DE102009011913A1 - Wärmedämmschichtsystem - Google Patents

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Abstract

Wärmedämmschichtsystem, das eine metallische Haftvermittlerschicht (2) und eine mit Hilfe des atmosptvermittlerschicht (2) aufgebrachte keramische Wärmedämmschicht (3) umfasst, wobei die Haftvermittlerschicht (2) an einem metallischen Grundwerkstoff (1) angebracht ist. Um ein Wärmedämmschichtsystem zu schaffen, dessen Wärmedämmschicht (3) sicher mit der Haftvermittlerschicht (2) verbunden ist, weist die Haftvermittlerschicht (2) eine Vielzahl von Öffnungen (6) auf, die an die Wärmedämmschicht (3) angrenzen und zusammen mit der Wärmedämmschicht (3) Hohlräume (8) bilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wärmedämmschichtsystem, eine Verwendung des Wärmedämmschichtsystems und ein Verfahren zur Herstellung des Wärmedämmschichtsystems.
  • Wärmedämmschichtsysteme werden z. B. bei Gasturbinen verwendet, um im Bereich der Brennkammer und besonders der Turbinenschaufeln die Temperatur metallischer Grundkörper zu senken und die Thermoschockbeständigkeit der metallischen Grundkörper zu erhöhen.
  • Die traditionellen Wärmedämmschichtsysteme, die mit Hilfe des Atmosphärischen Plasmaspritzverfahren (APS) hergestellt werden, bestehen aus einer auf einen Grundwerkstoff aufgebrachten Haftvermittlerschicht aus MCrAlY und einer keramischen Wärmedämmschicht aus Y2O3-teilstabilisiertem ZrO2. Die Haftvermittlerschicht hat die Aufgabe, eine Oxidation des Grundwerkstoffs durch Bildung einer Sauerstoff-Diffusionsbarriere an der Grenzfläche des Grundwerkstoffs zu verhindern und die Anbindung der keramischen Wärmedämmschicht zu gewährleisten. Die Haftung der keramischen Wärmedämmschicht an der Haftvermittlerschicht basiert zu einem großen Anteil auf Verklammerungseffekten an der Grenzfläche zwischen der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht.
  • Basierend auf bisherigen Betriebserfahrungen erfolgen Ablösungen der keramischen Wärmedämmschicht nach einer re lativ kurzen Betriebszeit und meistens an der Grenzfläche zur Haftvermittlerschicht, was eine Gefahr für den Grundwerkstoff bedeutet. Der Grund für diese Schadensentwicklung ist die Ausscheidung von Aluminium aus der gesamten Haftvermittlerschicht und die Bindung mit Sauerstoff, wodurch eine Oxidschicht entlang der gesamten Grenzfläche zwischen der Wärmedämmschicht und der Haftvermittlerschicht entsteht und wächst. Die dabei stattfindenden chemischen Phasenumwandlungen und Volumenänderungen führen zu einer Bildung und Erhöhung von Eigenspannungen in der Nähe dieser Grenzfläche. Gleichzeitig entstehen zahlreiche mikrostrukturelle Risse und Poren innerhalb der wachsenden Oxidschicht.
  • All dies verursacht eine mit der Zeit zunehmende Verschlechterung der Haftfestigkeit der keramischen Wärmedämmschicht an der Haftvermittlerschicht. Die Wärmedämmschicht löst sich ab, wenn die Haftfestigkeit völlig verschwindet.
  • Bisherige Laborversuche und Erfahrungen zeigen, dass es nicht möglich ist, innerhalb des Wärmedämmschichtsystems die Bildung der Oxidschicht völlig zu vermeiden.
  • Basierend auf thermomechanischen Analysen ist es bekannt, dass bei den traditionellen Wärmedämmschichtsystemen, die mit vielen mikrostrukturellen Rissen und Poren behaftete, schwächere keramische Wärmedämmschicht thermomechanisch viel höher belastet ist als die metallische Haftvermittlerschicht, die bessere thermomechanische Eigenschaften aufweist.
