DE102009007666A1 - Method for producing a wear-resistant coating on a component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung (14) auf einem Bauteil (6). In einem erfindungsgemäßen Verfahren, wird zumindest eine Lotschicht (9) an einem zu beschichtenden Bauteil (6) angeordnet (1), und/oder einer oder beider Oberfläche(n) der Lotschicht (9) mit einem Haftvermittler (10) benetzt (2); eine Lage von Hartstoffpartikeln (7) auf der dem Bauteil (6) abgewandten Oberfläche durch Wirbelschichttechnik (13) aufgebracht, wahlweise die Oberfläche getrocknet (4) und die entstandene Schicht aus Lotschicht (9), optional Haftvermittler (10) und Hartstoffpartikeln (7) mit dem Bauteil (6) verlötet. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung (14) auf einem Bauteil (6) weist zumindest ein radial an einer Scheibe (8) angeordnetes Bauteil (6) auf, wobei sich die Scheibe um ihre Achse (11) drehen kann, wobei an bestimmten Positionen entlang des durchlaufenen Umfangs die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens (1, 2, 3, 4, 5) durchgeführt werden.The present invention relates to a method and an apparatus for producing a wear-resistant coating (14) on a component (6). In a method according to the invention, at least one solder layer (9) is arranged on a component (6) to be coated (1), and / or one or both surface (s) of the solder layer (9) is wetted with a bonding agent (10) (2). ; a layer of hard material particles (7) on the component (6) facing away from the surface by fluidized bed technology (13) applied optionally the surface dried (4) and the resulting layer of solder layer (9), optional adhesion promoter (10) and hard material particles (7) soldered to the component (6). An inventive device for producing a wear-resistant coating (14) on a component (6) has at least one radially on a disc (8) arranged component (6), wherein the disc can rotate about its axis (11), wherein at certain Positions along the traversed perimeter, the individual steps of the inventive method (1, 2, 3, 4, 5) are performed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil, insbesondere auf einem Gasturbinenbauteil, beispielsweise auf der Schaufelspitze einer Laufschaufel eines Verdichters oder einer Turbine.The The present invention relates to a method and an apparatus for producing a wear-resistant coating a component, in particular on a gas turbine component, for example on the bucket tip of a bucket of a compressor or a turbine.
Unterschiedliche Bauteile werden zum Schutz ihrer Oberfläche gegen Verschleiß oder Korrosion, zur Wärmedämmung der darunter liegenden Bauteilzonen oder zur Verbesserung ihrer Temperatur- und/oder Verschleißfestigkeit mit hierfür geeigneten Materialien, beispielsweise Metallen, Metalllegierungen, Keramiken, Verbundwerkstoffe oder sogenannten Hartstoffschichten beschichtet. Schutzschichten mit verschleißfesten Oberflächen bzw. Eigenschaften dienen insbesondere zur Beschichtung von Schaufelspitzen und werden üblicherweise als Schaufelspitzenpanzerung bezeichnet. Bei den Spitzen von Turbinenschaufeln wird häufig der Spitzenbereich mit einer Schleifteilchen enthaltenden Beschichtung, auch Hartstoffschichten genannt, aufgerüstet, wobei die Spitze auf die Oberfläche einer Ummantelung aus einem Material stoßen soll, das weicher als die enthaltenen Schleifteilchen ist.different Components are used to protect their surface against wear or Corrosion, for thermal insulation of the underlying component zones or to improve their temperature and / or wear resistance with materials suitable for this purpose, for example metals, Metal alloys, ceramics, composites or so-called Coated hard coatings. Protective layers with wear-resistant Surfaces or properties are used in particular for Coating of blade tips and are usually referred to as blade tip armor. At the tips of turbine blades often becomes the top area with an abrasive particle containing coating, also called hard material layers, upgraded, the tip being exposed to the surface of a sheath to encounter a material that is softer than the one contained Abrasive particle is.
Aus dem Stand der Technik sind diverse verschleißfeste Temperatur-, Oxidations- und Korrosionsschutzschichten sowie Verfahren und Vorrichtungen zu ihrer Herstellung bekannt, um Bauteile mit solchen Beschichtungen zu versehen, welche insbesondere zur Panzerung von Turbinen- und Triebwerksteilen eingesetzt werden.Out the prior art are various wear-resistant temperature, Oxidation and corrosion protection layers and methods and devices known for their preparation to components with such coatings to provide, in particular for the armor of turbine and Engine parts are used.
