WO2010091667A1 - Beschichtung und verfahren zum beschichten eines werkstücks - Google Patents

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particle
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Horst Pillhöfer
Max Morant
Anja Kliewe
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Mtu Aero Engines Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to feeds and methods for coating a workpiece for use at high temperatures.
  • a turbine blade is exposed to different temperatures and exposure to different atmospheres in different areas.
  • the fluid dynamic relevant section the blade is exposed to the combustion gases and the highest temperatures.
  • the shank of the turbine blade is exposed only to a small extent the combustion gases and a significantly lower temperature. According to the different environmental conditions NEN different area of a turbine blade to be coated differently.
  • US Pat. No. 6,884,524 B2 describes a method for coating in which a lacquer is used which comprises particles of zirconium or hafnium or platinum or yttrium or silicon or aluminum and zirconium or aluminum and hafnium or aluminum and platinum or aluminum, platinum and hafnium or aluminum, chromium and zirconium.
  • An object of the present invention is to provide a workpiece with an improved coating, an improved method of coating a workpiece and an improved turbine.
  • Various embodiments of the present invention are based on the idea that with slurries or dispersions with MCrAlY particles or particles of other multi-alloys particle sizes of 10 microns or less, better still 5 microns or less a surprising and significant improvement in the quality of the coating Episode.
  • layers with a more homogeneous density and / or a smaller number of cavities or other defects could be produced. This is especially true when the individual particles are spherical or approximately spherical.
  • the size and exact shape of individual MrAlY particles or particles of other multi-alloys have a greater impact on the viscosity and / or other relevant properties of the slurry than previously thought.
  • Various embodiments of the present invention are further based on the idea to use a slurry which comprises not only MCrAlY particles or other multilegieri metal particles but also pure or almost pure aluminum particles.
  • This can be dispensed depending on the application to the complex subsequent deposition of aluminum on and in the dried particle layer.
  • By merely heating to a temperature near or above the melting point of the aluminum particles it can be achieved that voids between the particles of the multilevel alloy are filled with aluminum, the layer is compacted and aluminum diffuses into the substrate material. The entire process engineering effort is thereby significantly reduced.
  • slips with particles of different materials slips, which in each case have different proportions of different types of particles or slips with different particle sizes, can be used.
  • slips with particles of different materials slips, which in each case have different proportions of different types of particles or slips with different particle sizes, can be used.
  • Methods described here are suitable in particular for the coating of surfaces of turbine blades and, above all, for areas below the platform.
  • the platform is arranged between the shaft and the blade of the turbine blade.
  • An area is said to be below the platform when it is radially disposed within the platform in the turbine blade installed in a turbine. Areas under the platform are mostly in the squat. Pressure range of the turbine due to the prevailing temperatures affected by the deposition of calcium sulfate and other salts.
  • the coating described herein is capable of suppressing deposition and / or reducing or preventing corrosion and cracking due to deposition.
  • Figure 1 is a schematic representation of a turbine blade
  • Figure 2 is a schematic representation of a turbine
  • FIG. 3 is a schematic flowchart
  • Figure 4 is a schematic flow diagram
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a turbine blade 10, as used for example in a high-pressure turbine of a gas turbine engine.
  • the turbine blade 10 includes a blade 11, a shaft 12, a leg 13, and a platform 14 between the blade 11 and the shaft 12.
  • the turbine blade 10 is a blade and operates with the foot 13 at or near the periphery of one attached to rotating disc or drum. Relative to the axis of the gas turbine engine, the shaft 12 is below or radially within the platform 14 and the blade is above or radially outboard of the platform 14.
  • the sheet 11 is exposed directly to the hot combustion gases.
  • the shaft 12 is usually lapped during operation of cooling air. Its temperature is therefore usually much lower.
  • the surfaces under the platform 14, In particular, the surfaces of the shaft 12 and the transition region between the shaft 12 and the platform 14 are affected, for example, by deposits of calcium sulfate and / or other salts.
  • deposits of calcium sulfate and / or other salts Corresponding to the different environmental conditions, different forms of corrosion occur on the turbine blade 10 in different areas. Often therefore different coatings are used in these different areas.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a gas turbine engine 20 with a turbine blade 10, as was shown above with reference to FIG.
  • the gas turbine engine 20 includes a low pressure compressor 21, a high pressure compressor 22, a combustor 23, a high pressure turbine 24, and a low pressure turbine 25.
  • the compressors 21, 22 and turbines 24, 25 each include stator blades and rotor blades.
  • the rotor blades are connected together in one or more groups via pulleys, drums and shafts and rotate about an axis 26. The highest temperatures are exposed to the turbine blades 10 in the high-pressure turbine 24 immediately after the combustion chamber 23.
  • FIG. 3 shows a schematic flow diagram of a method for coating a workpiece, for example a turbine blade, as has been described above with reference to FIG.
  • a slurry or a dispersion of fine particles in a liquid is applied at least to the areas of the surface of the workpiece which are not masked in the optional first step 101. This is done for example by spraying, dipping or by means of a brush.
  • the fine particles have an average size of 10 microns or less.
  • the fine particles have a mean size of 5 microns or less.
  • the size of a particle is considered to be its diameter, its maximum linear dimension or greatest length or its minimum linear dimension or its diameter averaged over all spatial directions.
  • the mean size is, for example, the arithmetic mean or the particle mass-weighted arithmetic mean of the particles a.
  • Each individual particle may have any regular or irregular shape, with good spherical or approximately spherical particles.
  • the liquid comprises, for example, water, alcohol or another inorganic or organic solvent and an organic or inorganic binder, for example a chromic acid.
  • the dispersion comprises a solvent and a binder.
  • a third step 103 the solvent is removed. This is done, for example, at temperatures between 100 0 C and 200 0 C.
  • a fourth step 104 the binder is burned out. This was done, for example, at temperatures between 150 0 C and 300 0 C.
  • slips or dispersions can be applied one after the other. These dispersions may differ, for example, in the materials or average sizes of the fine particles. Depending on the methods by which the dispersions are applied to the surfaces of the workpiece, it may be useful to remove the solvent after each application of a dispersion or to remove the solvent and burn out the binder.
  • the layer thickness produced in the second step 102, the third step 103 and the fourth step 104 is, for example, five to fifteen times the average size.
  • Particle size in particular eight to twelve times, the average size of the particles or ten times the average size of the particles.
  • the particle layer is over-aliquoted and überinchro-.
  • the aluminum or chromium is deposited by means of CVD or other methods on and between the fine particles.
  • the particle layer is thereby compacted or compacted.
  • the Kochalit Schlieren or overinchromating can be carried out at a temperature at which aluminum or chromium diffuses not only between the fine particles, but also in the base material of the workpiece. This results in an aluminum or chromium diffusion layer which, inter alia, improves the adhesion of the fine particles to the base material.
  • the base material has a high nickel content, a nickel-aluminum or nickel-crom alloy is produced in the diffusion region. Depending on the elements present in the particles and their concentrations in the particles, they can also diffuse and participate in alloy formation in the diffusion region.
  • overalumination or overinchromization takes place at a temperature at which the described diffusion and alloying processes do not yet proceed, they may take place at an appropriate temperature in an optional step, not shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of a further method for coating a workpiece.
  • first step 111 areas of the surface of the workpiece which are not subsequently to be provided with a coating are masked.
  • a slurry or a dispersion of fine particles in a liquid at least to those not in the optional first step 111 masked areas of the surface of the workpiece applied is done for example by spraying, dipping or by means of a brush.
  • the dispersion comprises particles of a first type of particle and particles of a second type of particle.
