DE112013003838B4 - Hybrid-Luftplasmaspritz-und Aufschlämmungsverfahren zur Abscheidung einer Umgebungssperre - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Überziehen eines Gegenstandes, umfassend:Aufbringen einer Bindeschicht (120, 220, 320, 420, 520) auf ein Substrat (110, 210, 310, 410, 510) des Gegenstandes,Aufbringen einer ersten Schicht (130, 230, 330, 430, 530) durch thermisches Spritzen auf die Bindeschicht (420), wobei die erste Schicht (130, 230, 330, 430, 530) ein Sintermittel und ein Seltenerddisilicat enthält, undAufbringen einer zweiten Schicht (140, 240, 340, 440, 540), die ein Seltenerdsilicat aufweist, durch Aufschlämmungsüberziehen auf die erste Schicht (130, 230, 330, 430, 530) ohne Schmelzen des Seltenerdsilicates der zweiten Schicht (140, 240, 340, 440, 540).
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Umgebungs-Sperrüberzüge und im Besonderen auf Verfahren und Systeme zum Aufbringen von Umgebungs-Sperrüberzügen auf Gegenständen aus Keramikmatrix-Verbundmaterial.
- HINTERGRUND
- Gasturbinen sind interne Verbrennungstriebwerke, die Gase komprimieren, die Gase in eine Verbrennungskammer drücken, in der Wärme hinzugefügt wird, um das Volumen der Gase zu erhöhen. Die verbrannten Gase werden dann zu einer Turbine geleitet, um die durch die expandierenden Gase erzeugte Energie zu extrahieren. Gasturbinen haben viele praktische Anwendungen, einschließlich der Erzeugung des Vortriebs in Strahltriebwerken und der Elektrizitätserzeugung in industriellen Energieerzeugungssystemen.
- Das Beschleunigen und Leiten von Gasen innerhalb einer Gasturbine werden häufig unter Anwendung rotierender Schaufeln bewerkstelligt. Die Extraktion von Energie wird typischerweise durch das Drücken expandierter Gase aus der Verbrennungskammer zu Gasturbinenschaufeln bewerkstelligt, die durch die Kraft der expandierten Gase, die aus der Gasturbine durch die Turbinenschaufeln austreten, gedreht werden. Aufgrund der hohen Temperaturen der austretenden Gase müssen die Gasturbinen derart konstruiert sein, dass sie extreme Betriebsbedingungen überdauern. Während Gasturbinenkomponenten üblicherweise aus Metall oder Metalllegierungen konstruiert sind, werden fortschrittlichere Materialien, wie intermetallische Verbindungen, Keramiken und Keramikmatrix-Verbundmaterialien entwickelt. Beim Einsetzen dieser und anderer fortschrittlicher Materialien bei der Konstruktion von Komponenten und Gegenständen, die extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein können, können Überzüge aufgebracht werden, um dem Gegenstand oder der Komponente zusätzlichen thermischen und Umgebungsschutz zu verleihen, um ihre Haltbarkeit zu verbessern.
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US 2010/0159151 A1 US 2009/0250153 A1 -
EP 1 479 657 A1 beschreibt eine Gasturbinenkomponente aufweisend ein Substrat, eine darauf aufgebrachte Bindeschicht, einer ersten Schicht, die durch thermisches Spritzen auf die Bindeschicht aufgebracht ist sowie eine zweite Schicht, die auf die erste Schicht aufgebracht ist. - KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen eines Gegenstandes mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
- Die vorhergehende Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung werden in Verbindung mit der Zeichnung besser verstanden. Für den Zweck des Veranschaulichens des beanspruchten Gegenstandes werden in der Zeichnung Beispiele gezeigt, die verschiedene Ausführungsformen veranschaulichen, doch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Systeme und Verfahren beschränkt.
