WO2007118439A1 - Verfahren zur herstellung einer wärmedämmschicht und wärmedämmschicht für ein bauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer wärmedämmschicht und wärmedämmschicht für ein bauteil Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a ceramic thermal barrier coating on a component for use in compressor and turbine components by means of a vapor deposition method and to a thermal barrier coating for components for use in compressor and turbine components, wherein the thermal barrier coating usually comprises a columnar or stalk-like structured ceramic thermal barrier coating and the columns or stems are oriented substantially perpendicular to a component surface.
  • the invention further relates to a component for use in compressor and turbine components consisting of a metallic substrate and a heat-insulating layer at least partially applied to the metallic substrate.
  • ⁇ method for producing a ceramic thermal barrier coating on components in particular for use in compressor and turbine components are known.
  • a ceramic layer is applied to the component either by a plasma spraying process or by means of physical vapor deposition (PVD).
  • PVD physical vapor deposition
  • the columns or stems have a constant thickness along their length.
  • a columnar substructure of the columns or stems is homogeneous.
  • the ceramic thermal barrier coatings produced in this way have the advantage over the thermal barrier coatings produced by a thermal spray process that they have improved thermal resistance due to the pillar structure.
  • the individual stems or columns to expand and 'contraction allow the stems to structure, without leading to tensions that can lead to individual in extreme cases, to break off parts of the thermal barrier coating.
  • the additional application of heat-insulating ceramic layers to said components the component material temperature is lowered and thus maintain the strength.
  • Zirconium oxide with various stabilizers, in particular yttrium oxide is usually used as the ceramic material.
  • a method for producing ceramic thermal barrier coatings and corresponding thermal barrier coatings for metallic components for use in compressor and turbine components are known from DE 601 03 526 T2, the DE 693 18 856 T2 and US Pat. Nos. 4, 321, 311 A., 4, 401, 697 A, 4, 405, 659 A and 5, 514, 482.
  • a disadvantage of the known methods for producing ceramic thermal barrier coatings, as well as thermal barrier coatings produced therefrom is j edoch that abl through the use of physical vapor agerungsver- drive 1 relatively dense columnar or. stem-like structures arise.
  • the relatively high density disadvantageously favors the heat flow within the ceramic thermal barrier coating.
  • a component for. Use in compressor and turbine components to provide consisting of a metallic substrate and a thermal barrier coating at least partially applied to the metallic substrate, wherein the 'thermal barrier coating has a compared to known thermal barrier coatings, in particular significantly, reduced thermal conductivity.
  • a method for producing a ceramic thermal barrier coating on a component for use in compressor and turbine components comprises a vapor deposition method comprising the following steps: a) providing a ceramic vapor for deposition on the component; b) deposition of the ceramic vapor on the component to form a columnar or stalk-like . structured thermal barrier coating, 'wherein the pillars or stems are oriented substantially perpendicular to a component surface; and c) varying at least one process parameter during process step b), such that the The resulting heat-insulating layer comprises columns or stems which alternately have decreasing and enlarging diameters.
  • the vapor deposition process is a physical vapor deposition process, such as an electron beam vapor deposition process.
  • the resulting columns or stems alternately have decreasing and increasing diameters. Due to the alternately decreasing and enlarging diameters in the course of the layer formation of the thermal barrier coating, pores develop between the individual columns or stems, which contribute to a significant reduction of the heat flow and thus the thermal conductivity of the resulting thermal barrier coating.
  • the feature of the decreasing and enlarging diameter is also to be understood in particular as meaning that adjacent columns or stems at least in sections do not touch each other over their length and do not run parallel. The same applies to a possibly occurring substructure. Prevent also advantageously the small diameter of the individual stems or columns heat flow mas ⁇ -intensive, so it is also concluded to a significant reduction of the thermal conductivity of the resultant thermal barrier coating.
  • the process is carried out in a coating chamber, in particular a vacuum chamber.
  • a coating chamber in particular a vacuum chamber.
  • the component is usually heated or heated at least on the component surface to be coated.
  • process step b are fed) oxygen and inert gas and the varying of at least a 'process parameters during process step c) processing the variation of the partial pressure of oxygen and / or the inert gas during the coating or included in the coating chamber ,
  • the partial pressures and also the total pressure can be regulated via the gas flows or the pumping power.
  • the component to be coated is moved and the variation of at least one process parameter during the process step c) the variation of Type of component movement and / or component speed during loading 'layering includes.