  • the particles of the first type of particle consist of MCrAlY, where M is, for example, nickel, cobalt, iron or another metal. Alternatively, the particles consist of a different multi-alloy.
  • the particles of the second particle type have aluminum with a high mass fraction. By way of example, the proportion by weight of aluminum in the particles of the second particulate variety is at least 80% or at least 90% or at least 95%.
  • Both the particles of the first particle type and the particles of the second particle type may also have a thin coating. This thin coating of the individual particles can be the result of a corrosion process of the individual particles before the formation of the dispersion or in the dispersion. Furthermore, the thin coating of the individual particles may be provided to protect the individual particles from corrosion, to reduce friction between individual particles, or to achieve other desired properties.
  • the fine particles may have or have a mean size of 10 ⁇ m or less. In one variant, the fine particles have an average size of 5 ⁇ m or less.
  • each individual particle can have any regular or irregular shape, with good results being achieved with spherical or approximately spherical particles.
  • the liquid may comprise, for example, water, alcohol or another inorganic or organic solvent and also an organic or inorganic binder, for example a chromic acid.
  • the dispersion comprises a solvent and a binder.
  • a third step 113 and a fourth step 114 correspond to the third step 103 and the fourth step 104 of the example illustrated above with reference to FIG.
  • a plurality of different slips or dispersions can be applied one after the other.
  • the layer thickness produced in the second step 112, third step 113 and fourth step 114 may be, for example, five to fifteen times the average size of the particles, in particular eight to twelve times the average size of the particles Particles or ten times the mean size of the particles.
  • a fifth step 115 the workpiece or at least the surface of the workpiece 10 with the particle layer produced in steps 112, 113 and 114 is heated to a temperature at which the particles with the high aluminum content melt, or at least a migration and / or diffusion of Aluminum takes place on a large scale.
  • the aluminum fills up cavities between the particles.
  • the particle layer is compacted and impenetrable to substances from the environment.
  • aluminum diffuses into the base material of the workpiece 10.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks wird eine Dispersion feiner Partikel in einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche des Werkstücks aufgebracht (102). Die Flüssigkeit wird zumindest teilweises entfernt (103, 104), insbesondere durch Trocknen, um eine Partikelschicht auf dem Werkstück zu erzeugen. Die Partikelschicht wird überalitiert oder überinchromiert (105). Die Partikel weisen eine mittlere Größe von 10 μm oder weniger auf.

Description

Beschreibung
Beschichtung und Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Beschickungen und Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks für einen Einsatz bei hohen Temperaturen.
Bei hinreichend hohen Temperaturen treten an allen metallischen Werkstoffen verschiedene Korressionsprozesse auf. Diese verändern die Oberflächeneigen- schaffen, können die Bildung von Rissen fördern und gefährden so die Funktions- fähigkeit eines aus dem Werkstoff gefertigten Werkstücks. Die zur Erzielung gewünschter mechanischer Eigenschaften, beispielsweise einer hohen Festigkeit oder einer hohen Temperaturbeständigkeit, bevorzugten Materialen weisen oft eine unzureichende Korrosionsbeständigkeit auf. Sie werden deshalb für viele Anwendungen mit einer oder mehreren Korrosionsschutzschichten beschichtet.
Ein Beispiel für Werkstücke bzw. Bauelemente, die extreme Anforderungen erfüllen sollen und gleichzeitig extremen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, sind die Schaufeln von Gasturbinen für Luftfahrzeuge, stationäre oder andere Anwendun- gen. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads werden in der Brennkammer immer höhere Temperaturen erzeugt. Insbesondere der Hochdruckteil der Turbine ist deshalb ebenfalls immer höheren Temperaturen ausgesetzt. Um bei diesen Temperaturen eine ausreichende Festigkeit zu erzielen und ein Kriechen vermeiden, werden beispielsweise einkristalline oder gerichtet erstarrte Superlegierungen mit einem hohen Nickel-, Cobalt- oder Eisenanteil verwendet.
