DE19820944A1 - Katalysator - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator, der auf ein Metalloxid reduzierend wirkt und mit dem die Oxidation von Metall verhindert wird. Dieser Katalysator weist Edelmetall auf und wird vorzugsweise in einer Beschichtung für thermisch hochbeanspruchte Bauteile verwendet, die eine Wärmedämmschicht (3) und eine Haftschicht (2) haben. Die Haftschicht (2) ist zwischen die Wärmedämmschicht (3) und einen Grundwerkstoff (1) zwischengefügt und weist zur Wärmedämmschicht (3) hin eine Alitierschicht (22) mit dem Katalysator auf. Zur Ausbildung einer solchen Anordnung wird auf eine Baugruppe aus Grundwerkstoff (1) und Haftschicht (2) eine Edelmetallschicht galvanisch aufgebracht, dieses Zwischenprodukt Diffusionsglühung unterzogen, ein Aluminiumüberzug aufgebracht und erneut Diffusionsglühung ausgeführt. Im Anschluß wird die Wärmedämmschicht (3) in einem Plasmaspritzprozeß vorgesehen. Es ergibt sich ein Bauteil mit hoher Oxidations- und Thermoschockbeständigkeit.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kata­ lysator, der zur Reduktion eines Metalloxids und zur Ver­ hinderung der Oxidation von Metall einsetzbar ist. Dieser Katalysator gelangt bei einem Werkstoff für thermisch hoch­ beanspruchte Bauteile zur Anwendung, wobei Einsatzfelder beispielsweise Motoren sowie stationäre und instationäre Turbinen, insbesondere Triebwerke von transatmosphärischen Flugsystemen, sind.

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Umweltver­ träglichkeit soll eine Verbrennung in Triebwerken möglichst vollständig und damit schadstoffarm ablaufen. Durch die da­ bei auftretenden hohen Totaltemperaturen über 2000 K wächst die Werkstoffbeanspruchung in besonders starkem Maße. Ins­ besondere sind metallische Werkstoff bei 1100°C an der Grenze ihrer Warmfestigkeit angelangt. Um den nutzbringen­ den Einsatz metallischer Bauteile auch bei Temperaturen über 1100°C zu ermöglichen, müssen diese vor thermischer Überlastung geschützt werden. Zu diesem Zweck werden Dämm­ schichten, vorzugsweise aus technischer Keramik, auf die hochbelasteten Bauteile aufgebracht.

Im Motoren- und Turbinenbau gelangen derzeit Du­ plexschichtsysteme zum Einsatz, bei denen eine keramische Wärmedämmschicht über eine Haftschicht auf den vor thermi­ scher Überlastung zu schützenden Grundwerkstoff des Bau­ teils angeordnet ist. Zur Erzeugung dieses Duplexschichtsy­ stems wird eine metallische MCrAlY-Haftschicht (M = Co, Ni) von etwa 100 µm Dicke durch einen Plasmaspritzprozeß auf den Grundwerkstoff aufgebracht. Im Anschluß wird die keramische Wärmedämmschicht im Plasmaspritzprozeß mit einer Dicke von 100 bis 600 µm auf der Haftschicht vorgesehen. Als günstiges Material für die Wärmedämmschicht hat sich dabei durch die hohe Thermowechselbeständigkeit und die vergleichsweise ge­ ringen Herstellungskosten bedingt Zirkonoxid, das mit 7 Ge­ wichtsprozent Y₂O₃ teilstabilisiert ist, erwiesen.

Die Haftschicht hat im erzeugten Duplexschichtsystem die Funktion, die Haftung der keramischen Dämmschicht zu gewährleisten, den Heißgaskorrosionsangriff des Grundwerk­ stoffes zu senken und die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten vom Grundwerkstoff und der kerami­ schen Dämmschicht auszugleichen. Dennoch tritt bei hinrei­ chend langen Belastungszeiten bedingt durch die thermi­ schen, mechanischen, thermo-mechanischen und korrosiven Be­ anspruchungen Schichtversagen auf. Genauer gesagt bilden sich bedingt durch die Sauerstoffionenleitfähigkeit der Wärmedämmschicht ab einer Oxidschichtdicke von 5 bis 6 µm in der Haftschicht Eigenspannungen, die zu einem Abplatzen der Oxidschicht zusammen mit der Wärmedämmschicht führen. Als Ergebnis sind die Haftschicht und der Grundwerkstoff den Heißgasen ungeschützt ausgesetzt.

