WO2009144105A1 - Verfahren zur aufbringung einer haftgrundschicht - Google Patents

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WO2009144105A1
WO2009144105A1 PCT/EP2009/055044 EP2009055044W WO2009144105A1 WO 2009144105 A1 WO2009144105 A1 WO 2009144105A1 EP 2009055044 W EP2009055044 W EP 2009055044W WO 2009144105 A1 WO2009144105 A1 WO 2009144105A1
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fine
coating material
particles
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Francis-Jurjen Ladru
Erja Turunen
Tommi Varis
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
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    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • 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
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    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • 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
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying

Definitions

  • the present invention relates to a method for applying a primer layer for a ceramic protective layer on a component surface by high-speed flame spraying (HVOF) in which a coating material in the form of at least one metal alloy powder is at least partially melted and discharged as a high velocity stream of particles onto the component surface
  • HVOF high-speed flame spraying
  • Coating material has two powder components with a fine and a coarse grain.
  • Yttria Y 2 O 3
  • magnesium oxide MgO
  • another oxide are stabilized.
  • the ceramic layer is typically deposited by air plasma spraying (ABS), vacuum plasma spraying (VPS), low pressure plasma spraying (LPBS) or physical vapor deposition (PVD).
  • Air plasma spray (APS) is preferred over other deposition methods because of the low equipment cost and ease of application and masking.
  • the primer layers are typically formed from an oxidation-resistant alloy, such as MCrAlY, where M is at least one of the elements selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel, and the Letter Y is yttrium or another equivalent element from the group comprising scandium and the elements of the rare earth.
  • the object of the primer layer is on the one hand to protect against corrosion and / or oxidation and on the other hand to ensure a strong adhesion of the thermal barrier coating on the component to be coated. In this type of coating system, it is therefore of particular importance that the primer layer has a high surface roughness, since only then can sufficient adhesion of the primer layer with the thermal barrier coating be ensured.
  • the primer layer can be applied to the turbine blade by high velocity flame spraying (HVOF).
  • HVOF high velocity flame spraying
  • Particles are introduced with a carrier gas in a burner which burns the supplied fuel and oxygen at high temperature.
  • the MCrAlY particles are at least partially melted and then as a particle stream with high
  • the parameters of the HVOF process are typically adjusted to use powders having a very narrow range of particle size distribution.
  • a coarse powder In order to make a primer layer using the HVOF process, a coarse powder must typically be used to achieve adequate surface roughness. Because coarser particles typically can not be completely melted at suitable HVOF parameters, HVOF bond coats often exhibit relatively high porosity and poor adhesion between sprayed particles. To address this problem, DE 698 28 732 T2 a method of the type mentioned is known in which a coating material is used which has a powder fraction with a fine grain size and a
  • Powder fraction with a coarse grain size The surface roughness of the primer layer is determined by the particles of the coarser powder, which are incompletely melted during the deposition. The particles of the finer powder melt completely and fill the
  • the finer powder also contributes to the micro-surface roughness of the primer layer.
  • Object of the present invention is to further develop the method of the type mentioned so that an optimal surface roughness is achieved.
  • This can be prepared in a conventional manner from a molten metal. This is from the
  • the powder fraction of fine grain size is 60 to 80% by volume, in particular 65 to 75% by volume and preferably about 70% by volume. According to the invention it was recognized that a high powder content with fine grain size leads to good results and in particular a very good surface roughness can be achieved if the proportion of fine powder at about 70% and corresponding to the proportion of coarse powder is about 30%.
  • the coating material may be a metal alloy from the group NiAl, MCrAlY, MCrAl, aluminum-containing intermetallic materials, chromium-containing intermetallic materials and combinations thereof. These materials have proved to be
  • MCrAlY is used since this material can be applied very well by high-speed flame spraying (HVOF).
  • HVOF high-speed flame spraying
  • Powder components of different grain sizes is applied.
  • particles of the coating material which have a smaller average diameter than the particles of the coating material can be used for the underlayer.
  • the coarse powder fraction has a particle size distribution of 45 to 75 ⁇ m and in particular of 22 to 63 ⁇ m.