  • the component can in particular be rotated, so that the variation of at least one process parameter during the method step c) comprises the variation of the rotational speed during the coating.
  • the variation of. at least one process parameter during the process step c) comprises the variation of the deposition rate of the ceramic vapor on the component during the coating.
  • a variation of the pressure during the coating or in the coating chamber for varying at least one process parameter during the process step c) is possible.
  • the layered structure of the ceramic thermal barrier coating according to the invention results, with the resulting columns or stems alternately shrinking and enlarging diameters along their longitudinal extent.
  • the ker, amic vapor or the ceramic material used comprises zirconium oxide, yttrium oxide or a mixture thereof. Other ceramic materials are conceivable.
  • the thermal barrier coating is deposited in a thickness between 1 and 400 microns, but other layer thicknesses are conceivable.
  • an adhesive layer is at least partially formed between the component surface to be coated and in the thermal barrier coating.
  • the adhesive layer may consist of MCrAlY-alloyed / Al-enriched surfaces, or Pt / Al.
  • the adhesive layer can be applied by means of known thermal spraying, galvanic, diffusion treatment or by means of physical Darapfablagerungs vide.
  • at least partially an intermediate layer of aluminum oxide is formed between the component surface to be coated and the adhesive layer.
  • a thermal barrier coating according to the invention is made of ceramic material and 'has a columnar or columnar grain structure or like structure, the columns or stems are oriented substantially perpendicular to a component surface.
  • the columns or stems have decreasing and increasing diameters along their longitudinal extent.
  • the grain boundaries of the individual columns or stems may at least partially touch each other, pore spaces are advantageously formed between the individual columns or stems. det.
  • the ceramic material of the thermal barrier coating comprises zirconium oxide, yttrium oxide or a mixture thereof.
  • the thermal barrier coating usually has a thickness between 1 and -400 microns, although other thicknesses are conceivable.
  • An inventive component for use 'in compressor and turbine components made of a metallic substrate and one on the metallic substrate at least partially applied thermal barrier coating according to the invention, as described above.
  • a correspondingly coated member has due to the significant reduction of the thermal conductivity of the thermal barrier coating of the present invention a significantly lower Ver 'wear rate at a correspondingly higher service life. .
  • At least partially an adhesive layer in particular of MCrAlY and Pt / Al, may be formed between the substrate and the thermal barrier coating. It is also possible that at least partially an intermediate layer of aluminum oxide is formed between the substrate and the adhesive layer.
  • the component according to the invention is in particular 1 part of a gas turbine, nentriebwerks.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a component with a thermal barrier coating according to the prior art.
  • Fig. 2 i is a schematic sectional view of a component with a thermal barrier coating according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a component or a metallic substrate 18 with a heat-insulating material arranged thereon.
  • Layer 22 An adhesive layer 20, in particular of MCrAlY or Pt / Al, is formed between the heat-insulating layer 22 and the component surface 16.
  • the thermal barrier coating 22, 22 has a columnar or stalk-like structure, wherein the individual columns or stems 24 are aligned substantially perpendicular to the component surface 16.
  • the grain boundaries 26, 28 each of different columns 24 touch . This results in a relatively dense columnar structure, which favors the heat flow within the ceramic thermal barrier coating 22.
  • FIG. 2 shows, in a schematic sectional view, a ceramic thermal barrier coating 10 which has been applied or deposited on a component surface 16 of the component 18.
  • the thermal barrier coating 10 in turn consists of columns or stems 12 which are aligned in 'substantially perpendicular to the component surface sixteenth
  • the columns or stems 12 * illustrated in FIG. 2 have alternatingly decreasing and increasing diameters d, D along their longitudinal extent.
  • the grain boundaries 30 of the individual stems at least partly touch, but that form spaces 14 are formed between the individual columns or stems 12. Due to the small diameter, d in the individual stems or individual columns, the heat flow within the thermal barrier coating 10 is hindered massively.