Aus der Patentschrift 1 796 175 ist eine Diffusions­ schutzschicht für hochwarmfeste Nickel- und/oder Kobaltle­ gierungen bekannt, bei der neben Aluminium ein oder mehrere Metalle der Gruppe Platin, Rhodium und Palladium in die Oberfläche des zu schützenden Grundwerkstoffes eindiffun­ diert sind, wodurch die Lebensdauer eines Bauteils aus die­ sem behandelten Grundwerkstoff, das bei Turbinenschaufeln zum Einsatz gelangt, verbessert wird. Diese Bauteile sind jedoch nicht in ausreichendem Maße vor thermischer Überla­ stung geschützt.

Die europäische Patentveröffentlichung 0 366 924 be­ zieht sich auf keramische Beschichtungssysteme für Metall­ substrate bei Gasturbinen. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Bauteils ist zwischen Metallsubstrat und einer isolierenden Keramikschicht eine Zwischenschicht aus Aluminumoxid vorge­ sehen. Um eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Metall­ substrat und der Zwischenschicht abzusichern, ist zwischen diese eine metallische MCrAlY-Haftschicht eingefügt oder befindet sich eine Diffusionsschicht mit Aluminid und mit Pt, Rh, Si oder/und Hf zur Adhäsionsunterstützung am Me­ tallsubstrat. Somit ist eine Vielzahl von Herstellungs­ schritten erforderlich, um thermisch hochbeanspruchbare Bauteile zu erhalten, deren Lebensdauer jedoch noch nicht ausreichend hoch ist.

Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, die Nachteile des Standes der Technik kostengünstig zu überwin­ den und ein Verfahren zur Reduktion eines Metalloxids, ein Trägermaterial mit verbesserter Oxidationsbeständigkeit, die Anwendung des Trägermaterials bei einer Beschichtung für thermisch hochbeanspruchte Bauteile und ein Verfahren zum Erzeugen der Beschichtung vorzusehen. Dabei soll die Beschichtung aus werkstoffkundlicher Sicht auch bezüglich der Thermowechselbeständigkeit optimiert sein und diese so­ mit höhere Standzeiten als herkömmliche Beschichtungen ha­ ben.

Diese Aufgabe wird durch ein Reduktionsverfahren nach Anspruch 1, einen Katalysator nach Anspruch 3, ein den Ka­ talysator aufweisendes Trägermaterial mit verbesserter Oxi­ dationsbeständigkeit nach Anspruch 9, die Anwendung des Trägermaterials bei einer Beschichtung für thermisch hoch­ beanspruchte Bauteile nach Anspruch 4 und ein Verfahren zum Erzeugen der Beschichtung nach Anspruch 11 gelöst.

Erfindungsgemäß kann ein Metalloxid reduziert werden, wenn dieses zusammen mit einem Edelmetallkatalysator ge­ glüht wird. Diese Katalysatorfunktion kann dazu verwendet werden, um unerwünschte Oxide an einem Werkstoff zu besei­ tigen oder diese in und an einem Werkstoff gar nicht erst entstehen zu lassen.

Insbesondere kann der Katalysator bei der Reduktion von Al₂O₃ und zumindest zeitweise bei einer Temperatur von über 900°C vorteilhaft eingesetzt werden. Somit wird bei insta­ tionären Turbinen bereits bei nur kurzzeitiger Überschrei­ tung der Temperatur von 900°C Schichtversagen stark einge­ schränkt.

Vorzugsweise weist ein Katalysator, der für dieses Ver­ fahren genutzt wird, Platin, Palladium oder Rhodium auf, die eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit bei der Reduktion sicherstellen.

Eine erfindungsgemäße Beschichtung für thermisch hoch­ beanspruchte Bauteile, bei der die katalytische Wirkung von Edelmetall eingesetzt werden kann, weist eine Wärmedämm­ schicht und eine zwischen Wärmedämmschicht und Grundwerk­ stoff angeordnete Haftschicht auf. Die Haftschicht hat zur Wärmedämmschicht hin eine Edelmetall modifizierte Alitier­ schicht. Dadurch erhöht sich die Oxidationsbeständigkeit der Beschichtung und somit die Lebensdauer des Bauteils. Es wird eine gute Thermowechselbeständigkeit erreicht.

