EP1492899A1 - Verfahren zur beschichtung eines bauteils - Google Patents
Verfahren zur beschichtung eines bauteilsInfo
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- C23C8/04—Treatment of selected surface areas, e.g. using masks
Definitions
- the invention relates to a method for coating a component according to the preamble of claim 1.
- the entire outer or inner surface of a component should not always be coated. This applies to all coating processes, e.g. Plasma spraying, PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition) processes.
- Parts of the coating must be removed where no coating was desired. This often happens through an abrasive removal of the coating in these areas, since the material of the coating adheres very well to the component or even reacts with it, e.g. if the component was coated with aluminum to carry out an alitation.
- the abrasive removal leads to damage or a change in the geometry of the component. This is e.g. in the case of sandblasting, in which the sand particles remove the aluminum from the component, for example.
- US Pat. No. 6,036,995 shows the need for masking by adhesive tapes, metal foils. Coating is carried out by applying slip. Metal foils do not adhere well to a substrate and therefore offer insufficient protection in a vapor deposition system in which the particles to be applied move in all directions. Adhesive tapes cannot withstand high temperatures.
- the object is achieved by a method according to claim 1.
- the surface in which no coating is desired is at least partially protected by a ceramic powder.
- FIGS. 4 and 5 further exemplary embodiments for the application of the method according to the invention.
- FIG. 1 shows a component 1, in particular a turbine blade of a gas turbine, for example consisting of a nickel or cobalt-based superalloy, which has a surface 4.
- the surface 4 of the component 1 is to be coated with a ceramic or metallic coating material 19, such as aluminum.
- the mask 7 consists of a suspension, a slip or a paste of a ceramic powder, in particular zirconium oxide, which is applied to the component 1 by immersing the component in the suspension, brushing, spraying or other types of application. The application can take place locally or over a large area. The mask 7 does not react with the component 1
- Masking 7 remains adhered to component 1 during the coating of component 1, for example due to the presence of an organic binder in the paste or suspension.
- the component 1 is coated with the coating material 19 by means of a CVD process (chemical vapor deposition) or PVD process (physical vapor deposition) or plasma spraying. Other types of coating are conceivable.
- Figure 2 shows the component 1 that has been coated. There are areas 25 on the surface 4 with a coating 13 on the component 1 where this is desired. There is also a coating 16 on the mask 7.
- the mask 7 can be easily removed, for example because it adheres to the component 1 only through the organic binder, there is no impairment of the component 1 in the regions 10 in which no coating was desired (FIG. 3). ,
- FIG. 4 shows a further application example for the method according to the invention.
- the component 1 can also have a cavity 22 in which a mask 7 is applied.
- the process is therefore also suitable for external and internal surfaces.
- FIG. 5 shows a further application example for the method according to the invention.
- a coating 13 is to take place in the cavity 22 of the component 1.
- a coating of an outer surface 28 of the component 1 is not desired, so that a mask 7 is applied to the outer surface 28 of the component 1.
- the entire component 1 with the masking 7 can be introduced into the coating process without coating in the area 10 in which no coating is desired, but only in the desired areas on an inner surface 31 of the component 1.
- the inner surface can likewise 31 are partially protected by masking.
- This is e.g. particularly useful for internal alitation of turbine blades for a gas turbine.
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Abstract
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils (1) weist eine Maskierung (7) auf, die zumindest teilweise aus einem Keramikpulver besteht und so nach der Beschichtung des Bauteils (1) leicht entfernt werden kann.
Description
Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Beschichtung von Bauteilen soll nicht immer die gesamte äußere oder innere Oberfläche eines Bauteils beschichtet werden. Dies gilt für sämtliche Beschichtungsverfahren, wie z.B. Plasmaspritzen, PVD- (physical vapour deposition) oder CVD- (chemical vapour deposition) Prozesse.
Teile der Beschichtung müssen dort entfernt werden, in denen 9keine Beschichtung erwünscht war. Dies geschieht oft durch eine abrasive Abtragung der Beschichtung in diesen Bereichen, da das Material der Beschichtung sehr gut auf dem Bauteil haftet oder sogar mit diesem reagiert, wenn z.B. das Bauteil mit Aluminium beschichtet wurde, um eine Alitierung durchzuführen .
Die abrasive Abtragung führt jedoch zu einer Schädigung oder Geometrieveränderung des Bauteils. Dies ist z.B. beim Sandstrahlen der Fall, bei dem die Sandpartikel bspw. das Aluminium von dem Bauteil wieder entfernen.
Die US-PS 6,036,995 zeigt die Notwendigkeit von Maskierungen durch Klebebänder, Metallfolien. Die Beschichtung erfolgt durch Auftrag von Schlicker. Metallfolien haften nicht gut auf einer Unterlagen und bieten daher unzureichenden Schutz in einer Bedampf ngsanlage, in der die aufzutragenden Teilchen sich in allen Richtungen bewegen. Klebebänder halten keine hohen Temperaturen aus.
Bei der US-PS 5, 985, 368- erfolgt eine Beschichtung durch einen Schlicker aus Keramik. Es findet keine Maskierung statt.
