EP1654402A1 - Verfahren zum reparieren von wärmedämmschichten mit lokalen beschädigungen - Google Patents

Verfahren zum reparieren von wärmedämmschichten mit lokalen beschädigungen

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Publication number
EP1654402A1
EP1654402A1 EP04762487A EP04762487A EP1654402A1 EP 1654402 A1 EP1654402 A1 EP 1654402A1 EP 04762487 A EP04762487 A EP 04762487A EP 04762487 A EP04762487 A EP 04762487A EP 1654402 A1 EP1654402 A1 EP 1654402A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermal barrier
barrier coating
local damage
electrophoresis
insulation layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04762487A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Bayer
Thomas Kränzler
Matthias Schmidt
Jürgen STEINWANDEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
MTU Aero Engines GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG, MTU Aero Engines GmbH filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1654402A1 publication Critical patent/EP1654402A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/20—Pretreatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/02—Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22—Servicing or operating apparatus or multistep processes

Definitions

  • the invention relates to a method for repairing thermal barrier coatings with local damage according to the preamble of claim 1.
  • a known method for repairing thermal barrier coatings with local damage present on the surface of the thermal barrier coating is described in EP 1 197 585 A2.
  • a ceramic paste is applied, the ceramic paste is thereby introduced in particular in the local damage.
  • the ceramic paste is a mixture of ceramic powder, a ceramic binder and a solvent.
  • a so-called ceramic repair layer is formed, wherein the ceramic binder forms a matrix in which the particles of the ceramic powder are embedded.
  • a disadvantage of this method is that the joints of the ceramic repair layer with the original W irmmed Mrs has insufficient stability.
  • the local damage on the surface of the thermal insulation layer is filled by means of electrophoretic deposition of thermal barrier coating material.
  • the damaged area which is also referred to as cavitation
  • the surface of the thermal barrier coating is advantageous by means of electrolysis, wherein the substrate coated with the thermal barrier coating has a positive polarity. is conditioned with reactive oxygen, also referred to as nascent oxygen conditioned.
  • the polarity is reversed, i.
  • the coated with the thermal barrier coating substrate is placed on negative potential.
  • the cavitation pretreated by means of the electrochemical process is then filled up with thermal insulation layer material. Due to the field profile of the applied electric field only the cavitation is filled with a high green density.
  • the thermal barrier coating material is present as a powder suspension for electrophoresis, wherein it advantageously contains nanoscale particles.
  • the thermal barrier coating material e.g. Yttrium partially stabilized zirconia (YSZ), lanthanum magnesium hexaaluminate, or a mixture thereof.
  • An advantage of the method according to the invention is that the electrophoresis in cavitation builds up a structure comparable to the undamaged thermal barrier coating. This increases the stability of the repaired component.
  • Another advantage is that with the method according to the invention, the final sintering process can take place at low temperatures below 1000 ° C.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen. Gemäß der Erfindung werden die lokalen Beschädigungen auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht mittels elektrophoretischer Abscheidung von Wärmedämmschichtmaterial aufgefüllt.

Description

Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Ein bekanntes Verfahren zur Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen wird in EP 1 197 585 A2 beschrieben. Auf ein Bauteil mit einer Wärmedämmschicht, welche lokale Beschädigungen aufweist, wird eine keramische Paste aufgetragen, wobei die keramische Paste dabei insbesondere in die lokalen Beschädigungen eingebracht wird. Die keramische Paste ist ein Gemisch aus keramischen Pulver, einem keramischen Bindemittel und einem Lösemittel. Mittels Aufheizen der keramischen Paste bildet sich eine sogenannte keramische Repairschicht, wobei das keramische Bindemittel eine Matrix bildet, in welcher die Partikel des keramischen Pulvers eingelagert sind.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Verbindungsstellen der keramischen Repairschicht mit der ursprünglichen W rmedämmschicht eine ungenügende Standfestigkeit aufweist.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein neues Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, lokale Beschädigungen auf der Oberfläche einer Wärmedämmschicht mit hoher Standfestigkeit zu reparieren.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführung der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung werden die lokalen Beschädigungen auf der Oberfläche des Warmedammschicht mittels elektrophoretischer Abscheidung von Wärmedämmschichtmaterial aufgefüllt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die beschädigte Stelle, welche auch als Kaviation bezeichnet wird, in der Wärmedämmschicht vorteilhaft zunächst einem elektrochemischen Prozeß unterzogen. Vorteilhaft wird hierbei die Oberfläche der Wärmedämmschicht mittels Elektrolyse, wobei das mit der Wärmedämmschicht beschichtete Substrat auf positives Po- tential gelegt wird, mit reaktiven Sauerstoff, auch als nascierender Sauerstoff bezeichnet, konditioniert.
Anschließend wird umgepolt, d.h. das mit der Wärmedämmschicht beschichtete Substrat wird auf negatives Potential gelegt. Mittels elektrophoretischer Abscheidung von Wärmedammschichtmaterial wird anschließend die mittels des elektrochemischen Prozesses vorbehandelten Kavitation mit Wärmedammschichtmaterial aufgefüllt. Aufgrund des Feldverlaufs des anliegenden elektrischen Feldes wird ausschließlich die Kavitation mit einer hohen Gründichte aufgefüllt.
Vorteilhaft liegt für die Elektrophorese das Wärmedammschichtmaterial als Pulversuspension vor, wobei es vorteilhaft nanoskalige Partikel enthält. Als Wärmedammschichtmaterial kann z.B. Yttrium teilstabilisiertes Zirkonoxid (YSZ), Lanthan-Magnesium-Hexaaluminat oder ein Gemisch daraus verwendet werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass mit der Elektrophorese in der Kavitation eine mit der unbeschädigten Wärmedämmschicht vergleichbare Struktur aufgebaut wird. Dadurch wird die Standfestigkeit des reparierten Bauteils erhöht.
Ein weiterer Vorteil ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der abschließende Sinterprozeß bei niedrigen Temperaturen unterhalb 1000°C stattfinden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Warmedammschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Beschädigungen auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht mittels elektrophoretischer Abscheidung von Wärmedammschichtmaterial aufgefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der elektrophoreti- schen Abscheidung von Wärmedammschichtmaterial die Oberfläche der Warmed mmschicht in einem elektrochemischen Prozeß, wobei das Substrat auf das die Warmed mmschicht aufgebracht ist auf positives Potential gelegt wird, mit reaktiven Sauerstoff konditioniert wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrophoretischen Abscheidung von Wärmedammschichtmaterial das Substrat auf das die Wärmedämmschicht aufgebracht ist auf negatives Potential gelegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Elektrophorese die W rmedämmschicht gesintert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels Elektrophorese in die lokalen Beschädigungen einzubringende Wärmedammschichtmaterial pulverförmig ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels Elektrophorese in die lokalen Beschädigungen einzubringende Wärmedammschichtmaterial mit Yttrium teilstabilisiertes Zirkonoxid, Lanthan-Magnesium- Hexaaluminat oder ein Gemisch daraus ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in die lokalen Beschädigungen einzubringende Wärmedammschichtmaterial nanoskalige Partikel enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass das mittels Elektrophorese in die lokalen Beschädigungen einzubringende Wärmedammschichtmaterial in einer Pulversuspension vorliegt.
9. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Reparatur von Fluggasturbinen.
EP04762487A 2003-08-01 2004-07-22 Verfahren zum reparieren von wärmedämmschichten mit lokalen beschädigungen Withdrawn EP1654402A1 (de)

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