Durch die Verwendung von CoNiCrAlY für die Haftschicht, von teilstabilisiertem Zirkondioxid für die Wärmedämmschicht und einer Nickel- und/oder Kobaltlegierung für den Grund­ werkstoff wird ermöglicht, daß die Beschichtung bei Motoren und Turbinen besonders nutzbringend anwendbar ist.

Vorzugsweise ist die Zirkondioxidschicht mit Y₂O₃ oder Yb₂O₃ dotiert, woraus sich eine besondere Eignung für in­ stationäre Turbinen ergibt. Die Dotierung mit Yb₂O₃ verbes­ sert darüber hinaus die Thermowechselbeständigkeit der er­ findungsgemäßen Beschichtung.

Wenn das Edelmetall der Edelmetall modifizierten Ali­ tierschicht Platin, Palladium oder Rhodium ist, ergibt sich in der Haftschicht eine besonders geringe Oxidschichtdicke.

Jedoch kann die katalytische Wirkung von Edelmetall auch bei einem beliebigen Trägermaterial für eine Wärme­ dämmschicht Verwendung finden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten ther­ misch hochbeanspruchter Bauteile weist Verfahrensschritte auf, in denen ein mit einer Haftschicht versehener Grund­ werkstoff mit einer Edelmetallschicht überzogen wird, Dif­ fusionsglühung vorgenommen wird, dieses Zwischenprodukt mit einem Aluminiumüberzug versehen wird und erneut Diffusions­ glühung ausgeführt wird. Somit steht ein effektives Verfah­ ren zum Aufbringen einer oxidationsbeständigen und thermo­ schockbeständigen Beschichtung auf ein Bauteil zur Verfü­ gung.

Die Glühung findet unter inerter Atmosphäre oder in Va­ kuum, vorzugsweise unter H₂-Atmosphäre statt, wodurch uner­ wünschte Reaktionen beim Glühungsprozeß verhindert werden.

Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Dicke der Edel­ metallschicht zur Gesamtdicke der als Verfahrensergebnis erhaltenen, Edelmetall modifizierten Alitierschicht im we­ sentlichen 1 : 7. Dadurch wird ein Optimum an Oxidationsbe­ ständigkeit bei gleichzeitig vertretbaren Kosten zur Wärme­ behandlung ermöglicht.

Platin kann ausreichend katalytisch wirken, wenn dieses mit einer Schichtdicke von zumindest 3 µm aufgetragen wird.

Auf die erhaltene Edelmetall modifizierte Alitier­ schicht kann im Anschluß die Wärmedämmschicht aufgebracht werden, wodurch die thermische Beanspruchbarkeit des Bau­ teils wesentlich verbessert wird.

Als effektiver Prozeß zum Ausbilden des Edelmetallüber­ zugs hat sich das Verfahren zum Bilden galvanischer Überzü­ ge erwiesen, während zum Ausbilden des Aluminiumüberzugs vorzugsweise die Gasphasenabscheidung in Form einer CVD-Schicht oder PVD-Schicht zum Einsatz gelangt. Auf diese Weise lassen sich mit vertretbarem Aufwand an die Verwen­ dung angepaßte Überzüge bilden.

Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Beschichtung für thermisch hochbeanspruchte Bauteile entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(a) bis 2(f) ein Verfahren zum Beschichten thermisch hochbeanspruchter Bauteile entsprechend der vor­ liegenden Erfindung, und

Fig. 3 die Oxidschichtdicke bei einer erfindungsgemäßen Beschichtung und einer Vergleichsprobe über der Zeit bei einer Temperatur von 1000°C.

Nachfolgend werden ein Katalysator, ein den Katalysator aufweisendes Trägermaterial mit verbesserter Oxidationsbe­ ständigkeit, die Anwendung des Trägermaterials bei einer Beschichtung für thermisch hochbeanspruchte Bauteile und ein Verfahren zum Erzeugen der Beschichtung erläutert.

Bei Untersuchungen, die durch die Erfinder ausgeführt wurden, hat sich herausgestellt, daß Platin auf die Reak­ tion

eine katalytische Wirkung hat.

