制造热障保护的方法以及适于形成热障的多层涂层

摘要

本发明涉及制造热障保护的方法，该热障保护覆盖超合金金属基质和包括至少一个金属亚层(13)和具有限定孔的圆柱体结构的钇稳定的氧化锆的陶瓷层(14)。实施下列步骤：通过溶胶-凝胶方法，用氧化锆溶胶浸渍一部分陶瓷层(14)的孔，以形成锚固亚层(22)；通过溶胶-凝胶方法，在顶部具有所述锚固亚层(22)的所述陶瓷层上形成连续的氧化物保护层(20)；进行热处理，通过这种方法，产生抗热障(11)CMAS侵袭的外保护层。本发明可以用于保护航空发动机部件。

权利要求

1.一种制造覆盖于超合金金属基质上热障保护的方法，所述热障(11)包括至少一个金属亚层(13)和基于用钇稳定的氧化锆的陶瓷层(14)，该陶瓷层具有限定孔的圆柱体结构，其特征在于应用了下列步骤：-通过溶胶-凝胶方法，获得用基于氧化锆的溶胶浸渍的至少一部分陶瓷层(14)的孔，这是为了形成用于保护层的锚固亚层(22)；

-在顶部具有所述锚固亚层(22)的所述陶瓷层(14)上，通过溶胶-凝胶方法，通过使用包含所述氧化物前体的溶胶，形成基于氧化物的连续保护层(20)；

-进行加热处理；

因此，形成了抗CMASes热障侵袭的外保护层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述保护层(20)必需包含掺杂钇的氧化锆和/或属于镧系元素族的至少一种元素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述保护层(20)必需包含一种或多种稀土氧化物。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于：通过使用载填料溶胶获得通过溶胶-凝胶方法形成保护层(20)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：用没有载填料的溶胶获得锚固亚层(22)的形成，用于通过溶胶-凝胶方法形成保护层(20)的载填料溶胶包含用与所述没有载填料溶胶具有相同组分的溶胶形成的粘合剂和用颗粒形成填料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：这些颗粒获自与用于锚固亚层(22)形成相同的没有载填料的溶胶。

7.一种适于在超合金金属基质上形成热障的多层涂层，包括位于基质上的至少一个金属亚层(13)，覆盖所述金属亚层(13)和具有限定孔的圆柱体结构的基于用钇稳定的氧化锆的陶瓷层(14)，覆盖陶瓷层同时形成连续膜的基于氧化物的保护层(20)，由溶胶所产生的基于氧化锆的锚固亚层(22)，该锚固亚层(22)位于陶瓷层(14)和保护层(20)之间和在陶瓷层(14)的至少一部分孔中。

8.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)进一步地渗入至少一部分陶瓷层(14)的孔中。

9.根据权利要求7或8所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)具有1μm和100μm之间的厚度。

10.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)具有非定向的多孔性。

11.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)必需包含掺杂钇的氧化锆和/或属于镧系元素族的至少一种元素。

12.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)必需包含一种或多种稀土氧化物。

13.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：所述保护层(20)比所述锚固亚层(22)厚。

14.根据权利要求7所述的涂层，其特征在于：保护层(20)的颗粒尺寸大于锚固亚层(22)的颗粒尺寸。

15.根据权利要求14所述的涂层，其特征在于：锚固亚层(22)颗粒尺寸的分布比保护层(20)颗粒尺寸的分布更均匀。

说明书

制造热障保护的方法以及适于形成热障的多层涂层

技术领域

[0001] 本发明涉及制造用于覆盖超合金金属基质的热障保护的方法，涉及适于在超合金金属基质上形成热障的多层涂层，以及涉及由这种制造方法所产生的和/或包括这种涂层的热机械部件。

背景技术

[0002] 特别是航空学领域中，用于增加涡轮发动机输出功率，以及为了减少燃料消耗，为了减少燃气和未燃烧化合物的污染排放的研究已经导致了更接近燃料燃烧的化学计量学。这种情况伴随着从燃烧室流向涡轮机的燃气温度的增加。

