimentos, que fornecem proteção dos efeitos adversos de CMAS depositado.
Descrição Resumida [005] Realizações da presente invenção são fornecidas para atender a essa e outras necessidades. Uma realização é um artigo que compreende um revestimento disposto sobre um substrato. O revestimento compreende uma pluralidade de vazios alongados conectados à superfície. O artigo inclui adicionalmente um agente protetor disposto dentro de pelo menos alguns dos vazios do revestimento; o agente protetor compreende uma substância com capacidade para reagir quimicamente com CMAS nominal líquido para formar um produto cristalino sólido fora do campo de cristalização do dito CMAS nominal. Esse produto cristalino sólido tem uma temperatura de fusão maior que cerca de 1.200 graus Celsius.
[006] Outra realização é um método para fabricar artigos tal como o artigo descrito acima. O método inclui, em geral, dispor o agente protetor observado acima dentro dos vazios conectados à superfície do revestimento em uma concentração eficaz para impedir substancialmente a incursão de materiais de CMAS dentro dos vazios nos quais o agente protetor é disposto. Mais particularmente, o método inclui dispor um agente protetor dentro de uma pluralidade de vazios alongados conectados à superfície de um revestimento; em que o agente protetor compreende uma substância com capacidade para reagir quimicamente com o CMAS nominal para formar um produto cristalino sólido fora do campo de cristalização do dito CMAS nominal, em que o produto cristalino sólido tem uma temperatura de fusão maior que cerca de 1.200 graus Celsius, e em que o agente protetor está presente no revestimento em uma concentração eficaz para impedir substancialmente a incursão pelo dito CMAS nominal dentro dos vazios nos quais o agente protetor é disposto.
Breve Descrição das Figuras [007] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem entendidas quando as seguintes descrições detalhadas forem lidas com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos apresentados no presente documento: A Figura 1 é uma seção de corte transversal esquemática que ilustra uma realização da presente invenção; e A Figura 2 é uma seção de corte transversal esquemática que ilustra outra realização da presente invenção.
Descrição Detalhada [008] A linguagem aproximada, conforme usado no presente documento ao longo do relatório descritivo e das reivindicações, pode ser usada para modificar qualquer representação quantitativa que pode variar de forma permissível sem resultar em uma mudança na função básica à qual é relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo ou termos, como “cerca de” ou “substancialmente”, não é limitado ao valor preciso especificado. Em alguns casos, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e no decorrer do relatório descritivo e das reivindicações, limitações de faixa podem ser combinadas e alternadas, sendo que tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nessas, a menos que o contexto ou a linguagem indique o contrário.
[009] No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações, as formas singulares “um”, “uma”, “a” e “o” incluem referências plurais a menos que o contexto indique claramente o contrário. Conforme usado no presente documento, o termo “ou” não se destina a ser exclusivo e se refere a pelo menos um dentre os componentes referenciados que estão presentes e incluem exemplos nos quais uma combinação dos componentes referenciados pode estar presente, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[010] Conforme usado no presente documento, os termos “pode” e “pode ser” indicam uma possibilidade de uma ocorrência dentro de um conjunto de circunstâncias; uma posse de uma propriedade especificada, característica ou função; e/ou qualificar um outro verbo expressando-se um ou mais dentre uma habilidade, capacidade ou possibilidade associada ao verbo quantificado. Consequentemente, o uso de “pode” e “pode ser” indicam que um termo modificado é aparentemente apropriado, capaz ou adequado para uma capacidade, função ou uso indicado, ao mesmo tempo em que leva em consideração que, em algumas circunstâncias, o termo modificado pode, algumas vezes, não ser apropriado, capaz ou adequado.
[011] Como usado no presente documento, o termo “revestimento” se refere a um material disposto sobre pelo menos uma porção de uma superfície subjacente de uma forma contínua ou descontínua . Adicionalmente, o termo “revestimento” não significa necessariamente uma espessura uniforme do material disposto, e o material disposto pode ter uma espessura uniforme ou variável. O termo “revestimento” pode se referir a uma única camada do material de revestimento ou pode se referir a uma pluralidade de camadas do material de revestimento. O material de revestimento pode ser o mesmo ou diferente na pluralidade de camadas.
[012] Realizações da presente invenção incorporam um revestimento que inclui uma ou mais substâncias, referenciadas no presente documento coletivamente como “agentes protetores”, dispostas dentro de espaços no revestimento, ou seja, vazios conectados à superfície tais como rachaduras, poros, vazios, e similares, através dos quais CMAS derretido tipicamente infiltra o revestimento e finalmente degrada a mesma como descrito previamente. Um agente protetor é projetado para ser altamente reativo a material tipo CMAS, de modo que, em temperaturas típicas em que CMAS é encontrado em forma líquida, o agente protetor rapidamente reage com o CMAS para formar um produto de reação sólido que é ele próprio térmica e quimicamente estável na presença de CMAS líquido, formando uma barreira de fase sólida contra ingresso de CMAS adicional.
[013] Para realizar a função descrita acima, um “agente protetor” inclui uma substância que é reativa com material de CMAS. Mais particularmente, uma substância é considerada adequada como uma substância para uso no agente protetor como descrito no presente documento se a substância tiver a propriedade característica, ou seja, a capacidade de reagir quimicamente com uma composição líquida de CMAS nominal à pressão atmosférica para formar um produto cristalino sólido que fique fora do campo de cristalização dessa composição de CMAS nominal. O produto cristalino sólido tem uma temperatura de fusão mais alta do que a composição de CMAS nominal para que o mesmo permaneça como uma barreira sólida para infiltração de líquido.
[014] Para os propósitos dessa descrição, o termo “CMAS nominal” se refere à composição a seguir, com todas as porcentagens em porcentagem molar: 41,6% sílica (S1O2), 29,3% cálcio (CaO), 12,5% alumina (AIO15), 9,1% magnésio (MgO), 6,0% óxido de ferro (FeOi,5), e 1,5% óxido de níquel (NiO). Será avaliado que a composição de CMAS nominal apresentada nessa definição representa uma composição de referência para definir um parâmetro de comparação para a reatividade com CMAS de uma substância de uma forma que possa ser comparada à reatividade com CMAS de outras substâncias; o uso dessa composição de referência não limita de qualquer forma a composição real de material ingerido que fica depositado sobre o revestimento durante operação o qual, naturalmente, variará amplamente em serviço.
