DE102005004242A1 - Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen Download PDF

Info

Publication number
DE102005004242A1
DE102005004242A1 DE200510004242 DE102005004242A DE102005004242A1 DE 102005004242 A1 DE102005004242 A1 DE 102005004242A1 DE 200510004242 DE200510004242 DE 200510004242 DE 102005004242 A DE102005004242 A DE 102005004242A DE 102005004242 A1 DE102005004242 A1 DE 102005004242A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
gas mixture
production
plasma jet
shaped body
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.)
Granted
Application number
DE200510004242
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005004242B4 (de
Inventor
Erwin Dr. Bayer
Jürgen Dr. Steinwandel
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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 MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Priority to DE200510004242 priority Critical patent/DE102005004242B4/de
Publication of DE102005004242A1 publication Critical patent/DE102005004242A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005004242B4 publication Critical patent/DE102005004242B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/513—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • F05D2230/312—Layer deposition by plasma spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triebwerksteilen, umfassend folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A - Einbringung von schichtbildenden Materialien in den Heißbereich eines Hochtemperatur-Hochenthalpie-Plasmajets zur Erzeugung eines Gasgemischs mit vollständig in die Gasphase überführten schichtbildenden Materialien, DOLLAR A - Zuführung des Gasgemischs auf einen porösen Formkörper, DOLLAR A - Erzeugung einer kompakten Dickschicht mit schmiedeähnlichen Eigenschaften auf dem Formkörper mittels adiabatischer Abkühlung des Gasgemischs, DOLLAR A - Herstellung einer definierten Kristallstruktur der auf den Formkörper aufgebrachten Dickschicht durch Wärmebehandlung, DOLLAR A - Endbearbeitung des beschichteten Formkörpers zur Herstellung einer aerodynamischen Kontur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen.
  • Bei der Herstellung von Triebwerkteilen, insbesondere bei der Neuteilfertigung von Hohlschaufeln ist es bekannt, dass die Herstellung mittels superplastischen Umformens oder Diffusionsverbindens erfolgt. Diese Herstellungsverfahren sind allerdings technisch sehr aufwendig und kostenintensiv.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es ein neuartiges Verfahren zur Herzustellung von Triebwerkteilen anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch die Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführung der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei folgende Verfarensschritte:
    • – Einbringung von schichtbildenden Materialien in den Heißbereich eines Hochtemperatur-Hochenthalpie-Plasmajets zur Erzeugung eines Gasgemischs mit vollständig in die Gasphase überführten schichtbildenden Materialien,
    • – Zuführung des Gasgemischs auf einen porösen Formkörper,
    • – Erzeugung einer kompakten Dickschicht mit schmiedeähnlichen Eigenschaften auf dem Formkörper mittels adiabatischer Abkühlung des Gasgemischs,
    • – Herstellung einer definierten Kristallstruktur der auf den Formkörper aufgebrachten Dickschicht durch Wärmebehandlung,
    • – Endbearbeitung des beschichteten Formkörpers zur Herstellung einer aerodynamischen Kontur.
  • Der Formkörper ist in einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Metallschaumkörper oder ein Körper mit metallsicher Wabenstruktur oder eine Struktur aus gesinterten Hohlkugeln.
  • Die schichtbildenden Materialien sind vorteilhaft Pulver, flüssige oder gasförmige Precursoren oder Gemische daraus.
  • Durch die Verwendung eines Hochtemperatur-Hochenthalpie-Plasmajets werden Oberflächentemperaturen der schichtbildenden Materialien erreicht, die zu einer vollständigen Materialverdampfung ausreichend sind. Außerdem wird durch den Hochtemperatur-Hochenthalpie-Plasmajet genügend Strahlenthal pie bereitgestellt um eine vollständige Verdampfung der Materialen in Atome bzw. Mikrocluster zu erreichen.
  • Im Gegensatz wird bei herkömmlichen Herstellungsverfahren, wie z.B. Plasma- oder Flammspritzen nur ein oberflächiges Aufschmelzen der Materialien realisiert, wodurch in aller Regel keine chemische Verzahnung der schichtbildenden Materialien erreicht wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens erfolgt die Beschichtung des Formkörpers bei Normaldruck oder Niederdruck.
  • Weiterhin bei den bekannten thermischen Spritzverfahren der Materialeintrag, z.B. Pulver außerhalb des Brenners an der Austrittsstelle des Plasmas in den Arbeitsraum. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hingegen die Zufuhr der schichtbildenden Materialien, auch als Precursoren bezeichnet, noch im Heißbereich des Plasmabrenners realisiert. Dieser Heißbereich liegt im Strömungsverlauf vor der Expansion des Gasgemischs in den Arbeitsraum. Vorteilhaft wird das Gasgemisch einer Expansionsdüse zugeführt, nach der die Gasgemischströmung abkühlt, wodurch in einer Gasphasenkondensation Nanopartikel gebildet werden. Die kinetische Energie der erzeugten Nanopartikel reicht aus um eine kompakte Schicht auf dem porösen Grundkörper zu bilden.
  • Der mit einer kompakten Dickschicht beschichtete Formkörper wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in eine definierte Kristallstruktur überführt. Dies erfolgt mittels einer Wärmebehandlung, z.B. Auslagerung in einem Gradientenofen.
  • Die erforderliche Endbearbeitung zur Herstellung einer aerodynamischen Endkontur kann vorteilhaft durch entsprechendes mechanische Bearbeitung z.B. Drehen, Fräsen, Glattschleifen oder mittels elektrochemischer Bearbeitung erfolgen, z.B. ECM (electrochemical machining) oder PCM (pulsed electrochemical machining).
    •