Eine Turbinenschaufel ist in verschiedenen Bereichen unterschiedlichen Temperaturen und der Einwirkung unterschiedlicher Atmosphären ausgesetzt. Der fluiddy- namisch relevante Abschnitt, das Blatt ist den Verbrennungsgasen und den höchsten Temperaturen ausgesetzt. Der Schaft der Turbinenschaufel ist nur in geringen Maßen den Verbrennungsgasen und einer deutlichen geringeren Temperatur ausgesetzt. Den unterschiedlichen Umweltbedingungen entsprechend kön- nen verschiedene Bereich einer Turbinenschaufel unterschiedlich beschichtet sein.
Die US 4,897,315 beschreibt eine MCrAlY-Beschichtung, die unter anderem als Schlicker aufgebracht werden kann. Anschließend wird Aluminium mittels Gasphasen-Abscheidung in die MCrAlY-Auflageschicht diffundiert.
Die US 6,884,524 B2 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten bei dem ein Lack verwendet wird, der Partikel aus Zirkonium oder Hafnium oder Platin oder Yttrium oder Silizium oder Aluminium und Zirkonium oder Aluminium und Hafnium oder Aluminium und Platin oder Aluminium, Platin und Hafnium oder Aluminium, Chrom und Zirkonium enthält.
Die beschriebenen und viele weitere bekannte Beschichtungen weisen je nach Anwendung jeweils spezifische Vor- und Nachteile auf.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Werkstück mit einer verbesserten Beschichtung, ein verbessertes Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks und eine verbesserte Turbine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Idee, dass bei Schlickern bzw. -Dispersionen mit MCrAlY-Partikeln oder Partikeln aus anderen Multilegierungen Partikelgrößen von 10 μm oder weniger, besser noch von 5 μm oder weniger eine überraschende und deutliche Verbesserung der Qualität der Beschichtung zur Folge haben. Insbesondere konnten Schichten mit einer homogeneren Dichte und/oder einer geringeren Anzahl an Hohlräumen oder anderen Fehlern erzeugt werden. Dies gilt vor allem auch, wenn die einzelnen Partikel kugelförmig oder näherungsweise kugelförmig sind. Möglicherweise ha- ben die Größe und die genaue Gestalt einzelner MrAlY-Partikel oder Partikel aus anderen Multilegierungen einen größeren Einfluss auf die Viskosität und/oder andere relevante Eigenschaften des Schlickers als bislang angenommen.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen ferner auf der Idee, einen Schlicker zu verwenden, der neben MCrAlY-Partikeln oder anderen multilegierten Metallpartikeln auch reine oder fast reine Aluminium-Partikel umfasst. Damit kann je nach Anwendung auf die aufwendige nachträgliche Abscheidung von Aluminium auf und in der getrockneten Partikelschicht verzichtet werden. Durch bloßes Erhitzen auf eine Temperatur nahe dem oder über dem Schmelzpunkt der Aluminium-Partikel kann erreicht werden, dass Hohlräume zwischen den Partikeln aus der Multilegierung mit Aluminium aufgefüllt werden, die Schicht kompaktiert und Aluminium in das Substratmaterial diffundiert. Der gesamte verfahrenstechnische Aufwand wird dadurch deutlich reduziert.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen ferner auf der Idee, zur Erzeugung einer Beschichtung nacheinander Schlicker mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aufzubringen. Dabei können insbesondere Schlicker mit Partikeln aus unterschiedlichen Materialien, Schlicker, die jeweils unterschiedliche Anteile verschiedener Partikelsorten aufweisen oder Schlicker mit unterschiedlichen Partikelgrößen verwendet werden. Je nach Art der Aufbringung der einzelnen Schlicker kann es vorteilhaft sein, diese zu trocknen bevor der nächste Schlicker aufgebracht wird. Da jede Dispersion andere Partikel enthalten kann, können nahezu beliebige Konzentrations- oder Zusammensetzungs-Profile erzeugt werden.
