DE102015221482A1

DE102015221482A1 - Diffusionsschichten

Info

Publication number: DE102015221482A1
Application number: DE102015221482.6A
Authority: DE
Inventors: Horst Pillhöfer; Karl Blumenschein; Markus Niedermeier; Thomas Hagengruber
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht. Bei dem Verfahren wird eine Schlickerzusammensetzung bereitgestellt, der Schlicker per Spritzpistole auf das Bauteil aufgebracht und in mehrzonigen Heizöfen getrocknet. Nach Erreichen der Schlickergesamtschichtdicke durch mehrmaliges Auftragen und Trocknen des Schlickers wird eine Schlusstrocknung durchgeführt. Die verwendete Vorrichtung ist eine Spritzpistole, die mit einem Schlickerreservoir, einer Vorschubeinrichtung und einer Zielführungseinrichtung ausgerüstet ist. Für das gleichmäßige Aufbringen des Schlickers wird eine lineare Bewegung der Spritzpistole und/ oder des Bauteils ausgeführt, wofür Führungsschienen verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aufbringen des Schlickers.
Im Gasturbinenbereich muss Schlicker gleichmäßig auf das Bauteil aufgebracht werden, um eine einheitliche Schlickerschicht und somit eine reproduzierbare Diffusionsschicht zu gewährleisten. Bisher wird dies allgemein durch manuelles Spritzen, Pinseln, Tauchen oder den Einsatz von Beschichtungsrobotern umgesetzt. Aus der DE 19824792 B4 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil durch Spritzen, Pinseln oder Tauchen bekannt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass bei komplizierteren Bauteilgeometrien kein gleichmäßiges Aufbringen des Schlickers und somit keine einheitliche Schlickerschicht möglich ist. In der DE 10065709 B4 wird der Einsatz von Beschichtungsrobotern zum Aufbringen einer Schicht auf einen Werkstoff beschrieben. Nachteilig am Einsatz von Beschichtungsrobotern ist, dass es sich dabei um ein aufwendiges Verfahren handelt und somit sehr kostenintensiv ist.
Daraus ergibt sich die Aufgabe Schlicker gleichmäßig auf ein Bauteil einer Gasturbine aufzubringen und eine einheitliche Schlickerschicht, auch bei komplizierteren Bauteilgeometrien, zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht umfasst folgende Schritte:
Bereitstellen einer Schlickerzusammensetzung, Aufbringen des Schlickers auf ein Bauteil mit einer Spritzpistolenvorrichtung, Trocknen eines Bauteils mit aufgebrachter Schlickerschicht, Wiederholen der Verfahrenschritte Aufbringen des Schlickers und Trocknen des Bauteils sowie Schlusstrocknung des Bauteils.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schlickerzusammensetzung eine Suspension aus Metallpartikeln und Liquid. Die Metallpartikel der Suspension bestehen aus Chrom, Nickel, Chromnickel oder Chromnickellegierungen und haben eine Partikelgröße von 0,1 bis 150 µm, vorzugweise 5 bis 50 µm. Der Volumenanteil der Metallpartikel weist 1 bis 60 Prozent, bevorzugt 5 bis 20 Prozent, auf. Das Liquid der Suspension ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, höherwertigen Alkoholen, Glycerin, Glykol, unvernetzten oder teilvernetzten Acryllacken und Epoxylacken. In einem Temperaturbereich von 15 bis 35 °C besitzt die Suspension eine Viskosität von 100 bis 5000 mPas, jedoch bevorzugt einen Wert von 1000 bis 2000 mPas.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Aufbringen des Schlickers auf ein Bauteil mit einer hohen Zahl von Übergängen. Die Anzahl der Übergänge pro Fläche beträgt zwischen 1 und 50 Übergängen, vorzugsweise zwischen 2 und 25 Übergängen und weiter bevorzugt zwischen 4 und 20 Übergängen. Pro Aufbringschritt des Schlickers auf ein Bauteil, wird als Lagendicke des Schlickers ein Wert von 2 bis 50 µm, bevorzugt 10 bis 40 µm, eingestellt. Die Gesamtschichtdicke der Schlickerschicht von 20 bis 500 µm, vorzugsweise 50 bis 300 µm, wird somit erhalten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Trocknung eines Bauteils mit aufgebrachter Schlickerschicht mittels Durchlaufen von Trockenöfen mit mindestens zwei Heizzonen. Dabei befindet sich das Bauteil in einem Transportbehälter, bevorzugt in einem automatisch geführtem Transportbehälter und durchläuft die Heizzonen. Die erste Heizzone wird auf eine Trockentemperatur von 30 bis 70 Prozent, bevorzugt 50 Prozent der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels, eingestellt. Die zweite Heizzone wird auf eine Trockentemperatur von 50 bis 98 Prozent, vorzugsweise 70 bis 90 Prozent der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels, eingestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Schlusstrocknung eines Bauteils, nachdem die gewünscht Schichtdicke des Schlickers erreicht ist. Die gewünschte Schichtdicke des Schlickers wird durch die Wiederholung der Verfahrensschritte, Aufbringen des Schlickers und Trocknen des Bauteils, erreicht. Die Schlusstrocknung erfolgt schließlich bei einer Trockentemperatur von 95 bis 120 Prozent, vorzugsweise 110 Prozent der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht. Diese umfasst mindestens folgende Bauteile:
Eine Spritzpistole mit Schlickerreservoir, eine Führungsschiene für die Spritzpistole und/oder das Bauteil, eine Vorschubeinrichtung und eine Zielführungseinrichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Führungsschiene derart angebracht, dass eine Bewegung der Spritzpistole und/oder des Bauteils gewährleistet ist. Vorzugsweise soll diese Bewegung linear verlaufen, damit ein gleichmäßiges Auftragen des Schlickers auf ein Bauteil gegeben ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Vorschubeinrichtung der Spritzpistole einen Vorschub mit Geschwindigkeitsvorgabe. Bevorzugt soll die Geschwindigkeitsvorgabe optisch erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung setzt die Zielführungseinrichtung der Spritzpistole, die Zielführung eines Spritzkegels um. Die Zielführung des Spritzkegels soll durch eine optische Zielführung umgesetzt werden. Bevorzugt soll die optische Zielführung mittels Laserstrahl umgesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Spritzpistolenvorrichtung in einem Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht verwendet.
Offenbart wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufbringen einer Schlickerschicht auf ein Bauteil einer Gasturbine. Gleichmäßige definierte und fehlerfreie Schlickerschichtdicken werden durch eine Kombination von gleichmäßig geführten oftmaligen Spritzübergängen in linearen Bewegungen auf Führungsschienen und gleichmäßig durchgeführtem Trocknen in mehrzonigen Trockenöfen erreicht. Dadurch kann auf aufwendige und kostenintensive Beschichtungsroboter verzichtet werden. Durch die optische Zielführung des Spritzkegels wird die gleichmäßige und fehlerfreie Schlickerschicht zusätzlich unterstützt, wodurch eine reproduzierbare Dicke der Diffusionsschicht trotz manuellem Spritzen gewährleistet wird.
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 19824792 B4 [0002]
DE 10065709 B4 [0002]

