VERSCHLEISSSCHUTZBESCHICHTUNG UND BAUTEIL MIT EINER VERSCHLEISSSCHUTZBESCHICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verschleißschutzbeschichtung, insbesondere eine Erosionsschutzbeschichtung, vorzugsweise für Gasturbinenbauteile, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteil mit einer derartigen Verschleißschutzbeschichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

[0002] Strömungsmechanisch belastete Bauteile, wie zum Beispiel Gasturbinenbauteile, unterliegen einem Verschleiß infolge von Oxidation, Korrosion und Erosion. Bei der Erosion handelt es sich um einen Verschleißvorgang, der durch in der Gasströmung mitbewegte, feste Stoffe hervorgerufen wird. Um die Lebensdauer von strömungsmechanisch belasteten Bauteilen zu verlängern, sind Verschleißschutzbeschichtungen erforderlich, welche die Bauteile vor Verschleiß schützen, insbesondere gegen Erosion, Korrosion und Oxidation.

[0003] Aus der EP 0 674 020 B1 ist ein mehrfachlagiger, erosionsresistenter Überzug für die Oberflächen von Substraten bekannt. Der dort offenbarte, erosionsresistente Überzug stellt eine Verschleißschutzbeschichtung bereit, die aus mehreren in Wiederholung auf dem zu beschichtenden Substrat aufgebrachten Mehrlagenschichtsystemen besteht. So sind bei der EP 0 674 020 B1 die in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme aus jeweils zwei unterschiedlichen Schichten gebildet, nämlich einerseits aus einer Schicht eines metallischen Materials und andererseits aus einer Schicht aus Titandiborid. Da bei der Erosionsschutzbeschichtung gemäß EP 0 674 020 B1 die in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme lediglich aus zwei Schichten gebildet sind, sind bei der dort offenbarten Erosionsschutzbeschichtung wechselweise Schichten aus metallischem Material und Schichten aus Titandiborid angeordnet.

[0004] Die EP 0 366 289 A1 offenbart eine weitere erosionsbeständige sowie korrosionsbeständige Beschichtung für ein Substrat. Auch gemäß der EP 0 366 289 A1 wird die Verschleißschutzbeschichtung aus mehreren, in Wiederholung auf dem zu beschichteten Substrat aufgebrachten Mehrlagenschichtsystemen gebildet, wobei jedes Mehrlagenschichtsystem wiederum aus zwei unterschiedlichen Schichten besteht, nämlich aus einer metallischen Schicht, zum Beispiel aus Titan, und aus einer keramischen Schicht, zum Beispiel aus Titannitrid.

[0005] Eine weitere erosionsbeständige und abrasionsbeständige Verschleißschutzbeschichtung ist aus der EP 0 562 108 B1 bekannt. So ist die dort offenbarte Verschleißschutzbeschichtung wiederum aus mehreren in Wiederholung auf einem zu beschichtenden Substrat aufgebrachten Mehrlagenschichtsystemen gebildet. Die Fig. 4 der EP 0 562 108 B1 offenbart dabei eine aus mehreren, in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsystemen gebildete Verschleißschutzbeschichtung, wobei jedes Mehrlagenschichtsystem aus vier Schichten besteht, nämlich aus einer duktilen Schicht aus Wolfram oder einer Wolframlegierung und drei harten Schichten, wobei sich die drei harten Schichten hinsichtlich eines Zusatzelementsgehalts unterscheiden.

[0006] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartige Verschleißschutzbeschichtung und ein Bauteil mit einer solchen Verschleißschutzbeschichtung zu schaffen.

[0007] Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die eingangs genannte Verschleißschutzbeschichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß weist jedes der in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme mindestens vier unterschiedliche Schichten auf. Eine erste, der zu beschichtenden Oberfläche zugewandte Schicht jedes Mehrlagenschichtsystems ist aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metallwerkstoff gebildet. Eine auf die erste Schicht aufgebrachte zweite Schicht jedes Mehrlagenschichtsystems ist aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metalllegierungswerkstoff gebildet. Eine auf die zweite Schicht aufgebrachte dritte Schicht jedes Mehrlagenschichtsystems ist aus einem gradierten Metall-Keramik-Werkstoff und eine auf die dritte Schicht aufgebrachte vierte Schicht jedes Mehrlagenschichtsystems ist aus einem nanostrukturierten Keramikwerkstoff gebildet.