Hier beschriebene Verfahren eignen sich unter insbesondere für die Beschichtung von Oberflächen von Turbinenschaufeln und dort vor allem für Bereiche unterhalb der Plattform. Die Plattform ist zwischen dem Schaft und dem Blatt der Turbinen- schaufei angeordnet. Ein Bereich wird als unter der Plattform liegend bezeichnet, wenn er bei der in eine Turbine eingebauten Turbinenschaufel radial innerhalb der Plattform angeordnet ist. Bereiche unter der Plattform sind vor allem im Hock- druckbereich der Turbine aufgrund der dort herrschenden Temperaturen von der Ablagerung von Calciumsulfat und anderen Salzen betroffen. Die hier beschriebene Beschichtung ist geeignet, die Ablagerung zu unterdrücken und/oder Korrosion und Rissbildung infolge der Ablagerung zu vermindern oder zu verhindern.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Turbinenschaufel;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Turbine;
Figur 3 ein schematisches Flussdiagramm; und
Figur 4 ein schematisches Flussdiagramm
Beschreibung der Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Turbinenschaufel 10, wie sie beispielsweise in einer Hochdruckturbine eines Gasturbinentriebwerks verwendbar ist. Die Turbinenschaufel 10 umfasst ein Blatt 11 , einen Schaft 12, einen Fuß 13 und eine Plattform 14 zwischen dem Blatt 11 und dem Schaft 12. Die Turbinen- schaufei 10 ist eine Laufschaufel und wird mit dem Fuß 13 am oder nahe dem Umfang einer in Betrieb rotierenden Scheibe oder Trommel befestigt. Bezogen auf die Achse des Gasturbinentriebwerks liegen der Schaft 12 unter bzw. radial innerhalb der Plattform 14 und das Blatt über bzw. radial außerhalb der Plattform 14.
Das Blatt 11 ist den heißen Verbrennungsgasen unmittelbar ausgesetzt. Der Schaft 12 wird im Betrieb in der Regel von Kühlluft umspült. Seine Temperatur ist deshalb in der Regel deutlich geringer. Die Oberflächen unter der Plattform 14, insbesondere die Oberflächen des Schafts 12 und des Übergangsbereichs zwischen dem Schaft 12 und der Plattform 14 sind beispielsweise durch Ablagerungen von Calciumsulfat und/oder anderen Salzen betroffen. Entsprechend den unterschiedlichen Umgebungsbedingungen treten an der Turbinenschaufel 10 in verschiedenen Bereichen verschiedene Formen von Korrosion auf. Oft werden deshalb in diesen verschiedenen Bereichen auch verschiedene Beschichtungen verwendet.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks 20 mit einer Turbinenschaufel 10, wie sie oben anhand der Figur 1 dargestellt wurde. Das Gasturbinentriebwerk 20 umfasst einen Niederdruckverdichter 21 , einen Hochdruckverdichter 22, eine Brennkammer 23, eine Hochdruckturbine 24 und eine Niederdruckturbine 25. Die Verdichter 21 , 22 und die Turbinen 24, 25 umfassen jeweils Statorschaufeln und Rotorschaufeln. Die Rotorschaufeln sind in einer oder mehreren Gruppen über Scheiben, Trommeln und Wellen miteinander verbunden und rotieren um eine Achse 26. Den höchsten Temperaturen sind die Turbinenschaufeln 10 in der Hochdruckturbine 24 unmittelbar nach der Brennkammer 23 ausgesetzt.
Figur 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramms eines Verfahrens zum Beschichten eines Werkstücks, beispielsweise einer Turbinenschaufel, wie sie oben anhand der Figur 1 dargestellt wurde.
Bei einem optionalen ersten Schritt 101 werden Bereiche der Oberfläche des Werkstücks, die nachfolgend nicht mit einer Beschichtung versehen werden sollen, maskiert.