  • the fine powder content should advantageously have a particle size distribution of 11 to 44 microns and especially from 16 to 44 microns.
  • the fine powder portion may also have a particle size distribution of 22 to 53 microns.
  • Powder content may be combined to form a powder mix prior to spraying or blended during the spraying process.
  • the powder components expediently have an identical composition, but they may also consist of different materials.
  • the coating material and in particular the cover layer may consist of an agglomerated and sintered powder.
  • FIG. 1 in a schematic representation of the application of a
  • Figure 2 shows a schematic representation of the application of a cover layer on the lower layer.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show a method according to the invention for applying a primer layer 1 to the substrate Surface of a turbine blade 2 shown.
  • the primer layer 1 here consists of a lower layer 3, which is applied directly to the turbine blade 2, and a cover layer 7, which covers the lower layer 3. Since the primer layer by
  • the coating material MCrAlY is used as the coating material MCrAlY.
  • the coating material consists of a powder blend with two powder fractions having different average grain sizes. Specifically, the coating material is in the
  • Form of an agglomerated and sintered powder This can be prepared in a conventional manner from a molten metal.
  • a "globular" powder is produced from the melt by means of protective gas and / or Vakuumverd ⁇ sung, from which the required grain size is obtained by various screening steps, etc.
  • the powder is then homogeneously mixed with the desired grain ratios with a binder and then combined by a spray drying process to form agglomerates.
  • the fine fraction passes through the HVOF nozzles
  • the grain size of the coarse powder fraction is between 45 and 75 .mu.m and in particular 22 and 63 .mu.m
  • the grain size of the fine powder fraction is 11 to 44 .mu.m and in particular 16 to 44 microns.
  • the fine powder of the cover layer 7 is used.
  • the lower layer 3 is first applied to the surface of the turbine blade 2 by HVOF.
  • coating particles of MCrAlY are fed to a burner 4 in a carrier gas.
  • a fuel and oxygen are introduced into the burner 4.
  • the fuel and oxygen are mixed and burned in the burner.
  • the coating particles are injected in the carrier gas at high speed as a particle stream 6.
  • the coating particles when passing through the flame 5, at least partially melt and then strike the surface of the turbine blade 2, where they adhere,
  • the particle stream 6 is passed over the surface to form the underlayer 3. During the application of the
  • the particle flow 6 is aligned so that it forms an angle a of 90 ° with the surface of the turbine blade 2.
  • the obtained underlayer 3 has a relatively small surface roughness.
  • the fine powder content leads to a good bonding of the cover layer 7 to the lower layer 3 and a high density of the cover layer 7, while the coarse powder component is responsible for the desired surface roughness needed to form a thermal barrier coating, for example a ceramic APS thermal barrier coating to fix to the primer layer.
  • a "globular" powder is produced from the melt by means of protective gas and / or Vakuumverdüsung, from which the required grain size is obtained by various screening steps, etc. The powder is then mixed with the desired one
  • Graining ratios homogeneously mixed with a binder and then combined by a spray drying process to agglomerates.
  • the fine fraction is added to the HVOF nozzles by sintering, so that the coarser particles can be used.
  • the different grain sizes cause the fine to melt and densify well, while the coarse particles are embedded in the fine particles and provide the desired roughness.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Haftgrundschicht für eine Keramikschutzschicht auf einer Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), bei welchem ein Beschichtungsmaterial in der Form wenigstens eines Metalllegierungspulvers zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben wird, wobei das Beschichtungsmaterial zwei Pulveranteile mit einer feinen und einer groben Körnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial aus einem agglomerierten und gesinterten Pulver besteht.

Description

Verfahren zur Aufbringung einer Haftgrundschicht
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Haftgrundschicht für eine Keramikschutzschicht auf einer Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) , bei welchem ein Beschichtungsmaterial in der Form wenigstens eines Metalllegierungspulvers zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben wird, wobei das
Beschichtungsmaterial zwei Pulveranteile mit einer feinen und einer groben Körnung aufweist.
