EP2061613A1 - Verfahren zum herstellen einer partikel enthaltenden nutzschicht und funktionselement mit einer solchen schicht - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer partikel enthaltenden nutzschicht und funktionselement mit einer solchen schicht

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Publication number
EP2061613A1
EP2061613A1 EP06791387A EP06791387A EP2061613A1 EP 2061613 A1 EP2061613 A1 EP 2061613A1 EP 06791387 A EP06791387 A EP 06791387A EP 06791387 A EP06791387 A EP 06791387A EP 2061613 A1 EP2061613 A1 EP 2061613A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particle
core
shell
functional element
nanoparticles
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Withdrawn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
EP06791387A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rene Jabado
Jens Dahl Jensen
Ursus KRÜGER
Daniel Körtvelyessy
Volkmar LÜTHEN
Ralph Reiche
Michael Rindler
Raymond Ullrich
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2061613A1 publication Critical patent/EP2061613A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01D5/12—Blades
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    • F01D5/288—Protective coatings for blades
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/70—Treatment or modification of materials
    • F05D2300/702—Reinforcement

Definitions

  • the invention relates to a method having the features according to the preamble of claim 1.
  • the term "wear layer” is to be understood in this context, a layer which has a technical benefit, for example, shows a catalytic effect or a protective effect for one with the Wear layer coated object unfolded.
  • Such a method is known from European Patent EP 1 548 134.
  • a wear layer is formed from a metal matrix material into which nanoparticles are embedded.
  • the proportion of nanoparticles is between 4 and 30%.
  • the composite layer in this way can be used for example for turbines.
  • the invention has for its object to provide a method for forming a wear layer whose properties can be set very accurately.
  • the invention provides that in the Nutz Mrsmaterial particles are introduced which have a particle core and a particle shell surrounding the particle core, wherein the material of the particle core is chemically active than that of the particle shell and wherein the material of the particle shell allows outdiffusion of material of the particle core through the particle shell into the useful layer material.
  • a significant advantage of the method according to the invention is that a temporal control of the effect of the particles can be carried out in a very simple manner by the inactive shell of the particles. It has been found by the inventor that particles of an active material consume rather quickly, because they react with oxygen, for example, so that their effect is not very long. Due to the consumption of the particles, the wear layers, whose properties are mostly significantly influenced by the particles, also change, as a rule, worsen, so that the achievable life of the wear layer is limited. At this point, the invention starts in that the particles are provided with a particle shell or a particle shell which is inactive than the particle core. The particles (atoms or molecules) of the particle core must thus first diffuse through the shell before they can unfold their effect within the wear layer. By a suitable choice of Schalential. Jacket material and / or the jacket thickness can thus control the interaction of the active particle core with the wear layer and thus increase the life of the wear layer.
  • Nanoparticles are introduced into the useful layer material as particles.
  • Nanoparticles are particles that have a particle size in the nanometer range (1 nm to 1000 nm) and mostly show chemical and physical properties that differ from those of their particulate material as such.
  • the sub Different properties of the nanoparticles are based on the relatively large outer surface relative to their volume.
  • the active particle core preferably consists of a less noble material or of a less inert material than the particle shell.
  • the particle core may be made of a material that is very reactive with oxygen and chemically binds free oxygen atoms within the wear layer; In this way, the concentration of oxygen in the wear layer can be reduced and corrosion of the material of the wear layer can be prevented, at least reduced.
  • the core material thus acts as a sacrificial material that reduces the concentration of oxygen.
  • the material of the particle core is less noble or less inert than the material of the wear layer.
  • the material of the particle shell is at least as noble as the material of the useful layer, preferably nobler than the latter Particle cores are used up, but the particle shell of the nanoparticles remains intact.
  • Nanoparticles whose core material consists of aluminum, magnesium, iron, zinc or a mixture of these materials are particularly suitable as a corrosion brake; the use of these materials is accordingly considered advantageous.
  • nanoparticles are used whose mantle material consists of a nobler metal or metal mixture than the core material; The nuclear material then clearly forms a kind of sacrificial anode.
  • nanoparticles can be used whose shell material consists of a metal oxide, in particular aluminum oxide. It is also conceivable to use nanoparticles whose jacket material consists of a glass (eg spin-on-glass) or enamel.
  • a material combination is preferably selected in which the core material and the jacket material have the same or at least similar coefficients of thermal expansion (deviation preferably less than 10%) in order to prevent the shell or shell from bursting or bursting when heated.
  • an amorphous cladding material eg amorphous Al 2 O 3
  • amorphous materials are generally more mechanically flexible and thus adapt well to a change in the core size of the particle can.
  • the wear layer material contains or is formed by MCrAlY material (metal matrix material based on chromium, aluminum and yttrium).
  • the wear layer is applied to a functional element, such as a turbine part, in particular a turbine blade.
  • the functional element is coated with MCrAlY material and nanoparticles as a wear layer and if a temperature protection layer is applied thereto.
  • a temperature protection layer for example, a TBC (thermal barrier coating) layer can be applied on the basis of a columnar zirconium oxide ceramic layer.
  • a wear layer can be applied to the functional element, which comprises or consists of the functional element material and the nanoparticles.
  • a further layer comprising MCrAlY material with or without additional nanoparticles having the core / shell structure described in the introduction.
  • a temperature protection layer TBC layer
  • TBC layer can also be applied to such a further layer or further wear layer in order to increase the temperature resistance.
  • the invention also relates to a functional element with a particle-containing wear layer.