- Figurenliste
- Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile des vorliegenden Gegenstandes werden besser verstanden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, worin:
-
1 ein nicht einschränkendes Beispiel von auf einen Gegenstand aufgebrachten Überzüge ist. -
2 ein anderes nicht einschränkendes Beispiel von auf einen Gegenstand aufgebrachten Überzüge ist. -
3 ein anderes nicht einschränkendes Beispiel von auf einen Gegenstand aufgebrachten Überzügen ist. -
4 ein anderes nicht einschränkendes Beispiel von auf einen Gegenstand aufgebrachten Überzügen ist. -
5 ein anderes nicht einschränkendes Beispiel von auf einen Gegenstand aufgebrachten Überzügen ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- In einer Ausführungsform kann ein Umgebungs-Sperrüberzug (EBC) auf einen Gegenstand, wie eine Gasturbinenschaufel, aufgebracht sein, der aus einem Keramikmatrix-Verbundmaterial (CMC), wie einem SiC-SiC-Verbundmaterial, konstruiert sein kann. Der Gegenstand kann mit einem Bindeüberzug überzogen sein, der wie eine Oxidationssperre wirken und das Verbinden mit den EBC-Schichten fördern kann. Ein EBC kann helfen, den Gegenstand vor den Wirkungen von Umgebungsbedrohungen zu schützen, wie heißem Gas, Wasserdampf und Sauerstoff, die in Kontakt mit dem Gegenstand kommen können, während er sich im Gebrauch befindet. So kann, z.B., eine Gasturbinenschaufel im Einsatz in einer betriebenen Gasturbine solchen extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein. Ein EBC kann als mehrere Schichten verschiedener Materialien aufgebracht sein und eine oder mehrere dieser Schichten können eine Silikatgrundlage haben. Jede EBC-Schicht kann mindestens einer Funktion dienen, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Bereitstellung einer Wärmesperre, Bereitstellen einer Wasserdampf-Rezessionssperre, Bereitstellen einer Grenzflächen-Reaktionssperre Bereitstellen einer Wasserdampfsperre und Bereitstellen einer Korrosionssperre. In den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Materialien in jeder Schicht irgendein Material sein oder einschließen, einschließlich Keramikmaterials, Siliciums und Silicids.
-
1 veranschaulicht einen beispielhaften Überzug, der auf einen Gegenstand aufgebracht sein kann, der aus einem CMC konstruiert ist. Substrat 110 des CMC-Gegenstandes kann mit einer Bindeschicht 120 überzogen sein, die als eine primäre Oxidationssperre dienen und das Verbinden der anderen EBC-Schichten mit dem Substrat 110 unterstützen kann. In einer Ausführungsform kann die Bindeschicht 120 eine Bindeschicht auf Siliciumgrundlage oder eine Bindeschicht auf Silicidgrundlage sein. EBC-Schicht 140 kann auf die Bindeschicht 120 aufgebracht sein. Zusätzliche EBC-Schichten 150, 160 und 170 können weiter über EBC-Schicht 140 aufgebracht sein. Diese Schichten können mindestens einer Funktion dienen, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Bereitstellen einer thermischen Sperre, Bereitstellen einer Wasserdampf-Rezessionssperre, Bereitstellen einer Zwischenschicht-Reaktionssperre, Bereitstellen einer Wasserdampfsperre und Bereitstellen einer Korrosionssperre. Irgendeine Anzahl von EBC-Schichten kann auf Substrat 110 und irgendeinen anderen Gegenstand oder irgendeine Oberfläche aufgebracht sein, die hierin offenbart sind, wobei irgendwelche Mittel und Verfahren benutzt werden und irgendein Material für irgendeinen Gegenstand, irgendeine Bindeschicht und irgendeine EBC-Schicht, die hierin offenbart sind, eingesetzt werden können, einschließlich Bindeschicht 120, EBC-Schichten 140, 150, 160 und 170 und für Substrat 110. Alle solche Ausführungsformen werden als in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend angesehen. - Jede der Schichten 120, 140, 150, 160 und 170 kann unter Benutzung verschiedener Verfahren und Mittel aufgebracht sein. In einer Ausführungsform kann ein thermisches Spritzverfahren, wie Luftplasmaspritzen, zum Aufbringen einer oder mehrerer der Schichten benutzt werden. Thermische Spritzverfahren sind besonders wirksam beim Aufbringen eines Bindeüberzuges auf Siliciumgrundlage, wie Schicht 120, und dicker Abscheidungen irgendeiner der darüber liegenden EBC-Schichten. Das Aufbringen dicker Schichten aus einem EBC unter Anwendung eines Plasmaspritzverfahrens kann jedoch in Überzügen resultieren, die eine unerwünscht hohe Rauheit für die Turbinenanwendung haben. Weiter kann das Plasmaspritzen EBC-Überzugsfehler erzeugen, die in einem Mangel von EBC-Hermetizität bzw. EBC-Luftdichtheit und/oder verminderter Adhäsion nach einer Wärmebehandlung resultieren können. Solche Fehler können sich aufgrund von Spannungen ergeben, die in den mittels Plasma aufgespritzten Überzügen nach Kristallisation und, in einigen Fällen, zusätzlicher Umwandlungen im festen Zustand, entstehen.
