(19)
(11) EP 2 145 974 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
20.01.2010  Patentblatt  2010/03

(21) Anmeldenummer: 08104765.6

(22) Anmeldetag:  16.07.2008
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
C23C 4/12(2006.01)
B05B 7/20(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA MK RS

(71) Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Berndt, Thomas
    12524 Berlin (DE)
  • Ladru, Francis-Jurjen
    13587 Berlin (DE)

   


(54) Verfahren zum Hochgeschwindigkeits-Flammenspritzen


(57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftragung einer Beschichtung (1) auf eine Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, bei dem Partikel eines Beschichtungsmaterials zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom (6) mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben werden, wobei der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um während der Auftragung der Beschichtung mit der Bauteiloberfläche Winkel (b, c) ungleich 90° einzuschließen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine nach dem Verfahren herstellbare Beschichtung (1), eine Turbinenschaufel (2) mit dieser Beschichtung (1) und eine Vorrichtung (9) zur Auftragung dieser Beschichtung (1).




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftragung einer Beschichtung auf eine Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, bei dem Partikel eines Beschichtungsmaterials zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben werden. Weiterhin sind eine gemäß dem Verfahren herstellbare Beschichtung, eine Turbinenschaufel mit dieser Beschichtung und eine Vorrichtung zur Auftragung dieser Beschichtung Gegenstand der Erfindung.

[0002] Bauteile, die in einer heißen und aggressiven Umgebung eingesetzt werden, müssen gegenüber diesen schädlichen Einflüssen geschützt werden. Turbinenschaufeln von Gasturbinen werden beispielsweise mit Beschichtungssystemen versehen, die aus zwei übereinander liegenden Bahnen aufgebaut sind. Dabei ist direkt auf die Oberfläche der Turbinenschaufel ein MCrAlY-Haftgrund aufgetragen, auf dem wiederum eine keramische Wärmedämmschicht angeordnet ist.

[0003] Bei dieser Art von Beschichtungssystem ist es von besonderer Bedeutung, dass der Haftgrund eine hohe Oberflächenrauheit aufweist, da nur dann eine ausreichende Verklammerung des Haftgrunds mit der Wärmedämmschicht sicher gestellt ist.

[0004] Der Haftgrund kann durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) auf die Turbinenschaufel aufgetragen werden. Dazu werden MCrAlY-Partikel mit einem Trägergas in einen Brenner eingebracht, der zugeführten Brennstoff und Sauerstoff bei hoher Temperatur verbrennt. In der dabei gebildeten Flamme des Brenners werden die MCrAlY-Partikel zumindest teilweise aufgeschmolzen, transportiert und dann als Partikelstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben. Dabei wird der Partikelstrom so ausgerichtet, dass er senkrecht auf die Bauteiloberfläche auftrifft. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE 698 28 732 T2 beschrieben.

[0005] Allerdings tritt bei dem bekannten Verfahren das Problem auf, dass der erhaltene Haftgrund eine zu geringe Rauheit aufweist. In der Folge ist die Verklammerung einer anschließend aufgebrachten Wärmedämmschicht mit dem Haftgrund nicht hoch genug, um den Belastungen, denen das Beschichtungssystem während des Betriebs ausgesetzt ist, auf Dauer zu widerstehen. Aus diesem Grund kann es bei den bekannten Beschichtungssystemen zu Ablösungen kommen.

[0006] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der Eingangs genannten Art anzugeben, mit dessen Hilfe durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen eine Beschichtung auf ein Bauteil aufgetragen werden kann, die eine hohe Rauheit aufweist. Dabei ist es insbesondere wichtig, nicht nur eine Welligkeit (vgl. Sinus) einzustellen. Vielmehr sind Hinterschneidungen und Mikrorauheiten zu generieren.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass der Partikelstrom ausgerichtet wird, um während der Auftragung der Beschichtung mit der Bauteiloberfläche Winkel ungleich 90° einzuschließen.

