DE102011056346A1

DE102011056346A1 - Verfahren zur Herstellung einer Komponente mit einer zweischichtigen Strukturbeschichtung

Info

Publication number: DE102011056346A1
Application number: DE102011056346A
Authority: DE
Inventors: Ronald Scott Bunker; Don M. Lipkin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: US20120148769A1; FR2968586A1; CN102560481B; CN102560481A; JP2012127000A; FR2968586B1; JP5916079B2; DE102011056346B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente (100) bereitgestellt. Das Herstellungsverfahren beinhaltet das Abscheiden einer ersten Lage einer Aufbaubeschichtung (54) auf einer Außenoberfläche (112) eines Substrates (110). Das Substrat (110) hat wenigstens einen hohlen Innenraum (114). Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner die Bearbeitung des Substrates (110) durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung (54) hindurch, um eine oder mehrere Öffnungen (58) in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) zu definieren und um eine oder mehrere entsprechende Nuten (132) in der Außenoberfläche (112) des Substrates (110) zu erzeugen. Jede Nut (132) hat eine entsprechende Basis (134) und erstreckt sich wenigstens teilweise entlang der Oberfläche (112) des Substrates (110). Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner das Abscheiden einer zweiten Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und über der bzw. den Nut(en) (132) dergestalt, dass die Nut(en) (132) und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) zusammen einen oder mehrere Kanäle (130) zum Kühlen der Komponente (100) definieren. Eine Komponente (100) wird ebenfalls offengelegt.

Description

Hintergrund
Die Erfindung betrifft allgemein Gasturbinen und insbesondere eine Mikrokanalkühlung darin.
In einer Gasturbine wird Luft in einem Verdichter unter Druck gesetzt und mit Brennstoff in einem Brenner zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase vermischt. Energie wird aus den Gasen in einer Hochdruckturbine (HPT) entzogen, welche den Verdichter antreibt, und in einer Niederdruckturbine (LPT), welche einen Bläser in einer Turbobläser-Flugzeugtriebwerksanwendung antreibt oder eine externe Welle für Schiffs- und Industrieanwendungen antreibt.
Der Triebwerkswirkungsgrad nimmt mit der Temperatur der Verbrennungsgase zu. Jedoch erhitzen die Verbrennungsgase die verschiedenen Komponenten entlang ihres Strömungspfades, was wiederum deren Kühlung erfordert, um eine lange Triebwerklebensdauer zu erhalten. Typischerweise werden die Heißgaspfadkomponenten durch Abzapfen von Luft aus dem Verdichter gekühlt. Dieser Kühlprozess verringert den Triebwerkswirkungsgrad, da die Abzapfluft nicht im Verbrennungsprozess genutzt wird.
Die Gasturbinentriebwerks-Kühlungstechnik ist ausgereift und umfasst zahlreiche Patente für verschiedene Aspekte von Kühlkreisen und Merkmalen in den verschiedenen Heißgaspfadkomponenten. Beispielsweise enthält der Brenner radial äußere und innere Einsätze, welche während des Betriebs einer Kühlung bedürfen. Turbinenleitapparate enthalten hohle Laufschaufeln, die zwischen Außen- und Innenbändern gelagert sind, welche ebenfalls eine Kühlung erfordern. Turbinenrotorlaufschaufeln sind hohl und erfordern typischerweise Kühlkreise darin, wobei die Laufschaufeln von Turbinendeckbändern umgeben sind, welche ebenfalls eine Kühlung benötigen. Die heißen Verbrennungsgase werden durch einen Auslass ausgegeben, welcher ebenfalls ausgekleidet und geeignet gekühlt sein kann.
In all diesen exemplarischen Gasturbinentriebwerkskomponenten werden dünne Metallwände aus hochfesten Superlegierungsmetallen typischerweise für eine verbesserte Haltbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung ihres Kühlbedarfs verwendet. Verschiedene Kühlkreise und Merkmale sind für diese individuellen Komponenten in ihren entsprechenden Umgebungen in dem Triebwerk zugeschnitten. Beispielsweise kann eine Serie interner Kühlkanäle oder Serpentinen in einer Heißgaspfadkomponente ausgebildet sein. Ein Kühlfluid kann den Serpentinen aus einem Sammelraum zugeführt werden und das Kühlfluid kann durch diese Kanäle unter Kühlung des Substrates und der Beschichtungen der Heißgaspfadkomponente strömen. Diese Kühlstrategie führt jedoch zu relativ niedrigen Wärmeübertragungsraten und ungleichmäßigen Komponententemperaturprofilen.
Mikrokanalkühlung hat das Potential, signifikant Kühlanforderungen zu verringern, indem die Kühlung so nahe wie möglich an dem erhitzten Bereich platziert wird, um somit die Temperaturdifferenz zwischen der heißen Seite und der kalten Seite des die Hauptlast tragenden Substratmaterials für eine gegebene Wärmeübertragungsrate zu verringern. Ein früherer Herstellungsweg zur Erzeugung von kühlenden Mikrokanälen in Turbinenschaufelblättern bestand in der Erzeugung von Kanälen in der Außenhaut des Schaufelblattgussteils und dann in einer Überdeckungsbeschichtung der Kanäle mit einer Aufbauschicht. Siehe beispielsweise US Patent No. 5,626,462 , Melvin R. Jackson et al., ”Double-Wall Airfoil”, welches hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit beinhaltet ist. Jedoch können derzeitige Herstellungstechniken die Integrität des Grenzflächenbereichs zwischen der Aufbaubeschichtung und des darunter liegenden Substratmaterials insbesondere an den Rändern der Kühlkanäle beeinträchtigen, wo Spannungskonzentrationen hoch sein können.
Es wäre daher wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrokanal-gekühlten Komponente bereitzustellen, die die Integrität des Grenzflächenbereichs zwischen der Aufbaubeschichtung und dem darunter liegenden Substratmaterial verbessert. Insbesondere wäre es wünschenswert Defekte zu verringern und die Anpassung von Materialeigenschaften und Mikrostruktur an dem kritischen Kanalgrenzflächenbereich zu verbessern, um die Haftung zwischen der Beschichtung und dem Substrat zu erhöhen.
Kurzbeschreibung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht auf einem Verfahren zur Herstellung einer Komponente. Das Verfahren beinhaltet das Abscheiden einer ersten Lage einer Aufbaubeschichtung auf einer Außenoberfläche eines Substrates, wobei das Substrat wenigstens einen hohlen Innenraum hat. Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner die Bearbeitung des Substrates durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung hindurch, um eine oder mehrere Öffnungen in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung zu definieren und um eine oder mehrere entsprechende Nuten in der Außenoberfläche des Substrates zu erzeugen. Jede Nut hat eine entsprechende Basis und erstreckt sich wenigstens teilweise entlang der Oberfläche des Substrates. Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner das Abscheiden einer zweiten Lage der Aufbaubeschichtung über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung und über der bzw. den Nut(en) dergestalt, dass die Nut(en) und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung zusammen einen oder mehrere Kanäle zum Kühlen der Komponente definieren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht auf einer Komponente, die ein Substrat mit einer Außenoberfläche und einer Innenoberfläche definiert, wobei die Innenoberfläche einen hohlen Innenraum definiert. Die Außenoberfläche definiert eine oder mehrere Nuten und jede Nut erstreckt sich wenigstens teilweise entlang der Außenoberfläche des Substrates und hat eine entsprechende Basis. Ein oder mehrere Zugangslöcher erstrecken sich durch die Basis einer entsprechenden Nut, um die Nut mit dem entsprechenden hohen Innenraum in Fluidverbindung zu bringen. Die Komponente enthält ferner eine über wenigstens einem Abschnitt der Außenoberfläche des Substrates aufgebrachte Beschichtung. Die Beschichtung weist wenigstens eine erste und eine zweite Lage einer Aufbaubeschichtung auf. Die erste Aufbaubeschichtungslage erstreckt sich nicht über die Nut(en) und die zweite Aufbaubeschichtungslage ist über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung angeordnet und erstreckt sich über die Nut(en) dergestalt, dass die Nut(en) und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung zusammen einen oder mehrere Kanäle zum Kühlen der Komponenten definieren.
Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems ist;
2 ein schematischer Querschnitt einer exemplarischen Schaufelblattausgestaltung mit Kühl-Mikrokanälen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung ist;
3 bis 8 schematisch Prozesse zum Erzeugen von Kanälen in einem Substrat darstellt;
9 schematisch in perspektivischer Ansicht drei exemplarische Kanäle darstellt, die sich teilweise entlang der Oberfläche des Substrates erstrecken und Kühlmittel zu entsprechenden Filmkühlungslöchern führen;
10 eine Querschnittsansicht von einem der exemplarischen Kanäle von 9 ist und den Mikrokanal bei der Förderung von Kühlmittel aus einem Zugangsloch zu einem Filmkühlungsloch darstellt;
11 bis 18 schematisch alternative Prozessschritte zum Erzeugen von Kanälen in einem Substrat unter Verwendung einer flüchtigen Beschichtung zusätzlich zu der zweilagigen Aufbaubeschichtung; und
19 bis 20 schematisch alternative Prozessschritte zum Erzeugen rückspringend geformter Kanäle in einem Substrat unter Verwendung einer zweilagigen Aufbaubeschichtung ohne die Verwendung eines Opferfüllmaterials veranschaulicht, und wobei die sich ergebenden Kanäle durchlässige Schlitze haben.
Detaillierte Beschreibung
Die Begriffe ”erst...”, ”zweit...” und dergleichen, bedeuten hierin keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit, sondern werden lediglich dazu genutzt, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Begriffe ”ein...” bedeuten keine Einschränkung der Menge, sondern bedeuten das Vorliegen von wenigstens einem von dem angesprochenen Element. Der in Verbindung mit einer Menge genutzte Modifikator ”etwa” schließt den angegebenen Wert ein und hat die von dem Kontext vorgegebene Bedeutung (beinhaltet beispielsweise den Grad des Fehlers in Verbindung mit der Messung einer bestimmten Menge). Zusätzlich schließt der Begriff ”Kombination” Verschnitte, Gemische, Legierungen, Reaktionsprodukte und dergl. mit ein.
Ferner soll in dieser Patentschrift das Suffix ”er” sowohl die Singular- als auch Pluralform des Begriffes, den es modifiziert, beinhalten und dadurch einen oder mehrere von diesem Begriff beinhalten (beispielsweise kann ”das Durchtrittsloch” ein oder mehrere Durchtrittslöcher beinhalten, soweit es nicht anderweitig spezifiziert ist). Ein Verweis in der gesamten Patentschrift auf ”nur eine Ausführungsform”, ”eine weitere Ausführungsform”, ”eine Ausführungsform” usw., bedeutet, dass ein in Verbindung mit der Ausführungsform beschriebenes spezielles Element (z. B. Merkmal, Struktur und/oder Kennzeichen) in wenigstens einer hierin beschriebenen Ausführungsform enthalten ist, und in andern Ausführungsformen vorhanden sein kann oder nicht. Zusätzlich dürfte es sich verstehen, dass die beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale in jeder geeigneten Weise in den verschiedenen Ausführungsformen kombiniert sein können.
1 ist eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems 10. Das System kann einen oder mehrere Verdichter 12, Brenner 14, Turbinen 16 und Brennstoffdüsen 20 enthalten. Der Verdichter 12 und die Turbine 16 können mittels einer oder mehreren Wellen 18 verbunden sein. Die Welle 18 kann aus einer Einzelwelle oder mehreren miteinander verbundenen Wellensegmenten zum Ausbilden der Welle bestehen.
Das Gasturbinensystem 10 kann eine Anzahl von Heißgaspfadkomponenten 100 enthalten. Eine Heißgaspfadkomponente ist jede Komponente des Systems 10, die wenigstens teilweise einem Hochtemperaturgasstrom durch das System 10 ausgesetzt ist. Beispielsweise sind Schaufelbaugruppen (auch als Laufschaufeln oder Laufschaufelbaugruppen bekannt), Leitapparatbaugruppen (auch als Leitschaufeln oder Leitschaufelbaugruppen bekannt), Deckbandbaugruppen, Übergangsstücke, Halterungsringe und Verdichterausgangskomponenten alle Heißgaspfadkomponenten. Es dürfte sich jedoch verstehen, dass die Heißgaspfadkomponente 100 der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt ist, sondern jede beliebige Komponente sein kann, die wenigstens teilweise einem Hochtemperaturgasstrom ausgesetzt ist. Ferner dürfte es sich verstehen, dass die Heißgaspfadkomponente 100 der vorliegenden Offenlegung nicht auf Komponenten in Gasturbinensystemen 10 beschränkt ist, sondern jedes Teil einer Maschinerie oder Komponente sein kann, das Hochtemperaturströmen ausgesetzt sein kann.
Wenn eine Heißgaspfadkomponente 100 einem Heißgasstrom 80 ausgesetzt ist, wird die Heißgaspfadkomponente 100 durch den Heißgasstrom 80 erhitzt und kann eine Temperatur erreichen, bei welcher die Heißgaspfadkomponente 100 ausfällt. Somit ist, um den Betrieb eines Systems 10 mit einem Heißgasstrom 80 bei hoher Temperatur, die den Wirkungsgrad und die Leistung des Systems 10 steigert, zu ermöglichen, ein Kühlsystem für die Heißgaspfadkomponente 100 erforderlich.
Im Wesentlichen enthält das Kühlsystem der vorliegenden Offenlegung eine Reihe kleiner Kanäle oder Mikrokanäle, die in der Oberfläche einer Heißgaspfadkomponente 100 ausgebildet sind. Für Komponenten von Energieerzeugungsturbinen im Industriemaßstab würden ”kleine” oder ”Mikro”-Kanalabmessungen angenähert Tiefen und Breiten in dem Bereich von 0,25 mm bis 1,5 mm umfassen, während für Luftfahrt bemessene Turbinenkomponenten die Kanalabmessungen angenähert Tiefen und Breiten in dem Bereich von 0,15 mm bis 0,5 mm umfassen würden. Die Heißgaspfadkomponente kann mit einer Abdecklage versehen sein. Ein Kühlfluid kann den Kanälen von einem Sammelraum aus zugeführt werden und das Kühlfluid kann durch die Kanäle unter Kühlung der Abdecklage strömen.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Komponente 100 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 20 beschrieben. Wie beispielsweise in 3 dargestellt, beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren das Abscheiden einer ersten Lage der Aufbauschicht 54 auf einer Oberfläche 112 eines Substrates 110. Wie beispielsweise in 2 dargestellt, hat das Substrat 110 wenigstens einen hohlen Innenraum 114.
Das Substrat 110 wird typischerweise vor dem Abscheiden der ersten Lage der Aufbaubeschichtung 54 auf dem Substrat 54 auf der Oberfläche 112 des Substrates 110 gegossen. Wie in dem gemeinsam übereigneten US Patent No. 5,626,462 diskutiert, kann das Substrat 110 aus jedem geeigneten Material geformt sein. Abhängig von der gewünschten Anwendung für die Komponente 100 könnte diese Superlegierungen auf Ni-Basis, Co-Basis und Fe-Basis beinhalten. Die Superlegierungen auf Ni-Basis können diejenigen sein, welche sowohl γ- als auch γ'-Phasen enthalten, insbesondere diejenigen Superlegierungen auf Ni-Basis, die sowohl γ als auch γ'-Phasen enthalten, wobei die γ'-Phase wenigstens 40 Volumenprozent der Superlegierung einnimmt. Derartige Legierungen sind aufgrund einer Kombination erwünschter Eigenschaften einschließlich Hochtemperaturfestigkeit und Hochtemperatur-Kriechbeständigkeit als vorteilhaft bekannt. Das Substratmaterial kann auch eine intermetallische NiAl-Legierung enthalten, da diese Legierung ebenfalls als eine Kombination überlegender Eigenschaften einschließlich Hochtemperaturfestigkeit und Hochtemperatur-Kriechbeständigkeit besitzend bekannt ist, die für den Einsatz in für Flugzeuge verwendeten Turbinentriebwerksanwendungen vorteilhaft sind. Im Falle von Legierungen auf Nb-Basis werden beschichtete Nb-Basislegierungen mit hervorragender Oxidationsbeständigkeit, wie zum Beispiel Nb/Ti-Legierungen und insbesondere die Legierungen, die Nb-(27–40)Ti-(4,5–10,5)Al-(4,5–7,9)Cr-(1,5–5,5)Hf-(0–5)V enthalten, bevorzugt, wobei die Zusammensetzungsbereiche in Atomprozent vorliegen. Das Substratmaterial kann auch eine Nb-Basislegierung aufweisen, die wenigstens eine sekundäre Phase enthält, wie zum Beispiel eine intermetallische Nb-enthaltende Verbindung, die ein Silizid, Karbid oder Borid aufweist. Derartige Legierungen sind analog zu Verbundwerkstoffen einer duktilen Phase (das heißt, der Nb-Basislegierung) und einer Verstärkungsphase (das heißt, einer Nb-enthaltenden intermetallischen Verbindung). Für andere Anordnungen weißt das Substratmaterial eine Molybdän-basierende Legierung auf, wie zum Beispiel Legierungen, die auf Molybdän (Festlösung) mit Mo₅SiB₂ und Mo₃Si-Zweitphasen basieren. Für andere Ausgestaltungen weist das Substratmaterial einen Keramikmatrixverbundwerkstoff auf, wie zum Beispiel eine Siliziumkarbid-(SiC)-Matrix, die mit SiC-Fasern verstärkt ist. Für andere Ausgestaltungen weist das Substratmaterial eine TiAl-basierende intermetallische Verbindung auf.
