DE102006008027B3 - Component with a nano-scale structure elements having layer and method for producing this layer - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Bauteil (11), auf dessen Oberfläche (13) eine Schicht (12) aufgebracht ist. In dieser Schicht sind erfindungsgemäß Nanopartikel (14) aus einer Formgedächtnislegierung vorgesehen, wobei eine Formänderung dieser Nanopartikel (14) Hohlräume (15b) zurücklässt oder an der Oberfläche (13) zu einem Absprengen der Nanopartikel (14) führt. Daher ist mittels der Formgedächtnis-Nanopartikel ein Nachweis des Überschreitens einer bestimmten Temperatur (Umwandlungstemperatur der Nanopartikel) möglich. Hierdurch wird der Schicht vorteilhaft eine neue Funktion implementiert. Alternativ können statt Nanopartikel auch beispielsweise elektrochemisch hergestellte Nanonadeln auf der Oberfläche Verwendung finden, mit der sich beispielsweise Reinigungseffekte erzielen lassen.The invention relates to a component (11) on the surface (13) of which a layer (12) is applied. According to the invention, nanoparticles (14) made of a shape memory alloy are provided in this layer, a change in shape of these nanoparticles (14) leaving cavities (15b) or causing the nanoparticles (14) to explode on the surface (13). Therefore, by means of the shape memory nanoparticles, it is possible to detect that a certain temperature (transformation temperature of the nanoparticles) has been exceeded. This advantageously implements a new function for the layer. Alternatively, instead of nanoparticles, for example, electrochemically produced nano needles can be used on the surface, with which cleaning effects can be achieved, for example.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer dessen Oberfläche bildenden Schicht, die nanoskalige Strukturelemente aufweist.The The invention relates to a component with a surface forming thereof Layer which has nanoscale structure elements.

Ein Bauteil mit einer Schicht der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 101 37 460 A1 bekannt, wobei als nanoskalige Strukturelemente, d. h. als die Gefügestruktur der Schicht mitbestimmende, elementare, eigenständige Gefügebereiche, Nanopartikel zur Anwendung kommen, die in einer so genannten Nanobeschichtung eingeschlossen sind. Hierdurch können Schichteigenschaften erreicht werden, die bei einer Verwendung der Schicht als Schutzschicht eines Displays sowohl die Widerstandsfähigkeit der Schicht gegen Zerkratzen als auch ihre chemische Beständigkeit erhöht. Mit der Verwendung von nanoskaligen Strukturelementen in Schichten können diese also mit verbesserten Schichteigenschaften ausgestattet werden.A component with a layer of the type mentioned is for example from the DE 101 37 460 A1 known nanoparticles, which are included in a so-called nano-coating as nanoscale structural elements, ie as the microstructure of the layer co-determining, elementary, autonomous structural areas, nanoparticles. As a result, layer properties can be achieved which, when the layer is used as a protective layer of a display, increases both the resistance of the layer to scratching and its chemical resistance. With the use of nanoscale structural elements in layers, they can therefore be equipped with improved layer properties.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauteil mit einer Schicht anzugeben, die nanoskalige Strukturelemente aufweist und mit der sich die Schichteigenschaften weiter verbessern lassen.The The object of the invention is a component with a layer indicate that has nanoscale structural elements and with the the layer properties can be further improved.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Bauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Strukturelemente aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur bestehen. Der Aufbau der nanoskaligen Strukturelemente als Formgedächtnislegierung eröffnet vorteilhaft neue Anwendungen für Schichten auf Bauteilen, welche mit derartigen na noskaligen Strukturelementen versehen sind. Diese Eigenschaften beruhen, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, auf der Phasenumwandlung der Formgedächtnislegierung, die zu einer Formänderung der nanoskaligen Strukturelemente führt.These The object is achieved according to the invention with the aforementioned component solved that the structural elements of a shape memory alloy with known Conversion temperature exist. The structure of the nanoscale structural elements as a shape memory alloy open beneficial new applications for Layers on components, which with such na noscale structural elements are provided. These properties are based as below is explained in more detail, on the phase transformation of shape memory alloy leading to a strain the nanoscale structural elements leads.

Hinsichtlich der Nutzung des Formgedächtniseffektes bei nanoskaligen Strukturelementen hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass diese Strukturelemente aufgrund ihrer Abmessungen im Nanometerbereich (d. h. von weniger als 1 μm) eine zumindest weitgehend einkristalline Gefügestruktur aufweisen. Hierdurch wird die Gitterverzerrung des Gefüges, welche den Formgedächtnislegierungen bei der Umwandlungstemperatur eigen ist, direkt in eine Formänderung des Strukturelementes umgesetzt. Anders als bei bekannten Bauelementen oder Halbzeugen aus Formgedächtnislegierungen, die aufgrund ihrer um Größenordnungen größeren Abmessungen zur Nutzung des Formgedächtniseffektes erst nachbehandelt werden müssen, ist aufgrund der einkristallinen oder im Wesentlichen einkristallinen Struktur der nanoskaligen Strukturelemente ein Formgedächtniseffekt bereits herstellungsbedingt vorhanden. Dies bewirkt vorteilhaft, dass die Herstellung der Schicht mit den nanoskaligen Strukturelementen wirtschaftlich möglich ist.Regarding the use of the shape memory effect with nanoscale structural elements, it has surprisingly been found that these structural elements due to their dimensions in the nanometer range (i.e., less than 1 μm) have an at least largely monocrystalline microstructure. hereby the lattice distortion of the microstructure which accompanies the shape memory alloys owning the transformation temperature, directly into a shape change implemented the structural element. Different from known components or semifinished products of shape memory alloys, because of their orders of magnitude larger dimensions for the use of the shape memory effect need to be post-treated is due to the monocrystalline or substantially monocrystalline Structure of nanoscale structure elements a shape memory effect already due to production reasons. This causes advantageous that the production of the layer with the nanoscale structural elements economically possible is.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturelemente durch Nanopartikel gebildet sind, die in die Schicht eingebettet sind. Die Nanopartikel können vorteilhaft vor der Einbettung in die Schicht durch geeignete Verfahren hergestellt werden. Die Einbettung der Nanopartikel in die sich bildende Schicht erfolgt dann durch ein Einbringen der vorgefertigten Nanopartikel in das Beschichtungsverfahren. Vorteilhaft kann dabei auf an sich bekannte Beschichtungsverfahren zurückgegriffen werden, insbesondere auf solche, welche zur Einbettung von Partikeln während des Schicht wachstums verwendet werden (z. B. elektrochemische Beschichtungsverfahren oder Spritzverfahren).According to one Embodiment of the invention is provided that the structural elements are formed by nanoparticles embedded in the layer. The nanoparticles can advantageous before embedding in the layer by suitable methods getting produced. The embedding of nanoparticles in the itself forming layer is then carried out by introducing the prefabricated Nanoparticles in the coating process. It can be advantageous resort to known coating methods, in particular to those which are used for the embedding of particles during the Layer growth can be used (eg electrochemical coating process or spray method).

Vorteilhaft können die Nanopartikel an der Oberfläche aus der Schicht herausragen. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Schichtbildungsprozess bis zum Abschluss des Verfahrens Nanopartikel in das Beschichtungsverfahren eingebracht werden. Es kann, wenn eine Einbringung von Nanopartikeln lediglich in die Oberfläche gewünscht ist, auch mit dem Einbringen der Nanopartikel erst kurz vor Abschluss des Schichtbildungsprozesses begonnen werden. Genauso ist es möglich, das Einbringen von Nanopartikeln früher zu beenden, als den Schichtbildungsprozess, damit die Nanopartikel ausschließlich in die Schicht eingebettet werden, ohne aus der Oberfläche aus der Schicht herauszuragen.Advantageous can the nanoparticles on the surface sticking out of the layer. This is achieved by the fact that Stratification process until the completion of the nanoparticle process be introduced into the coating process. It can, if an introduction of nanoparticles is desired only in the surface, also with the introduction of the nanoparticles until shortly before the conclusion of the Stratification process to be started. It is just as possible that Introduction of nanoparticles earlier to finish, as the layering process, so that the nanoparticles exclusively embedded in the layer without leaving the surface to stand out of the layer.

Weiterhin ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung möglich, dass die Nanopartikel eine duktile Umhüllung insbesondere aus Metall aufweisen. Die duktile Umhüllung verformt sich, wenn der Nanopartikel temperaturbedingt eine Phasenumwandlung (Überschreiten oder Unterschreiten der Umwandlungstemperatur) erfährt, wobei diese Verformung zurückbleibt, wenn ihr ein plastischer Anteil innewohnt. So kann eine Umwandlung des Nanopartikels auch nach einer rückwärtigen Umwandlung noch erkannt werden, weswegen sich die Nanopartikel mit duktiler Umhüllung als Temperaturindikatoren in der Schicht eignen.Farther is it according to one Embodiment of the invention possible, that the nanoparticles a ductile envelope, in particular of metal exhibit. The ductile cladding deforms when the nanoparticle temperature changes a phase transformation (Exceed or below the transformation temperature), wherein this deformation remains, if you have a plastic part. So can a conversion of the nanoparticle even after a rearward conversion still recognized which is why nanoparticles with a ductile coating Temperature indicators in the layer are suitable.

Genauso ist es möglich, dass die Nanopartikel eine spröde Umhüllung, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff aufweisen. Wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die Umwandlungstemperatur beispielsweise überschritten (oder unterschritten), so bewirkt die Phasenumwandlung des Nanopartikels ein sprödes Brechen der Umhüllung, so dass die Zerstörung der Umhüllung auch nach einer Rückumwandlung des Nanopartikels nachweisbar bleibt. Auch diese Nanopartikel eignen sich als Temperaturindikatoren.Just like that Is it possible, that the nanoparticles are a brittle wrapping in particular of a ceramic material. Is at this embodiment of the invention, for example, exceeded the transformation temperature (or undershot), so causes the phase transformation of the nanoparticle a brittle one Breaking the serving, so that destruction the serving even after a reconversion of the nanoparticle remains detectable. These nanoparticles are also suitable themselves as temperature indicators.

Gemantelte Nanopartikel mit metallischen oder keramischen Umhüllungen können beispielsweise von der Firma QinetiQ Nanomaterials Ltd. unter dem Handelsnamen Tesimorph® Nanopowders bezogen werden. Diese Firma ermöglicht die Anpassung der erforderlichen Nanopulver hinsichtlich Legierungszusammensetzung und Umhüllung an die jeweiligen Anforderungen.Baked nanoparticles with metallic or ceramic wraps can be obtained, for example, from QinetiQ Nanomaterials Ltd. be obtained under the trade name Nano ® Tesimorph Powders. This company makes it possible to adapt the required nanopowders with regard to alloy composition and coating to the respective requirements.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturelemente aus an der Oberfläche ausgebildeten Nanonadeln bestehen. Die Nanonadeln ragen somit von der Oberfläche des Bauteils ab und bilden insofern auf dem Bauteil eine Beschichtung. Durch das Freistehen der Nanonadeln können diese eine Formänderung aufgrund des Formgedächtniseffektes ungehindert durchlaufen, wobei die Formänderung der Nanonadeln beispielsweise zu Reinigungszwecken der Oberfläche verwendet werden kann. Hierdurch können vorteilhaft beispielsweise Verkrustungen oder Kalkablagerungen von der Oberfläche entfernt werden. Es ist jedoch auch vorteilhaft möglich, dass in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Nanonadeln weitere Partikel, insbesondere weitere Nanopartikel eingelagert sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Farbstoff handeln. Durch die Formänderung der Nanonadeln verändern sich die Zwischenräume zwischen den Nanonadeln, so dass die weiteren Partikel freigegeben werden. Hierdurch ist vorteilhaft indirekt ein Nachweis möglich, dass eine Formänderung der Nanonadeln beispielsweise durch Überschreiten der Umwandlungstemperatur erfolgt ist.According to one Alternative embodiment of the invention is provided that the Structure elements consist of surface formed on the nanopipes. The nanopipes thus protrude from the surface of the component and form insofar on the component a coating. By the free standing the nanowires can this a shape change due to the shape memory effect go through unhindered, the change in shape of the nanowires example for cleaning purposes of the surface can be used. This can be advantageous for example Encrustations or limescale removed from the surface become. However, it is also possible that in the spaces between neighboring nanoparticles further particles, in particular further nanoparticles are stored. This may be, for example, a dye act. By the change of shape of the nanodrugs change the gaps between the nanotubes, leaving the other particles released become. As a result, it is advantageously possible indirectly to prove that a strain the nanotubes, for example, by exceeding the transformation temperature takes place is.

Das Bauteil kann gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung durch ein Turbinenteil, insbesondere eine Turbinen schaufel gebildet sein. Turbinenbauteile wie Turbinenschaufeln unterliegen im Betrieb einer starken thermischen Beanspruchung. Dabei werden insbesondere Turbinenschaufeln derart ausgelegt, dass die thermische Beanspruchung die zur Verwendung kommenden Werkstoffe bis an die zulässigen Grenzen auslastet. Eine thermische Überbeanspruchung führt daher schnell zu einem Versagen des Bauteils. Es ist daher wichtig, eine solche thermische Überbeanspruchung im Schadensfall nachweisen zu können, um eine Fehleranalyse zu ermöglichen. Hierzu eignen sich die erfindungsgemäßen nanoskaligen Strukturelemente, da diese eine Überschreitung der zulässigen Betriebstemperaturen in der bereits angegebenen Weise nachweisbar machen. Die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung muss entsprechend der Anforderungen an das Bauteil eingestellt werden.The Component can according to a particular embodiment of the invention by a turbine part, in particular a turbine blade formed. Turbine components such as turbine blades are subject during operation of a strong thermal stress. In particular, turbine blades are designed in such a way that the thermal stress of the materials used up to to the permissible Limits are used. A thermal overload leads therefore fast to a failure of the component. It is therefore important to have one thermal overload be able to prove in case of damage, to allow an error analysis. Suitable for this purpose are the nanoscale structural elements according to the invention, because this is an overrun the permissible Operating temperatures in the manner already indicated detectable do. The transformation temperature of the shape memory alloy must be according to the Requirements for the component can be adjusted.

Das Freisetzen von Farbstoffen durch Nanonadeln (wie oben beschrieben) ermöglicht weiterhin beim Einsatz in Turbinen ein sofortiges reagieren auf den Fall der Überbeanspruchung, da der Farbstoff im Turbinengehäuse nachgewiesen werden kann.The Release of Dyes by Nanoparticles (as described above) allows continue to respond to the immediate use in turbines on the Case of overuse, because the dye in the turbine housing can be detected.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Turbinenbauteil ein Kühlkanal vorgesehen ist und die Schicht auf der Wandfläche des Kühlkanals angebracht ist. In diesem Bereich der Turbine herrschen meist geringere Temperaturen als die Betriebstemperatur des durch die Turbine geleiteten Fluids, wobei diese Temperaturen in den durch Formgedächtnislegierungen einzustellenden Temperaturbereichen liegen.Especially It is advantageous if in the turbine component, a cooling channel is provided and the layer is mounted on the wall surface of the cooling channel. In This area of the turbine is usually lower temperatures as the operating temperature of the fluid passed through the turbine, these temperatures being set in the shape memory alloys Temperature ranges are.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer Schicht auf einem Bauteil durch elektrochemisches Beschichten.Farther The invention relates to a method for producing a layer on a component by electrochemical coating.

Verfahren zum elektrochemischen Beschichten sind allgemein bekannt und beispielsweise in der US 2003/0075450 A1 beschrieben. Elektrochemische Verfahren ermöglichen eine vergleichsweise kostengünstige Beschichtung von Bauteilen, wobei die Beschichtung von schwer zugänglichen Zonen des zu beschichtenden Bauteils beispielsweise durch Anwendung eines gepulsten Stromverlaufes bei der Beschichtung gemäß der US 2003/0075450 A1 verbessert werden kann.method for electrochemical coating are well known and, for example in US 2003/0075450 A1. Electrochemical processes enable a comparatively inexpensive Coating of components, the coating of hard to reach Zones of the component to be coated, for example by application a pulsed current waveform in the coating according to the US 2003/0075450 A1 can be improved.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer Schicht durch elektrochemisches Beschichten anzugeben, mit dem sich Schichten erzeugen lassen, die verbesserte Schichteigenschaften aufweisen.The The object of the invention is to provide a method for producing a Layer by electrochemical coating, with which layers can produce, which have improved layer properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem angegebenen Verfahren dadurch gelöst, dass auf dem Bauteil eine Oberflächenstruktur mit nanoskaligen Erhebungen hergestellt wird und das elektrochemische Beschichten im Grenzstrombereich durchgeführt wird, wobei ausgehend von den Erhebungen Nanonadeln wachsen, und wobei die Legierungselemente einer Formgedächtnislegierung abgeschieden werden.These Task is according to the invention with the specified method solved in that on the component a surface structure is made with nanoscale elevations and the electrochemical Coating is carried out in the limiting current range, starting from The elevations grow nanoparticles, and where the alloying elements a shape memory alloy be deposited.

Eine Formgedächtnislegierung kann auf dem Bauteil demnach dann abgeschieden werden, wenn die hierzu notwendigen Legierungselemente in Form von Ionen im Elektrolyt des Beschichtungsbades vorliegen. Die Legierungszusammensetzung der Formgedächtnislegierung kann in an sich bekannter Weise durch verschiedene Maßnahmen beeinflusst werden (beispielsweise Komplexierung der Ionen eines Legierungspartners, Einstellen des Abscheidepotentials, Verändern der Ionenkonzentration im Elektrolyt usw.). Um auf elektrochemischem Wege Nanonadeln auf der Oberfläche des Bauteils abscheiden zu können, ist es erfindungsgemäß einerseits notwendig, dass eine Oberflächenstruktur mit nanoskaligen Erhebungen vorliegt. Diese bilden den Untergrund für die aufwachsenden Nanonadeln. Nanonadeln lassen sich erzeugen, wenn das elektrochemische Beschichten im Grenzstrombereich durchgeführt wird. Hierbei entsteht aufgrund der hohen Abscheidestromdichte an der Oberfläche und aufgrund der begrenzten Diffusionsgeschwindigkeit der Ionen im Elektrolyt ein Mangel an abscheidbaren Ionen an der im Aufbau befindlichen Schicht, so dass die im Schichtbereich ankommenden Ionen bevorzugt an den Nadelspitzen abgeschieden werden. Dies liegt an der Feldstärkeverteilung des im Elektrolyt erzeugten elektrischen Feldes, welches sich an den jeweiligen Nadelspitzen konzentriert. Aufgrund der geringen Abmessungen der Nanonadeln wachsen diese, wie bereits eingangs erläutert, vorzugsweise einkristallin auf der Oberfläche des Bauteils auf, weswegen sich der Formgedächtniseffekt der Nanonadeln vorteilhaft ohne weitere Behandlungen nutzen lässt.Accordingly, a shape memory alloy can be deposited on the component if the alloying elements necessary for this purpose are in the form of ions in the electrolyte of the coating bath. The alloy composition of the shape memory alloy can be influenced in a manner known per se by various measures (for example, complexation of the ions of an alloying partner, adjustment of the deposition potential, alteration of the ion concentration in the electrolyte, etc.). In order to be able to deposit nanorods on the surface of the component by electrochemical means, it is necessary according to the invention, on the one hand, for a surface structure with nanoscale elevations to be present. These form the basis for the growing nanoparticles. Nanopipes can be generated when the electrochemical coating is carried out in the limiting current range. This is due to the high separation current density at the surface and due to the limited diffusion rate of the ions in the electrolyte, a lack of depositable ions on the layer under construction, so that the arriving in the layer region ions are preferably deposited on the needle tips. This is due to the field strength distribution of the electric field generated in the electrolyte, which concentrates on the respective needle tips. Due to the small dimensions of the nanotubes, they grow, as already explained, preferably monocrystalline on the surface of the component, which is why the shape memory effect of the nanotubes can advantageously be used without further treatments.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Oberflächenstruktur mit den nanoskaligen Erhebungen durch elektrochemisches Beschichten hergestellt werden. Hierbei wird bewusst ein sehr geringer Abscheidestrom gewählt, der zu einem ungleichmäßigen Schichtwachstum und somit zu der Entstehung nanoskaliger Erhebungen auf der Oberfläche des Bauteils führt. Die Erzeugung der nanoskaligen Erhebungen mittels eines elektrochemischen Verfahrens hat den Vorteil, dass für die Herstellung der Schicht und die Erzeugung der Startbedingungen dasselbe Verfahren zur Anwendung kommen kann.According to one Embodiment of the method according to the invention can use the surface texture the nanoscale elevations by electrochemical coating getting produced. This is deliberately a very low separation stream selected which leads to uneven layer growth and thus the formation of nanoscale elevations on the surface of the Component leads. The generation of nanoscale elevations by means of an electrochemical Method has the advantage that for the production of the layer and the generation of start conditions the same method of application can come.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das elektrochemische Beschichten im Grenzstrombereich mit einem gepulsten Strom durchgeführt wird. Hierdurch kann eine Wasserstoffbildung an der zu beschichtenden Oberfläche wirksam verhindert werden, die den Grenzstrombereich bzw. dessen Überschreiten in Richtung höherer Abscheideströme bei gewöhnlichen elektrochemischen Be schichtungsverfahren kennzeichnet. Eine Wasserstoffbildung stört nämlich die Ausbildung der Schicht. Wird eine Wasserstoffentstehung durch Verwendung eines gepulsten Abscheidestroms verhindert, so kann mit den Strompulsen eine Abscheidestromdichte auf der zu beschichtenden Oberfläche erzeugt werden, bei der bei einem dauerhaften Vorliegen schon Wasserstoff gebildet würde.Advantageous It is also when the electrochemical coating in the limiting current range is performed with a pulsed current. This can be a Hydrogen formation on the surface to be coated is effective be prevented, the limiting current range or its exceeding in the direction of higher Abscheideströme at ordinary characterized electrochemical coating process. A hydrogen formation that disturbs the Training the shift. Is a hydrogen generation by use prevents a pulsed Abscheidestroms, so can with the current pulses generates a Abscheidestromdichte on the surface to be coated which, in the case of a permanent presence, is already hydrogen would be formed.

Eine besonders vorteilhafte Variante des Verfahrens wird erhalten, wenn dem Elektrolyt weitere Partikel, insbesondere weitere Nanopartikel zugegeben werden, die derart in die Schicht eingebaut werden, dass sie zwischen den Nanonadeln eingelagert werden. Zu diesem Zweck werden Partikel von geeigneter Größe in das Elektrolyt gegeben, so dass die in Bildung befindliche Beschichtung mit den Partikeln beaufschlagt wird. Während des Wachstums der Nanonadeln verbleiben die Partikel dann in den entstehenden Zwischenräumen, in denen sie durch die Nanonadeln fixiert werden. Durch Eintreten des Formgedächtniseffektes können die Partikel zu einem späteren Zeitpunkt aus den Zwischenräumen zwischen den Nanonadeln befreit werden.A particularly advantageous variant of the method is obtained when the electrolyte further particles, in particular further nanoparticles be added, which are incorporated into the layer in such a way that they are stored between the nano needles. To this end particles of suitable size are added to the electrolyte, so that the coating in formation with the particles is charged. While the growth of the nanotubes, the particles then remain in the resulting Interspaces in which they are fixed by the nanotubes. By entering the shape memory effect can the particles to a later Time from the spaces between to be freed from the nano needles.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Erzeugung einer Schicht auf einem Bauteil durch Kaltgasspritzen.Farther The invention also relates to a method of production a layer on a component by cold gas spraying.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 197 47 386 A1 bekannt. Das Kaltgasspritzen zeichnet sich im Unterschied zu thermischen Spritzverfahren dadurch aus, dass die Partikel, die zur Beschichtung verwendet werden, nicht oberhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt werden, sondern dass die Haftung der Partikel durch eine Beschleunigung in den Überschallbereich erzeugt wird. Beim Auftreffen der Partikel auf die zu beschichtende Oberfläche wird die kineti sche Energie der Partikel nämlich umgewandelt, so dass ein lokales Anschmelzen der Partikeloberfläche eine Haftung auf dem Untergrund und zu benachbarten Partikeln gewährleistet. Dennoch ist die thermische Beanspruchung der Partikel beim Kaltgasspritzen wesentlich geringer als beim thermischen Spritzen.Such a method is for example from the DE 197 47 386 A1 known. Cold gas spraying, in contrast to thermal spraying processes, is characterized in that the particles used for coating are not heated above their melting temperature, but rather that the adhesion of the particles is produced by acceleration into the supersonic range. When the particles hit the surface to be coated, the kineti cal energy of the particles is namely converted, so that a local melting of the particle surface ensures adhesion to the substrate and to adjacent particles. Nevertheless, the thermal stress of the particles in cold gas spraying is much lower than in thermal spraying.

Auch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Erzeugung einer Schicht auf einem Bauteil durch Kaltgasspritzen anzugeben, mit denen sich Schichten erzeugen lassen, die verbesserte Eigenschaften aufweisen.Also Another object of the invention is thus to provide a method for Production of a layer on a component by cold gas spraying which can be used to produce layers that improved Have properties.

Diese Aufgabe wird mit dem erwähnten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Kaltgasstrahl neben den partikulären Schichtmaterial Nanopartikel aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur eingebracht werden und der Energieeintrag bei dem Verfahren soweit begrenzt wird, dass die Nanopartikel in ihrer Legierungszusammensetzung nicht beeinflusst werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass aufgrund der geringen thermischen Beanspruchung der Beschichtungspartikel eine Verarbeitung von Nanopartikeln einer Formgedächtnislegierung möglich ist, ohne dass diese ihre Formgedächtniseigenschaften aufgrund einer Veränderung der Legierungszusammensetzung einbüßt. Hierzu müssen die Verfahrensparameter in geeigneter Weise eingestellt werden, damit eine schonende Herstellung der Schicht möglich wird.These Task is with the mentioned Process according to the invention thereby solved, that in the cold gas jet next to the particulate layer material nanoparticles from a shape memory alloy be introduced with known transformation temperature and the energy input in the method is limited so far that the nanoparticles in their alloy composition are not affected. It has Namely shown that due to the low thermal stress of the Coating particles a processing of nanoparticles one Shape memory alloy possible is that without its shape memory properties due to a change the alloy composition loses. For this, the Process parameters are adjusted in a suitable manner, so that a gentle production of the layer is possible.