Aus
der
Aus
der
Aus
der
Die
Aus
der
Weiterhin
ist aus der
Aus
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil bereitzustellen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil bereitzustellen, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil, beispielsweise zur Spitzenpanzerung von Verdichter- und Turbinenschaufeln, bereitzustellen, das einerseits eine qualitativ hochwertige, sichere und dauerhafte Beschichtung der Bauteile und anderseits eine einfache, automatisierbare und einheitliche Prozessregelung sowie hohe Produktionsraten ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zu schaffen, welches gleichwohl die notwendige Herstellungszeit einer solchen Beschichtung und die dafür notwendige Hartstoffpartikelmenge reduziert.task The invention is a process for producing a wear-resistant To provide coating on a component, the said Disadvantages of the prior art avoids. Another task The invention consists in a device for producing a provide a wear-resistant coating on a component, which avoids the mentioned disadvantages of the prior art. In particular, the object of the present invention is a method for producing a wear-resistant coating a component, for example for the top armor of compressor and turbine blades to provide, on the one hand a qualitative high quality, safe and durable coating of components and on the other hand, a simple, automatable and uniform process control and high production rates. Another task The invention is to provide a method which nevertheless the necessary production time of such a coating and the For this required amount of hard material particle reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 25 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a method according to the features of claim 1 and a device according to the Characteristics of claim 25 solved. Advantageous embodiments of Invention are specified in the respective subclaims.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil werden zumindest die folgenden Schritte durchgeführt: Eine Lotschicht wird an dem Bauteil aufgebracht und/oder eine oder beide Oberfläche(n) der Lotschicht zumindest teilweise mit einem Haftvermittler benetzt, wobei anschließend auf der dem Bauteil abgewandten Oberfläche Hartstoffpartikel durch Wirbelschichttechnik aufgebracht werden, welche danach optional getrocknet wird, und wobei schließlich die entstandene Schicht aus Lot, ggf. Haftvermittler und Hartstoffpartikeln mit dem Bauteil verlötet wird.In a process according to the invention for the preparation a wear-resistant coating on a component at least the following steps: A solder layer is applied to the component and / or one or both surface (s) the solder layer wetted at least partially with a bonding agent, wherein subsequently on the surface facing away from the component Hard material particles are applied by fluidized bed technology, which is then optionally dried, and finally the resulting layer of solder, optionally adhesion promoter and hard material particles is soldered to the component.
Mit der aufwärtsgerichteten Strömung eines Gases oder eines Fluids durch eine Anhäufung von festen Stoffpartikeln entsteht eine Wirbelschicht. Dabei werden die festen Stoffpartikel in einen Zustand versetzt, welcher dem Zustand eines Fluids ähnelt. Es handelt sich bei einer Wirbelschicht letztendlich um eine Gas-Feststoff Suspension, welche flüssigkeitsähnliche Eigenschaften aufweist. Durch diese Technik kommt es einerseits zu einer guten Vermischung der verschiedenen Partikel und anderseits zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass die vollständige Fläche eines in der Gas-Feststoff Suspension gehaltenen Bauteils Stöße mit den verwendeten Feststoffpartikeln erfährt. Im Fall einer klebenden Oberfläche, welche im Verfahren verwendet wird, wird somit erreicht, dass die verwendeten Feststoffpartikel an der Oberfläche haften bleiben und dass diese statistisch auf dieser Oberfläche verteilt werden. Durch die Regulierung der Starke der aufwärtsgerichteten Strömung kann zusätzlich auf die Aufprallkräfte der Partikel an der in der Wirbelschicht gehaltenen Fläche Einfluss genommen werden, wodurch das Anheften der Partikel an der Oberfläche optimiert werden kann und eine Beschädigung der Oberfläche vermieden wird. Außerdem bietet die Wirbelschichttechnik im stationären Zustand den Vorteil eine Partikel-Blase zu bilden. Diese Blase besitzt eine deutliche Grenze und aus der gebildeten Blase können nur sehr wenige Partikeln ausgetragen werden. Dies führt zu einer sparsamen Verwendung der wegen der aufwändigen Herstellung zum Teil teueren Hartstoffpartikel. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass sich durch das Ausschalten der aufwärtsgerichteten Strömung die im stationären Zustand gebildete Blase wieder kontrolliert absenken lässt. Dadurch ist eine vertikale Bewegung der mit den Partikeln zu beschichtenden klebenden Flächen oder die senkrechte Bewegung des Wirbelschichthalters selber überflüssig und kann durch das einfache Aufblasen und wieder Absenken der Blase ersetzt werden. Somit kann das Anbringen einer Partikellage auf der klebenden Oberfläche sehr einfach in einen automatisierbaren Prozess integriert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit höchster Wahrscheinlichkeit die vollständige in der Wirbelschicht gehaltenen Oberfläche das Auftreffen von Partikel erfahren kann. Somit wird eine vollständige oder fast vollständige Bedeckung der zu beschichtenden Oberfläche erreicht. Somit wird außerdem eine regellose Schicht von Hartstoffpartikeln erzeugt, welche statistisch verteilt sind.With the upward flow of a gas or a fluid through an accumulation of solid particles of matter creates a fluidized bed. This will be the solid particles placed in a state which is similar to the state of a fluid. It is in a fluidized bed ultimately a gas-solid Suspension, which liquid-like properties having. On the one hand, this technique leads to a good one Mixing of the different particles and on the other hand to an increased Probability that the full area a held in the gas-solid suspension component shocks learns with the used solid particles. In the case an adhesive surface used in the process is achieved, it is thus achieved that the solid particles used stick to the surface and that this statistically be distributed on this surface. By regulation the strong of the upward flow can in addition to the impact forces of the particles on the surface held in the fluidized bed influence be taken, thereby adhering the particles to the surface can be optimized and prevents damage to the surface becomes. Moreover, the fluidized bed technology offers in stationary State the advantage of forming a particle bubble. Owns this bubble a clear border and from the formed bubble can only very few particles are discharged. this leads to to an economical use of because of the elaborate Production of partly expensive hard material particles. Another advantage is the fact that by turning off the upward flow controls the bubble formed in the stationary state again lower. This is a vertical movement of the with the particles to be coated adhesive surfaces or the vertical movement of the fluidized bed holder itself unnecessary and can by simply inflating and lowering the bladder again be replaced. Thus, the attachment of a particle layer on the adhesive surface very easily in an automatable Process to be integrated. Another advantage is that most likely the complete one in the fluidized surface held the impact can learn from particles. Thus, a complete or almost complete coverage of the coating to be coated Surface reached. Thus, in addition, a random layer of hard particles generated randomly are distributed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lotschicht aus einer Metallfolie, welche aus der Schmelze einer Lotlegierung gewonnen wird. Optional wird diese metallische Folie teilweise gewalzt. Dadurch kann die Schichtdicke der Lotschicht dem Bedarf entsprechend variiert werden ohne dass sie schon bei der Herstellung der Schmelze berücksichtigt werden muss.In an advantageous embodiment of the invention Method, the solder layer consists of a metal foil, which is obtained from the melt of a solder alloy. Optional will this metallic foil partially rolled. This allows the layer thickness the solder layer can be varied according to need without they already considered in the production of the melt must become.