[0008] Grundgedanke der Erfindung ist es, den Partikelstrom so auszurichten, dass er mit der Bauteiloberfläche einen Winkel einschließt, der ungleich 90° ist. Der Partikelstrom wird also zu der Bauteiloberfläche geneigt und trifft im Gegensatz zu dem im Stand der Technik bekannten Verfahren schräg auf die Bauteiloberfläche auf. Überraschender Weise ist nämlich festgestellt worden, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte Beschichtung eine besonders hohe Rauheit aufweist. Die Verdichtung, die durch die hohe kinetische Energie verursacht wird, findet nicht gleichermaßen statt, sondern ist abhängig vom Auftreffwinkel. Somit bewirkt das schräge Auftreffen des Partikelstroms auf der Bauteiloberfläche, dass die Beschichtung eine raue Oberflächenstruktur erhält.

[0009] Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Partikelstrom über die Bauteiloberfläche geführt wird, um die Beschichtung flächig aufzutragen.

[0010] Dabei ist es möglich, den Partikelstrom so auszurichten, dass er bei der Auftragung der Beschichtung mit der Bauteiloberfläche einen konstanten Winkel ungleich 90° einschließt. In diesem Fall trifft der Partikelstrom unter einem konstanten Winkel auf die Bauteiloberfläche auf, bzw. er ist um einen konstanten Winkel zu der Bauteiloberfläche geneigt.

[0011] Der Partikelstrom kann auch während des Auftragens der Beschichtung so ausgerichtet werden, dass er mit der Bauteiloberfläche unterschiedliche Winkel ungleich 90° einschließt. Bei dieser Ausführungsform wird die Ausrichtung des Partikelstroms während der Auftragung variiert. Der Partikelstrom trifft dann unter verschiedenen Winkeln auf die Bauteiloberfläche auf, d.h. der Partikelstrom ist während der Auftragung der Beschichtung um unterschiedliche Winkel zu der Bauteiloberfläche geneigt.

[0012] Vorzugsweise schließt der Partikelstrom mit der Bauteiloberfläche einen Winkel von 30° bis 80°, insbesondere 45° bis 70° ein. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, wird bei diesen Winkeln eine besonders hohe Oberflächenrauheit erreicht.

[0013] Die Beschichtung kann auch in mehreren nebeneinander liegenden Bahnen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden. Dabei ist es insbesondere möglich, den Partikelstrom so auszurichten, dass er während der Auftragung der einzelnen Bahnen jeweils von Bahn zu Bahn unterschiedliche Winkel mit der Bauteiloberfläche einschließt. In diesem Fall schließt der Partikelstrom während der Auftragung einer ersten Bahn mit der Bauteiloberfläche einen ersten Winkel und während der Auftragung einer zweiten Bahn einen zweiten Winkel ein, wobei sich der erste und der zweite Winkel unterscheiden. Insbesondere kann der Partikelstrom auch so ausgerichtet werden, dass er während der Auftragung der ersten Bahn relativ zu einer Achse senkrecht zur Bauteiloberfläche zu einer Seite und während der Auftragung der zweiten Bahn relativ zu der Achse zu der anderen Seite geneigt wird. Dabei können die Beträge der Neigungswinkel gleich groß oder unterschiedlich groß sein.

[0014] Auch kann der Partikelstrom in der Ebene liegen, die durch die jeweilige Bahn definiert wird und senkrecht zur Bauteiloberfläche liegt. Somit trifft der Partikelstrom immer genau in Richtung der Bahn oder genau entgegengesetzt dazu auf die Bauteiloberfläche. Bevorzugterweise sind dabei die Winkel in benachbarten Bahnen von gegenüberliegenden Enden der Bahnen aus eingestellt. Da die Welligkeit abhängig von der Richtung ist, mit der der Partikelstrom auf die Bauteiloberfläche auftrifft, kann durch die jeweils entgegengesetzte Ausrichtung des Partikelstroms in benachbarten Bahnen die Bauteiloberfläche insgesamt eine größtmögliche Rauheit aufweisen.