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung von Triebwerksteilen umfassend folgende Verfahrensschritte: – Einbringung von schichtbildenden Materialien in den Heißbereich eines Hochtemperatur-Hochenthalpie-Plasmajets zur Erzeugung eines Gasgemischs mit vollständig in die Gasphase überführten schichtbildenden Materialien, – Zuführung des Gasgemischs auf einen porösen Formkörper, – Erzeugung einer kompakten Dickschicht mit schmiedeähnlichen Eigenschaften auf dem Formkörper mittels adiabatischer Abkühlung des Gasgemischs, – Herstellung einer definierten Kristallstruktur der auf den Formkörper aufgebrachten Dickschicht durch Wärmebehandlung, – Endbearbeitung des beschichteten Formkörpers zur Herstellung einer aerodynamischen Kontur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper ein Metallschaumkörper oder ein Körper mit metallsicher Wabenstruktur ist oder ein Sinterkörper aus Hohlkugeln.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch einer Expansionsdüse zugeführt wird nach der die Plasmaströmung abkühlt und durch Gasphasenkondensation Nanopartikel gebildet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schichtbildenden Materialien Pulver, flüssige oder gasförmige Precursoren oder Gemische daraus sind.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbearbeitung mittels mechanischer oder elektrochemischer Bearbeitung erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Formkörpers bei Normaldruck oder Niederdruck durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die adiabatische Abkühlung des Gasgemischs die Oberflächentemperatur des zu beschichtenden Formkörpers weniger als 530 K beträgt.
DE200510004242 2005-01-29 2005-01-29 Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen Expired - Fee Related DE102005004242B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510004242 DE102005004242B4 (de) 2005-01-29 2005-01-29 Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510004242 DE102005004242B4 (de) 2005-01-29 2005-01-29 Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005004242A1 true DE102005004242A1 (de) 2006-08-10
DE102005004242B4 DE102005004242B4 (de) 2008-11-27

Family

ID=36709486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510004242 Expired - Fee Related DE102005004242B4 (de) 2005-01-29 2005-01-29 Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005004242B4 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5104634A (en) * 1989-04-20 1992-04-14 Hercules Incorporated Process for forming diamond coating using a silent discharge plasma jet process
JPH08990A (ja) * 1994-06-16 1996-01-09 Komatsu Ltd ガス噴射による表面処理方法および表面処理装置
JPH0967191A (ja) * 1995-08-29 1997-03-11 Komatsu Ltd ガス噴射による表面処理装置
DE102004025139A1 (de) * 2004-05-21 2005-12-15 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Aufbringung von Heißgas-Korrosionsschutzschichten

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005004242B4 (de) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sova et al. Potential of cold gas dynamic spray as additive manufacturing technology
EP2631327B1 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht
Curry et al. Influence of bond coat surface roughness on the structure of axial suspension plasma spray thermal barrier coatings—Thermal and lifetime performance
US7482035B2 (en) Method of coating a substrate by a thermal application of the coating material
EP2439306A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Wärmedämmschichtaufbaus
Kotoban et al. Comparative study of selective laser melting and direct laser metal deposition of Ni3Al intermetallic alloy
CN108752014A (zh) 一种用于选区激光烧结（sls）/选区激光融化（slm）的粉末及其制备方法和应用
CH708735A2 (de) Verfahren zur Bildung von Kanälen auf einem metallischen Substrat.
EP2631025A1 (de) Plasmaspritzverfahren
WO2017215687A1 (de) Selbst heilende wärmedämmschichten sowie verfahren zur herstellung derselben
JP5017675B2 (ja) 皮膜の製造方法
EP0812930B1 (de) Keramische Verdampfermaterialien
DE60305704T2 (de) Anlage zum Beschichten von Werkstücken durch Elektronenstrahlen
DE102005004242A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Triebwerkteilen
Ulianitsky et al. Detonation spraying of hollow microspherical alumina powder
CN101153400A (zh) 由生料制备耐应变涂层的方法
Kotoban et al. Comparative study of selective laser melting and direct laser metal deposition of Ni3Al intermetallic alloy
DE10254210A1 (de) Stabilisierter Zirconiumdioxid-Wärmesperrenüberzug mit Hafnium (IV)-oxid
DE112016000735T5 (de) Herstellungsverfahren für thermische Spritzpartikel, Turbinenelement, Gasturbine, und thermische Spritzpartikel
DE102007017753A1 (de) Herstellung großer Bauteile durch kinetisches Kaltgaskompaktieren von Werkstoffpartikeln
JP5071706B2 (ja) Ｈｖｏｆ溶射装置
Rousseau et al. Low power plasma spray assisted thermal barrier coating repair without the plugging of cooling holes
RU2775984C1 (ru) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством распылителя
Jiang Low Thermal Conductivity YSZ-based Thermal Barrier Coatings with Enhanced CMAS Resistance
DE3216025C2 (de) Verfahren zum Aufbringen keramischer Überzüge erhöhter Dicke

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee