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KR102197552B1 - 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102197552B1
KR102197552B1 KR1020180163939A KR20180163939A KR102197552B1 KR 102197552 B1 KR102197552 B1 KR 102197552B1 KR 1020180163939 A KR1020180163939 A KR 1020180163939A KR 20180163939 A KR20180163939 A KR 20180163939A KR 102197552 B1 KR102197552 B1 KR 102197552B1
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이성민
한윤수
김형태
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한국세라믹기술원
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Abstract

본 발명은 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판에 관한 것이며, 또한 이러한 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 기판(모재)의 코팅을 치밀화함으로써 치밀화된 코팅층을 포함한 기판을 제공하여, 이를 통해 고온 화학적 안정성이 향상된 차폐 코팅층을 제공한다.

Description

치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판 및 이의 제조 방법 {NON OXIDE SUBSTRATE COMPRISING DENSIFIED TOP COATING AND METHOD OF FORMING THEREOF}
본 발명은 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판에 관한 것이며, 또한 이러한 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
방위산업, 우주항공 및 첨단 산업에 적용되는 소재들은 극한 사용 환경인 초고온, 고압, 화학적 열화 등의 에 노출되는 대표적 소재들이다. 따라서 터빈 엔진 및 주변기기 등과 같은 핵심부품 소재에 대한 내열성, 경량화 그리고 내부식성을 갖춘 복합소재 개발과 그 소재를 유지하고 보호할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이러한 복합소재 중 내구성이 높고 고온안정성이 높은 탄화규소(SiC, silicon carbide) 기반의 세라믹 복합체 (CMC, ceramic matrix composites) 소재가 초고온 사용환경용 소재로서 가스터빈엔진 및 주변 부품 등 여러 분야에 사용할 수 있는 소재로 주목받고 있다.
하지만 SiC의 경우 1300 ℃ 이상의 고온 환경에서 CMAS (calcium-magnesium aluminosilicate)나 수분 등에 반복적으로 노출되는 환경에서는 침식 및 산화 등의 화학적 열화가 가속화될 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 고온에서 화학적 열화 현상을 억제하고, Si계 CMC기재를 고온, 수분, 고압의 연료, 등 산화, 침식 환경에서 보호하고자 환경 차폐 코팅 기술(EBC)의 연구가 이루어지고 있다.
항공기 터빈 엔진, 발전기 터빈의 재료는 SiC, Si3N4와 같은 재료가 이용되고, 이러한 재료들은 수분이나 산소에 매우 취약한 문제점이 있고, 고온에서 내화학성이 필요하다. 사용온도가 1200 내지 1800℃이므로 고온에서 내화학성(화학적 열화를 막음)이 필요하다.
이러한 고온에서 내열성 및 내화학성을 나타내는 코팅에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명에서는 고온에서 기판(모재)의 내열성 및 내화학성을 확보하기 위해 코팅을 치밀화하는 방법 및 이렇게 치밀화된 코팅층을 갖는 기판을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법은, 비산화물 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 본드 코팅층을 형성하는 단계; 상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계를 포함한다.
상기 비산화물 기판은 실리콘계 비산화물 기판이다.
상기 본드 코팅층은 실리콘계 물질로 이루어진다.
상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계는, 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계; 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 희토류 실리케이트는 란타넘족 희토류 실리케이트이다. 상기 란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 이다.
상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계는, 치밀화를 위한 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액에 상기 탑 코팅층이 형성된 기판을 담그는 단계; 및 상기 기판을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 치밀화를 위한 코팅액은 희토류계 산화물, Al2O3, SiO2, ZrO2 중 어느 하나 이상을 액상화시킨 것을 포함한다.