Wie beispielsweise in 4 dargestellt, beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren die Bearbeitung des Substrates 110 durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung 54 hindurch, um eine oder mehrere Öffnungen 58 in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung 54 zu definieren und um eine oder mehrere entsprechende Nuten 132 in der Oberfläche 112 des Substrates 110 auszubilden. Für die dargestellten Beispiele sind mehrere Öffnungen 58 in der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 definiert und mehrere entsprechende Nuten 132 in dem Substrat 110 ausgebildet. Wie in 4 dargestellt, hat jede von den Nuten 132 eine Basis 134 und erstreckt sich wie beispielsweise in den 9 und 10 dargestellt, wenigstens teilweise entlang der Oberfläche 112 des Substrates 110. Obwohl die Nuten mit geraden Wänden dargestellt, sind, können die Nuten 132 jede Ausgestaltung haben, sie können gerade, gekrümmt sein oder mehrere Kurven haben.
Die Nuten 132 können unter Anwendung einer Vielfalt von Techniken erzeugt werden. Beispielsweise können die Nuten 132 unter Anwendung von einem oder mehreren von einem Abrasivflüssigkeitsstrahl, elektrochemischer Tauchbearbeitung (ECM), Funkenerosionsbearbeitung (EDM) mit einer rotierenden Einzelpunktelektrode (”Fräs-EDM”) und Laserbearbeitung (Laserbohren) erzeugt werden. Exemplarische Laserbearbeitungstechniken sind in der gemeinsam übereigneten US Patentanmeldung Ser. No. 12/697,005 ”Process and system for forming shaped air holes”, eingereicht am 29. Januar 2010 beschrieben, welches hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit beinhaltet ist. Exemplarische EDM-Techniken sind in der gemeinsam übereigneten US Patentanmeldung Ser. No. 12/790,675 ”Articles wich include chevron film cooling holes, and related processes”, eingereicht am 28. Mai 2010 beschrieben, welches hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit beinhaltet ist.
Für spezielle Prozessausgestaltungen können die Nuten 132 erzeugt werden, indem ein abtragender Flüssigkeitsstrahl 160 auf die Oberfläche 112 des Substrates 110 durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung 54 hindurch gerichtet wird, wie es schematisch in 4 dargestellt, ist. Somit befindet sich jede Abrundung der Kanalränder in der Aufbaubeschichtung 54 und nicht in dem Substratbasismetall. Exemplarische Wasserstrahlbohrprozesse und Systeme werden in der US Patentanmeldung Ser. No. 12,790,675, ”Articles wich include chevron film cooling holes, and related processes”, eingereicht am 28. Mai 2010 beschrieben, welches hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit beinhaltet ist, bereitgestellt. Wie in der Anmeldung Ser. No. 12,790,675 erläutert, verwendet der Wasserstrahlprozess typischerweise einen Hochgeschwindigkeitsstrom abrasiver Partikel (zum Beispiel abrasiven ”Split”), der in einem Hochdruckwasserstrom gelöst ist. Der Druck des Wassers kann erheblich variieren, liegt aber oft in dem Bereich zwischen etwas 35 bis 620 MPa. Eine Anzahl von abrasiven Materialien kann genutzt werden, wie zum Beispiel Granat, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid und Glasperlchen.
Zusätzlich und wie in der US Patentanmeldung Ser. No. 12,790,675 erläutert, kann das Wasserstrahlsystem eine mehrachsige CNC gesteuerte Einheit beinhalten. Die CNC-Systeme selbst sind im Fachgebiet bekannt und beispielsweise in der US Patentanmeldung 2005/0013926 (S. Rutkowski et al.) beschrieben, welche hierin durch Verweis beinhaltet ist. CNC-Systeme ermöglichen eine Bewegung des Schneidwerkzeuges entlang einer Anzahl von X-, Y- und Z-Achsen sowie Rotationsachsen.
Wie beispielsweise in den 7, 17 und 20 dargestellt, beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Abscheiden einer zweiten Lage der Aufbaubeschichtung 56 über der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 und über der bzw. den Nut(en) 132 dergestalt, dass die Nut(en) 132 und die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 zusammen einen oder mehrere Kanäle 130 zum Kühlen der Komponente 100 definieren. Exemplarische Aufbaubeschichtungen sind in dem US Patent No. 5,640,767 und dem US Patent No. 5,626,462 vorgesehen, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet sind. Gemäß Diskussion im US Patent No. 5,626,426 sind die Aufbaubeschichtungen mit Abschnitten der Oberfläche des Substrates 110 verbunden. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Nuten 132 und Kanäle 130 in den 4 bis 9 und 12 bis 18 als rechteckig dargestellt, sind, sie auch andere Formen annehmen können. Beispielsweise können die Nuten 132 (und Kanäle 130) rückspringende Nuten 132 (rückspringende Kanäle 130) wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 19 und 20 beschrieben sein. Zusätzlich müssen die Seitenwände der Nuten 132 (Kanäle 130) nicht gerade sein. Für verschiedene Anwendungen können die Seitenwände der Nut 132 (Kanäle 130) gekrümmt oder abgerundet sein.
Für die in 2, 9 und 10 dargestellte Beispielanordnung erstreckt sich die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 in Längsrichtung entlang der schaufelblattförmigen Außenoberfläche 112 des Substrates 110. Die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 folgt der schaufelblattförmigen Außenoberfläche 112 und überdeckt Kühlkanäle 130 ausbildende Nuten 132. Wie beispielsweise in den 9 und 10 dargestellt, können das Substrat 110 und die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 ferner ein oder mehrere Austrittsfilmlöcher 142 definieren. Für die in 10 dargestellte exemplarische Ausgestaltung transportiert der Kühlkanal 130 Kühlmittel von einem Zugangsloch 140 zu einem Filmkühlungsloch 142. Es sei angemerkt, dass, wie dargestellt, die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 lediglich die erste Beschichtung oder Aufbaubeschichtung ist, die die Kanäle überdeckt. Für bestimmte Anwendungen wird keine zusätzliche Beschichtung eingesetzt. Jedoch werden für andere Anwendungen auch eine Haftbeschichtung und/oder eine Wärmesperrschicht (TBC) eingesetzt. Für die in 9 und 10 dargestellten Beispielanordnungen transportieren die Kühlkanäle 130 den Kühlmittelstrom von dem entsprechenden Zugangsloch 140 zu dem Austrittsfilmloch 142. Für die in den 9 und 10 dargestellten Beispiele transportieren die Nuten Fluid zu den Austrittsfilmlöchern 142. Jedoch enthalten andere Ausgestaltungen kein Filmloch, wobei sich die Kühlkanäle lediglich entlang der Substratoberfläche 112 erstrecken und an einer Kante de Komponente, wie zum Beispiel der Hinterkante oder der Schaufelspitze oder an einer Stirnwandkante, auftreten. Zusätzlich sei angemerkt, dass, obwohl die Filmlöcher in 9 als rund dargestellt, sind, dieses kein einschränkendes Beispiel ist. Die Filmlöcher können auch nicht rund geformte Löcher sein.
Typischerweise liegt die Kühlkanallänge in dem Bereich von dem 10- bis 1000-fachen des Filmlochdurchmessers und insbesondere in dem Bereich von dem 10- bis 100-fachen des Filmlochdurchmessers. Vorteilhaft können die Kühlkanäle 130 überall auf den Oberflächen der Komponenten (Schaufelblattkörper, Vorderkanten, Hinterkanten, Blattspitzen, Stirnwänden, Plattformen) angewendet werden. Zusätzlich können, obwohl die Kühlkanäle mit geraden Wänden dargestellt, sind, die Kanäle 130 jede beliebige Ausgestaltung haben, indem sie beispielsweise gerade, gekrümmt sind oder mehrere Kurven haben. Die Aufbaubeschichtung weist jedes geeignete Material auf und ist mit der Außenoberfläche 112 des Substrates 110 verbunden. Für spezielle Ausgestaltungen können die erste und/oder zweite Aufbaubeschichtungslage 54, 56 eine Dicke in dem Bereich von 0,02 bis 2,0 mm und insbesondere in dem Bereich von 0,1 bis 1 mm und noch spezieller im Bereich von 0,1 bi 0,5 mm für industrielle Gasturbinenkomponenten haben. Für Luftfahrtkomponenten ist dieser Bereich typischerweise 0,02 bis 0,25 mm und insbesondere 0,055 bis 0,125 mm. Jedoch können weitere Dicken abhängig von den Anforderungen für eine spezielle Komponente 100 verwendet werden.