[0008] Die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung gewährleistet eine sehr gute Erosionsbeständigkeit sowie Oxidationsbeständigkeit und weist einen äußerst geringen Einfluss auf die Schwingfestigkeit des beschichteten Bauteils auf. Sie eignet sich insbesondere zur Beschichtung komplexer Bauteile, wie Leitschaufeln, Laufschaufeln, Leitschaufelsegmenten, Laufschaufelsegmenten sowie integral beschaufelten Rotoren.

[0009] Mehrere derartige Mehrlagenschichtsysteme sind in Wiederholung auf die Oberfläche des strömungsmechanisch beanspruchten Bauteils aufgebracht, wobei zwischen die Oberfläche des Bauteils und das sich an die Oberfläche anschließende, erste Mehrlagenschichtsystem vorzugsweise eine Haftvermittlungsschicht aufgebracht ist.

[0010] Das erfindungsgemäße Bauteil mit einer derartigen Verschleißschutzbeschichtung ist im unabhängigen Patentanspruch 13 definiert.

[0011] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine stark schematisierte Darstellung einer Schaufel einer Gasturbine, die eine erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung aufweist;

Fig. 2

einen stark schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ver- schleißschutzbeschichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin- dung;

Fig. 3

einen stark schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ver- schleißschutzbeschichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin- dung; und

Fig. 4

einen stark schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ver- schleißschutzbeschichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin- dung.

[0012] Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugsnahme auf Fig. 1 bis 4 in größerem Detail erläutert. Fig. 1 zeigt eine Schaufel einer Gasturbine in perspektivischer Ansicht, die eine erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung trägt. Fig. 2 bis 4 zeigen schematisierte Querschnitte durch die Schaufel mit jeweils unterschiedlichen, erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtungen.

[0013] Fig. 1 zeigt eine Schaufel 10 einer Gasturbine mit einem Schaufelblatt 11 und einem Schaufelfuß 12. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die gesamte Schaufel 10, nämlich eine zu schützende Oberfläche derselben, mit einer Verschleißschutzbeschichtung 13 beschichtet. Obwohl im gezeigten Ausführungsbeispiel die komplette Schaufel 10 mit der Verschleißschutzbeschichtung 13 beschichtet ist, ist es auch möglich, dass die Schaufel 10 nur abschnittsweise, also nur im Bereich des Schaufelblatts 11 oder in Teilen davon oder im Bereich des Schaufelfußes 12, die Verschleißschutzbeschichtung 13 aufweist. Auch können andere Gasturbinenbauteile wie zum Beispiel Gehäuse oder integral beschaufelte Rotoren wie Blisks (Bladed Disks) oder Blings (Bladed Rings) mit der Verschleißschutzbeschichtung 13 beschichtet sein.

[0014] In Fig. 2 ist das zu beschichtende Bauteil mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Auf einer zu beschichtenden Oberfläche 14 des Bauteils 10 ist die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung 13 aufgebracht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 besteht die Verschleißschutzbeschichtung 13 aus zwei auf der Oberfläche 14 in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsystemen 15 und 16. Jedes der beiden Mehrlagenschichtsysteme 15 und 16 besteht aus vier unterschiedlichen Schichten, wobei eine erste, der zu beschichtenden Oberfläche 14 zugewandte Schicht 17 jedes Mehrlagenschichtsystems 15 und 16 aus einem an die Zusammensetzung des zu beschichtenden Bauteils 10 angepassten Metallwerkstoff gebildet ist. Eine auf die erste Schicht 17 aufgebrachte zweite Schicht 18 jedes Mehrlagenschichtsystems 15 und 16 ist aus einem an die Zusammensetzung des zu beschichtenden Bauteils 10 angepassten Metalllegierungswerkstoff gebildet. Eine auf die zweite Schicht 18 aufgebrachte dritte Schicht 19 jedes Mehrlagenschichtsystems 15 und 16 ist aus einem gradierten Metall-Keramik-Werkstoff und eine auf die dritte Schicht 19 aufgebrachte vierte Schicht 20 jedes Mehrlagenschichtsystems 15 und 16 ist aus einem Keramikwerkstoff gebildet. Der gradierte Metall-Keramik-Werkstoff innerhalb der Schicht 19 bildet einen Übergang zwischen der zweiten Schicht 18 und der vierten Schicht 20, nämlich von der Metalllegierung der zweiten Schicht 18 zum Keramikwerkstoff der vierten Schicht 20.