[015] Se uma dada substância for com capacidade para reagir com CMAS derretido que tenha a composição nominal acima, para, desse modo, formar um produto de reação que tenha um ponto de fusão mais alto do que cerca de 1.200 graus Celsius, for cristalino, e estiver fora do campo de cristalização dessa composição de CMAS nominal, então a substância pode ser útil no agente protetor como descrito no presente documento. Um material está fora do campo de cristalização da composição de CMAS nominal se o mesmo não estiver incluído no conjunto de fases cristalinas que podem ser formadas a partir de combinações dos óxidos componentes da composição de CMAS. Assim, um material que inclui um elemento de terra rara, tal como itérbio, por exemplo, estaria fora do campo de cristalização da composição de CMAS nominal devido a nenhum dos óxidos componentes do CMAS nominal incluir itérbio. Por outro lado, um agente reativo que emprega exclusivamente um ou mais dos outros componentes da composição de CMAS nominal, tal como óxido de alumínio, não formaria um produto fora do campo de cristalização de CMAS nominal. O uso de uma substância de agente protetor que promove a formação de produto de reação com CMAS fora do campo de cristalização do CMAS pode resultar em cinética de reação mais rápida com CMAS sob algumas circunstâncias, e se a cinética de reação puder ser acelerada, então o ingresso de CMAS derretido antes da reação e solidificação desejavelmente pode ser reduzido.
[016] Com referência à Figura 1, um artigo 100 de acordo com uma realização da presente invenção inclui um revestimento 110 disposto sobre um substrato 120. O revestimento 110 inclui vazios conectados à superfície 130 tais como rachaduras e porosidade que permite acesso de contaminantes ambientais ao interior do revestimento 110. Tipicamente os vazios 130 de maior interesse são alongados, ou seja, os mesmos têm um razão de aspecto mais alta do que 1, e são frequentemente orientados de modo que contaminantes que entram no vazio 130 podem ser conduzidos para dentro da espessura de seção transversal do revestimento 130. Em algum realizações, os vazios 130 incluem substancialmente rachaduras orientadas verticalmente (da perspectiva de uma vista de seção transversal como na Figura 1) e/ou limites de grãos ou outro aspectos de microestrutura. Esses vazios 130 podem estar presentes devido a características inerentes de processos de deposição usados para depositar o revestimento 110; alguns vazios 130 também podem se formar após a deposição devido a desgaste normal durante a operação.
[017] O revestimento 110, tal como um revestimento de barreira térmica, pode ser aplicado por qualquer técnica adequada para uma dada aplicação. Os revestimentos que são depositados por técnicas de pulverização de plasma e ar, por exemplo, podem resultar em uma estrutura porosa semelhante à esponja de poros abertos pelo menos na superfície do revestimento. Sob certas condições de deposição, rachaduras orientadas verticalmente bem desenvolvidas (relativas ao plano do substrato/interface de revestimento) também são formadas por pulverização por plasma de materiais de revestimento de barreira térmica. De maneira similar, revestimentos de barreira térmica que são depositados por técnicas de deposição por vapor física ou química podem resultar em uma estrutura que inclui uma série de sulcos, fendas ou canais colunares pelo menos na superfície do revestimento. Uma estrutura porosa, especialmente (embora não exclusivamente) uma estrutura que incorpora aspectos orientados verticalmente e/ou colunares como observado acima, pode ser um dos fatores que proporcionam tolerância à deformação pelos revestimentos de barreira térmica durante ciclos térmicos. Adicionalmente, a estrutura porosa pode proporcionar redução de tensão devido às diferenças entre o coeficiente de expansão térmica (CTE) do revestimento e o CTE da camada/substrato subjacente ao revestimento adesivo.
[018] Um revestimento adesivo opcional 140 é disposto entre o revestimento 110 e o substrato 120 em algumas realizações. Revestimento adesivo 140 fornece funcionalidade de promoção de adesão e resistência à oxidação, por exemplo, similares as que esses revestimentos fornecem, em geral, em aplicações convencionais. Em algumas realizações, o revestimento adesivo 140 compreende um alumineto, tal como alumineto de níquel ou alumineto de platina, ou um revestimento tipo MCrAIY bem conhecidos na técnica. Esses revestimento adesivos podem ser especialmente úteis quando aplicados a um substrato metálico 120, tal como uma superliga. Em outras realizações, o revestimento adesivo 140 compreende um silicieto composto ou silício elementar, os quais são frequentemente associados a substratos com base em cerâmica, tais como compósitos de matriz de cerâmica e carboneto de silício reforçada com carboneto de silício (CMC’s). Esses revestimentos 140 podem ser aplicados com o uso de quaisquer de várias técnicas de revestimento conhecidas na técnica, tal como pulverização por plasma, pulverização térmica, deposição química de vapor, ou deposição física de vapor.
[019] O artigo 100 pode ser qualquer componente que seja sujeito a serviço em um ambiente de temperatura alta, tal como um componente de um conjunto de turbina a gás. Exemplos desses componentes incluem, porém sem limitações, componentes que incluem aerofólios de turbina tais como pás e palhetas, e componentes de combustão tais como forros e peças de transição. O substrato 120, então, pode ser qualquer material adequado para uso nessas aplicações; exemplos incluem superligas com base em níquel, superligas com base em cobalto, e compósitos de matriz de cerâmica, para citar apenas alguns.
[020] O revestimento 110 inclui, em geral, um material de barreira térmica de cerâmica. Os materiais de revestimento de barreira térmica de cerâmica adequados incluem vários tipos de óxidos, tais como óxido de háfnio (“háfnia”) ou óxido de zircônio (“zircônia”), em particular háfnia estabilizada ou zircônia estabilizada, e misturas incluindo um ou ambos. Exemplos de zircônia estabilizada incluem, porém sem limitações, zircônia estabilizada com ítria, zircônia estabilizada com céria, zircônia estabilizada com cálcio, zircônia estabilizada com escândia, zircônia estabilizada com magnésio, zircônia estabilizada com índia, zircônia estabilizada com itérbia, zircônia estabilizada com lantana, zircônia estabilizada com gadolínia, bem como misturas dessa zircônia estabilizada. Composições de háfnia estabilizada similares são conhecidas na técnica e adequadas para uso em realizações descritas no presente documento.