Genauer gesagt wurde ein Al₂O₃-Pulver bis zur Massen­ konstanz ausgeglüht, ausgewogen, in einen Tiegel aus reinem Platin gegeben und in einer inerten N₂-Atmosphäre bei 1000°C 17 Stunden lang geglüht. Nachfolgend wurde das Al₂O₃-Pulver erneut ausgewogen. Die Höhe des festgestellten Gewichtsverlust des Aluminiumoxids und das Vorliegen von elementarem Aluminium im erhaltenen Aluminiumoxid gestatten die Schlußfolgerung, daß Sauerstoff entwichen ist und somit Platin auf die Reduktionsreaktion katalytisch wirkt.

Bei 900°C konnte hingegen keine katalytische Wirkung von Platin nachgewiesen werden.

Die katalytische Wirkung bezüglich der Reduktion eines Metalloxids ist auch bezüglich der Verhinderung der Oxida­ tion von Metallatomen in einem Werkstoff anwendbar. Dadurch kann beispielsweise bei Duplexschichtsystemen nach dem Stand der Technik eine Verbesserung der Oxidationsbestän­ digkeit erreicht werden. Voraussetzung dafür ist, daß eine Haftschicht mit einer ausreichend dicken Platin-Aluminid-Schicht versehen wird.

Eine erfindungsgemäße Beschichtung für thermisch hoch­ beanspruchte Bauteile, bei der die katalytische Wirkung von Platin bezüglich der Trennung von Aluminium und Sauerstoff genutzt wird, ist in Fig. 1 gezeigt.

Das Bauteil, das vorzugsweise bei Turbinen und Motoren verwendet wird, weist einen Grundwerkstoff 1, der vor über­ mäßiger thermischer Beanspruchung zu schützen ist, auf. Diese Schutzfunktion wird durch ein gegenüber dem Stand der Technik abgewandeltes Duplexschichtsystem, das sich auf dem Grundwerkstoff 1 befindet, gewährleistet. Ein solches abge­ wandeltes Duplexschichtsystem weist eine Wärmedämmschicht 3 auf, die über eine CoNiCrAlY-Haftschicht 2 auf dem Grund­ werkstoff 1 angeordnet ist. Die Besonderheit der Erfindung besteht nun darin, daß an einer zur Wärmedämmschicht 3 be­ nachbarten Seite 201 der Haftschicht 2 eine Platin modifi­ zierte Alitierschicht 22 ausgebildet ist.

Der Grundwerkstoff 1 des Bauteils ist eine beliebige Nickelbasislegierung, Kobaltbasislegierung oder andere thermisch beanspruchbare Metallegierung, die für den Turbi­ nen- und Motorenbau geeignet ist. So lassen sich beispiels­ weise durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf den Grundwerkstoff Nimonic90® gute Ergebnisse erzielen, wie es in der weiter unten erläuterten Fig. 3 gezeigt ist.

Als Wärmedämmschicht 3 wird vorzugsweise eine Keramik­ schicht verwendet, die Zirkonoxid aufweist, das mit 7 Ge­ wichtsprozent Yttriumoxid teilstabilisiert ist. Eine solche Wärmedämmschicht weist einen hohen Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten und somit eine gute Thermowechselbeständigkeit, eine geringe Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe Sauerstoff­ leitfähigkeit auf. Das Material für die Wärmedämmschicht ist jedoch nicht auf die Verwendung von mit Yttriumoxid teilstabilisiertem Zirkonoxid beschränkt, sondern kann ein beliebiges Material mit Wärmedämmfunktion sein, das über die Haftschicht 2 auf den Grundwerkstoff 1 aufbringbar ist. So läßt sich die Thermowechselbeständigkeit der Wärmedämm­ schicht 3 verbessern, indem das Zirkonoxid mit Ytterbium­ oxid anstatt mit Yttriumoxid dotiert wird. Dabei ist ein Dotierungsanteil von kleiner 12,4 Gewichtsprozent Yb₂O₃ zu bevorzugen.