  • particles, in particular nanoparticles are contained in the useful layer material Particle core and having the particle core surrounding Parti- kelmantel, wherein the material of the particle core is more active than that of the particle shell and wherein the material of the particle shell allows outdiffusion of particles of the particle core through the particle shell into the Nutztikffleterial.
  • the functional element can be, for example, a turbine element, in particular a turbine blade.
  • the invention also relates to nanoparticles for the production of useful layers.
  • the nanoparticles have a particle core and a particle shell surrounding the particle core, the material of the
  • Particle core is more active than that of the particle shell and wherein the material of the particle shell allows outdiffusion of particles of the particle core through the particle shell and out of the respective nanoparticle out.
  • the particle core consists of a material which is more reactive to oxygen than the particle shell.
  • the core material preferably consists of aluminum, magnesium, iron, zinc or a mixture of these materials.
  • the jacket material is made of a more noble metal or metal mixture than the core material.
  • the cladding material may consist of a metal oxide, in particular aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • the jacket material may be formed of a glass or enamel.
  • the invention also relates to a method for producing nanoparticles.
  • the invention provides that a particle core is formed and this is surrounded by a particle shell, wherein for the particle shell an inactive material is selected as for the particle core which allows outdiffusion of particles of the particle core through the particle shell and out of the respective nanoparticle out.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a spherical nanoparticle with a core / shell structure
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a columnar or rod-shaped nanoparticle with a core / shell
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an arrangement for producing microparticles
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an arrangement for producing nanoparticles with the microparticles according to FIG. 3
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of an arrangement for producing nanoparticles
  • FIG. 6 shows, by way of example, a section of a turbine blade, not shown in greater detail, with one
  • FIG. 7 shows, by way of example, a section of a turbine blade (not shown in more detail) with a
  • Wear layer based on turbine blade material with nanoparticles with core / shell structure
  • FIG. 8 shows, by way of example, a section of a turbine blade (not shown in detail) with a
  • Wear layer based on turbine blade material with nanoparticles with core / shell structure and a layer of MCrAlY material and
  • FIG. 9 shows, by way of example, a section of a turbine blade (not shown in detail) with a wear layer based on turbine blade material with nanoparticles with core / shell structure and a further wear layer of MCrAlY material with nanoparticles with core / shell structure located thereon ,
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a nanoparticle or nanoparticle 10.
  • the nanoparticle 10 thus has a core / shell structure.
  • the material K of the particle core 20 is chemically more active than the material M of the particle shell 30.
  • the core material K is aluminum and the shell material M is aluminum oxide.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a nanotube 10.
  • the nanoparticle is rod-shaped and not spherical.
  • the internal structure is comparable.
  • the nanoparticle 10 according to FIG. 2 also has a particle core 20, which is surrounded by a shell or a particle shell 30.
  • microparticles MP are formed by comminuting starting material 70 for producing the particle core 20 of the nanoparticles 10, for example in a shredder 80, by means of shredding.
  • the microparticles MP are made of aluminum, for example.
  • the microparticles MP are subsequently processed further to particle cores 20 for the nanoparticles 10.
  • the microparticles MP are stored in a container 100 and passed from there to a nanoparticle production device 110.
  • nanoparticles are produced which form the aluminum particle cores 20 according to FIGS. 1 or 2 (see FIG.
  • the production of the particle cores 20 on the basis of the microparticles MP can, for example, take place within the framework of an atomization step in which the microparticles MP are split into their atoms and the split-up atoms are reassembled to form the particle cores 20.
  • the atomization of the microparticles MP can be carried out, for example, by flame spraying on the basis of acetylene or by the action of a plasma.
  • a plasma can be formed, for example, with a DC arc, an AC light arc or a pulsed arc.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment for the production of the particle cores 20.
  • starting material 200 which is located in a container 210 and passes from this to a plasma torch 220, which heats the starting material 200 to a temperature above 10000 0 C.
  • the starting material 200 is vaporized, so that material clusters are formed in the nanoformate, referred to below as nanoclusters.
  • the nanoclusters form the particle cores 20 for the further production of the nanoparticles 10 with core / shell structure according to FIGS. 1 and 2.
  • the mode of operation of the plasma burner 220 is based on simplified description that the high temperature of a plasma decomposes the starting material 200 into its atoms and then condenses the atoms back into nanoparticles or nanoclusters as particle cores 20 in the course of condensation or condensation the further production of the nanoparticles 10 with core / shell
  • the particle cores 20 are subsequently coated with the particle shell 30;
  • an oxide layer may be formed by oxidation in an oxygen-containing gas.
  • the particle cores can also be coated with a glass or ceramic layer;
  • a glass layer may be applied using a SOG (spin on glass) glass liquid which is subsequently cured to form the glass layer.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a functional element in the form of a turbine blade 300; however, for purposes of clarity, only a portion of the turbine blade 300 is shown.
  • the turbine blade material contains, for example, cobalt nickel (CoNi) having a composition of " about 50%: 50%. "
  • the cobalt nickel content of the turbine blade material may be about 90%.
  • a wear layer 310 is applied in the form of an S ⁇ hutzbeSchichtung.
  • the wear layer 310 consists for example of MCrAlY material 320 with nanoparticles 10 contained therein.
  • the nanoparticles have a core / shell structure, as has been shown by way of example in FIGS. 1 and 2.
  • the core material consists for example of aluminum, magnesium, iron, zinc or a mixture of these materials; Below is an example of an aluminum core.