[0003] 今天，超合金使用的限制性温度是1100℃的数量级。燃烧室出口燃气的温度或涡轮机入口燃气的温度可以达到1600℃。

[0004] 因此，涡轮机的材料不得不通过增强用于冷却涡轮叶片(中空叶片)的技术和/或通过改善这些材料的抗高温性来适应这种温度的升高。所述第二种方法，结合基于镍和/或钴的超合金的使用，已经产生了几种方案，其中一种方案是在超合金基质上沉积由几层组成的称为热障的热绝缘涂层。

[0005] 航空发动机中热障的应用已经产生大约20年了，并且给出了增加涡轮机中燃气出口温度的可能性，以及减少冷却气体流动和因此改善发动机输出功率的可能性。

[0006] 实际上，这种绝缘涂层给出了在稳定状态工作期间在冷却部件上通过涂层产生热-1 -1梯度的可能性，对于厚度约150μm到200μm，具有1.1W.m .K 传导率的涂层来说，其热梯度的总幅度可以超过100℃。形成用于涂层基质的下面金属的工作温度因此降低了相同的梯度，这引起了冷却所需的空气体积，部件使用寿命以及涡轮发动机特定消耗的显著增加。

[0007] 借助于使用热障是已知的，其包括基于用包含4％和12％之间摩尔含量氧化钇的氧化钇稳定的氧化锆，即，氧化钇化氧化锆的陶瓷层，该陶瓷层的膨胀系数不同于形成基质的超合金的膨胀系数，并且该陶瓷层具有很低的导热率。稳定的氧化锆在一些情况下也可以包含至少一种选自下列组的元素的氧化物：稀土，优选地选自下列亚组的元素的氧化物：Y(钇)、Dy(镝)、Er(铒)、Eu(铕)、Gd(钆)、Sm(钐)、Yb(镱)或氧化钽(Ta)和至少一种稀土氧化物的组合，或者氧化铌(Nb)和至少一种稀土氧化物的组合。

[0008] 在所使用的涂层中，提到的是非常普遍使用的基于用氧化钇部分稳定的氧化锆，例如Zr0.92Y0.08O1.96的陶瓷层。

[0009] 为了确保这种陶瓷层的锚固，通常在部件基质和陶瓷层之间插入具有接近基质热膨胀系数的热膨胀系数的金属亚层。这种亚层确保部件基质和陶瓷层之间的粘合，同时要意识到亚层和部件基质之间的粘合伴随着相互扩散，亚层和陶瓷层之间的粘合伴随着机械锚固以及伴随着在确保与陶瓷化学接触的薄氧化物层-陶瓷/亚层界面处，亚层在高温下扩展的趋势。而且，这种金属亚层确保部件抗腐蚀现象。

[0010] 特别地，用MCrAlY类型合金形成的亚层的使用是已知的，M是选自镍、钴、铁或这些金属混合物的金属，其存在于γ镍钴合金基体中，在溶液中具有含有βNiAl铬的沉淀。

[0011] 使用由铝化镍所组成的亚层或MCrAlYpt类型的金属亚层，M是选自镍、钴、铁或这些金属混合物的金属，或者基于Pt的金属亚层是已知的，所述铝化镍包含选自下列的金属：铂、铬、钯、钌、铱、锇、铑或这些金属的混合物和/或选自下列的活性元素：锆(Zr)、铈(Ce)、镧(La)、钛(Ti)、钽(Ta)、铪(Hf)、硅(Si)和钇(Y)。

[0012] 该亚层可以最终对应于单向扩散的铂涂层，其存在于γ-γ原镍钴合金基体中，该基体在溶液状态时带有Pt。

[0013] 通常，陶瓷层通过投射技术(特别是等离子投射技术)或通过物理蒸汽沉积，例如，通过蒸发(例如，在电子轰击下在真空蒸发室中形成沉积层的电子束-物理蒸汽沉积“EB-PVD”)沉积在待要被涂层的部件上。

[0014] 在投射涂层的情况下，通过等离子体投射类型技术在可控大气压环境下进行基于氧化锆的氧化物沉积，这导致了由大量熔滴所组成的涂层的形成，该熔滴随后碰撞淬火、变平和堆积以形成不完美的致密沉积，该涂层厚度通常在50微米和1毫米之间。