Die Nanopartikel können beispielsweise dadurch in den Kaltgasstrahl eingebracht werden, dass diese auf der Oberfläche des partikulären Schichtmaterials aufgebracht sind. Hierdurch kann eine definierte Zusammensetzung der Schicht erreicht werden, da alle Nanopartikel, die auf den Schichtmaterial angelagert sind, in die Schicht eingebaut werden. Die Verfahrensparameter des Kaltgasspritzens können dabei optimal auf das verwendete Schichtmaterial eingestellt werden, ohne dass berücksichtigt werden muss, dass die Nanopartikel aus der Formgedächtnislegierung evtl. unter anderen Beschichtungsbedingungen aufgebracht werden müssten.The nanoparticles can be introduced into the cold gas jet, for example, by being applied to the surface of the particulate layer material. In this way, a defined composition of the layer can be achieved since all nanoparticles that are deposited on the layer material are incorporated into the layer. The process parameters of the cold gas spraying can be optimally adjusted to the layer material used, without having to take into account that the nanoparticles from the shape memory alloy possibly under other Beschichtungsbe conditions would have to be applied.

Zuletzt bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Erzeugung einer Schicht auf einem Bauteil, wobei die Aufgabe gelöst werden soll, dass sich bei der Herstellung der Schicht verbesserte Schichteigenschaften erzeugen lassen.Last The invention also relates to a method of production a layer on a component, the problem being solved should be that in the production of the layer improved layer properties let generate.

Bei diesem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Nanopartikel aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur vorläufig auf ein Formteil aufgebracht werden, in dem Formteil das Bauteil durch Urformen hergestellt wird, wobei ein Teil der Nanopartikel in die Oberfläche des Bauteils eingebaut werden und das Bauteil mit den in die Oberfläche eingebauten Nanopartikeln entformt wird. Als Formteile im Sinne der Erfindung werden alle formgebenden Bauteile eines Urformverfahrens angesehen, die eine Grenzfläche zu der Oberfläche des zu erzeugenden Urformteils aufweisen. Dies können beispielsweise die Formschalen einer Gussform, jedoch auch diverse Gusskerne sein.at This method is inventively provided that nanoparticles from a shape memory alloy preliminarily applied to a molding with known transformation temperature be in which molding the component is produced by prototyping, where part of the nanoparticles are incorporated into the surface of the component and the component with the nanoparticles incorporated into the surface is removed from the mold. As moldings in the context of the invention, all forming components of a primary molding process considered a interface to the surface of the original molded part to be produced. This can, for example, the shell molds a casting mold, but also various casting cores.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Nanopartikel auf der Oberfläche des entsprechenden Formteils anhaften, bevor das zu erzeugende Bauteil urformtechnisch hergestellt wird. Hierbei kann beispielsweise das bereits erwähnte Kaltgasspritzen verwendet werden, wobei der Energieeintrag in den Kaltgasstrahl grade hoch genug gewählt wird, dass die Nanopartikel der Formgedächtnislegierung auf der Oberfläche des Formteils haften bleiben. Die Haftung ist dann so gering, dass der Einbau der Nanopartikel in die Oberfläche des urgeformten Bauteils zu einer stärkeren Bindung führt. Durch anschließendes Entformen des Bauteils entsteht somit eine Oberfläche des Bauteils, in die die Nanopartikel als Schicht eingelagert sind. Diese Schicht muss keine zusammenhängende Oberfläche bilden. Vielmehr ist es auch möglich, dass ein Teil der Oberfläche des urgeformten Bauteils von der Schicht frei bleibt. Mit dem Verfahren ist es vorteilhaft möglich, urgeformte Bauteile mit einer Beschichtung herzustellen, die ohne einen nachgelagerten Beschichtungsvorgang für die Schicht auf der Bauteiloberfläche auskommen.According to the invention, it is provided that the nanoparticles on the surface of the corresponding molding attach before the component to be produced manufactured by molding becomes. Here, for example, the already mentioned cold gas spraying can be used be, with the energy input into the cold gas jet just high chosen enough is that the shape memory alloy nanoparticles on the surface of the Adhere to molding. The liability is then so low that the Incorporation of the nanoparticles in the surface of the urformed component to a stronger one Binding leads. By subsequent demolding of the component thus creates a surface of the component, in which the Nanoparticles are embedded as a layer. This layer does not have to related surface form. Rather, it is also possible that part of the surface the urformed component of the layer remains free. With the procedure it is advantageously possible To produce urformed components with a coating without manage a downstream coating process for the layer on the component surface.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind hierbei mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Same or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals and are only explained several times how differences arise between the individual figures. It demonstrate

1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht mit Formgedächtnis-Nanopartikeln und deren Wirkungsweise im schematischen Schnitt, 1 to 3 An embodiment of the layer of the invention with shape memory nanoparticles and their mode of action in a schematic section,

4 bis 9 Ausführungsbeispiele von ummantelten Formgedächtnis-Nanopartikeln und die Wirkungsweise des Formgedächtniseffektes im schematischen Schnitt, 4 to 9 Embodiments of encased shape memory nanoparticles and the mode of action of the shape memory effect in schematic section,

10 und 11 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schicht mit Nanonadeln als Seitenansicht, 10 and 11 An embodiment of the layer according to the invention with nanowires as a side view,

12 eine perspektivische Ansicht einer Oberfläche mit einer Formgedächtnis-Nanonadeln enthaltenden Schicht und 12 a perspective view of a surface with a shape memory nanocrew-containing layer and

13 und 14 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nanopartikel enthaltenden Schicht auf einem Bauteil im schematischen Schnitt. 13 and 14 An embodiment of the inventive method for producing a nanoparticle-containing layer on a component in a schematic section.

In 1 ist ein Bauteil 11 schematisch dargestellt. Auf diesem Bauteil ist eine Schicht 12 aufgebracht, die die Oberfläche 13 des Bauteils bildet. In der Schicht sind weiterhin Nanopartikel 14 aus einer Formgedächtnislegierung wie z. B. Nickeltitan (NiTi) eingebracht. Diese können durch die Schicht 12 entweder vollständig umschlossen sein oder an der Oberfläche 13 ein Stück aus der Schicht 12 herausragen.In 1 is a component 11 shown schematically. On this component is a layer 12 applied to the surface 13 of the component forms. The layer also contains nanoparticles 14 from a shape memory alloy such. As nickel titanium (NiTi) introduced. These can be through the layer 12 either completely enclosed or on the surface 13 a piece of the layer 12 protrude.