  • a temperature protection layer 330 which is formed for example by a zirconium oxide ceramic layer with a columnar structure.
  • the materials of the nanoparticles 10 are selected such that the core material K of the particle cores 20 can diffuse through the particle shell 30.
  • aluminum enters the MCrAlY material 320 at an exit velocity corresponding to the diffusion rate.
  • the core material is preferably chosen chemically base and therefore more corrosion than the material of MCrAlY material 320.
  • nanoparticles with a Kerhmaterfal aluminum are suitable.
  • the cladding material is more noble than the core material; This ensures that the core material first corrodes and the jacket material remains unaffected.
  • a noble metal, oxide, glass or enamel may be considered as the cladding material.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a functional element in the form of a turbine blade 300.
  • the wear layer 400 contains turbine blade material 410 into which the nanoparticles 10 are integrated.
  • a temperature protection layer 430 which is formed, for example, by a zirconium oxide ceramic layer with a columnar structure.
  • the core material K of the nanoparticles 10 is preferably selected such that it is both less noble than the cladding material and less noble than the turbine blade material 410; thus, it can bind oxygen entering the turbine blade material 410 and protect the turbine blade material.
  • the core material consists for example of aluminum, magnesium, iron, zinc or a mixture of these materials.
  • the jacket material is preferably nobler than the turbine blade material 410; This prevents premature dissolution of the jacket material, for example by corrosion.
  • FIG. 8 shows a third exemplary embodiment of a functional element in the form of a turbine blade 300.
  • the wear layer 400 which is formed by the turbine blade material 410 and the nanoparticles 10 contained therein (eg with an Al / Al 2 O 3 core shell structure), is located on the wear layer 400 is another layer 500.
  • This further layer 500 consists for example of MCrAlY material and is below a temperature protection layer 510, which may be formed by a zirconia ceramic layer having a columnar structure.
  • the further layer 500 acts "less noble” than the wear layer 400, so that it serves as a sacrificial layer . This means that first the further layer 500 will corrode, thus protecting the wear layer 400. Only when the further layer 500 is consumed or if it is damaged, there will be corrosion of the underlying wear layer 400. However, the corrosion of the wear layer 400 is still delayed or braked by the nanoparticles 10, so that a very long service life of the wear layer 400 is achieved.
  • FIG. 9 shows a fourth exemplary embodiment of a turbine blade 300.
  • a further wear layer 600 is located on the wear layer 400, which is formed by the turbine blade material 410 and nanoparticles 10 contained therein.
  • This further wear layer 600 consists, for example, of MCrAlY material 610 with nanoparticles 10 which may, for example, have an Al / Al 2 O 3 core-shell structure.
  • the function of the further wear layer 600 is to protect the underlying wear layer 400. Only when the If further wear layer 600 is used up or damaged, corrosion of underlying wear layer 400 will occur.
  • a temperature protection layer may be located, which is identified in FIG. 9 by the reference numeral 620 and which is formed, for example, by a zirconium oxide ceramic layer having a columnar structure.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf ein Verfahren zum Herstellen einer Partikel (10) enthaltenden Nutzschicht (310, 400, 600). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in das Nutzschichtmaterial (320, 410, 610) Partikel eingebracht werden, die einen Partikelkern (20) und eine den Partikelkern umgebenden Partikelmantel (30) aufweisen, wobei das Material (K) des Partikelkerns chemisch aktiver als das des Partikelmantels ist und wobei das Material (M) des Partikelmantels eine Ausdiffusion des Materials des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch in das Nutzschichtmaterial erlaubt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer Partikel enthaltenden Nutzschicht und Funktionselement mit einer solchen Schicht
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter dem Begriff „Nutzschicht" ist in diesem Zusammenhang eine Schicht zu verstehen, die einen technischen Nutzen aufweist, beispielsweise eine katalytische Wirkung zeigt oder eine Schutzwirkung für einen mit der Nutzschicht beschichteten Gegenstand entfaltet .
Ein derartiges Verfahren ist aus der europäischen Offenle- gungsschrift EP 1 548 134 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Nutzschicht aus einem Metall-Matrix-Material gebildet, in das Nanopartikel eingebettet werden. Der Anteil der Nano- partikel beträgt zwischen 4 und 30 %. Die in dieser Weise zusammengesetzte Schicht kann beispielsweise für Turbinen eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bilden einer Nutzschicht anzugeben, deren Eigenschaften sich sehr genau einstellen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in das Nutzschichtmaterial Partikel eingebracht werden, die einen Partikelkern und eine den Partikelkern umgebenden Partikelmantel aufweisen, wobei das Material des Partikelkerns chemisch aktiver als das des Partikelmantels ist und wobei das Material des Partikelmantels eine Ausdiffusion von Material des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch in das Nutz- schichtmaterial erlaubt .
