EP1856306A1 - Bauteil, insbesondere gasturbinenbauteil - Google Patents

Bauteil, insbesondere gasturbinenbauteil

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EP1856306A1
EP1856306A1 EP06722548A EP06722548A EP1856306A1 EP 1856306 A1 EP1856306 A1 EP 1856306A1 EP 06722548 A EP06722548 A EP 06722548A EP 06722548 A EP06722548 A EP 06722548A EP 1856306 A1 EP1856306 A1 EP 1856306A1
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Wolfgang Eichmann
Falko Heutling
Karl-Heinz Manier
Markus Uecker
Thomas Uihlein
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MTU Aero Engines GmbH
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Definitions

  • Component in particular gas turbine component
  • the invention relates to a component, in particular a gas turbine component, according to the preamble of patent claim 1.
  • Components of a gas turbine such as the rotor blades, are provided with special anti-wear coatings to provide oxidation resistance, corrosion resistance, or erosion resistance on the surfaces.
  • the components of gas turbines are subject to wear during operation of the same or can be damaged in any other way.
  • it is generally necessary to remove or remove the wear-resistant coating from the part to be repaired in regions, partially or in total.
  • the removal or removal of coatings is also referred to as stripping.
  • stripping In the stripping process, a distinction is made between those in which the stripping takes place by mechanical means, by chemical means or by electrochemical means.
  • the present invention is based on the problem of creating a novel component, in particular a novel gas turbine component.
  • a barrier layer is positioned between the base body and the wear protection coating in order to protect the base body during a chemical or electrochemical stripping of the component.
  • a barrier layer between the main body and the wear protection coating of a coated component.
  • the barrier layer protects the main body of the component in a chemical or electrochemical stripping against attack by the stripping.
  • the barrier layer is resistant to chemical and electrochemical descaling.
  • the barrier layer preferably has a material composition adapted to the material composition of the base body, the material of the barrier layer being enriched or alloyed with a platinum group element and / or with nickel and / or with molybdenum in relation to the base material of the base body.
  • Fig. 1 is a schematic cross section through an inventive component.
  • the wear protection coating 12 is a multi-layer or multi-layer wear protection coating 12 made of the layers 13, 14 and 15.
  • the layers 13, 14 and 15 of the wear protection coating 12 may alternately comprise relatively hard and relatively soft layers or layers Act positions.
  • the number of layers of wear protection coating 12 is arbitrary and of minor importance to the present invention.
  • a barrier layer 16 is positioned between the wear protection coating 12 and the main body 11 of the construction according to the invention.
  • the barrier layer 16 is arranged between the main body 11 and the lowermost or innermost layer 13 of the wear-resistant coating 12.
  • the barrier layer 16 assumes the function of protecting the main body 11 against chemical attack during electrochemical or stratification of the component 10.
  • the barrier layer 16 is therefore resistant to chemical or electrochemical stripping and is not attacked or removed in such stripping, so that the base material of the base body 11 is not attacked or removed.
  • the barrier layer 16 has a material composition which is adapted to the material composition of the base body 11.
  • both the base body 11 and the barrier layer 16 are formed from a titanium-based alloy.
  • the material of the barrier layer 16 is enriched or alloyed with the base material of the base body 11 with at least one element of the platinum group and / or nickel and / or molybdenum.
  • the material of the barrier layer 16 platinum in a proportion of at least 0.05 wt .-% have.
  • the material of the barrier layer 16 palladium in a proportion of at least 0.05 wt .-% have.
  • the material of the barrier layer 16 may comprise nickel in a proportion of at least 0.50 wt .-% and / or molybdenum in a proportion of at least 4.00 wt .-%.
  • nickel in a proportion of at least 0.50 wt .-% and / or molybdenum in a proportion of at least 4.00 wt .-%.
  • One or more of these elements may be present in the above defined portions in the barrier layer 16.
  • the barrier layer protects the base material of the base body from attack during chemical stripping and during electrochemical stripping of the component. This ensures that in a stripping the material properties of the base material of the body are not adversely affected.
  • Another advantage of the barrier layer is that it is relatively smooth. Thus, after a delamination, a significantly better connection of a newly applied wear protection coating on the base body can be made possible than would be possible in the prior art in a body attacked or etched by the de-coating. Since the barrier layer has a material composition adapted to the material composition of the base body, there are no adaptation problems for the wear protection coating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Gasturbinenbauteil, mit einem Grundkörper (11) aus einem Grundwerkstoff und mit einer auf eine Oberfläche des Grundkörpers (11) aufgebrachten Verschleißschutzbeschichtung (12), insbesondere einer Schutzbeschichtung gegenüber Korrosion und/oder Oxidation und/oder Erosion. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Grundkörper (11) und der Verschleißschutzbeschichtung (12) eine Sperrschicht (16) positioniert, um den Grundkörper (11) bei einer chemischen oder elektrochemischen Entschichtung des Bauteils (10) zu schützen.