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lotschicht aus einem flexiblen Band, welches sich zumindest aus Lotpulver und Binder zusammensetzt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das flexible Band zumindest aus einem Binder und einem Gemisch aus Lotpulver und MCrAlY-Pulver, wobei Y Silber, Gold, Kupfer, Kobalt, Eisen, Titan, Nickel, Wolfram, Zinn, Silizium, Bor, Chrom, Zink und/oder Mischungen derselben sein kann. Die Flexibilität des Bandes ermöglicht eine einfache und schonende Anbringung an den zu beschichtenden Bauteilen.In a further advantageous embodiment of the invention Method, the solder layer consists of a flexible band, which at least composed of solder powder and binder. In a further advantageous embodiment of the invention Method is the flexible band at least a binder and a mixture of solder powder and MCrAlY powder, where Y is silver, Gold, copper, cobalt, iron, titanium, nickel, tungsten, tin, silicon, Boron, chromium, zinc and / or mixtures thereof may be. The flexibility The band allows easy and gentle attachment on the components to be coated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lotschicht aus einem Schlicker, welcher aus einer Suspension aus zumindest Lotpulver und Binder besteht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Suspension zumindest aus einem Binder und einem Gemisch aus Lotpulver und MCrAlY-Pulver, wobei Y Silber, Gold, Kupfer, Kobalt, Eisen, Titan, Nickel, Wolfram, Zinn, Silizium, Bor, Chrom, Zink und/oder Mischungen derselben sein kann. Die Verwendung eines Schlicker als Lotschicht hat den Vorteil besonders schonend bei der Anbringung an den Bauteilen zu sein. Ein weiterer Vorteil liegt daran, dass das Anbringen eines Haftvermittlers um die Lotschicht an dem Bauteil zu fixieren und/oder um das Haften der Hartstoffpartikel an der Oberfläche zu ermöglichen entfallen kann.In a further advantageous embodiment of the invention Procedure consists of the solder layer of a slip, which consists of a suspension consists of at least solder powder and binder. In a further advantageous embodiment of the invention Procedure, the suspension consists of at least one binder and a mixture of solder powder and MCrAlY powder, where Y is silver, gold, Copper, cobalt, iron, titanium, nickel, tungsten, tin, silicon, boron, Chromium, zinc and / or mixtures thereof may be. The usage a slip as a solder layer has the advantage of being particularly gentle to be attached to the components. Another advantage This is because attaching a primer to the solder layer to fix on the component and / or to the adhesion of the hard material particles on the surface can be omitted.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Lot aus einer Legierung mit zumindest einem Hauptbestandteil entsprechend des zu beschichtenden Werkstoffes, beispielsweise Titan oder Nickel. Dadurch wird eine bessere Haftung der verschleißfesten Beschichtung im späteren Lötprozess auf dem Bauteil ermöglicht.In an advantageous embodiment of the invention Procedure, the solder consists of an alloy with at least one Main component according to the material to be coated, for example Titanium or nickel. This will give a better adhesion of the wear-resistant Coating in the subsequent soldering process on the component allows.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darüber hinaus das Lot zusätzliche Legierungselemente, vorzugsweise Silber, Gold, Kupfer, Kobalt, Eisen, Titan, Nickel, Wolfram, Zinn, Silizium, Bor, Chrom, Zink und/oder Mischungen derselben enthalten. Durch das Hinzufügen von weiteren Elementen kann die Lotzusammensetzung gezielt variiert werden, so dass unter anderem auf die Löttemperatur des Lots Einfluss genommen werden kann. Dadurch kann beispielsweise die Löttemperatur des Lots und die des Bauteilmaterials ähnlich hoch gehalten werden. Durch eine geeignete Wahl kann gleichzeitig die spätere Einbettung der Hartstoffteilchen vereinfacht werden.In a further embodiment of the method according to the invention, moreover, the solder may contain additional alloying elements, preferably Silver, gold, copper, cobalt, iron, titanium, nickel, tungsten, tin, silicon, boron, chromium, zinc and / or mixtures thereof. By adding further elements, the solder composition can be selectively varied, so that among other things the soldering temperature of the solder can be influenced. As a result, for example, the soldering temperature of the solder and that of the component material can be kept similarly high. By a suitable choice, the later embedding of the hard material particles can be simplified at the same time.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lotschicht vor ihrer Anbringung am Bauteil in eine Form gebracht, welche der zu beschichtenden Fläche des Bauteils angepasst ist. Dadurch wird eine einfachere und schonende Anbringung der Lotschicht am Bauteil ermöglicht, wodurch ein zeitsparender, beispielsweise automatisierter Herstellungsprozess ermöglicht wird und gleichzeitig Beschädigungen beim Anbringen der Lotschicht am Bauteil vermieden werden.In a further advantageous embodiment of the invention Method is the solder layer before mounting on the component in brought a shape which of the surface to be coated the component is adapted. This will make a simpler and gentler Attachment of the solder layer on the component allows, thereby a time-saving, for example automated production process is possible and at the same time damage be avoided when attaching the solder layer on the component.