Für die in den 19 und 20 dargestellte exemplarische Ausgestaltung hat jede von den Nuten 132 eine Basis 134 und einen oberen Bereich 136, wobei die Basis 134 breiter als der obere Bereich 136 dergestalt ist, dass jede von den Nuten 132 eine rückspringend geformte Nut 132 aufweist. Für spezielle Ausgestaltungen ist die Basis 134 einer entsprechenden von den rückspringend geformten Nuten 132 wenigstens zweimal breiter als der obere Bereich 136 der entsprechenden Nut 132. Für speziellere Ausgestaltungen ist die Basis 134 der entsprechenden rückspringend geformten Nut 132 wenigstens dreimal und insbesondere in dem Bereich von drei- bis viermal breiter als der obere Bereich 136 der entsprechenden Nut 132. Techniken zur Erzeugung rückspringend geformter Nuten 132 sind in der US Patentanmeldung Ser. No. 12/943,624, Ronald S. Bunker et al., ”Components with re-entrant shaped cooling channels and methods of manufacture”, welche durch Verweis hierin in ihrer Gesamtheit beinhaltet ist, beschrieben. Vorteilhaft kann die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 über ungefüllten rückspringenden Nuten 132 (das heißt, ohne Füllung oder Teilfüllung der Nut mit einem Opferfüllmaterial) abgeschieden werden, wie es beispielsweise in 19 und 20 dargestellt ist. Zusätzlich stellen die rückspringenden Nuten eine verbesserte Kühlung in Bezug auf eine einfach geformte Nut bereit (nämlich Nuten mit oberen Bereichen 136 und Basen von angenähert gleicher Breite).
Ebenso können für kleinere Komponenten die Nuten klein genug sein, dass die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 über ungefüllten Nuten 132 (mit beliebigen Formen, die nicht rückspringend geformt sein müssen) ohne Füllung oder Teilfüllung der Nut abgeschieden werden kann. Dieses könnte für kleinere Komponenten, beispielsweise mit Luftfahrt-Abmessungen, der Fall sein.
Insbesondere definiert die zweite Lage der Aufbaubeschichtung 56 für die in 20 dargestellte Anordnung einen oder mehrere Schlitze 144 dergestalt, dass die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 nicht vollständig jede von der einen oder den mehreren Nuten 132 überbrückt. Jedoch überbrückt die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 für die in den 8 und 18 dargestellten Beispielausgestaltungen vollständig die entsprechenden Nuten 132 und schließt dadurch die entsprechenden Kanäle 130. Obwohl die durchlässigen Schlitze 144 für den Fall von rückspringenden Kanälen 130 dargestellt sind, können die durchlässigen Schlitze 144 auch für andere Geometrien ausgebildet sein. Typischerweise haben die durchlässigen Schlitze (Spalte) 144 unregelmäßige Geometrien, wobei die Breite des Spaltes 144 variiert während die Aufbaubeschichtung aufgebracht wird und eine Dicke aufbaut. Sobald die erste Lage der Aufbaubeschichtung auf dem Substrat 110 aufgebracht ist, kann sich die Breite des Spaltes 104 angenähert von der Breite des oberen Bereiches 136 des Kanals 130 aus verengen während die Aufbaubeschichtung aufgebaut wird. Für spezielle Beispiele ist die Breite des Spaltes 144 an ihrem engsten Punkt 5% bis 20% der Breite des oberen Bereiches 136 des entsprechenden Kanals. Zusätzlich kann der durchlässige Schlitz 144 porös sein, wobei in diesem Falle der ”poröse” Spalt 144 einige Verbindungen haben kann, das heißt, einige Punkte oder Stellen, die einen Spalt von null haben. Vorteilhaft stellen die Spalte 144 eine Spannungsentlastung für die Beschichtung 150 bereit.
Abhängig von ihrer spezifischen Funktion können sich die durchlässigen Schlitze 144 entweder (1) durch alle Beschichtungslagen, oder (2) durch einige aber nicht alle Beschichtungen erstrecken, beispielsweise kann ein durchlässiger Schlitz 144 in einer oder mehreren Beschichtungslagen 50 mit einer anschließend die Schlitze überbrückenden abgeschiedenen Lage ausgebildet werden, um dadurch effektiv die Schlitze 144 zu verschließen. Vorteilhaft kann der durchlässige Schlitz 144 als eine Spannung/Druck-Entlastung für die Aufbaubeschichtung(en) funktionieren. Zusätzlich kann der durchlässige Schlitz 144 als eine Kühleinrichtung dienen, wenn er sich durch die alle Beschichtungen hindurch erstreckt, das heißt, dass für diese Ausgestaltung die durchlässigen Schlitze 144 dafür eingerichtet sind, ein Kühlfluid aus den entsprechenden Kanälen 130 an eine Außenoberfläche der Komponente zu transportieren. Ferner kann der durchlässige Schlitz 144 als eine passive Kühleinrichtung, wenn er durch obere Beschichtungen überbrückt wird, in dem Falle dienen, dass diese Beschichtungen beschädigt oder abgeplatzt sind.
Für den in den 5 und 13 dargestellten exemplarischen Prozess weist das Komponentenherstellungsverfahren ferner den Schritt der Erzeugung eines oder mehrerer Zugangslöcher 140 durch die Basis 134 von einer entsprechenden der Nuten 132 auf, um eine Fluidverbindung zwischen den Nuten 132 und dem bzw. den hohlen Innenräumen 114 bereitzustellen. Die Zugangslöcher 140 werden vor dem Abscheiden der zweiten Lage der Aufbaubeschichtung 56 erzeugt. Die Zugangslöcher 140 sind typischerweise im Querschnitt rund oder oval und können beispielsweise unter Verwendung von einem oder mehreren von Laserbearbeitung (Laserbohren), Abrasivflüssigkeitsstrahl, Funkenerosionsbearbeitung (EDM) und Elektronenstrahlbohren erzeugt werden. Die Zugangslöcher 140 können rechtwinklig zu der Basis 134 der entsprechenden Nuten 132 (gemäß Darstellung in 6) sein oder können allgemeiner in Winkeln im Bereich von 20 bis 90° im Bezug auf die Basis 134 der Nut gebohrt sein.
Für den in den 6 und 7 dargestellten exemplarischen Prozess weist das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Füllen der Nut(en) 132 mit einem Opferfüllmaterial 32 durch die entsprechende Öffnung(en) 58 in der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 auf. Beispielsweise kann das Füllmaterial durch eine Aufschlämmung, Tauchbeschichtung oder Sprühbeschichtung der Komponente 100 mit einer metallischen Aufschlämmungs-”Tinte” 32 dergestalt aufgebracht werden, dass die Nuten 132 gefüllt werden. Für weitere Ausgestaltungen kann das Füllmaterial 32 unter Anwendung eines Mikrostiftes oder einer Spritze aufgebracht werden. Für bestimmte Anwendungen können die Nuten 132 mit dem Füllmaterial 32 überfüllt werden. Überschüssiges Füllmaterial 32 kann entfernt werden, indem es beispielsweise abgewischt wird. Nicht einschränkende Beispiele für das Füllmaterial 32 beinhalten lichthärtbare Harze (zum Beispiel durch sichtbares Licht oder UV härtbare Harze), Keramiken, Kupfer oder Molybdäntinten mit einem organischen Lösungsmittelträger, und Graphitpulver mit einer Wasserbasis und einem Träger. Insbesondere kann das Opferfüllmaterial 32 die interessierenden Partikel suspendiert in einem Träger mit einem optionalen Binder aufweisen. Ferner kann abhängig von der Art des verwendeten Füllmaterials das Füllmaterial in die Zugangslöcher 140 fließen oder nicht fließen. Exemplarische Füllmaterialien (oder Kanalfüllmittel oder Opfermaterialien) werden in den gemeinsam übereigneten US Patent No. 5,640,767 und in dem gemeinsam übereigneten US Patent No. 6,321,449 , welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet sind, diskutiert. Für spezielle Prozessausgestaltungen wird eine metallische Aufschlämmungs-”Tinte” geringer Festigkeit für das Füllmaterial verwendet. Die Verwendung einer Tinte mit geringer Festigkeit erleichtert vorteilhaft eine anschließende Politur und/oder Endbearbeitung.
Für den in 7 dargestellten Prozess wird die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 über der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 und über dem in der bzw. den Nut(en) 132 angeordneten Füllmaterial 32 abgeschieden. Gemäß Darstellung in 8 beinhaltet das Verfahren ferner die Entfernung des Opferfüllmaterials 32 aus der bzw. den Nut(en) 132 nachdem die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 abgeschieden worden ist. Für den in den 3 bis 8 dargestellten exemplarischen Prozess werden die Zugangslöcher 140 vor dem Füllen der Nuten 132 mit dem Opferfüllmaterial 22 ausgebildet.