[0015] Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei der Auftragung der Beschichtung in Bahnen der Partikelstrom ausgerichtet wird, um während der Auftragung einer Bahn unterschiedliche Winkel ungleich 90° mit der Bauteiloberfläche einzuschließen. In diesem Fall wird also die Ausrichtung des Partikelstroms während der Auftragung einer einzelnen Bahn variiert.

[0016] Darüber hinaus kann die Verfahrrichtung des Partikelstroms zwischen nebeneinander liegenden Bahnen entgegengesetzt sein, so dass der Partikelstrom zum Beispiel immer mit einem Winkel bezogen auf die Bewegungsrichtung aufgetragen werden kann.

[0017] Auch kann die Breite von nebeneinander liegenden Bahnen jeweils unterschiedlich eingestellt werden. Dazu wird der Partikelstrom nicht verändert, sondern die unterschiedliche Breite ergibt sich durch eine größere oder kleinere Überdeckung der Bahnen in ihren Randbereichen. Damit kann die Rauheit der Bauteiloberfläche insgesamt weiter erhöht werden.

[0018] Außerdem kann die Verfahrgeschwindigkeit des Partikelstroms zwischen nebeneinander liegenden Bahnen unterschiedlich gewählt sein. Dies hat zusätzlichen Einfluss auf die Welligkeit der Oberfläche der Beschichtung und kann durch Variationen der Welligkeit zu einer insgesamt erhöhten Rauheit der Oberfläche sorgen.

[0019] Es ist ebenfalls möglich ein Haftgrundbeschichtung, insbesondere aus MCrAlY, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Bauteil aufzubringen.

[0020] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vor der Auftragung der Beschichtung eine Unterschicht insbesondere durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden. Dabei können für die Unterschicht Partikel des Beschichtungsmaterials verwendet werden, die einen kleineren mittleren Durchmesser als die Partikel haben, die für die Beschichtung verwendet werden. Auf diese Weise wird effizient eine dichte Unterschicht erhalten. Die Unterschicht kann insbesondere aus MCrAlY ausgebildet werden.
Auch können die Bahnen der Unterschicht und der Beschichtung gegeneinander verdreht, insbesondere um 90°, aufgetragen werden. Die verdrehte Verfahrrichtung kann auf einfache Weise z.B. durch das Drehen des Werkstücks erreicht werden und verbessert die Struktur der Beschichtung und deren Haftung auf der Unterschicht.

[0021] In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können in einem Arbeitsgang von einem ersten Partikelstrom, der mit der Bauteiloberfläche einen Winkel von 90° einschließt, die Unterschicht und von einem zweiten Partikelstrom, der mit der Bauteiloberfläche einen Winkel ungleich 90° einschließt, die Beschichtung aufgetragen werden. Dabei trifft an einer Stelle der Bauteiloberfläche zunächst der Partikelstrom auf, der die Unterschicht bildet, und anschließend der zweite Partikelstrom, der die Beschichtung bildet. Durch das gleichzeitige Auftragen der beiden Schichten wird eine Zeitersparnis in der Herstellung erreicht. Außerdem können sich die Beschichtungen im Kontaktbereich teilweise durchdringen und somit eine verbesserte Haftung erreichen, als wenn die Unterschicht erst aufgetragen wird und danach abkühlen kann, so dass sie erstarrt.

[0022] Dazu ist eine verfahrbare Vorrichtung mit zwei Brennern bereitgestellt, bei der der erste Brenner so angeordnet ist, dass er einen ersten Partikelstrom in einem Winkel von 90° auf die Bauteiloberfläche abgibt, und der zweite Brenner so angeordnet ist, dass er einen zweiten Partikelstrom in einem Winkel ungleich 90° auf die Bauteiloberfläche abgibt, wobei der zweite Partikelstrom in Verfahrrichtung hinter dem ersten Partikelstrom auf die Bauteiloberfläche trifft. Mit dieser Vorrichtung können also, wie zuvor beschrieben, in einem Arbeitsgang sowohl die Unterschicht wie auch die Beschichtung auf der Bauteiloberfläche angebracht werden.