[0015] 通过物理途径，例如，通过电子轰击下的蒸发沉积的涂层产生了由小圆柱体汇集所组成的涂层，该小圆柱体基本上垂直定向于待要被涂层的表面，该涂层厚度在20微米到600微米之间。有利地，小圆柱体之间的空间允许涂层有效地补偿由于在超合金基质工作温度时膨胀差异所产生的热机械应力。

[0016] 因此，在高温热疲劳下获得了高寿命的部件。

[0017] 通常，这些热障由此产生了在形成该热障的机械部件外涂层和形成部件组成材料的该涂层基质之间的导热率不连续性。

[0018] 在工作期间，发动机中吸入沙子导致陶瓷表面侵蚀现象，并且导致碎屑、杂质和熔盐的沉积。使用“熔盐”表示包含钙、镁、铝、硅氧化物的氧化物组合物，这些氧化物的混合物和/或来自于发动机上游部分的任何其它碎屑。主要由钙、镁、铝和硅氧化物作为混合物(Ca-Mg-Al-SiO)组成的这些系统称为“CMASes”。

[0019] 特别地，在高于1100℃时，陶瓷圆柱体结构的空间可以是这些熔盐沉积物渗透的位置。这些熔化状态的CMASes渗透到热障涂层的多孔表面结构后，这些熔盐在多孔结构内，特别地在圆柱体之间的多孔结构内冷却和固化。固化的CMASes产生了应力的累积，这导致破裂和热障全部或部分的提前剥落。

[0020] 实际上，这些CMASes形成高温共晶体并且变成似液体，它们渗入到陶瓷层的孔和间隙中，有时到达陶瓷和金属亚层之间界面这么远。

[0021] 应该注意到在这种状态下，CMASes与用氧化钇(钇氧化物)部分地稳定的氧化锆反应，这产生了陶瓷的脆化，随后失去了其完整性。

[0022] 通过由于组成陶瓷的元素的优先侵蚀而引起的该陶瓷层的分解或者通过降低对陶瓷变形的耐受性都会出现热障的降解，一旦CMASes已经沿着陶瓷的圆柱体渗出，该陶瓷的圆柱体结构不再起吸收应力的作用。通过陶瓷层的剥落特别地形成这些降解。

[0023] 相应地，由于基质(局部地)不再受绝缘陶瓷层的保护，它会遭受更高的温度，然后很快地损坏。因此，相关的部件(特别是燃烧室的壁、高压涡轮机的叶片、箍或环和分配器)会提前损坏。

[0024] 用于避免或延迟CMASes有害作用出现的现有技术的许多努力是基于这样的技术：在热障表面沉积用瓷漆层(玻璃化材料层)所形成的另一层，形成用于阻止熔化CMASes渗入到多孔结构的密封地外层。文献EP1,428,908示例了这些技术之一。

[0025] 然而，这些技术有许多缺陷，其中缺陷之一是它们要求用相当难以实施的方法沉积另外的材料层。

发明内容

[0026] 因此，本发明的目的是提出用于制造热障保护的方法，该方法应用简单，并且由这种方法所产生的热障结构阻止或延迟由热障多孔结构上熔盐所引起的降解，或者最小化它们降解的程度。

[0027] 本发明的目的也提出了一种适于在超合金金属基质上形成热障的多层涂层，其结构可以起到保护作用，防止由这些CMASes所产生的降解。

[0028] 本发明的目的也提出了由这种处理方法所产生的热机械超合金部件，其限制了由部件工作期间熔盐所引起的对陶瓷的损坏，特别是对高温下涡轮叶片的损坏，这为了显著地增加热障系统的寿命。

[0029] 为了达到上述目的，根据本发明，提出了一种制造覆盖于超合金金属基质上热障保护的方法，所述热障包括至少一个金属亚层和基于用钇稳定的氧化锆的陶瓷层，该陶瓷层具有限定孔的圆柱体结构。根据本发明，这种方法的特征在于应用了下列步骤：

[0030] -通过溶胶-凝胶方法，在所述陶瓷层上形成基于氧化物的连续保护层，这是通过使用包含所述氧化物前体的溶胶来实现的；和

[0031] -进行加热处理；

[0032] 因此，形成抗热障的CMASes侵袭的外保护层。

[0033] 这种保护层在某些情况下适于形成牺牲层，延迟CMAS渗入到陶瓷中。

[0034] 通过这种方法，根据在室温下(溶胶-凝胶方法)所进行的非常简单的应用，可以通过在已经形成的传统热障上产生保护层来处理该已经形成的传统热障，因此避免了在高温下和/或真空中投射类型沉积的应用。