[0015] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist auf die oben beschriebenen Mehrlagenschichtsysteme 15 und 16 ein weiteres Mehrlagenschichtsystem 21 aufgebracht, welches hinsichtlich der Ausführung der einzelnen Schichten 17 bis 20 den Mehrlagenschichtsystemen 15 und 16 entspricht. Es können auch vier, fünf oder eine höhere Anzahl von derartigen Mehrlagenschichtsystemen 15, 16 bzw. 21 in Wiederholung übereinander angeordnet sein, um eine erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung 13 zu bilden. Die Mehrlagenschichtsysteme können auch aus mehr als vier Schichten zusammengesetzt bzw. gebildet sein.

[0016] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist zwischen die Oberfläche 14 des zu beschichtenden Bauteils 10 und das sich an die Oberfläche 14 anschließende, erste Mehrlagenschichtsystem 15 eine Haftvermittlungsschicht 22 aufgebracht. Die Haftvermittlungsschicht 22 ermöglicht einen besseren Kontakt zwischen der erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtung 13 und dem zu beschichtenden Bauteil 10.

[0017] Die konkrete Ausführung der einzelnen Schichten 17 bis 20 der Mehrlagenschichtsysteme 15, 16 und 21 ist an die Werkstoffzusammensetzung des zu beschichtenden Bauteils 10 angepasst. Hierzu einige Beispiele:

[0018] Bei einem zu beschichtenden Bauteil 10, welches aus einem Nickelbasiswerkstoff oder Kobaltbasiswerkstoff oder Eisenbasiswerkstoff gebildet ist, ist die erste Schicht 17 vorzugsweise als Nickelschicht (Ni-Schicht) ausgebildet. Auf eine solche Ni-Schicht 17 ist dann eine aus einem Nickel-Chrom-Werkstoff gebildete zweite Schicht 18 (NiCr-Schicht) aufgebracht. An die zweite Schicht 18 aus dem Nickel-Chrom-Werkstoff schließt sich dann als dritte Schicht 19 eine gradierte Metall-Keramikschicht an, die vorzugsweise aus einem CrN_1-x Werkstoff gebildet ist (CrN_1-x-Schicht). Die vierte Schicht 20 wird von einem Keramikwerkstoff, nämlich Chromnitrid, gebildet (CrN-Schicht).

[0019] Nach einem weiteren Beispiel ist das zu beschichtende Bauteil 10 aus einem Titanbasiswerkstoff gebildet. Bei einem derartigen, aus einem Titanbasiswerkstoff gebildeten, zu beschichtenden Bauteil 10 wird die erste Schicht 17 vorzugsweise aus Titan, Palladium oder Platin gebildet. Auf eine derartige, erste Schicht 17 ist dann eine zweite Schicht 18 aufgebracht, die von einem TiCrAl-Werkstoff oder einem CuAlCr-Werkstoff gebildet wird. Als dritte Schicht 19 schließt sich wiederum eine Gradierungsschicht an, die entweder aus einem GrAIN_1-x Werkstoff oder einem TiAIN_1-x Werkstoff gebildet ist. In dem Fall, in dem die Gradierungsschicht 19 von einem GrAIN_1-x Werkstoff gebildet ist, schließt sich als vierte Schicht 20 als keramische Schicht eine CrAIN-Schicht an. In dem Fall, in dem die Gradierungsschicht 19 von dem TiAIN_1-x Werkstoff gebildet ist, ist die vierte Schicht 20 vorzugsweise aus Titanaluminiumnitrid (TiAIN) gebildet. Anstelle des Titanaluminiumnitrid-Werkstoffs kann für die vierte Schicht 20 in diesem Fall jedoch auch ein TiAISiN-Werkstoff oder AITiN-Werkstoff oder TiN/AIN-Werkstoff als keramischer Werkstoff verwendet werden.

