[go: up one dir, main page]

DE60225569T2 - Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung - Google Patents

Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung Download PDF

Info

Publication number
DE60225569T2
DE60225569T2 DE60225569T DE60225569T DE60225569T2 DE 60225569 T2 DE60225569 T2 DE 60225569T2 DE 60225569 T DE60225569 T DE 60225569T DE 60225569 T DE60225569 T DE 60225569T DE 60225569 T2 DE60225569 T2 DE 60225569T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
mcraly
article
coated
coatings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60225569T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60225569D1 (de
Inventor
Abdus Suttar Dr. Khan
Thomas Dr. Duda
Matthias Dr. Hoebel
Alexander Schnell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of DE60225569D1 publication Critical patent/DE60225569D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60225569T2 publication Critical patent/DE60225569T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52Alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Abscheidung eines MCrAlY-Überzugs.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die für die Verwendung bei hohen Temperaturen bestimmten Turbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln werden in der Regel mit umweltresistenten Überzügen beschichtet. Zum Beispiel werden MCrAlY-Overlay-Überzüge zum Schutz von Turbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln verwendet. MCrAlY-Overlay-Schutzüberzüge sind im Stand der Technik weithin bekannt. Sie sind eine Familie von Hochtemperatur-Überzügen, wobei M aus einem oder einer Kombination von Eisen, Nickel und Kobalt ausgewählt wird. Als ein Beispiel offenbaren die US-A-3 528 861 oder US-A-4 585 481 eine solche Art von oxidationsbeständigen Überzügen. Die US-A-4 152 223 offenbart ebenfalls ein solches Beschichtungsverfahren und den Überzug selbst. Neben dem γ/β-MCrAlY-Überzug gibt es eine weitere Klasse von MCrAlY-Overlay-Überzügen, die auf einer γ/γ'-Gamma/Gamma-Strichstruktur basieren, welche zum Beispiel in der US-A-4 546 052 oder US-A-4 973 445 offenbart ist. Die Vorteile von γ/γ'-Überzügen sind, dass sie eine zu vernachlässigende abweichende Wärmeausdehnung von der Legierung des darunter liegenden Turbinenartikels haben und wahrscheinlich bessere thermomechanische Eigenschaften besitzen.
  • Unter γ/γ'- und γ/β-Überzügen ist das Gebiet der γ/β-Überzüge ein Gebiet mit intensiver Forschung und es wurde schon eine Reihe von Patenten erteilt. Z. B. wird ein NiCrAlY-Überzug in der US-A-3 754 903 und ein CoCrAlY-Überzug in der US-A-3 676 085 beschrieben. Die US-A-4 346 137 offenbart einen verbesserten, bei hohen Temperaturen ermüdungsbeständigen NiCoCrAlY-Überzug. Die US-A-4 419 416 , US-A-4 585 481 , RE-32 121 und US-A-4 743 514 beschreiben MCrAlY-Überzüge, die Si und Hf enthalten. Die US-A-4 313 760 offenbart eine Superlegierungsüberzugszusammensetzung mit guter Oxidations-, Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit. Weitere Beispiele von MCrAlY-Überzügen sind aus der US-B1-6 280 857 , US-B1-6 221 181 , US-A-5 455 119 , US-A-5 154 885 , US-A-5 035 958 oder US-B1-6 207 297 bekannt. Sie alle befassen sich hauptsächlich mit der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von MCrAlY-Überzügen.
  • Wärmebarriereüberzüge werden zur Vorsehung einer Wärmeisolierung der Komponenten in verschiedenen Typen von Maschinen, z. B. in Turbinenmaschinen, verwendet. Darüber hinaus sind im Fachbereich Wärmebarrierreüberzüge (TBC) aus verschiedenen Patenten bekannt. Die US-A-4 055 705 , US-A-4 248 940 , US-A-4 321 311 oder US-A-4 676 994 offenbaren einen TBC-Überzug für die Verwendung in den Turbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln. Die verwendeten Keramiken sind Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid, die durch ein Plasmasprühen ( US-A-4 055 705 , US-A-4248 940 ) oder durch Elektronenstrahl-Verfahren ( US-A-4 321 311 , US-A-4 676 994 ) auf den MCrAlY-Haftüberzug aufgebracht werden.