In 2 ist zu erkennen, wie die Nanopartikel 14 aufgrund einer Phasenumwandlung des Gefüges oberhalb einer Umwandlungstemperatur ihre Form verändern. Dies ist zurückzuführen auf eine austenitisch-martensitische Phasenumwandlung, die zu einer Verzerrung des Gefügegitters der Nanopartikel führt. Aufgrund der Nanoskaligkeit der Nanopartikel liegt diese nämlich zumindest im Wesentlichen einkristallin vor, so dass sich die Verzerrung des Gitters auch auf die Form des gesamten Nanopartikels auswirkt. Hier besteht ein Unterschied zu Konstruktions-Bauteilen aus Formgedächtnislegierungen, die eine Vielzahl von Gefügekörnern mit unterschiedlicher kristalliner Ausrichtung aufweisen, weswegen sich ein Formgedächtniseffekt auf die Gesamtgeometrie des Bauteils nicht auswirkt, da sich die Verzerrungseffekte statistisch aufheben. Bei konstruktiven Bauteilen hat daher nach der Herstellung des Bauteils eine Nachbehandlung zu erfolgen, die den Formgedächtniseffekt nutzbar macht. Eine solche Nachbehandlung kann bei Nanopartikeln jedoch entfallen. Zu erkennen ist in 2 weiterhin die Verformung der Nanopartikel, wobei die Schicht beispielsweise aus einem Polymer (Lack) bestehen kann. Eine Kontur 15a des unverformten Nanopartikels lässt sich in 2 als Hohlraum erkennen.In 2 is to recognize how the nanoparticles 14 due to a phase transformation of the structure above a transition temperature change its shape. This is due to an austenitic-martensitic phase transformation, which leads to a distortion of the microstructure of the nanoparticles. Because of the nanoscale of the nanoparticles, this is at least essentially single crystalline, so that the distortion of the lattice also affects the shape of the entire nanoparticle. Here, there is a difference to design components of shape memory alloys that have a plurality of structural grains with different crystalline orientation, which is why a shape memory effect on the overall geometry of the component does not affect, since the distortion effects cancel each other statistically. In structural components, therefore, after the manufacture of the component, a post-treatment must be made, which makes the shape memory effect usable. However, such post-treatment can be dispensed with in the case of nanoparticles. It can be seen in 2 Furthermore, the deformation of the nanoparticles, wherein the layer may for example consist of a polymer (paint). A contour 15a The undeformed nanoparticle can be integrated into 2 to recognize as a cavity.

In 3 hat eine Rückumwandlung der Nanopartikel durch Abkühlung und Unterschreiten der Umwandlungstemperatur stattgefunden. Bei dem in die Schicht 12 eingeschlossenen Nanoparti kel 14 bleibt jedoch ein plastischer Verformungsanteil der ehemals verformten Kontur 15b erhalten, der einen Hohlraum 16b schafft. Dieser Hohlraum kann beispielsweise durch Anfertigen eines Schliffes des Bauteils mittels einer zerstörenden Werkstoffprüfung nachgewiesen werden, wobei dieser Hohlraum den Schluss zulässt, dass das Bauteil mindestens einmal über die Umwandlungstemperatur der Nanopartikel hinaus thermisch beansprucht wurde.In 3 a re-conversion of the nanoparticles by cooling and falling below the transformation temperature has taken place. In which in the layer 12 enclosed nanoparticles 14 However, remains a plastic deformation of the formerly deformed contour 15b get a cavity 16b creates. This cavity can be detected, for example, by making a grinding of the component by means of a destructive material test, wherein this cavity allows the conclusion that the component was thermally stressed at least once beyond the transition temperature of the nanoparticles.

Das an der Oberfläche befindliche Nanopartikel wird bei seiner Rückumwandlung aus der Oberfläche 13 herausgelöst, da der plastische Verformungsanteil des Matrixwerkstoffes der Schicht an der Oberfläche eine Vertiefung zurücklässt, die für das Nanopartikel zu groß ist. Durch das Fehlen des Nanopartikels (und anderer Nanopartikel) an der Oberfläche kann eine Überschreitung der Umwandlungstemperatur auch nachgewiesen werden, ohne das Bauteil zu zerstören. Insbesondere kann die Einbringung der Nanopartikel in einen Prozess, in den das Bauteil integriert ist, nachgewiesen werden, so dass auch während des Betriebs das Überschreiten (bei Vorliegen der Nanopartikel in der Tieftemperaturphase der Schicht) oder Unterschreiten (bei Vorliegen der Nanopartikel in der Hochtemperaturphase) der Umwandlungstemperatur im Bauteil nachgewiesen werden kann.The surface nanoparticle becomes re-transmuted out of the surface 13 removed because the plastic deformation portion of the matrix material of the layer at the surface leaves a depression that is too large for the nanoparticle. Due to the absence of the nanoparticle (and other nanoparticles) on the surface, exceeding the transformation temperature can also be detected without destroying the component. In particular, the introduction of the nanoparticles into a process in which the component is integrated, can be detected, so that even during operation, the exceeding (in the presence of nanoparticles in the low-temperature phase of the layer) or falling below (in the presence of nanoparticles in the high-temperature phase) the transformation temperature in the component can be detected.

In 4 ist ein einzelnes Nanopartikel schematisch dargestellt. Dieses weist zur Verdeutlichung der Verformung aufgrund des Formgedächtniseffektes einen von der Realität abweichenden rechteckigen Querschnitt auf. Das Nanopartikel 14 ist weiterhin mit einer spröden Umhüllung 17 versehen.In 4 is a single nanoparticle shown schematically. This has to illustrate the deformation due to the shape memory effect on a deviating from the rectangular cross-section. The nanoparticle 14 is still with a brittle wrapping 17 Mistake.

Gemäß 5 ist dargestellt, wie aufgrund einer Phasenumwandlung im Gefüge und der daraus resultierenden Verzerrung des einkristallinen Kristallgitters das Nanopartikel einen rautenförmigen Querschnitt annimmt. Die spröde Umhüllung bekommt aufgrund der Tatsache, dass sie dieser Verformung nicht gewachsen ist, Risse 18. Verformt sich das Nanopartikel 14 wieder zurück, so wird ein Teil der Umhüllung 17 abgesprengt (6), wodurch das zumindest einmalige Auftreten der Phasenumwandlung des Nanopartikels nachweisbar wird.According to 5 shows how the nanoparticle assumes a diamond-shaped cross-section due to a phase transformation in the microstructure and the resulting distortion of the monocrystalline crystal lattice. The brittle covering gets cracks due to the fact that it is not up to this deformation 18 , Deformed the nanoparticles 14 back again, so becomes a part of the serving 17 blown up ( 6 ), whereby the at least one occurrence of the phase transformation of the nanoparticle becomes detectable.