  • the density of the thermal barrier coating 10 is significantly reduced by the pores 14, so that thereby also the heat flow within the thermal barrier coating 10 is significantly reduced.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht (10) auf einem Bauteil (18) zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten mittels eines Dampfablagerungsverfahrens, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellung eines Keramikdampfs zur Ablagerung auf dem Bauteil (18); b) Ablagerung des Keramikdampfs auf dem Bauteil (18) zur Ausbildung einer säulen- oder stängelartig strukturierten Wärmedämmschicht, wobei die Säulen oder Stängel (12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche (16) ausgerichtet sind; und c) Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts (b), derart dass die resultierende Wärmedämmschicht Säulen oder Stängel (12) umfasst, die abwechselnd sich verkleinernde und sich vergrössernde Durchmesser (d,D) aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wärmedämmschicht für Bauteile (16) zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten, wobei die Wärmedämmschicht (10) aus einer säulen- oder stängelartig strukturierten keramischen Wärmedämmschicht besteht und die Säulen oder Stängel (12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche (16) ausgerichtet sind. Erfindungsgemäss weisen die Säulen oder Stängel (12) abwechselnd sich verkleinernde und sich vergrössernde Durchmesser (d,D) auf.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Wärmedäinmschicht und Wärmedämmschicht für ein Bauteil
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht auf einem Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten mittels eines Dampfablagerungsverfahrens sowie eine Wärmedämmschicht für Bauteile zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten, wobei die Wärmedämmschicht üblicherweise aus einer säulen- oder stängelartig strukturierten keramischen Wärmedäinmschicht besteht und die Säulen oder Stängel im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche ausgerichtet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten bestehend aus einem metallischen Substrat und einer auf das metallische Substrat zumindest teilweise aufgebrachten Wärmedämmschicht.
Aus dem Stand der ^Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht auf Bauteilen, insbesondere zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten, bekannt. Dabei wird eine Keramikschicht entweder durch ein Plasmaspritzverfahren oder mittels physikalischem Dampfablagerungsverfahren (PVD) auf das Bauteil aufgebracht. Durch die Verwendung von physikalischen Dampfablagerungsverfahren, insbesondere auch der Elektronenstrahlbedampfung (EB-PVD) , entstehen Keramik- 'schichten mit stängel- oder säulenförmigen Strukturen. Die Säulen bzw. Stängel weisen dabei über ihre Länge eine konstante Dicke auf. Auch eine säulenartige Unterstruktur der Säulen bzw. Stängel ist homogen. Derartig hergestellte keramische Wärmedämmschichten haben gegenüber den durch einen thermischen Spritzprozess hergestellten Wärmedämmschichten den Vorteil, dass sie infolge der Säulenstruktur eine verbesserte Thermowechsel- beständigkeit aufweisen. Zudem lassen die einzelnen Stängeln oder Säulen ein Ausdehnen und 'Zusammenziehen des Stängelgefüges zu, ohne dass es zu Spannungen kommt, die im Extremfall zum Abplatzen einzelner Teile der Wärmedämmschicht führen können. Durch das zusätzliche Auftragen von wärmedämmenden Keramikschichten auf die genannten Bauteile wird die Bauteilwerkstofftemperatur erniedrigt und damit die Festigkeit erhalten. Als keramischer Werkstoff wird dabei meistens Zirkoniumoxid mit verschiedenen Stabilisatoren, insbesondere Yttriumoxid, verwendet. Verfahren zur Herstellung keramischer Wärmedämmschichten und entsprechende Wärmedämmschichten für metallische Bauteile zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten sind aus der DE 601 03 526 T2, der DE 693 18 856 T2 sowie den US-Patentschriften Nr . 4 , 321 , 311 A., 4 , 401 , 697 A, 4 , 405 , 659 A sowie 5 , 514 , 482 bekannt .
Nachteilig an den bekannten Verfahren zur Herstellung von keramischen Wärmedämmschichten sowie den daraus hergestellten Wärmedämmschichten ist j edoch, dass durch die Verwendung von physikalischen Dampf abl agerungsver-1 fahren relativ dichte säulen- bzw . stängelartige Strukturen entstehen . Die relativ hohe Dichte begünstigt j edoch nachteiligerweise den Wärme- fluss innerhalb der keramischen Wärmedämmschicht .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungs gemäße Wärmedämmschicht für ein Bauteil mit einer insbesondere deutlich reduzierten Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen .
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht bereitzustellen, bei dem die resultierende Wärmedämmschi.cht eine deutliche, insbesondere reduzierte Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Zudem ist es weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zur . Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten bestehend aus einem metallischen Substrat und einer auf das metallische Substrat zumindest teilweise aufgebrachten Wärmedämmschicht bereitzustellen, wobei die 'Wärmedämmschicht eine gegenüber bekannten Wärmedämmschichten, insbesondere deutlich, reduzierte Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Wärmedämmschicht gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie ein Bauteil gemäß den Merkmalen, des Anspruchs 20.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer, keramischen Wärmedämmschicht auf einem Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten umfasst ein Dampfablagerungsverfahren mit folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellung eines Keramikdampfs zur Ablagerung auf dem Bauteil; b) Ablagerung des Keramikdampfs auf dem Bauteil zur Ausbildung einer säulen- oder stängelartig. strukturierten Wärmedämmschicht,' wobei die Säulen oder Stängel im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche ausgerichtet sind; und c) Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts b) , derart, .dass die re- sultierende Wärmedämnαschicht Säulen oder Stängel umfasst, die abwechselnd sich verkleinernde und sich vergrößernde Durchmesser aufweisen. Bei dem Dampfablagerungsverfahren handelt es sich insbesondere um ein physikalisches Dampfablagerungsverfahren, wie zum Beispiel ein Elektronenstrahl- Dampfablagerungsverfahren. Es ist jedoch auch denkbar ein Kathodenzerstäubungsverfahren oder ein Lichtbogenverdampfungsverfahren sowie CVD- Verfahren einzusetzen. Durch die Verwendung eines Dampfablagerungsverfah- rens ist gewährleistet, dass die entstehende Wärmedämmschicht säulen- o- der stängelartig strukturiert ist und somit bereits bekannte Vorteile derartig strukturierter keramischer Wärmedämmschichten erhalten bleiben. Erfindungsgemäß weisen die entstehenden Säulen oder Stängel abwechselnd sich verkleinernde und sich vergrößernde Durchmesser auf. Durch die sich abwechselnd verkleinernden und vergrößernden Durchmesser im Laufe der Schichtentstehung der Wärmedämmschicht .entstehen Poren zwischen den einzelnen Säulen oder Stängeln, die zu einer deutlichen Reduzierung des Wärmeflusses und damit der Wärmeleitfähigkeit der entstehenden Wärmedamm- schicht beitragen. Das Merkmal der sich verkleinernden und vergrößernden Durchmesser ist dabei insbesondere auch so zu verstehen, dass sich benachbarte Säulen bzw. Stängel zumindest abschnittsweise über ihre Länge nicht berühren und nicht parallel verlaufen. Selbiges gilt für eine .eventuell auftretende Unterstruktur. Zudem verhindern vorteilhafterweise die kleinen Durchmesser der einzelnen Stängel oder Säulen den Wärmefluss mas- ■ siv, so dass es auch dadurch zu einer erheblichen Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der entstehenden Wärmedämmschicht kommt.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfah- ' r'ens wird das 'Verfahren in einer Beschichtungskammer, insbesondere einer Vakuumkammer, durchgeführt. Dabei wird das zu beschichtende Bauteil in die Beschichtungskammer eingeführt und die keramische 'Wärmedämmschicht darauf abgelagert. Das Bauteil wird üblicherweise zumindest an der zu beschichteten Bauteiloberfläche erwärmt bzw. erhitzt.
Zudem ist es möglich, dass während des Verfahrensschritts b) Sauerstoff und Inertgas zugeleitet werden und die Variierung von mindestens einem' Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung des Partialdrucks von Sauerstoff und/oder dem Inertgas während der Beschich- tung oder in der Beschichtungskammer umfasst. Dabei können die Partial- drücke und auch der Gesamtdruck über die Gasflüsse oder die Pumpleistung geregelt werden.
Es ist aber auch möglich, dass während des Verfahrensschritts b) das zu beschichtende Bauteil bewegt wird und die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung der Art der Bauteilbewegung und/oder Bauteilgeschwindigkeit während der Be- ' Schichtung umfasst. Dabei kann das Bauteil insbesondere rotiert werden, so dass die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung der Drehzahl während der Beschichtung umfasst. Des Weiteren ist es möglich, dass die Variierung von. mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschrit.ts c) die Variierung der Abscheiderate des Keramikdampfs auf das Bauteil während der Beschichtung umfasst. Schließlich ist auch eine Variierung des Drucks während der Beschichtung oder in der Beschichtungskammer zur Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) möglich. Durch die genannten Maßnähmen ergibt sich die erfindungsgemäße Schichtstruktur der keramischen Wärmedämmschicht, wobei die entstehenden Säulen oder Stängel abwechselnd sich verkleinernde und sich 'vergrößernde Durchmesser entlang ihrer Längserstreckung aufweisen-
, In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Ker,amikdampf bzw. das verwendete Keramikmaterial Zirkoniumoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung hiervon. Auch andere keramische Materialien sind denkbar. Üblicherweise wird die Wärmedämmschicht in einer Dicke zwischen 1 und 400 um abgelagert, jedoch sind auch andere Schichtdicken denkbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens wird zwischen der zu beschichtenden Bauteiloberfläche und in der Wärmedämmschicht zumindest teilweise eine Haftschicht ausgebildet. Die Haftschicht kann dabei aus MCrAlY alitierten/Al-angereicherten Oberflächen, ■ oder Pt/Al bestehen. Die Haftschicht kann dabei mittels bekannter thermischer Spritzverfahren, galvanischer-, Diffusionsbehandlungsverfahren oder auch mittels physikalisdher Darapfablagerungsverfahren aufgetragen werden. Zudem ist es in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, dass zwischen der zu beschichtenden Bauteiloberfläche und der Haftschicht zumindest teilweise eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxid ausgebildet wird.