Bei einem zweiten Schritt 102 wird ein Schlicker bzw. eine Dispersion feiner Partikel in einer Flüssigkeit zumindest auf die nicht im optionalen ersten Schritt 101 maskierten Bereiche der Oberfläche des Werkstücks aufgebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Spritzen, Tauchen oder mittels eines Pinsels. Die feinen Partikel weisen dabei eine mittlere Größe von 10 μm oder weniger auf. Bei einer Vari- ante weisen die feinen Partikel eine mittlere Größe von 5 μm oder weniger auf. Als Größe eines Partikels wird beispielsweise sein Durchmesser, seine maximale lineare Abmessung bzw. größte Länge oder seine minimale lineare Abmessung oder sein über alle Raumrichtungen gemittelter Durchmesser angesehen. Die mitt- lere Größe ist beispielsweise das arithmetische Mittel oder das mit der Partikelmasse gewichtete arithmetische Mittel der Größen a\\er Partikel.
Jeder einzelne Partikel kann eine beliebige regelmäßige oder unregelmäßige Form aufweisen, wobei mit kugelförmigen oder näherungsweise kugelförmigen Partikeln gute Ergebnisse erzielt werden.
Die Flüssigkeit umfasst beispielsweise Wasser, Alkohol oder ein anderes anorganisches oder organisches Lösungsmittel sowie einen organischen oder anorganischen Binder, beispielsweise eine Chromsäure. Nachfolgend wird davon ausge- gangen, dass die Dispersion ein Lösungsmittel und einen Binder umfasst.
Bei einem dritten Schritt 103 wird das Lösungsmittel entfernt. Dies erfolgt beispielsweise bei Temperaturen zwischen 1000C und 2000C.
Bei einem vierten Schritt 104 wird der Binder ausgebrannt. Dies erfolgte beispielsweise bei Temperaturen zwischen 1500C und 3000C.
Optional können mehrere verschiedene Schlicker bzw. Dispersionen nacheinander aufgebracht werden. Diese Dispersionen können sich beispielsweise in den Materialien oder mittleren Größen der feinen Partikel unterscheiden. Abhängig von den Verfahren, mit denen die Dispersionen auf die Oberflächen des Werkstücks aufgebracht werden, kann es sinnvoll sein, nach jedem Aufbringen einer Dispersion das Lösungsmittel zu entfernen oder das Lösungsmittel zu entfernen und den Binder auszubrennen.
Die im zweiten Schritt 102, dritten Schritt 103 und vierten Schritt 104 erzeugte Schichtdicke beträgt beispielsweise das fünf- bis fünfzehnfache der mittleren Grö- ße der Partikel, insbesondere das acht- bis zwölffache, der mittleren Größe der Partikel oder das zehnfache der mittleren Größe der Partikel.
Bei einem fünften Schritt 105 wird die Partikelschicht überalitiert und überinchro- miert. Das Aluminium bzw. Chrom wird mittels CVD- oder anderer Verfahren auf und zwischen den feinen Partikeln abgeschieden. Die Partikelschicht wird dadurch verdichtet bzw. kompaktiert. Das Überalitieren bzw. Überinchromieren kann bei einer Temperatur erfolgen, bei der Aluminium bzw. Chrom nicht nur zwischen den feinen Partikeln, sondern auch in das Grundmaterial des Werkstücks diffundiert. Dadurch entsteht eine Aluminium- bzw. Chromdiffusionsschicht, die unter anderem die Haftung der feinen Partikel an dem Grundmaterial verbessert. Wenn das Grundmaterial einen hohen Nickelanteil aufweist, entsteht im Diffusionsbereich eine Nickel-Aluminium- bzw. Nickel-Crom-Legierung. Abhängig von den in den Partikeln vertretenen Elementen und deren Konzentrationen in den Partikeln kön- nen ferner auch diese diffundieren und im Diffusionsbereich an der Legierungsbildung teilnehmen.