Durch die Platin modifizierte Alitierschicht 22 kommt es zu einer selektiven Oxidation von Aluminium in der Haft­ schicht, wodurch eine dünne, dichte sowie gut schützende Aluminiumdioxidschicht mit wenigen Einlagerungen anderer Oxide zur Wärmedämmschicht 3 hin entsteht. Platin wirkt da­ bei auf die Trennung von Aluminium und Sauerstoff kataly­ tisch, was die Oxidationsbeständigkeit des beschichteten Bauteils verbessert. Statt Platin in der Altitierschicht 22 kann jedoch ein beliebiges anderes Edelmetall, daß diese katalytische Wirkung aufweist, verwendet werden, wie bei­ spielsweise Palladium und Rhodium.

Somit ergibt sich, obwohl die Wärmedämmschicht 3 eine hohe Sauerstoffleitfähigkeit hat, bei einem Bauteil mit der erfindungsgemäßen Platin modifizierte Alitierschicht 22 eine im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich dünnere Oxidschichtdicke in der Haftschicht und somit eine höhere Lebensdauer des Bauteils.

Nachfolgend wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis 2(f) ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Beschichtung des Bauteils er­ läutert.

In Fig. 2(a) ist das Ausgangsbauteil gezeigt. Dieses weist den Grundwerkstoff 1 aus Nimonic90® und die CoNiCrAlY-Haftschicht 2, die in einem Plasmaspritzprozeß mit einer Dicke von 100 µm aufgebracht wurde, auf.

Die Haftschicht 2 des Ausgangsbauteils aus Fig. 2(a) wird nun mit einer Platinschicht 2a, die eine Dicke d auf­ weist, galvanisch überzogen. Es wird die in Fig. 2(b) ge­ zeigte Anordnung erhalten. Die Dicke d der Platinschicht sollte mehr als 1 µm, vorzugsweise zumindest 3 µm, betragen, da bei einer geringeren Schichtdicke die katalytische Wir­ kung von Platin nicht ausreichend genutzt werden kann. In der Praxis hat sich eine Schichtdicke d von 4 µm bewährt. Durch die geringe Dicke d der Platinschicht kann die Be­ schichtung relativ kostengünstig hergestellt werden. Bei der Festlegung der Schichtdicke ist ferner die Erhöhung der Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium durch das Vorliegen von Platin zu beachten.

Anschließend wird das beschichtete Bauteil Diffusions­ glühen unterzogen, wobei Platin aus der Schicht 2a in die Haftschicht 2 eindringt und eine Platindiffusionsschicht 21 gebildet wird, die in Fig. 2(c) dargestellt ist.

Nun wird die Platindiffusionsschicht 21 der Haftschicht 2 mit eine Aluminiumüberzug 2b versehen, wie es in Fig. 2(d) gezeigt ist. Dabei kann der Überzug galvanisch, durch Schmelztauchen, als Metallspritzüberzug, durch Plattieren, als Diffusionsüberzug oder in Form von Gasphasenabscheidung dünner CVD-/PVD-Schichten vorgesehen werden. Bevorzugte Aufbringformen sind das Glühen des Bauteils in Aluminium­ pulver und die Gasphasenabscheidung dünner CVD-/PVD-Schich­ ten des in Fig. 2(c) gezeigten Bauteils.

Im Anschluß daran erfolgt erneute Diffusionsglühung des Bauteils, wodurch Platin und Aluminium in die Haftschicht 2 eindringen und die Platin modifizierte Altitierschicht 22 mit einer Dicke D gebildet wird. Der Zeitraum für die Dif­ fusionsglühung wird im Hinblick auf ein günstiges Ko­ sten/Nutzen-Verhältnis entsprechend der Schichtdicke ge­ wählt. Ferner erfolgt die Glühung unter inerter Atmosphäre oder in Vakuum, vorzugsweise in H₂-Atmosphäre, damit Verun­ reinigungen während des Glühens vermieden werden. Das ge­ glühte Bauteil ist in Fig. 2(e) gezeigt. Nach diesem Ver­ fahrensschritt weist das Bauteil durch die Platin modifi­ zierte Alitierschicht 22 bedingt eine erhöhte Oxidationsbe­ ständigkeit auf.