Bauteile, die in heißen und aggressiven Umgebungen eingesetzt werden, müssen gegenüber diesen schädlichen Einflüssen geschützt werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Turbinenschaufeln von Gasturbinen werden beispielsweise mit Beschichtungssystemen ausgestattet, die aus einer direkt auf die Oberfläche der Turbinenschaufel aufgebrachten Haftgrundschicht bestehen, welche wiederum eine keramische Wärmedämmschicht trägt. Die keramikhaltigen Wärmedämmschichten können beispielsweise Zirkoniumoxide (Zrθ2) enthalten, die teilweise oder vollständig durch
Yttriumoxid (Y2O3) , Magnesiumoxid (MgO) oder ein anderes Oxid stabilisiert sind. Die Keramikschicht wird typischerweise durch ein Luftplasma-Spritzen (ABS) , Vakuumplasma-Spritzen (VPS) , Niedrigdruck-Plasmaspritzen (LPBS) oder eine physikalische Dampfabscheidung (PVD) abgeschieden. Dabei wird das Luftplasma-Spritzen (APS) gegenüber anderen Abscheidungsverfahren wegen der geringen Ausrüstungskosten und der Einfachheit des Aufbringens und Maskierens bevorzugt.
Die Haftgrundschichten werden typischerweise aus einer oxidationsbeständigen Legierung gebildet, wie beispielsweise MCrAlY, wobei M für mindestens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Eisen, Kobalt und Nickel besteht und der Buchstabe Y Yttrium oder ein weiters äquivalentes Element aus der Gruppe umfassend Skandium und die Elemente der seltenen Erde ist. Die Aufgabe der Haftgrundschicht besteht darin, einerseits vor Korrosion und/oder Oxidation zu schützen und andererseits eine starke Haftung der Wärmedämmschicht an dem zu beschichtenden Bauteil zu gewährleisten. Bei dieser Art von Beschichtungssystem ist es daher von besonderer Bedeutung, dass die Haftgrundschicht eine hohe Oberflächenrauhigkeit aufweist, da nur dann eine ausreichende Verklammerung der Haftgrundschicht mit der Wärmedämmschicht sichergestellt werden kann.
Die Haftgrundschicht kann durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) auf die Turbinenschaufel aufgetragen werden. Dazu werden MCrAlY-
Partikel mit einem Trägergas in einen Brenner eingebracht, der den zugeführten Brennstoff und Sauerstoff bei hoher Temperatur verbrennt. In der dabei gebildeten Flamme des Brenners werden die MCrAlY-Partikel zumindest teilweise aufgeschmolzen und dann als Partikelstrom mit hoher
Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben. Die Problematik an solchen Haftgrundschichten, die nach HVOF- Techniken abgeschieden sind, besteht darin, dass sie sehr empfindlich auf die Teilchengrößenverteilung des Pulvers wegen der relativ geringen Spritztemperatur des HVOF-
Verfahrens sind. Demgemäß werden die Parameter des HVOF- Verfahrens typischerweise so eingestellt, dass Pulver mit einem sehr engen Bereich Teilchengrößenverteilung verwendet werden .
Um eine Haftgrundschicht unter Benutzung des HVOF-Verfahrens herzustellen, muss typischerweise ein grobes Pulver benutzt werden, um eine angemessene Oberflächenrauhigkeit zu erzielen. Da gröbere Teilchen typischerweise nicht vollständig bei geeigneten HVOF-Parametern geschmolzen werden können, zeigen HVOF-Bindeüberzüge häufig eine relativ hohe Porosität und eine dürftige Verbindung zwischen gespritzten Partikeln . Um dieser Problematik zu begegnen, ist aus der DE 698 28 732 T2 ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Beschichtungsmaterial verwendet wird, das eine Pulverfraktion mit einer feinen Körnung und eine
Pulverfraktion mit einer groben Körnung umfasst. Dabei wird die Oberflächenrauheit der Haftgrundschicht durch die Teilchen des gröberen Pulvers bestimmt, die während der Abscheidung unvollständig geschmolzen werden. Die Teilchen des feineren Pulvers schmelzen vollständig und füllen die
Zwischenräume zwischen den Teilchen des gröberen Pulvers zu einem genügenden Grad, um eine hohe Dichte zu erhalten. Das feinere Pulver trägt auch zur Mikro-Oberflächenrauheit der Haftgrundschicht bei.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art weiter so auszubilden, dass eine optimale Oberflächenrauheit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass das Beschichtungsmaterial aus einem agglomerierten und gesinterten Pulver besteht.