  • Es ist allgemein in der Industrie bekannt, dass die Überzüge auf Turbinenschaufeln oder -leitschaufeln durch eine oder mehrere der nachfolgenden Arten der Verschlechterung versagen können. Dies sind Oxidation, Korrosion, TMF (thermomechanische Ermüdung) und eine Kombination von TMF und Oxidation. Das Versagen von Überzügen in einer Turbinenmaschine allein durch Oxidation ist kein typisches Szenario. Ferner sind bei fortschrittlichen Turbinenmaschinen Vorfälle von Korrosion nicht üblich aufgrund von deren höheren Maschinenbetriebstemperatur und der Verwendung von reineren Brennstoffen. Allgemein ist festzustellen, dass die MCrAlY-Überzüge durch TMF rissig werden. Im Anschluss daran ermöglichen die Risse die Verteilung oder das Eindringen von Sauerstoff in das Substrat. Da das Substrat nicht oxidationsbeständig ist, verursacht der vordringende Sauerstoff (durch die Risse) die Oxidation des darunter liegenden Substrats und löst das Versagen der Komponenten aus. Es ist daher wichtig, dass die Überzüge ermüdungs- sowie oxidationsbeständig sind, da eine Rissbildung durch Ermüdung einer der Hauptauslösungsmechanismen des Versagens der Überzüge sind.
  • Eine Verfahrensweise zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit von Überzügen ist die Modifizierung der Zusammensetzung der Überzüge und zweitens die Verwendung eines dünnen Überzugs oder gegebenenfalls einer Kombination aus beiden.
  • Die US-A-4 346 137 und US-A-4 758 480 beschreiben ein Verfahren zur Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit von Overlay-Überzügen durch eine Modifikation der Zusammensetzung. In der US-A-4 346 137 wurde Platin zu MCrAlY-Überzügen zugegeben, was die voneinander abweichende Wärmeausdehnung zwischen den Überzügen und dem Substrat verringert, und damit auch die Neigung der Überzüge zu einer Rissbildung verringert. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der TMF-Lebensdauer der Überzüge. Demgegenüber offenbart die US-A-4 758 480 eine Klasse von geschützten Überzügen für Superlegierungen, bei welchen die Beschichtungszusammensetzungen auf der Zusammensetzung des darunter liegenden Substrats basieren. Durch gezielte Anpassung der Überzüge an die Substratzusammensetzung ergibt sich eine Verteilungsstabilität bzw. diffusionale Stabilität, und andere, mechanische Eigenschaften des Überzugs, wie Wärmeausdehnungskoeffizienten und -modulen, werden dem Substrat nähergebracht. Die so erhaltenen Überzüge zeigten sowohl eine erhöhte Oxidations- als auch TMF-Beständigkeit.
  • Die Zunahme der Überzugsdicke verringert die TMF-Lebensdauer von Überzügen. Das Problem ist dann, ein Verfahren zu finden, welches eine Abscheidung von dünnen Schutzüberzügen auf komplexen Turbinenblattprofilen ermöglicht. Eine Literatur-Recherche zeigt, dass die MCrA lY-Overlay-Überzüge allgemein durch ein Plasmasprühverfahren (d. h. APS, VPS, LPPS oder HVOF), oder durch physikalische Elektronenstrahl-Dampfabscheidung (EB-PVD) und Sputtern abgeschieden werden. Allerdings gibt es Beschränkungen dieser Verfahren; a) es ist schwierig oder unmöglich, einen dünnen Überzug abzuscheiden; b) schlechte Dickenregulierung; und c) eine Visierlinieneinschränkung. Da Blattprofile viele komplexe Oberflächenkonturen enthalten, d. h. Blattfschaufelprofile zum Plattformübergangsbereich, Eintrittskanten etc., bedeutet die Visierlinieneinschränkung eine Schwierigkeit bei der Erlangung einer guten gleichmäßigen Abdeckung von Überzügen mit gleichmäßiger Dicke.
  • Interessanterweise beschrieben in einer Reihe von Patenten, die US-A-5 558 758 , US-A-5 824 205 und US-A-5 833 829 , die Abscheidung von MCrAlY-Überzügen durch ein Elektrobeschichtungsverfahren. Das Verfahren beinhaltet eine Abscheidung des Beschichtungsvorläufers, CrAlM2-Pulver, in einem M1-Bad, wo M2 eines oder mehrere aus Si, Ti, Hf, Ga, Nb, Mn, Pt und Seltenerdelementen ist und M1 aus Ni, Co, Fe allein oder in Kombination besteht. Der so abgeschiedene Überzug wird einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Endüberzugsstruktur zu erhalten. Das Verfahren sieht eine viel bessere Gleichmäßigkeit der Beschichtungsverteilung und Beschichtung von Übergangsoberflächen wie Plattformen bei Blattprofilen mit einer Dickenintegrität vor.
