EP2082076A1 - Beschichtungsoptimierungsverfahren mit einem coupon und bauteil mit einem coupon - Google Patents

Beschichtungsoptimierungsverfahren mit einem coupon und bauteil mit einem coupon

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Publication number
EP2082076A1
EP2082076A1 EP06807469A EP06807469A EP2082076A1 EP 2082076 A1 EP2082076 A1 EP 2082076A1 EP 06807469 A EP06807469 A EP 06807469A EP 06807469 A EP06807469 A EP 06807469A EP 2082076 A1 EP2082076 A1 EP 2082076A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupon
component
recess
coating
turbine
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Withdrawn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
EP06807469A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Francis-Jurjen Ladru
Ralf Motzkus
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 EP2082076A1 publication Critical patent/EP2082076A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing the coating of a component in which coupons are used and a component.
  • Components that are used in corrosive environment or hot environment often have layers that improve the corrosion protection ⁇ or only allow use at higher temperatures. This is for example for components for turbines, which are the case for airplanes or turbines for stationary generation of electricity.
  • the turbine blades, but also combustion chamber elements have a metallic protective layer for corrosion and / or oxidation protection and in particularly hot areas a ceramic thermal barrier coating.
  • the coating parameters must be checked and optimized.
  • FIG. 1 shows a procedure in the coating process according to the prior art
  • Figure 2 shows an arrangement for the coating method of the present application
  • Figure 3 is a schematic flow of a
  • FIG. 5 forms of the coupon
  • FIG. 6 shows a gas turbine
  • FIG. 8 shows in perspective a combustion chamber.
  • FIG. 1 shows a component 1 or a turbine blade 120, 130, which has a surface 4 in the airfoil region 406 (FIG. 5), wherein the airfoil region 406 is coated.
  • a coupon 7 is soldered onto the blade tip 415. This protrudes deviating from the Sollgeo ⁇ geometry of the component 1 from the äuße ⁇ ren surface 4 of the component. 1 Characterized that the coupon 7 protrudes and the prior art from the surface 4, this surface is small relative to the surface to be coated, the edge ⁇ effects can influence on the edges of the coupon, the adhesion of the coating on the coupon. 7 In addition, this also reduces the distance of the turbine surface 20, so that the Ab ⁇ stand when coating the component without coupons at the point where the coupon was not the same.
  • Figure 2 shows an arrangement with a coupon 10 which overcomes the problems of the prior art.
  • a recess 19 is introduced in the component 1, 120, 130, 155 .
  • a coupon is arranged ⁇ is 10, so that the surface 5 and in particular dersel ⁇ ben height as the surrounding surface 4 of the component 1, 120, 130, 155.
  • the coupon 10 can advertising mechanically clamped to or be attached with welds 13.
  • the coupon 5 can be soldered.
  • a high temperature resistant adhesive can be used which resists the coating temperatures, but not necessarily the higher use temperatures of the component.
  • the material 10 of the coupon from demsel ⁇ ben material as the substrate of the component 1, 120, 130, 155th
  • the recess 19 is shown as a blind hole, but the recess can also be a through hole, so that the term recess 19 can be applied both to blind holes and to through holes.
  • Figure 3 shows schematically from left to right the flow of the coating process.
  • FIG. 2 On the left, the arrangement according to FIG. 2 is shown, on which material 16 is applied.
  • the material is especially on turbine blades 120, 130 a metallic MCrAlX alloy and / or a ceramic thermal barrier coating on top.
  • the coating 16 is present on the surface of the coupon 10 and that there are no height differences with respect to a component 1, 120, 130, 155 in which no depression with a coupon is present. This is also done by the fact that Gap between the coupon 10 of the recess 19 and the surrounding substrate 6 is very low, so that incident material can not even get into this gap or is closed very quickly with little material.
  • the coupon 10 can be used in various coating processes. These are low-temperature injection methods, such as cold gas spraying or HVOF, thermal spraying methods, such as all plasma spraying methods (VPS, APS, LPPS, ...) as well as PVD or CVD methods or an EB-PVD method.
  • the components 1, 120, 130, 155 may preferably have a plurality of coupons 10.
  • the component 1, 120, 130, 155 which likewise has a coating after the coating, such as the coupon 10, can be reused by removing the coating 16, soldering the recess 19 to a new coupon, and carrying out further series of tests with same Component be performed. Likewise, in a new series of tests, a new recess 19 can be applied elsewhere and the previously used recess soldered.