[021] Em certas realizações, o revestimento 110 inclui zircônia estabilizada com ítria. Zircônia estabilizada com ítria adequada pode incluir de cerca de 1 por cento em peso a cerca de 20 por cento em peso de ítría (com base no peso combinado de ítria e zircônia), e mais tipicamente de cerca de 3 por cento em peso acerca de 10 por cento em peso de ítria. Um exemplo de revestimento de barreira térmica de zircônia estabilizada com ítria inclui cerca de 7% de ítria e cerca de 93% de zircônia. Esses tipos de zircônia podem incluir adicionalmente um ou mais de um segundo óxido de metal (por exemplo, um lantanídeo ou actinídeo), tal como disprosia, érbia, európia, gadolínia, neodímia, praseodímia, urânia, e háfnia, para reduzir adicionalmente a condutividade térmica do material de revestimento de barreira térmica. Em algumas realizações, o material de revestimento de barreira térmica pode incluir adicionalmente um óxido de metal adicional, tal como titânia.
[022] Os materiais de revestimento de barreira térmica de cerâmica adequados também podem incluir pirocloros de fórmula geral A2B207 em que A é um metal que tem uma valência de 3+ ou 2+ (por exemplo, gadolínio, alumínio, cério, lantânio ou ítrio) e B é um metal que tem uma valência de 4+ ou 5+ (por exemplo, háfnio, titânio, cério ou zircônio) em que a soma das valências de A e B é 7. Materiais representativos desse tipo incluem zirconato de gadolínio, titanato de lantânio, zirconato de lantânio, zirconato de ítrio, hafnato de lantânio, hafnato de cério, e cerato de lantânio.
[023] O revestimento 110 pode incluir o material de revestimento de barreira térmica cerâmico em uma quantidade de até 100 por cento em peso. Em algum realizações, o revestimento 110 inclui o material de revestimento de barreira térmica cerâmico em uma faixa de cerca de 95 por cento em peso a cerca de 100 por cento em peso e mais particularmente de cerca de 98 por cento em peso acerca de 100 por cento em peso. A composição selecionada de revestimento 110 pode depender de um ou fatores, incluindo a composição da camada de revestimento adesivo opcional adjacente 140 (se presente), as características de coeficiente de expansão térmica (CTE) desejadas para o revestimento 110, e as propriedades de barreira térmica desejadas para o revestimento 110.
[024] A espessura de revestimento 110 pode depender do substrato ou do componente sobre o qual o mesmo é depositado. Em algumas realizações, o revestimento 110 tem uma espessura em uma faixa de cerca de 25 mícrons a cerca de 2000 mícrons. Em algumas realizações, o revestimento 110 tem uma espessura em uma faixa de cerca de 25 mícrons a cerca de 1500 mícrons. Em algumas realizações, a espessura fica em uma faixa de cerca de 25 mícrons a cerca de 1000 mícrons.
[025] Novamente com referência à Figura 1, um agente protetor 150 é disposto dentro de pelo menos alguns dos vazios 130 do revestimento 110. O agente protetor 150 tem as características descritas acima com relação à reatividade de sua(s) substância(s) componente(s) com CMAS. Em algumas realizações, tal como a realização ilustrativa mostrada em A Figura 1, o agente 150 decora a superfície de vazios 130 em um disposição distinta, enquanto que em outras realizações o agente forma uma estrutura contínua ou substancialmente contínua dentro dos vazios 130. Embora outras técnicas tenham sido descritas nas quais o material é disposto sobre superfícies internas de revestimentos de cerâmica, por exemplo para impedir sinterização de aspectos colunares de microestrutura, a presente técnica envolve a disposição de uma concentração eficaz de agente 150 para impedir substancialmente a incursão de CMAS, tal como a composição de CMAS nominal usada como um parâmetro de comparação, acima, dentro de vazios nos quais o agente 150 é disposto. Essa concentração eficaz de agente protetor 150 dependerá em grande parte do volume específico do produto de reação formado entre o CMAS e o agente 150, e da microestrutura de revestimento 110. Por exemplo, onde a largura dos vazios 130 é comparativamente grande, ou onde a fração de volume de vazios é comparativamente alta, a quantidade de agente 150 necessária para ser eficaz para parar a incursão de CMAS derretido será mais alta do que em casos em que a largura do vazio e/ou a fração de volume do vazio é comparativamente baixa. Em certas realizações, pelo menos cerca de 25% por volume da fração de vazio (porosídade) de revestimento 110 é ocupada pelo agente 150. Em algumas realizações, a fração de volume da porosidade que é ocupada pelo agente 150 é uma função da profundidade da seção transversal, com concentrações comparativamente mais altas de agente na ou próximo à superfície de revestimento tendendo para concentrações comparativa mente baixas conforme a distância a partir da superfície de revestimento aumenta (ou seja, conforme a distância a partir do substrato 120 diminui). Por exemplo, como um exemplo não limitante, ilustrativo, a porosidade ocupada é de pelo menos cerca de 25% por volume na superfície de revestimento 110, tendendo a cerca de 5% por volume em um ponto abaixo da metade da -espessura do revestimento 110.
[026] Como observado previamente, o agente protetor 150 inclui uma ou mais substâncias que são altamente reativas com o CMAS líquido, e forma um produto de reação que pode servir como uma barreira para impedir adicionalmente a incursão de CMAS líquido para dentro dos vazios 130, para, desse modo, ajudar a manter a tolerância à deformação do revestimento 110. Tipicamente, embora não necessariamente de forma exclusiva, o agente protetor compreende um material de cerâmica tal como um óxido ou um nitreto. Vários tipos de óxidos adequados são descritos em mais detalhes, abaixo. Exemplos de nitretos adequados incluem, porém sem limitações, nitretos de tântalo ou titânio.