[0020] Die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung 13 wird auf das zu beschichtende Bauteil 11 im Sinne der hier vorliegenden Erfindung mittels eines PVD-Beschichtungsprozesses aufgetragen. Die Schichtdicke eines Mehrlagenschichtsystems der erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtung beträgt vorzugsweise weniger als 15 µm.

[0021] Die erfindungsgemäße Verschleißschutzbeschichtung findet bevorzugt Verwendung bei komplexen, dreidimensionalen, strömungsmechanisch beanspruchten Bauteilen, wie zum Beispiel Gehäuseelementen, Leitschaufelsegmenten, Laufschaufelsegmenten, integral beschaufelten Rotoren oder auch Einzelschaufeln für Flugtriebwerke. Mit der erfindungsgemäßen Verschleißschutzbeschichtung kann einerseits das gesamte zu beschichtende Bauteil sowie andererseits nur ein Bereich desselben beschichtet werden.

Ansprüche

1. Verschleißschutzbeschichtung, insbesondere Erosionsschutzbeschichtung, die auf eine zu schützende Oberfläche eines strömungsmechanisch beanspruchten Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, aufgebracht ist, wobei die Verschleißschutzbeschichtung aus einem oder mehreren, in Wiederholung auf der zu beschichtenden Oberfläche aufgebrachten Mehrlagenschichtsystem gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der einmal oder in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme (15, 16, 21) mindestens vier unterschiedliche Schichten (17, 18, 19, 20) aufweist, wobei eine erste, der zu beschichtenden Oberfläche (14) zugewandte Schicht (17) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metallwerkstoff gebildet ist, wobei eine auf die erste Schicht (17) aufgebrachte zweite Schicht (18) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metalllegierungswerkstoff gebildet ist, wobei eine auf die zweite Schicht (18) aufgebrachte dritte Schicht (19) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem gradierten Metall-Keramik-Werkstoff gebildet ist, und wobei eine auf die dritte Schicht (19) aufgebrachte vierte Schicht (20) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem nanostrukturierten Keramikwerkstoff gebildet ist.

2. Verschleißschutzbeschichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme (15, 16, 21) einen gleichen Schichtaufbau aufweist.

3. Verschleißschutzbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Schicht (17) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Nickelbasis- oder Kobaltbasis- oder Eisenbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem Nickelwerkstoff oder Kobaltwerkstoff gebildet ist.

4. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Schicht (18) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Nickelbasis- oder Kobaltbasis- oder Eisenbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem Nickellegierungswerkstoff, vorzugsweise aus einem NiCr-Werkstoff, oder aus einem Kobaltlegierungswerkstoff oder einem Eisenlegierungswerkstoff gebildet ist.

5. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Schicht (19) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Nickelbasis- oder Kobaltbasis- oder Eisenbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus CrN_1-x Werkstoff gebildet ist.

6. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vierte Schicht (20) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Nickelbasis- oder Kobaltbasis- oder Eisenbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem CrN-Werkstoff gebildet und nanostrukturiert ist.

7. Verschleißschutzbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Schicht (17) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Titanbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem Titanwerkstoff oder Platinwerkstoff oder Palladiumwerkstoff gebildet ist.

8. Verschleißschutzbeschichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Schicht (18) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Titanbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem Titanlegierungswerkstoff oder einem Aluminiumlegierungswerkstoff, vorzugsweise aus einem TiCrAI-Werkstoff oder einem CuAICr-Werkstoff, gebildet ist.

9. Verschleißschutzbeschichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Schicht (19) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Titanbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem CrAIN_1-x Werkstoff oder aus einem TIAIN_1-x Werkstoff gebildet ist.

10. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vierte Schicht (20) jedes Mehrlagenschichtsystems bei einem aus einem Titanbasiswerkstoff gebildeten Bauteil aus einem CrAIN-Werkstoff oder aus einem Ti-AIN-Werkstoff oder aus einem TiAISiN-Werkstoff oder aus einem TiN/AIN-Werkstoff gebildet und nanostrukturiert ist.

11. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gesamtschichtdicke der Schichten (17, 18, 19, 20) jedes Mehrlagenschichtsystems kleiner als 15µm ist.

12. Verschleißschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Wiederholung mehrere derartige Mehrlagenschichtsysteme auf die Oberfläche (14) des strömungsmechanisch beanspruchten Bauteils (11) aufgebracht sind, wobei zwischen die Oberfläche (14) des Bauteils (11) und das sich an die Oberfläche (14) anschließende, erste Mehrlagenschichtsystem (15) eine Haftvermittlungsschicht (22) aufgebracht ist.

13. Bauteil, insbesondere Gasturbinenbauteil, mit einer Verschleißschutzbeschichtung, insbesondere mit einer Erosionsschutzbeschichtung, die auf eine zu schützende Oberfläche des strömungsmechanisch beanspruchten Bauteils aufgebracht ist, wobei die Verschleißschutzbeschichtung (13) aus einem oder mehreren, in Wiederholung auf der zu beschichtenden Oberfläche (14) aufgebrachten Mehrlagenschichtsystem (15, 16, 21) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der einfach oder in Wiederholung aufgebrachten Mehrlagenschichtsysteme mindestens vier unterschiedliche Schichten (17, 18, 19, 20) aufweist, wobei eine erste, der zu beschichtenden Oberfläche (14) zugewandte Schicht (17) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metallwerkstoff gebildet ist, wobei eine auf die erste Schicht (17) aufgebrachte zweite Schicht (18) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem an die Zusammensetzung der zu beschichtenden Bauteiloberfläche angepassten Metalllegierungswerkstoff gebildet ist, wobei eine auf die zweite Schicht (18) aufgebrachte dritte Schicht (19) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem gradierten Metall-Keramik-Werkstoff gebildet ist, und wobei eine auf die dritte Schicht (19) aufgebrachte vierte Schicht (20) jedes Mehrlagenschichtsystems aus einem nanostrukturierten Keramikwerkstoff gebildet ist.

14. Bauteil nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verschleißschutzbeschichtung (13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist.

15. Bauteil nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet
dass dasselbe als Gehäuse oder Leitschaufel oder Laufschaufel oder Leitschaufelsegment oder Laufschaufelsegment oder integral beschaufelter Rotor einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, ausgebildet ist.

Claims

1. A wear-resistant coating, in particular an erosion-resistant coating, which is applied to a surface of a fluidically stressed component, in particular a gas turbine component, that is to be protected, wherein the wear-resistant coating is formed from one or more multi-layer systems applied repeatedly to the surface that is to be coated,
characterised in that
each of the multi-layer systems (15, 16, 21) applied once or repeatedly has at least four different layers (17, 18, 19, 20), wherein a first layer (17) of each multi-layer system that faces the surface (14) that is to be coated is formed from a metal material that is adapted to the composition of the component surface that is to be coated, wherein a second layer (18) of each multi-layer system that is applied to the first layer (17) is formed from a metal alloy material that is adapted to the composition of the component surface that is to be coated, wherein a third layer (19) of each multi-layer system that is applied to the second layer (18) is formed from a graduated metal-ceramic material, and wherein a fourth layer (20) of each multi-layer system that is applied to the third layer (19) is formed from a nanostructured ceramic material.

2. A wear-resistant coating according to claim 1,
characterised in that
each of the multi-layer systems (15, 16, 21) that are applied repeatedly has the same layer structure.

3. A wear-resistant coating according to claim 1 or 2,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a nickel-based or cobalt-based or iron-based material the first layer (17) of each multi-layer system is formed from a nickel material or cobalt material.

4. A wear-resistant coating according to one or more of claims 1 to 3,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a nickel-based or cobalt-based or iron-based material the second layer (18) of each multi-layer system is formed from a nickel alloy material, preferably from an NiCr material, or from a cobalt alloy material or an iron alloy material.