상기 치밀화를 위한 코팅액은 상기 기판의 사용 온도에 따라 제어된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법은, 실리콘계 비산화물 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 실리콘계 본드 코팅층을 형성하는 단계; 상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계를 포함하고, 상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계는, 치밀화를 위한 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액에 상기 탑 코팅층이 형성된 기판을 담그는 단계; 및 상기 기판을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 치밀화를 위한 코팅액은 희토류계 산화물, Al2O3, SiO2, ZrO2 중 어느 하나 이상을 액상화시킨 것을 포함한다.
상기 치밀화를 위한 코팅액은 상기 기판의 사용 온도에 따라 제어된다.
본 발명에서는 기판(모재)의 코팅을 치밀화함으로써 치밀화된 코팅층을 포함한 기판을 제공하여, 이를 통해 고온 화학적 안정성이 향상된 차폐 코팅층을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 탑 코팅을 형성하는 방법을 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑 코팅을 치밀화하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 기판과 치밀화 과정이 이루어진 기판에 대한 모식도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 치밀화 과정을 수행하는 모식도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 각각 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 기판과 치밀화 과정이 이루어진 기판에 대한 SEM 이미지를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 1에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법은, 비산화물 기판을 준비하는 단계(S 110); 상기 기판 상에 본드 코팅층을 형성하는 단계(S 120); 상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계(S 130); 및 상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계(S 140)를 포함한다.
S 110 단계에서는 비산화물 기판을 준비한다. 비산화물 기판은 실리콘계 비산화물 기판이 이용된다. 코팅이 이루어지는 기판(모재)은 SiC 또는 Si3N4인 것이 이용될 수 있으며, 이러한 기판은 방위산업, 우주항공 및 첨단 산업에 적용되는 소재들은 극한 사용 환경인 초고온, 고압, 화학적 열화 등의 에 노출되는 대표적 소재들이다. 터빈 엔진 및 주변기기 등과 같은 핵심부품으로 이용된다.
S 120 단계에서는 기판 상에 본드 코팅층을 형성한다. 본드 코팅층은 실리콘계 물질로 이루어지는 것이 이용될 수 있으며, 기타 본딩 역할을 하는 재료가 이용 가능할 수 있다. 본드 코팅층은 기판과 탑 코팅 사이에서 서로를 연결시켜주는 역할을 하며 기판 보호 배리어 역할도 한다. 본드 코팅층은 바람직하게는 기판과 탑 코팅층의 재료의 각각의 열팽창 계수의 사이의 값에 있는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의해 온도 변화에 따른 열팽창에 의한 변화율을 최소화하여 탑 코팅층이 잘 유지되도록 한다.
S 130 단계에서는 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성한다. 코팅막의 모재는 위에서 설명한 것처럼 터빈, 발전기 등의 모재에 코팅된다. 모재는 SiC 또는 Si3N4로 이루어져 있다. 코팅막은 수분 또는 산소가 모재로 침투하는 것을 억제함으로써 궁극적으로 모재의 신뢰성을 향상시킨다. 본 발명에서는 탑 코팅 및 이후 설명하는 치밀화 코팅 단계를 추가로 거침으로써 더욱 고온에서 내열성 및 내화학성을 확보한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비산화물 기판에 탑 코팅을 형성하는 방법을 순서도를 도시한다. 탑 코팅을 형성하는 방법은, 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계(S 210); 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계(S 220); 및 상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계(S 230)를 포함한다.
S 210 단계에서는 하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비한다. 원료 분말들을 일정 비율로 혼합하고 볼 밀 등을 통해 혼합한 후 고온에서 하소하여 분말을 준비하고 이를 이용해 서스펜션을 준비한다. 란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 중에서 이용된다. 현탁액을 준비하는 단계에서 용매로는 에탄올 및 증류수가 이용될 수 있다.