- Während ein Bindeüberzug auf Siliciumgrundlage, wie Schicht 120, unter Anwendung anderer Mittel, wie eines Aufschlämmungs-Überzugsverfahrens, aufgebracht werden können, kann das Aufschlämmungs-Überziehen weniger geeignet für das Aufbringen des Bindeüberzuges sein, aufgrund der Notwendigkeit für mindestens einen bei hoher Temperatur ausgeführten, nicht oxidierenden Sinterzyklus nach der Abscheidung. Zusätzlich zu höheren Herstellungskosten kann der Hochtemperatur-Sinterzyklus für durch Aufschlämmung aufgebrachte Bindeüberzüge die mechanischen Eigenschaften des Substratmaterials belasten. Indem man das Aufschlämmungsüberziehen für jede Schicht benutzt, können mehrere Eintauch-, Trocken- und Sinter-Wärmebehandlungszyklen benötigt sein, um die erwünschte Schichtdicke zu erzielen. Aufschlämmungsüberzüge können jedoch glatte Überzüge erzeugen, die keine nachfolgende Oberflächen-Endbearbeitung erfordern und dadurch das Risiko der Entfernung von zu viel Material von der Oberfläche vermeiden.
- In einer Ausführungsform können AufschlämmungsÜberzüge auf thermisch gespritzte Überzüge aufgebracht werden, um Nutzen zu ziehen aus den einzigartigen Vorteilen jedes Überzugs-Aufbringverfahrens. Wie hierin benutzt, schließt Aufschlämmungsüberziehen irgendein Aufschlämmungs-Überziehmittel und -Verfahren ein, einschließlich, darauf jedoch nicht beschränkt, Aufschlämmungs-Eintauchüberziehens, Aufschlämmungs-Spritzüberziehens und elektrophoretischer Abscheidung auf Aufschlämmungsgrundlage.
- Das Abscheiden einer Aufschlämmung auf thermisch gespritzten Schichten kann Aufschlämmungsschichten erzeugen, die sich nicht vollständig verdichten aufgrund eines Verlustes an einem Teil des Sinterhilfsmittels durch Transport in die thermisch gespritzten Schichten. In einer anderen Ausführungsform können daher Sinterhilfsmittel unterhalb der Aufschlämmungsschicht eingeschlossen sein, um das Erzielen der erwünschten Dichte in den Aufschlämmungs-EBC-Schichten zu unterstützen. Die Sinterhilfsmittel können als ein Zusatz zu dem Pulver zum thermischen Spritzen hinzugefügt werden, wie durch Benutzen vorlegierter Pulver oder physikalischer Mischungen, die Sinterhilfsmittel-Komponenten enthalten. Alternativ oder zusätzlich können Sinterhilfsmittel als eine Abscheidung nach dem Spritzen aufgebracht werden, wie mittels Lösungsabscheidung, um ein Reservoir an Sintermittel in dem gespritzten Überzug zu erzeugen.