Für die in 2 dargestellte Beispielanordnung beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Abscheiden zusätzlicher Beschichtungslagen 50 über der zweiten Lage der Aufbaubeschichtung 56. Beispielsweise können eine Haftbeschichtung und/oder eine Wärmesperrschicht (TBC) für bestimmte Anwendungen verwendet werden. Ebenso können, obwohl es nicht ausdrücklich für die in den 11 bis 18 und 19 bis 20 dargestellten Prozesse gezeigt ist, diese Verfahren auch eine Abscheidung zusätzlicher Beschichtungslagen 50 über der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 beinhalten. Jedoch kann für andere Anwendungen eine Aufbaubeschichtung alles sein, was für die in den 3 bis 8, 11 bis 18 und/oder 19 bis 20 dargestellten drei Konzepte eingesetzt wird.
Für spezielle Prozesskonzepte beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner die Durchführung einer Wärmebehandlung nach der Abscheidung der ersten Lage 54 der Aufbaubeschichtung. Zusätzliche Wärmebehandlungen können nach der Abscheidung der zweiten Lage 56 der Aufbaubeschichtung und/oder nach Abscheidung zusätzlicher Beschichtungslagen durchgeführt werden. Beispielsweise kann im Falle einer metallischen Beschichtung die beschichtete Komponente 100 auf eine Temperatur in einem Bereich von ca. 0,7 bis 0,9 Tm nach der Abscheidung der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 erhitzt werden, wobei Tm die Schmelztemperatur der Beschichtung in Grad Kelvin ist. Diese Wärmebehandlung fordert vorteilhaft die Interdiffusion und die anschließende Adhäsion der zwei Lagen 54, 56 der Aufbaubeschichtung aneinander und verringert dadurch die Wahrscheinlichkeit von Grenzflächenfehlern an den Kanalkanten.
Die Aufbaubeschichtung 54, 56 und (eine) optionale zusätzliche Beschichtungslage(n) 50 können unter Anwendung einer Vielfalt von Techniken abgeschieden werden. Für spezielle Prozesse werden die Aufbaubeschichtung 54, 56 durch Durchführen einer Ionenplasmaabscheidung (Kathodenlichtbogen) abgeschieden. Exemplarische Ionenplasmaabscheidungsvorrichtungen und -verfahren sind in dem gemeinsam übereigneten US Patentanmeldungsoffenlegung No. 20080138529, Weaver et al., ”Verfahren und Vorrichtung zur Kathodenentladungs-Ionen-Plasmaabscheidung”, welche hierin durch Verweis ihrer Gesamtheit enthalten ist, beschrieben. Kurz gesagt, beinhaltet Ionenplasmaabscheidung die Platzierung einer aus Beschichtungsmaterial ausgebildeten Kathode in einer Vakuumumgebung in einer Vakuumkammer, die Bereitstellung eines Substrates 110 in der Vakuumumgebung, die Zuführung eines Stroms zu der Kathode zum Erzeugen eines kathodischen Lichtbogens auf einer Kathodenoberfläche, was zu einer lichtbogeninduzierten Erosion eines Beschichtungsmaterials von der Kathodenoberfläche und Abscheidung des Beschichtungsmaterials von der Kathode auf die Substratoberfläche 112 führt.
Nicht einschränkende Beispiele einer unter Ionenplasmaabscheidung abgeschiedenen Beschichtung beinhalten Aufbaubeschichtungen 54, 56, sowie Haftbeschichtungen und oxidationsbeständige Beschichtungen (welche individuell sind und hierin zusammengefasst mit den Bezugszeichen 50 bezeichnet werden), wie es nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf das US Patent No. 5,626,462 beschrieben wird. Für bestimmte Heißgaspfadkomponenten 100 weist die Aufbaubeschichtung 54 eine Legierung auf Nickel-Basis oder Kobalt-Basis und insbesondere eine Superlegierung oder eine (NiCo)CrAlY-Legierung auf. Beispielsweise kann, wenn das Substratmaterial eine Superlegierung auf Ni-Basis ist, die sowohl γ als auch γ'-Phasen enthält, die Aufbaubeschichtung 54, 56 ähnliche Materialzusammensetzungen aufweisen, wie es detaillierter unter Bezugnahme auf das US Patent No. 5,626,462 diskutiert wird.
Für weitere Prozessausgestaltungen werden die Aufbaubeschichtung 54, 56 durch Durchführen wenigstens eines von einem Thermospritzprozess und einem Kaltspritzprozess ausgeführt. Beispielsweise kann der Thermospritzprozess ein Verbrennungsspritzen oder Plasmaspritzen aufweisen, wobei das Verbrennungsspritzen aus Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffbrennstoffspritzen (HVOF) oder Hochgeschwindigkeitsluftbrennstoffspritzen (HVAF) bestehen kann, und das Plasmaspritzen aus atmosphärischem (zum Beispiel Luft- oder Inertgas-)Plasmaspritzen oder Niederdruckplasmaspritzen (LPPS) welches ebenfalls als Plasmaspritzen oder VPS bekannt ist, bestehen kann. In einem nicht einschränkenden Beispiel wird eine NiCrAlY-Beschichtung durch HVOF oder HVAF abgeschieden. Weitere exemplarische Techniken zur Abscheidung der Aufbaubeschichtungen 54, 56 beinhalten ohne Einschränkung, Sputtern, physikalische Dampfabscheidung mittels Elektronenstrahl, stromloses Galvanisieren und Elektrogalvanisieren.
Für bestimmte Ausgestaltungen ist es erwünscht, mehrere Abscheidungstechniken für das Abscheiden der Lagen der Aufbaubeschichtungen 54, 56 und optionalen Zusatzbeschichtungslagen 50 zu verwenden. Beispielsweise kann eine erste Aufbaubeschichtungslage unter Anwendung von Ionenplasmaabscheidung abgeschieden werden, und eine anschließende abgeschiedene Lage und optionale (nicht dargestellte) zusätzliche Lagen können unter Anwendung anderer Techniken abgeschieden werden, wie zum Beispiel durch einen Verbrennungsspritzprozess oder einen Plasmaspritzprozess. Abhängig von den verwendeten Materialien kann die Verwendung unterschiedlicher Abscheidungstechniken für die Beschichtungslagen Vorteile, wie z. B. jedoch nicht darauf beschränkt, in der Belastungstoleranz, Festigkeit, Adhäsion und/oder Duktilität bereitstellen.
Allgemeiner und wie im US Patent No. 5,626,462 diskutiert, umfasst das zum Erzeugen der Beschichtung 150 verwendete Material jedes geeignete Material. Für den Fall einer gekühlten Turbinenkomponente 100 muss das Aufbaubeschichtungsmaterial in der Lage sein, Temperaturen bis zu etwa 1150°C zu widerstehen, während die TBC Temperaturen bis zu etwa 1425°C widerstehen kann. Die Aufbaubeschichtung 54 muss zu der schaufelblattförmigen Außenoberfläche 112 des Substrates 110 kompatibel und zur Haftung daran angepasst sein, wie es in der gemeinsam übereigneten US Patentanmeldung No. 12/943,563 Bunker et al. ”Verfahren zur Herstellung eines Bauteils unter Nutzung einer flüchtigen Beschichtung”, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet ist, diskutiert wird.
Wie in dem US Patent No. 5,626,462 diskutiert, können, wenn das Substratmaterial eine Superlegierung auf Ni-Basis, die sowohl γ als auch γ'-Phasen enthält, oder eine intermetallische NiAl-Legierung ist, die Materialien für die Aufbaubeschichtung 54 ähnliche Materialzusammensetzungen wie das Substrat haben. Eine derartige Kombination der Materialien der Beschichtung 54, 56 und des Substrates 110 wird für spezielle Anwendungen bevorzugt, wie zum Beispiel, wenn die maximale Betriebstemperaturumgebung ähnlich der vorhandener Triebwerke ist (zum Beispiel unter 1650°C). In dem Falle, in welchem das erste Material des Substrates 110 eine Legierung auf Nb-Basis, eine intermetallische Legierung auf NiAl-Basis oder eine intermetallische Legierung auf TiAl-Basis ist, kann die Aufbaubeschichtung 54, 56 beispielsweise ähnliche Materialzusammensetzungen aufweisen.