  • a coupon 10, a recess 19 are introduced and optionally with the component 1, 120, 130, 155 are revised so that its surface 5 is at the same height as the immediate surface 4 of the component 1, 120, 130, 155th ,
  • the outer geometry of the component 1, 120, 130, 155 with coupon 10 has the same geometry as the building ⁇ part without coupon 10 or recess 19th
  • the coupon 10 is ajar on one side 21 of the recess 19 and held by a connection point 13 on the other side 20 of the recess 19 in the recess 19 by a solder, weld or adhesive.
  • FIG. 5 shows various locations where a coupon is present.
  • This may be in the region of the leading edge 409, wherein even the internal geometry coincides with the coupon with the geometry within ⁇ half of the blade.
  • the coupon 10 which is turned ⁇ introduced in the region of the leading edge 409 is formed U-shaped and preferably extends from the pressure about the leading edge on the suction side.
  • a U-profile can be brought a ⁇ extending in particular from the suction to the pressure side.
  • a turbine blade is a ge ⁇ -curved area available, the area of the blade 406 to the blade platform 403.
  • a curved coupon 10 may be present.
  • FIG. 6 shows by way of example a gas turbine 100 in one embodiment
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft 101, which is also referred to as a turbine runner.
  • an intake housing 104 a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • a compressor 105 for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • the annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • annular annular hot gas channel 111 for example.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings . As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
  • air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed.
  • the 105 ⁇ be compressed air provided at the turbine end of the compressor is ge ⁇ leads to the burners 107, where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then added to the working medium 113 in the combustion Chamber 110 burned. From there, the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120. On the rotor blades 120, the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the greatest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110. To withstand the prevailing temperatures, they can be cooled by means of a coolant.
  • substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • SX structure monocrystalline
  • DS structure only longitudinal grains
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloys.
  • blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one member of the group
  • Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon, scandium (Sc) and / or at least one element of rare earth or hafnium).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition.
  • a thermal barrier coating On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by Ytt ⁇ riumoxid and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Suitable coating processes such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the guide vane 130 has an inner housing 138 of the turbine 108 facing guide vane root (not Darge here provides ⁇ ) and a side opposite the guide-blade root vane root.
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.
  • FIG. 7 shows a perspective view of a rotor blade 120 or guide vane show ⁇ 130 of a turbomachine, which extends along a longitudinal axis of the 121st
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 to each other, a securing region 400, an adjoining blade or vane platform 403 and a blade 406 and a blade tip 415.
  • the vane 130 may be pointed on its shovel 415 have a further platform (not Darge ⁇ asserted).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is, for example, as a hammerhead out staltet ⁇ . Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has for a medium which flows past the scene ⁇ felblatt 406 on a leading edge 409 and a trailing edge 412th
  • blades 120, 130 in all regions 400, 403, 406 of the blade 120, 130, for example, massive metallic materials, in particular superalloys, are used.
  • superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloy.
  • the blade 120, 130 can hereby be produced by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.
  • Such monocrystalline workpieces for example, by directed solidification from the melt.
  • These are casting methods in which the liquid metallic alloy solidifies into a monocrystalline structure, ie a single-crystal workpiece, or directionally.
  • dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, ie grains that run the entire length of the workpiece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie the whole workpiece be ⁇ is made of a single crystal.
  • directionally solidified structures generally refers to single crystals that have no grain boundaries or at most small angle grain boundaries, as well as stem crystal structures that have grain boundaries running in the longitudinal direction but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. B. (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co),
  • Nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf)).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
  • the density is preferably 95% of the theoretical density.
  • a protective aluminum oxide layer (TGO thermal grown oxide layer) is formed on the MCrAlX layer (as an intermediate layer or as the outermost layer).
  • a thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially ⁇ or fully stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer. Suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • EB-PVD electron beam evaporation
  • the heat- insulating layer may have porous, micro- or macro-cracked Kör ⁇ ner for better thermal shock resistance.
  • the thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the MCrAlX layer.
  • Refurbishment means that components 120, 130 may need to be deprotected after use (e.g., by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. If necessary, will also
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 8 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine.
  • the combustion chamber 110 is configured, for example, as so-called an annular combustion chamber, in which a plurality of in the circumferential direction about an axis of rotation 102 arranged burners 107 open into a common combustion chamber space 154 and generate flames 156th
  • the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C. to 1600 ° C.