Eine erfindungsgemäße Wärmedämmschicht besteht aus Keramikmaterial und 'weist eine säulen- oder stängelartige Struktur bzw. Kornstruktur auf, wobei die Säulen oder Stängel im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche ausgerichtet sind. Erfindungsgemäß weisen die Säulen oder Stängel sich verkleinernde und sich vergrößernde Durchmesser entlang ihrer Längserstreckung auf. Die Korngrenzen der einzelnen Säulen oder Stängel können sich dabei zumindest teilweise berühren, zwischen den einzelnen Säulen oder Stängeln werden vorteilhafterweise Porenräume ausgebil- det. Durch die erf'indungsgemäße Struktur bzw. Ausbildung der einzelnen Säulen oder.Stängel ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht, da die kleinen Durchmesser der Einz'el- stängel den Wärmefluss massiv behindern. Zudem vermindern die innerhalb der Wärmedämmschicht ausgebildeten Poren den Wärmefluss signifikant.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Wärmedämmschicht umfasst das Keramikmaterial der Wärmedämmschicht Zirkoniumoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung hiervon. Die Verwendung anderer geeigneter Keramikmaterialien zur Ausbildung der Wärmedämmschicht ist jedoch ebenfalls denkbar. Die Wärmedämmschicht weist üblicherweise eine Dicke zwischen 1 und -400 μm auf, wobei auch andere Dicken denkbar sind.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinen- ' komponenten besteht aus einem metallischen Substrat und einer auf das metallische Substrat zumindest teilweise aufgebrachten erfindungsgemäßen Wärmedämmschicht, wie im Vorhergehenden beschrieben. Ein entsprechend beschichtetes Bauteil weist aufgrund der deutlichen Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht gemäß vorliegender Erfindung eine deutlich geringere Ver'schleißrate bei einer entsprechend höheren Lebensdauer auf. ,
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils kann zwischen dem Substrat und der Wärmedämmschicht zumindest teilweise eine Haftschicht, insbesondere aus MCrAlY und Pt/Al ausgebildet sein. Es ist zudem möglich, dass zwischen dem Substrat und der Haftschicht zumindest teilweise eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxid ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Bauteil ist insbesondere1 Bestandteil eines Gasturbi- , nentriebwerks .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Aüs- führungsbeispiels . Dabei zeigen: ι '■
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteils mit einer Wärmedämmschicht gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 2 i eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteils mit einer erfindungsgemäßen Wärmedämmschicht.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Bauteil bzw. ein metallisches Substrat 18 mit einer darauf angeordneten Wärmedämm- schicht 22. Zwischen der Wärπiedämmschicht 22 und der Bauteiloberfläche 16 ist eine Haftschicht 20, insbesondere aus MCrAlY oder Pt/Al, ausgebildet. Man erkennt, dass die Wärmedämmschicht ,22 eine säulen- oder stängelartige Struktur aufweist, wobei die einzelnen Säulen oder Stängel 24 im Wesentlichen senkrecht zu der Bauteiloberfläche 16 ausgerichtet sind. Die Korngrenzen 26, 28 jeweils unterschiedlicher Säulen 24 berühren .sich dabei über die Längserstreckung der Stängel 24. Dadurch ergibt sich eine relativ dichte kolumnare Struktur, die den Wärmefluss innerhalb der keramischen Wärmedämmschicht 22 begünstigt.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine keramische Wärmedämmschicht 10, die auf eine .Bauteiloberfläche 16 des Bauteils 18 aufgetragen bzw. dort abgelagert worden ist. Man erkennt, dass die Wärmedämmschicht 10 wiederum aus Säulen oder Stängeln 12 besteht, die im' Wesentlichen senkrecht zu der Bauteiloberfläche 16 ausgerichtet sind. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten bekannten Säulenstruktur Weisen die in Fig. 2 dargestellten Säulen ode'r Stängel 12* sich abwechselnd verkleinernde und sich vergrößernde Durchmesser d, D - entlang ihrer Längserstreckung - auf. Man erkennt, dass sich die Korngrenzen 30 der einzelnen Stängel zumindest, teilweise berühren, jedoch zwischen den einzelnen Säulen oder Stängeln 12 Formräume 14 ausgebildet sind. Durch die kleinen Durchmesser, d in den Einzelstängeln oder Einzelsäulen wird der Wärmefluss innerhalb der Wärmedämmschicht 10 massiv behindert. Zudem wird durch die Poren 14 die Dichte der Wärmedämmschicht 10 deutlich verringert, so d^ss auch hierdurch der Wärmefluss innerhalb der Wärmedämmschicht 10 deutlich verringert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Wärmedämmschicht auf einem Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten umfassend ein Dampfablagerungsverfahren mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Bereitstellung eines Keramikdampfs zur Ablagerung auf dem Bauteil;