[0035] 在这种方法中，应该理解可以形成尤其是在厚度、组分和孔隙水平方面，具有高度变化但是可控特征的保护层。

[0036] 该方案也具有进一步允许多孔保护层形成的另外的优点，这可以避免陶瓷层圆柱体结构硬化和保护热障能够吸纳由工作期间的温度变化所引起的热应力。

[0037] 应该注意到通过溶胶-凝胶方法所获得的这种保护层的孔没有任何优先的方向，这种保护层多孔结构方向性的缺乏防止了熔盐的任何直接渗透。

[0038] 根据另一个特征，形成保护层之前，通过溶胶-凝胶方法，用溶胶进行基于氧化锆的陶瓷层的至少一部分孔的侵渗，这是为了形成用于保护层的基于氧化锆的锚固亚层。

[0039] 在该方法中，通过与陶瓷层结构和组分匹配的这种锚固亚层的存在，有利于随后被沉积的保护层的粘合。

[0040] 根据第一实施方式，所述保护层必需包含掺杂钇的氧化锆和/或属于镧系元素族的至少一种元素。

[0041] 在这种方法中，对于基于氧化锆的保护层，发现接近陶瓷层之一的组分可以用于保护层。

[0042] 当由掺杂钇氧化物或氧化钇的氧化锆形成保护层时，这特别正确：接着保护层和陶瓷层之间存在组分的一致性，而这些层之间的不同结构允许保护层在热障顶部形成牺牲层，CMASes不能直接渗入其中，但是与保护层反应而不会在一定时间内到达陶瓷层。

[0043] 当由掺杂至少一种属于镧系元素族(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥以及铌)的元素的氧化锆形成保护层时，这也是正确的。

[0044] 因此，在该第一实施方式中，或者基于氧化锆的保护层包含氧化钇，然后具有和陶瓷层相同的组分，或者基于氧化锆的保护层不包含任何氧化钇以避免保护层中可以诱导由CMASes引起的共晶体形成的化合物的存在。

[0045] 根据第二个实施方式，所述保护层不包含任何锆氧化物，但是必需包含一种或多种稀土氧化物。

[0046] 通过使用“稀土”意指属于镧系元素族的元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥以及铌)，钪、钇、锆和铪。

[0047] 根据优选的实施方式，通过使用载填料的溶胶进行通过溶胶-凝胶方法的保护层的形成。

[0048] 在该方法中，通过使用含有颗粒的溶胶，可以获得更厚的保护层沉积物，范围达到100μm。

[0049] 在优选的可替代方案中，当载填料溶胶用于形成保护层时，使用同样的溶胶但是没有载填料用于形成锚固亚层，这可以在锚固亚层和保护层之间保持大的化学亲和性，同时用以形成锚固亚层的溶胶有更大的粘度，这将更容易地和更深地填充陶瓷层的孔。

[0050] 因此，在这种情况下，用没有载填料溶胶获得了锚固亚层的形成，通过溶胶-凝胶方法用于形成保护层的载填料溶胶具有粘合剂和填料，该粘合剂是用与没有载填料的溶胶具有相同组分的溶胶形成的，该填料是用粉粒形成的。有利地，这些粉粒获自相同的没有载填料的溶胶，就像用于形成锚固亚层一样的溶胶。

[0051] 本发明也涉及由上述制法方法所产生的多层涂层，以及涉及包含在这种涂层中的超合金部件。

[0052] 本发明的涂层目的是适于在超合金金属基质上形成热障的多层涂层，包括位于基质上的至少一个金属亚层，覆盖所述亚层和具有限定孔的圆柱体结构的基于用钇稳定的氧化锆的陶瓷层，通过形成连续膜覆盖陶瓷层的基于氧化物的保护层。