  • a relatively long service life loan to enable the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M facing side with a formed from heat shield elements 155. liner.
  • Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working fluid side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1, which should be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
  • MCrAlX may still be an example ceramic Wär ⁇ medämm Anlagen be present and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or fully ⁇ dig stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Suitable coating processes such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • Other coating methods are conceivable, for example atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD.
  • APS atmospheric plasma spraying
  • LPPS LPPS
  • VPS VPS
  • CVD chemical vapor deposition
  • the heat insulation layer may have ⁇ porous, micro- or macro-cracked compatible grains for better thermal shock resistance.
  • Refurbishment means that heat shield elements 155 may be replaced after use by heat shielding elements 155
  • Heat shield elements 155 must be freed (eg by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. If necessary, cracks in the heat shield element 155 are also repaired. Then recoated and the Hitzeschildele ⁇ elements 155, after use of the heat shield elements 155 is performed. Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110 may also be provided for the heat shield elements 155 and for their holding elements, a cooling system. The heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.

Abstract

Das Verwenden von Coupons nach dem Stand der Technik bei Beschichtungsverfahren ergibt oft nicht repräsentative Eigenschaften wie bei einem Bauteil ohne Coupon, da durch den Coupon die Geometrie des Bauteils verändert wird, welches die Beschichtungsparameter und Haftungsmechanismen des aufzubringenden Materials auf einem Substrat beeinflusst. Die Erfindung beinhaltet, dass ein Coupon (10) in eine Vertiefung (19) des Bauteils (1) eingebracht wird, wodurch die Geometrie des Bauteils (1) gegenüber einem Bauteil ohne Coupon nicht verändert wird.

Description

Beschichtungsoptimierungsverfahren mit einem Coupon und Bauteil mit einem Coupon
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren der Be- schichtung eines Bauteils, bei dem Coupons verwendet werden und ein Bauteil.
Bauteile, die in korrosiver Umgebung oder heißer Umgebung eingesetzt werden, weisen oft Schichten auf, die den Korrosi¬ onsschutz verbessern oder erst den Einsatz bei höheren Temperaturen ermöglichen. Dies ist z.B. bei Bauteilen für Turbinen, die bei Flugzeugen oder Turbinen für die stationäre Erzeugung von Strom der Fall. Die Turbinenschaufeln, aber auch Brennkammerelemente weisen eine metallische Schutzschicht zum Korrosions- und/oder Oxidationsschutz auf und in besonders heißen Bereichen eine keramische Wärmedämmschicht.
Je nach Bauteilgeometrie, die sich durch das Design ändert oder andere Beschichtungsmaterialien bzw. Beschichtungsver- fahren müssen die Beschichtungsparameter überprüft und optimiert werden.
Dies kann natürlich dadurch erfolgen, dass ein ganzes Bauteil beschichtet wird und die Anhaftung der Schichten auf dem Sub¬ strat des Bauteils und der Anhaftung der Schichten untereinander dadurch untersucht wird, dass das Bauteil zerstört wird, also ganz durchgeschnitten wird und die Schnittflächen in der Metallographie untersucht werden. Dies führt jedoch zum totalen Verlust des Bauteils.
Ebenso ist es bekannt Coupons oder Plättchen auf die Oberfläche des Bauteils draufzulöten, zu kleben oder zu schweißen und die Beschichtungsparameter zu überprüfen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Beschich- tungsverfahren zu verbessern. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem ein Coupon so in eine Vertiefung des Bauteils einge¬ bracht wird und durch ein Bauteil gemäß Anspruch 15.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine Vorgehensweise beim Beschichtungsverfah- ren nach dem Stand der Technik, Figur 2, 4 eine Anordnung für das Beschichtungsverfahren der vorliegenden Anmeldung, Figur 3 schematischer Ablauf eines
Beschichtungsverfahrens,
Figur 5 Formen des Coupons,
Figur 6 eine Gasturbine,
Figur 7 perspektivisch eine Turbinenschaufel und
Figur 8 perspektivisch eine Brennkammer.