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die inaktivere Schale der Partikel eine zeitliche Steuerung der Wirkung der Partikel in sehr einfacher Weise erfolgen kann. Erfinderseitig wurde festgestellt, dass Partikel aus einem aktiven Material sich mitun- ter recht schnell verbrauchen, weil sie beispielsweise mit Sauerstoff reagieren, so dass ihre Wirkung nicht sehr lang ist. Aufgrund des Verbrauchs der Partikel werden sich die Nutzschichten, deren Eigenschaften meist maßgeblich von den Partikeln beeinflusst werden, ebenfalls verändern, in der Re- gel verschlechtern, so dass die erreichbare Lebensdauer der Nutzschicht begrenzt ist. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem die Partikel mit einem Partikelmantel bzw. einer Partikelschale versehen werden, die inaktiver als der Partikelkern ist. Die Teilchen (Atome bzw. Moleküle) des Par- tikelkerns müssen somit zunächst durch die Schale hindurch diffundieren, bevor sie innerhalb der Nutzschicht ihre Wirkung entfalten können. Durch eine geeignete Wahl des Schalenbzw. Mantelmaterials und/oder der Manteldicke lässt sich somit die Wechselwirkung des aktiven Partikelkerns mit der Nutzschicht steuern und somit die Lebensdauer der Nutzschicht erhöhen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Partikel Nanopartikel in das Nutz- Schichtmaterial eingebracht werden. Bei Nanopartikeln handelt es sich um Partikel, die eine Partikelgröße im Nanometerbe- reich (1 nm bis 1000 nm) aufweisen sowie meistens chemische und physikalische Eigenschaften zeigen, die sich von denen ihres Partikelmaterials als solchem unterscheiden. Die unter- schiedlichen Eigenschaften der Nanopartikel beruhen auf der relativ großen äußeren Oberfläche relativ zu ihrem Volumen.
Vorzugsweise besteht der aktive Partikelkern aus einem uned- leren Material bzw. aus einem weniger inerten Material als der Partikelmantel. Beispielsweise kann der Partikelkern aus einem Material bestehen, dass sehr reaktionsfreudig mit Sauerstoff ist und freie Sauerstoffatome innerhalb der Nutzschicht chemisch bindet; in dieser Weise lässt sich die Kon- zentration von Sauerstoff in der Nutzschicht reduzieren und eine Korrosion des Materials der Nutzschicht verhindern, zumindest reduzieren. Das Kernmaterial wirkt somit als Opfermaterial, das die Konzentration von Sauerstoff reduziert.
Besonders bevorzugt ist das Material des Partikelkerns unedler bzw. weniger inert als das Material der Nutzschicht. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird erreicht, dass beispielsweise Sauerstoffatome innerhalb der Nutzschicht von den ausdiffundierten freien Teilchen des Partikelkerns eingefan- gen werden, so dass die Nutzschicht nicht, zumindest weniger als sonst, korrodiert.
Die Eigenschaft eines Materials, insbesondere eines Metalls, edel oder unedel zu sein, ergibt sich aus dem jeweiligen Re- doxpotential bzw. der elektrochemischen Spannungsreihe; die nachfolgende beispielhafte und nicht abschließend gemeinte
Liste mit für Nanopartikel geeigneten Metallen ist von unedel nach edel bzw. im Hinblick auf ansteigende Redoxpotentiale sortiert :
Lithium -3 V
Magnesium -2,4 V
Aluminium -1,7 V
Zink -0,8 V Silber +0,8 V Palladium +0,9 V
Um zu vermeiden, dass der Partikelmantel beispielsweise durch Korrosion verbraucht wird und somit seine Eigenschaft als
„Diffusionsbremse" verliert, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Material des Partikelmantels zumindest so edel wie das Material der Nutzschicht, vorzugsweise edler als dieses, ist. SauerstoffVerbindungen werden somit zuerst mit dem Material des Partikelkerns und nachfolgend mit der Nutzschicht erfolgen, sobald die Partikelkerne aufgebraucht sind; der Partikelmantel der Nanopartikel bleibt dagegen erhalten.
Insbesondere als Korrosionsbremse sind Nanopartikel geeignet, deren Kernmaterial aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien besteht; die Verwendung dieser Materialien wird demgemäß als vorteilhaft angesehen.
Beispielsweise werden Nanopartikel verwendet, deren Mantelma- terial aus einem edleren Metall oder Metallgemisch als dem Kernmaterial besteht; das Kernmaterial bildet dann anschaulich eine Art Opferanode. Alternativ können Nanopartikel verwendet werden, deren Mantelmaterial aus einem Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid besteht. Auch ist es denkbar, Na- nopartikel zu verwenden, deren Mantelmaterial aus einem Glas (z. B. Spin-On-Glas) oder Emaille besteht.
Bei der Materialwahl wird vorzugsweise eine Materialkombination gewählt, bei der das Kernmaterial und das Mantelmaterial gleiche oder zumindest ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten (Abweichung vorzugsweise kleiner als 10%) aufweisen, um ein Ab- oder Aufplatzen der Schale bzw. des Mantels bei einer Erwärmung zu verhindern. Um ein Ab- oder Aufplatzen zu vermeiden, kann auch ein amorphes Mantelmaterial (z. B. amorphes Al2O3) gewählt werden, weil amorphe Materialien in der Regel mechanisch flexibeler sind und sich einer Änderung der Kerngröße des Partikels so- mit gut anpassen können.
Im Hinblick auf die Herstellung temperaturbeständiger Schutzschichten wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Nutzschichtmaterial MCrAlY-Material (Metallmatrixmaterial auf der Basis von Chrom, Aluminium und Yttrium) enthält oder dadurch gebildet ist.
Beispielsweise wird die Nutzschicht auf einem Funktionselement, wie einem Turbinenteil, insbesondere einer Turbinen- schaufei, aufgebracht.
Mit Blick auf eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit des Funktionselements wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Funktionselement mit MCrAlY-Material und Nanopartikeln als Nutzschicht beschichtet wird und wenn darauf eine Temperaturschutzschicht aufgebracht wird. Als Temperaturschutzschicht kann beispielsweise eine TBC (Thermal barrier coating) -Schicht auf der Basis einer säulenförmigen Zirkonoxid-Keramikschicht aufgetragen werden.
Alternativ kann auf dem Funktionselement eine Nutzschicht aufgebracht werden, die das Funktionselementmaterial und die Nanopartikel aufweist bzw. daraus besteht. Optional kann auf eine solche Nutzschicht außerdem eine weitere Schicht aufge- bracht werden, die MCrAlY-Material mit oder ohne zusätzliche Nanopartikel mit dem eingangs beschriebenen Kern/Mantel- Aufbau aufweist. Auch auf eine solche weitere Schicht bzw. weitere Nutzschicht kann eine Temperaturschutzschicht (TBC-Schicht) aufgebracht werden, um die Temperaturbeständigkeit zu erhöhen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Funktionselement mit einer Partikel enthaltenden Nutzschicht.
Um bei einem solchen Funktionselement eine besonders gute Einstellbarkeit der Eigenschaften der Nutzsσhicht und insbe- sondere eine große Lebensdauer der Nutzschicht und damit eine große Lebensdauer des Funktionselernents zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Nutzschichtmaterial Partikel, insbesondere Nanopartikel, enthalten sind, die einen Partikelkern und eine den Partikelkern umgebenden Parti- kelmantel aufweisen, wobei das Material des Partikelkerns aktiver als das des Partikelmantels ist und wobei das Material des Partikelmantels eine Ausdiffusion von Teilchen des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch in das Nutz- schichtmäterial erlaubt .
Bei dem Funktionselement kann es sich beispielsweise um ein Turbinenelement, insbesondere um eine Turbinenschaufel, handeln.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Funktionselements sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und die des erfindungsgemäßen Funktionselements inhaltlich weitgehend entsprechen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf Nanopartikel für die Herstellung von Nutzschichten. Um bei solchen Nanopartikeln eine besonders gute Einstellbarkeit der Eigenschaften sowie insbesondere eine große Lebensdauer zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Nanopartikel einen Partikelkern und eine den Partikelkern um- gebenden Partikelmantel aufweisen, wobei das Material des
Partikelkerns aktiver als das des Partikelmantels ist und wobei das Material des Partikelmantels eine Ausdiffusion von Teilchen des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch und aus dem jeweiligen Nanopartikel heraus erlaubt.
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Nanopartikel sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, da sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und die der erfindungsgemäßen Nanopartikel inhaltlich weitgehend entsprechen.
Im Hinblick auf eine Verwendung der Nanopartikel für eine korrosionshemmende Beschichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Partikelkern aus einem mit Sauerstoff reakti- onsfreudigeren Material als der Partikelmantel besteht.
Bevorzugt besteht das Kernmaterial aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien.
Beispielsweise besteht das Mantelmaterial aus einem edleren Metall oder Metallgemisch als das Kernmaterial. Alternativ kann das Mantelmaterial aus einem Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid (Al2O3) bestehen. Auch kann das Mantelmaterial aus einem Glas oder aus Emaille gebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen von Nanopartikeln. Um bei einem solchen Verfahren eine besonders gute Einstellbarkeit der Eigenschaften und insbesondere eine große Lebensdauer der Nanopartikel zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Partikelkern gebildet und dieser mit einem Partikelmantel umgeben wird, wobei für den Partikelmantel ein inaktiveres Material als für den Partikelkern gewählt wird, das Ausdiffusion von Teilchen des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch und aus dem jeweiligen Nanopartikel heraus erlaubt .
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Nanopartikeln sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Nutzschicht verwiesen, da sich die Vorteile beider Verfahren inhaltlich entsprechen, da sie auf derselben erfinderischen Idee basieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein kugelförmiges Nanopartikel mit einer Kern/Schale-Struktur,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein säulen- bzw. stan- genförmiges Nanopartikel mit einer Kern/Schale-
Struktur,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Herstellen von Mikropartikeln,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Herstellen von Nanopartikeln mit den Mikropartikeln gemäß der Figur 3 , Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Herstellen von Nanopartikeln,
Figur 6 beispielhaft einen Abschnitt einer nicht weiter im Detail dargestellten Turbinenschaufel mit einer
Nutzschicht auf der Basis von MCrAlY-Material mit Nanopartikeln mit Kern/Schale-Struktur,
Figur 7 beispielhaft einen Abschnitt einer nicht weiter im Detail dargestellten Turbinenschaufel mit einer
Nutzschicht auf der Basis von Turbinenschaufelmate- rial mit Nanopartikeln mit Kern/Schale-Struktur,
Figur 8 beispielhaft einen Abschnitt einer nicht weiter im Detail dargestellten Turbinenschaufel mit einer
Nutzschicht auf der Basis von Turbinenschaufelmate- rial mit Nanopartikeln mit Kern/Schale-Struktur sowie einer darauf befindlichen Schicht aus MCrAlY- Material und
Figur 9 beispielhaft einen Abschnitt einer nicht weiter im Detail dargestellten Turbinenschaufel mit einer Nutzschicht auf der Basis von Turbinenschaufelmate- rial mit Nanopartikeln mit Kern/Schale-Struktur so- wie einer darauf befindlichen weiteren Nutzschicht aus MCrAlY-Material mit Nanopartikeln mit Kern/Schale-Struktur.