  • Bei einem bestimmten Blattprofil sind die Dehnungs-Spannungs-Verteilung und die thermomechanische Beanspruchung von Fläche zu Fläche verschieden. Zum Beispiel kann ein lokaler Bereich, d. h. eine Zone in einem Blattprofil gegenüber Oxidation oder Korrosion oder thermomechanischer Ermüdung empfindlich sein, oder möglicherweise eine Kombination aus einer oder mehreren Arten der Verschlechterung. Damit könnte ein lokaler Überzug mit einer passenden Reihe von Eigenschaften möglicherweise bei der Erhöhung der Lebensdauer von Blatt profilen vorteilhaft sein. Leider eignet sich das allgemein für die Herstellung eines Überzugs angewandte Plasmasprühverfahren nicht für eine lokale Beschichtung – es weist eine Visierlinieneinschränkung auf und kann viele schwer zu beschichtende Flächen, wie eine Plattform für einen Blattprofilübergangsbereich, mit einer guten Dickenregulierung nicht wirksam beschichten.
  • Diese dem Plasmasprühverfahren eigene Schwierigkeit der Visierbeschränkung zeigt sich nicht bei dem Elektrobeschichtungsverfahren.
  • Es gibt Referenzen für lokales Beschichten von Turbinenkomponenten oder Verbrennungskomponenten in der Literatur. Zum Beispiel offenbarte die EP-B1-0 139 396 ein Verfahren zur lokalen Beschichtung von Turbinenschaufeln durch Plasmasprühen von MCrAlY-Überzügen. Die US-B1-6 435 830 und US-B1-6 270 318 , in denen die Unterseite der Plattform lokal mit einem korrosionsbeständigen Überzug beschichtet wird. Es gibt ebenfalls Beispiele von lokalen Überzügen für die Wiederinstandsetzung oder Aufarbeitung von Komponenten, die durch Oxidation oder Korrosion verschlechtert wurden. Zum Beispiel stellte die US-B1-6 203 847 ein Wiederinstandsetzungsverfahren zunächst durch Überziehen der betroffenen Bereiche mit Pt oder Edelmetallen und danach durch Aluminisierung der Oberflächen bereit. In ähnlicher Weise setzte die US-B1-6 274 193 einen Schutzüberzug in lokalen Bereichen durch einen Ersatz-Aluminidüberzug wieder instand.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen MCrAlY-Haft- oder Overlay-Überzug mit guter Oxidations- und Ermüdungsbeständigkeit gemäß den Anforderungen an lokale Bereiche einer Gasturbinenkomponente zu finden. Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren zum gleichmäßigen Abscheiden eines MCrAlY-Überzugs auf einer Turbinenkomponente zu finden. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Abscheidung eines dünnen MCrAlY-Überzugs auf einem bzw. einer großen industriellen Gasturbinenlaufschaufel oder -leitschaufel mit einer guten Dickenregulierung der abgeschiedenen Schicht. Ein weiteres Ziel ist die Abscheidung der MCrAlY-Überzüge auf einer Komponente mit einer guten mikrostrukturellen Konformität und Dickengleichmäßigkeit.
  • Gemäß der Erfindung wurde ein Abscheidungsverfahren eines MCrAlY-Überzugs gefunden, das in den Merkmalen von Anspruch 1 beschrieben wird.
  • Mit dem vorliegenden Verfahren werden MCrAlY-Überzüge auf einer Komponente mit einer guten mikrostrukturellen Konformität und metallurgischen Integrität abgeschieden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine individuelle lokale oder Zonenbeschichtung 6 unter Anwendung eines Elektrobeschichtungsverfahrens, eines Aufschlämmungsverfahrens, eines Plasmasprühverfahrens, einer physikalischen Elektronenstrahl-Dampfabscheidung, durch Sputtern oder irgendeines anderen Verfahrens, das für das Beschichten eines MCrAlY-Überzugs angewandt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Auftragungskosten eines Überzugs durch ein galvanisches Verfahren vorteilhafterweise ein Drittel einer herkömmlichen Plasmasprühbeschichtung betragen. Weiterhin besitzt das Verfahren der Erfindung eine Dickenregulierung von ±20 μm der Dicke der abgeschiedenen Schicht, wohingegen herkömmliche Plasmasprühverfahren Dickestreuungen von ±75 μm oder gar mehr aufweisen. Damit kann ein Überzug mit einer Schichtdicke im Bereich von 25–400 μm aufgetragen werden. Ein dünnerer Überzug erhöht die TMF-Lebensdauer des Überzugs. Das angewandte Elektrobeschichtungsverfahren weist eine Visierlinieneinschränkung auf und kann komplexe Konturenoberflächen ohne jegliches Problem beschichten.