[0053] 通常看到所述保护层进一步渗透到至少一部分陶瓷层的孔中。

[0054] 根据另外的特征，所述涂层进一步包括由溶胶产生的基于氧化锆的锚固亚层，其定位在陶瓷层和保护层之间以及至少一部分陶瓷层的孔中。

[0055] 实际上，已经证明陶瓷层上保护层的直接沉积可能在热处理期间产生显著的应力，这可以导致多层涂层的提前裂开。

[0056] 在本发明范围内，锚固亚层具有增加保护层朝向陶瓷层的化学亲和力的作用。为此目的，锚固亚层是薄且致密的，并且确保与基质良好的粘合性：它允许发展与陶瓷层的化学键以及整个多层涂层的内聚力的增加。它起到在陶瓷层和保护层之间化学分界面的作用。

[0057] 根据本发明，所述保护层优选地具有1μm和100μm之间，优选地2μm和50μm之间，优选地2μm和10μm之间的厚度。

[0058] 根据本发明，所述保护层具有非定向的多孔性：实际上，如先前所特别地讨论过的，通过应用溶胶-凝胶方法，保护层中任何定向的多孔性存在都被阻止了，这是为了阻止CMASes的直接渗透。

[0059] 有利地，所述保护层比所述锚固亚层厚(通过考虑锚固亚层的厚度为在陶瓷层之上突出的厚度)。例如，所述保护层比所述锚固亚层厚2到50倍，优选地5到40倍，优先地比所述锚固亚层厚10到20倍。

[0060] 举例说明，锚固亚层厚度是2μm到5μm的数量级，它顶上的保护层厚度是40μm到60μm数量级，即10到15倍多。

[0061] 有利地，保护层颗粒的尺寸大于锚固亚层颗粒的尺寸：例如，保护层的平均颗粒尺寸比锚固亚层的平均颗粒尺寸大5到20，有利地8到10倍。

[0062] 举例说明，锚固亚层的颗粒尺寸是80nm到100nm(纳米)的数量级，并且其顶上的保护层的颗粒尺寸是800nm(纳米)到2μm(微米)的数量级。

[0063] 有利地，锚固亚层的颗粒尺寸的分布比保护层颗粒尺寸的分布更均匀。

[0064] 因此，有利地，根据本发明，提出了一种涂层结构，其中锚固亚层具有精细和均匀颗粒的显微结构，形成较厚活性层的保护层的显微结构具有更大尺寸和更少单分散性的颗粒。

[0065] 通过阅读下面作为实施例参考附图给出的说明书，本发明的其它优点和特征将显而易见。其中附图：

附图说明

[0066] 图1是显微照片截面图，其表示根据现有技术用热障涂层的机械部件表面的不同层的热障。

[0067] 图2是示例了热障结构的截面图，暴露后，几乎没有熔盐或CMASes的渗透。

[0068] 图3和图4是表示热障表面降解的显微照片截面，分别是暴露后熔盐或CMASes的很少渗透和后来的熔盐或CMASes的渗透。

[0069] 图5表示根据本发明的多层涂层。

具体实施方式

[0070] 图1中所示的部分热机械部件的表面包括在超合金，诸如基于镍和/或钴的超合金基质12上沉积的热障涂层11。热障涂层11包括沉积在基质12上金属亚层13以及沉积在亚层13上的陶瓷层14。

[0071] 粘合亚层13是由铝化镍所组成的金属亚层。

[0072] 陶瓷层14由氧化钇化氧化锆(部分稳定化氧化锆)组成，该氧化钇化氧化锆包含4％和12％之间摩尔含量的钇氧化物。稳定的氧化锆14也可以在一些情况下包含至少一种元素的氧化物，该元素选自稀土族，优选地选自亚族：Y(钇)、Dy(镝)、Er(铒)、Eu(铕)、Gd(钆)、Sm(钐)、Yb(镱)或氧化钽(Ta)和至少一种稀土氧化物的组合，或者氧化铌(Nb)和至少一种稀土氧化物的组合。

[0073] 在制造期间，陶瓷层14沉积前氧化粘合亚层13，由此在亚层13和陶瓷层14之间存在中间氧化铝层15。

[0074] 在图2的视图中，发现该图示例了不同前述的层，在表面上存在陶瓷层14的典型的圆柱形结构。

[0075] 在这个操作中，部件(例如涡轮机叶片)受到几百度高温循环(例如1100℃的数量级)，在这个期间，熔盐16(CMASes)可以到达表面并且渗入到陶瓷层14一定厚度的圆柱体结构的孔和间隙中(参考图2)。