Description

Bauteil, insbesondere Gasturbinenbauteil
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Gasturbinenbauteil, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bauteile einer Gasturbine, wie zum Beispiel die Laufschaufeln, sind zur Bereitstellung einer Oxidationsbeständigkeit, einer Korrosionsbeständigkeit oder auch einer Erosionsbeständigkeit an den Oberflächen mit speziellen Verschleißschutzbeschichtungen versehen. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs derselben einem Verschleiß oder können auf sonstige Art und Weise beschädigt werden. Zur Reparatur von Beschädigungen ist es in der Regel erforderlich, vom zu reparierenden Bauteil die Verschleißschutzbeschichtung bereichsweise, teilweise oder auch insgesamt zu entfernen bzw. abzutragen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Entschichten. Bei den Ent- schichtungsverfahren unterscheidet man solche, bei denen die Entschich- tung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt.
Bei der chemischen oder auch elektrochemischen EntSchichtung eines Bauteils besteht die Gefahr, dass auch der Grundwerkstoff des mit der Verschleißschutzbeschichtung beschichteten "Grundkörpers angegriffen sowie abgetragen wird. Dies kann bei einigen Grundwerkstoffen, so z . B. bei Titanbasislegierungen, zu einer Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften führen. So kann bei Titanbasislegierungen die sogenannte HCF-Festigkeit vermindert werden. Demzufolge müssen nach dem Stand der Technik bei der EntSchichtung von Bauteilen aufwendige Maßnahmen getroffen werden, um einen Angriff des Grundwerkstoffs des Grundkörpers zu vermeiden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Bauteil, insbesondere ein neuartiges Gasturbinenbauteil, zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Bauteil, insbesondere ein Gasturbinenbau- teil, gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Grundkörper und der Verschleißschutzbeschichtung eine Sperrschicht positioniert, um den Grundkörper bei einer chemischen oder elektrochemischen EntSchichtung des Bauteils zu schützen. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zwischen den Grundkörper und die Verschleißschutzbeschichtung eines beschichteten Bauteils eine Sperrschicht anzuordnen. Die Sperrschicht schützt den Grundkörper des Bauteils bei einer chemischen oder auch elektrochemischen Ent- schichtung vor einem Angriff durch die Entschichtung . Insofern besteht bei einer chemischen oder elektrochemischen Entschichtung eines derartigen Bauteils keine Gefahr mehr, dass die Werkstoffeigenschaften des Grundwerkstoffs des Grundkörpers negativ beeinträchtigt werden. Die Sperrschicht ist gegenüber einer chemischen sowie elektrochemischen Entschichtung resistent.
Vorzugsweise weist die Sperrschicht eine an die WerkstoffZusammensetzung des Grundkörpers angepasste WerkstoffZusammensetzung auf, wobei der Werkstoff der Sperrschicht gegenüber dem Grundwerkstoff des Grundkörpers mit einem Element der Platingruppe und/oder mit Nickel und/oder mit Molybdän angereichert bzw. legiert ist.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert . Dabei zeigt :
Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil .
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 in größerem Detail beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil 10, wobei das Bauteil 10 aus einem Grundkörper 11 und einer auf eine Oberfläche des Grundkörpers 11 aufgebrachten Verschleißschutzbeschichtung 12 besteht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Verschleißschutzbeschichtung 12 um eine mehrlagige bzw. mehrschichtige Verschleißschutzbeschichtung 12 aus den Lagen 13 , 14 und 15. Bei den Lagen 13, 14 und 15 der Verschleißschutzbeschichtung 12 kann es sich abwechselnd um relativ harte sowie relativ weiche Schichten bzw. Lagen handeln. Die Anzahl der Lagen der Verschleißschutzbeschichtung 12 ist beliebig und für die hier vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung .
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist zwischen der Verschleißschutzbeschichtung 12 und dem Grundkörper 11 des erfindungsgemäßen Bau- teils 10 eine Sperrschicht 16 positioniert. Die Sperrschicht 16 ist dabei zwischen dem Grundkörper 11 und der untersten bzw. innersten Lage 13 der Verschleißschutzbeschichtung 12 angeordnet. Die Sperrschicht 16 übernimmt die Funktion, den Grundkörper 11 bei einer chemischen oder auch elektrochemischen Entschichtung des Bauteils 10 vor einem Angriff zu schützen. Die Sperrschicht 16 ist demnach gegenüber einer chemischen oder elektrochemischen Entschichtung resistent und wird bei einer solchen Entschichtung nicht angegriffen bzw. abgetragen, so dass auch der Grundwerkstoff des Grundkörpers 11 nicht angegriffen bzw. abgetragen wird.
Die Sperrschicht 16 verfügt über eine WerkstoffZusammensetzung, die an die WerkstoffZusammensetzung des Grundkörpers 11 angepasst ist. Vorzugsweise sind sowohl der Grundkörper 11 als auch die Sperrschicht 16 aus einer Titanbasislegierung gebildet. Der Werkstoff der Sperrschicht 16 ist gegenüber dem Grundwerkstoff des Grundkörpers 11 mit mindestens einem E- lement der Platingruppe und/oder mit Nickel und/oder Molybdän angereichert bzw. legiert.
So kann der Werkstoff der Sperrschicht 16 Platin in einem Anteil von mindestens 0,05 Gew.-% aufweisen. Ebenso kann der Werkstoff der Sperrschicht 16 Palladium in einem Anteil von mindestens 0,05 Gew.-% aufweisen. Ebenso kann der Werkstoff der Sperrschicht 16 Nickel in einem Anteil von mindestens 0,50 Gew.-% und/oder Molybdän in einem Anteil von mindestens 4,00 Gew.-% aufweisen. Eines oder auch mehrere dieser Elemente können in den oben definierten Anteilen in der Sperrschicht 16 vorhanden sein.
Wie bereits erwähnt, schützt die Sperrschicht den Grundwerkstoff des Grundkörpers vor einem Angriff bei einer chemischen Entschichtung sowie bei einer elektrochemischen Entschichtung des Bauteils. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einer Entschichtung die Werkstoffeigenschaften des Grundwerkstoffs des Grundkörpers nicht negativ beeinträchtigt werden. Ein weiterer Vorteil der Sperrschicht liegt darin, dass diese relativ glatt ist. So kann nach einer Entschichtung eine deutlich bessere Anbindung einer neu aufzubringenden Verschleißschutzbeschichtung am Grundkörper ermöglicht werden, als dies nach dem Stand der Technik bei einem durch das Entschichten angegriffenen bzw. angeätzten Grundkörper möglich wäre. Da die Sperrschicht eine an die WerkstoffZusammensetzung des Grundkörpers angepassten WerkstoffZusammensetzung aufweist, ergeben sich keine Anpassungsprobleme für die Verschleißschutzbeschichtung.