  • In der DE 101 24 398 A1 ist ein Wärmedämmschichtsystem beschrieben, bei dem sich zwischen der keramischen Wärmedämmschicht und dem Grundwerkstoff ein metallischer Zwi schenträger in Form eines Drahtgitters, Drahtgewebes oder Drahtfilzes befindet. Die Ausbildung einer Oxidschicht zwischen der Wärmedämmschicht und dem Grundwerkstoff bzw. an dem Zwischenträger kann jedoch nicht verhindert werden, wenn die Drahtstruktur aus McrAlY hergestellt ist.
  • Die US 5,866,271 offenbart ein Wärmedämmschichtsystem, bei dem sich zwischen der keramischen Wärmedämmschicht und dem Grundwerkstoff eine oxidationsbeständige Beschichtung befindet. Die Beschichtung diffundiert in den Grundwerkstoff, so dass die Haftung der Wärmedämmschicht nur von der Oberflächenrauhigkeit des Grundwerkstoffs bestimmt wird. Die Verklammerung der beiden Schichten ist jedoch nicht ausreichend, um eine Ablösung der Wärmedämmschicht bei hohen Temperaturen zu verhindern. verstärkt die Bindung zwischen den beiden Schichten. Die Ausbildung einer Oxidschicht an der Grenzfläche kann jedoch nicht verhindert werden.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Wärmedämmschichtsystemen ist daher die Bindung zwischen der keramischen Wärmedämmschicht und der auf den metallischen Grundkörper aufgebrachten metallischen Haftvermittlerschicht nicht ausreichend. für eine lange Betriebslebensdauer.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Wärmedämmschichtsystem zu schaffen, dessen Wärmedämmschicht sicher mit der Haftvermittlerschicht verbunden ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmedämmschichtsystem nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung des Wärmedämmschichtsystems nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausges taltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einem Wärmedämmschichtsystem, das eine metallische Haftvermittlerschicht und eine auf die Haftvermittlerschicht aufgebrachte keramische Wärmedämmschicht umfasst, wobei die Haftvermittlerschicht an einem metallischen Grundwerkstoff angebracht ist. Die Haftvermittlerschicht weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, die an die Wärmedämmschicht angrenzen und zusammen mit der Wärmedämmschicht Hohlräume bilden. Dadurch entsteht eine 3Ddreidimensionale Grenzzonefläche zwischen der Wärmedämmschicht und der Haftvermittlerschicht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Wärmedämmschichtsystem bildet sich die Oxidschicht gezielt in den Öffnungen, wo sie keine negativen Einflüsse auf die Haftfestigkeit der Wärmedämmschicht an der Haftvermittlerschicht hat.
  • Dieses Wärmedämmschichtsystem hat dadurch, dass die Wärmedämmschicht und die Haftvermittlerschicht in sich einander hineinragen, im Vergleich zu einem traditionellen Wärmedämmschichtsystem eine ähnlich große Gesamthaftungsfläche zwischen der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht, obwohl lokale Hohlräume eingebaut sind. Aus diesem Grund ist die Haftungsqualität der keramischen Wärmedämmschicht gesichert.
  • Die erfindungsgemäße Wärmedämmschicht führt außerdem zur Optimierung der Verteilung der thermomechanischen Beanspruchungen nach Materialeigenschaften der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht. Wegen der Öffnungen in der Haftvermittlerschicht werden die thermomechanischen Belastungen hauptsächlich von der Haftvermittlerschicht getragen, die mit viel besseren mechanischen Eigenschaften ausgestattet ist als die keramische Wärmedämmschicht. Dadurch können die Belastungen auf die schwächere Wärmedämmschicht erheblich reduziert werden, was zur Verlängerung der Lebensdauer des Wärmedämmschichtsystems führt.
