16的第二表面19。在另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)生長(zhǎng)域可僅僅延伸穿過熱屏蔽涂層16的厚度25的一部分。在某些實(shí)施例中，生長(zhǎng)域至少延伸大約涂層厚度的50%，并且在某些實(shí)施例中，生長(zhǎng)域長(zhǎng)度至少是大約涂層厚度的75%。在這種情況下，這里使用的生長(zhǎng)域的“長(zhǎng)度”可被限定為針對(duì)涂層16中的總體生長(zhǎng)域20至少一個(gè)典型樣本所測(cè)量的平均長(zhǎng)度。生長(zhǎng)域可延伸穿過熱屏蔽涂層16的厚度25的程度可能依賴于以下因素，例如但不局限于生長(zhǎng)域的定向、涂層的材料、在涂層16的沉積期間的噴涂角度或其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，可能需要具有一個(gè)或多個(gè)生長(zhǎng)域，其延伸穿過熱屏蔽涂層16的厚度。在某些實(shí)施例中，域邊界26可延伸至少等于大約涂層厚度50%的長(zhǎng)度，并且在某些實(shí)施例中，這個(gè)長(zhǎng)度可能至少是大約該厚度的75%。通常，涂層16的應(yīng)變公差可能由于存在更長(zhǎng)的明確的邊界26而得以增強(qiáng)。
[0033]生長(zhǎng)域20和域邊界26的存在可為涂層16提供所需的適應(yīng)性和應(yīng)變公差特性。在一個(gè)實(shí)施例中，帶較窄域20的涂層16具有更大的域邊界密度。在某些實(shí)施例中，域20的平均寬度28可在大約20微米至大約100微米的范圍內(nèi)。在某些其它實(shí)施例中，寬度28可在大約30微米至大約90微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，寬度28可在大約40微米至大約80微米的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施例中，生長(zhǎng)域20的寬度28可基于分別由已知長(zhǎng)度的線所截取邊界的平均數(shù)量進(jìn)行測(cè)量，這些線是沿著涂層16的橫截面，按照與噴涂方向平行的方向，在涂層厚度25的33%和涂層厚度25的67%處進(jìn)行繪制的。在這些實(shí)施例中，平均域?qū)挾瓤捎?jì)算為某一長(zhǎng)度除以所截取的邊界的數(shù)量。在某些實(shí)施例中，至少大約涂層體積的50%包含域20 ;因而不需要整個(gè)涂層16包括這里所述的結(jié)構(gòu)。
[0034]這里所述的優(yōu)點(diǎn)可增強(qiáng)熱屏蔽涂層系統(tǒng)10對(duì)于高溫應(yīng)用使用的適合性。在某些實(shí)施例中，不同于沉積在光滑表面上的常規(guī)緊密的涂層，在TBC中，涂層16可能具有最小的分段裂紋或沒有分段裂紋，在這里稱為“基本無裂紋”的情況。分段裂紋在行業(yè)中也被稱為垂直裂紋，其通常在密集的涂層中更為盛行。這些類型的裂紋可從最外層的表面穿過整個(gè)厚度或部分地穿過涂層厚度而延伸。這種裂紋不同于域邊界之處在于，裂紋中的空間受到斷裂表面的約束，并且沿著其長(zhǎng)度基本上沒有涂層顆粒。相反，在域邊界中的空間沿著其長(zhǎng)度包含至少某些沉積材料，例如涂層顆粒。在某些實(shí)施例中，基本上無裂紋的柔順的涂層16可為粘合涂層18提供顯著改善的附著力。此外，基本無裂紋的柔順的涂層16可為涂層提供顯著增強(qiáng)的熱循環(huán)性能，包括改善的可靠性、附著力和更長(zhǎng)的壽命。在某些實(shí)施例中，涂層16可能不包括任何脫層裂紋。
[0035]通常，在等離子體噴涂沉積中，對(duì)于帶曲率的表面，難以持續(xù)地為有待被覆涂層的表面保持所需的噴涂角度。例如，可能難以使機(jī)械臂跟上表面曲率方面的變化。當(dāng)?shù)入x子體的入射角并不垂直于有待被覆涂層的表面時(shí)，常規(guī)的涂層可能呈現(xiàn)較低的附著力和機(jī)械強(qiáng)度。在某些實(shí)施例中，提供了方法和涂層，其呈現(xiàn)了處于確定范圍內(nèi)的噴涂角度的增強(qiáng)的附著力。此外，這些方法相對(duì)于現(xiàn)存的PVD技術(shù)是極具成本效率的。
[0036]圖2是具有非平坦表面31的熱屏蔽涂層系統(tǒng)30的橫截面圖。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)30包括非平坦的基質(zhì)32，其具有從垂直于噴槍的方向，通常如箭頭33所示看去分別凹入和凸起的部分34和36。系統(tǒng)30還包括粘合涂層38和熱屏蔽涂層40。粘合涂層38和涂層40可能與底層表面是一致的。涂層40可包括多個(gè)具有域邊界43的生長(zhǎng)域42。
[0037]在一個(gè)示例中，部分34和36可能使得噴涂角度44在大約20度至大約75度的范圍內(nèi)。這里使用的術(shù)語“噴涂角”是在入射點(diǎn)37以順時(shí)針方向測(cè)量的角度，該角度是在入射點(diǎn)37處的表面31的切向平面和線39之間進(jìn)行測(cè)量的，線39將入射角和噴槍的位置連接起來，其中噴槍的位置由點(diǎn)33代表，并且表面31的切向平面由線35代表。
