DE102018216658A1

DE102018216658A1 - Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Erosions- und Korrosionsschutzschicht und Bauteil mit einer entsprechenden Schutzschicht

Info

Publication number: DE102018216658A1
Application number: DE102018216658.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schneiderbanger; Ralf Stolle; Thomas Uihlein; Philipp Utz; Wolfgang Eichmann
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-02
Also published as: DE112019004858A5; WO2020064041A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Erosions - und Korrosionsschutzschicht mit mindestens einer Metallschicht (2,4) und mindestens einer Keramikschicht (3,5), wobei die Metallschicht auf einem Grundwerkstoff (1) eines Substrats abgeschieden wird und wobei die Abscheidung der Metallschicht und der Keramikschicht durch plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung erfolgt, wobei zunächst ein plasmaunterstütztes Ätzen des Grundwerkstoffs (1) erfolgt und anschließend als Metallschicht (2,4) eine Cr - Schicht abgeschieden wird und darauffolgend als Keramikschicht (3,5) eine Schicht, die überwiegend CrAlN aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechend beschichtetes Bauteil.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Erosions - und Korrosionsschutzschicht mit mindestens einer Metallschicht und mindestens einer Keramikschicht, wobei die Metallschicht auf einem Grundwerkstoff eines Substrats bzw. Bauteils abgeschieden wird und wobei die Abscheidung der Metallschicht und der Keramikschicht durch plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD physical vapor deposition) erfolgt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein entsprechend hergestelltes Bauteil, insbesondere ein Bauteil einer Strömungsmaschine, wie beispielsweise eines Flugtriebwerks.
STAND DER TECHNIK
Bauteile von Strömungsmaschinen, wie von stationären Gasturbinen oder Flugtriebwerken, insbesondere Laufschaufeln, Leitschaufeln oder Turbinenauskleidungen (sogenannte shrouds) sind beim Betrieb vielfältigen Einflüssen ausgesetzt, die dazu führen, dass derartige Bauteile unterschiedliche Eigenschaften aufweisen müssen. So unterliegen derartige strömungsmechanisch belastete Bauteile einem erhöhten Verschleiß infolge von Oxidation, Korrosion und Erosion, sodass entsprechende Verschleißschutzbeschichtungen erforderlich sind, um die Lebensdauer der entsprechenden Bauteile zu erhöhen. Hierzu sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, wie sie beispielsweise in den Dokumenten EP 2 398 936 B1 , EP 2 155 929 B1 , EP 2 271 785 B1 und EP 3 246 430 A1 beschrieben sind.
Bei diesen Verschleißschutzbeschichtungen bzw. Erosionsschutzbeschichtungen werden üblicherweise mehrlagige Beschichtungen aufgebracht, die aus einer Abfolge von Schichten aus weichen und harten Materialien bestehen. Zudem ist es bekannt, diese Beschichtungen beispielsweise auf Chrom - Basis auszubilden, sodass durch den hohen Anteil an Chrom eine Oxidations - und Korrosionsschutzwirkung erzielt wird. Beispielsweise wird in der EP 3 246 430 A1 eine Schichtabfolge aus einer Metallschicht, einer Metalllegierungsschicht, einer Metall - Keramik - Gradientenschicht und einer nanostrukturierten Keramikschicht vorgeschlagen, die durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) oder durch kathodische Lichtbogenabscheidung (CatArc) abgeschieden werden können. Die Metallschicht kann hierbei aus einer Cr - Schicht, die Metalllegierungsschicht aus einer CrNi - Schicht, die Metall - Keramik - Gradientenschicht aus einer Cr_xAl_1-xN - Schicht sowie die nanostrukturierte Keramikschicht aus Keramikteilschichten aus CrAlN und CrN gebildet werden.