Wie im US Patent No. 5,626,462 diskutiert, wird es für weitere Anwendungen, wie zum Beispiel Anwendungen, die eine Temperatur, Umgebung oder andere Einschränkungen vorgeben, die die Verwendung einer monolithisch metallischen oder intermetallischen Legierungsbeschichtung 54, 56 unangemessen machen, bevorzugt, dass die Aufbaubeschichtung 54, 56 Verbundwerkstoffe aufweist. Die Verbundwerkstoffe können aus intermetallischen und metallischen Legierungs-(I_S+M)-Phasen und intermetallischen-(+I_M)-Phasen bestehen. Die Metalllegierung kann dieselbe Legierung sein, wie sie für das Substrat 110 verwendet wird oder ein anderes Material abhängig von den Anforderungen an die Komponente 100. Ferner müssen die zwei Bestandteilphasen chemisch kompatibel sein, wie es in der US Patentanmeldung Ser. No. 12/934,563 Bunker et al. diskutiert ist. Es ist auch anzumerken, dass innerhalb einer vorgegebenen Beschichtung auch mehrere I_S+M- oder I_S + I_M-Verbundwerkstoffe verwendet werden können, und derartige Verbundwerkstoffe nicht auf Zwei-Material oder Zwei-Phasen-Kombinationen beschränkt sind. Zusätzliche Details bezüglich exemplarischer Aufbaubeschichtungsmaterialien sind in dem US Patent No. 5,626,462 gegeben.
Für die in den 11 bis 18 dargestellte exemplarische Prozessausgestaltung beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Abscheiden einer flüchtigen Beschichtung 30 auf der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 vor dem Bearbeiten des Substrats 110 wie es beispielsweise in den 11 und 12 dargestellt, ist. Für diesen Prozess wird das Substrat 110 sowohl durch die flüchtige Beschichtung 30 als auch die erste Aufbaubeschichtungslage 54 gemäß Darstellung in 12 hindurch bearbeitet. Die Bearbeitung bildet eine oder mehrere Öffnungen 34 in der flüchtigen Beschichtung 30 aus, wie es in 13 dargestellt, ist. Für spezielle Prozessausgestaltungen liegt die Dicke der auf der Oberfläche 112 des Substrates 110 abgeschiedenen flüchtigen Beschichtung 30 in dem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm. In einem nicht einschränkenden Beispiel weist die flüchtige Beschichtung 30 eine 1 mm dicke Polymer-basierende Beschichtung auf. Die flüchtige Beschichtung 30 kann unter Anwendung einer Vielzahl von Beschichtungstechniken einschließlich Pulverbeschichtung, elektrostatischer Beschichtung, Tauschbeschichtung, Aufschleuderbeschichtung, chemischer Dampfabscheidung und Aufbringung eines präparierten Bandes erfolgen. Insbesondere ist die flüchtige Beschichtung im Wesentlichen gleichmäßig und kann anhaften, beschädigt aber das Substratbasismaterial während der Verarbeitung oder anschließenden Entfernung nicht.
Für spezielle Prozessausgestaltungen wird die flüchtige Beschichtung 30 unter Anwendung einer Pulverbeschichtung oder elektrostatischer Beschichtung abgeschieden. Für exemplarische Prozessausgestaltungen weist die flüchtige Beschichtung 30 ein Polymer auf. Beispielsweise kann die flüchtige Beschichtung 30 eine Polymer-basierende Beschichtung wie zum Beispiel Pyridin aufweisen, welche mittels chemischer Dampfabscheidung aufgebracht werden kann. Weitere exemplarische Polymer-basierende Beschichtungsmaterialien beinhalten Harze wie zum Beispiel Polyester oder Epoxide. Beispielharze beinhalten lichthärtbare Harze, wie zum Beispiel ein durch Licht härtbares oder UV-härtbares Harz, wovon nicht einschränkende Beispiele ein durch UV/sichtbares Licht härtbares Maskierungsharz beinhalten, das unter der Handelsbezeichnung Speedmask 729^® von DYMAX mit Geschäftssitz in Torrington, Connecticut vermarktet wird, wobei in diesem Falle das Verfahren ferner die Härtung des durch Licht härtbaren Harzes 30 vor dem Ausbilden der Nuten 132 beinhaltet. Für weitere Prozessausgestaltungen kann die flüchtige Beschichtung 300 ein kohlenstoffhaltiges Material aufweisen. Beispielsweise kann die flüchtige Beschichtung 30 eine Graphitfarbe aufweisen. Polyethylen ist noch ein weiteres exemplarisches Beschichtungsmaterial. Für weitere Prozessausgestaltungen kann die flüchtige Beschichtung 30 auf die Oberfläche 112 des Substrates 110 emailliert werden.
Wie in den 15 bis 17 dargestellt, wird die flüchtige Beschichtung 30 vor dem Abscheiden der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 entfernt. Abhängig von den spezifischen Materialien und den Prozessen kann die flüchtige Beschichtung 30 unter Verwendung mechanischer (zum Beispiel Polieren), thermischer (zum Beispiel Verbrennen), Plasma-basierender (zum Beispiel Plasmaätzen) oder chemischer (zum Beispiel Lösung in einem Lösungsmittel) Mittel oder unter Anwendung einer Kombination davon entfernt werden. Insbesondere beinhaltet das Verfahren das Trocknen, Härten oder Sintern der flüchtigen Beschichtung 30 vor dem Bearbeiten des Substrates 110. Wie in der US Patentanmeldung Ser. No. 12/943,563, Bunker et al. diskutiert, wirkt die flüchtige Beschichtung 30 als eine Bearbeitungsmaske für die Erzeugung der Kanäle und ermöglicht die Ausbildung von Kühlkanälen 130 mit den erforderlichen scharfen, gut definierten Kanten an der Beschichtungsgrenzfläche.
Gemäß 14 beinhaltet das in den 11 bis 18 dargestellte Komponentenherstellungsverfahren das Füllen der Nut(en) 132 mit einem Opferfüllmaterial 32 durch die Öffnung(n) 58 in der ersten Aufbaubeschichtungslage 54. Obwohl es nicht ausdrücklich für bestimmte Prozessausgestaltungen dargestellt ist, kann die flüchtige Beschichtung 30 vor dem Füllen der Nuten mit dem Füllmaterial 32 entfernt werden. Wie in 17 dargestellt, wird die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 über der ersten Aufbaubeschichtung 54 und über dem in der bzw. den Nut(en) 132 angeordneten Füllmaterial 32 abgeschieden. Das Komponentenherstellungsverfahren kann optional das Trocknen, Härten oder Sintern des Füllmaterials 32 vor dem Abscheiden der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 beinhalten und beinhaltet ferner die Entfernung des Füllmaterials 32 aus der bzw. den Nut(en) 132, nachdem die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 abgeschieden worden ist.
Für das in den 11 bis 18 dargestellte verfahren beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Abscheiden einer flüchtigen Beschichtung 30 auf der ersten Lage der Aufbauschicht 54 vor dem Bearbeiten des Substrates 110. Zusätzlich kann das Komponentenherstellungsverfahren optional ferner das Trocknen, Härten oder Sintern der flüchtigen Beschichtung 30 vor dem Bearbeiten des Substrates 110 beinhalten. Wie in den 12 und 13 dargestellt, wird das Substrat 110 sowohl durch die flüchtige Beschichtung 30 als auch die erste Aufbaubeschichtungslage 54 hindurch dergestalt bearbeitet, dass die Bearbeitung eine oder mehrere Öffnungen 34 in der flüchtigen Beschichtung 30 erzeugt. Wie in 14 dargestellt, beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner das Füllen der Nut(en) 132 mit einem Opferfüllmaterial 32 durch die entsprechende Öffnung(en) 58 in der ersten Beschichtungslage 54 und durch die entsprechende Öffnung(en) 34 in der flüchtigen Beschichtung 30. Das Komponentenherstellungsverfahren kann optional das Trocknen, Härten oder Sintern des Füllmaterials 32 vor dem Abscheiden der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 beinhalten. Wie in 17 dargestellt, wird die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 über der ersten Aufbaubeschichtungslage 54 und über dem in der bzw. den Nut(en) 132 aufgebrachten Opferfüllmaterial 32 abgeschieden. Gemäß Darstellung in den 14 bis 17 beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren ferner die Entfernung der flüchtigen Beschichtung 30 vor dem Abscheiden der zweiten Lage 56 der Aufbaubeschichtung. Ferner beinhaltet das Komponentenherstellungsverfahren gemäß Darstellung in 17 und 18 die Entfernung des Opferfüllmaterials 32 aus der bzw. den Nut(en) 132, nachdem die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 abgeschieden worden ist.
Die Unversehrtheit des Schnittstellenbereichs zwischen der Aufbaubeschichtung 54, 56 und dem darunter liegenden Substratmaterial an den oberen Rändern der Kühlkanäle ist für die Haltbarkeit der Kühlkanäle kritisch. Vorteilhaft verbessern die vorstehend beschriebenen Komponentenherstellungsverfahren durch die Verwendung der zwei Aufbaubeschichtungslagen die Anpassung der Materialeigenschaften und der Mikrostruktur an dem kritischen Kanalgrenzflächenbereich. Dieses verbessert die Haftung zwischen den Beschichtungen und dem Substrat und verbessert dadurch die Haltbarkeit der Kühlkanäle.