S 220 단계에서는 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅할 수 있다. 이 경우 일반적인 용사 코팅 또는 대기 플라즈마 용사(APS: Air Plasma Spray)도 가능하다. 일반적인 용사 코팅을 이용하는 경우에는 현탁액 대신 과립화 분말원료를 이용해서 코팅을 진행하게 된다. 또한, 일반적인 용사 코팅의 이용시 S 210 단계에서는 과립분말을 목표 조성에 맞게 준비하는 과정을 진행한다. 또한, 일반 용사 코팅의 경우, 과립화 분말 원료를 이용하여 모재에 분사하여 코팅을 진행한다. 서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS, Suspension plasma spray)법은 액적 상태의 미소 크기 입자 원료를 사용하여 분말 형태의 원료를 사용하는 대기 플라즈마 용사에 비하여, 용사 되는 액적의 입자 사이즈가 약 수마이크론 정도로 작아 대기 플라즈마 용사에 비해 치밀하고 높은 밀도의 코팅층을 얻을 수 있다. 플라즈마 형성 가스로 He, Ar, N2, H2를 이용한다.
S 230 단계에서는 코팅된 코팅막을 열처리한다. 열처리는 용도 및 상태에 따라 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 대표적으로는 플레임(flame)에 의한 융착 방식 또는 코팅층을 형성한 이후 램프에 의한 가열 방식을 이용할 수 있으며, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. S 230 단계의 열처리는 필수적인 단계는 아니며 필요한 경우에만 적용될 수 있고, 이러한 열처리는 일반 용사 코팅의 경우에도 기본적으로 필수 공정은 아니나 필요에 따라 이용될 수 있다.
S 140 단계에서는 탑 코팅층을 치밀화하는 단계를 수행한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑 코팅을 치밀화하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 3에서 도시된 것처럼, 탑 코팅층을 치밀화하는 단계는, 치밀화를 위한 코팅액을 제조하는 단계(S 310); 코팅액에 상기 탑 코팅층이 형성된 기판을 담그는 단계(S 320); 및 기판을 건조시킨 후 열처리하는 단계(S 330)를 포함한다.
본 발명에서는 탑 코팅만 한 경우 기공 또는 균열들이 관찰됨을 확인하고, 이러한 기공 또는 균열들을 치밀화시키는 치밀화 코팅을 수행함으로써 더욱 내열성 및 내화학성을 높였다. 이러한 기공 또는 균열들은 보통 수십 nm 내지 mm 크기이며 이러한 기공 또는 균열을 통해 외부 가스가 산화 또는 침식 등을 일으킬 수 있으므로 기공 또는 균열 크기를 줄이는 치밀화 과정이 필요하다.
이러한 치밀화를 위한 코팅액은 희토류계 산화물, Al2O3, SiO2, ZrO2 중 어느 하나 이상을 액상화시킨 것을 이용한다. 액상화 가능한 희토류계 산화물이면 이용 가능할 수 있다.
치밀화를 위한 코팅액은 기판의 사용 온도에 따라 제어될 수 있다. 즉, 해당 기판(모재)의 사용 온도에 따라 고온 내구성이 좋은 희토류계 산화물을 이용할 수도 있고, 사용 온도가 아주 높지 않다면 Al2O3, SiO2, ZrO2 중 하나를 이용할 수도 있는 것이다. 즉, 사용 온도에 따라 치밀화를 위한 코팅 재료가 상이하게 제어될 수 있다. 구체적인 코팅액의 제조, 코팅 및 열처리 과정은 이하의 실시예에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.
지금까지 설명한 본 발명의 방법에 따라 제조된 치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판은, 고온 내열성 및 고온에서 내화학성을 나타낸다. 따라서, 이러한 비산화물 기판은 화학 플랜트, 항공기 엔진, 원자력 발전소, 우주 항공 재료로 이용 가능하다.
지금까지 본 발명의 내용에 대해서 설명하였으며, 이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
코팅 기재는 두께 3㎜, 직경 1inch의 코인 형태의 소결체 탄화규소(Silicon carbide, SiC, 99.9%, MAX-TECH, Korea) 기판을 이용하였다. 기판재와 코팅층의 부착력 증대를 위해 코팅 전에 기판 표면을 샌드 블라스팅으로 처리하였다. 이후 아세톤으로 30분간 초음파 세척 후 건조한 뒤 용사하였다.