b) Ablagerung des Keramikdampfs auf dem Bauteil zur Ausbildung einer säu- len- oder stängelartig strukturierten Wärmedämmschicht (10) , wobei die Säulen oder Stängel (12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche (16) ausgerichtet sind; und '
c) Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts b), derart, dass die resultierende Wärmedämmschicht (10) Säulen oder Stängel (12) umfasst, die abwechselnd sich verkleinernde und sich vergrößernde Durchmesser (d, D) aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfablagerungsverfahren ein physikalisches Dampfablagerungsverfahren (PVD) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das physikalische Dampfablagerungsverfahren (PVD) ein Elektronenstrahl- Dampfablagerungsverfahren (EB-PVD) , ein Kathodenzerstäubungsverfahren o- der ein Lichtbogenverdampfungsverfahren ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass' das Verfahren in einer Beschichtungskammer, insbesondere einer Vakuumkammer durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch' gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts b) Sauerstoff und Inertgas zugeleitet wird und die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung des Partialdrucks von Sauerstoff und/oder dem Inertgas während der Beschichtung oder in der Beschichtungskammer umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschritts b) das zu beschichtende Bauteil bewegt wird und die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung der Art der Bauteilbewegung und/oder Bauteilgeschwindigkeit während der Beschichtung uπi- fasst .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil rotiert und die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung der Drehzahl während der Beschichtung umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung der Abscheiderate des Keramikdampfs auf das Bauteil während der Beschichtung umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Variierung von mindestens einem Verfahrensparameter während des Verfahrensschritts c) die Variierung des Drucks während der Beschichtung oder in der Beschichtungskammer umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikdampf bzw. das Keramikmaterial Zirkoniumoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung hiervon umfasst.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht in einer Dicke zwischen 1 und 500 μm abgelagert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zu beschichtenden Bauteiloberfläche (16) und der Wärmedämmschicht (10) zumindest teilweise eine Haftschicht (20) ausgebildet wird.
13. Verfahren 'nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht MCrAlY und/oder Pt/Al aufweist oder daraus besteht und/oder Al- angereichert bzw. alitiert ist.
14 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13 , dadurch ge kennzeich- , net , das s zwischen der zu beschichtenden Bauteiloberfläche ( 1 6 ) und der
Haftschicht ( 20 ) zumindest teilweise eine Zwischenschicht aus Aluminium- , oxid ausgebildet wird .
15 . Wärmedämmschicht für Bauteile zur Verwendung in Verdichter- und Tur-
- binenkomponenten, wobei die Wärmedämmschicht aus einer säulen- oder stän- gelartig strukturierten keramischen Wärmedämmschicht (10) besteht und die Säulen oder Stängel (12) im Wesentlichen senkrecht zu einer Bauteiloberfläche (16) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass' die Säulen oder Stängel (12) abwechselnd sich verkleinernde ' und sich vergrößernde Durchmesser (d, D) aufweisen.
16. Wärmedämmschicht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrenzen de.r einzelnen Säulen oder Stängel (12) sich zumindest teilweise berühren.