In den Figuren 1 bis 9 werden für identische oder vergleich- bare Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet, soweit dies die Übersicht erleichtert.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Nanoteil- chen bzw. Nanopartikel 10 gezeigt. Man erkennt einen Parti- kelkern 20, der von einer Schale bzw. einem Partikelmantel 30 umgeben wird. Das Nanopartikel 10 weist also eine Kern/Mantel-Struktur auf.
Das Material K des Partikelkerns 20 ist chemisch aktiver als das Material M des Partikelmantels 30. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kernmaterial K um Aluminium und bei dem Mantelmaterial M um Aluminiumoxid.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Na- noteilchen 10. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Nanoteilchen stabförmig und nicht kugelförmig. Der innere Aufbau ist jedoch vergleichbar. So weist auch das Nanoteilchen 10 gemäß der Figur 2 einen Partikelkern 20 auf, der von einer Schale bzw. einem Partikelmantel 30 umgeben wird.
In den Figuren 3 und 4 ist beispielhaft dargestellt, wie die Nanopartikel '10 hergestellt werden können.
Zunächst werden Mikropartikel MP gebildet, indem Ausgangsmaterial 70 zur Herstellung des Partikelkernes 20 der Nanopartikel 10 zerkleinert, beispielsweise in einem Zerschredder 80, zerschreddert wird. Die Mikropartikel MP bestehen bei- spielsweise aus Aluminium.
Die Mikropartikel MP werden nachfolgend zu Partikelkernen 20 für die Nanopartikel 10 weiterverarbeitet. Hierfür werden die Mikropartikel MP in einem Behälter 100 aufbewahrt und von dort zu einer Nanopartikelherstellungseinrichtung 110 geleitet. Darin werden Nanopartikel hergestellt, die die Aluminium-Partikelkerne 20 gemäß den Figuren 1 oder 2 bilden (vgl. Figur 4) . Die Herstellung der Partikelkerne 20 auf der Basis der Mikro- partikel MP kann beispielsweise im Rahmen eines Atomisie- rungsschritts erfolgen, bei dem die Mikropartikel MP in ihre Atome aufgespalten werden und die aufgespaltenen Atome unter Bildung der Partikelkerne 20 neu zusammengesetzt werden. Das Atomisieren der Mikropartikel MP kann beispielsweise durch Flammspritzen auf der Basis von Acetylen oder durch Einwirken eines Plasmas erfolgen. Ein solches Plasma kann beispielsweise mit einem Gleichstromlichtbogen, einem Wechselstromlicht- bogen oder einem gepulsten Lichtbogen gebildet werden.
In der Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Herstellung der Partikelkerne 20 dargestellt. Man erkennt Ausgangsmaterial 200, das sich in einem Behälter 210 befindet und von diesem zu einem Plasmaabbrenner 220 gelangt, der das Ausgangsmaterial 200 auf eine Temperatur über 100000C erhitzt. Durch dieses Erhitzen wird das Ausgangsmaterial 200 vaporisiert, so dass Materialcluster im Nanoformat - nachfolgend Nanocluster genannt - gebildet werden. Die Nanocluster bilden die Partikelkerne 20 für die weitere Herstellung der Nanopartikel 10 mit Kern/Mantel-Struktur gemäß den Figuren 1 und 2.
Die Funktionsweise des Plasmaabbrenners 220 beruht verein- facht beschrieben darauf, dass dieser durch die hohe Temperatur eines Plasmas das Ausgangsmaterial 200 in deren Atome zerlegt und anschließend im Rahmen eines Kondensierens bzw. Kondensationsvorganges die Atome in Nanopartikel bzw. Nanocluster zurückkondensiert, die als Partikelkerne 20 für die weitere Herstellung der Nanopartikel 10 mit Kern/Mantel-
Struktur gemäß den Figuren 1 und 2 weiter verwendet werden können. Die Partikelkerne 20 werden nachfolgend mit dem Partikelman- tel 30 beschichtet; beispielsweise kann eine Oxidschicht durch eine Oxidation in einem sauerstoffhaltigen Gas gebildet werden. Alternativ können die Partikelkerne auch mit einer Glas- oder Keramikschicht beschichtet werden; eine Glasschicht kann beispielsweise unter Verwendung einer SOG(spin- on-glas) -Glas-Flüssigkeit aufgetragen werden, die nachfolgend unter Bildung der Glasschicht ausgehärtet wird.
Mit den in dieser Weise hergestellten Nanopartikeln 10 können nachfolgend Nutzschichten gebildet werden, wie anhand der Figuren 6-9 beispielhaft gezeigt werden soll:
In der Figur 6 erkennt man ein Ausführungsbeispiel für ein Funktionselement in Form einer Turbinenschaufel 300; dargestellt ist aus Gründen der Übersicht jedoch nur ein Abschnitt der Turbinenschaufel 300. Das Turbinenschaufelmaterial enthält beispielsweise Kobaltnickel (CoNi) mit einer Zusammensetzung von" ca. 50%: 50%. Der Kobaltnickelanteil des Turbinen- Schaufelmaterials kann beispielsweise ca. 90%. betragen.
Auf der Turbinenschaufel 300 ist eine Nutzschicht 310 in Form einer SσhutzbeSchichtung aufgebracht. Die Nutzschicht 310 besteht beispielsweise aus MCrAlY-Material 320 mit darin ent- haltenen Nanopartikeln 10. Die Nanopartikel weisen eine Kern/ Mantel-Struktur auf, wie sie beispielhaft in den Figuren 1 und 2 gezeigt worden ist. Das Kernmaterial besteht beispielsweise aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien; nachfolgend wird beispielhaft von einem Aluminiumkern ausgegangen.