  • Der Beschichtungs-/Maskierungsschritt kann in verschiedenen lokalen Bereichen auf der Oberfläche des Artikels vor der Umwandlung des abgeschiedenen MCrAlY-Überzugs zur Einkristallform wiederholt werden. Die verschiedenen Bereiche können mit verschiedenen MCrAlY-Überzügen beschichtet werden. Die MCrAlY-Überzüge werden entsprechend den erforderlichen Eigenschaften in den genannten Bereichen bezüglich einem oder einer Kombination aus Oxidation, Korrosion und thermomechanischer Ermüdung (TMF) ausgewählt. Als Maskierungsmaterial sind Wachs und organische Polymere geeignet.
  • Beispiele für Überzüge, die in passender Weise für einen lokalen Überzug und die nachfolgende Umwandlung zum Einkristall verwendet werden können, können γ/γ'- oder γ/β-MCrAlY-Überzüge sein. Beispiele für die Zusammensetzung von γ/γ' sind Ni-25Cr-6Al-0.4Y und Ni-Ni-16.5Cr-5.5Al-0.4Y und jene von γ/β MCrAlY- ist Ni-40Co-23Cr-8Al-1Ta-0.4Si-0.4Y, oder aus der veröffentlichten Patentanmeldung EP-A-1295970 oder aus der veröffentlichten Patentanmeldung EP-A-1295969 bekannt, welche beide den gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung haben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in welchen:
  • 1 eine Gasturbinenschaufel als ein Beispiel zeigt, und
  • 2 eine Umschmelzspur auf einem beschichteten Einkristallsubstrat zeigt.
  • Die Zeichnung zeigt nur Teile, die für die Erfindung von Bedeutung sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren, wie in Anspruch 1 dargelegt, und ist allgemein auf Komponenten anwendbar, die innerhalb von Umgebungen eingesetzt werden, die durch eine relativ hohe Temperatur charakterisiert sind und daher starken Wärmespannungen und Wärme/Kälte-Zyklen ausgesetzt sind. Bemerkenswerte Beispiele solcher Komponenten schließen die Hoch- und Niederdruck-Düsen und -Schaufeln, Außenmäntel, Brennkammereinsätze und Augmentor-Hardware von Gasturbinenmaschinen ein. 1 zeigt als ein Beispiel einen solchen Artikel 1 als Lauf- oder Leitschaufel, welcher eine Schaufel 2, gegen welche heiße Verbrennungsgase während des Betriebs der Gasturbinenmaschine gerichtet sind, einen Hohlraum, nicht in 1 sichtbar, und Kühlungslöcher 4 umfasst, welche sich auf der äußeren Oberfläche 5 der Komponente 1 sowie auf der Plattform 3 der Komponente befinden. Durch die Kühlungslöcher 4 wird Kühlluft während des Betriebs der Maschine bzw. des Motors geleitet, um die äußere Oberfläche 5 zu kühlen. Die äußere Oberfläche 5 ist starken Angriffen durch Oxidation, Korrosion und Erosion aufgrund der heißen Verbrennungsgase ausgesetzt. In vielen Fällen besteht der Artikel 1 aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis, wie in Beispielform in der US-A-5 759 301 offenbart wird. Im Prinzip kann der Artikel 1 ein Einkristall (SX) oder ein gerichtet erstarrter (DS) Artikel sein. Die Vorteile dieser Erfindung werden zwar in Bezug auf eine(n) Turbinenlaufschaufel oder -leitschaufel, wie in 1 gezeigt, beschrieben, doch ist die Erfindung allgemein auf jegliche Komponente anwendbar, auf welcher ein Beschichtungssystem zum Schutz der Komponente gegenüber deren Umgebung verwendet werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt eine individuelle lokale oder Zonenbeschichtung 6 von MCrAlY unter Anwendung eines Elektrobeschichtungsverfahrens, eines Aufschlämmungsverfahrens, eines Plasmasprühverfahrens, einer physikalischen Elektronenstrahl-Dampfabscheidung oder durch Sputtern. Vorteilhafterweise war die TMF- Lebensdauer des elektrochemisch beschichteten Überzugs 6 mindestens 2 Mal höher als die Lebensdauer der durch Plasmasprühen aufgetragenen Überzüge. Es wird darauf hingewiesen, dass die Kosten der Auftragung eines Überzugs 6 durch ein galvanisches Verfahren vorteilhafterweise