[027] Em algumas realizações, o agente protetor inclui um de óxido de terras raras, ou seja, um composto de óxido que inclui um elemento de terra rara como um de seus elementos constituintes. Como usado no presente documento, os termos “terra rara” e “elemento de terra rara” são usados intercaladamente, e abrangem elementos da série de lantanídeo, ítrio, e escândio. Por exemplo, em algumas realizações, o óxido inclui lantânio, neodímio, érbio, cério, gadolínio, ou combinações incluindo qualquer um ou mais dos mesmos. Foi mostrado que certos óxidos complexos, ou seja, óxidos compostos que incluem mais do que um elemento constituinte de metal, em algumas circunstâncias fornecem reatividade comparativamente alta com CMAS líquido. Em realizações particulares, o óxido é um óxido complexo que inclui um elemento de terra rara e um elemento de metal de transição, tal como zircônio, háfnio, titânio, ou nióbio, juntamente com combinações dos mesmos. Os zirconatos, hafnatos, titanatos, e niobatos que incluem lantânio, neodímio, cério, e/ou gadolínio são exemplos desse óxido complexo. Um exemplo particular é zirconato de gadolínio, o qual foi mostrado, por exemplo, por Kramer, Yang, e Levi na Universidade da Califórnia, Santa Barbara, reagindo com CMAS líquido para formar uma fase apatita cristalina estável que pode servir como uma barreira à incursão de CMAS líquido, levando os autores a sugerir que esse material pode ser útil como um material de revestimento a granel.
[028] Outras estruturas de composto de terra rara complexo podem ser úteis como uma substância reativa com CMAS no agente protetor 150 como descrito no presente documento. Em uma realização, a substância tem uma estrutura de cristal weberita. O uso desses materiais como revestimentos resistentes a CMAS é descrito no Pedido de Patente n° US 14/525.586 de propriedade comum, depositado em 28 de outubro de 2014. A estrutura de weberita é uma superestrutura relacionada à fluorita com deficiência de ânion. Comparada com fluoritas, a redução no número de ânions leva a uma diminuição no número de coordenação dos assim chamados “cátions B” (aqueles de coordenação VI) com relação aos “cátions A” (coordenação VIII), para, desse modo, permitir a acomodação de diversos cátions. O termo “estrutura de cristal weberita” como usado no presente documento se refere à estrutura de cristal de uma família de materiais com a formulação geral A2B2X7 ou A3BX7, em que A inclui um de terra rara metal íon, B inclui tântalo (Ta) e/ou nióbio (Nb), e X compreende oxigênio ou flúor. Detalhes adicionais da estrutura foram descritos em “Complex Ceramic Structures I Weberites”, Cai e outros, Acta cristallographica. Part B, Vol. 63, Parte 3, 2009. Embora diversos outros compostos possuam a mesma estequiometria (pirocloros, perovskitas em camadas etc.), os compostos de weberita são isomorfos para o fluoreto mineral Na2MgAIF7.
[029] Em algumas realizações, a substância que tem uma estrutura de weberita compreende um elemento de terra rara, oxigênio, e um ou mais elementos selecionados a partir do grupo que consiste em tântalo e nióbio. Em realizações particulares, a substância tem uma fórmula nominal A3BX7, em que A compreende um elemento de metal de terra rara, B compreende tântalo, nióbio, ou combinações dos mesmos, e X compreende oxigênio, flúor, ou combinações dos mesmos. Em um exemplo, a substância que tem uma estrutura de cristal weberita inclui gadolínio, oxigênio, e pelo menos um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em tântalo e nióbio. Como descrito no pedido de patente mencionado acima, foi observado que duas composições de pó de óxido de weberita (Gd3Nb07 e Gd3Ta07) diferentes que reagem rápida e completamente com CMAS líquido para formar um produto de reação que tem uma estrutura tipo apatite desejavelmente estável com uma composição nominal Ca2Gd8(Si04)6C>2.
[030] Em outras realizações, o agente protetor compreende um material tipo NZP, como descrito no Pedido de Patente n2 US 14/524.072 de propriedade comum depositado em 27 de outubro de 2014. O termo “material tipo NZP” como usado no presente documento se refere a uma família de materiais que têm uma estrutura de cristal similar a NaZr2P30i2 (o composto pai a partir do qual o nome é derivado). Os materiais NZP tipicamente têm uma estrutura de quadro tridimensional “aberta”, com octaedro ZrC>6 ligado a tetraedro P04. Em algumas realizações, o material tipo NZP tem uma estrutura hexagonal. Como para os outros materiais descritos acima, materiais tipo NZP foram descritos previamente como candidatos a revestimentos a granel. Na presente descrição, entretanto, esses materiais são dispostos nos vazios 130 de um revestimento a granel 110.
[031] Em uma realização que emprega material tipo NZP como uma substância do agente protetor 150, a substância é um material que tem a fórmula (I): [032] em que A e B são selecionados a partir do grupo que consiste em metais alcalinoterroso e metais de terra rara, D é háfnio ou titânio; x é um número de 0 a 1; y é um número de 0 a 4; e z é 3 ou 6. Exemplos não limitantes de metais alcalinoterroso adequados incluem berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário, ou combinações dos mesmos. Exemplos não limitantes de metais de terra rara adequados incluem escândio, ítrio, lantânio, cério, gadolínio, praseodímio, neodímio, promécio, samário, európio, térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutétio, ou combinações dos mesmos.
[033] Em algumas realizações, o agente protetor inclui MZr4(P04)6, em que M inclui pelo menos um metal alcalinoterroso. Como observado anteriormente, M pode incluir berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário, ou combinações dos mesmos. Em certas realizações, o material reativo com CMAS inclui CaxSr-i-x Ζγ4(Ρ04)θ, em que x é um número de 0 a 1. Em certas realizações, o material reativo com CMAS inclui CaZr4(P04)6, SrZr4(P04)6, Cao.5Sr0.5Zr4(P04)6, ou combinações dos mesmos. Como observado no pedido 14/524.072 mencionado acima, foi observado que cada uma dessas três composições reage rápida e completamente com CMAS líquido, formando produtos de reação sólidos estáveis tal como silicatos e fosfatos que podem fornecer comportamento de barreira desejável quando formados dentro dos vazios 130 do revestimento 110.