Obwohl damit bereits gute Schutzwirkungen erzielt werden, ist eine weitere Optimierung von entsprechenden Erosions - und Korrosionsschutzschichten erforderlich, sodass ein optimaler Kompromiss zwischen den verschiedenen Schutzwirkungen und einer kostengünstigen und effizienten Herstellung erreicht werden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Erosions - und Korrosionsschutzbeschichtung anzugeben, welche ein ausgewogenes Eigenschaftsprofil aufweist und in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden kann. Insbesondere soll eine entsprechend hergestellte Beschichtung eine gute Korrosions - und Oxidationsbeständigkeit sowie gute mechanische Eigenschaften gegenüber Erosionsangriff aufweisen.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung wird eine mehrlagige Erosions - und Korrosionsschutzschicht mit mindestens einer Metallschicht und mindestens einer Keramikschicht vorgeschlagen, wobei die Metallschicht auf einem Grundwerkstoff eines Substrats bzw. Bauteils abgeschieden wird. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Beschichtung eine Vielzahl von einzelnen Metall - und Keramikschichten aufweisen, die abwechselnd übereinander auf dem Substrat bzw. Bauteil abgeschieden werden können, jedoch beginnend mit der Metallschicht.
Gemäß der Erfindung sollen die Metallschicht und die Keramikschicht durch plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung abgeschieden werden, wobei zunächst ein plasmaunterstütztes Ätzen des Grundwerkstoffs des zu beschichtenden Bauteils erfolgt und anschließend eine Cr - Schicht als Metallschicht auf dem Grundwerkstoff abgeschieden wird und darauffolgend unmittelbar als Keramikschicht eine Schicht, die überwiegend CrAlN aufweist. Durch das Ätzen des Grundwerkstoffs durch plasmaunterstütztes Ätzen wird eine gute Anbindung der Beschichtung und somit gute Haftfestigkeit der Beschichtung auf unterschiedlichsten Grundwerkstoffen, wie beispielsweise Titanlegierungen, Eisenlegierungen, Nickellegierungen, Kobaltlegierungen oder keramischen Verbundwerkstoffen, wie faserverstärkten Keramiken erzielt. Das plasmaunterstützte Ätzen kann jedoch in einfacher Weise in derselben Bearbeitungskammer wie das nachfolgende Abscheiden der Beschichtung durch plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung erfolgen, sodass die Herstellung vereinfacht wird. Gleichzeitig bieten die eine oder mehreren Cr - Schichten und die eine oder mehreren CrAlN - bzw. Keramikschichten des Schichtenverbundes, die abwechselnd abgeschieden werden, eine hervorragende Oxidations - und Korrosionsbeständigkeit sowie Erosionsbeständigkeit.
Das Abschneiden der Metallschicht(en) und der Keramikschicht(en) kann unmittelbar im Anschluss an das Ätzen durchgeführt werden, sodass das Substrat bzw. Bauteil zwischen dem Ätzen und dem Abscheiden der Beschichtung nicht mehr der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt werden muss, sodass die Oberfläche nicht oxidiert werden kann.
Das plasmaunterstützte Ätzen kann durch Kathodenzerstäubung des Substrats, durch Ionenätzen, reaktives Ionenätzen oder Ionenstrahlätzen erfolgen. Besonders vorteilhaft ist, eine Beschichtungsanlage, wie beispielsweise eine Sputter - Anlage oder ein Anlage zum Lichtbogenverdampfen, so zu betreiben, dass für das Ätzen eine Kathodenzerstäubung des Substrats bzw. des Grundwerkstoffs des zu beschichtenden Bauteils erfolgen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine entsprechende Bias - Spannung mit negativem Potential an das Substrat angelegt wird, sodass aus dem gezündeten Plasma in der Bearbeitungskammer positiv geladene Ionen auf das zu beschichtende Substrat beschleunigt werden und dort Material entfernen. Anschließend kann in einer entsprechenden Beschichtungsanlage unmittelbar mit der Beschichtung des Substrats begonnen werden, indem die Bias - Spannung abgesenkt wird und die Zerstäubung entsprechender Targets, also eines Cr - Targets für die Beschichtung mit einer Cr - Schicht und / oder eines CrAl - Targets zur Abscheidung einer CrAlN - Schicht, begonnen wird.