  • Vorzugsweise sind die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht im Wesentlichen halbkugelförmig. Diese Form der Öffnungen ist durch eine Vielzahl von Fertigungsverfahren herstellbar. Weiterhin werden durch die halbkugelförmige Ausgestaltung der Öffnungen Kerbwirkungen vermieden.
  • Insbesondere sind die Abstände zwischen den einzelnen Öffnungen in der Haftvermittlerschicht konstant. Durch die konstanten Abstände wird eine gleichmäßige Haftung der Wärmedämmschicht an der Haftvermittlerschicht gewährleistet. Außerdem erfolgt eine gleichmäßige thermomechanische Belastung der Haftvermittlerschicht.
  • Das erfindungsgemäße Wärmedämmschichtsystem ist besonders zur Verwendung bei einer Brennkammern und/oder bei Turbinenschaufeln in einer Gasturbine geeignet.
  • Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zur Herstellung des Wärmedämmschichtsystems, bei dem erst die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht vorgeformt werden und danach die Wärmedämmschicht mit Hilfe des atmosphärischen Plasmaspritzverfahrens auf die Haftvermittlerschicht aufgebracht wird, wobei die Hohlräume zwischen der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht durch mindestens ein Abdeckmittel auf den Öffnungen und/oder Füllstoffe in den Öffnungen erzeugt werden.
  • Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung der Hohlräume zwischen der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht. Es ermöglicht auch ein Aufbringen der Wärmedämmschicht nach dem Atmosphärischen Plasmaspritzverfahren (APS).
  • Vorzugsweise werden die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht durch Laserbohren, Erodieren, Elektrochemische Erosion oder Kugelstrahlen vorgeformt. Diese Herstellungsverfahren gewährleisten eine kostengünstige Fertigung der Öffnungen in der Haftvermittlerschicht auch auf gekrümmten Oberflächen, wie zum Beispiel Brennkammern und Turbinenschaufeln von Gasturbinen, und eigenen sich auch für hohe Stückzahlen.
  • Alternativ dazu werden die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht durch heißisostatisches Einpressen von Kügelchen und anschließendes Entfernen der Kügelchen vorgeformt. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung einer speziellen Ausformung und Anordnung der Öffnungen.
  • Alternativ dazu werden die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht vorgeformt, indem beim Aufbringen der Haftvermittlerschicht auf den Grundwerkstoff Kügelchen in die Oberseite der Haftvermittlerschicht eingebracht und durch Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung wieder entfernt werden. Dieses Verfahren ist einfach und kostengünstig einsetzbar.
  • Alternativ dazu werden die Öffnungen in der Haftvermittlerschicht vorgeformt, indem beim Aufbringen der Haftvermittlerschicht auf den Grundwerkstoff hohle Kügelchen mit einer harten Schale in die Oberseite der Haftvermittlerschicht eingebracht werden., die hohl sind und deren Schale bB, die hohl sind und deren Schale beim Aufbringen der Wärmedämmschicht auf die Haftvermittlerschicht und/oder bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung zerbricht und/oder verdampft. die Schale der Kügelchen. Auch dieses Verfahren stellt eine kostengünstige und einfache Maßnahme zur Herstellung der Öffnungen in der Haftvermittlerschicht dar.
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Öffnungen mit mindestens einer Platte oder Schale, die aus einem ähnlichen Material wie die Wärmedämmschicht besteht, zugedeckt, wobei sich die Platte oder Schale nach dem Aufbringen der Wärmedämmschicht mit dieser verbindet.. wo Dadurch entstehen die Hohlräume zwischen der Wärmedämmschicht und der Haftvermittlerschicht entstehen. Dieses Verfahren zur Herstellung der Hohlräume ist einfach durchführbar und erfordert keine Füllstoffe für die Öffnungen.
  • Alternativ dazu werden die Öffnungen der Haftvermittlerschicht mit Metallschaum gefüllt, der nach dem Aufbringen der Wärmedämmschicht durch eine Wärmebehandlung verdampft oder sich verkleinert. Bei diesem Verfahren kann die Wärmedämmschicht direkt auf die Haftvermittlerschicht aufgebracht werden.
