WO2006032562A1 - Verfahren zum herstellen einer elektrochemischen schicht und für dieses verfahren geeignete beschichtungsanlage - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer elektrochemischen schicht und für dieses verfahren geeignete beschichtungsanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2006032562A1
WO2006032562A1 PCT/EP2005/053634 EP2005053634W WO2006032562A1 WO 2006032562 A1 WO2006032562 A1 WO 2006032562A1 EP 2005053634 W EP2005053634 W EP 2005053634W WO 2006032562 A1 WO2006032562 A1 WO 2006032562A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
field strength
flow
layer
generated
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/053634
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Hansen
Rene Jabado
Ursus KRÜGER
Daniel Körtvelyessy
Ralph Reiche
Michael Rindler
Volkmar Luethen
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP05771997A priority Critical patent/EP1774066A1/de
Publication of WO2006032562A1 publication Critical patent/WO2006032562A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/007—Electroplating using magnetic fields, e.g. magnets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605—Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/28—Three-dimensional patterned
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated

Definitions

  • the invention relates to a method for the electrochemical production of a layer on a substrate, in which a magnetic field acts on the layer formation process.
  • a method of the type mentioned can be found for example in the abstract of JP 08-333666-A.
  • the paragraph describes a coating installation with a container for an electrochemical coating bath in which a steel strip can be galvanically coated.
  • treadmill is intended to generate a magnetic field in the coating bath by means of a Magnetfelderzeu ⁇ gers through which the galva ⁇ African deposition process can be improved.
  • the object of the invention is to specify a method for electrochemical production of a layer under the influence of a magnetic field with which the influence possibilities of the magnetic field on the electrochemical production process can be adjusted comparatively universally to the requirement profile of the component to be coated.
  • the magnetic field is generated at the surface of the substrate to be coated with a field strength distribution which varies locally between a plurality of field strength values.
  • the field strength of the electric field in the electrolyte which occurs during the coating on the surface to be coated is adversely affected by the locally changing field strength of the superimposed magnetic field. flow.
  • the electric field strength at the Oberflä ⁇ che influences the deposition rate of electrochemical see coating so that in areas of high field strength increases the deposition rate and in areas of low density Feldlinien ⁇ decreases the deposition rate.
  • this effect can only be achieved when the Feldchver ⁇ distribution of the magnetic field locally, ie in a repetitive sequence in small areas of altered surface to be coated, then the field line density that the sectionbe ⁇ concentrate rich local high field strength and from the ever ⁇ Weil adjacent areas locally retreat low field strength as it were.
  • the field strength should, based on a specific location of the surface is preferably kept constant. Otherwise, the effects would compensate for different loan growth layer so that no three-dimen ⁇ dimensional design of the layer thickness would be possible. In order to avoid this, at least the relationship between local len areas of the surface with high or low Feld ⁇ strength not reverse.
  • the field strength distribution is formed such that preparation ⁇ che each locally equal field strength berconstruction in substantially constant distance to each other running lines on the O- and each having separate from other lines with a different field strength from each other, are.
  • a field strength distribution as a height distribution on the
  • the inventive method can be advantageously the three-dimensional surface configuration of a precoat ⁇ th component influence, wherein the surface - that is, the layer thickness distribution - can be made by a suitable arrangement of one or more magnetic field generators.
  • the surface - that is, the layer thickness distribution - can be made by a suitable arrangement of one or more magnetic field generators.
  • permanent magnets or electromagnets can be used, wherein, for example, a Produce surface ripple of the coating, which facilitate a cleaning of the surface.
  • treadmill is intended that the lines are formed to extend straight or in continuous ver ⁇ current curvatures.
  • the resistor Strömungswi ⁇ reducing effect of coated groove surfaces has been discovered in nature on the shark skin, so that technically referred to as sharkskin or "shark coat" according to this model generated surfaces.
  • the lines can be straight or continuously curved, wherein the continuous curvature simulates a likewise curved Strö ⁇ flow direction on the surface of the substrate.
  • the continuous curvature simulates a likewise curved Strö ⁇ flow direction on the surface of the substrate.
  • the effect ⁇ can be increased degree of gas turbines, so that an emission of exhaust gases is reduced and lowered simultaneously by reduced energy consumption and operating costs NEN kön-.
  • the blades of Strömungskraftma ⁇ are often not straight but machines Ü berströmt in curved paths. These can be len by generating a suitable magnetic field directly on the surface of the blades herstel ⁇ , wherein the field strength distribution of the Magnetfel ⁇ generated is generated as an image of a certain extent of the flow conditions on the blade.
  • the magnetic field as electromagnetic ⁇ ULTRASONIC field is generated.
  • the generation of an electromagnetic field ⁇ rule has the particular advantage that by e- lectrical power in producing directly on the field strength of the magnetic ⁇ can be influenced.
  • the electromagnetic field can be generated in the form of a standing wave, which is aligned at least substantially parallel to the surface. This makes it possible advantageously with a comparatively simple magnetic field generator, a field strength ⁇ distribution on the surface of the TES to be coated Substra ⁇ generate whose undulations along ge of the field strength rade of forming a film thickness distribution of the layer leads to the already mentioned flow-, Ii nienförmigen course having. Therefore, the electromagnetic field a streamlined layer on the substrate can he be generated ⁇ by generating in the form of a standing wave ins ⁇ particular.
  • the invention relates to a coating plant specific elektrochemi ⁇ relates to a container for an electrophotographic ⁇ chemical plating, and a magnetic field generator for a magnetic field which extends into er ⁇ into the container.
  • a coating system is disclosed by the cited prior art (abstract of JP 08-333666 A).
  • the magnetic field generator is designed so that an electromagnetic ⁇ cal field in the form of a standing wave can be generated.
  • the standing wave as already explained, it is possible to produce a layer structure in the coating installation whose Local layer thickness distribution according to the Feldstär ⁇ kenverlaufes the standing wave is alternately thicker and ELL ⁇ ner, so that the coating produced is particularly suitable for reducing the flow resistance of the coated component.
  • the flow properties of the fluid for which the flow resistance of the surface is to be reduced must be taken into account with regard to the geometry of the linear "ridges" and "ravines".
  • the coating which can be produced using the coating system according to the invention is also referred to as a "shark coat".
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the coating plant according to the invention in a schematic section
  • FIG. 3 schematically shows the flow course between adjacent blade lattices of a flow engine
  • Figure 4 details one embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention coating process for loading ⁇ coating a turbine blade according to FIG. 3
  • a coating system according to FIG. 1 has a container
  • two magnetic field generators 16a, 16b each consisting of a coil 17 and an iron core 18, are arranged.
  • the magnetic field generators 16a, 16b are opposite one another and are electrically connected to a controller 19.
  • the controller 19 the magnetic field generators 16a, 16b can be controlled such that a magnetic field in the form of a standing wave 20 is generated between them.
  • a high-frequency control of the coils 17 is necessary, which causes the magnetic field to propagate in each case as a standing wave, that is to say that the individual magnetic fields generated by the magnetic field generators superimpose in such a way that at least at every point of the surface 21 of the substrate 14 to be coated ⁇ a temporal change in the strength of the magnetic field is prevented.
  • FIG. 2 shows the coating process of the substrate 14 according to FIG. 1 as a detail.
  • Figure 2 and the geometry of a galvanically produced layer 22 superimposed to scale is the graphical Dar ⁇ position of a magnetic field 23 which is a by the magnetic field ⁇ generators 16a, 16b according to Figure 1 is produced, and as the course of the magnetic field strength H as a function on the surface 21 aligned running variable x can be seen as a standing Wei-ee 20.
  • the standing wave has a sinusför ⁇ -shaped course and causes variations in the field strength H at the surface 21, 24 affect the electric field lines of the galvanic coating process.
  • the illustrated layer profile has a positive effect on the flow resistance of the layer surface 27 produced as soon as a flow sweeps over it, which is perpendicular to the sectional plane according to FIG.
  • the spacing a is in the Mik ⁇ rometer area.
  • FIG. 3 schematically shows a flow channel 28 through which a fluid flows in an indicated direction of the arrow.
  • the flow channel can be, for example, an annular channel which is formed by the rotor and the housing wall (both not shown) of a gas turbine.
  • blades 29, which are respectively mounted in the housing or on the rotor and thus form Git ⁇ ter, the succession of the flow of were ⁇ the.
  • the path of the flow is interpreted by streamlines 30 an ⁇ .
  • the curvature of the streamlines is influenced both by the outflow of the previous as well as by the inflow of the following lattice. It depends on the course of the deflection in the circumferential direction.
  • the magnetic field producers 16a, 16b arranged such that the distance the magnetic field generator 16a is smaller than the distance of the magnetic field generator 16b.
  • the magnetic field generators are respectively arranged on the blade root 31 and on the upper edge 32 of the blade.
  • the alignment of the standing waves shown in FIG. 2 also changes such that the ridges 26 and grooves 25 (FIG. 2) produced thereby are continuously curved.
  • the ridges 26 are represented by lines 33a and the grooves 25 by dashed lines 33b on the upper surface 21 of the blade 29.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten, bei dem ein Substrat (14) während des Schichtbildungsprozesses mit einem Magnetfeld (23) beaufschlagt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine elektrochemische Beschichtungsanlage. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Magnetfeld (23) an der zu beschichtenden Oberfläche (21) des Substrates (14) mit einer lokal veränderlichen Feldstärkeverteilung H(x) erzeugt wird, wodurch elektrische Feldlinien (24) im Elektrolyt auf die Bereiche hoher magnetischer Feldstärke konzentriert werden. Hierdurch wird in diesen Bereichen das Schichtwachstum einer Schicht (22) erhöht, weswegen sich beispielsweise ein welliges Profil (27) ohne Nachbearbeitungsschritte erzeugen lässt. Diese wellige Oberfläche verringert bei geeigneten Abmessungen vorteilhaft den Strömungswiderstand der Schichtoberfläche (27), weswegen sich eine solche Beschichtung beispielsweise für strömungsoptimierte Turbinenschaufeln eignet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Schicht und für dieses Verfahren geeignete Beschichtungsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Herstellen einer Schicht auf einem Substrat, bei dem ein Mag¬ netfeld auf den Schichtbildungsprozess einwirkt.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art kann beispielsweise dem Abstract der JP 08-333666-A entnommen werden. Der Abs- tract beschreibt eine Beschichtungsanlage mit einem Behälter für ein elektrochemisches Beschichtungsbad, in dem ein Stahl¬ band galvanisch beschichtet werden kann. Weiterhin ist vorge- sehen, in dem Beschichtungsbad mittels eines Magnetfelderzeu¬ gers ein magnetisches Feld zu erzeugen, durch das der galva¬ nische Abscheideprozess verbessert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum e- lektrochemischen Herstellen einer Schicht unter Einfluss ei¬ nes Magnetfeldes anzugeben, mit dem die Einflussmöglichkeiten des Magnetfeldes auf den elektrochemischen Herstellprozess vergleichsweise universell an das Anforderungsprofil des zu beschichtenden Bauteils angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Magnetfeld an der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates mit einer lokal zwischen mehreren Feldstärkewerten wechseln¬ den Feldstärkeverteilung erzeugt wird. Hierbei wird der Um- stand genutzt, dass sich die Feldstärke des sich bei der Be- schichtung an der zu beschichtenden Oberfläche einstellenden elektrischen Feldes im Elektrolyt durch die lokal sich verän¬ dernde Feldstärke des überlagerten magnetischen Feldes beein- flussen lässt. Dabei werden bildlich gesprochen die Feldli¬ nien des elektrischen Feldes in Bereichen einer hohen magne¬ tischen Feldstärke gebündelt, so dass sich auch eine ver¬ gleichsweise hohe elektrische Feldstärke ergibt. In Bereichen mit geringer magnetischer Feldliniendichte entsteht demgegen¬ über auch ein Bereich mit geringerer elektrischer Feldlinien¬ dichte (d. h. Feldstärke) auf der Oberfläche des zu beschich¬ tenden Substrates. Die elektrische Feldstärke an der Oberflä¬ che beeinflusst dabei die Abscheiderate bei der elektrochemi- sehen Beschichtung, so dass in Bereichen hoher Feldstärke die Abscheiderate steigt und in Bereichen geringer Feldlinien¬ dichte die Abscheiderate sinkt. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft gezielt eine bestimmte Schichtdickenverteilung auf der zu beschichtenden Oberfläche erzeugen, welche von der lokal zwischen mehreren Feldstärkewerten wechselnden Feld¬ stärkeverteilung des Magnetfeldes abhängig ist. Dieser Effekt lässt sich jedoch nur erreichen, wenn sich die Feldstärkever¬ teilung des Magnetfeldes lokal, d. h. in sich wiederholender Folge in kleinen Bereichen der zu beschichtenden Oberfläche verändert, so dass sich die Feldliniendichte auf die Teilbe¬ reiche lokaler hoher Feldstärke konzentrieren und aus den je¬ weils benachbarten Bereichen lokal geringer Feldstärke gleichsam zurückziehen.
Zeitlich betrachtet sollte die Feldstärke bezogen auf einen bestimmten Ort der Oberfläche bevorzugt konstant gehalten werden, um die lokal unterschiedliche Abscheidegeschwindig¬ keit auf der Oberfläche über einen längeren Zeitraum konstant zu halten. Anderenfalls würden sich die Effekte unterschied- liehen Schichtwachstums ausgleichen, so dass keine dreidimen¬ sionale Gestaltung der Schichtdicke möglich wäre. Um dies zu vermeiden, darf sich zumindest das Verhältnis zwischen loka- len Bereichen der Oberfläche mit hoher bzw. geringer Feld¬ stärke nicht umkehren.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Feldstärkeverteilung derart ausgebildet wird, dass Berei¬ che jeweils lokal gleicher Feldstärke in mit im Wesentlichen konstantem Abstand zueinander verlaufenden Linien auf der O- berfläche angeordnet sind und jeweils von anderen Linien mit einer anderen Feldstärke voneinander getrennt sind. Würde ei- ne solche Feldstärkenverteilung als Höhenverteilung auf der
Oberfläche dargestellt werden, so würde sich eine Topographie bestehend aus sich einer abwechselnden, lang gestreckten Schluchten und Bergrücken ergeben. Dementsprechend ist auf¬ grund des Einflusses der magnetischen Feldstärkenverteilung auf das Abscheideergebnis auch die Oberfläche der abgeschie¬ denen Schicht gestaltet, wobei sich in Bereichen mit hoher magnetischer Feldstärke eine größere Schichtdicke und in Be¬ reichen geringer magnetischer Feldstärke eine geringere Schichtdicke einstellt. Eine derartig ausgebildete Oberflä- chenstruktur der Beschichtung kann vorteilhaft zur Verbesse¬ rung der Strömungsverhältnisse an der Oberfläche Verwendung finden, wobei strömungsdynamische Effekte genutzt werden, wie diese beispielsweise bei Untersuchung der Rillen auf der Hai¬ fischhaut entdeckt wurden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich vorteilhaft die dreidimensionale Oberflächengestaltung eines beschichte¬ ten Bauteils beeinflussen, wobei die Oberfläche - also die Schichtdickenverteilung - durch geeignete Anordnung eines oder mehrerer Magnetfelderzeuger gestaltet werden kann. Dabei können beispielsweise Permanentmagnete oder auch Elektromag- nete zur Anwendung kommen, wobei sich beispielsweise eine Oberflächenwelligkeit der Beschichtung erzeugen lässt, die ein Reinigen der Oberfläche erleichtern.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorge- sehen, dass die Linien gerade verlaufend oder in stetig ver¬ laufenden Krümmungen ausgebildet sind. Hierdurch wird vor¬ teilhaft erreicht, dass der Strömungswiderstand des beschich¬ teten Substrates sich in Richtung des Verlaufes der Linien signifikant verringert, wobei die durch die Linien definierte Rillenstruktur der erzeugten Oberfläche einen derartigen je¬ weiligen Abstand der Rillen aufweisen muss, dass für das über das Substrat strömende Fluid der Effekt einer Verringerung des Strömungswiderstandes bewirkt wird. Der den Strömungswi¬ derstand verringernde Effekt von mit Rillen überzogenen Ober- flächen ist in der Natur an der Haihaut entdeckt worden, so dass technisch nach diesem Vorbild erzeugte Oberflächen auch als Haihaut oder „shark coat" bezeichnet werden.
Je nach Verlauf der Strömung auf der Oberfläche des Substra- tes können die Linien gerade oder stetig gekrümmt verlaufen, wobei die stetige Krümmung eine ebenfalls gekrümmte Strö¬ mungsrichtung auf der Oberfläche des Substrates nachbildet. Auf diese Weise können vorteilhaft auch bei komplexen Strö¬ mungszusammenhängen auf der Oberfläche geeignete Rillen zur Verringerung des Strömungswiderstandes galvanisch erzeugt werden.
Es ist daher besonders vorteilhaft, ein Bauteil zu beschich¬ ten, welches funktionsbedingt einer fluiden Strömung ausge- setzt ist. Diese Bauteile können durch den geringen Strö¬ mungswiderstand vorteilhaft ihre Funktion gewöhnlich besser erfüllen, da konstruktiv begründete Strömungsverluste verrin¬ gert werden können. So ist es z. B. besonders vorteilhaft, wenn als Bauteil eine Schaufel für eine Strömungskraftmaschine beschichtet wird, wobei die Linien an der konstruktiv bedingten Strömungsrich- tung der fluidischen Strömung auf der Oberfläche ausgerichtet sind. Ein Verminderung des Strömungswiderstandes an der Schaufel bringt besonders vorteilhaft für die Strömungskraft¬ maschine einen Wirkungsgradgewinn, wodurch ein wirtschaftli¬ cheres Arbeiten der Strömungskraftmaschine möglich wird. Die- ses wirkt sich positiv auf die Umweltverträglichkeit der
Strömungskraftmaschine aus. Beispielsweise kann der Wirkungs¬ grad von Gasturbinen gesteigert werden, so dass eine Emission von Abgasen verringert und gleichzeitig durch verminderten Energieverbrauch auch die Betriebskosten gesenkt werden kön- nen.
Aufgrund der komplexen in Strömungskraftmaschinen ablaufenden Strömungsprozesse werden die Schaufeln von Strömungskraftma¬ schinen häufig nicht gerade sondern in gekrümmten Bahnen ü- berströmt. Diese lassen sich durch Erzeugen eines geeigneten Magnetfeldes direkt auf der Oberfläche der Schaufeln herstel¬ len, wobei die Feldstärkeverteilung des erzeugten Magnetfel¬ des gewisser Maßen als Abbild der Strömungsverhältnisse auf der Schaufel erzeugt wird.
Bei einer möglichen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens ist vorgesehen, dass das Magnetfeld als elektromagneti¬ sches Feld erzeugt wird. Die Erzeugung eines elektromagneti¬ schen Feldes hat insbesondere den Vorteil, dass durch die e- lektrische Leistung bei der Erzeugung direkt auf die Feld¬ stärke des Magnetfeldes eingewirkt werden kann. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens kann das elektromagnetische Feld in Form einer stehenden Welle erzeugt werden, die zumindest im Wesentlichen parallel zur Oberfläche ausgerichtet ist. Hierdurch lässt sich vorteilhaft mit einem vergleichsweise einfachen Magnetfelderzeuger eine Feldstärke¬ verteilung auf der Oberfläche des zu beschichtenden Substra¬ tes erzeugen, deren wellenförmiger Verlauf der Feldstärke ge¬ rade zur Ausbildung einer Schichtdickenverteilung der Schicht führt, die den bereits angesprochenen strömungsgünstigen, Ii- nienförmigen Verlauf aufweist. Daher kann durch Erzeugung des elektromagnetischen Feldes in Form einer stehenden Welle ins¬ besondere eine strömungsgünstige Schicht auf dem Substrat er¬ zeugt werden.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine elektrochemi¬ sche Beschichtungsanlage mit einem Behälter für ein elektro¬ chemisches Beschichtungsbad und einem Magnetfelderzeuger für ein Magnetfeld, welches sich in den Behälter hinein er¬ streckt. Eine solche Beschichtungsanlage ist durch den ein- gangs genannten Stand der Technik (Abstract der JP 08-333666 A) offenbart.
Es ist somit eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine elekt¬ rochemische Beschichtungsanlage mit einem Magnetfelderzeuger anzugeben, mit der sich der in der Beschichtungsanlage ablau¬ fende Beschichtungsprozess vergleichsweise vielfältig beein¬ flussen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Magnetfelderzeuger so ausgelegt ist, dass ein elektromagneti¬ sches Feld in Form einer stehenden Welle erzeugbar ist. Mit der stehenden Welle lässt sich, wie bereits erläutert, eine Schichtstruktur in der Beschichtungsanlage erzeugen, deren örtliche Schichtdickenverteilung entsprechend des Feldstär¬ kenverlaufes der stehenden Welle abwechselnd dicker und dün¬ ner wird, so dass sich die erzeugte Beschichtung insbesondere zur Herabsetzung des Strömungswiderstandes des beschichteten Bauteils eignet. Hierzu müssen hinsichtlich der Geometrie der linienförmig verlaufenden „Bergrücken" und „Schluchten" die Strömungseigenschaften des Fluides, für den der Strömungswi¬ derstand der Oberfläche herabgesetzt werden soll, beachtet werden. Die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage er- zeugbare Beschichtung wird auch als „shark coat" bezeichnet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Ausführungsbeispiele beschrieben. In den fol¬ genden Figuren sind für gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwen¬ det, wobei diese zu den einzelnen Figuren nur insoweit mehr¬ fach erläutert werden, soweit sich Abweichungen ergeben. Es zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be- Schichtungsanlage im schematischen Schnitt,
Figur 2 den elektrischen sowie den magnetischen Feldlinien¬ verlauf bei einem Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Beschichtungsverfahrens,
Figur 3 schematisch den Strömungsverlauf zwischen benachbar- ten Schaufelgittern einer Strömungskraftmaschine und
Figur 4 Details aus einem Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Beschichtungsverfahrens für die Be¬ schichtung einer Turbinenschaufel gemäß Figur 3.
Eine Beschichtungsanlage gemäß Figur 1 weist einen Behälter
11 auf, in dem sich ein Elektrolyt 12 befindet. In das Elekt¬ rolyt tauchen zwei Arbeitselektroden 13 ein, die mit dem ei¬ nen Pol einer Spannungsquelle U verbunden sind, während der zweite Pol mit einem elektrisch leitfähigen, zu beschichten¬ den Substrat 14 verbunden ist. Das Substrat 14 befindet sich ebenfalls im Elektrolyt 12 und ist auf einem Träger 15 mon¬ tiert .
Außerhalb des Behälters sind zwei Magnetfelderzeuger 16a, 16b, bestehend aus jeweils einer Spule 17 und einem Eisenkern 18, angeordnet. Die Magnetfelderzeuger 16a, 16b liegen einan¬ der gegenüber und sind mit einer Steuerung 19 elektrisch ver- bunden. Mittels der Steuerung 19 lassen sich die Magnetfeld¬ erzeuger 16a, 16b derart ansteuern, dass zwischen ihnen ein Magnetfeld in Form einer stehenden Welle 20 erzeugt wird. Hierzu ist eine Hochfrequenzansteuerung der Spulen 17 notwen¬ dig, die bewirkt, dass das sich jeweils von den Magnetfeldern ausbreitende Magnetfeld als stehende Welle ausgeprägt ist, d. h., dass die jeweiligen durch die Magnetfelderzeuger er¬ zeugten Einzelmagnetfelder sich derart überlagern, dass zu¬ mindest an jedem Punkt der Oberfläche 21 des zu beschichten¬ den Substrates 14 eine zeitliche Änderung der Stärke des Mag- netfeldes verhindert wird.
In Figur 2 ist der Beschichtungsvorgang des Substrates 14 ge¬ mäß Figur 1 als Ausschnitt dargestellt. Zusätzlich in Figur 2 enthalten und der Geometrie einer galvanisch erzeugten Schicht 22 maßstabgerecht überlagert, ist die grafische Dar¬ stellung eines Magnetfeldes 23, welches durch die Magnetfeld¬ erzeuger 16a, 16b gemäß Figur 1 erzeugt wird und als Verlauf der magnetischen Feldstärke H in Abhängigkeit einer an der Oberfläche 21 ausgerichteten Laufvariable x als stehende WeI- Ie 20 zu erkennen ist. Die stehende Welle hat einen sinusför¬ migen Verlauf und bewirkt Schwankungen in der Feldstärke H an der Oberfläche 21, die die elektrischen Feldlinien 24 des galvanischen Beschichtungsprozesses beeinflussen. In Berie- chen der Oberfläche 21 in der eine hohe Feldstärke H vor¬ herrscht, werden die Feldlinien 24 nämlich konzentriert, was bedeutet, dass das dort befindliche elektrische Feld mit ei¬ ner höheren Feldstärke ausgeprägt ist als in den Bereichen mit geringer magnetischer Feldstärke H. Dies bewirkt, dass in den Bereichen mit hoher elektrischer Feldstärke auch ein schnelleres Schichtwachstum der Schicht 22 hervorgerufen wird, weswegen sich in der dargestellten Schnittebene ein Schichtprofil einstellt, welches ähnlich dem Verlauf der mag- netischen Feldstärke H ist. Hierdurch entstehen in regelmäßi¬ gen Abständen a jeweils Furchen 25, die durch Grate 26 von¬ einander getrennt sind - vergleichbar mit einander abwech¬ selnden Bergrücken und Schluchten. Bei geeignetem Abstand a wirkt sich das dargestellte Schichtprofil positiv auf den Strömungswiderstand der erzeugten Schichtoberfläche 27 aus, sobald eine Strömung darüber streicht, die senkrecht auf der Schnittebene gemäß Figur 2 liegt. Der Abstand a liegt im Mik¬ rometer-Bereich.
In Figur 3 ist schematisch ein Strömungskanal 28 dargestellt, der durch ein Fluid in angedeuteter Pfeilrichtung durchströmt wird. Bei dem Strömungskanal kann es sich beispielsweise um einen Ringkanal handeln, der durch den Läufer und die Gehäu¬ sewand (beides nicht dargestellt) einer Gasturbine gebildet wird. Im Strömungskanal 28 befinden sich Schaufeln 29, die jeweils im Gehäuse bzw. am Läufer befestigt sind und so Git¬ ter bilden, die nacheinander von der Strömung passiert wer¬ den. Der Weg der Strömung wird dabei durch Stromlinien 30 an¬ gedeutet. Die Krümmung der Stromlinien wird sowohl durch die Abströmung des vorhergehenden wie auch durch die Zuströmung der zum folgenden Gitter beeinflusst. Sie hängt vom Verlauf der Umlenkung in Umfangsrichtung ab. Um auf der Schaufel 29 eine strömungsgünstige Schichtoberflä¬ che 27 gemäß Figur 2 herstellen zu können, die sich möglichst weitgehend an den gekrümmten Strömungsverlauf auf der rechten Schaufel 29 gemäß Figur 3 orientiert, werden die Magnetfeld- erzeuger 16a, 16b derart angeordnet, dass der Abstand der Magnetfelderzeuger 16a voneinander geringer ist als der Ab¬ stand der Magnetfelderzeuger 16b. Die Magnetfelderzeuger sind dabei jeweils am Schaufelfuß 31 bzw. an der Oberkante 32 der Schaufel angeordnet .
Durch die unterschiedlichen Abstände der Magnetfelderzeuger jeweils 16a und 16b zueinander ändert sich auch die Ausrich¬ tung der in Figur 2 dargestellten, stehenden Wellen derart, dass die hierdurch erzeugten Grate 26 und Furchen 25 (Figur 2) stetig gekrümmt sind. Die Grate 26 sind durch Linien 33a und die Furchen 25 durch gestrichelte Linien 33b auf der O- berflache 21 der Schaufel 29 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum elektrochemischen Herstellen einer Schicht (22) auf einem Substrat (14), bei dem ein Magnetfeld (23) auf den Schichtbildungsprozess einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld an der zu beschichtenden Oberfläche (21) des Substrates (14) mit einer lokal zwischen mehreren Feld¬ stärkewerten wechselnden Feldstärkeverteilung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärkeverteilung derart ausgebildet wird, dass Bereiche jeweils lokal gleicher Feldstärke in mit im Wesent- liehen konstantem Abstand zueinander verlaufenden Linien
(33a) auf der Oberfläche (21) angeordnet sind und jeweils von anderen Linien (33b) mit einer anderen Feldstärke voneinander getrennt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linien (33a) gerade verlaufend oder in stetig ver¬ laufenden Krümmungen ausgebildet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil beschichtet wird, welches funktionsbedingt einer fluidischen Strömung ausgesetzt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Schaufel (29) für eine Strömungskraft¬ maschine ist, wobei die Linien (33a) an der konstruktiv be- dingten Strömungsrichtung der fluidischen Strömung auf der Oberfläche (21) ausgerichtet sind.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld als elektromagnetisches Feld erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Feld in Form einer stehenden Wel¬ le (20) erzeugt wird, die zumindest im Wesentlichen parallel zur Oberfläche (21) ausgerichtet ist.
8. Elektrochemische Beschichtungsanlage mit einem Behälter (11) für ein elektrochemisches Beschichtungsbad und einem Magnetfelderzeuger (16a, 16b) für ein Magnetfeld, welches sich in Behälter hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfelderzeuger (16a, 16b) so ausgelegt ist, dass ein elektromagnetisches Feld in Form einer stehenden Welle erzeugbar ist.
PCT/EP2005/053634 2004-08-06 2005-07-26 Verfahren zum herstellen einer elektrochemischen schicht und für dieses verfahren geeignete beschichtungsanlage WO2006032562A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05771997A EP1774066A1 (de) 2004-08-06 2005-07-26 Verfahren und beschichtungsanlage zum herstellen einer elektrochemischen schicht "shark coat" bezeichnet unter einfluss eines magnetfeldes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004038724A DE102004038724B3 (de) 2004-08-06 2004-08-06 Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Schicht und für dieses Verfahren geeignete Beschichtungsanlage
DE102004038724.9 2004-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006032562A1 true WO2006032562A1 (de) 2006-03-30

Family

ID=34973199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/053634 WO2006032562A1 (de) 2004-08-06 2005-07-26 Verfahren zum herstellen einer elektrochemischen schicht und für dieses verfahren geeignete beschichtungsanlage

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1774066A1 (de)
DE (1) DE102004038724B3 (de)
WO (1) WO2006032562A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008034739A1 (de) * 2006-09-18 2008-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum elektrochemischen be- oder entschichten von bauteilen
US8673405B2 (en) 2006-08-08 2014-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a wear layer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB328057A (en) * 1929-01-30 1930-04-24 Kurt Breusing Improvements in or relating to electrolytic processes
US3556954A (en) 1968-07-29 1971-01-19 Gen Electric Method for obtaining circumferential orientation of magnetic films electroplated on wires
US3592746A (en) * 1969-05-15 1971-07-13 Burroughs Corp Electroplating method of fabricating plated wire memory units
JPH08333666A (ja) 1995-06-05 1996-12-17 Kawasaki Steel Corp 溶融金属めっき鋼板の製造方法
US6346181B1 (en) 1999-12-24 2002-02-12 Korea Institute Of Machinery And Materials Electroplating process for preparing a Ni layer of biaxial texture
US20040000487A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Matthias Bonkass Method and system for controlling ion distribution during plating of a metal on a workpiece surface

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63307295A (ja) * 1987-06-08 1988-12-14 Brother Ind Ltd メッキ処理方法
JPH06128795A (ja) * 1991-02-15 1994-05-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電気めっき方法
JPH05106080A (ja) * 1991-10-16 1993-04-27 Isuzu Motors Ltd 弱導電性物のメツキ装置
JP2001023932A (ja) * 1999-07-07 2001-01-26 Nec Corp 半導体素子製造方法及び製造装置
KR20010010788A (ko) * 1999-07-19 2001-02-15 최시영 자장을 이용한 전해 도금 기술
JP3361793B2 (ja) * 2000-07-21 2003-01-07 名古屋市 電磁攪拌による分散めっき法
JP2002241990A (ja) * 2001-02-08 2002-08-28 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc めっき装置、及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB328057A (en) * 1929-01-30 1930-04-24 Kurt Breusing Improvements in or relating to electrolytic processes
US3556954A (en) 1968-07-29 1971-01-19 Gen Electric Method for obtaining circumferential orientation of magnetic films electroplated on wires
US3592746A (en) * 1969-05-15 1971-07-13 Burroughs Corp Electroplating method of fabricating plated wire memory units
JPH08333666A (ja) 1995-06-05 1996-12-17 Kawasaki Steel Corp 溶融金属めっき鋼板の製造方法
US6346181B1 (en) 1999-12-24 2002-02-12 Korea Institute Of Machinery And Materials Electroplating process for preparing a Ni layer of biaxial texture
US20040000487A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Matthias Bonkass Method and system for controlling ion distribution during plating of a metal on a workpiece surface

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8673405B2 (en) 2006-08-08 2014-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a wear layer
WO2008034739A1 (de) * 2006-09-18 2008-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum elektrochemischen be- oder entschichten von bauteilen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004038724B3 (de) 2006-04-27
EP1774066A1 (de) 2007-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69313460T3 (de) Nanokristalline metalle
DE19821781C2 (de) Beschichtungsverfahren und Beschichtungsgerät zur Herstellung dreidimensionaler Metallgegenstände
EP3230492B1 (de) Verfahren zum kaltgasspritzen mit maske
DE102004057527B4 (de) Verfahren zum elektro-chemischen Bearbeiten eines Werkstücks und Elektrode für ein solches Verfahren
DE102004036598A1 (de) Verfahren zum Herstellen aerodynamischer Strukturen bei der Fertigung von integral beschaufelten Gasturbinenrotoren
DE102006044416A1 (de) Verfahren zum elektrochemischen Be- oder Entschichten von Bauteilen
DE102013004514B3 (de) Elektrodeneinrichtung für eine Plasmaentladung mit gleitendem Lichtbogen
DE69727464T2 (de) Elektromechanische vorrichtung, spulenanordnung fur diese vorrichtung und gerät fur datenspeicherung und/oder wiedergabe mit einer derartigen vorrichtung
EP1774066A1 (de) Verfahren und beschichtungsanlage zum herstellen einer elektrochemischen schicht "shark coat" bezeichnet unter einfluss eines magnetfeldes
EP3278119A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kontaktabstandswandlers sowie kontaktabstandswandler
DE102012217685A1 (de) Verfahren zum Beschichten durch thermisches Spritzen mit geneigtem Partikelstrahl
DE2602513C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden, Erodieren, Schweißen oder Niederlegen eines metallischen oder nichtmetallischen Materials mittels eines elektrischen, durch ein elektromagnetisches Drehfeld bewegten Licht- oder Plasmabogens
EP1743053B1 (de) Verfahren zur herstellung einer beschichtung
EP2479541A1 (de) Magnetkreisvorrichtung für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät
DE102020124712A1 (de) Elektrische induktorvorrichtung
EP4010517A1 (de) Verfahren und anlage zum elektrolytischen beschichten eines stahlbandes mittels pulstechnik
DE102016207500A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Verteilerplatte für ein elektrochemisches System und Verteilerplatte für ein elektrochemisches System
WO2023072654A2 (de) Verfahren zum einbringen einer ausnehmung in ein werkstück
DE2911439A1 (de) Elektromagnetischer wandler fuer den antrieb einer elektrischen uhr
DE3730641A1 (de) Verfahren zur herstellung eines magnetisch-induktiven messrohres
EP4263918A1 (de) Verfahren zum fügen von nanolaminaten mittels galvanischer metallabscheidung
DE102011015932A1 (de) Elektrode für ein elektrochemisches Abtragverfahren
DE102007062559A1 (de) Verfahren zur Herstellung und Reparatur eines Bauteils und Bauteil einer Gasturbine
DE112017004716T5 (de) Magnetisierende Vorrichtung und magnetisierendes Verfahren für einen magnetischen Encoder
WO2019001813A1 (de) Elektromagnetischer schwingungsanreger zur schwingungsanregung der schaufeln eines schaufelkranzes

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005771997

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005771997

Country of ref document: EP