5. A wear-resistant coating according to one or more of claims 1 to 4,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a nickel-based or cobalt-based or iron-based material the third layer (19) of each multi-layer system is formed from CrN_1-x material.

6. A wear-resistant coating according to one or more of claims 1 to 5,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a nickel-based or cobalt-based or iron-based material the fourth layer (20) of each multi-layer system is formed from a CrN material and is nanostructured.

7. A wear-resistant coating according to claim 1 or 2,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a titanium-based material the first layer (17) of each multi-layer system is formed from a titanium material or platinum material or palladium material.

8. A wear-resistant coating according to claim 7,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a titanium-based material the second layer (18) of each multi-layer system is formed from a titanium alloy material or an aluminium alloy material, preferably from a TiCrAl material or a CuAlCr material.

9. A wear-resistant coating according to claim 7 or 8,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a titanium-based material the third layer (19) of each multi-layer system is formed from a CrAlN_1-x material or from a TiAlN_1-x material.

10. A wear-resistant coating according to one or more of claims 7 to 9,
characterised in that
in the case of a component that is formed from a titanium-based material the fourth layer (20) of each multi-layer system is formed from a CrAIN material or from a TiAlN material or from a TiAlSiN material or from a TiN/AIN material and is nanostructured.

11. A wear-resistant coating according to one or more of claims 1 to 10,
characterised in that
the total layer thickness of the layers (17, 18, 19, 20) of each multi-layer system is smaller than 15 µm.

12. A wear-resistant coating according to one or more of claims 1 to 11,
characterised in that
several such multi-layer systems are applied repeatedly to the surface (14) of the fluidically stressed component (11), with an adhesion-promoting layer (22) being applied between the surface (14) of the component (11) and the first multi-layer system (15) following on from the surface (14).

13. A component, in particular a gas turbine component, having a wear-resistant coating, in particular an erosion-resistant coating, applied to a surface of the fluidically stressed component that is to be protected, wherein the wear-resistant coating (13) is formed from one or a plurality of multi-layer systems (15, 16, 21) applied repeatedly to the surface (14) that is to be coated,
characterised in that
each of the multi-layer systems applied singly or repeatedly has at least four different layers (17, 18, 19, 20), wherein a first layer (17) of each multi-layer system that faces the surface (14) that is to be coated is formed from a metal material that is adapted to the composition of the component surface that is to be coated, wherein a second layer (18) of each multi-layer system that is applied to the first layer (17) is formed from a metal alloy material that is adapted to the composition of the component surface that is to be coated, wherein a third layer (19) of each multi-layer system that is applied to the second layer (18) is formed from a graduated metal-ceramic material, and wherein a fourth layer (20) of each multi-layer system that is applied to the third layer (19) is formed from a nanostructured ceramic material.

14. A component according to claim 13,
characterised in that
the wear-resistant coating (13) is formed according to one or more of claims 2 to 12.

15. A component according to claim 13 or 14,
characterised in that
the same is formed as a housing or guide blade or moving blade or guide-blade segment or moving-blade segment or integrally bladed rotor of a gas turbine, in particular an aircraft engine.

Revendications

1. Revêtement de protection contre l'usure, en particulier revêtement de protection contre l'érosion qui est appliqué sur une surface à protéger d'une pièce sollicitée par la mécanique des fluides, en particulier d'une pièce de turbine à gaz, le revêtement de protection contre l'usure étant constitué d'un ou plusieurs systèmes multicouches appliquées de façon répétée sur la surface à revêtir, caractérisé en ce que chacun des systèmes multicouches appliqués une fois ou de façon répétée (15, 16, 21) présente au moins quatre couches différentes (17, 18, 19, 20), une première couche (17) tournée vers la surface à revêtir (14) de chaque système multicouche étant constituée d'un matériau métallique adapté à la composition de la surface de la pièce à revêtir, une deuxième couche (18) de chaque système multicouche appliquée sur la première couche (17) étant constituée d'un matériau d'alliage métallique adapté à la composition de la surface de la pièce à revêtir, une troisième couche (19) de chaque système multicouche appliquée sur la deuxième couche (18) étant constituée d'un matériau de métal-céramique progressif et une quatrième couche (20) de chaque système multicouche étant appliquée sur la troisième couche (19) d'un matériau de céramique nanostructuré.