  • Bei einer weiteren Alternative werden Kügelchen aus dem gleichen Material wie die Wärmedämmschicht, aber mit einem größeren Durchmesser als dem der Öffnungen in der Haftvermittlerschicht auf die Öffnungen aufgesetzt, und die Kügelchen verschmelzen beim Aufbringen der Wärmedämmschicht mit dieser. Dieses Verfahren erfordert keine Füllstoffe und ist außerdem einfach durchführbar.
  • Im Folgenden werden der Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von 3 Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Wärmedämmschichtsystem nach dem Stand der Technik,
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einem erfindungsgemäßen Wärmedämmschichtsystem und
  • 3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Wärmedämmschichtsystems.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht eines herkömmlichen Wärmedämmschichtsystems 11. Das Wärmedämmschichtsystem 11 umfasst einen Grundwerkstoff 1, eine Haftvermittlerschicht 2 und eine Wärmedämmschicht 3.
  • Das Wärmedämmschichtsystem 11 ist an der Oberfläche einer nicht dargestellten Brennkammer oder Turbinenschaufel einer ebenfalls nicht dargestellten Gasturbine angebracht. Die Haftvermittlerschicht 2 ist dabei an dem Grundwerkstoff 1 angebracht. Die Wärmedämmschicht 3 ist mit der Haftvermittlerschicht 2 verbunden. Der Grundwerkstoff 1 und die Haftvermittlerschicht 2 sind metallisch, während die Wärmedämmschicht 3 aus einem keramischen Material mit Hilfe des atmosphärischen Plasmaspritzverfahrens gebildet ist.
  • Während des Betriebs entsteht an der Grenzfläche 9 zwischen der Haftvermittlerschicht 2 und Wärmedämmschicht 3 allmählich eine zusätzliche Oxidschicht 4, auch Dünnschicht-Oxidschicht 4 genannt (engl.: Thermal Growth Oxide = TGO). Die Oxidschicht 4 ist in 1 als schmaler dunkler Strei fen dargestellt. Die Oxidschicht 4 führt einerseits zu einer Reduzierung der Haftfestigkeit der Wärmedämmschicht 3 an der Haftvermittlerschicht 2 und erhöht andererseits wegen der unterschiedlichen thermischen Eigenschaften der Haftvermittlerschicht 2 und der Wärmedämmschicht 3 die thermischen Spannungen und Dehnungen an der Grenzfläche 9.
  • Wenn die Oxidschicht 4 eine bestimmte Dicke erreicht, entstehen Delaminationsrisse 5 in der Oxidschicht 4 selbst oder in der Nähe der Oxidschicht 4. Diese Delaminstionsrisse 4 führen zu einer Ablösung der Wärmedämmschicht 3 von der Haftvermittlerschicht 2 und damit auch vom Grundwerkstoff 1. Bei Schichtablösung in großen Flächen. Derliegt der Grundwerkstoff 1 liegt dann gegenüber dem Heißgas in der nicht dargestellten Gasturbine frei und verliert schnell seine mechanischen Eigenschaften und Funktionen.
  • In den 2 und 3 ist das erfindungsgemäße Wärmedämmschichtsystem 11 dargestellt. Das Wärmedämmschichtsystem 11 umfasst eine Haftvermittlerschicht 2 mit einer Oberseite 2a, einer Unterseite 2b, Öffnungen 6 und Wände 7 mit Seitenflächen 7a sowie eine Wärmedämmschicht 3 mit einer Oberseite 3a und einer Unterseite 3b.
  • Das Wärmedämmschichtsystem 11 ist an einer nicht dargestellten Brennkammer oder Turbinenschaufel aus einem metallischen Grundwerkstoff 1 in einer ebenfalls nicht dargestellten Gasturbine angebracht.