ein Drittel einer herkömmlichen Plasmasprühbeschichtung betragen. Weiterhin weist das Verfahren der Erfindung eine Dickenregulierung von ±20 μm der Dicke der abgeschiedenen Schicht auf, wohingegen herkömmliche Plasmasprühbeschichtungsverfahren Dickestreuungen von ±75 μm oder gar mehr aufweisen. Damit kann ein Überzug mit einer Schichtdicke im Bereich von 25–400 μm aufgetragen werden. Ein dünnerer Überzug 6 erhöht die TMF-Lebensdauer des Überzugs 6. Das angewandte Elektrobeschichtungsverfahren weist keine Visierlinieneinschränkung auf und kann komplexe Konturenoberflächen ohne jegliches Problem beschichten. Die Zielüberzüge 6 sind aus der MCrAlX-Familie der für Oxidation/Korrosion oder Ermüdungsbeständigkeit speziell angepassten Überzüge entsprechend den Anforderungen in der lokalen Zone zu wählen. Die Überzüge 6 sollen in einzelnen Schritten aufgetragen werden. Zu Beginn werden die nicht zu beschichtenden Bereiche maskiert und der Zielbereich wird durch das Elektrobeschichtungsverfahren beschichtet.
  • Ein weiterer zuvor maskierter Bereich wird beschichtet, wohingegen die anderen Bereiche zuvor maskiert werden. Um beschichten zu können, wird die Maske von dem Zielbereich entfernt und gleichzeitig die Maske des zuvor beschichteten Bereichs. Das Maskierungs- und Beschichtungsverfahren von Zielbereichen wird so oft wie nötig wiederholt. Nach Beendigung erscheint die Oberfläche wie mit einer Reihe von sich untereinander unterscheidenden 'Patchüberzügen' dekoriert.
  • In einem zweiten Schritt wird der abgeschiedene MCrAlY-Überzug 6 in eine Einkristallform epitaxial mit dem Grundmaterial des Artikels 1 durch Laser-Umschmelzen umgewandelt. Der Beschichtungs-6-Schritt kann in unter schiedlichen lokalen Bereichen auf der Oberfläche 5 des Artikels 1 vor der Umwandlung des abgeschiedenen MCrAlY-Überzugs 6 in Einkristallform wiederholt werden.
  • Die unterschiedlichen Bereiche können mit unterschiedlichen MCrAlY-Überzügen 6 beschichtet werden. Die MCrAlY-Überzüge werden entsprechend den erforderlichen Eigenschaften in den genannten Bereichen in Bezug auf einen von oder eine Kombination aus Oxidation, Korrosion und thermomechanischer Ermüdung (TMF) gewählt. Ein Beispiel für einen lokalisierten Überzug könnte der TMF-beständige Überzug auf dem Plattform-/Blattprofil-Übergangsbereich von Gasturbinenlaufschaufeln und – leitschaufeln und ein hoch oxidationsbeständiger Überzug auf dem oben liegenden Blattprofil – dem Spitzenabschnitt, sein.
  • Die verwendeten Masken sind Wachs und organische Polymere. Diese Masken können leicht aufgebracht und entfernt werden und lassen keinerlei Rest oder chemische Verunreinigung auf der Oberfläche zurück.
  • Das Verfahren kann als ein Wiederinstandsetzungsverfahren für einen gebrauchten MCrAlY-Überzug 6 angewandt werden.
  • Beispiele für Überzüge, die in passender Weise für einen lokalen Überzug und die nachfolgende Umwandlung in Einkristall verwendet werden können, können γ/γ'- oder γ/β-MCrAlY-Überzüge sein. Beispiele für die Zusammensetzung von γ/γ' sind Ni-25Cr-6Al-0.4Y und Ni-Ni-16.5Cr-5.5Al-0.4Y und jene von γ/β-MCrAlY ist Ni-40Co-23Cr-8Al-1Ta-0.4Si-0.4Y.
  • Beispiel der Erfindung
  • Als ein Beispiel der Erfindung ist in 2 eine Umschmelzspur auf einem beschichteten Einkristallsubstrat gezeigt. In diesem Fall wurde eine polykristalline Ober flächenschicht von etwa 0,3 mm Dicke mit einem leistungsstarken Laserstrahl umgeschmolzen. Die Betriebsparameter wurden so gewählt, dass die Laserbehandlung zu einer epitaxialen Verfestigung führte unter Umwandlung der ursprünglich polykristallinen Oberflächenschicht in einen Einkristallüberzug. In 2 ist die abgestimmte Orientierung der (feinen) Dendrite in dem umgeschmolzenen Bereich zu sehen.