[034] Em outras realizações, o agente protetor tem uma estrutura de cristal perovskita e compreende (a) um elemento de terra rara, (b) tântalo, nióbio, ou uma combinação de tântalo e nióbio, e (c) oxigênio. Em uma realização, a substância de estrutura perovskita é um óxido que tem uma composição nominal de AB3Og, em que A compreende o elemento de terra rara, e B compreende o nióbio, tântalo, ou combinação de tântalo e nióbio. Um óxido de estrutura perovskita de composição nominal GdTa3Og é um exemplo particular dessa substância; essa composição foi observada em um teste de laboratório reagir rápida e completamente com uma composição líquida de CMAS, para formar uma fase cristalina em forma de bloco densa e desejavelmente sólida, que pode fornecer uma barreira adequada à penetração de CMAS líquido no revestimento 110.
[035] Em outras realizações, o agente protetor inclui um composto que tem uma estrutura de cristal scheelita, fergusonita, ou wolframita, e que tem uma fórmula nominal ABX4, em que A compreende um elemento de terra rara (e, opcionalmente, um elemento alcalinoterroso), B compreende tântalo, nióbio, ou uma combinação de tântalo e nióbio, e X compreende oxigênio, nitrogênio, ou uma combinação de nitrogênio e oxigênio. Em certas realizações, A nessa fórmula compreende ítrio, gadolínio, lantânio, neodímio, itérbio, ou combinações de qualquer um dos anteriormente mencionados. Um exemplo particular desse material é YTaCU, o qual em testes de laboratório foi observado reagir rapidamente com CMAS líquido para formar um produto de reação sólido cristalino estável.
[036] Como fica evidente a partir da descrição acima, os elementos de terra rara são incluídos no agente protetor 150 em muitas das várias realizações. Embora diversos compostos incluindo esses elementos possam mostrar reatividade desejável com CMAS, pode haver certos efeitos deletérios atribuíveis à presença desses elementos dentro do revestimento 110. Notadamente, os presentes inventores descobriram que onde o agente protetor 150 é disposto na ou próximo à interface entre o revestimento 110 e o revestimento adesivo 140, interação química entre o agente protetor com suporte de terra rara e um óxido formado pelo revestimento adesivo em temperatura elevada conhecido como um óxido expandido termicamente, ou TGO pode resultar em esboroamento prematuro do revestimento 110.
[037] Para mitigar esse problema potencial, algumas realizações da presente invenção empregam um agente de barreira 160 disposto para separar substancialmente o agente protetor 150 do revestimento adesivo 140 ou, se nenhum revestimento adesivo estiver presente, do substrato 120. Assim o agente de barreira 160 é interposto entre o substrato 120 e o agente protetor 150. O agente de barreira 160 impede substancialmente interação química entre o agente protetor 150 e um TGO disposto sobre o substrato 120 ou, se presente, o revestimento adesivo 140. Em algum realizações, o agente de barreira 160 compreende óxido de alumínio, óxido de cério, óxido de ítrio, óxido de zircônio, óxido de háfnio, óxido de tântalo, óxido de nióbio, óxido de titânio, ou combinações dos mesmos. Alguns desses óxidos podem, onde apropriado, incluir uma quantidade suficiente de estabilizador (frequentemente um elemento de terra rara) para reduzir a propensão do óxido a sofrer transformações de fase que geram tensão durante aquecimento e resfriamento, mas a quantidade de estabilizador de terra rara deve ser suficientemente pequena para mitigar problemas de reatividade com o TGO mencionado acima. O limite superior de conteúdo estabilizador de terra rara depende do elemento particular que estiver sendo usado e da identidade do agente de barreira 160; por exemplo, granadas de aluminato com suporte de terra rara tendem a não dissolver alumína, e, portanto podem conter quantidades mais altas de material de terra rara sem interação deletéria com TGO. Em algumas realizações, o agente de barreira 160 compreende menos que cerca de 40 de porcentagem atômica de conteúdo de elemento de terra rara. Em certas realizações o agente de barreira compreende menos que cerca de 10 de porcentagem atômica de conteúdo de elemento de terra rara, por exemplo como encontrado na zircônia usada comumente estabilizada com ítria de porcentagem molar 8 (“8YSZ”). O agente de barreira material não precisa ser tão reativo com CMAS como o agente protetor 150, devido ao fato de que o mesmo tipicamente é separado de contato com o CMAS pelo agente protetor; a função de agente de barreira, então é primariamente separar fisicamente o agente protetor 150 do revestimento adesivo 140 e/ou do substrato 120.
[038] O revestimento 110 é mostrado em A Figura 1 como uma única camada, mas em algumas realizações, tal como aquela ilustrada em A Figura 2, o revestimento 110 compreende uma pluralidade de camadas 220. Na realização ilustrada em A Figura 2, o revestimento 110 inclui uma primeira camada 222, que compreende um primeiro material, e uma segunda camada 224 que compreende um segundo material, A primeira camada 222 é disposta entre a segunda camada 224 e o substrato 120. O segundo material é resistente à infiltração de CMAS. Um material é considerado “resistente à infiltração de CMAS” nesse contexto se o mesmo for mais resistente, relativo à zircônia estabilizada com ítria de porcentagem molar 8 (“8YSZ” como observado acima), à infiltração por CMAS líquido com a composição de CMAS nominal descrita previamente no presente documento em uma temperatura de 1.300 graus Celsius. De maneira similar a que foi observada previamente, será avaliado que a temperatura de 1.300 graus Celsius e a composição de CMAS nominal apresentada nessa definição representam uma temperatura de referência e uma composição de referência para definir um parâmetro de comparação para a resistência a CMAS do material de uma forma que possa ser comparada à resistência a CMAS de 8YSZ; o uso desses valores de referência não limita de qualquer forma a temperatura real na qual o artigo 100 pode operar ou a composição real de material ingerido que fica depositado sobre o revestimento durante a operação, ambas as quais, naturalmente, variarão amplamente em serviço.
[039] Muitos materiais diferentes têm sido descritos na técnica como fornecendo proteção a CMAS aprimorada com relação a zircônia estabilizada com ítria e outros materiais TBC padrões, e qualquer desses materiais pode ser considerado para uso na segunda camada 222 descrita acima. Em uma realização, o segundo material inclui um óxido. Os óxidos que incluem um ou mais elementos de metal de transição, elementos de terra rara, silício, e/ou índio foram descritos na técnica como sendo resistentes a CMAS. Em uma realização, o óxido inclui zircônio, háfnio, titânio, ou combinações dos mesmos. Materiais de zircônia, háfnia, e/ou titânia estabilizados com um ou mais elementos de terra rara foram descritos na técnica de revestimentos resistentes a CMAS. Exemplos desses materiais incluem revestimentos que contém gadolínia e zircônia, tal como zircônia estabilizada com gadolínia; e revestimentos que contém misturas de gadolínia e háfnia. Exemplos de outros materiais óxidos potencialmente adequados incluem pirocloros, tais como zirconato de lantânio; granadas, tais como aquelas descritas na Patente número US 7.722.959; e oxiapatitas, tais como aquelas descritas na Patente número US 7.722.959. Óxidos contendo sódio, tais como óxido de sódio, silicato de sódio, e titanato de sódio, são outro exemplos de materiais óxidos resistentes a CMAS.
[040] Em um exemplo particular, o segundo material inclui zircônia estabilizada com ítria (YSZ) que tem conteúdo de ítria mais alto (relativo ao conteúdo de YSZ total) do que o 8YSZ típico. Em geral, o conteúdo de ítria nesse exemplo é maior que 38 por cento em peso, e em realizações específicas o conteúdo de ítria é de cerca de pelo menos 55 por cento em peso. Os revestimentos como descritos no presente documento com o uso de YSZ com conteúdo de ítria maior que 38 por cento em peso foram superiores, em resistência a CMAS, aos revestimentos feitos com materiais de YSZ com menos ítria.
[041] Outros materiais além de óxidos foram descritos para uso em resistência a CMAS, e também são considerados como potencialmente úteis como segundos materiais na segunda camada 222. Exemplos desses materiais alternativos incluem carbonetos (tais como carboneto de silício, carboneto de tântalo, carboneto de titânio, e outros), nitretos (tais como nitreto de silício, nitreto de zircônio, nitreto de tântalo, nitreto de boro, e outros), e silicietos (tais como silicieto de cromo, silicieto de molibdênio, silicieto de tântalo, silicieto de titânio, e outros).
[042] O agente protetor 150 é distribuído dentro de vazios de revestimento conectado a superfície130 como descrito previamente, e no contexto de realizações que envolvem múltiplas camadas 220 (Figura 2), o agente protetor 150 é, em algumas realizações, disposto em apenas uma porção das camadas 220, tal como apenas na segunda camada 224 , ou apenas na primeira camada 222; enquanto que em certas realizações, tal como o exemplo ilustrado em A Figura 2, o agente protetor 150 é disposto em todas as camadas 220. O agente de barreira 160, de maneira similar, pode ser disposto em uma ou mais camadas 220; em realizações tais como aquela ilustrada em A Figura 2, o agente de barreira 160 é disposto na primeira camada 222 para proteger o revestimento adesivo 140 e/ou o substrato 120 de interação com o agente protetor 150.
[043] Uma vantagem potencial da técnica descrita no presente documento é que a mesma permite o uso de uma camada mais externa, tal como a camada 222, que tem propriedades de desgaste, erosão, térmicas ou outras desejáveis, ao mesmo tempo em que dispondo material resistente a CMAS (ou seja, o agente protetor 150) nos locais em que o mesmo é mais necessário. Muitos dos materiais que são altamente reativos com CMAS carecem de níveis adequados de propriedades mecânicas ou outras propriedades para serem escolhas desejável para um revestimento a granel que fica exposto ao ambiente de serviço de, por exemplo, uma turbina a gás. Por outro lado, zircônia estabilizada com 7% a 9% por peso de ítria é um material muito atrativo para uso em revestimentos de barreira térmica devido a suas propriedades térmica e mecânica vantajosas, mas sua resistência a CMAS não é particularmente alta. A vida desse material de revestimento pode ser aumentada aplicando-se o agente protetor 150 a áreas vulneráveis (tais como os vazios conectados à superfície 130 como observado no presente documento) sem recorrer ao uso de um acabamento a granel feito de um material resistente a CMAS, o qual pode ser, ele próprio, mais vulnerável do que YSZ à erosão ou outro mecanismo de degradação.
[044] Um método para fabricar artigos tal como o artigo 100 inclui dispor o agente protetor 150 dentro de vazios conectados à superfície 130 de revestimento 110 em uma concentração eficaz para impedir substancialmente a incursão de materiais de CMAS, tal como CMAS nominal observado acima, dentro dos vazios 130 nos quais o agente 150 é disposto.
[045] Como observado previamente, o revestimento 110 pode ser disposto sobre o substrato 120 por qualquer dentre diversas técnicas de revestimento diferentes, tais como técnicas de pulverização por plasma (por exemplo, pulverização de plasma e ar com o uso de matérias primas secas ou líquidas), deposição química de vapor, deposição física de vapor (por exemplo, deposição ou evaporação física de vapor por feixe de elétrons), deposição de pasta aquosa, técnicas sol-gel , e outros métodos de revestimento, [046] A disposição do agente protetor tipicamente envolve infiltrar um revestimento existente 110 com um vapor ou líquido dentro dos vazios conectados à superfície 130 do revestimento 110. No caso de um infiltrante a vapor, o agente protetor 150 pode ser formado por interação química com o ambiente dentro dos vazios 130 tal como por reação com o material de revestimento 110. Infiltrantes líquidos, por outro lado, incluem um ou mais líquidos tais como água, ou um líquido contendo carbono tal como um álcool ou acetona. Em uma realização que envolve um infiltrante líquido, o líquido inclui um fluido portador e uma pluralidade de partículas suspensas dentro do fluido portador. As partículas podem compreender a composição do agente protetor 150, ou podem ser um precursor químico para essa composição, projetado para reagir adicionalmente durante o processamento ou durante o serviço para produzir o agente protetor 150. Em uma realização alternativa, o líquido inclui um solvente, com um soluto dissolvido no solvente. O soluto pode ser um precursor de agente protetor 150, tal como um nitrato, sulfato, outro sal, ou outro tipo de composto, e o solvente é selecionado para acomodar apropriadamente o soluto desejado. Mais do que um soluto pode ser dissolvido no solvente. O soluto pode ser reagido para formar o agente 150, tal como por aquecimento para decompor o soluto, ou reagindo-se múltiplos solutos juntamente, ou reagindo-se um ou mais solutos com o material de revestimento 110, ou alguma combinação desses.