Die Verarbeitung des Bauteils wird bis zum Erhalten der Platin modifizierten Altitierschicht 22 aus Fig. 2(e) in einer solchen Weise durchgeführt, daß die Dicke d der Pla­ tinschicht 2a aus Fig. 2(b) zur Dicke D der Platin modifi­ zierten Altitierschicht 22 aus Fig. 2(e) ungefähr 1 : 7 be­ trägt. Durch diese Verhältniszahl ergibt sich eine hohe Oxidationsbeständigkeit, wie es weiter unten unter Bezug­ nahme auf Fig. 3 erläutert ist.

Abschließend wird nun die Wärmedämmschicht 3 mit einer Dicke von 100 bis 600 µm, vorzugsweise 250 µm, in einem Plas­ maspritzprozeß auf die Platin modifizierten Altitierschicht 22 der Haftschicht 2 aufgebracht, wodurch sich die in Fig. 2(f) gezeigte Anordnung ergibt. Als Wärmedämmschicht 3 wird mit Ytterbiumoxid teilstabilisiertes Zirkonoxid aufgrund der verbesserte Thermoschockbeständigkeit bevorzugt.

Zur Optimierung der mechanischen Belastbarkeit der Wär­ medämmschicht kann das Bauteil vor dem Aufbringen dieser Dämmschicht vorgewärmt werden.

Somit wird mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren eine Beschichtung für ein thermisch hochbeanspruchtes Bau­ teil erhalten, die eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und Thermoschockbeständigkeit aufweist.

Zur Untersuchung der Eigenschaften der erfindungsge­ mäßen Beschichtung wurde eine Probe ohne Wärmedämmschicht, d. h. mit dem Aufbau aus Fig. 2(e), nach dem vorstehend ge­ nannten Verfahren erzeugt. Als Maß für die Oxidationsbe­ ständigkeit wurde die Dicke der auf die Haftschicht aufge­ wachsenen Oxidschicht verwendet. Bei der Untersuchtung wurde die Oxidschichtdicke dieser Probe zusammen mit der Oxidschichtdicke eines Bauteils ohne Platin modifizierte Alitierschicht und ohne Wärmedämmschicht aufgenommen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Oxidschichtdicke bei einer Temperatur von 1000°C. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, daß nicht nur bei allen Glühzeiten eine geringere Schichtdicke der erfindungsgemäßen Probe und bei 500 h sogar eine Abnahme um 70% zu verzeichnen ist, sondern daß auch der Anstieg der Kurve für die erfindungsgemäße Probe geringer als der der Vergleichsprobe ist. Ferner führten Untersuchungen am Ra­ sterelektronenmikroskop zu dem Ergebnis, daß sich auf der Oberfläche der Platin modifizierten Alitierschicht der er­ findungsgemäßen Probe selektiv Al₂O₃ gebildet hat. Aufgrund der geringen Dicke der Oxidschicht ist somit die Wahr­ scheinlichkeit des Abplatzens der Oxidschicht wesentlich geringer. Als Folge davon hat die erfindungsgemäße Probe bezüglich der Vergleichsprobe eine wesentlich höhere Le­ bensdauer.

Die Schichtdicken und die Materialien des Grundwerk­ stoffes 1, der Haftschicht 2 und die Wärmedämmschicht 3 sind jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt, sondern können beliebig sein, sofern diese für den Einsatz bei Motoren und Turbinen mit thermisch hoher Beanspruchung und bezüglich dem Aufbringen einer Edelmetall modifizierten Alitierschicht auf die Haftschicht geeignet sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf einen Katalysator, der auf ein Metalloxid reduzierend wirkt und mit dem die Oxidation von Metall verhindert wird. Dieser Katalysator weist Edelmetall auf und wird vorzugsweise in einer Beschichtung für thermisch hochbeanspruchte Bauteile verwendet, die eine Wärmedämmschicht und eine Haftschicht haben. Die Haftschicht ist zwischen die Wärmedämmschicht und einen Grundwerkstoff zwischengefügt und weist zur Wär­ medämmschicht hin eine Alitierschicht mit dem Katalysator auf. Zur Ausbildung einer solchen Anordnung wird auf eine Baugruppe aus Grundwerkstoff und Haftschicht eine Edelme­ tallschicht galvanisch aufgebracht, dieses Zwischenprodukt Diffusionsglühung unterzogen, ein Aluminiumüberzug aufge­ bracht und erneut Diffusionsglühung ausgeführt. Im Anschluß wird die Wärmedämmschicht in einem Plasmaspritzprozeß vor­ gesehen. Es ergibt sich ein Bauteil mit hoher Oxidations- und Thermoschockbeständigkeit.