  • Die metallische Haftvermittlerschicht 2 ist fest mit der Oberseite Oberfläche 1a eines Grundwerkstoffs 1 verbunden. Die kreisförmigen Öffnungen 6 zeigen zur Oberseite 2a. Die Öffnungen 6 sind in Richtung der Unterseite 2b kugelförmig abgerundet und gitterartig regelmäßig neben einander an geordnet. Für die Öffnungen 6 sind jedoch auch andersartige Geometrien denkbar. Zwischen den Öffnungen 6 befinden sich die Wände 7, die an der Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 2 enden. Die Übergänge der Seitenflächen 7a zur Oberseite 2a können eckig oder abgerundet sein. Die Innenflächen der Öffnungen 6, die Seitenflächen 7a der Wände 7 und die Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 6 bilden eine dreidimensionale Grenzfläche 9.
  • Die keramische Wärmedämmschicht 3 zeigt mit ihrer Oberseite Oberfläche 3a zum Heißgas in der nicht dargestellten Gasturbine. Die Unterseite 3b ist dreidimensional ausgebildet. Sie liegt auf der Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 2 auf und ragt in die Öffnungen 6 der Haftvermittlerschicht 2 hinein, so dass die äquivalente Gesamthaftfläche wie beim traditionellen System gesichert wird und in den Öffnungen 6 Hohlräume 8 zwischen der Haftvermittlerschicht 2 und Unterseite 3b der Wärmedämmschicht 3 gebildet werden. Die Wärmedämmschicht 3 haftet also nicht nur an den der zur Wärmedämmschicht 3 zeigenden Enden Endflächen, sondern auch Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 2 und an den Seitenflächen 7b der Wände 7 an der Haftvermittlerschicht 2. Diese Enden der Wände 7. Endflächen Oberseite 2a und die Seitenflächen 7a der Wände 7 bilden somit die Haftfläche 10 für die Wärmedämmschicht 3. Von der Größe her ist sie äquivalent traditioneller Wärmedämmschichtsysteme.
  • Im Betrieb befindet sich in den Hohlräumen 8 Sauerstoff in einer hohen Konzentration. Der Sauerstoff zieht das Aluminium aus der Haftvermittlerschicht 2 an und bildet die Oxidschichten 4 an den freien Innenflächen der Öffnungen 6 Hohlräume 8 auf der Seite der Haftvermittlerschicht 2. Die Oxidschichten 4 haben an diesen Stellen die Funktion, den Grundwerkstoff gegen Oxidation bzw. Korrosion zu schützen, beibehalten, beeinflussen aber die Haftung der Wärmedämmschicht 3 an der Haftvermittlerschicht 2 nicht, weil in den Bereichen der Oxidschichten 4 keine Verbindung zwischen der Haftvermittlerschicht 2 und der Wärmedämmschicht 3 existiert.
  • Entlang der Haftfläche 10 wird die Haftung nicht beeinträchtigt. Die äquivalente Gesamthaftfläche ist wie bei herkömmlichen Wärmedämmschichtsystemen gesichert. Die Oxidschichten 4 bilden sich ausschließlich konzentriert an den freien Innenflächen der Haftvermittlerschicht 2 in den Hohlräumen 8 in den Öffnungen 6 der dreidimensionalen Grenzfläche Grenzzone 9. Es kann sich keine flächige Oxidschicht 4 ausbilden, denn die Wände 7 stehen der Ausbreitung der Oxidschichten 4 in den Öffnungen 6 Hohlräumen 8 entgegen. Dadurch werden Delaminationsrisse 5 zuverlässig vermieden und die Lebensdauer des Wärmedämmschichtsystems 11 und damit der nicht dargestellten Brennkammer oder Turbinenschaufel erhöht.