Das Nanopartikel 14 gemäß 7 ist mit einer duktilen Umhüllung 19 versehen. Auch dieses Nanopartikel ist wieder schematisch mit rechteckigem Querschnitt dargestellt. Bei einer Phasenumwandlung gemäß 8 folgt die duktile Umhüllung der Verformung des Nanopartikels, wobei ein plastischer und ein elastischer Verformungsanteil an der Verformung der Umhüllung beteiligt ist. Findet gemäß 9 das Nanopartikel in seine ursprüngliche Form zurück, so bleibt der plastische Verformungsanteil der Umhüllung weitgehend erhalten, so dass ein Hohlraum 16b entsteht.The nanoparticle 14 according to 7 is with a ductile cladding 19 Mistake. Again, this nanoparticle is again shown schematically with a rectangular cross-section. In a phase transformation according to 8th followed by the ductile envelope deformation of the nanoparticle, wherein a plastic and an elastic deformation portion is involved in the deformation of the envelope. Find according to 9 the nanoparticle back to its original shape, the plastic deformation portion of the sheath remains largely intact, leaving a cavity 16b arises.

Das Bauteil 11 gemäß 10 ist mit einer Schicht 12 aus Nanonadeln 20 ausgestattet. Diese können beispielsweise mittels eines elektrochemischen Verfahrens auf das Bauteil 11 aufgebracht werden. Während des Entstehens der Schicht 12 sind in Zwischenräume 21 zwischen den Nanonadeln weitere Nanopartikel 22 eingebettet worden, die durch die Nanonadeln 20 fixierte werden. Während des Betriebs des Bauteils 11 hat sich weiterhin eine Kruste 23 aus Schmutz oder Kalk gebildet.The component 11 according to 10 is with a layer 12 from nano needles 20 fitted. These can, for example, by means of an electrochemical process on the component 11 be applied. During the emergence of the shift 12 are in intermediate spaces 21 between the nanotubes more nanoparticles 22 embedded by the nanopipes 20 be fixed. During operation of the component 11 has continued to crust 23 made of dirt or lime.

In 11 ist das Auftreten eines Formgedächtniseffektes der Nanonadeln 20 schematisch dargestellt. Die Gefügeverzerrung führt zu einer Art Verbiegung der Nanonadeln 20, wodurch die spröde Kruste 23 zerstört und abgesprengt wird. Weiterhin werden die Nanopartikel 22 zumindest zum Teil freigegeben, da sich die Zwischenräume 21 zwischen den Nanonadeln 20 teilweise erweitern. Ein Nachweis des Auftretens des Formgedächtnis effektes (Überschreiten oder Unterschreiten der Umwandlungstemperatur) kann damit nach den oben bereits erwähnten Mechanismen nachgewiesen werden.In 11 is the occurrence of a shape memory effect of the nanotubes 20 shown schematically. The structure distortion leads to a kind of bending of the nanotubes 20 , causing the brittle crust 23 destroyed and blown up. Furthermore, the nanoparticles 22 at least partially released as the spaces between 21 between the nano needles 20 partially expand. A proof of the occurrence of the shape memory effect (exceeding or falling below the transformation temperature) can thus be detected by the above-mentioned mechanisms.

In 12 ist eine Schicht bestehend aus elektrochemisch hergestellten Nanonadeln 20 perspektivisch und schematisch dargestellt. Die Dimensionen der Nanonadeln sind dergestalt, dass der Durchmesser der Nanonadeln geringer als 1 μm ist. Weiterhin sind Nanopartikel 22 zu erkennen, die zwischen den Nanonadeln 20 eingebettet sind.In 12 is a layer consisting of electrochemically produced nanotubes 20 shown in perspective and schematically. The dimensions of the nanowires are such that the diameter of the nanotubes is less than 1 μm. Furthermore, nanoparticles 22 to recognize that between the nano needles 20 are embedded.

In 13 ist eine Form 24 für eine Turbinenschaufel im Schnitt zu erkennen. Diese besteht aus zwei Formhälften 25 und einen Kern 26, der für einen Kühlkanal in der zu gießenden Turbinenschaufel vorgesehen ist. Alle Formteile, d. h. die Formhälften 25 und der Kern 26 sind durch Kaltgasspritzen mit Nanopartikeln 14 beschichtet worden, so dass diese auf den Wandungen der Formteile haften geblieben sind.In 13 is a form 24 to recognize for a turbine blade in section. This consists of two mold halves 25 and a core 26 which is provided for a cooling passage in the turbine blade to be cast. All moldings, ie the mold halves 25 and the core 26 are by cold gas spraying with nanoparticles 14 have been coated so that they have adhered to the walls of the moldings.

In die Form 24 kann in bekannter, nicht dargestellter Weise der Gusswerkstoff für die Turbinenschaufel eingefüllt werden, wobei nach dem Abkühlen und Entformen eine Turbinenschaufel 27 gemäß 14 entsteht. Diese ist im Turbinenschaufelprofil geschnitten dargestellt, wobei der Kühlkanal 28 der durch den Kern 26 gemäß 13 gebildet wurde, zu erkennen ist. Weiterhin ist hinter der Zeichenebene ein Fuß 29 der Turbinenschaufel 27 zu erkennen, mit dem diese in einer Turbine montiert werden kann. Die Nanopartikel 14, die ohne große Haftung auf der Oberfläche der Formteile gehaftet hatten, sind nun in die Oberfläche 13 der Turbinenschaufel eingebettet und können dort zum Nachweis einer unzulässigen Temperaturüberschreitung genutzt werden. Eine Anwendung der Nanopartikel auf der das Profil ausbildenden Oberfläche der Turbinenschaufel ist aufgrund des durch Formgedächtnislegierungen einstellbaren Umwandlungstemperaturbereiches insbesondere für Dampfturbinenschaufeln geeignet. Eine Beschichtung der Kühlkanäle 28 von Turbinenschaufeln kann auch bei thermisch höher belasteten Gasturbinenschaufeln Anwendung finden, da sich zum Kühlkanal 28 hin ein Temperaturgradient einstellt und eine evtl. Umwandlung von Formgedächtnis-Nanopartikeln in dem Kühlkanal 28 indirekt einen Rückschluss auf eine thermische Überbeanspruchung der Schaufeloberfläche in einem wesentlich höheren Temperaturbereich ermöglicht.In the form 24 can be filled in a known manner, not shown, the casting material for the turbine blade, wherein after cooling and demolding a turbine blade 27 according to 14 arises. This is shown cut in the turbine blade profile, wherein the cooling channel 28 the one by the core 26 according to 13 was formed, can be seen. Furthermore, there is a foot behind the drawing plane 29 the turbine blade 27 to recognize, with which this can be mounted in a turbine. The nanoparticles 14 , which had stuck to the surface of the moldings without much adhesion, are now in the surface 13 The turbine blade embedded and can be used there to prove an inadmissible temperature exceeded. An application of the nanoparticles on the profile forming surface of the turbine blade is in particular due to the shape memory alloys by adjustable transition temperature range especially suitable for steam turbine blades. A coating of the cooling channels 28 of turbine blades can also be found in thermally highly loaded gas turbine blades application, as to the cooling channel 28 a temperature gradient sets and a possible conversion of shape memory nanoparticles in the cooling channel 28 indirectly allows a conclusion on a thermal overloading of the blade surface in a much higher temperature range.