[0038]圖3-5顯示了相對(duì)于沉積涂層的表面以不同的噴涂角度沉積出來的熱屏蔽涂層。在某些實(shí)施例中，不同的噴涂角度可提供多個(gè)生長(zhǎng)域，其相對(duì)于在涂層的第一表面和粘合涂層之間的界面而言以不同的非垂直角度定向。
[0039]圖3顯示了熱屏蔽涂層系統(tǒng)60，其具有設(shè)置在粘合涂層64上的涂層62，其中粘合涂層則設(shè)置在基質(zhì)(未顯示)上。涂層62包括多個(gè)非垂直生長(zhǎng)域68，其相對(duì)于在涂層62和粘合涂層64之間的界面70而言定向以大約70度的角度定向。在所示的實(shí)施例中，生長(zhǎng)域68是基本彼此平行的。生長(zhǎng)域68可穿過涂層62的整個(gè)厚度。或者，生長(zhǎng)域68可僅僅設(shè)置在涂層62的一部分厚度中。
[0040]圖4顯示了熱屏蔽涂層系統(tǒng)70，其具有沉積在粘合涂層74上的涂層72，粘合涂層74設(shè)置在基質(zhì)(未顯示)上。涂層72包括多個(gè)非垂直生長(zhǎng)域78，其相對(duì)于在涂層72和粘合涂層74之間的界面60而言以大約80度的角度定向。生長(zhǎng)域78基本上是彼此平行的。生長(zhǎng)域78貫穿涂層72的一部分厚度。
[0041]圖5顯不了熱屏蔽涂層系統(tǒng)90，其具有沉積在粘合涂層94上的涂層92，粘合涂層94設(shè)置在基質(zhì)(未顯示)上。涂層92包括多個(gè)非垂直生長(zhǎng)域98，其相對(duì)于在涂層92和粘合涂層94之間的界面45而言以大約100度的角度定向在。生長(zhǎng)域98基本上是彼此平行的。如圖所示，生長(zhǎng)域98貫穿涂層92的整個(gè)厚度102。
[0042]在圖3-5所示的實(shí)施例中，噴槍的角度和生長(zhǎng)域的定向可能是相同的或不同的。例如，參照回圖3，槍的角度相對(duì)基質(zhì)表面可能是大約75度，并且生長(zhǎng)域68的定向可能是大約70度。類似地，參照回圖4，槍的角度是大約60度，并且生長(zhǎng)域78的定向是大約52度。參照回圖5，槍的角度是大約45度，并且生長(zhǎng)域98的定向是大約40度。
[0043]在某些實(shí)施例中，熱屏蔽涂層可能比較起來更為可靠、更具粘性和適應(yīng)性，并且相對(duì)于常規(guī)涂層可具有更長(zhǎng)的壽命。
[0044]作為將熱屏蔽涂層應(yīng)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件上的電子束等離子體氣相沉積(EBPVD)的有效的替代方案，懸浮液等離子體噴涂方法可用于沉積出這里公開的熱屏蔽涂層系統(tǒng)。懸浮液等離子體噴涂方法利用所想要的涂層材料的細(xì)顆?；蚱淝绑w擴(kuò)散到液體介質(zhì)的懸浮液中，并穿過等離子體噴炬而將材料沉積到構(gòu)件的表面上。在某些實(shí)施例中，熱屏蔽涂層可應(yīng)用于擴(kuò)散粘合涂層或重疊粘合涂層的表面上。
[0045]本發(fā)明的涂層至少部分地對(duì)于其制造工藝而言具有其卓越的結(jié)構(gòu)和特性。該工藝涉及空氣等離子噴涂，其如上面論述的那樣提供了某些經(jīng)濟(jì)和制造方面的優(yōu)點(diǎn)，其超越了需要使用真空設(shè)備的工藝，例如PVD或真空等離子體噴涂沉積工藝。在某些實(shí)施例中，該工藝使用的進(jìn)料包括懸浮在液體試劑中的細(xì)顆粒，液體試劑以受控的方式輸送到等離子體噴炬中，并注入到等離子體羽流中，以便沉積到基質(zhì)上。顆粒具有通常，但不必然在大約0.1微米至大約10微米，或0.2微米至10微米范圍內(nèi)的平均直徑。
[0046]圖6是用于在基于鋁化物的粘合涂層上沉積涂層的方法的示例性流程圖。在框110處可提供基質(zhì)。基質(zhì)可能是一種發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件。基質(zhì)可能是金屬基質(zhì)，其可具有平坦的或非平坦的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，基質(zhì)可在一個(gè)或多個(gè)表面上包括擴(kuò)散粘合涂層。在另一實(shí)施例中，基質(zhì)可在一個(gè)或多個(gè)表面上包括重疊粘合涂層。在一個(gè)示例中，擴(kuò)散粘合涂層可通過利用氣相鋁金屬化而沉積在基質(zhì)的表面上。
[0047]可選地，在框111處，粘合涂層可利用已知技術(shù)進(jìn)行沉積，例如但不局限于氣相沉積。在一個(gè)示例中，基于鋁化物的粘合涂層至少可設(shè)置在基質(zhì)的一部分上。
[0048]可選地，在框112處，可處理粘合涂層的表面，以促進(jìn)熱屏蔽涂層對(duì)粘合涂層的附著力。非限制性的處理示例包括在沉積涂層之前進(jìn)行粗糙化處理。在一個(gè)示例中，在沉積涂層之前可對(duì)粘合涂層的表面噴砂。
[0049]在框114處，包括熱屏蔽涂層的細(xì)顆粒材料或前體材料的進(jìn)料可懸浮在液體介質(zhì)中。在一個(gè)實(shí)施例中，顆?？删哂写蠹s0.4微米至大約2微米范圍內(nèi)的平均直徑。在一個(gè)示