코팅층 제조는 본드 코팅 및 탑 코팅으로 이루어진 이중 층 구조로 제조하였다. 본드 코팅 소재로는 Si(99.9%, Vesta, Sweden) 분말을 사용하였고, 탑 코팅으로는 Ytterbium disilicate(Yb2Si2O7)분말을 이용하였다. Yb2Si2O7 탑 코트를 제조하기 위한 원료 분말로는 Yb2O3 (99.9%, Materion, USA, 4μm) 와 SiO2 (99.9%, kojundo chemical, Japan, 4μm)분말을 1:2(mol. ratio)로 볼 밀을 통해 6시간 혼합하여 1500℃에서 12시간 하소한 Yb2Si2O7 분말을 준비하였다. 하소 조건은 승온 속도 5℃/min으로 12시간 동안 열처리한 후 1500℃ 조건을 선택하여 서스펜션 제조에 적용하였다. 10 wt%의 Yb2Si2O7과 에탄올 용매 900ml에 분산제로 dibuthyl phosphate를 0.5wt% 첨가하여 24시간 동안 지르코니아볼을 이용하여 볼 밀법으로 입자사이즈 약 4μm 사이즈의 서스펜션을 제조하였다. 본드 코팅 제조를 위한 서스펜션은 Si 분말을 10 wt% 준비하여 에탄올 용매 900ml에 투입하여 제조하였으며, 이때 분산제로 dibuthyl phosphate 0.5 wt%를 첨가하였다. 본드 코팅용 서스펜션은 4시간 동안 볼밀링을 통해 제조하였다. 이때 입자 사이즈는 약 3μm수준으로 관찰되었다.
플라즈마 스프레이 코팅 공정은 회전 테이블에 기판을 고정하고, 250 RPM로 회전하여 서스펜션을 용사하여 코팅층을 제조하였다. 본드 코팅과 탑 코팅을 제조 하기 이전에 Ar과 N2 가스의 혼합 조건 (Ar : N2 = 80 : 20)으로 70회 동안 플라즈마 조사를 통하여 예열을 하였다. 이때 기판재의 표면온도는 270℃ 였다. 기판재 표면에 본드 코팅을 증착하고자 예열과 같은 조건으로 플라즈마 용사하여 Si 본드 코트 층을 제조하였다. 탑 코팅은 1500℃ 하소한 분말로 제조한 서스펜션을 이용하여 Yb2Si2O7 조성으로 이루어진 코팅층을 제조하고자 하였다. 이때 가스 조건을 Ar 60-80 %, N2 10-20 %, H2 10-20 %을 분당 45 ml으로 흘려 투입하였고, 230A의 전류량 조건으로 코팅을 진행하였다.
이렇게 제작된 본드 코팅 및 탑 코팅이 이루어진 기판의 모식도는 도 4a에서 도시되어 있다.
이후 치밀화 과정을 진행하게 된다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 치밀화 과정을 수행하는 모식도를 도시하고, 도 4b는 도 4a의 기판에 대해 치밀화 과정이 이루어진 모식도를 도시한다.
치밀화 과정은 다음과 같이 이루어진다. 먼저 코팅액을 제조한다. 코팅액은 에탄올 100ml 에 Ytterbium(III) Nitrate pentahydrate(N3O3Yb·5H2O) 2mol + Tetraethyl orthosilicate(C8H20O4Si) 2mol 등을 각각 넣어 교반한다. 탑코팅(Yb-Si-O (Yb2SiO5, Yb2Si2O7)이 도 4a와 같이 기 적용된 시편을 제조된 코팅액에 담가, 탈포하며(기포제거) 건조시킨다. (진공 오븐, 60 ℃에서 1시간 건조) 이후 상압에서 1400 ℃에서 5시간 동안 열처리하였다.