  • Die Wärmedämmschicht 3 wird mittels des Atmosphärischen Plasmaspritzverfahrens (APS) auf die Haftvermittlerschicht 2 aufgebracht. Die Hohlräume 8 werden hergestellt, indem zunächst die Öffnungen 6 an der Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 2 vorgeformt werden. Unter einem „Vorformen” wird hier die Herstellung der Öffnungen 6 oder das die Herstellung der Öffnungen 6 vorbereitende Einbringen von Kügelchen, die die Negativ-Form der Bohrungen aufweisen, verstanden. Anschließend wird die Wärmedämmschicht 3 auf die Oberseite 2a der Haftvermittlerschicht 2 aufgebracht, wobei die Hohlräume 8 durch Füllstoffe (z. B.: Kügelchen oder Metallschaum) in den Öffnungen 6 und/oder Abdeckmittel auf den Öffnungen 6 erzeugt werden.
  • Nachfolgend werden Methoden zur Herstellung der Öffnungen 6 beschrieben:
    • 1) Die Öffnungen 6 werden durch Laserbohren auf der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 vorgeformt.
    • 2) Das Ausformen der Öffnungen 6 erfolgt durch Erodieren (engl.: elektro-discharge machining = EDM) der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 mit Elektroden, die über die Negativ-Form der Öffnungen 6 verfügen.
    • 3) Es wird eine Elektrochemische Erosion (engl.: elektro-chemical machining = ECM) mittels Elektroden, die über die Negativ-Form der Öffnungen 6 verfügen, auf der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 durchgeführt.
    • 4) Es erfolgt eine Kugelstrahlung auf der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2.
    • 5) Es wird ein heißisostatisches Pressen (engl.: Hipping) von Keramikkügelchen auf der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 durchgeführt. Die Kügelchen werden entfernt, bevor die keramische Wärmedämmschicht 3 auf die Haftvermittlerschicht 2 aufgetragen wird.
    • 6) Die Öffnungen 6 werden durch Aufbringen der Haftvermittlerschicht 2 mit Keramikkügelchen an der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 und nachfolgende Entfernung der Kügelchen durch relevante Wärme- oder/und Oberflächenbehandlung vor dem Aufragen der keramischen Wärmedämmschicht 3 auf die Haftvermittlerschicht 2 vorgeformt.
  • Danach werden die Öffnungen 6 mit einer der folgenden Methoden gegen Eindringen von keramischem Material beim Aufbringen der Wärmedämmschicht 3 geschützt:
    • 1) Die Öffnungen 6 werden mit einer Platte oder einer Schale, die aus einem ähnlichen Material wie die keramische Wärmedämmschicht 3 besteht, abgedeckt, so dass die Öffnungen 6 während der APS-Beschichtung mit der keramischen Wärmedämmschicht nicht von Partikeln der Wärmedämmschicht 3 gefüllt werden. Diese Platte oder Schale verbindet sich nach dem Beschichtungsprozess mit der keramischen Wärmedämmschicht 3.
    • 2) Die Öffnungen 6 werden mit Metallschaum ausgefüllt. Nachdem die keramische Wärmedämmschicht 3 durch einen APS-Prozess auf die Haftvermittlerschicht aufgebracht worden ist, wird der Metallschaum durch eine zusätzliche Wärmebehandlung verdampft oder verkleinert.
    • 3) Beim APS-Beschichtungsprozess wird die keramische Wärmedämmschicht 3 zuerst in Form von groben Partikeln, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Öffnungen 6, auf die Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 aufgetragen, wobei die Öffnungen 6 von den groben Partikeln nicht ausgefüllt werden. Nachdem die Öffnungen 6 mit den groben Partikeln zugedeckt worden sind, werden Partikel mit normal feiner Größe zum Weiterauftragen der keramischen Wärmedämmschicht verwendet.
  • Alternativ ist auch die folgende Methode zur Herstellung der Öffnungen 6 bzw. Hohlräume 8 möglich:
    Es wird die Haftvermittlerschicht 2 mit Kügelchen an der Oberseite 2a der metallischen Haftvermittlerschicht 2 auf den Grundwerkstoff 1 aufgebracht. Die Kügelchen besitzen die Negativ-Form der Öffnungen 6 und formen diese vor. Die Kügelchen sind hohl und verfügen jeweils über eine Schale, die solche Eigenschaften besitzt, dass sie entweder während der APS-Beschichtung der Haftvermittlerschicht 2 mit der keramischen Wärmedämmschicht 3 oder durch nachfolgende zusätzliche Wärmebehandlungen zerbricht oder verdampft.