- Wie hierin benutzt, können „Sinterhilfsmittel“ und „Sintermittel“ irgendein Sinterhilfsmittel einschließen, einschließlich, darauf jedoch nicht beschränkt, Carbonyleisen, Fe2O3 und Al2O3. Sinterhilfsmittel und Sintermittel, wie sie hierin beschrieben sind, können auch elementares Eisen, Aluminium, Bor, Nickel, Kobalt, Mangan, Zinn, Kupfer, Gallium, Titan, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, irgendeine Verbindung, die diese Elemente enthält und irgendeine Mischung dieser Elemente oder Verbindungen einschließen. Sinterhilfsmittel und Sintermittel, wie sie hierin beschrieben sind, können auch Verbindungen einschließen, die Oxide einschließen, wie Galliumoxid, Nickeloxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Zinnoxid, Kupferoxid, Titanoxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Lithiumoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid, Rubidiumoxid und Cäsiumoxid. Sinterhilfsmittel und Sintermittel, wie hierin beschrieben, können auch Hydroxide, Carbonate, Oxalate, Acetate, Acetylacetate, Ethoxide, Propoxide, Chloride, Sulfate, Carbide, Nitride ebenso wie Silicide von Eisen, Aluminium, Bor, Nickel, Kobalt, Mangan, Zinn, Kupfer, Gallium, Titan, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium einschließen. Sinterhilfsmittel und Sintermittel, wie sie hierin beschrieben sind, können irgendeine Verbindung einschließen, die zumindest eines von Eisen, Aluminium, Bor, Nickel, Kobalt, Mangan, Zinn, Kupfer, Gallium, Titan, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Lithium, Kalium, Rubidium und Cäsium zusammen mit mindestens einem von Yttrium, Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium und mindestens eines von Sauerstoff, Silicium, Chlor, Kohlenstoff und Stickstoff enthält. Sinterhilfsmittel und Sintermittel, wie sie hierin beschrieben sind, können auch Phosphor und irgendeine Phosphor enthaltende Verbindung einschließen. Alle solche Ausführungsformen werden als in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallend angesehen.
- In einigen Ausführungsformen kann die chemische Dampfabscheidung benutzt werden, um wirksam einen Bindeüberzug auf Siliciumgrundlage aufzubringen. In anderen Ausführungsformen kann eine Kombination eines thermischen Spritzverfahrens und eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens benutzt werden, um einen Bindezug auf Siliciumgrundlage aufzubringen. In einer Ausführungsform, dargestellt in
2 , kann Bindeschicht 220 auf Substrat 210 unter Anwendung thermischer Spritzverfahren, chemischer Dampfabscheidungsverfahren oder einer Kombination davon aufgebracht sein. Bindeschicht 220 kann aus Silicium und/oder oder Silicid zusammengesetzt sein. Substrat 210 kann aus Silicium, SiC, Si3N4, Metallsiliciden (z.B. Mo-Si, Nb-Si, W-Si) Kohlenstoff, Verbundmaterialien daraus (z.B. SiC/SiC-CMC, C/C-Verbundmaterialien, Verbundmaterialien auf MoSi2-Grundlage und Verbundmaterialien auf Nb5Si3-Grundlage) und irgendeiner Kombination davon konstruiert sein. - Eine oder mehrere Schichten können über Schicht 220 aufgebracht sein, um als Feuchtigkeitssperren, thermische Sperren und/oder Verdampfungssperren zu wirken. In einer Ausführungsform kann die nächste Schicht, Schicht 230, ein Seltenerddisilicat einschließen, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Ytterbiumdisilicat und Yttriumoxid-Ytterbiumoxid-Disilicat. In einer Ausführungsform kann eine besondere oder minimale Dicke gewünscht sein, um die erwünschten Haltbarkeit und Dienstintervall für den Gegenstand zu erzielen, auf den die Schicht aufgebracht sein kann. Um diese Dicke zu erzielen, kann Schicht 230 unter Anwendung mehrerer Aufschlämmungsüberzüge aufgebracht werden, um die Schicht aufzubauen. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Grundabscheidung aus einem Seltenerddisilicat unter Anwendung eines Plasmaspritzens als Schicht 230 aufgebracht sein und dann kann ein Aufschlämmungsüberzug weiter als Schicht 235 aufgebracht werden, um irgendwelche Fehler, wie Mikrorisse oder kleine Löchelchen, in der aufgespritzten Abscheidung auszufüllen und so die erwünschte Hermetizität erzeugen. In einer Ausführungsform kann der Aufschlämmungsüberzug bei Schicht 235 ein Aufschlämmungsüberzug geringer Viskosität sein.