[0023] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung um die Achse des ersten Partikelstroms drehbar sein. Damit kann die Beschichtung zum Beispiel in parallelen Bahnen auf der Bauteiloberfläche angebracht werden, wobei durch das Drehen der Vorrichtung am Bahnende eine Anpassung an die jeweilige neue Bewegungsrichtung möglich ist. Da die Beschichtung immer auf die Unterschicht aufgetragen werden muss, muss der zweite Partikelstrom immer in Bewegungsrichtung hinter dem ersten Partikelstrom auf die Bauteiloberfläche treffen.

[0024] Auch kann der zweite Brenner verschwenkbar angeordnet sein, so dass der Winkel, in dem der zweite Brenner den zweiten Partikelstrom abstrahlt, einstellbar ist. Damit kann die Vorrichtung auch die zuvor genannten Vorteile durch eine Winkelvariation bei der Anbringung der Beschichtung ausnutzen.

[0025] Auf die Beschichtung kann zusätzlich eine keramische Wärmedämmschicht aufgetragen werden. Bei der Wärmedämmschicht kann es sich bevorzugt um eine APS-Schicht handeln.

[0026] Aber auch bei Schichten, die gedippt werden (Tauchbeschichtung), ist eine höhere Rauheit für die Verklammerung anzustreben.

[0027] Die Beschichtung kann auch auf eine Turbinenschaufel aufgebracht werden.

[0028] Weitere Gegenstände der Erfindung sind eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Beschichtung sowie eine Turbinenschaufel mit dieser Beschichtung.

[0029] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen
Figur 1
eine schematische Darstellung der Auftragung einer Unterschicht auf eine Turbinenschaufel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2
eine schematische Darstellung der Auftragung einer Bahn einer Beschichtung auf die Turbinenschaufel der Figur 1 gemäß der ersten Ausführungsform,
Figur 3
eine schematische Darstellung der Auftragung einer weiteren Bahn der Beschichtung auf die Turbinenschaufel der Figur 1 gemäß der ersten Ausführungsform, und
Figur 4
eine schematische Darstellung der Auftragung einer Unterschicht zusammen mit der Auftragung der Beschichtung auf eine Turbinenschaufel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.


[0030] In den Figuren 1 bis 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Auftragung einer Beschichtung 1 auf eine Oberfläche einer Turbinenschaufel 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.

[0031] Die Figur 1 zeigt die Auftragung einer Unterschicht 3 auf die Oberfläche der Turbinenschaufel 2 durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen. Dazu werden Beschichtungspartikel aus MCrAlY einem Brenner 4 in einem Trägergas zugeführt. Gleichzeitig werden in den Brenner 4 ein Brennstoff und Sauerstoff eingeleitet. Der Brennstoff und der Sauerstoff werden im Brenner 4 vermischt und verbrannt. In die hierbei entstehende Flamme 5 werden die Beschichtungspartikel in dem Trägergas mit hoher Geschwindigkeit als Partikelstrom 6 eingedüst. Die Beschichtungspartikel schmelzen beim Durchgang durch die Flamme 5 zumindest teilweise und treffen dann auf die Oberfläche der Turbinenschaufel 2 auf, wo sie erstarrt haften bleiben.

[0032] Der Partikelstrom 6 wird über die Oberfläche geführt, um die Unterschicht 3 auszubilden. Während der Auftragung der Unterschicht 3 ist der Partikelstrom 6 so ausgerichtet, dass er mit der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 einen Winkel a von 90° einschließt. Dies führt dazu, dass die erhaltene Unterschicht 3 mit einer guten Auftragseffizienz aufgebracht wird und eine relativ geringe Oberflächenrauheit aufweist.