Eine Ausführungsform der Komponente 100 der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 2, 4 bis 9 und 12 bis 20 beschrieben. Wie beispielsweise in 2 dargestellt, enthält die Komponente 100 ein Substrat 110 mit einer Außenoberfläche 112 und einer Innenoberfläche 116. Wie beispielsweise in 2 dargestellt, definiert die Innenoberfläche 116 wenigstens einen hohlen Innenraum 114. Wie beispielsweise in den 2, 4 bis 9 und 12 bis 20 dargestellt, definiert die Außenoberfläche 112 eine oder mehrere Nuten 132. Wie beispielsweise in den 4 bis 9 und 12 bis 20 dargestellt, erstreckt sich jede von Nuten 132 wenigstens teilweise entlang der Oberfläche 112 des Substrates 110 und hat eine Basis 134. Ein oder mehrere Zugangslöcher 140 erstrecken sich durch die Basis 134 einer entsprechenden Nut 132, um die Nut 132 mit dem hohlen Innenraum 114 in Fluidverbindung zu bringen, wie es beispielsweise in den 8, 18 und 20 dargestellt, ist. Wie vorstehend diskutiert, können die Zugangslöcher 140 rechtwinklig zu der Basis 134 der entsprechenden Nuten 132 (gemäß Darstellung in den 8, 18 und 20) sein, oder können in Winkeln in einem Bereich von 20 bis 90° im Bezug auf die Basis 134 der Nut 132 gebohrt sein.
Wie beispielsweise in den 8, 18 und 20 dargestellt, enthält die Komponente 100 ferner eine über wenigstens einem Abschnitt der Oberfläche 112 des Substrates 110 angeordnete Beschichtung 150. Die Beschichtung 150 weist wenigstens eine erste und eine zweite Lage einer Aufbaubeschichtung 54, 56 auf. Wie in den 8, 18 und 20 dargestellt, erstreckt sich die erste Aufbaubeschichtungslage 54 nicht über die Nut(en) 132, und die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 ist über der ersten Aufbaubeschichtung 54 angeordnet und erstreckt sich über der bzw. den Nut(en) 132 dergestalt, dass die Nut(en) 132 und die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 zusammen einen oder mehrere Kanäle 130 zum Kühlen der Komponente 100 definieren. Für spezielle Anordnungen hat die erste Aufbaubeschichtungslage 54 eine Dicke in einem Bereich von 0,005 bis 0,25 mm, und die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 hat eine Dicke in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Insbesondere liegt die Dicke der ersten Aufbaubeschichtungslage der Aufbaubeschichtung 54 in einem Bereich von 0,01 bis 0,02 mm, und die Dicke der zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 liegt in einem Bereich von 0,125 bis 0,25 mm.
Für spezielle Ausgestaltungen unterscheiden sich die erste und zweite Aufbaubeschichtungslage 54, 56 in wenigstens einer Eigenschaft, die aus der aus Dichte, Rauigkeit, Porosität und Wärmeausdehnungskoeffizient bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Beispielsweise kann die erste Aufbaubeschichtungslage 54 dichter und glatter als die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 sein (das heißt, die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 kann rauer oder poröser als die erste Aufbaubeschichtungslage 54 sein). Dieses kann beispielsweise durch Abscheiden der zwei Aufbaubeschichtungslagen 54, 56 unter Anwendung unterschiedlicher Abscheidungstechniken erreicht werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat die erste Aufbaubeschichtungslage 54 eine durchschnittliche Rauhigkeit Ra gemäß Ermittlung durch eine Konusstift-Profilmessung von etwa 1,5 bis 2 μm, während die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 eine durchschnittliche Rauhigkeit Ra gemäß Ermittlung durch eine Konusstift-Profilmessung von etwa 5 bis 10 μm hat.
Für weitere Ausgestaltungen können die erste und zweite Aufbaubeschichtungslage 54, 56 ähnliche oder im Wesentlichen identische Eigenschaften haben. Beispielsweise können die zwei Lagen aus demselben Material ausgebildet sein, das unter Anwendung derselben Technik unter ähnlichen oder identischen Bedingungen abgeschieden wird.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 19 und 20 diskutiert, definiert die zweite Aufbaubeschichtungslage 56 für bestimmte Ausgestaltungen einen oder mehrere durchlässige Schlitze 144 dergestalt, dass die zweite Lage der Aufbaubeschichtung 56 nicht vollständig jede von der einen oder den mehreren Nuten 132 überbrückt. Wie vorstehend angemerkt können, obwohl die durchlässigen Schlitze 144 in den 19 und 20 für den Fall von rückspringenden Kanälen 130 dargestellt, sind, die durchlässigen Schlitze 144 auch für andere Kanalgeometrien erzeugt werden. Zusätzlich kann der durchlässige Schlitz 144 als eine Kühleinrichtung dienen, wenn er sich durch alle Beschichtungen hindurch erstreckt, das heißt, für diese Ausgestaltungen sind die durchlässigen Schlitze 144 für den Transport eines Kühlmittelfluids aus den entsprechenden Kanälen 130 an eine Außenoberfläche der Komponente eingerichtet. Jedoch können der bzw. die durchlässigen Schlitze 144 für weitere Ausgestaltungen, wenn sie durch die obere Beschichtung (Haftbeschichtung und/oder TBC) überbrückt werden, in dem Falle als passive Kühlmittel dienen, wenn diese Beschichtungen beschädigt oder abgeplatzt sind. Die Erzeugung der durchlässigen Schlitze 144 ist in der gemeinsam übereigneten US Patentanmeldung Ser. No. 12/943,646, Ronald Scott Bunker et al., ”Bauteile und Verfahren zur Heschstellung und Beschichtung eines Bauteils” beschrieben, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit beinhaltet ist.
Jedoch überbrückt für die in den 8 und 18 dargestellten exemplarischen Ausgestaltungen dargestellte zweite Beschichtungslage 56 vollständig die entsprechenden Nuten 132, um dadurch die entsprechenden Kanäle 130 einzuschließen. Diese spezielle Ausgestaltung kann beispielsweise erreicht werden, indem das Substrat 110 um eine oder mehrere Achsen während der Abscheidung der zweiten Beschichtungslage 56 gedreht wird, oder indem die zweite Beschichtungslage 56 in einem Einfallswinkel, der um mehr als etwa ±20° von der Oberflächennormalen des Substrates 110 aus abgeschieden wird, um im Wesentlichen die in der ersten Beschichtungslage 54 ausgebildete Öffnung 58 zu überdecken. Weitere Techniken zum Erzeugen einer zusammenhängenden zweiten Aufbaubeschichtungslage 56 wären die Aufbringung einer alternativen (in Bezug auf die Lage 54) Art von zweiter Beschichtung, wie zum Beispiel einer Luftplasma-Spritzbeschichtung, oder die Aufbringung einer dickeren zweiten Beschichtung 56 wie sie in der US Patentanmeldung Ser. No. 12,943646, Bunker et al. beschrieben ist.
Für die in den 19 und 20 dargestellten speziellen Ausgestaltungen ist die Basis 134 breiter als der obere Bereich 136 für jede der Nuten 132 dergestalt, dass jede von den Nuten 132 eine rückspringend geformte Nut 132 aufweist und somit jeder von den Kühlkanälen 130 einen rückspringend geformten Kanal 130 aufweist. Verschiedene Eigenschaften und Vorteile eines rückspringend geformten Kanals 130 sowie Techniken zum Erzeugen von rückspringend geformten Kanälen 130 sind in der US Patentanmeldung Ser. No. 12,943646, Bunker et al. beschrieben.
Vorteilhaft verbessern die vorstehend beschriebenen Komponentenherstellungsverfahren durch die Verwendung von zwei Aufbaubeschichtungslagen die Anpassung von Materialeigenschaften und Mikrostruktur an dem kritischen Kanalgrenzflächenbereich. Dieses verstärkt die Haftung zwischen den Beschichtungen und dem Substrat, um dadurch die Haltbarkeit der Kühlkanäle zu verbessern.
Obwohl nur bestimmte Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben wurden, werden viele Modifikationen und Änderungen für den Fachmann ersichtlich sein. Es dürfte sich daher verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen, soweit sie unter den tatsächlichen Erfindungsgedanken der Erfindung fallen, abdecken sollen.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kompo-nente 100 bereitgestellt. Das Herstellungsverfahren beinhaltet das Abscheiden einer ersten Lage einer Aufbaubeschichtung 54 auf einer Außenoberfläche 112 eines Substrates 110. Das Substrat 110 hat wenigstens einen hohlen Innenraum 114. Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner die Bearbeitung des Substrates 110 durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung 54 hindurch, um eine oder mehrere Öffnungen 58 in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung 54 zu definieren und um eine oder mehrere entsprechende Nuten 132 in der Außenoberfläche 112 des Substrates 110 zu erzeugen. Jede Nut 132 hat eine entsprechende Basis 134 und erstreckt sich wenigstens teilweise entlang der Oberfläche 112 des Substrates 110. Das Herstellungsverfahren beinhaltet ferner das Abscheiden einer zweiten Lage der Aufbaubeschichtung 56 über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung 54 und über der bzw. den Nut(en) 132 dergestalt, dass die Nut(en) 132 und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung 56 zusammen einen oder mehrere Kanäle 130 zum Kühlen der Komponente 100 definieren. Eine Komponente 100 wird ebenfalls offengelegt.