Figur 1 zeigt ein Bauteil 1 oder eine Turbinenschaufel 120, 130, das eine Oberfläche 4 im Schaufelblattbereich 406 (Fig. 5) aufweist, wobei der Schaufelblattbereich 406 beschichtet wird. Dabei wird nach dem Stand der Technik ein Coupon 7 auf die Schaufelspitze 415 aufgelötet. Dieser steht von der äuße¬ ren Oberfläche 4 des Bauteils 1 abweichend von der Sollgeo¬ metrie des Bauteils 1 hervor. Dadurch dass der Coupon 7 nach dem Stand der Technik von der Oberfläche 4 hervorsteht und diese Oberfläche relativ klein zu der zu beschichtenden Oberfläche ist, können die Rand¬ effekte an den Kanten des Coupons die Anhaftung der Schicht auf den Coupon 7 beeinflussen. Außerdem wird auch dadurch der Abstand der Turbinenoberfläche 20 verringert, so dass der Ab¬ stand beim Beschichten des Bauteils ohne Coupons an der Stelle, wo der Coupon war, nicht derselbe ist. Figur 2 zeigt eine Anordnung mit einem Coupon 10, der die Probleme nach dem Stand der Technik überwindet .
In das Bauteil 1, 120, 130, 155 wird eine Vertiefung 19 eingebracht. In diese Vertiefung 19 wird ein Coupon 10 ange¬ ordnet, so dass dessen Oberfläche 5 insbesondere auf dersel¬ ben Höhe ist, wie die umgebende Oberfläche 4 des Bauteils 1, 120, 130, 155. Der Coupon 10 kann mechanisch eingeklemmt wer- den oder mit Schweißpunkten 13 befestigt sein. Ebenso kann der Coupon 5 eingelötet sein. Auch ein hochtemperaturfester Kleber kann verwendet werden, der den Beschichtungstemperatu- ren widersteht, aber nicht notwendigerweise den höheren Einsatztemperaturen des Bauteils.
Vorzugsweise besteht das Material des Coupons 10 aus demsel¬ ben Material wie das Substrat des Bauteils 1, 120, 130, 155.
In den Figuren ist die Vertiefung 19 als ein Sackloch darge- stellt, jedoch kann die Vertiefung auch ein Durchgangsloch darstellen, so dass der Begriff Vertiefung 19 sowohl auf Sacklöcher als auch auf Durchgangslöcher angewendet werden kann .
Figur 3 zeigt schematisch von links nach rechts den Ablauf des Beschichtungsverfahrens .
Links ist die Anordnung gemäß Figur 2 gezeigt, auf die Mate- rial 16 aufgebracht wird. Das Material ist insbesondere bei Turbinenschaufeln 120, 130 eine metallische MCrAlX-Legierung und/oder eine keramische Wärmedämmschicht oben drauf.
Auf der rechten Seite in Figur 3 ist zu erkennen, dass die Beschichtung 16 auf der Oberfläche des Coupons 10 vorhanden ist und sich keinerlei Höhenunterschiede zu einem Bauteil 1, 120, 130, 155 ergeben, in dem keine Vertiefung mit einem Coupon vorhanden ist. Dies wird auch dadurch geleistet, dass der Spalt zwischen dem Coupon 10 der Vertiefung 19 und dem umliegenden Substrat 6 sehr gering ist, so dass auftreffendes Material erst gar nicht in diesen Spalt gelangen kann oder sehr schnell mit wenig Material verschlossen wird. Der Coupon 10 kann bei verschiedenen Beschichtungsverfahren angewendet werden. Dies sind Niedertemperaturspritzverfahren, wie Kaltgasspritzen oder HVOF, Thermische Spritzverfahren wie sämtliche Plasmaspritzverfahren (VPS, APS, LPPS, ...) sowie PVD- oder CVD-Verfahren oder ein EB-PVD-Verfahren .
Nach dem Beschichten können die Coupons 10 mit der Beschich- tung leicht entfernt werden, da sie nur mechanisch einge¬ klemmt oder mit ein, zwei oder drei Beschichtungspunkten 13, 13' befestigt waren. Dieser Coupon 10 kann zerstörend metal- lographisch untersucht werden. Das Bauteil 1, 120, 130, 155 kann vorzugsweise mehrere Coupons 10 aufweisen.
Das Bauteil 1, 120, 130, 155, das nach der Beschichtung wie der Coupon 10 ebenfalls eine Beschichtung aufweist, kann wie- der verwendet werden, indem die Beschichtung 16 entfernt wird, ein neuer Coupon die Vertiefung 19 eingelötet wird und weitere Versuchsreihen mit demselben Bauteil durchgeführt werden. Ebenso kann bei einer neuen Versuchsreihe an anderer Stelle eine neue Vertiefung 19 angebracht werden und die vor- her verwendete Vertiefung zugelötet werden.