[047] O infiltrante líquido é infiltrado nos vazios conectados à superfície 130 com o uso de qualquer técnica apropriada. Em algumas realizações, o líquido é simplesmente colocado em contato com o revestimento 110, tal como por imersão ou pintura, permitindo que a ação capilar puxe o líquido e agente 150 (ou precursor do mesmo) para dentro dos vazios 130. Técnicas de infiltração a vácuo são aplicadas em algumas realizações para auxiliar adicionalmente a dirigir o líquido para dentro do revestimento 110. Outras técnicas tais como deposição eletroforética podem ser usadas em conjunto com uma suspensão para depositar partículas de agente ou de um precursor de agente 150 dentro dos vazios 130. O uso de deposição eletroforética para depositar material dentro dos vazios de um revestimento cerâmico é descrito por Hasz na Patente número US 7.780.832.
[048] Onde um infiltrante líquido é aplicado, se o líquido estiver transportando uma suspensão de partículas ou tiver um soluto dissolvido no mesmo, em algumas realizações o método inclui adicionalmente volatilizar o líquido para formar um resíduo que é disposto nos vazios 130. O resíduo pode ser um precursor para o agente 150, ou pode ser a própria composição do agente, Volatilização tipicamente é feita aquecendo-se o revestimento infiltrado para uma temperatura em que o líquido é expulso em uma taxa aceitável. Frequentemente a taxa de aquecimento (“taxa de aceleração”) para atingir a temperatura desejada para a volatilização é controlada para evitar elevação de pressão injustificada dentro do revestimento, o que podería danificar o revestimento e/ou podería resultar em deposição incompleta do agente protetor devido ao líquido ser forçado para fora por formação e escape rápido de bolhas.
[049] Em algumas realizações, o método inclui adicionalmente interpor o agente de barreira 160 entre o agente protetor 150 e o substrato 120, por exemplo dispondo-se o agente de barreira 150 dentro dos poros 130 onde o revestimento adesivo 140 e o revestimento 110 se encontram. Essa disposição de agente de barreira pode ser efetuada por qualquer meio, tal como aqueles descritos acima para dispor o agente protetor 150. Em algumas realizações, uma suspensão de partículas que compreende a composição do agente de barreira desejado, tal como óxido de alumínio, óxido de cério, óxido de zircônio, óxido de háfnio, óxido de tântalo, óxido de nióbio, óxido de titânio, ou combinações dos mesmos, é infiltrada nos vazios 130 do revestimento. A porção líquida dessa suspensão é volatiiizada, e então o agente protetor é disposto como descrito acima. Em realizações alternativas, uma solução líquida de um precursor do agente de barreira é infiltrada nos revestimento 110, o líquido é expulso, deixando um resíduo dentro dos vazios 130 que é posteriormente reagido para formar o agente de barreira. Essa reação pode ocorrer antes, durante ou após a disposição do agente protetor, dependendo do processamento e distribuição de materiais desejados.
[050] Outras técnicas podem ser aplicadas para fornecer o agente de barreira 160 ou para proteger de outra forma o substrato 120 ou o revestimento adesivo 140 de interagir com o agente protetor 150. Em uma realização, uma camada inicial de revestimento 110 é aplicada, tal como por deposição física de vapor por feixe de elétrons (EBPVD). Essa camada inicial é infiltrada como descrito acima para depositar o agente de barreira 160 dentro dos vazios (tal como entre colunas) dessa camada inicial de revestimento 110. A camada infiltrada então é limpa e revestida com uma camada subsequente de revestimento 110. Essa camada subsequente pode ser do mesmo material usado na camada inicial, ou pode ser de um material diferente, como observado acima para a estrutura descrita em A Figura 2. A camada subsequente então é infiltrada e processada para dispor o agente protetor 150 dentro de seus vazios 130. Em outra realização, uma camada inicial de revestimento é depositada com o uso de uma técnica de deposição que fornece um revestimento de densidade comparativamente alta. Essa camada inicial densa pode ter densidade suficiente para servir como uma barreira entre o agente protetor 150 e o substrato 120 ou o revestimento adesivo 140. Uma técnica subsequente ou mudança nos parâmetros de deposição pode então ser aplicada para depositar uma camada subsequente de material comparativamente poroso sobre a camada inicial comparativamente densa.
Essa camada subsequente então é sujeita a infiltração e processamento adicional para dispor o agente protetor 150 dentro de seus vazios 130.
Exemplos [051] Os exemplos a seguir são apresentados para ilustrar adicionalmente realizações não limitante da presente invenção.
[052] Gadolínio nitrato hexahidrato e zircônio dinitrato óxido hidrato foram dissolvidos em etanol para formar soluções 1M do íon de metal em temperatura ambiente (20°C). As soluções foram misturadas em uma razão de volume 1:1 para formar uma solução de precursor (precursor para agente protetor 150) quando disposta no revestimento 110. O revestimento 110 sobre um substrato 120 foi submerso sob um vácuo (cerca de 558 Torr) na solução por três minutos em um campânula. A campânula foi retornada para pressão do ar ambiente e o substrato 120 com o revestimento 110 infiltrado com o precursor de agente protetor 150 foi removido da solução de precursor. O substrato com o revestimento foi aquecido para 80°C por trinta minutos (para secar o etanol) e colocado dentro de um forno a 700°C por trinta minutos para decompor os sais de nitrato no revestimento 110 e converter para Gd2Zr207 o agente protetor 150. Essas etapas foram repetidas até 25 vezes para obter um ganho de peso de agente protetor 150 no revestimento 110 de cerca de 4 a 15 mg/cm2.