- Um das Verdichten der mittels Aufschlämmung aufgebrachten Schicht 235 zu unterstützen, kann irgendein Teil der Schicht 230, die unter Anwendung thermischen Spritzens aufgebracht wurde, ein Sintermittel einschließen. Das Sintermittel kann verhindern helfen, das Schicht 235 Sinterhilfsmittel beim Glühen durch Wanderung in die Spritzabscheidung verliert. Das Sintermittel kann in das thermische Spritzpulver eingearbeitet werden, das zum Aufbringen der Schicht 230 benutzt wird, wozu irgendein hierin offenbartes Verfahren benutzt wird. In einer solchen Ausführungsform kann das Sintermittel mit dem Spritzpulver vorlegiert werden, während in einer anderen Ausführungsform das Sintermittel vor dem Aufbringen des Überzuges in das Spritzpulver eingemischt werden kann. Alternativ kann das Sintermittel gleichzeitig mit dem Spritzpulver aufgebracht werden, aber von einem separaten Spritzgerät.
- In einer anderen Ausführungsform, in
3 veranschaulicht, kann Bindeschicht 320 unter Anwendung thermischer Spritzverfahren, chemischer Dampfabscheidungsverfahren oder einer Kombination davon auf Substrat 310 aufgebracht werden. Bindeschicht 320 kann aus Silicium und/oder Silicid zusammengesetzt sein. Substrat 310 kann aus Silicium, SiC, Si3N4, Metallsiliciden (z.B. Mo-Si, Nb-Si, W-Si) Kohlenstoff, Verbundmaterialien daraus (z.B. SiC/SiC-CMC, C/C-Verbundmaterialien, Verbundmaterialien auf MoSi2-Grundlage und Verbundmaterialien auf Nb5Si3-Grundlage) und irgendeiner Kombination daraus konstruiert sein. - In dieser Ausführungsform kann Schicht 330 über Bindeschicht 320 aufgebracht sein, um als Feuchtigkeitssperre zu wirken und um die Verdampfung zu verhindern und zu mildern. Statt ein Sintermittel in ein Spritzpulver zu integrieren, das zum Aufbringen des thermisch gespritzten Teiles 331 und/oder des mittels Aufschlämmung aufgebrachten Teiles 333 benutzt wird, kann Sintermittel 332 als eine Lösung über dem thermisch gespritzten Teil 331 der Schicht 320 aufgebracht werden, nachdem der thermisch gespritzte Teil 331 der Schicht 330 über Schicht 320 aufgebracht ist, aber vor dem Aufbringen des mittels Aufschlämmung aufgebrachten Teiles 333 der Schicht 330.