Claims (20)

1. Verfahren zur Reduktion eines Metalloxids, das die Schritte aufweist:

• a) Vorsehen eines Edelmetallkatalysators in einem gemeinsa­ men Raum mit dem Metalloxid, und
• b) gemeinsame Glühung des Edelmetallkatalysators und des Metalloxids.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metalloxid Al₂O₃ ist und die Glühung zumindest zeitweise bei einer Tempera­ tur von über 900°C ausgeführt wird.

3. Edelmetallkatalysator für ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Edelmetall Platin, Palladium oder Rhodium ist.

4. Beschichtung für ein thermisch hochbeanspruchtes Bauteil aus einem Grundwerkstoff mit
einer Wärmedämmschicht (3) zur thermischen Isolierung des Bauteils (1), und
einer Haftschicht (2), die zwischen dem Grundwerkstoff (1) des Bauteils und der Wärmedämmschicht (3) angeordnet ist, wobei die Haftschicht (2) zur Wärmedämmschicht (3) hin eine Edelmetall modifizierte Alitierschicht (22) aufweist.

5. Beschichtung nach Anspruch 4, wobei die Haftschicht (2) eine CoNiCrAlY-Haftschicht ist, und die Wärmedämmschicht (3) eine teilstabilisierte Zirkondioxidschicht ist.

6. Beschichtung nach Anspruch 5, wobei die Zirkondioxid­ schicht (3) mit Y₂O₃ oder Yb₂O₃ dotiert ist.

7. Beschichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Grundwerkstoff eine Nickel- und/oder Kobaltlegierung ist.

8. Beschichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Edelmetall Platin, Palladium oder Rhodium ist.

9. Trägermaterial für eine Wärmedämmschicht, in dem Alu­ miniumatome sowie bezüglich der Trennung von Aluminium und Sauerstoff katalytisch wirkende Edelmetallatome vorliegen.

10. Trägermaterial nach Anspruch 9, das CoNiCrAlY aufweist, wobei das Edelmetall Platin, Palladium oder Rhodium ist.

11. Verfahren zum Verbessern der Oxidationsbeständigkeit eines Werkstoffs, das die Schritte aufweist

• a) Überziehen einer Haftschicht (2), die den Werkstoff auf­ weist und sich auf einem Grundwerkstoff (1) eines Bauteils befindet, mit einer Edelmetallschicht (2a) und Diffusions­ glühung, wodurch ein Zwischenprodukt gebildet wird,
• b) Ausbilden eines Aluminiumüberzugs (2b) auf der Haft­ schicht (2) des Zwischenprodukts und Diffusionsglühung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Glühung in Schritt b) unter inerter Atmosphäre oder in Vakuum durchge­ führt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Edelme­ tall Platin, Palladium oder Rhodium ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Bedingungen für die Diffusionsglühungen und das Ausbilden des Aluminiumüberzuges (2b) in einer solchen Weise ausge­ wählt werden, daß das Verhältnis der Dicke (d) der Edelme­ tallschicht in Schritt a) zur Gesamtdicke (D) der Edelme­ tall modifizierten Altitierschicht 22 nach Schritt b) im wesentlichen 1 : 7 beträgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Edelmetallschicht in Schritt a) eine Dicke von zumindest 3 mm hat.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Haftschicht (2) in Schritt a) eine CoNiCrAlY-Haftschicht ist und der Grundwerkstoff (1) eine Nickel- und/oder Ko­ baltlegierung ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, das fer­ ner nach Schritt b) einen Schritt c) aufweist, in dem auf die Haftschicht (2) des zweiten Zwischenprodukts eine Wär­ medämmschicht (3) aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Wärmedämmschicht (3) eine teilstabilisierte Zirkondioxidschicht ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Zirkondioxid­ schicht (3) mit Y₂O₃ oder Yb₂O₃ dotiert ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei das Überziehen in Schritt a) galvanisch vorgenommen wird und in Schritt b) Gasphasenabscheidung zum Ausbilden des Alumi­ niumüberzugs (2b) als CVD-Schicht oder als PVD-Schicht vor­ genommen wird.