17. Wärmedämmschicht nach Anspruch 15. oder 16, ■ dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen' Säulen oder Stängel (12) Porenräume (14) ausgebildet sind.
18. Wärmedämms-chicht nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial der Wärmedämmschicht (10) Zirkoniumoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung hiervon umfasst.
19. Wärmedämmschicht nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht (10) eine Dicke zwischen 1 und 500 μm aufweist.
2O.i Bauteil zur Verwendung in Verdichter- und Turbinenkomponenten bestehend aus einem metallischen Substrat (18) und einer auf das metallische Substrat (18) zumindest teilweise aufgebrachten Wärmedämmschicht (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 19.
21. Bauteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (18) und der Wärmedämmschicht (10) zumindest teilweise eine Haftschicht (20) ausgebildet ist.
22. Bauteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (20) aus MCrAlY besteht und/oder Al-angereichert bzw. alitiert ist
23. Bauteil nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (18) und der Haftschicht (20) zumindest teilweise eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxid ausgebildet ist.
24. Bauteil nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil Bestandteil eines Gasturbinentriebwerks ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2036999A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-18 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht und Wärmedämmschicht

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100304037A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-02 United Technologies Corporation Thermal Barrier Coatings and Application Methods
FR2962447B1 (fr) * 2010-07-06 2013-09-20 Snecma Barriere thermique pour aube de turbine, a structure colonnaire avec des colonnes espacees
CN103552311B (zh) * 2013-10-23 2015-08-05 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种用于单晶高温合金的防护涂层及其制备方法
DE102015206332A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht für Wärmedämmschichten aus hohlen Aluminiumoxidkugeln und äußerster Glasschicht und Bauteil
EP3219696A1 (de) * 2016-03-14 2017-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Cmc mit einer keramischer aussenschicht
DE102016206968A1 (de) * 2016-04-25 2017-10-26 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschild mit äußerster Yttriumoxidbeschichtung, Verfahren zur Herstellung und Produkt
FR3055351B1 (fr) * 2016-08-25 2019-11-08 Safran Procede de realisation d'un systeme barriere thermique sur un substrat metallique d'une piece de turbomachine
CN107937874B (zh) * 2017-10-17 2019-10-08 广西大学 一种在铌合金表面制备Pt-Al高温防护涂层的方法
CN108130515A (zh) * 2017-12-08 2018-06-08 中国航发动力股份有限公司 一种长寿命热障涂层的制备方法
CN111996492A (zh) * 2020-08-28 2020-11-27 昆明理工大学 一种氧化锆掺杂铌酸钆非晶高温陶瓷涂层的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5350599A (en) * 1992-10-27 1994-09-27 General Electric Company Erosion-resistant thermal barrier coating
EP1111085A1 (de) * 1999-12-20 2001-06-27 United Technologies Corporation Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus Keramik
EP1209321A2 (de) * 2000-11-27 2002-05-29 General Electric Company Thermisch stabilisierte Wärmedämmschicht und deren Aufbringung
EP1464723A2 (de) * 2003-04-04 2004-10-06 Siemens Westinghouse Power Corporation Wärmedämmschicht mit nanometrischen Eigenschaften

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4405659A (en) * 1980-01-07 1983-09-20 United Technologies Corporation Method for producing columnar grain ceramic thermal barrier coatings
US4401697A (en) * 1980-01-07 1983-08-30 United Technologies Corporation Method for producing columnar grain ceramic thermal barrier coatings
US4321311A (en) * 1980-01-07 1982-03-23 United Technologies Corporation Columnar grain ceramic thermal barrier coatings
US5514482A (en) * 1984-04-25 1996-05-07 Alliedsignal Inc. Thermal barrier coating system for superalloy components

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5350599A (en) * 1992-10-27 1994-09-27 General Electric Company Erosion-resistant thermal barrier coating
EP1111085A1 (de) * 1999-12-20 2001-06-27 United Technologies Corporation Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus Keramik
EP1209321A2 (de) * 2000-11-27 2002-05-29 General Electric Company Thermisch stabilisierte Wärmedämmschicht und deren Aufbringung
EP1464723A2 (de) * 2003-04-04 2004-10-06 Siemens Westinghouse Power Corporation Wärmedämmschicht mit nanometrischen Eigenschaften

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2036999A1 (de) * 2007-09-13 2009-03-18 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht und Wärmedämmschicht

Also Published As

Publication number Publication date
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