[0033] Die Figur 2 zeigt die Auftragung einer ersten Bahn 7 der Beschichtung 1 auf der Unterschicht 3. Dazu werden dem Brenner 4 Beschichtungspartikel aus MCrAlY zugeführt, die einen größeren mittleren Durchmesser als die Partikel haben, die für die Ausbildung der Unterschicht 3 verwendet wurden.

[0034] Die Beschichtungspartikel werden in der oben beschrieben Weise zumindest teilweise in der Flamme 5 aufgeschmolzen und als Partikelstrom 6 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 abgegeben. Dort treffen sie auf die Unterschicht 3 auf und bilden auf dieser die erste Bahn 7 der Beschichtung 1 aus, während der Partikelstrom 6 über die Unterschicht 3 bewegt wird.

[0035] Während der Auftragung der ersten Bahn 7 ist der Partikelstrom 6 so ausgerichtet, dass er mit der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 einen konstanten Winkel b ungleich 90° einschließt. Dazu wird der Brenner 4 in der Zeichnung nach links gekippt. Der Partikelstrom 6 liegt also in der Ebene, die durch die erste Bahn 7 definiert wird und senkrecht zur Bauteiloberfläche liegt. Der vom Brenner abgegebene Partikelstrom 6 ist dann gegenüber der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 geneigt und trifft schräg auf diese auf.

[0036] Die auf diese Weise aufgetragene erste Bahn 7 der Beschichtung 1 weist eine hohe Oberflächenrauheit auf. Dies ist dadurch bedingt, dass vorragende Bereiche 7A der ersten Bahn 7, die in der Zeichnung zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt sind, wellenförmig entgegen der Neigungsrichtung des Brenners 4 ausgebildet sind. Diese Oberflächenkonfiguration trägt maßgeblich zur Erhöhung der Oberflächenrauheit bei.

[0037] Die Figur 3 zeigt schließlich die Auftragung einer zweiten Bahn 8 der Beschichtung 1. Diese erfolgt analog zu der Auftragung der ersten Bahn 7. Im Unterschied hierzu ist lediglich der Brenner 4 gegenüber seiner Position in der Figur 1 nach rechts gekippt, so dass der Partikelstrom 6 wiederum unter Einschluss eines Winkels c ungleich 90° auf die Oberfläche auftrifft.

[0038] Aufgrund der Neigung des Partikelstroms 6, ist die zweite Bahn 8 mit vorragenden Bereichen 8A ausgebildet, die gegenläufig zu den vorragenden Bereichen 7A der ersten Bahn 7 orientiert sind. Auch die zweite Bahn 8 weist eine hohe Oberflächenrauheit auf, wobei die Gesamtrauheit der Oberfläche durch die Unterschiedliche Orientierung der vorragenden Bereiche 7A, 8A zusätzlich verstärkt wird.

[0039] Die Verfahrrichtung der zweiten Bahn 8 ergibt sich dabei entgegengesetzt zu der der ersten Bahn 7, da beim Erreichen des Endes der ersten Bahn 7 der Partikelstrom 6 direkt auf die zweite Bahn 8 gelenkt wird. Die Verfahrgeschwindigkeit des Partikelstroms 6 ist dabei für die beiden Bahnen 7, 8 unterschiedlich gewählt, ebenso wie die Winkel b, c. Zusätzlich wird der Brenner mit unterschiedlichen Abständen zwischen benachbarten Bahnen 7, 8 verfahren, wodurch sich eine unterschiedlich starke Überdeckung der Bahnen 7, 8 in den Randbereichen ergibt. Dies resultiert in einer unterschiedlichen Breite der Bahnen 7, 8. Zwischen dem Auftragen der Unterschicht 3 und der Beschichtung wurde die Turbinenschaufel 2 um 90° gedreht, sodass die Bahnen 7, 8 der Unterschicht 3 und der Beschichtung 1 entsprechend gegeneinander verdreht aufgetragen sind. Da die Unterschicht 3 nach dem Auftragen eine homogene Struktur aufweist, ist dies aus der Zeichnung nicht ersichtlich.