Wenn die Überalitierung bzw. Überinchromierung bei einer Temperatur stattfindet, bei der die beschriebenen Diffusions- und Legierungs-Prozesse noch nicht ablau- fen, können diese bei einem optionalen, in Figur 3 nicht dargestellten Schritt bei einer entsprechenden Temperatur ablaufen.
Figur 4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Beschichten eines Werkstücks.
Bei einem optionalen ersten Schritt 111 werden Bereiche der Oberfläche des Werkstücks, die nachfolgend nicht mit einer Beschichtung versehen werden sollen, maskiert.
Bei einem zweiten Schritt 112 wird ein Schlicker bzw. eine Dispersion feiner Partikel in einer Flüssigkeit zumindest auf die nicht im optionalen ersten Schritt 111 maskierten Bereiche der Oberfläche des Werkstücks aufgebracht. Dies erfolgt beispielsweise durch Spritzen, Tauchen oder mittels eines Pinsels.
Die Dispersion umfasst Partikel einer ersten Partikelsorte und Partikel einer zwei- ten Partikelsorte. Die Partikel der ersten Partikelsorte bestehen aus MCrAIY, wobei M beispielsweise für Nickel, Cobalt, Eisen oder ein anderes Metall steht. Alternativ bestehen die Partikel aus einer anderen Multilegierung. Die Partikel der zweiten Partikelsorte weisen Aluminium mit einem hohen Massenanteil auf. Beispielsweise beträgt der Massenanteil von Aluminium in den Partikeln der zweiten Parti- kelsorte mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 %. Sowohl die Partikel der ersten Partikelsorte als auch die Partikel der zweiten Partikelsorte können darüber hinaus eine dünne Beschichtung aufweisen. Diese dünne Be- schichtung der einzelnen Partikel kann Folge eines Korrosionsprozesses der einzelnen Partikel vor der Bildung der Dispersion oder in der Dispersion sein. Ferner kann die dünne Beschichtung der einzelne Partikel zum Schutz der einzelnen Partikel vor Korrosion, zur Verminderung der Reibung zwischen einzelnen Partikeln oder zur Erzielung anderer gewünschter Eigenschaften vorgesehen sein.
Die feinen Partikel können eine mittlere Größe von 10 μm oder weniger aufweisen oder auch größer sein. Bei einer Variante weisen die feinen Partikel eine mittlere Größe von 5 μm oder weniger auf.
Ähnlich wie bei dem oben anhand der Figur 3 dargestellten Beispiel kann jeder einzelne Partikel eine beliebige regelmäßige oder unregelmäßige Form aufweisen, wobei mit kugelförmigen oder näherungsweise kugelförmigen Partikeln gute Ergebnisse erzielt werden.
Ähnlich wie bei dem oben anhand der Figur 3 dargestellten Beispiel kann die Flüssigkeit beispielsweise Wasser, Alkohol oder ein anderes anorganisches oder organisches Lösungsmittel sowie einen organischen oder anorganischen Binder umfassen, beispielsweise eine Chromsäure. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass die Dispersion ein Lösungsmittel und einen Binder umfasst. Ein dritter Schritt 113 und ein vierter Schritt 114 entsprechen dem dritten Schritt 103 bzw. dem vierten Schritt 104 des oben anhand der Figur 3 dargestellt Beispiels.
Ähnlich wie bei dem oben anhand der Figur 3 dargestellten Beispiel können mehrere verschiedene Schlicker bzw. Dispersionen nacheinander aufgebracht werden.
Ähnlich wie bei dem oben anhand der Figur 3 dargestellten Beispiel kann die im zweiten Schritt 112, dritten Schritt 113 und vierten Schritt 114 erzeugte Schichtdicke beispielsweise das fünf- bis fünfzehnfache der mittleren Größe der Partikel, insbesondere das acht- bis zwölffache, der mittleren Größe der Partikel oder das zehnfache der mittleren Größe der Partikel beragen.