Ebenso ist es möglich, in einem ersten Schritt zur Optimie¬ rung von Beschichtungsparametern eines Bauteils 1, 120, 130, 155 ein entsprechendes Bauteil ohne Vertiefung zu verwenden, bei dem dann an den interessanten Stellen, wie z. B. Anströmkante, Abströmkante, gekrümmte Bereiche, wie in Figur 5 ge¬ zeigt, ein Stück des Bauteils mit Beschichtungen 16 herausge¬ schnitten wird, wobei die so rausgeschnittene Stelle der Ver¬ tiefung 19 entspricht, die dann entsprechend mit einem Coupon in einem weiteren Optimierungsschritt mitbeschichtet werden kann . Insbesondere ist diese Art der Einbringung von Coupons inte¬ ressant bei besonders stark gekrümmten Bereichen eines Bau¬ teils, wie z.B. einer Anström- 409 oder Abströmkante 412 odereiner Turbinenschaufel 120, 130 an der Schaufelspitze 415.
Ebenso kann ein Coupon 10 eine Vertiefung 19 eingebracht werden und ggf. mit dem Bauteil 1, 120, 130, 155 überarbeitet werden, so dass seine Oberfläche 5 auf selber Höhe ist, wie die umgehende Oberfläche 4 des Bauteils 1, 120, 130, 155.
Vorzugsweise weist die äußere Geometrie des Bauteils 1, 120, 130, 155 mit Coupon 10 dieselbe Geometrie auf, wie das Bau¬ teil ohne Coupon 10 bzw. Vertiefung 19.
In Figur 4 wird der Coupon 10 an einer Seite 21 der Vertiefung 19 angelehnt und durch eine Verbindungsstelle 13 an der anderen Seite 20 der Vertiefung 19 in der Vertiefung 19 durch ein Lot, Schweißpunkt oder einem Kleber gehalten.
Die Figur 5 zeigt verschiedene Stellen an denen ein Coupon vorhanden ist .
Dies kann im Bereich der Anströmkante 409 sein, wobei selbst die Innengeometrie mit des Coupons mit der Geometrie inner¬ halb der Schaufel übereinstimmt.
Der Coupon 10, der im Bereich der Anströmkante 409 einge¬ bracht wird, ist U-förmig ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise von der Druck- über die Anströmkante auf die Saugseite .
Ebenso wäre es möglich, den Coupon entweder nur auf der Saugoder nur auf der Druckseite aufzubringen.
Auch im Bereich der Schaufelspitze 415 kann ein U-Profil ein¬ gebracht werden, das sich insbesondere von der Saug- bis zu Druckseite erstreckt. Eine weitere Stelle, bei der eine Turbinenschaufel ein ge¬ krümmter Bereich vorhanden ist, ist der Bereich des Schaufelblatts 406 zur Schaufelplattform 403. In diesem Übergang 420 kann auch ein gekrümmter Coupon 10 vorhanden sein.
Die Figur 6 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem
Längsteilschnitt .
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations- achse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Tur- bine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.
Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver- dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be¬ reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge¬ führt und dort mit einem Brennmittel vermischt . Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brenn- kammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch belastet . Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur ) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) . Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen¬ schaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superle- gierungen verwendet . Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierungen Teil der Offenbarung.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe
Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die bzgl. der chemischen Zusammensetzung Teil dieser Offenbarung sein sollen. Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Ytt¬ riumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge¬ stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt .
Die Figur 7 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschau¬ fel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.
Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf¬ einander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf. Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel- spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge¬ stellt) .
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau¬ felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab¬ strömkante 412 auf.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas¬ sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet . Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil der Offenbarung. Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedever- fahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.
Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt. Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück be¬ steht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Er- starrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbil¬ den, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen. Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Rich- tung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures).
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 Al bekannt; diese Schriften sind bzgl. des Erstar¬ rungsverfahrens Teil der Offenbarung.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zu- mindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) ,
Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf)) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen. Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte . Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) .
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teil¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht . Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme- dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht .
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch
Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wie- derbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeu¬ tet) auf.
Die Figur 8 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ring¬ brennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.
Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 10000C bis 16000C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermög- liehen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsme¬ dium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeits- mediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen.
Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wär¬ medämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollstän¬ dig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphäri- sches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme¬ dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Hitze- schildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von
Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildele¬ mente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155. Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Optimieren der Beschichtungsverfahrens- parameter eines Bauteils (1, 120, 130, 155), das eine Oberfläche (4) aufweist und bei dem ein Coupon (10) verwendet wird, der (10) mit der Oberfläche (4) beschichtet wird und der (10) nach der Beschichtung insbesondere zerstörend untersucht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil (1, 120, 130) eine Vertiefung (19) aufweist, in der der Coupon (10) angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine äußere freie Oberfläche (5) des Coupons (10) in der Vertiefung (19) auf selber Höhe ist wie die Oberfläche (4^ des Bauteils (1, 120, 130, 155) in der Umgebung um den Coupon (10) .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
für den Coupon (10) das gleiche Material verwendet wird, wie für das Bauteil (1, 120, 130, 155) .
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Coupon (10) in der Vertiefung (19) angelötet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Coupon (10) in der Vertiefung (19) angeschweißt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Coupon (10) mechanisch in der Vertiefung (19) eingeklemmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Beschichtungsverfahren ausgewählt wird aus der Gruppe der Niedertemperaturspritzverfahren, insbesondere Kaltgasspritzen oder HVOF oder aus der Gruppe der thermischen Spritzverfahren, insbesondere Plasmaspritzverfahren wie VPS, APS, LPPS oder aus der Gruppe der PVD- oder CVD-Verfahren .
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Coupon (10) in besonders stark gekrümmten Bereichen
(409, 412) des Bauteils (1, 120, 130, 155) angeordnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Coupon (10) so ausgebildet ist, dass das Bauteil (1, 120, 130, 155) mit Coupon (10) die¬ selbe äußere Geometrie aufweist wie das Bauteil (120, 130, 155) ohne Coupon und ohne Vertiefung.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Coupon (10) in einer Vertiefung (19) des Bauteils (1, 120, 130, 155) eingebracht wird und dass der Coupon (10) bearbeitet wird, um die Oberfläche (5) des Coupons (10) an die umgebende Oberfläche (4) des Bauteils (1, 120, 130, 155) anzupassen, so dass kein Überstand zwischen Coupon (10) und Bauteil (1, 120, 130, 155) mehr vorhanden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem ein Spalt in der Vertiefung (19) zwischen Coupon (10) und Bauteil (1, 120, 130, 155) nicht vollständig zuge- lötet oder zugeschweißt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche 4, 5 oder 11, bei dem der Coupon (10) an zwei bis vier Stellen in der Vertiefung (19) befestigt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei dem der beschichtete Coupon (10) herausgelöst wird und untersucht wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche, bei dem der beschichtete Coupon (10) mit den Beschichtungen (16) herausgelöst wird, bei dem die Beschichtungen von dem Bauteil (1, 120, 130) entfernt werden, wenn der Coupon (10) entfernt wurde, und ein neuer Coupon (10) in die Vertiefung (19) zur Be- schichtung gebracht wird.
15. Bauteil (1, 120, 130, 155), insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das eine Vertiefung (19) aufweist, in dem ein Coupon (10) befestigt ist.
16. Bauteil nach Anspruch 14, bei dem der Coupon (10) an besonders stark gekrümmten Bereichen, insbesondere in/um die Anströmkante (409) oder in/um die Abströmkante (412) einer Turbinenschaufel (120, 130) vor- handen ist .
17. Bauteil nach Anspruch 14, bei dem der Coupon (10) in einer Schaufelspitze (415) vor- handen ist .
18. Verfahren nach Anspruch 1 oder Bauteil nach Anspruch 15,
16 oder 17, bei dem mehrere Coupons (10) vorhanden sind.
19. Bauteil nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Befestigung des Coupons (10) in der Vertiefung (19) nicht den mechanischen und/oder thermischen Belastungen während der Einsatzdauer und Einsatzbedingungen des Bauteils (1, 120, 130, 155) standhält.
20. Bauteil nach Anspruch 15, 16, 17, 18 oder 19, das ein Bauteil einer Turbine (100) ist, insbesondere eine Turbinenschaufel (120, 130) oder ein Brennkammerelement (155) ist.
21. Bauteil nach Anspruch 15, das die gleiche äußere Geometrie aufweist wie ein Bauteil ohne Coupon (10) bzw. Vertiefung (19) .
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