Für die Herstellung einer Cr - Schicht kann ein Cr - Target verwendet werden, welches aus technisch reinem Chrom besteht und insbesondere mindestens 95 Gew.% Chrom aufweist, sodass eine entsprechende Cr - Schicht entsteht, bei der der Anteil anderer Bestandteile kleiner oder gleich 5 Gew.% ist. Alternativ kann die Metallschicht auch als Cr - Legierungsschicht mit einem überwiegenden Anteil an Chrom, z.B. einem Anteil von mehr als 50 Gew.% Chrom ausgeführt werden.
Die Keramikschicht kann als CrAlN - Schicht ausgeführt werden, wobei zur Herstellung ein CrAl - Target durch Kathodenzerstäubung oder Lichtbogenverdampfen zerstäubt werden kann und gleichzeitig in die Bearbeitungskammer Stickstoff eingelassen werden kann, sodass sich ein entsprechendes Nitrid bildet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Keramikschicht als CrAlN - Schicht mit eingelagerten CrN - Nanolagen ausgebildet sein, wobei die CrN - Nanolagen eine Verfestigung der Keramikschicht bewirken können und gleichzeitig Hindernisse für einen Rissfortschritt darstellen können.
Die CrN - Nanolagen können durch Zerstäuben bzw. Verdampfen des Cr - Targets neben dem CrAl - Target abgeschieden werden, wobei das Cr - Target kontinuierlich oder nur zeitweise bzw. intermittierend zerstäubt bzw. verdampft werden kann. Entsprechend können sich CrN - Nanolagen ausbilden, die als kontinuierliche Schicht entlang der Bauteil - oder Substratoberfläche oder als vereinzelte Nanopartikel in die Keramikschicht eingelagert sind, wobei sich bei den CrN - Nanolagen Schichtdicken bzw. Partikelgrößen parallel zur Bauteiloberfläche in einer Dicke von 1 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm ergeben können.
Die einzelnen Schichten, also die Metallschicht(en) und die Keramikschicht(en) können kontinuierlich nacheinander abgeschieden werden oder es kann eine Pause zwischengeschaltet werden, in welcher die Bearbeitungskammer durch Evakuieren gereinigt werden kann, um eine Vermischung der Zusammensetzung der einzelnen Schichten weitgehend zu vermeiden.
Die eine oder mehreren Metallschichten können eine Schichtdicke von jeweils 10 nm bis 2 µm aufweisen und die Keramikschichten können jeweils eine Schichtdicke von 200 nm bis 20 µm aufweisen. Die Gesamtschichtdicke der Erosions - und Korrosionsschutzschutzschicht kann 2 µm bis 100 µm betragen.
Die einzelnen Metallschichten und Keramikschichten können jeweils in gleicher Weise oder in unterschiedlicher Weise abgeschieden werden, was sowohl die Ausbildung der einzelnen Schichten als auch das Abscheideverfahren betrifft.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Bauteils mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtung und in
2 einen Querschnitt durch einen Teil eines Bauteils mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtung.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt in einer rein schematischen Darstellung einen Teil eines Bauteils, auf welchem eine erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht ist. Das Bauteil weist einen Grundwerkstoff 1 auf, auf dem eine Cr - Schicht 2 abgeschieden ist, wobei nachfolgend in Richtung der Außenseite des Bauteils auf der Cr - Schicht 2 eine Keramikschicht 3 aus CrAlN gebildet ist. Die Teilbeschichtung aus der Metallschicht 2 und der Keramikschicht 3 ist mehrmals aufgebracht, sodass über der Keramikschicht 3 eine zweite Metallschicht 4 in Form einer Cr - Schicht und darüber eine zweite Keramikschicht 5 aus CrAlN angeordnet sind.
Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtung, bei welchen auf einem Grundwerkstoff 1 wiederum eine Abfolge von abwechselnd angeordneten Metallschichten 2, 4 und Keramikschichten 3, 5 vorgesehen ist. Wie beim Ausführungsbeispiel der 1 sind auch beim Ausführungsbeispiel der 2 die Metallschichten 2,4 aus Cr - Schichten gebildet, während die Keramikschicht 3,5 durch CrAlN - Schichten gebildet sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 sind jedoch bei der Beschichtung der 2 in den CrAlN - Schichten 3,5 CrN - Nanolagen 6 eingelagert. Die CrN - Nanolagen 6 können als durchgehende Teilschichten entlang bzw. parallel zur Oberfläche des entsprechenden Bauteils vorliegen oder als einzelne Nanopartikel, sodass entlang bzw. parallel zur Oberfläche des Bauteiles die CrN - Nanolagen 6 nicht durchgehend als Schicht vorgesehen sind.
Die entsprechenden Schichten können in einer plasmaunterstützten PVD - Anlage, beispielsweise in einer Anlage für Lichtbogenverdampfung mit einer zusätzlichen Sputter - Funktion auf das zu beschichtende Substrat aufgebracht werden.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtung sieht zunächst ein Ätzen des Grundwerkstoffs 1 bzw. der Oberfläche des Substrats bzw. Bauteils vor, auf dem die Beschichtung aufgebracht werden soll. Das Ätzen kann durch plasmagestütztes Ätzen erfolgen, wobei beispielsweise das Substrat, auf dem die Beschichtung aufgebracht werden soll, als Target für eine Kathodenzerstäubung verwendet wird. Darüber hinaus kann das Ätzen des Grundwerkstoffs 1 durch Ionenätzen, reaktives Ionenätzen oder Ionenstrahlätzen durchgeführt werden. Beispielsweise kann an das Bauteil bzw. Substrat mit dem zu beschichtenden Grundwerkstoff 1 eine sogenannte Bias-Spannung im Bereich von 200 bis 1000 V mit negativem Potenzial angelegt werden, sodass bei einem gezündeten Plasma in der Bearbeitungskammer Ionen des Plasmas auf das Substrat beschleunigt werden und dort beim Auftreffen Material entfernen (Sputtern). Gleichzeitig können ein oder mehrere Targets, die sich in der Bearbeitungskammer für die nachfolgende Beschichtung befinden mit einem niedrigen negativen Potential belegt werden, um eine ungewollte Beschichtung der Targets während des Ätzens zu vermeiden. Beispielsweise kann an einem Chrom - Target, welches für die nachfolgende Beschichtung mit einer Cr - Schicht in der Bearbeitungskammer vorgesehen sein kann, eine negative Spannung im Bereich von 10 bis 40 V, insbesondere 13 bis 25 V angelegt werden. Für ein CrAl - Target, welches für die nachfolgende Beschichtung einer CrAlN - Schicht Verwendung findet, kann eine negative Spannung im Bereich von 0 bis 50 V, insbesondere 13 bis 25 V angelegt werden, sodass sich eine Stromstärke am CrAl - Target von 50 bis 300 A, vorzugsweise 110 bis 200 A einstellt. Der Stromfluss am Chrom - Target kann in diesem Fall im Bereich von 90 bis 185 A, insbesondere 110 bis 150 A gewählt werden, während am zu beschichtenden Substrat ein Stromfluss von 5 bis 40 A, insbesondere 5 bis 15 A eingestellt werden kann.
Beim Ätzen kann eine Argon - Atmosphäre mit einem Druck kleiner oder gleich 0,5 * 10^-2 mbar, insbesondere im Bereich von 0,5 * 10^-4 bis 5 * 10^-3 mbar eingestellt werden, wobei ein Argonzufluss von 5 bis 200 sccm (Standardkubikzentimeter pro Minute), insbesondere 10 bis 200 sccm in die Bearbeitungskammer eingestellt werden kann. Die Temperatur kann in der Bearbeitungskammer bei 200°C bis 500°C eingestellt werden.