    • 1
    Grundwerkstoff
    1a
    Oberseite Oberfläche
    2
    Haftvermittlerschicht
    2a
    Oberseite
    2b
    Unterseite
    3
    Wärmedämmschicht
    3a
    Oberseite
    3b
    Unterseite
    4
    Oxidschicht
    5
    Delaminationsriss
    6
    Öffnung
    7
    Wand
    7a
    Seitenfläche
    8
    Hohlraum
    9
    Grenzfläche Grenzzone zwischen der Haftvermittlerschicht und der Wärmedämmschicht
    10
    Haftfläche
    11
    Wärmedämmschichtsystem
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10124398 A1 [0008]
    • - US 5866271 [0009]

Claims (12)

  1. Wärmedämmschichtsystem, das eine metallische Haftvermittlerschicht (2) und eine auf die Haftvermittlerschicht (2) aufgebrachte keramische Wärmedämmschicht (3) umfasst, wobei die Haftvermittlerschicht (2) an einem metallischen Grundwerkstoff (1) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (2) eine Vielzahl von Öffnungen (6) aufweist, die an die Wärmedämmschicht (3) angrenzen und zusammen mit der Wärmedämmschicht (3) Hohlräume (8) bilden.
  2. Wärmedämmschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) im Wesentlichen halbkugelförmig sind.
  3. Wärmedämmschichtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den einzelnen Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) konstant sind.
  4. Verwendung des Wärmedämmschichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei einer Brennkammern und/oder bei Turbinenschaufeln in einer Gasturbine.
  5. Verfahren zur Herstellung des Wärmedämmschichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass erst die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) vorgeformt werden und danach die Wärmedämmschicht (3) auf die Haftvermittlerschicht (2) aufgebracht wird, wobei die Hohlräume (8) zwischen der Haftvermittlerschicht (2) und der Wärmedämmschicht (3) durch mindestens ein Abdeckmittel auf den Öffnungen (6) und/oder Füllstoffe in den Öffnungen (6) erzeugt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) durch Laserbohren, Erodieren, Elektrochemische Erosion oder Kugelstrahlen vorgeformt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) durch heißisostatisches Einpressen von Kügelchen und anschließendes Entfernen der Kügelchen vorgeformt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) vorgeformt werden, indem beim Aufbringen der Haftvermittlerschicht (2) auf den Grundwerkstoff (1) Kügelchen in die Oberseite (2a) der Haftvermittlerschicht (2) eingebracht und durch Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung wieder entfernt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) vorgeformt werden, indem beim Aufbringen der Haftvermittlerschicht (2) auf den Grundwerkstoff (1) Kügelchen in die Oberseite (2a) der Haftvermittlerschicht (2) eingebracht werden, die hohl sind und deren Schale beim Aufbringen der Wärmedämmschicht (3) auf die Haftvermittlerschicht (2) und/oder bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung zerbricht und/oder verdampft.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) mit mindestens einer Platte oder Schale, die aus einem ähnlichen Material wie die Wärmedämmschicht (3) besteht, zugedeckt werden, wobei sich die Platte oder Schale nach dem Aufbringen der Wärmedämmschicht (3) mit dieser verbindet.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) der Haftvermittlerschicht (2) mit Metallschaum gefüllt werden, der nach dem Aufbringen der Wärmedämmschicht (3) durch eine Wärmebehandlung verdampft oder sich verkleinert.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kügelchen aus dem gleichen Material wie die Wärmedämmschicht (3), aber mit einem größeren Durchmesser als dem der Öffnungen (6) in der Haftvermittlerschicht (2) auf die Öffnungen (6) aufgesetzt werden und die Kügelchen beim Aufbringen der Wärmedämmschicht (3) mit dieser verschmelzen.
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