Auf der Nutzschicht 310 befindet sich eine Temperaturschutzschicht 330, die beispielsweise durch eine Zirkonoxid-Kera- mikschicht mit säulenförmiger Struktur gebildet ist . Die Materialien der Nanopartikel 10 sind derart gewählt, dass das Kernmaterial K der Partikelkerne 20 durch den Partikel- mantel 30 hindurch diffundieren kann. Somit gelangt mit einer der Diffusionsgeschwindigkeit entsprechenden Austrittsgeschwindigkeit Aluminium in das MCrAlY-Material 320.
Sauerstoff, der während des Betriebs der Turbinenschaufel 300 aufgrund der hohen Betriebstemperatur durch die Temperatur- Schutzschicht 330 hindurch in das MCrAlY-Material 320 gelangt, beispielsweise diffundiert, wird durch die Aluminiumatome aus dem Partikelkern 20 chemisch gebunden, so dass dieser für eine Korrosion des MCrAlY-Materials 320 nicht mehr zur Verfügung steht. Um eine solche Schutzwirkung durch das Kernmaterial zu bewirken, wird das Kernmaterial vorzugsweise chemisch unedler und damit korrosionsfreudiger als das Material der MCrAlY-Material 320 gewählt. Für MCrAlY-Material sind - wie bereits erwähnt - beispielsweise Nanopartikel mit einem Kerhmaterfal aus Aluminium geeignet .
Um sicherzustellen, dass das Mantelmaterial nicht ebenfalls korrodiert und das Aluminium nachfolgend ungehindert mit Fremdstoffen innerhalb des Nutzschichtmaterials reagieren kann, ist das Mantelmaterial edler als das Kernmaterial; so- mit wird erreicht, dass zunächst das Kernmaterial korrodiert und das Mantelmaterial unangegriffen bleibt. Als Mantelmaterial kommt beispielsweise ein edleres Metall, Oxid, Glas oder Emaille in Betracht .
Falls in das MCrAlY-Material 320 mehr Sauerstoff eindringt als durch das ausdiffundierende Kernmaterial gebunden werden kann, könnte der Fall eintreten, dass mangels verfügbaren Kernmaterials doch das Mantelmaterial korrodiert und die Schutzwirkung des Mantelmaterials verloren geht. Dies kann sehr einfach verhindert werden, indem das Mantelmaterial edler als das Nutzschichtmaterial gewählt wird; in diesem Fall wird das Nutzschichtmaterial vor dem Mantelmaterial korrodieren und die Nanopartikel bleiben intakt. Letztere Material- wähl ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn als Mantelmaterial ein Metall verwendet wird, das zu Korrosion neigt.
In der Figur 7 erkennt man ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Funktionselement in Form einer Turbinenschaufel 300.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 enthält die Nutzschicht 400 Turbinenschaufelmaterial 410, in das die Nanopartikel 10 integriert sind.
Auf der Nutzschicht 400 befindet sich eine Temperaturschutz- schicht 430, die beispielsweise durch eine Zirkonoxid- Keramikschicht mit säulenförmiger Struktur gebildet ist .
Das Kernmaterial K der Nanopartikel 10 ist vorzugsweise wie- der derart gewählt, dass es sowohl unedler als das Mantelma- terial als auch unedler als das Turbinenschaufelmaterial 410 ist; somit kann es Sauerstoff, der in das Turbinenschaufelmaterial 410 gelangt, binden und das Turbinenschaufelmaterial schützen. Das Kernmaterial besteht beispielsweise aus Alumi- nium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien. Das Mantelmaterial ist vorzugsweise edler als das Turbinenschaufelmaterial 410; dadurch wird ein vorzeitiges Auflösen des Mantelmaterials beispielsweise durch Korrosion verhindert .
In der Figur 8 erkennt man ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Funktionselement in Form einer Turbinenschaufel 300. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 7 befindet sich auf der Nutzschicht 400, die durch das Turbi- nenschaufelmaterial 410 sowie die darin enthaltenen Nanopar- tikel 10 (z. B. mit einer Al/Al2O3-Kern-Mantelstruktur) ge- bildet ist, eine weitere Schicht 500. Diese weitere Schicht 500 besteht beispielsweise aus MCrAlY-Material und liegt unterhalb einer Temperaturschutzschicht 510, die durch eine Zirkonoxid-Keramikschicht mit säulenförmiger Struktur gebildet sein kann.
Aufgrund der fehlenden Nanopartikel wirkt die weitere Schicht 500 „unedler" als die Nutzschicht 400, so dass sie als Opferschicht dient. Dies bedeutet, dass zunächst die weitere Schicht 500 korrodieren wird und damit die Nutzschicht 400 geschützt wird. Erst wenn die weitere Schicht 500 verbraucht oder aber beschädigt ist, wird es zu einer Korrosion der darunter liegenden Nutzschicht 400 kommen. Die Korrosion der Nutzschicht 400 wird dann aber immer noch durch die Nanopartikel 10 verzögert bzw. gebremst, so dass eine sehr lange Le- bensdauer der Nutzschicht 400 erreicht wird.
In der Figur 9 erkennt man ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Turbinenschaufel 300.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 8 befindet sich auf der Nutzschicht 400, die durch das Turbi- nenschaufelmaterial 410 sowie darin enthaltene Nanopartikel 10 gebildet ist, eine weitere Nutzschicht 600. Diese weitere Nutzschicht 600 besteht beispielsweise aus MCrAlY-Material 610 mit Nanopartikeln 10, die zum Beispiel eine Al/Al2O3- Kern-Mantelstruktur aufweisen können.