Nachfolgend zum Vorbereiten der zu beschichtenden Oberfläche durch Ätzen kann unmittelbar mit der Abscheidung der Metallschicht 2, also der Cr - Schicht, begonnen werden. Hierzu kann die negative Bias - Spannung am zu beschichtenden Substrat auf 0 bis 500 V, insbesondere 20 bis 100 V abgesenkt werden, beispielsweise durch stufenweises Absenken in Schritten von 50 bis 100 V. Gleichzeitig kann am Chrom - Target eine negative Spannung im Bereich von 10 bis 50 V, insbesondere 13 bis 25 V eingestellt werden, sodass sich ein Stromfluss am Chrom - Target im Bereich von 90 bis 250 A, insbesondere 150 bis 220 A ergibt, während der Stromfluss am Substrat bei der verringerten Bias - Spannung auf 5 bis 40 A, insbesondere 5 bis 15 A eingestellt wird. Bei der Abscheidung der Cr - Schicht wird wiederum eine Argon - Atmosphäre mit einem Druck von 5 * 10^-2 mbar, insbesondere im Bereich von 1 * 10^-3 mbar bis 5 * 10^-2 mbar mit einer Flussrate des Argon - Gases im Bereich von 5 bis 200 sccm, insbesondere 10 bis 100 sccm eingestellt werden. Die Temperatur kann im Bereich von 200°C bis 500°C, insbesondere 250°C bis 500°C gewählt werden.
Nach dem Abscheiden der Cr - Schicht 2 wird eine CrAlN - Schicht 3 abgeschieden, wobei zwischen der Abscheidung der beiden Schichten die Bearbeitungskammer beispielsweise für eine Zeitdauer von bis zu 3 h evakuiert werden kann, um zu vermeiden, dass eine zu starke Vermischung im Übergangsbereich der Schichtzusammensetzungen erfolgt. Allerdings ist es auch möglich, dass der Wechsel von der Abscheidung der einen Schicht zur anderen Schicht kontinuierlich erfolgt, wobei kontinuierlich oder stufenweise die Abscheidebedingungen geändert werden bzw. von einem Target auf das andere Target, die sich vorteilhafterweise in der gleichen Bearbeitungskammer befinden, umgeschaltet wird. Hierzu wird die Bias - Spannung am Substrat auf eine negative Spannung von 10 bis 100 V, insbesondere 15 bis 40 V und einen Stromfluss von 5 bis 100 A, vorzugsweise 5 bis 50 A eingestellt, während an dem CrAl - Target ein negatives Potential von 10 bis 50 V, insbesondere 13 bis 25 V und ein Strom von 10 bis 1200 A, insbesondere 150 bis 800 A eingestellt werden. Zusätzlich wird zu der Argon - Atmosphäre zusätzlich Stickstoff für die Bildung von Nitriden in die Bearbeitungskammer eingeführt. Der Stickstoff kann mit einer Zuflussgeschwindigkeit von 200 bis 1000 sccm, insbesondere 400 bis 800 sccm zugeführt werden, während die Argonzufuhr auf 0 bis 300 sccm, insbesondere 0 bis 100 sccm eingestellt wird. Der Druck in der Bearbeitungskammer wird wiederum im Bereich von kleiner oder gleich 5 * 10^-2 mbar, insbesondere im Bereich von 1 * 10^-3 mbar bis 5 * 10^-2 mbar gewählt, wobei die Temperatur im Bereich von 200°C bis 500 °C, insbesondere 250° bis 500 °C liegt.
Zusätzlich zu der Zerstäubung des CrAl - Targets zur Ausbildung der CrAlN - Schicht 3 kann ein Cr - Target zusätzlich zerstäubt werden, sodass sich eine sogenannte CrN - Nanolagigkeit, also die Ausbildung von Cr - Nanolagen 6 in der CrAlN - Schicht 3 ergibt. Das Cr - Target kann dabei kontinuierlich oder nur zeitweise bzw. intermittierend betrieben werden, wobei eine negative Spannung im Bereich von 0 bis 50 V, insbesondere 13 bis 25 V an das Cr - Target angelegt werden kann, sodass sich ein Stromfluss von 0 bis 250 A, insbesondere 0 bis 200 A ergibt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Grundwerkstoff (Substrat)
2: Metallschicht (Cr - Schicht)
3: Keramikschicht (CrAlN - Schicht)
4: Metallschicht (Cr - Schicht)
5: Keramikschicht (CrAlN - Schicht)
6: CrN - Nanolagen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2398936 B1 [0002]
EP 2155929 B1 [0002]
EP 2271785 B1 [0002]