- In einer anderen Ausführungsform, veranschaulicht in
4 , kann Bindeschicht 420 auf Substrat 410 unter Anwendung thermischer Spritzverfahren, chemischer Dampfabscheidungsverfahren oder einer Kombination davon aufgebracht werden. Bindeschicht 420 kann aus Silicium und/oder Silicid zusammengesetzt sein. Substrat 410 kann aus Silicium, SiC, Si3N4, Metallsiliciden (z.B. Mo-Si, Nb-Si, W-Si) Kohlenstoff, Verbundmaterialien daraus (z.B. SiC/SiC-CMC, C/C-Verbundmaterialien, Verbundmaterialien auf MoSi2-Grundlage und Verbundmaterialien auf Nb5Si3-Grundlage) und irgendeiner Kombination daraus konstruiert sein. Schicht 430 kann eine Seltenerddisilicat-Schicht sein, wie Schicht 230 von2 oder Schicht 330 von3 . Jede oder beide der Schichten 420 und 430 kann in anderer Weise aufgebracht sein als mit einem Aufschlämmungs-Abscheidungsverfahren. In dieser Ausführungsform kann Schicht 440 ein Seltenerdmonosilicat einschließen, wie, darauf jedoch nicht beschränkt, Yttriummonosilicat. In einer Ausführungsform kann Schicht 440 die äußerste Schicht sein und daher kann Schicht 440 unter Anwendung eines Aufschlämmungsverfahrens aufgebracht werden, um eine erwünschte Dichte und eine erwünschte Oberflächenqualität zu erzielen. Wie bei allen hierin genannten Ausführungsformen, kann das Aufschlämmungs-Überzugsverfahren auch die Abscheidung eines Seltenerdsilicates ohne das Schmelzen gestatten, das stattfinden kann, wo die Schicht unter Anwendung eines thermischen Spritzens aufgebracht ist. Durch Vermeiden des Schmelzens des Seltenerdsilicates mag das Seltenerdsilicat keinen fehlerinduzierenden Volumenänderungen unterliegen, die während einer Wärmebehandlung nach dem Überziehen beobachtet werden können, wie dies in einigen Plasmaspritz-Anwendungen der Fall sein kann. - In einer anderen Ausführungsform, veranschaulicht in
5 , kann Bindeschicht 520 unter Anwendung thermischer Spritzverfahren, chemischer Dampfabscheidungsverfahren oder einer Kombination davon auf Substrat 510 aufgebracht werden. Bindeschicht 520 kann aus Silicium und/oder Silicid zusammengesetzt sein. Substrat 510 kann aus Silicium, SiC, Si3N4, Metallsiliciden (z.B. Mo-Si, Nb-Si, W-Si) Kohlenstoff, Verbundmaterialien daraus (z.B. SiC/SiC-CMC, C/C-Verbundmaterialien, Verbundmaterialien auf MoSi2-Grundlage und Verbundmaterialien auf Nb5Si3-Grundlage) und irgendeiner Kombination daraus konstruiert sein. Schicht 530 kann eine Seltenerddisilicat-Schicht sein, wie Schicht 230 von2 oder Schicht 330 von3 , kann jedoch vollständig unter Anwendung thermischer Spritzverfahren aufgebracht werden. - Schicht 540 kann Barium-Strontium-Aluminosilicat (BSAS) einschließen, um die Hermetizität zu unterstützen und sie kann unter Anwendung thermischer Spritzverfahren aufgebracht werden. Schicht 550 kann eine andere Seltenerddisilicat-Schicht sein, Schicht 230 von
2 oder Schicht 330 von3 , und sie kann unter Anwendung thermischer Spritzverfahren, Aufschlämmungsverfahren oder einer Kombination davon, die hierin genannt wurden, aufgebracht werden, Schicht 550 kann das gleiche Seltenerddisilicat wie Schicht 530, ein anderes Seltenerddisilicat, eine Mischung von BSAS und einem Seltenerddisilicat, eine Mischung von BSAS und einem Seltenerdmonosilicat oder eine Kombination davon enthalten. Schicht 550 kann ein Sintermittel einschließen, das in irgendeiner hierin offenbarten Weise aufgebracht werden kann, einschließlich in einem mittels thermischem Spritzen aufgebrachten Teils der Schicht 550 und/oder als eine Lösung, die zwischen zwei Unterschichten der Schicht 550 aufgebracht ist, wie oben ausgeführt. Schicht 560 kann die äußerste Schicht sein und sie kann unter Anwendung eines Aufschlämmungsüberziehens aufgebracht sein. Schicht 560 kann im Wesentlichen ein Seltenerdmonosilicat sein, wie eine Mischung von einem Seltenerdmonosilicat und einem Seltenerddisilicat oder eine Mischung eines Seltenerdmonosilicats und eines Seltenerdoxids. - Es ist zu bemerken, dass für irgendeine hierin offenbarte Ausführungsform ein Sintermittel unterhalb einer Aufschlämmungsschicht zugegeben werden kann, wo die untere Schicht unter Anwendung thermischen Spritzens aufgebracht werden kann. Das Sintermittel kann unter Anwendung irgendeines Verfahrens oder Mittels, die hierin beschrieben sind, aufgebracht sein, einschließlich durch Integrieren des Sintermittels in das thermische Spritzpulver der unteren Schicht oder durch Aufbringen des Sintermittels als eine Lösung über der durch thermisches Spritzen aufgebrachten Schicht vor dem Aufbringen der Aufschlämmungsschicht.