2. Revêtement de protection contre l'usure selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des systèmes multicouches appliqués de façon répétée (15, 16, 21) présente une structure de couche identique.

3. Revêtement de protection contre l'usure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche (17) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de nickel ou d'un matériau de cobalt pour une pièce constituée d'un matériau à base de nickel ou à base de cobalt ou à base de fer.

4. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième couche (18) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau d'alliage de nickel pour une pièce constituée d'un matériau à base de nickel ou à base de cobalt ou à base de fer, de préférence d'un matériau de NiCr ou d'un matériau d'alliage de cobalt ou d'un matériau d'alliage de fer.

5. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième couche (19) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de CrN_1-x pour une pièce constituée d'un matériau à base de nickel ou à base de cobalt ou à base de fer.

6. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quatrième couche (20) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de CrN et est nanostructurée, pour une pièce constituée d'un matériau à base de nickel ou à base de cobalt ou à base de fer.

7. Revêtement de protection contre l'usure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première couche (17) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de titane ou d'un matériau de platine ou d'un matériau de palladium pour une pièce constituée d'un matériau à base de titane.

8. Revêtement de protection contre l'usure selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième couche (18) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau d'alliage de titane ou d'un matériau d'alliage d'aluminium, de préférence d'un matériau de TiCrAl ou d'un matériau de CuAlCr pour une pièce constituée d'un matériau à base de titane.

9. Revêtement de protection contre l'usure selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la troisième couche (19) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de CrAIN_1-x ou d'un matériau de TiAIN_1-x pour une pièce constituée d'un matériau à base de titane.

10. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la quatrième couche (20) de chaque système multicouche est constituée d'un matériau de Ti-AIN ou d'un matériau de TiALSiN ou d'un matériau de TiN/AIN et nanostructurée, pour une pièce constituée d'un matériau à base de titane.

11. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur totale de la couche (17, 18, 19, 20) de chaque système multicouche est inférieure à 15 µm.

12. Revêtement de protection contre l'usure selon une ou plusieurs des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que plusieurs de ces systèmes multicouches sont appliqués de façon répétée sur la surface (14) de la pièce sollicité par la mécanique des fluides, une couche adhésive (222) étant appliquée entre la surface (14) de la pièce (11) et le première système multicouche (15) adjacent à la surface (14).

13. Pièce, en particulier pièce de turbine à gaz, comportant un revêtement de protection contre l'usure, en particulier un revêtement de protection contre l'érosion, qui est appliqué sur une surface à protéger de la pièce sollicitée par la mécanique des fluides, le revêtement de protection contre l'usure (13) étant constitué d'un ou plusieurs systèmes multicouches (15, 16, 21) appliqués de façon répétée sur la surface à revêtir (14), caractérisée en ce que chacun des systèmes multicouches appliqués une fois ou de façon répétée présente quatre couches différentes (17, 18, 19, 20), une première couche (17) tournée vers la surface à revêtir (14) de chaque système multicouche étant constituée d'un matériau métallique adapté à la surface de la pièce à revêtir, une deuxième couche (18) de chaque système multicouche appliquée sur la première couche (17) étant constituée d'un matériau d'alliage métallique adapté à la composition de la surface de la pièce à revêtir, une troisième couche (19) de chaque système multicouche appliquée sur la deuxième couche (18) étant constituée d'un matériau de métal-céramique progressif et une quatrième couche (20) de chaque système multicouche étant appliquée sur la troisième couche (19) d'un matériau de céramique nanostructuré.

14. Pièce selon la revendication 13, caractérisée en ce que la couche de protection contre l'usure (13) est constituée selon une ou plusieurs des revendications 2 à 12.

15. Pièce selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce que celle-ci est constituée en tant que boîtier ou aube directrice ou aube mobile ou segment d'aube directrice ou segment d'aube mobile ou rotor d'une turbine à gaz configuré d'un seul tenant, en particulier d'un moteur d'avion.

Zeichnung