Die US-PS 6,283,714 zeigt die Notwendigkeit von Maskierungen bei Beschichtungen mit Aluminium. Durch eine bestimmte Anordnung innerhalb der Beschichtungsanlage wird aber vermieden, dass sich Aluminium auf den ungewünschten Stellen abscheidet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils aufzuzeigen, bei dem durch eine Maskierung eine Beschichtung in den unerwünschten Bereichen unterbleibt, wobei die Maskierung auf einfache Art und Weise entfernt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei wird die Oberfläche, in den Bereichen in denen keine Beschichtung erwünscht ist, zumindest teilweise durch ein Keramikpulver geschützt.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Verbesserungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 aufgelistet.
Ausführungsbeispiele sind in den nachfolgenden Figuren erläutert.
Es zeigen
Figur 1, 2, 3 die Verfahrensschritte gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 4, 5 weitere Ausführungsbeispiele für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 1 zeigt ein Bauteil 1, insbesondere eine Turbinenschaufel einer Gasturbine, bspw. bestehend aus einer Nickel- oder Cobalt- basierten Superlegierung, das eine Oberfläche 4 aufweist.
Die Oberfläche 4 des Bauteils 1 soll mit einem keramischen oder metallischen Beschichtungsmaterial 19, wie z.B. Aluminium, beschichtet werden.
Dabei gibt es Bereiche 10, in denen eine Beschichtung mit dem Beschichtungsmaterial 19 nicht erwünscht ist, wie z.B. ein Schaufelfuss (Befestigungsbereich) einer Turbinenschaufel.
Diese Bereiche 10 werden durch eine Maskierung 7 geschützt. Die Maskierung 7 besteht aus einer Suspension, einem Schlicker oder einer Paste eines Keramikpulvers, insbesondere Zirkoniumoxid, die durch Eintauchen des Bauteils in die Suspension, Bepinseln, Aufsprühen oder sonstige Auftragungsarten auf das Bauteil 1 aufgebracht wird. Die Auftragung kann lokal oder auch grossflächig erfolgen. Die Maskierung 7 reagiert nicht mit dem Bauteil 1. Die
Maskierung 7 bleibt während der Beschichtung des Bauteils 1 auf dem Bauteil 1 bspw. durch das Vorhandensein eines organischen Binders in der Paste oder der Suspension haften.
Die Beschichtung des Bauteils 1 mit dem Beschichtungsmaterial 19 erfolgt durch einen CVD-Prozess (Chemical vapour deposition) oder PVD-Prozess (phyiscal vapour deposition) oder Plasmaspritzen. Weitere Beschichtungsarten sind denkbar.
Figur 2 zeigt das Bauteil 1, das beschichtet worden ist. Es gibt Bereiche 25 auf der Oberfläche 4 mit einer Beschichtung 13 auf dem Bauteil 1, wo diese erwünscht ist. Ebenso gibt es eine Beschichtung 16 auf der Maskierung 7.
Da die Maskierung 7 einfach entfernt werden kann, weil sie bspw. nur durch den organischen Binder an dem Bauteil 1 haftet, kommt es in den Bereichen 10, in denen keine Beschichtung erwünscht war, auch zu keiner Beeinträchtigung des Bauteils 1 (Fig. 3) .
Die Maskierung 7 kann bspw. durch Abwaschen oder Trockeneisstrahlen entfernt werden.
Figur 4 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
Das Bauteil 1 kann auch einen Hohlraum 22 aufweisen, in dem eine Maskierung 7 aufgebracht wird. Das Verfahren eignet sich also auch für aussenliegende und innenliegende Flächen.
Figur 5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren. Bei dem Bauteil 1 soll eine Beschichtung 13 im Hohlraum 22 des Bauteils 1 erfolgen.
Eine Beschichtung einer äusseren Oberfläche 28 des Bauteils 1 ist nicht erwünscht, so dass eine Maskierung 7 auf die aussenliegende Fläche 28 des Bauteils 1 aufgebracht wird. So kann das ganze Bauteil 1 mit der Maskierung 7 in den Beschichtungsprozess eingeführt werden ohne dass eine Beschichtung in dem Bereich 10 erfolgt, in dem keine Beschichtung erwünscht ist, sondern nur in den gewünschten Bereichen auf einer Innenfläche 31 des Bauteils 1. Ebenso kann die Innenfläche 31 durch eine Maskierung teilweise geschützt werden.
Dies ist z.B. bei der Innenalitierung von Turbinenschaufeln für eine Gasturbine besonders sinnvoll.
Claims
1. Verfahren zur Beschichtung einer Oberfläche eines Bauteils, insbesondere einer Turbinenschaufel, das zumindest folgende Schritte umfasst :
- Aufbringung einer Maskierung auf bestimmte Bereiche der Oberfläche des Bauteils, die keine Beschichtung aufweisen sollen, - Beschichtung des Bauteils, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Maskierung (7) als Schicht aus einem Keramikpulver besteht, wobei zur Herstellung die Maskierungsschicht kein Binder verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Maskierung (7) aus einer Suspension mit dem Keramikpulver gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Maskierung (7) aus einer Paste mit einem Keramikpulver gebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Keramikpulver zumindest teilweise ein Zirkonoxidpulver ist .
5. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf das Bauteil (1) eine Aluminiumschicht aufgebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Beschichtung durch einen Chemical-vapour-deposition -
(CVD-) Prozess erfolgt.
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