Bei einem fünften Schritt 115 wird das Werkstück oder zumindest die Oberfläche des Werkstücks 10 mit der in den Schritten 112, 113 und 114 erzeugten Partikelschicht auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Partikel mit dem hohen Aluminiumanteil schmelzen oder zumindest eine Migration und/oder Diffusion von Aluminium in großem Umfang stattfindet. Das Aluminium füllt Hohlräume zwischen den Partikeln auf. Dadurch wird die Partikelschicht kompaktiert und für Stoffe aus der Umgebung undurchdringlich. Gleichzeitig oder bei einem optionalen nachfolgenden, in Figur 4 nicht dargestellten Schritt mit erhöhter Temperatur diffundiert Aluminium in das Grundmaterial des Werkstücks 10.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks (10), mit folgenden Schritten:
Aufbringen (102) einer Dispersion feiner Partikel in einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche des Werkstücks (10);
zumindest teilweises Entfernen (103, 104) der Flüssigkeit, insbesondere durch Trocknen, um eine Partikelschicht auf dem Werkstück (10) zu erzeugen;
Überalitieren (105) oder Überinchromieren der Partikelschicht,
wobei die Partikel eine mittlere Größe von 10 μm oder weniger aufweisen.
2. Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks (10), mit folgenden Schritten:
Aufbringen (112) einer Dispersion feiner Partikel in einer Flüssigkeit auf eine Oberfläche des Werkstücks (10);
zumindest teilweises Entfernen (113, 114) der Flüssigkeit, insbesondere durch Trocknen, um eine Partikelschicht auf dem Werkstück (10) zu er- zeugen;
wobei die Partikel eine erste Partikelsorte und eine zweite Partikelsorte umfassen, wobei die Partikel der ersten Partikelsorte aus MCrAIY oder einer anderen Multilegierung bestehen, und wobei die Partikel der zweiten Partikelsorte überwiegend aus Aluminium bestehen.
3. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei bei den Partikeln des zweiten Partikelsorte der Massenanteil von Aluminium mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 % beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 bei dem zumindest entweder die Partikel der ersten Partikelsorte oder die Partikel der zweiten Partikelsorte eine mittlere Größe von 10 μm oder weniger aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner mit folgendem Schritt:
Erwärmen der Partikelschicht auf eine Temperatur nahe der oder über der Schmelztemperatur der Partikel der zweiten Partikesorte.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Parti- kelschicht eine Dicke aufweist, die dem fünffachen bis fünfzehnfachen der mittleren Größe der Partikel entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Partikel kugelförmig sind.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schicht nur auf einen Teil der Oberfläche des Werkstücks (10) aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit folgen- dem Schritt:
Maskieren (101 ; 111) von Bereichen des Werkstücks (10), die nicht zu beschichten sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Werkstück eine Turbinenschaufel (10) ist.
11. Verfahren nach dem vorangehenden Ansprüche, bei dem nur ein Bereich der Turbinenschaufel (10) beschichtet wird, der nach Einbau der Turbinenschaufel (10) in eine Turbine (20) radial innerhalb einer Plattform (14) der Turbinenschaufel liegt.
12. Turbinenschaufel (10) für eine Gasturbine (20) mit einer Beschichtung, die nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugt ist.
13. Turbinenschaufel (10) für eine Gasturbine (20) mit einem Grundmaterial und einer Beschichtung, die Partikel enthält, deren mittlere Größe 10 μm oder weniger beträgt, wobei in Zwischenräumen zwischen den Partikeln Aluminium angeordnet ist, und wobei Aluminium teilweise in das Grundmaterial eindiffundiert ist.
14. Turbine (20) mit einer Turbinenschaufel (10) nach Anspruch 12 oder 13.
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