Dieses kann in an sich bekannter Weise aus einer Metallschmelze hergestellt werden. Hierzu wird aus der
Schmelze mittels Schutzgas- und/oder Vakuumverdüsung ein "globulares" Pulver hergestellt, aus dem durch verschiedene Siebschritte etc. die benötigte Körnung gewonnen wird. Das Pulver wird anschließend mit den gewünschten Körnungsverhältnissen mit einem Bindemittel homogen vermischt und anschließend durch einen Sprühtrocknungsprozess zu Agglomeraten zusammengeführt. Beim Spritzen wird der Feinanteil die HVOF-Düsen durch Versinterung zusetzen, so dass die gröberen Partikel zum Einsatz kommen können. Die unterschiedlichen Körnungen führen dazu, dass die feinen gut aufschmelzen und verdichten, während die groben Partikel in die feinen Partikel eingebettet werden und die gewünschte Rauheit liefern. Es hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung eines solchen agglomerisierten und gesinterten Materials die Oberflächenrauheit optimiert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pulveranteil feiner Körnung 60 bis 80 Vol.-%, insbesondere 65 bis 75 Vol.-% und bevorzugt etwa 70 Vol.-% beträgt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein hoher Pulveranteil mit feiner Körnung zu guten Ergebnissen führt und insbesondere eine sehr gute Oberflächenrauheit erzielt werden kann, wenn der Anteil feinen Pulvers bei etwa 70% und entsprechend der Anteil des groben Pulvers bei etwa 30% liegt .
In an sich bekannter Weise kann das Beschichtungsmaterial eine Metalllegierung aus der Gruppe NiAl, MCrAlY, MCrAl, aluminiumhaltigen intermetallischen Materialien, chromhaltigem intermetallischen Materialien und deren Kombinationen sein. Diese Materialien haben sich als
Haftgrundschichten durchaus bewährt. In bevorzugter Weise wird dabei MCrAlY verwendet, da sich dieses Material sehr gut durch das Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) aufbringen lässt .
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bauteiloberfläche zunächst mit einer Schicht eines Metalllegierungspulvers mit einer feinen Körnung beschichtet wird und anschließend auf die so gebildete Unterschicht eine Deckschicht aus dem Beschichtungsmaterial mit den
Pulveranteilen unterschiedlicher Körnungen aufgebracht wird. Dabei können für die Unterschicht Partikel des Beschichtungsmaterials verwendet werden, die einen kleineren mittleren Durchmesser als die Partikel des Beschichtungsmaterials haben. Beispielsweise ist möglich, die Unterschicht aus dem Pulver feiner Körnung der Deckschicht herzustellen. Auf diese Weise wird effizient eine dichte Unterschicht erhalten, die insbesondere aus MCrAlY ausgebildet sein kann.
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der grobe Pulveranteil eine Teilchengrößenverteilung von 45 bis 75 μm und insbesondere von 22 bis 63 μm aufweist. Versuche haben gezeigt, dass der feine Pulveranteil vorteilhafterweise eine Teilchengrößenverteilung von 11 bis 44 μm und insbesondere von 16 bis 44 μm aufweisen sollte. Alternativ kann der feine Pulveranteil auch eine Teilchengrößenverteilung von 22 bis 53 μm aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens 90% der Teilchen des feinen Pulveranteils kleiner sind als die Teilchen des groben
Pulveranteils. Die Pulveranteile können unter Bildung einer Pulvermischung vor dem Spritzen kombiniert oder während des Spritzverfahrens vermischt werden. Dabei weisen die Pulveranteile zweckmäßigerweise eine identische Zusammensetzung auf, sie können allerdings auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Auch kann das Beschichtungsmaterial und insbesondere die Deckschicht aus einem agglormerierten und gesinterten Pulver bestehen.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der
Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigen
Figur 1 in schematischer Darstellung der Auftragung einer
Unterschicht einer Haftgrundschicht auf eine Turbinenschaufel und
Figur 2 in schematischer Darstellung die Aufbringung einer Deckschicht auf die Unterschicht.