Bezugszeichenliste

10: Gasturbinensystem
12: Verdichter
14: Brenner
16: Turbine
18: Welle
20: Brennstoffdüse
30: flüchtige Beschichtung
32: Opferfüllmaterial
34: Öffnungen in der flüchtigen Beschichtung
50: Beschichtungslage
54: erste Lage der Aufbaubeschichtung
56: zweite Lage der Aufbaubeschichtung
58: Öffnungen in der ersten Aufbaubeschichtungslage
80: Heißgaspfadströmung
100: Heißgaspfadkomponente
110: Substrat
112: Außenoberfläche des Substrats
114: hohler Innenraum
116: Innenoberfläche des Substrats
130: Kanäle
132: Nuten
134: Basis einer Nut
136: obere (Öffnung) der Nut
140: Zugangslöcher
142: Filmloch bzw. -löcher
160: Abrasivflüssigkeitsstrahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5626462 [0006, 0025, 0030, 0043, 0043, 0046, 0047, 0048, 0048]
US 5640767 [0030, 0038]
US 5626426 [0030]
US 6321449 [0038]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Komponente (100), wobei das Herstellungsverfahren die Schritte aufweist: Abscheiden einer ersten Lage einer Aufbaubeschichtung (54) auf einer Außenoberfläche (112) eines Substrates (110), wobei das Substrat 110 wenigstens einen hohlen Innenraum (114) hat. Bearbeiten des Substrates (110) durch die erste Lage der Aufbaubeschichtung (54) hindurch, um eine oder mehrere Öffnungen (58) in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) zu definieren und um eine oder mehrere entsprechende Nuten (132) in der Außenoberfläche (112) des Substrates (110) zu erzeugen, wobei jede von der einen oder den mehreren Nut(en) (132) eine entsprechende Basis (134) hat und sich wenigstens teilweise entlang der Oberfläche (112) des Substrates (110) erstreckt; und Abscheiden einer zweiten Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und über der einen oder den mehreren Nut(en) (132) dergestalt, dass die eine bzw. die mehreren Nut(en) (132) und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) zusammen einen oder mehrere Kanäle (130) zum Kühlen der Komponente (100) definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Füllen der einen oder der mehreren Nut(en) (132) mit einem Füllmaterial (32) durch die entsprechende eine oder die mehreren Öffnungen (58) in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54), wobei die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und über dem in der einen oder den mehreren Nut(en) (132) angeordneten Füllmaterial (32) abgeschieden wird; Entfernen des Füllmaterials (32) aus der einen oder den mehreren Nuten (132), nachdem die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) abgeschieden worden ist; und Erzeugen eines oder mehrerer Zugangslöcher (140) durch die Basis (134) einer von den entsprechenden Nuten (132), um die entsprechende Nut (132) mit entsprechenden von dem wenigstens einen hohlen Innenraum (114) in Fluidverbindung zu bringen, und wobei das eine oder die mehreren Zugangslöcher (140) vor dem Füllen der Nuten (132) mit dem Füllmaterial (32) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren Nuten (132) nicht gefüllt sind, wenn die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der einen oder den mehreren Nuten (132) abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Abscheiden zusätzlicher Beschichtungslagen (50) über der zweiten Lage der Aufbaubeschichtung (56); und Durchführen einer Wärmebehandlung nach der Abscheidung der ersten Lage (54) der Aufbaubeschichtung, wobei die ersten und zweiten Lagen der Aufbaubeschichtung (54, 56) abgeschieden werden, indem wenigstens eines durchgeführt wird von: einer Ionenplasmaabscheidung, einem Wärmespritzprozess und einem Kaltspritzprozess.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Abscheiden einer flüchtigen Beschichtung (30) auf der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) vor dem Bearbeiten des Substrates (110), wobei das Substrat (110) sowohl durch die flüchtige Beschichtung (30) als auch durch die erste Lage (54) der Aufbaubeschichtung hindurch bearbeitet wird, und wobei die Bearbeitung eine oder mehrere Öffnungen (34) in der flüchtigen Beschichtung (30) erzeugt; und Entfernen der flüchtigen Beschichtung (30) vor dem Abscheiden der zweiten Schicht (56) der Aufbaubeschichtung.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den Schritten: Füllen der einen oder der mehreren Nut(en) (132) mit einem Füllmaterial (32) durch die entsprechende eine oder die mehreren Öffnungen (58) in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54), wobei die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und über dem in der einen oder den mehreren Nut(en) (132) abgeschiedenen Füllmaterial (32) abgeschieden wird, wobei die flüchtige Beschichtung (30) vor dem Füllen der Nuten mit dem Füllmaterial (32) entfernt wird; Trocknen, Härten oder Sintern des Füllmaterials (32); und Entfernen des Füllmaterials (32) aus der einen oder den mehreren Nuten (132), nachdem die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) abgeschieden worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Abscheiden einer flüchtigen Beschichtung (30) auf der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) vor dem Bearbeiten des Substrates (110), wobei das Substrat (110) sowohl durch die flüchtige Beschichtung (30) als auch durch die erste Lage (54) der Aufbaubeschichtung hindurch bearbeitet wird, und wobei die Bearbeitung eine oder mehrere Öffnungen (34) in der flüchtigen Beschichtung (30) ausbildet; Füllen der einen oder der mehreren Nut(en) (132) mit einem Füllmaterial (32) durch die entsprechende eine oder die mehreren Öffnungen (58) in der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und durch die entsprechende eine oder die mehreren Öffnungen (34) in der flüchtigen Beschichtung (30); Trocknen, Härten oder Sintern des Füllmaterials (32); Entfernen der flüchtigen Beschichtung (30) vor dem Abscheiden der zweiten Lage (56) der Aufbaubeschichtung, wobei die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) und über dem in der einen oder den mehreren Nut(en) (132) angeordneten Füllmaterial (32) abgeschieden wird; und Entfernen des Füllmaterials (32) aus der einen oder den mehreren Nuten (132), nachdem die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) abgeschieden worden ist.
Komponente (100), aufweisend: ein Substrat (110) mit einer Außenoberfläche (112) und einer Innenoberfläche (116), wobei die Innenoberfläche (116) wenigstens einen hohlen Innenraum (114) definiert, wobei die Außenoberfläche (112) eine oder mehrere Nuten (132) definiert, wobei sich jede von der einen oder den mehreren Nuten (132) wenigstens teilweise entlang der Außenoberfläche (112) des Substrates (110) erstreckt und eine Basis (134) besitzt, und wobei eine oder mehrere Zugangslöcher (140) sich durch die Basis (134) einer entsprechenden von der einen und den mehreren Nuten (132) erstrecken, um die Nut (132) in eine Fluidverbindung mit entsprechenden von dem wenigstens einen hohlen Innenraum (114) zu bringen; und eine Beschichtung (150), die über wenigstens einen Teil der Außenoberfläche (112) des Substrates (110) angeordnet ist, wobei die Beschichtung (150) wenigstens eine erste und eine zweite Lage einer Aufbaubeschichtung (54, 56) enthält, wobei sich die erste Aufbaubeschichtungslage (54) nicht über die eine oder die mehreren Nuten (132) erstreckt, und wobei die zweite Aufbaubeschichtungslage (56) über der ersten Lage der Aufbaubeschichtung (54) angeordnet ist und sich über die eine oder die mehreren Nuten (132) dergestalt erstreckt, dass die eine oder die mehreren Nuten (132) und die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) zusammen einen oder mehrere Kanäle (130) zum Kühlen der Komponente (100) definieren.
Komponente (100) nach Anspruch 8, wobei sich die erste und zweite Aufbaubeschichtungslage (54, 56) in wenigstens einer Eigenschaft unterscheiden, die aus der aus Porosität, Rauigkeit, Festigkeit, Duktilität und Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Komponente (100) nach Anspruch 8, wobei die zweite Aufbaubeschichtungslage (56) einen oder mehrere durchlässige Schlitze (144) dergestalt definiert, dass die zweite Lage der Aufbaubeschichtung (56) nicht vollständig jede von der einen oder den mehreren Nuten (132) überbrückt, und wobei die durchlässigen Schlitze (144) so ausgestaltet sind, dass sie ein Kühlmittelfluid von dem entsprechenden einen oder den mehreren Kanälen (130) an eine Außenoberfläche der Komponente transportieren.