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil, insbesondere Gasturbinenbauteil, mit einem Grundkörper (11) aus einem Grundwerkstoff und mit einer auf eine Oberfläche des Grundkörpers (11) aufgebrachten Verschleißschutzbeschichtung (12), insbesondere einer Schutzbeschichtung gegenüber Korrosion und/oder Oxidation und/oder Erosion, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundkörper (11) und der Verschleißschutzbeschich- tung (12) eine Sperrschicht (16) positioniert ist, um den Grundkörper (11) bei einer chemischen oder elektrochemischen Entschichtung des Bauteils (10) zu schützen.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (16) eine an die WerkstoffZusammensetzung des Grundkörpers (11) angepasste WerkstoffZusammensetzung aufweist.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Sperrschicht (16) gegenüber dem Grundwerkstoff des Grundkörpers (11) mit mindestens einem Element der Platingruppe und/oder mit Nickel und/oder mit Molybdän angereichert bzw. legiert ist.
4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Sperrschicht (16) Platin in einem Anteil von mindestens 0,05 Gew.-% aufweist.
5. Bauteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Sperrschicht (16) Palladium in einem Anteil von mindestens 0,05 Gew.-% aufweist.
6. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Sperrschicht (16) Nickel in einem Anteil von mindestens 0,50 Gew.-% aufweist.
7. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Sperrschicht (16) Molybdän in einem Anteil von mindestens 4,00 Gew.-% aufweist.
8. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff des Grundkörpers (11) und der Werkstoff der Sperrschicht (16) Titanbasislegierungen sind.
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