[053] Em outro exemplo, gadolínio nitrato hexahidrato e zircônio dinitrato óxido hidrato foram dissolvidos em etanol para formar soluções 1M do íon de metal a temperatura ambiente (20°C). As soluções foram misturadas em uma razão de volume 1:1 para formar uma solução de precursor (precursor para agente protetor 150) quando disposta no revestimento 110. A solução de precursor foi pintada na superfície do revestimento 110 sobre um substrato 120 com o uso de um pincel de nylon, molhando a superfície do revestimento 110. O substrato com o revestimento foi aquecido para 80°C por trinta minutos (para secar o etanol) e aquecido em um forno a 300°C por trinta minutos para decompor os ais de nitrato no revestimento 110. Esse processo de pintar a solução sobre o revestimento e aquecer a 80°C seguido por 300°C foi repetido 5 vezes, e seguido por um tratamento de calor a 700°C por trinta minutos para converter os precursores de nitrato para o agente protetor Gd2Zr207 150. A superfície do revestimento 110 foi pintada após tratamento de calor para remover pó de óxido solto para aumentar a eficácia de infiltrações adicionais . O processo foi repetido até no total o revestimento ter sido pintado 25 vezes com as soluções de sal de nitrato, com 5 excursões para 700°C, resultando em um ganho de peso de agente protetor 150 no revestimento 110 de cerca de 4 a 15 mg/cm2.
[054] Em outro exemplo, um agente de barreira 160 foi aplicado ao revestimento 110 na interface entre o revestimento adesivo 140 e o revestimento 110 antes do agente protetor 150 ser aplicado. Nitrato de alumínio nonahidrato foi dissolvido em água para formar uma solução 1M a temperatura ambiente (20°C). A solução foi estabilizada com ácido cítrico e o pH ajustado para pH~6 com hidróxido de amônio (NH4OH). O revestimento 110 sobre um substrato 120 foi submerso sob um vácuo (558 Torr) na solução por três minutos em uma campânuia. A campânula foi retornada para a pressão do ar ambiente e o substrato 120 com o revestimento 110 infiltrado com o precursor de agente de barreira 160 foi removido da solução de precursor. O substrato com o revestimento foi aquecido a 80°C por trinta minutos (para secar o etanol) e colocado dentro de um forno a 700°C por trinta minutos para decompor o precursor de agente de barreira para um óxido na interface entre revestimento 110 e revestimento adesivo 140 e converter para alumina (AI2O3) o agente de barreira 160. Essas etapas foram repetidas até 5 vezes para obter um ganho de peso de agente de barreira 160 no revestimento 110 de cerca de 1 a 5 mg/cm2. Após o agente de barreira ser aplicado, o agente protetor 150 pode ser aplicado ao revestimento 110 sobre o substrato 120 de acordo com as técnicas descritas no presente documento.
[055] Embora apenas certos recursos da invenção tenham sido ilustrados e descritos no presente documento, muitas modificações e alterações irão ocorrer às pessoas versadas na técnica. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações anexas destinam-se a abranger todas essas modificações e alterações que estão dentro do espírito verdadeiro da invenção.
Lista De Partes artigo 100 revestimento 110 substrato 120 vazios conectados à superfície 130 revestimento adesivo 140 agente protetor 150 agente de barreira 160 pluralidade de camadas 220 primeira camada 222 segunda camada 224 Reivindicações

Claims (15)

1. ARTIGO (100), caracterizado pelo fato de que compreende: um revestimento (110) disposto sobre um substrato (120), em que o revestimento (110) compreende uma pluralidade de vazios alongados conectados à superfície (130); e um agente protetor (150) disposto dentro de pelo menos alguns dos vazios (130) do revestimento (110); em que o agente protetor (150) compreende uma substância com capacidade para reagir quimicamente com CMAS nominal líquido para formar um produto cristalino sólido fora do campo de cristalização do dito CMAS nominal, em que o produto cristalino sólido tem uma temperatura de fusão maior que cerca de 1.200 graus Celsius.
2. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente protetor (150) está presente no revestimento (110) em uma concentração eficaz para impedir substancialmente a incursão pelo dito CMAS nominal dentro dos vazios (130) nos quais o agente protetor (150) é disposto.
3. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente protetor (150) compreende um nitreto, um óxido, ou combinações dos mesmos.
4. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente protetor (150) compreende um óxido de terras raras.
5. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância tem uma estrutura de cristal weberita.
6. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a substância compreende um elemento de terra rara, oxigênio, e um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em tântalo e nióbio,
7. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente protetor (150) compreende um óxido que tem a fórmula nominal em que A e B são selecionados a partir do grupo que consiste em metais alcalinoterroso e metais de terra rara, D é háfnio ou titânio, x é um número de 0 a1; y é um número de 0 a 4; e z é 3 ou 6.
8. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o agente protetor (150) compreende MZr4(P04)6, em que M compreende pelo menos um metal alcalinoterroso.
9. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância tem uma estrutura de cristal perovskita e compreende (a) um elemento de terra rara, (b) tântalo, nióbio, ou uma combinação de tântalo e nióbio, e (c) oxigênio.
10. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância compreende gadolínio, tântalo, e oxigênio.
11. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância compreende um composto que tem uma estrutura de cristal scheelita, fergusonita, ou wolframita, e tem uma fórmula nominal ABX4, em que A compreende um elemento de terra rara, B compreende tântalo, nióbio, ou uma combinação de tântalo e nióbio, e X compreende oxigênio, nitrogênio, ou uma combinação de nitrogênio e oxigênio.
12. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que A compreende ítrio, gadolínio, lantânio, neodímio, itérbio, ou combinações de qualquer um dos anteriormente mencionados.
13. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (110) compreende uma pluralidade de camadas (220).
14. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um agente de barreira (160) interposto entre o substrato (120) e o agente protetor (150).
15. ARTIGO (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o agente de barreira (160) compreende menos que 34 de porcentagem atômica de elementos de terra rara.
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