  • Unsere Erfindung wurde zwar anhand von Beispielen beschrieben, doch ist offensichtlich, dass andere Formen durch einen Fachmann auf dem Gebiet Anwendung finden könnten. Demzufolge soll der Umfang unserer Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
  • 1
    Artikel
    2
    Laufschaufel bzw. Leitschaufel
    3
    Plattform
    4
    Kühlungslöcher
    5
    Äußere Oberfläche des Artikels 1
    6
    Schicht von MCrAlY

Claims (10)

  1. Verfahren zum Abscheiden eines MCrAlY-Überzugs (6) auf der Oberfläche (5) eines Einkristalls (SX) oder gerichtet erstarrten (DS) Artikels (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Beschichten des Artikels (1) nur an einem lokalen Bereich mit dem MCrAlY-Überzug (6) und (b) Umwandeln des abgeschiedenen MCrAlY-Überzugs zur Einkristallform epitaxial mit dem Grundmaterial des Artikels (1), wobei während des Schrittes (a) der Artikel (1) lokal durch ein Elektrobeschichtungsverfahren beschichtet wird, oder alternativ wobei während des Schrittes (a) der Artikel (1) lokal durch ein Aufschlämmungsverfahren, ein Plasmasprühverfahren, durch physikalische Elektronenstrahl-Dampfabscheidung, durch Sputtern oder durch ein beliebiges anderes Verfahren, das zum Aufbringen eines MCrAlY-Überzuges benutzt wird, beschichtet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei während des Schrittes (a) des Anspruchs 1 der Artikel (1) lokal mit einem γ/γ'- oder mit einem γ/β-Überzug beschichtet wird.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der abgeschiedene MCrAlY-Überzug zu einer Einkristallform mittels Laser-Umschmelzen umgewandelt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei während des Schrittes (a) des Verfahrens die nicht zu beschichtenden Bereiche mit einem Maskierungsmaterial maskiert werden.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die nicht zu beschichtenden Bereiche mit Wachs oder organischen Polymeren maskiert werden.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schritte (a) und (b) in unterschiedlichen lokalen Bereichen auf der Oberfläche (5) des Artikels (1) wiederholt werden.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (a) in unterschiedlichen lokalen Bereichen auf der Oberfläche (5) des Artikels (1) vor der Umwandlung des abgeschiedenen MCrAlY-Überzugs zur Einkristallform wiederholt wird.
  8. Verfahren gemäß dem Anspruch 6 und 7, wobei unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen MCrAlY-Überzügen beschichtet werden, wobei die MCrAlY-Überzüge gemäß den erforderlichen Eigenschaften in den Bereichen in Bezug auf einen von oder eine Kombination aus Oxidation, Korrosion, thermomechanischer Ermüdung (TMF) gewählt werden.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren als ein Wiederinstandsetzungsverfahren für einen gebrauchten MCrAlY-Überzug (6) verwendet wird.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Gasturbinenartikel (1), wie Lauf- oder Leitschaufeln, beschichtet wird.