In den Figuren 1 und 2 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbringung einer Haftgrundschicht 1 auf die Oberfläche einer Turbinenschaufel 2 dargestellt. Die Haftgrundschicht 1 besteht hier aus einer Unterschicht 3, welche unmittelbar auf die Turbinenschaufel 2 aufgebracht ist, und einer Deckschicht 7, welche die Unterschicht 3 bedeckt. Da die Haftgrundschicht durch
Hochgeschwindigkeitflammspritzen (HVOF) hergestellt wird, wird als Beschichtungsmaterial MCrAlY verwendet. Dabei besteht das Beschichtungsmaterial aus einem Pulverblend mit zwei Pulveranteilen, die unterschiedliche mittlere Körnungen aufweisen. Konkret liegt das Beschichtungsmaterial in der
Form eines agglomerierten und gesinterten Pulvers vor. Dieses kann in an sich bekannter Weise aus einer Metallschmelze hergestellt werden. Hierzu wird aus der Schmelze mittels Schutzgas- und/oder Vakuumverdϋsung ein "globulares" Pulver hergestellt, aus dem durch verschiedene Siebschritte etc. die benötigte Körnung gewonnen wird. Das Pulver wird anschließend mit den gewünschten Körnungsverhältnissen mit einem Bindemittel homogen vermischt und anschließend durch einen Sprühtrocknungsprozess zu Agglomeraten zusammengeführt. Beim Spritzen wird der Feinanteil die HVOF-Düsen durch
Versinterung zusetzen, so dass die gröberen Partikel zum Einsatz kommen können. Die unterschiedlichen Körnungen führen dazu, dass die feinen gut aufschmelzen und verdichten, während die groben Partikel in die feinen Partikel eingebettet werden und die gewünschte Rauheit liefern.
Das gesinterte Beschichtungsmaterial besteht zu 60 bis 80 Vol.-%, insbesondere zu 65 bis 75 Vol.-% und bevorzugt zu etwa 70 Vol.-% aus MCrAlY-Pulver mit einer feinen Körnung und im Übrigen aus MCrAlY-Pulver mit einer groben Körnung.
Dabei liegt die Korngröße des groben Pulveranteils zwischen 45 und 75 μm und insbesondere 22 und 63 μm, und liegt die Korngröße des feinen Pulveranteils bei 11 bis 44 μm und insbesondere 16 bis 44 μm. Als Material für die Unterschicht 3 wird das feine Pulver der Deckschicht 7 verwendet. Im Rahmen der Beschichtung wird zunächst die Unterschicht 3 auf die Oberfläche der Turbinenschaufel 2 durch HVOF aufgetragen. Dazu werden Beschichtungspartikel aus MCrAlY einem Brenner 4 in einem Trägergas zugeführt. Gleichzeitig werden in den Brenner 4 ein Brennstoff und Sauerstoff eingeleitet. Der Brennstoff und der Sauerstoff werden im Brenner vermischt und verbrannt. In die hierbei entstehende Flamme 5 werden die Beschichtungspartikel in dem Trägergas mit hoher Geschwindigkeit als Partikelstrom 6 eingedüst. Die Beschichtungspartikel schmelzen beim Durchgang durch die Flamme 5 zumindest teilweise und treffen dann auf die Oberfläche der Turbinenschaufel 2 auf, wo sie haften bleiben,
Der Partikelstrom 6 wird über die Oberfläche geführt, um die Unterschicht 3 auszubilden. Während der Auftragung der
Unterschicht 3 ist der Partikelstrom 6 so ausgerichtet, dass er mit der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 einen Winkel a von 90° einschließt. Dies führt dazu, dass die erhaltene Unterschicht 3 eine relativ geringe Oberflächenrauheit aufweist.
Anschließend wird auf die Unterschicht 3 die Deckschicht 7 aufgebracht. Hierzu werden dem Brenner 4 das Beschichtungsmaterial mit den Fraktionen unterschiedlicher Körnungen zugeführt. Die Beschichtungspartikel werden in der oben beschriebenen Weise zumindest teilweise in der Flamme 5 aufgeschmolzen und als Partikelstrom 6 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Oberfläche der Turbinenschaufel 2 abgegeben. Dort treffen sie auf die Unterschicht 3 und bilden auf dieser die Oberschicht 7 aus, während der Partikelstrom 6 über die Unterschicht 3 bewegt wird.