Claims (15)

Bauteil mit einer dessen Oberfläche (13) bildenden Schicht (12), die nanoskalige Strukturelemente (14, 20) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (14, 20) aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur bestehen.Component with a surface ( 13 ) forming layer ( 12 ), the nanoscale structural elements ( 14 . 20 ) characterized in that the structural elements ( 14 . 20 ) consist of a shape memory alloy with known transformation temperature. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente durch Nanopartikel (14) gebildet sind, die in die Schicht (12) eingebettet sind.Component according to claim 1, characterized in that the structural elements by nanoparticles ( 14 ) formed in the layer ( 12 ) are embedded. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (14) an der Oberfläche (13) aus der Schicht herausragen.Component according to claim 2, characterized in that the nanoparticles ( 14 ) on the surface ( 13 ) protrude from the layer. Bauteil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (14) eine duktile Umhüllung (19) insbesondere aus einem Metall aufweisen.Component according to one of claims 2 or 3, characterized in that the nanoparticles ( 14 ) a ductile envelope ( 19 ) in particular of a metal. Bauteil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (14) eine spröde Umhüllung (17) insbesondere aus einem keramischen Werkstoff aufweisen.Component according to one of claims 2 or 3, characterized in that the nanoparticles ( 14 ) a brittle coating ( 17 ) in particular of a ceramic material. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente aus an der Oberfläche (13) ausgebildeten Nanonadeln (20) bestehen.Component according to claim 1, characterized in that the structural elements are made of on the surface ( 13 ) trained nanopipes ( 20 ) consist. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zwischenräumen (21) zwischen benachbarten Nanonadeln (20) weitere Partikel, insbesondere weitere Nanopartikel (22) eingelagert sind.Component according to claim 6, characterized in that in the spaces ( 21 ) between adjacent nanotubes ( 20 ) further particles, in particular further nanoparticles ( 22 ) are stored. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch ein Turbinenbauteil, insbesondere eine Turbinenschaufel (27) gebildet ist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component by a turbine component, in particular a turbine blade ( 27 ) is formed. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Kühlkanal (28) aufweist und die Schicht (12) auf der Wandfläche des Kühlkanals (28) angebracht ist.Component according to claim 8, characterized in that this a cooling channel ( 28 ) and the layer ( 12 ) on the wall surface of the cooling channel ( 28 ) is attached. Verfahren zur Erzeugung einer Schicht (12) auf einem Bauteil (11) durch elektrochemisches Beschichten, dadurch gekennzeichnet, dass – auf dem Bauteil eine Oberflächenstruktur mit nanoskaligen Erhebungen hergestellt wird und – das elektrochemische Beschichten im Grenzstrombereich durchgeführt wird, wobei ausgehend von den Erhebungen Nanonadeln wachsen, – wobei die Legierungselemente einer Formgedächtnislegierung abgeschieden werden.Method for producing a layer ( 12 ) on a component ( 11 ) by electrochemical coating, characterized in that - a surface structure with nanoscale elevations is produced on the component and - the electrochemical coating is carried out in the limiting current range, starting from the elevations growing nanorods, - wherein the alloying elements of a shape memory alloy are deposited. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mit den nanoskaligen Erhebungen durch elektrochemisches Beschichten hergestellt wird.Method according to claim 10, characterized in that that the surface texture with the nanoscale elevations by electrochemical coating will be produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochemische Beschichten im Grenzstrombereich mit einem gepulsten Strom durchgeführt wird.Method according to one of claims 10 or 11, characterized that the electrochemical coating in the limiting current range with a pulsed Electricity performed becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektrolyt weitere Partikel, insbesondere weitere Nanopartikel (22) zugegeben werden, die derart in die Schicht eingebaut werden, dass sie zwischen den Nanonadeln eingelagert werden.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the electrolyte further particles, in particular further nanoparticles ( 22 ) which are incorporated into the layer such that they are intercalated between the nanotubes. Verfahren zur Erzeugung einer Schicht (12) auf einem Bauteil (11) durch Kaltgasspritzen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kaltgasstrahl neben dem partikulären Schichtmaterial Nanopartikel (14) aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur eingebracht werden und der Energieeintrag bei dem Verfahren soweit begrenzt wird, dass die Nanopartikel (14) in ihrer Legierungszusammensetzung nicht beeinflusst werden.Method for producing a layer ( 12 ) on a component ( 11 ) by cold gas spraying, characterized in that in the cold gas jet next to the particulate layer material nanoparticles ( 14 ) are introduced from a shape memory alloy having a known transformation temperature and the energy input in the method is limited so far that the nanoparticles ( 14 ) are not affected in their alloy composition. Verfahren zur Erzeugung einer Schicht (12) auf einem Bauteil (11), dadurch gekennzeichnet, dass – Nanopartikel (14) aus einer Formgedächtnislegierung mit bekannter Umwandlungstemperatur vorläufig auf ein Formteil (25, 26) aufgebracht werden, – in dem Formteil (25, 26) das Bauteil durch Urformen hergestellt wird, wobei zumindest ein Teil der Nanopartikel in die Oberfläche (13) des Bauteils (11) eingebaut werden und – das Bauteil mit den in die Oberfläche (13) eingebauten Nanopartikeln (14) entformt wird.Method for producing a layer ( 12 ) on a component ( 11 ), characterized in that - nanoparticles ( 14 ) of a shape memory alloy with a known transformation temperature provisionally on a molded part ( 25 . 26 ), - in the molded part ( 25 . 26 ) the component is produced by prototyping, wherein at least a part of the nanoparticles in the surface ( 13 ) of the component ( 11 ) and - the component with the into the surface ( 13 ) incorporated nanoparticles ( 14 ) is removed from the mold.
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