DE60225569T 2002-12-06 2002-12-06 Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung Expired - Lifetime DE60225569T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02406065A EP1426458B1 (de) 2002-12-06 2002-12-06 Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60225569D1 DE60225569D1 (de) 2008-04-24
DE60225569T2 true DE60225569T2 (de) 2009-09-03

Family

ID=32309527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60225569T Expired - Lifetime DE60225569T2 (de) 2002-12-06 2002-12-06 Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040163583A1 (de)
EP (1) EP1426458B1 (de)
DE (1) DE60225569T2 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100862301B1 (ko) * 2000-07-16 2008-10-13 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 임프린트 리소그래피를 위한 고분해능 오버레이 정렬 방법 및 시스템
EP2857546A1 (de) * 2013-10-02 2015-04-08 Siemens Aktiengesellschaft Komponente einer Turbomaschine und Verfahren zum Beschichten einer Turbomaschinenkomponente
EP2862648A1 (de) * 2013-10-18 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Teilweises Umschmelzen von gegossenen Bauteilen und gegossene Komponente
US11261742B2 (en) 2013-11-19 2022-03-01 Raytheon Technologies Corporation Article having variable composition coating
US20160089692A1 (en) * 2014-09-30 2016-03-31 General Electric Company Turbine component coating processes and turbine components
US10533433B2 (en) 2015-07-27 2020-01-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine blade with hot-corrosion-resistant coating
KR20210003172A (ko) * 2018-04-24 2021-01-11 외를리콘 서피스 솔루션즈 아게, 페피콘 MCrAl-X 코팅 층을 포함하는 코팅

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3528861A (en) * 1968-05-23 1970-09-15 United Aircraft Corp Method for coating the superalloys
US3754903A (en) * 1970-09-15 1973-08-28 United Aircraft Corp High temperature oxidation resistant coating alloy
US3676085A (en) * 1971-02-18 1972-07-11 United Aircraft Corp Cobalt base coating for the superalloys
US4248940A (en) * 1977-06-30 1981-02-03 United Technologies Corporation Thermal barrier coating for nickel and cobalt base super alloys
US4055705A (en) * 1976-05-14 1977-10-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Thermal barrier coating system
US4152223A (en) * 1977-07-13 1979-05-01 United Technologies Corporation Plasma sprayed MCrAlY coating and coating method
US4169020A (en) * 1977-12-21 1979-09-25 General Electric Company Method for making an improved gas seal
US4313760A (en) * 1979-05-29 1982-02-02 Howmet Turbine Components Corporation Superalloy coating composition
US4346137A (en) * 1979-12-19 1982-08-24 United Technologies Corporation High temperature fatigue oxidation resistant coating on superalloy substrate
US4321311A (en) * 1980-01-07 1982-03-23 United Technologies Corporation Columnar grain ceramic thermal barrier coatings
US4585481A (en) * 1981-08-05 1986-04-29 United Technologies Corporation Overlays coating for superalloys
US4419416A (en) * 1981-08-05 1983-12-06 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
USRE32121E (en) * 1981-08-05 1986-04-22 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
US4676994A (en) * 1983-06-15 1987-06-30 The Boc Group, Inc. Adherent ceramic coatings
US4743514A (en) * 1983-06-29 1988-05-10 Allied-Signal Inc. Oxidation resistant protective coating system for gas turbine components, and process for preparation of coated components
EP0134821B1 (de) * 1983-07-22 1987-07-15 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Hochtemperatur-Schutzschicht
US5035958A (en) * 1983-12-27 1991-07-30 General Electric Company Nickel-base superalloys especially useful as compatible protective environmental coatings for advanced superaloys
IT1224259B (it) * 1984-10-05 1990-10-04 Baj Ltd Perfezionamento nei rivestimenti metallici di protezione e procedimento di preparazione
GB8706951D0 (en) * 1987-03-24 1988-04-27 Baj Ltd Overlay coating
DE3740478C1 (de) * 1987-11-28 1989-01-19 Asea Brown Boveri Hochtemperatur-Schutzschicht
US4758480A (en) * 1987-12-22 1988-07-19 United Technologies Corporation Substrate tailored coatings
GB8818069D0 (en) * 1988-07-29 1988-09-28 Baj Ltd Improvements relating to electrodeposited coatings
DE3926479A1 (de) * 1989-08-10 1991-02-14 Siemens Ag Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit
GB9216706D0 (en) * 1992-08-06 1992-09-23 Baj Ltd Electrodeposited composite coatings
US5455119A (en) * 1993-11-08 1995-10-03 Praxair S.T. Technology, Inc. Coating composition having good corrosion and oxidation resistance
GB9414859D0 (en) * 1994-07-22 1994-09-14 Baj Coatings Ltd Protective coating
GB9414858D0 (en) * 1994-07-22 1994-09-14 Baj Coatings Ltd Protective coating