Während dieses Vorgangs werden die feinen Beschichtungspartikel gut aufgeschmolzen. Die Energie der
Flamme reicht jedoch nicht aus, um auch die groben Partikel vollständig aufzuschmelzen, so dass diese in das aufgeschmolzene, flüssige Material als feste Partikel eingebettet werden. Im Ergebnis führt der feine Pulveranteil zu einer guten Anbindung der Deckschicht 7 an die Unterschicht 3 und einer hohen Dichte der Deckschicht 7, während der grobe Pulveranteil für die gewünschte Oberflächenrauheit verantwortlich ist, die benötigt wird, um eine Wärmedämmschicht, beispielsweise eine keramische APS- Wärmedämmschicht , an der Haftgrundschicht zu fixieren.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine optimale Oberflächenrauheit erzielt werden kann, wenn der Anteil des feinen Pulvers bei etwa 70% und entsprechend der Anteil des groben Pulvers bei etwa 30% liegt.
Dieses kann in an sich bekannter Weise aus einer Metallschmelze hergestellt werden. Hierzu wird aus der Schmelze mittels Schutzgas- und/oder Vakuumverdüsung ein "globulares" Pulver hergestellt, aus dem durch verschiedene Siebschritte etc. die benötigte Körnung gewonnen wird. Das Pulver wird anschließend mit den gewünschten
Körnungsverhältnissen mit einem Bindemittel homogen vermischt und anschließend durch einen Sprühtrocknungsprozess zu Agglomeraten zusammengeführt. Beim Spritzen wird der Feinanteil die HVOF-Düsen durch Versinterung zusetzen, so dass die gröberen Partikel zum Einsatz kommen können. Die unterschiedlichen Körnungen führen dazu, dass die feinen gut aufschmelzen und verdichten, während die groben Partikel in die feinen Partikel eingebettet werden und die gewünschte Rauheit liefern.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbringung einer Haftgrundschicht für eine Kermikschutzschicht auf einer Bauteiloberfläche durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) , bei welchem ein Beschichtungsmaterial in der Form wenigstens eines Metalllegierungspulvers zumindest teilweise aufgeschmolzen und als Partikelstrom mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche abgegeben wird, wobei das Beschichtungsmaterial zwei Pulveranteile mit einer feinen und einer groben Körnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial aus einem agglomerierten und gesinterten Pulver besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulveranteil feiner Körnung 60 Vol.%bis 80 Vol.%, insbesondere 65 Vol.%bis 75 Vol.% und bevorzugt etwa 70 Vol.% beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial eine Metalllegierung aus der Gruppe NiAl, MCrAlY, MCrAl, aluminiumhaltigen intermetallischen Materialien, chromhaltigen intermetallischen Materialien und deren Kombinationen ausgewählt ist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiloberfläche zunächst mit einer Schicht eines Metalllegierungspulvers mit einer feinen Körnung beschichtet wird und anschließend auf die so gebildete Unterschicht eine Deckschicht aus dem Beschichtungsmaterial mit den Pulveranteilen unterschiedlicher Körnungen aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschicht aus dem Pulver feiner Körnung der Deckschicht hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der grobe Pulveranteil eine Teilchengrößenverteilung von μm und insbesondere von 22 bis 63 μm aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feine Pulveranteil eine Teilchengrößenverteilung von 11 bis 44 μm und insbesondere von 16 bis 44 μm aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das feine Pulver eine Teilchengrößenverteilung von 22μm bis 53μm aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 90% der Teilchen des feinen Pulveranteils kleiner sind als die Teilchen des groben Pulveranteils
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feine und der grobe Pulveranteil eine identische Zusammensetzung aufweisen.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Haftgrundschicht eine keramische Wärmedämmschicht, insbesondere eine APS-Wärmedämmschicht aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftgrundschicht auf eine Turbinenschaufel aufgebracht wird.
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