EP 3246430 A1 [0002, 0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Erosions - und Korrosionsschutzschicht mit mindestens einer Metallschicht (2,4) und mindestens einer Keramikschicht (3,5), wobei die Metallschicht auf einem Grundwerkstoff (1) eines Substrats abgeschieden wird und wobei die Abscheidung der Metallschicht und der Keramikschicht durch plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein plasmaunterstütztes Ätzen des Grundwerkstoffs (1) erfolgt und anschließend als Metallschicht (2,4) eine Cr - Schicht abgeschieden wird und darauffolgend als Keramikschicht (3,5) eine Schicht, die überwiegend CrAlN aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Metall - und Keramikschichten abwechselnd abgeschieden werden, wobei die Abscheidung für mehrere Schichten des gleichen Typs gleich oder unterschiedlich erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen und die Abscheidung in derselben Bearbeitungskammer für das Ätzen und das Abscheiden und / oder unter Ausschluss des Kontakts des Substrats mit der Umgebungsatmosphäre zwischen dem Ätzen und der Abscheidung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das plasmaunterstützte Ätzen mindestens ein Verfahren aus der Gruppe ausgewählt wird, die Kathodenzerstäubung des Substrats, Ionenätzen, reaktives Ionenätzen und Ionenstrahlätzen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plasmaunterstützte physikalische Dampfphasenabscheidung durch Kathodenzerstäubung oder Lichtbogenverdampfen eines Targets erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Cr - Schicht als reine Cr - Schicht, insbesondere mit einem Anteil anderer Bestandteile kleiner oder gleich 5 Gew.%, oder als Cr - Legierungsschicht mit einem überwiegenden Anteil an Cr abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3,5) als CrAlN - Schicht unter Zugabe von Stickstoff und Verwendung eines CrAl - Targets abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3,5) als CrAlN - Schicht mit eingelagerten CrN - Nanolagen (6) unter Zugabe von Stickstoff und Verwendung eines CrAl - Targets und eines Cr - Targets abgeschieden wird, wobei insbesondere die CrN - Nanolagen (6) als durchgehende Lagen oder vereinzelte Nanopartikel in die CrAlN - Schicht eingelagert werden und / oder wobei vorzugsweise die CrN - Nanolagen Schichtdicken von 1 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung der Keramikschicht (3,5) das Cr - Target ständig, zeitweise, intermittierend oder nicht mit Spannung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (2,4) und die Keramikschicht (3,5) kontinuierlich nacheinander abgeschieden oder nach zwischengeschalteten Pausen zur Reinigung einer Bearbeitungskammer, in der die Abscheidung erfolgt, abgeschieden werden.
Bauteil mit einem Grundwerkstoff (1) und einer auf dem Grundwerkstoff insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche abgeschiedenen Erosions - und Korrosionsschutzschicht, die mindestens eine Metallschicht (2,4) und mindestens eine Keramikschicht (3,5) umfasst, wobei die Metallschicht auf dem Grundwerkstoff abgeschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallschicht eine Cr - Schicht abgeschieden ist und unmittelbar darauffolgend als Keramikschicht eine Schicht, die überwiegend CrAlN aufweist.
Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Metall - und Keramikschichten abwechselnd aufeinander abgeschieden sind.
Bauteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschichten (2,4) eine Schichtdicke von jeweils 10 nm bis 2 µm aufweisen und / oder die Keramikschichten (3,5) eine Schichtdicke von jeweils 200 nm bis 20 µm aufweisen und / oder die Erosions - und Korrosionsschutzschicht eine Gesamtschichtdicke von 2 µm bis 100 µm aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (3,5) als CrAlN - Schicht mit eingelagerten CrN - Nanolagen ausgebildet ist, wobei insbesondere die CrN - Nanolagen als durchgehende Lagen oder als vereinzelte Nanopartikel in die CrAlN - Schicht eingelagert sind und / oder wobei vorzugsweise die CrN - Nanolagen Schichtdicken von 1 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 50 nm aufweisen
Bauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (1) ausgewählt ist aus der Gruppe, die Ti-, Fe- , Ni-, Co- Legierungen und keramischen Verbundwerkstoffe und faserverstärkte Keramiken umfasst.
Bauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Bauteil einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Flugtriebwerks, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe die Laufschaufeln, Leitschaufeln, Strömungskanalbegrenzungen und Blisken umfasst.