[0040] Auf die Beschichtung 1 kann noch eine Wärmedämmschicht, beispielsweise eine keramische APS-Schicht aufgebracht werden. Diese ist dann auf Grund der hohen Oberflächenrauheit der Beschichtung 1 stark mit dieser verklammert.

[0041] In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung 9 vorgesehen, die zwei im Wesentlichen identische Brenner 4A, 4B umfasst. Der erste Brenner 4A ist senkrecht zur Oberfläche der Turbinenschaufel 2 angeordnet, wohingegen der zweite Brenner 4B mit einem Winkel b ungleich 90° zur Oberfläche angeordnet ist. Der zweite Partikelstrom 6A des zweiten Brenners 4B trifft dabei zum ersten Partikelstrom 6A seitlich versetzt auf die Oberfläche. Die beiden Brenner 4A, 4B sind über eine Querstrebe 10 aneinander fixiert. Dazu ist die Strebe 10 z.B. mit Schrauben oder Bolzen 11 mit den Brennern 4A, 4B verbunden. Der Winkel b, mit dem der zweite Partikelstrom 6B auf die Oberfläche trifft, ist einstellbar.

[0042] Mit dem ersten Brenner 4A wird, wie zuvor beschrieben, die Unterschicht 3 auf der Oberfläche ausgebildet. Beim Auftragen der Beschichtung 1 wird der zweite Partikelstrom 6B jeweils so ausgerichtet, dass er im Anschluss an das Auftragen der Unterschicht 3 auf die Bauteiloberfläche auftrifft. Auch das Aufbringen der Beschichtung 1 erfolgt analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Für das Aufbringen beider Schichten 1, 3 wird die Vorrichtung insgesamt in Bahnen 7, 8 über die Bauteiloberfläche verfahren, so das in Verfahrrichtung immer zuerst die Unterschicht 3 und danach die Beschichtung 1 aufgetragen wird.

[0043] Beim bahnweisen Aufbringen der Beschichtungen 1, 3 werden die Bahnen 7, 8 üblicherweise in entgegengesetzter Richtung aufgetragen, wodurch die Bewegungsrichtung der Vorrichtung 9 jeweils entgegengesetzt ist. Durch das Drehen der Vorrichtung 9 um die Achse des ersten Partikelstroms 6A kann damit der zweite Partikelstrom 6B so an die Bewegungsrichtung der Vorrichtung 9 angepasst werden, dass trotz entgegengesetzter Bewegungsrichtung jeweils zunächst die Unterschicht 3 und erst im Anschluss die Beschichtung 1 auf die Bauteiloberfläche aufgetragen wird. Damit wird in nur einem Arbeitsgang die gleiche Schichtfolge erreicht wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.


Ansprüche

1. Verfahren zur Auftragung einer Beschichtung (1) auf eine Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, bei dem Partikel eines Beschichtungsmaterials zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom (6) mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um während der Auftragung der Beschichtung (1) mit der Bauteiloberfläche Winkel (b, c) ungleich 90° einzuschließen.
 
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) über die Bauteiloberfläche geführt wird, um die Beschichtung (1) flächig auf die Bauteiloberfläche aufzutragen.
 
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um mit der Bauteiloberfläche einen konstanten Winkel (b, c) ungleich 90° einzuschließen.
 
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um mit der Bauteiloberfläche unterschiedliche Winkel (b, c) ungleich 90° einzuschließen.
 
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) einen Winkel (b, c) von 30° - 80°, insbesondere 45° - 70°,
mit der Bauteiloberfläche einschließt.
 