[0076] 这些熔盐16固化，并且导致应力形成，这在部件冷却期间通过热震在陶瓷层14中产生裂纹18，这导致了分层，即，从陶瓷层14的表面部分开始的分层。

[0077] 热膨胀应力也引起粘合亚层13附近一些圆柱体与陶瓷层的分离(参看图2的位置19)。

[0078] 如果分别参看图3和图4，可以看到以熔盐16的形式的CMAS沉积物，通过在陶瓷层的圆柱体之间渗透而覆盖陶瓷层14(图3)，特别是通过这些熔盐16之间的反应和陶瓷层14中所包含的随后倾向溶解的氧化钇引起热障降解(参见图4中陶瓷层14的分解)。

[0079] 在本发明的范围内，申请人寻求保护在陶瓷层14上部的显微结构以延迟、限制甚或停止熔盐在高温下渗透到陶瓷层14中，因此增加用热障涂层的部件的寿命。

[0080] 通过使用保护层20发现了解决方案(参考图5)，其覆盖陶瓷层14的整个表面，为了保护陶瓷层免受CMASes的侵袭。

[0081] 因为这个前面已经详细描述过，并且在图5中这个是显而易见的，现在提出在保护层20和陶瓷层14之间插入锚固层22。

[0082] 保护层20和锚固层22通过溶胶-凝胶方法沉积在陶瓷层上。

[0083] 因为这种沉积物是通过液体方法进行的，它允许溶胶渗透到陶瓷层14的孔中，特别是圆柱体之间的孔中(这是锚固层22，并且在一些情况下是锚固层22和保护层20)。

[0084] 要记得溶胶-凝胶方法是“温和化学”合成方法，用于在低温(特别地在室温)下精细地制成陶瓷粉和氧化物类型的层。这种方法使用铁前体(金属盐)和/或分子前体(金属醇盐)的混合物。在这种称为溶胶的液相中，水解和缩合的化学反应有助于在保持溶剂的无限粘性内形成三维无机网络(凝胶)。

[0085] 为了移除这种溶剂，存在两种可能的干燥方法：一方面，通常的干燥方法，其通过在低温和大气压下烘炉中干燥来干燥氧化锆前体凝胶以形成干凝胶，在干凝胶内凝胶的三维网络消失；另一方面，可以在超临界条件下进行干燥，这给出了溶剂蒸发后保持凝胶三维网络的可能性。在这种情况下，形成了气凝胶，它在随后的焙烧步骤结束后，在气凝胶的情况下，导致粉颗粒的形成。这种颗粒可以用作形成载填料溶胶的填料。注意到在气凝胶情况下，颗粒是更精细的(小于500nm的尺寸)，更具有单分散性和具有高比表面积。

[0086] 与通常的投射方法(特别地EPBVD)比较，除了合成温度的降低外，溶胶-凝胶方法还可以获得保护层20，更大纯度的锆氧化物，也可以是掺杂有诸如钇或其它稀土元素的锆氧化物。

[0087] 因此，溶胶-凝胶方法是一种合成氧化物类型陶瓷材料的方法，也是一种成型方法，因为可以联合几种技术以进行溶胶沉积，以精细制作陶瓷层。

[0088] 用于通过溶胶-凝胶精细制作陶瓷类型氧化物层的使用最多的沉积方法是浸涂(或“浸渍涂层”)。它包括将待要被涂层的基质，在这种情况下，是用热障11涂层的部件侵入溶胶中，然后以可控速度取出它，这样期望厚度的膜可以以良好的粘合性均匀地覆盖表面。也有其它的沉积技术，诸如特别地离心(或“旋涂”)或喷雾(或“喷涂”)。

[0089] 通常，由溶胶所获得的沉积物厚度达到至多2μm到3μm。为了制造更厚的沉积物(通常达到100μm)，所用的沉积物介质是含颗粒的溶胶，称为载填料溶胶。在后者的情况下，该沉积物介质包含作为悬浮液被添加的溶胶分子前体和颗粒，该颗粒的化学和结构组分与所寻求的氧化物的化学和结构组分相同，并且该颗粒的尺寸、形态学和物理化学特征产生了稳定的悬浮液。这些颗粒可以来源于溶胶-凝胶方法，也可以来源于产生纳米和单分散性颗粒精细制作的其它方法。