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Lotschicht mit dem zu beschichtenden Bauteil punktgeschweißt, wodurch die Lotschicht auf dem Bauteil fixiert wird, so dass in weiteren Herstellungsschritten gewährleistet ist, dass die Beschichtung an der vorhergesehenen und zu beschichtenden Fläche verlötet wird.In Another embodiment of the invention is the solder layer spot-welded to the component to be coated, thereby the solder layer is fixed on the component, so that in further Manufacturing steps ensures that the coating soldered to the anticipated and to be coated surface becomes.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Lotschicht auf dem zu beschichtenden Bauteil flächig angeordnet, wodurch gewährleistet ist, dass zwischen Bauteil und Lotschicht kein oder nur ein geringer Abstand vorhanden ist. Dadurch wird erreicht, dass, nach dem späteren Lötprozess eine qualitativ hochwertige Verbindung zwischen dem Bauteil und der verschleißfesten Beschichtung entsteht. Ein weiterer Vorteil im Fall eines Lötverfahrens unter Vakuum oder unter Schutzatmosphäre besteht darin, dass keine Gase zwischen Lotschicht und Bauteil eingeschlossen sind.In a further advantageous embodiment is the Lotschicht arranged flat on the component to be coated, whereby it is ensured that between component and solder layer no or only a small distance is available. This will achieve that, after the later soldering process a qualitative high-quality connection between the component and the wear-resistant Coating is created. Another advantage in the case of a soldering under Vacuum or under a protective atmosphere is that no gases are trapped between the solder layer and the component.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, eine oder beide Oberfläche(n) der Lotschicht zumindest teilweise mit einem Haftvermittler zu versehen. Dadurch wird erreicht, dass die verwendeten Hartstoffpartikel der Wirbelschicht an der mit Haftvermittler versehenen Oberfläche haften bleiben. Andererseits kann ein schonendes Fixieren der Lotschicht auf dem Bauteil dadurch erzielt werden.A advantageous development of the method provides, one or both Surface (s) of the solder layer at least partially with a To provide adhesion promoter. This ensures that the used Hard material particles of the fluidized bed at the provided with adhesion promoter Stick surface. On the other hand, a gentle Fixing the solder layer on the component can be achieved.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der Haftvermittler dabei vorzugsweise mit einem Filzkörper an der entsprechenden Oberfläche oder Oberflächen der Lotschicht aufgebracht und/oder auf der entsprechenden Oberfläche oder Oberflächen der Lotschicht aufgesprüht. Die Verwendung eines Filzkörpers zum aufbringen des Haftvermittlers auf die zu beschichtende Oberfläche oder das Aufsprühen des Haftvermittlers stellt sicher, dass weder die Oberfläche der Lotschicht noch die des darunter liegenden Bauteils beschädigt wird. Diese Art der Applikation des Haftvermittlers ermöglicht weiterhin das Erreichen von sehr dünnen Haftvermittlerschichtdicken. In anderen weiteren Ausführungsbeispielen wird der Haftvermittler mit einem Pinsel, Rollen, Stempel, Tampon oder durch Tauchen der Lotschicht in einem Haftvermittlerbad auf der gewünschten Oberfläche oder Oberflächen der Lotschicht aufgebracht. Diese Art der Applikation des Haftvermittlers kann in einer einfachen Weise, beispielsweise in einem automatisierten Prozess integriert werden. Alternativ oder komplementär dazu kann selbstverständlich auch die Bauteiloberfläche auf welcher die Lotschicht aufzubringen ist mit ähnlichen Methoden ebenfalls mit Haftvermittler versehen werden. Das Anbringen des Haftvermittlers kann ferner sowohl auf die lose als auch auf die schon am Bauteil angeordnete Lotfolie geschehen.In a further embodiment of the method is the bonding agent preferably with a felt body on the appropriate surface or surfaces applied to the solder layer and / or on the corresponding surface or surfaces of the solder layer sprayed on. The