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (1) in mehreren nebeneinander liegenden Bahnen (7, 8) auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wird.
 
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um während der Auftragung der einzelnen Bahnen (7, 8) jeweils von Bahn zu Bahn unterschiedliche Winkel (b, c) ungleich 90° mit der Bauteiloberfläche einzuschließen.
 
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) in der Ebene liegt, die durch die jeweilige Bahn (7, 8) definiert wird und senkrecht zur Bauteiloberfläche liegt.
 
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Winkel (b, c) in benachbarten Bahnen (7, 8) von gegenüberliegenden Enden der Bahnen (7, 8) aus eingestellt werden.
 
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Partikelstrom (6) ausgerichtet wird, um während der Auftragung einer Bahn (7, 8) unterschiedliche Winkel (b, c) mit der Bauteiloberfläche einzuschließen.
 
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verfahrrichtung des Partikelstroms (6) zwischen nebeneinander liegenden Bahnen (7, 8) entgegengesetzt ist.
 
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite von nebeneinander liegenden Bahnen (7, 8) jeweils unterschiedlich eingestellt wird.
 
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verfahrgeschwindigkeit des Partikelstroms (6) zwischen nebeneinander liegenden Bahnen (7, 8) unterschiedlich gewählt ist.
 
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Haftgrundbeschichtung auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wird.
 
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Haftgrundbeschichtung aus MCrAlY auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wird.
 
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor der Auftragung der Beschichtung (1) eine Unterschicht (3) insbesondere durch Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wird,
wobei für die Unterschicht (3) Partikel des Beschichtungsmaterials verwendet werden, die einen kleineren mittleren Durchmesser als die Partikel haben, die für die Beschichtung (1) verwendet werden.
 
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Unterschicht (3) aus MCrAlY auf die Bauteiloberfläche aufgebracht wird.
 
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 zusammen mit Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bahnen (7, 8) der Unterschicht (3) und der Beschichtung (1) gegeneinander verdreht, insbesondere um 90°, aufgetragen werden.
 
19. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Arbeitsgang von einem ersten Partikelstrom (6A), der mit der Bauteiloberfläche einen Winkel (a) von 90° einschließt, die Unterschicht (3) und von einem zweiten Partikelstrom (6B), der mit der Bauteiloberfläche einen Winkel (b, c) ungleich 90° einschließt, die Beschichtung (1) aufgetragen wird.
 
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf die Beschichtung (1) eine keramische Wärmedämmschicht, insbesondere eine APS-Wärmedämmschicht aufgebracht wird.
 
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (1) auf eine Turbinenschaufel (2) aufgebracht wird.
 
22. Beschichtung (1),
herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.
 
23. Turbinenschaufel (2) mit einer Beschichtung (1) nach Anspruch 22.
 
24. Vorrichtung (9) zur Auftragung einer Beschichtung (1) auf eine Bauteiloberfläche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (9) einen ersten und zweiten Brenner (4A, 4B) umfasst und verfahrbar ist,
wobei der erste Brenner (4A) so angeordnet ist, dass er einen ersten Partikelstrom (6A) in einem Winkel (a) von 90° auf die Bauteiloberfläche abgibt, und der zweite Brenner (4B) so angeordnet ist, dass er einen zweiten Partikelstrom (6B) in einem Winkel (b, c) ungleich 90° auf die Bauteiloberfläche abgibt,
wobei der zweite Partikelstrom 6B in Verfahrrichtung hinter dem ersten Partikelstrom 6A auf die Bauteiloberfläche trifft.
 
25. Vorrichtung (9) nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (9) um die Achse des ersten Partikelstroms (6A) drehbar ist.
 
26. Vorrichtung (9) nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Brenner (4B) verschwenkbar angeordnet ist, so dass der Winkel (b, c), in dem der zweite Brenner (4B) den zweiten Partikelstrom (6B) abstrahlt, einstellbar ist.
 




Zeichnung













Recherchenbericht













Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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