[0090] 通过侵涂从载填料溶胶所获得的保护层20(可选地锚固层22)因此是复合的，其是(来源于溶胶的)干凝胶相干燥后，沉积悬浮液中最初存在的分散颗粒。

[0091] 为了完成陶瓷和锚固层22中保护层20的形成，锚固层22随后经历了空气中热处理，在此期间将成功地发生溶剂的蒸发(100℃)，然后有机化合物的焙烧(300℃到450℃)，因此导致无定形的氧化物的形成。

[0092] 通过改变大气压、温度升高速率以及升降温度值和平稳温度值，其它类型的热处理也是可能的，这是为了获得具有预先确定的结构参数的寻求的氧化物相。

[0093] 在这些不同步骤结束后，所获得的保护层20和锚固层22厚度在1μm和100μm之间，在每种情况下都具有实质上依赖于最初溶胶特征(当加载颗粒时，进入溶胶组合物的颗粒的组分、尺寸和形态学，溶胶的粘性、塑化剂的存在和/或生孔试剂等)的非定向多孔性。

[0094] 因此，理解为溶胶-凝胶方法具有获得带圆柱体结构的诸如来自于投射方法EPBVD的热障保护的益处。

[0095] 实际上，与热后处理有关的溶胶-凝胶方法允许氧化物类型陶瓷材料的精细制作，该氧化物类型陶瓷材料具有与常规技术所获得的氧化物类型陶瓷材料相同的结构组分和特征。

[0096] 因此，可以沉积用钇稳定的氧化锆形成的保护层(与陶瓷层14组分相同，但是结构不同)。

[0097] 这种技术也适合具有稀土的替代固溶体的合成(保护层(20)必需包含一种或几种稀土氧化物)。

[0098] 在这种方法中，获得了保护层20和锚固层22，它们具有非定向的多孔结构，其中可控多孔性水平。

[0099] 而且，这种通过液体途径的沉积方法一方面通过沉积物介质(没有载填料的溶胶或载填料溶胶)的物理-化学特征作用适合多孔材料(这里是陶瓷层14)的浸渍，另一方面可以以非常明显的水平效果覆盖具有强粗糙度(Ra＝15微米数量级)的表面。

[0100] 因此，溶胶-凝胶方法看起来是用于抵抗由于熔化CMAS盐而引起热障11降解的非常适合的方案。

[0101] 而且，这种方法可以适于保护层20和锚固层22的特征，即，它们的组分，它们的结晶学结构，它们的粘性水平…。

[0102] 用于保护层20和锚固层22的两种材料可以不同，它们不同是由于它们作用的模式不同。

[0103] 首先，当层20和22由与陶瓷层14的组分相同的组分组成时，它们可以形成牺牲层，在这种情况下陶瓷层是掺杂钇氧化物的氧化锆。在这种情况下，载填料溶胶的特征(特别是颗粒的水平、尺寸和形态学)允许控制由其所产生的层的孔的密度。非定向多孔性的存在是用CMASes所形成的共晶体扩散的障碍。在这种方法中，将会有来自于溶胶-凝胶途径的这种保护层的优先降解，这允许至少暂时保护下面功能性热障11。

[0104] 其次，特别是为了增加保护层20的效率，可以从溶胶和从载填料溶胶精细制作保护层20，该载填料溶胶不包含可以由CMASes诱导共晶体形成的任何化合物，就像用氧化钇的情况。在这种情况下，所应用的溶胶和载填料溶胶包含掺杂属于镧系元素族氧化物的氧化锆前体或其它氧化物前体，特别是包含稀土氧化物。而且，溶胶组分含量以及热处理条件可以根据由其所产生的所寻求的保护层20(和锚固层22)的结晶相来改变。

[0105] 应该注意到来自于氧化锆气凝胶焙烧的细粉颗粒用作载填料溶胶的填料是为了从载填料溶胶获得氧化锆涂层的有效的方法，该涂层形成保护层，优先地覆盖预先用锚固层涂覆的陶瓷层14的表面，同时能够渗入到可能残留的多孔中。