Use of a felt body for applying the adhesion promoter on the surface to be coated or sprayed on The bonding agent ensures that neither the surface the solder layer still damaged the underlying component becomes. This type of application of the bonding agent continues to allow the achievement of very thin adhesion promoter layer thicknesses. In other further embodiments, the adhesion promoter with a brush, rollers, stamp, tampon or by dipping the solder layer in a primer bath on the desired surface or surfaces of the solder layer applied. This kind the application of the primer can in a simple manner, for example, be integrated in an automated process. Alternatively or in addition to this, of course also to apply the component surface on which the solder layer is with similar methods also with adhesion promoter be provided. The attachment of the adhesion promoter may further both on the loose as well as on the already arranged on the component solder foil happen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Schichtdicke des aufgebrachten Haftvermittlers kleiner als der mittleren Durchmesser der verwendeten Hartstoffpartikel, wodurch sicher gestellt wird, dass die Hartstoffpartikel zwar an der zu beschichtenden Oberfläche haften bleiben, jedoch nicht vollständig im Haftvermittler eingebettet werden. Dadurch wird gleichzeitig erreicht, dass die Bedeckung der entsprechenden Oberfläche aus nur wenigen Lagen von Hartstoffpartikeln oder quasi aus einer Monolage von Hartstoffpartikeln besteht.In a further preferred embodiment of the method the layer thickness of the applied adhesion promoter is less than the mean diameter of the hard particles used, thereby it is ensured that the hard material particles are attached to the but not sticking to the coating surface be fully embedded in the bonding agent. Thereby is achieved at the same time that the coverage of the corresponding Surface of only a few layers of hard material particles or quasi consists of a monolayer of hard material particles.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens bestehen die Hartstoffpartikel aus Karbid, Nitrid, Oxid oder Mischungen derselben. Besonders bevorzugt aufgrund ihrer Temperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und ihrem hohen Härtegrad sind (kubisches) Bohrnitrid, Keramik, Titankarbid, Wolframkarbid, Chromkarbid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid oder einer Mischung davon. Durch die Wahl des Materials der Hartstoffpartikel werden gezielt Beschichtungen mit verschiedenen Verschleißeigenschaften erzeugt. Somit kann beispielsweise die Härte der Beschichtung für spezifische Anwendungen variiert werden.In a further advantageous embodiment of the method The hard material particles consist of carbide, nitride, oxide or mixtures the same. Particularly preferred due to their temperature resistance, Oxidation resistance and its high degree of hardness are (cubic) boron nitride, ceramics, titanium carbide, tungsten carbide, Chromium carbide, silicon carbide, alumina and / or zirconia or a mixture of it. By choosing the material of the hard material particles be targeted coatings with different wear properties generated. Thus, for example, the hardness of the coating for specific applications are varied.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden die Hartstoffpartikel aus unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichem Durchmesser in einem bestimmten Verhältnis zueinander verwendet. Durch die Vermischung von Hartstoffpartikel aus unterschiedlichen Materialien, welche auf der zu beschichtenden Oberfläche statistisch verteilt werden, können die Verschleißeigenschaften der Beschichtung gezielt variiert werden und die Menge einer besonders teueren Partikelsorte reduziert werden. Durch das Variieren der Durchmesser der Hartstoffpartikel kann gleichzeitig erreicht werden, dass alle Hartstoffpartikel in etwa die gleiche Masse aufweisen.In a further advantageous embodiment, the hard material particles of different materials and / or with different diameters in a certain ratio to each other are used. By mixing hard material particles of different materials, which are randomly distributed on the surface to be coated, the wear properties of the coating can be selectively varied and the amount of a particularly expensive type of particle can be reduced. By varying the diameter The hard material particles can be achieved at the same time that all hard material particles have approximately the same mass.
Noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, die verwendeten Hartstoffpartikel mit einer Ummantelung zu versehen, welche in ihrer Zusammensetzung der Lotschicht angepasst ist. Dadurch wird beispielsweise eine bessere Einbettung der Hartstoffpartikel in das Lot erreicht und eine sicher haftende Beschichtung des Bauteils sowie eine hohe Schichtqualität ermöglicht. Besonders bevorzugt werden Legierungen, welche zumindest teilweise aus Kobalt, Nickel, Titan oder eine Mischung davon bestehen.Yet a further advantageous embodiment of the method provides, the used hard material particles with a sheath to provide, which adapted in their composition of the solder layer is. As a result, for example, a better embedding of the hard material particles achieved in the solder and a secure coating of the component as well a high layer quality allows. Especially preference is given to alloys which are at least partially composed of cobalt, Nickel, titanium or a mixture thereof.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Lotschicht mit dem Bauteil verlötet. Dies geschieht, je nach verwendeten Materialien unter Schutzgas und/oder in einem Vakuumofen und/oder lokal induktiv. Das lokal induktive Löten ist ein Hochtemperaturlötverfahren, namentlich ein induktiver Lötprozess, welcher unter Schutzatmosphäre, unter Vakuumbedingungen oder unter normalen Bedingungen durchgeführt wird. Es ist weiterhin ein lokaler Erwärmungsprozess, in dem ein Induktor und ggf. ein optionaler Induktionsverstärker über der zu lötenden Lotschicht und dem Bauteil angeordnet sind, wobei ein zeitgleiches Erwärmen des Bauteils im Bereich der zu lötenden Lotschicht und ein Erwärmen der Lotschicht selbst mittels der vom Induktor erzeugten Wärmeenergie erfolgt. Dies ermöglicht, dass zwischen Lotschicht und Bauteil eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Durch optionale Verwendung eines Induktionsverstärkers kann zugleich der Temperatureintrag in die Lotschicht und in das Bauteil beeinflusst und so gesteuert werden, dass konstante Temperaturbedingungen in dem zu beschichtenden Bauteil und in der Lotschicht herrschen, wodurch qualitativ hochwertige, sichere und dauerhafte Beschichtungen erzeugt werden können.In a further preferred embodiment of the method the solder layer is soldered to the component. This happens, depending on the materials used under inert gas and / or in one Vacuum furnace and / or locally inductive. The locally inductive soldering is a high-temperature soldering process, namely an inductive Soldering process, which under protective atmosphere, under Vacuum conditions or performed under normal conditions becomes. It continues to be a local warming process, in an inductor and possibly an optional induction amplifier over the solder layer to be soldered and the component are arranged, wherein a simultaneous heating of the component in the range the solder layer to be soldered and heating the Lotschicht itself by means of the heat energy generated by the inductor he follows. This allows that between solder layer and Component creates a material connection. By optional use of an induction amplifier can at the same time the temperature entry in the solder layer and in the component influenced and be controlled so that constant temperature conditions in the component to be coated and prevail in the solder layer, whereby produces high quality, safe and durable coatings can be.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren verwendet, um die Schaufelspitzen einer Strömungsmaschine zu beschichten, insbesondere die Schaufelspitzen einer Turbine oder eines Verdichters. Diese Bauteile einer Gasturbine bzw. eines Flugzeugantriebs unterliegen erhöhtem Verschleiß und müssen qualitativ höchsten Anforderungen genügen.In Another embodiment of the invention is the method used the blade tips of a turbomachine to coat, in particular the blade tips of a turbine or a Compressor. These components of a gas turbine or an aircraft engine are subject to increased wear and need meet the highest quality requirements.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren verwendet, um mehrere Schaufeln, welche radial auf einer Scheibe angeordnet sind, welche sich im Kreis bewegen kann, zu beschichten. Dabei werden an bestimmten Positionen des Kreises, entlang des Umfangs, die einzelne Schritte des Verfahrens durchgeführt. Alternativ kann hier auch eine Blisk beschichtet werden.In Another embodiment of the invention is the invention Method used to create several blades which radially on a disk are arranged, which can move in a circle, to coat. At certain points of the circle, along the circumference, the individual steps of the procedure are carried out. alternative Here also a blisk can be coated.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil weist eine Scheibe auf, an der zumindest ein zu beschichtendes Bauteil angeordnet wird. Die jeweilige Scheibe kann um ihre Achse gedreht werden, so dass die an der Scheibe angeordneten Bauteile, bei der Drehung der Scheibe um ihre Achse, einen Kreisbogen durchlaufen. An bestimmten Positionen des Umfangs dieses Kreisbogens werden die jeweiligen Verfahrenschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens an dem Bauteil durchgeführt. Dabei kann ein bestimmter und zwischen den Verfahrensschritten gleich gehaltener Teilungswinkel oder aber unterschiedliche Teilungswinkel zwischen den einzelnen Verfahrenschritten verwendet werden. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das serielle Beschichten von Bauteilen vereinfacht und beschleunigt. Alternativ zu einer entsprechenden Scheibe kann beispielsweise auch eine Blisk eingespannt werden.A inventive device for producing a wear-resistant coating on a component has a Disc on, arranged on the at least one component to be coated becomes. The respective disc can be rotated about its axis, so that the components arranged on the disc, during the rotation of the Slice around its axis, go through a circular arc. At certain Positions of the circumference of this arc become the respective Process steps of the method according to the invention performed on the component. It can be a specific and pitch angles kept equal between the process steps or different pitch angles between the individual process steps be used. By the device according to the invention makes serial coating of components easier and faster. As an alternative to a corresponding disc, for example, too to be clamped a blisk.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Scheibe mit zumindest einem radial angeordneten Bauteil als Ganzes durch eine weitere Scheibe ersetzt, welche ebenfalls zumindest ein daran angeordnetes Bauteil aufweist. Dadurch wird die notwendige Zeit für das Montieren der Bauteile an der Scheibe reduziert, da die Montage im Vorfeld des Beschichtungsprozesses geschehen kann, so dass nur die Zeit für das Auswechseln der Scheibe berücksichtigt werden muss.In a further embodiment of the invention Device is a disc with at least one radially arranged Component replaced as a whole by another disc, which also has at least one component disposed thereon. This will the time required to mount the components on the Disc is reduced because the assembly is done in advance of the coating process can, so only the time for replacing the disc must be taken into account.