도 6a 및 도 6b는 각각 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 기판과 치밀화 과정이 이루어진 기판에 대한 SEM 이미지를 도시한다.
도 6a 및 도 6b의 윗 이미지는 각각 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 기판과 치밀화 과정이 이루어진 이후의 기판에 대한 SEM 이미지로서 보는 것처럼 기공 또는 균열이 치밀화 이전에서는 많이 보이지만 치밀화 이후 급격히 줄어들었다.
도 6a 및 도 6b의 아래 이미지는 각각 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 기판 및 치밀화 과정이 이루어진 기판에 대한 습윤 산화 시험 후 무게 변화를 나타내는 것이다. 습윤 산화 저항성 평가는 1400℃의 온도에서 100hrs 동안 H2O 90% + O2 10% 분위기에서 진행되었다. 치밀화 과정이 이루어지지 아니한 경우에는 습윤 산화 시험 후 무게 변화가 0.08mg/cm2h였고, 치밀화 과정이 이루어진 경우에는 습윤 산화 시험 후 무게 변화가 0.0014mg/cm2h였다. 이를 통해서 치밀화 과정이 이루어진 경우 약 80배 이상의 내습윤산화 특성이 향상됨을 확인할 수 있었다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 비산화물 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 본드 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계를 포함하고,
    상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계는,
    치밀화를 위한 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 코팅액에 상기 탑 코팅층이 형성된 기판을 담그는 단계; 및
    상기 기판을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하며,
    상기 치밀화를 위한 코팅액은 희토류계 산화물, Al2O3, SiO2, ZrO2 중 어느 하나 이상을 액상화시킨 것을 포함하고,
    상기 본드 코팅층은 상기 기판의 재료의 열팽창 계수 및 상기 탑 코팅층 재료의 열팽창 계수의 사이의 값의 열팽창 계수를 갖는 재료를 이용하는,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비산화물 기판은 실리콘계 비산화물 기판인,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본드 코팅층은 실리콘계 물질로 이루어진,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계는,
    하소된 이트륨 실리케이트 또는 하소된 란타넘족 희토류 실리케이트 원료 분말이 분산된 현탁액을 준비하는 단계;
    서스펜션 플라즈마 스프레이(SPS: Suspension Plasma Spray) 방법을 이용해 상기 현탁액을 모재에 분사하여 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅된 코팅막을 열처리하는 단계를 포함하는,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 희토류 실리케이트는 란타넘족 희토류 실리케이트인,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 란타넘족 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 인,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 치밀화를 위한 코팅액은 상기 기판의 사용 온도에 따라 제어되는,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  10. 실리콘계 비산화물 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 실리콘계 본드 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 본드 코팅층 상에 이트륨 실리케이트 또는 희토류 실리케이트로 이루어진 탑 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계를 포함하고,
    상기 탑 코팅층을 치밀화하는 단계는,
    치밀화를 위한 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 코팅액에 상기 탑 코팅층이 형성된 기판을 담그는 단계; 및
    상기 기판을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 치밀화를 위한 코팅액은 희토류계 산화물, Al2O3, SiO2, ZrO2 중 어느 하나 이상을 액상화시킨 것을 포함하며,
    상기 본드 코팅층은 상기 기판의 재료의 열팽창 계수 및 상기 탑 코팅층 재료의 열팽창 계수의 사이의 값의 열팽창 계수를 갖는 재료를 이용하는,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 치밀화를 위한 코팅액은 상기 기판의 사용 온도에 따라 제어되는,
    비산화물 기판에 치밀화된 탑 코팅을 형성하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 9 항, 제 10 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며,
    고온에서 내화학성을 나타내는,
    치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비산화물 기판은 화학 플랜트, 항공기 엔진, 원자력 발전소, 우주 항공 재료로 이용 가능한,
    치밀화된 탑 코팅을 포함한 비산화물 기판.
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