Die Funktion der weiteren Nutzschicht 600 besteht darin, die darunter liegende Nutzschicht 400 zu schützen. Erst wenn die weitere Nutzschicht 600 verbraucht oder aber beschädigt ist, wird es zu einer Korrosion der darunter liegenden Nutzschicht 400 kommen.
Auf der weiteren Nutzschicht 600 kann sich wiederum eine Temperaturschutzschicht befinden, die in der Figur 9 mit dem Bezugszeichen 620 gekennzeichnet ist und die beispielsweise durch eine Zirkonoxid-Keramikschicht mit säulenförmiger Struktur gebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Partikel (10) enthaltenden Nutzschicht (310, 400, 600), dadurch gekennzeichnet, dass in das Nutzschichtmaterial (320, 410, 610) Partikel eingebracht werden, die einen Partikelkern (20) und eine den Partikelkern umgebenden Partikelmantel (30) aufweisen,
- wobei das Material (K) des Partikelkerns chemisch aktiver als das des Partikelmantels ist und
- wobei das Material (M) des Partikelmantels eine Ausdiffusion des Materials des Partikelkerns durch den Partikel- mantel hindurch in das Nutzschichtmaterial erlaubt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel (10) in das Nutzschichtmaterial eingebracht werden.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns unedler bzw. weniger inert als das des Partikelmantels ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns reaktionsfreudiger mit Sauerstoff als das des Partikelmantels ist.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns chemisch aktiver als das
Nutzschichtmaterial ist.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelmantels chemisch inaktiver als das Nutzschichtmaterial oder genauso aktiv wie dieses ist.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel verwendet werden, deren Kernmaterial aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien besteht.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel verwendet werden, deren Mantelmaterial aus einem edleren Metall oder Metallgemisch als dem Kernmaterial besteht .
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel verwendet werden, deren Mantelmaterial aus einem Metalloxid, insbesondere Aluminiumoxid besteht.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass Nanopartikel verwendet werden, deren Mantelmaterial aus einem Glas oder Emaille besteht.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzschichtmaterial MCrAlY-Material enthält oder dadurch gebildet ist.
12. Funktionselement (300) mit einer Partikel enthaltenden Nutzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nutzschichtmaterial Partikel enthalten sind, die einen Partikelkern und eine den Partikelkern umgebenden Partikelmantel aufweisen,
- wobei das Material des Partikelkerns aktiver als das des Partikelmantels ist und
- wobei das Material des Partikelmantels eine Ausdiffusion von Material des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch in das Nutzschichtmaterial erlaubt.
13. Funktionselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel Nanopartikel sind.
14. Funktionselement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns unedler bzw. weniger inert als das des Partikelmantels ist.
15. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns reaktionsfreudiger mit Sauerstoff ist als das des Partikelmantels.
16. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-15, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement durch ein Turbinenelement, insbesondere durch eine Turbinenschaufel, gebildet ist.
17. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns unedler bzw. weniger inert als das Nutzschichtmaterial ist.
18. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelmantels zumindest so edel bzw. so inert wie das Nutzschichtmaterial ist.
19. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Zink oder einem Gemisch dieser Materialien besteht.
20. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial aus einem edleren Metall oder Metallgemisch als das Kernmaterial besteht .
21. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche
12-19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial aus einem Metalloxid, insbesondere
Aluminiumoxid besteht .
22. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche
12-19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial aus einem Glas oder Emaille besteht.
23. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-22, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzschichtmaterial MCrAlY-Material enthält oder dadurch gebildet ist.
24. Punktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-23, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzschichtmaterial Material des Funktionselements aufweist oder dadurch gebildet ist.
25. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-24, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Nutzschicht eine weitere Schicht aufgebracht ist, wobei diese MCrAlY-Material enthält oder dadurch gebildet ist.
26. Funktionselement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht ebenfalls Nanopartikel aufweist und eine weitere Nutzschicht bildet.
27. Funktionselement nach einem der voranstehenden Ansprüche 25-26, dadurch gekennzeichnet, dass auf der weiteren Schicht oder auf der weiteren Nutz- Schicht eine Temperaturschutκschicht aufgebracht ist.
28. Nanopartikel für die Herstellung von Nutzschichten nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-11 oder für Funktionselemente nach einem der voranstehenden Ansprüche 12-27, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel einen Partikelkern und eine den Partikelkern umgebenden Partikelmantel aufweisen,
- wobei das Material des Partikelkerns aktiver als das des Partikelmantels ist und
- wobei das Material des Partikelmantels eine Ausdiffusion von Material des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch und aus dem jeweiligen Nanopartikel heraus erlaubt .
29. Nanopartikel nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns unedler bzw. weniger i- nert als das des Partikelmantels ist.
30. Nanopartikel nach einem der voranstehenden Ansprüche 28- 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Partikelkerns reaktionsfreudiger mit Sauerstoff ist als das des Partikelmantels.
31. Verfahren zum Herstellen eines Nanopartikels, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelkern gebildet und dieser mit einem Partikel- mantel umgeben wird, wobei für den Partikelmantel ein inaktiveres Material als für den Partikelkern gewählt wird, das eine Ausdiffusion von Material des Partikelkerns durch den Partikelmantel hindurch und aus dem Nanopartikel heraus erlaubt.
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