US5900170A (en) * 1995-05-01 1999-05-04 United Technologies Corporation Containerless method of producing crack free metallic articles by energy beam deposition with reduced power density
DE19624056A1 (de) * 1996-06-17 1997-12-18 Abb Research Ltd Nickel-Basis-Superlegierung
EP0861927A1 (de) * 1997-02-24 1998-09-02 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP0948667B1 (de) * 1997-10-30 2004-12-22 Alstom Schutzbeschichtung für hochtemperatur
DE69821945T2 (de) * 1998-11-10 2005-07-14 Alstom Technology Ltd Gasturbineteil
FR2787472B1 (fr) * 1998-12-16 2001-03-09 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede pour produire une poudre d'alliage metallique de type mcraly et revetements obtenus avec cette poudre
US6203847B1 (en) * 1998-12-22 2001-03-20 General Electric Company Coating of a discrete selective surface of an article
GB2379448B (en) * 1999-06-02 2004-03-31 Abb Research Ltd Coating composition for high temperature protection
EP1065026B1 (de) * 1999-06-03 2004-04-28 ALSTOM Technology Ltd Verfahren zur Herstellung oder zur Reparatur von Kühlkanälen in einstristallinen Komponenten von Gasturbinen
DE19934418A1 (de) * 1999-07-22 2001-01-25 Abb Alstom Power Ch Ag Verfahren zum Beschichten einer lokal unterschiedlich beanspruchten Komponente
US6207297B1 (en) * 1999-09-29 2001-03-27 Siemens Westinghouse Power Corporation Barrier layer for a MCrAlY basecoat superalloy combination
US6435830B1 (en) * 1999-12-20 2002-08-20 United Technologies Corporation Article having corrosion resistant coating
US6270318B1 (en) * 1999-12-20 2001-08-07 United Technologies Corporation Article having corrosion resistant coating
FR2807073B1 (fr) * 2000-03-29 2002-06-21 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede pour former sur un substrat metallique un revetement metallique protecteur exempt de soufre
EP1260612A1 (de) * 2001-05-25 2002-11-27 ALSTOM (Switzerland) Ltd MCrAlY-Haftschicht bzw. Überzug
EP1295969A1 (de) * 2001-09-22 2003-03-26 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zur Züchtung einer MCrAlY-Beschichtung und damit beschichteter Gegenstand
EP1340567A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-03 ALSTOM (Switzerland) Ltd Verfahren zum Entfernen von Gussfehlern

Also Published As

Publication number Publication date
DE60225569D1 (de) 2008-04-24
EP1426458A1 (de) 2004-06-09
US20040163583A1 (en) 2004-08-26
EP1426458B1 (de) 2008-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69707056T2 (de) Verfahren zur Reparatur einer Wärmesperrschicht
DE3229293C2 (de)
DE69711335T2 (de) Hochtemperatur-Schutzschicht für ein Substrat aus einer Superlegierung und Verfahren zu deren Herstellung
DE60315206T2 (de) Verfahren zur Herstellung von gegen Ablagerungen beständige Beschichtung
DE60038715T2 (de) Wärmedämmendes Beschichtungssystem für ein Turbinenmotorbauteil
DE69934766T2 (de) Erneuerung eines wärmehemmenden Beschichtungsystems
DE69707365T2 (de) Isolierendes, wärmedämmendes Beschichtungssystem
DE69925590T2 (de) Mehrschichtige haftbeschichtung für wärmedämmschicht und verfahren dazu
EP1902160B1 (de) Keramische wärmedämmschicht
EP2468925A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmschichtaufbaus
DE60022300T2 (de) Gegenstände mit korrosionsbeständigen Beschichtungen
DE102007035915A1 (de) Reibüberzug für Gasturbinentriebwerks-Verdichter
CH694164A5 (de) Hochtemperatur-Komponente, insbesondere für eine Gasturbine, und Verfahren zu deren Herstellung.
DE102011056488A1 (de) Turbinenkomponente mit oberflächennahem Kühlkanal und Verfahren hierfür
EP1708829B1 (de) Verfahren zur entfernung einer schicht
DE112017005096T5 (de) Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel
WO2009138299A1 (de) Verfahren zur herstellung einer optimierten haftvermittlerschicht durch teilweise verdampfung der haftvermittlerschicht und ein schichtsystem
EP1260602B1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines wärmedämmenden Schichtsystems auf einem metallischen Substrat
DE60225569T2 (de) Verfahren zur örtlichen Abscheidung einer MCrAlY - Beschichtung
EP2695964A1 (de) Bauteilangepasste Schutzschicht
DE69606005T2 (de) Verfahren zur Niedertemperaturbeschichtung eines Körpers mit Aluminium
EP1428982A1 (de) Verfahren zur selektiven Abscheidung einer MCrAlY-Beschichtung
EP3438414A1 (de) Schaufel für strömungsmaschine mit verschiedenen diffusionsschutzschichten und verfahren zur herstellung
EP2604377B1 (de) Verfahren zur Laserbearbeitung eines Schichtsystems mit keramischer Schicht
EP1798299B1 (de) Legierung, Schutzschicht und Bauteil

Legal Events

Date Code Title Description
8332 No legal effect for de
8370 Indication of lapse of patent is to be deleted
8364 No opposition during term of opposition