- Der Fachmann wird erkennen, dass die Anwendung einer Kombination durch thermisches Spritzen aufgebrachter Schichten und durch Aufschlämmung aufgebrachter Schichten viele Vorteile für EBCs ergibt, einschließlich des Erzielens einer erwünschten Dicke in kostenwirksamer Weise durch Anwendung thermischer Spritzverfahren für untere Schichten und das Erzielen einer erwünschten Oberflächenqualität und Dichte durch Anwenden des Aufschlämmungsüberziehens für die äußerste Schicht oder äußere Schichten. Mit den vorliegenden Ausführungsformen mag es keine Notwendigkeit geben, die Oberfläche eines überzogenen Gegenstandes einer mechanischen Endbearbeitung zu unterziehen, wodurch Operationen vermieden werden, die die äußere Schicht in lokalen Bereichen außerordentlich dünn werden lassen oder sogar entfernen. Dies hat den Vorteil des Verringerns von Verfahrensstufen und des Aufrecherhaltens der schützenden Funktion des Überzuges. Mittels Aufschlämmung abgeschiedene äußere Schichten unterliegen nicht der Kristallisation oder kristalliner Phasenumwandlungen bei der Wärmebehandlung und vermeiden deshalb die Quelle solcher Fehler in den darunter liegenden Schichten, die aus Volumenänderungen resultieren, die solche Umwandlungen begleiten. Die hier offenbarten Ausführungsformen können die Lebensdauer von EBC-Schichten verlängern und dadurch von Geräten und Apparaten, die Gegenstände und Komponenten enthalten, die mit solchen EBC-Schichten konfiguriert sind, wie Gasturbinenschaufeln, während sie einfach und kostenwirksam auszuführen sind.
- Diese Beschreibung benutzt Beispiele zum Offenbaren des hierin enthaltenen Gegenstandes, einschließlich der besten Art und auch, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, einschließlich des Herstellens und Benutzens irgendwelcher Vorrichtungen oder Systeme und des Ausführens irgendwelcher dazugehörigen Verfahren. Der patentierbare Umfang dieser Offenbarung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele einschließen, die sich dem Fachmann ergeben. Solche anderen Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie Bauelemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden oder wenn sie äquivalente Bauelemente mit unwesentlichen Unterschieden zum Wortlaut der Ansprüche einschließen.
Claims (5)
- Verfahren zum Überziehen eines Gegenstandes, umfassend: Aufbringen einer Bindeschicht (120, 220, 320, 420, 520) auf ein Substrat (110, 210, 310, 410, 510) des Gegenstandes, Aufbringen einer ersten Schicht (130, 230, 330, 430, 530) durch thermisches Spritzen auf die Bindeschicht (420), wobei die erste Schicht (130, 230, 330, 430, 530) ein Sintermittel und ein Seltenerddisilicat enthält, und Aufbringen einer zweiten Schicht (140, 240, 340, 440, 540), die ein Seltenerdsilicat aufweist, durch Aufschlämmungsüberziehen auf die erste Schicht (130, 230, 330, 430, 530) ohne Schmelzen des Seltenerdsilicates der zweiten Schicht (140, 240, 340, 440, 540).
- Verfahren nach
Anspruch 1 , weiter umfassend das Aufbringen des Sintermittels (332) als eine Lösung auf einen ersten Teil (331) der ersten Schicht (130, 230, 330, 430, 530), bevor ein zweiter Teil (333) der ersten Schicht (130, 230, 330, 430, 530) aufgebracht wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 , weiter umfassend das Aufbringen einer dritten Schicht (150, 235, 550) durch Aufschlämmungsüberziehen auf die zweite Schicht (140, 240, 340, 440, 540) . - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei das Seltenerdsilicat der zweiten Schicht (140, 240, 340, 440, 540) ein Seltenerdmonosilicat ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der Gegenstand nach dem Beschichten wärmebehandelt wird.
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