Claims

Verfahren zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine, zum Erhalt einer einheitlichen Schlickerschicht, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Schlickerzusammensetzung b) Aufbringen des Schlickers auf ein Bauteil mit einer Spritzpistolenvorrichtung c) Trocknen eines Bauteils mit aufgebrachter Schlickerschicht d) Wiederholen der Verfahrensschritte b)–c) bis die gewünschte Schichtdicke des Schlickers erreicht ist e) Schlusstrocknung
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlickerzusammensetzung in Schritt a) eine Suspension aus Metallpartikeln und Liquid ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpartikel der Suspension aus Cr, Ni, CrNi oder CrNi-Legierungen bestehen und eine Partikelgröße von 0,1–150 µm, vorzugsweise 5–50 µm, sowie einen Volumenanteil von 1–60 %, bevorzugt 5–20 % aufweisen, wobei das Liquid der Suspension mindestens ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, höherwertigen Alkoholen, Glycerin, Glykol, unvernetztem oder teilvernetztem Acryllack und Epoxylacken und in einem Temperaturbereich von 15–35°C einen Viskositätswert von 100–5000 mPas, vorzugsweise 1000–2000 mPas aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Schlickers auf ein Bauteil in Schritt b) mit einer hohen Zahl von Übergängen erfolgt, wobei diese zwischen 1 und 50 pro Fläche, bevorzugt zwischen 2 und 25 pro Fläche, weiter bevorzugt zwischen 4 und 20 Übergängen pro Fläche, betragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung eines Bauteils mit aufgebrachter Schlickerschicht in Schritt c) durch das Durchlaufen von Trockenöfen mit mindestens 2 Heizzonen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit aufgebrachter Schlickerschicht die Trockenöfen in einem Transportbehälter, bevorzugt einem automatisch geführtem Transportbehälter durchläuft, wobei zuerst eine Trockentemperatur von 30–70 %, bevorzugt 50% der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels, dann eine Trockentemperatur von 50–98%, bevorzugt 70–90% der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Aufbringschritt des Schlickers in Schritt b) eine Dicke von 2–50 µm, bevorzugt 10–40 µm als Lagendicke der Schlickerschicht eingestellt wird, so dass eine Gesamtschichtdicke der Schlickerschicht von 20–500 µm, vorzugsweise 50–300 µm, erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlusstrocknung bei einer Trockentemperatur von 95–120%, vorzugsweise 110% der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels erfolgt.
Spritzpistolenvorrichtung zum gleichmäßigen Aufbringen eines Schlickers auf ein Bauteil einer Gasturbine, mindestens umfassend: a) eine Spritzpistole mit Schlickerreservoir, b) eine Führungsschiene für die Spritzpistole und/ oder das Bauteil, c) eine Vorschubeinrichtung, d) eine Zielführungseinrichtung.
Spritzpistolenvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschiene derart angebracht wird, dass eine Bewegung, vorzugsweise eine lineare Bewegung, der Spritzpistole und/ oder des Bauteils, gewährleistet ist.
Spritzpistolenvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung der Spritzpistole einen Vorschub mit Geschwindigkeitsvorgabe, bevorzugt einen gleichmäßigen Vorschub mit optischer Geschwindigkeitsvorgabe, erzeugt.
Spritzpistolenvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielführungseinrichtung der Spritzpistole, die Zielführung eines Spritzkegels durch eine optische Zielführung dieses Spritzkegels, vorzugsweise mittels Laserstrahl, umsetzt.
Verwendung einer Spritzpistolenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
Schlickerschicht, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.