Verwendung findet eine o. g. Vorrichtung oder ein o. g. Verfahren insbesondere bei der Herstellung, Reparatur und Beschichtung von Bauteilen von Gasturbinen oder Flugtriebwerke. Insbesondere bei der Beschaufelung von Gasturbinen ergeben sich aufgrund der konvexen und konkaven Profilwölbung, der Verwindung und der ineinander übergehenden Radien besonders große Schwierigkeiten beim Anbringen geeigneter Beschichtungen. Diese Schwierigkeiten können durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen einer verschleißfesten Beschichtung auf einem Bauteil und ein entsprechendes Verfahren überwunden werden.use finds an o. g. Device or an o. G. Method in particular in the manufacture, repair and coating of components of Gas turbines or aircraft engines. Especially with the blading Gas turbines are due to the convex and concave Profile curvature, twisting and merging radii particularly great difficulty in attaching suitable Coatings. These difficulties can be solved by a Inventive device for producing a Wear-resistant coating on a component and a appropriate procedure to be overcome.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden zusammen mit den Figuren näher dargestellt.One preferred embodiment of the invention is hereinafter shown in more detail together with the figures.
Es zeigen:It demonstrate:
Nach
einer erneuten Drehung der Halterung
Nach
einer erneuten Drehung der Halterung
Nach
einer weiteren Drehung der Halterung
Das
zu beschichtende Bauteil kann beispielsweise eine Schaufel
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der in den Patentansprüchen beanspruchten Lösung auch bei anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The Invention is limited in its execution not to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which of the in the claims claimed solution also makes use of other types.
- 11
- Anordnen einer Lotschicht an einem zu beschichtenden Bauteilarrange a solder layer on a component to be coated
- 22
- zumindest teilweises Benetzen einer oder beider Oberfläche(n) der Lotschicht mit einem Haftvermittlerat least partial wetting of one or both surfaces of the Lotschicht with a bonding agent
- 33
- Anbringen einer Monolage von Hartstoffpartikeln auf der Oberfläche durch Wirbelschichttechnikinstall a monolayer of hard particles on the surface by fluidized bed technology
- 44
- Trocknen der Oberflächedry the surface
- 55
- Verlöten der entstandenen Schicht aus Lotschicht, ggf. Haftvermittler und Hartstoffpartikeln mit dem BauteilSolder the resulting layer of solder layer, optionally adhesion promoter and Hard material particles with the component
- 66
- Schaufelshovel
- 6'6 '
- Schaufel mit fertiger verschleißfesten Beschichtungshovel with finished wear-resistant coating
- 77
- HartstoffpartikelHard particles
- 88th
- Blisk/ScheibeBlisks / disc
- 99
- Lotschichtsolder layer
- 1010
- Haftvermittlerbonding agent
- 1111
- Achse der Scheibe/der Bliskaxis the disc / blisk
- 1212
- Gasgas
- 1313
- Wirbelschichtfluidized bed
- 1414
- verschleißfeste Beschichtung mit Hartstoffpartikelwear resistant Coating with hard material particles
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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