WO2014161523A2 - Glättungsverfahren für oberflächen von generativ hergestellten bauteilen - Google Patents

Glättungsverfahren für oberflächen von generativ hergestellten bauteilen Download PDF

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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
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material

Definitions

  • the present invention relates to a method for changing the surface properties, in particular for smoothing the surface of a component, preferably a generatively produced component and a method for the generative production of a component, in which the component is constructed incrementally in layers of a component material and a correspondingly manufactured component.
  • Generative manufacturing processes in which a workpiece is constructed of increments of material in layers are increasingly used in the prior art not only for the production of prototypes, but also for the production of components in small batches.
  • such generative manufacturing methods also offer for the production of components for which other manufacturing processes are not available or which can only be produced with considerable difficulty.
  • generatively produced components should also have a corresponding surface quality in the form of low roughness, since the roughness favors the formation of cracks and is thus disadvantageous for the strength of a corresponding component.
  • this is not the case due to the manufacturing process immediately after the generative production, since steps and roughness arise due to the layered formation of the component on the surfaces in accordance with the application of the layers.
  • a method in which an organometallic compound is applied to a surface of the component to be processed in order subsequently to remove at least a portion of the organic portion of the organometallic compound by thermal and / or reactive treatment.
  • organometallic compounds can have a low viscosity and thus good wetting and backfilling of the depressions in the surface to be smoothed is ensured.
  • the organometallic compound is not left in the deposited state, but the organometallic compound is thermally treated and / or subjected to a chemical reaction, so that at least a part of the organic components of the organometallic compound is removed again.
  • the metallic portion remains at least partially in the surface region of the component to be treated and leads here to a corresponding smoothing.
  • substantially the entire organic fraction of the organometallic compound can be removed again in order to preclude an impairment of the mechanical properties of a correspondingly treated component.
  • metallic components can be processed in the appropriate manner and in particular also components which are used in turbomachines, such as stationary gas turbines or aircraft engines.
  • further chemical elements in the surface region of the treated remain the component when, for example, in the thermal treatment and / or chemical reaction of the organometallic compound functional layers on the surface of the component to be treated, such as oxidation protection layers, Verschl substrateschutzschich- th or the like are prepared, as will be shown in detail below.
  • the removal of the organic portion or a portion thereof may be carried out by thermal decomposition of the organometallic compound, whereby the organic components are decomposed to volatiles. Additionally or alternatively, a chemical reaction, for example, with the oxygen of the ambient air or other additional zugebuchten substances, wherein in turn volatile substances are formed as reaction product, which lead to a removal of the organic constituents of the organometallic compound.
  • the metallic portion of the organometallic compound can diffuse into the treated component surface and store in the near-surface region of the treated surface. Accordingly, a diffusion zone can result in the surface region of the treated component, in which the metallic component of the organometallic compound is incorporated.
  • the organometallic compound can be applied in liquid form to the surface, whereby all methods can be used with which liquid coating materials can be deposited.
  • the deposition of the organometallic compound by other techniques is conceivable as long as the organometallic compound in the rough surface of the component to be treated produces a smooth layer in which the depressions and depressions are filled.
  • the coating with the organometallic compound can be carried out so that several organometallic compounds can be applied individually or as a mixture.
  • the organometallic compounds may each comprise a plurality of metallic elements. This is particularly advantageous if the metallic components of the organometallic compounds are selected so that, for example, when diffusing into the component surface to be treated, a corresponding functional layer, such as, for example, an oxidation protection layer or the like, is formed.
  • the metallic components can be chosen so that they do not affect the property profile of the material of the component. Accordingly, the metallic components may be, for example, components of the material of the treated component.
  • the organometallic compound may also contain additives such as ceramic nanoparticles or they may be mixed with the organometallic compounds or may be applied during application to thereby introduce appropriate additives into the surface of the treated component. With the incorporation of ceramic nanoparticles, for example, a wear protection coating can be applied simultaneously with the smoothing of the surface.
  • the method for changing the surface properties can be used in particular for smoothing the surfaces of generatively manufactured components, such as components which are produced by selective laser sintering.
  • an enamel layer for smoothing a generatively produced component which also forms a smooth surface and fills depressions and indentations in a rough surface.
  • the enamel layer has suitable strength properties, in particular for metallic components in the construction of turbomachines, such as stationary gas turbines or aircraft engines, and also has a high corrosion resistance and wear resistance.
  • the enamel layer can be applied as a very thin layer only for the compensation of the unevenness of a rough surface and has in this design by the teeth with the rough surface of good adhesion and strength.
  • the invention further relates to a component which has been produced by one of the methods presented above.
  • FIG. 1 shows a partial cross section through a generatively manufactured component with a rough surface.
  • FIG. 2 shows a partial cross section through the component according to FIG. 1, which is provided with an organometallic coating
  • Figure 3 is a partial cross-section through the component of Figures 1 and 2 after removal of the organic portion of the organometallic coating.
  • FIG. 4 shows a partial cross section through the component from FIGS. 1 and 2 in a second embodiment, in which the organometallic coating is selected such that a functional layer is formed on the surface of the component after further treatment of the organometallic coating; and in ⁇ . 5 shows a partial cross section through a component according to FIG. 1 with an enamel coating.
  • FIG. 1 shows, as an example, a part of a surface of a generatively produced component 1 in cross section, which has a rough surface 2 after the incremental, layered structure.
  • the component may have been formed by selective laser sintering, by stereolithographic methods, by layer-by-layer gluing or reflow.
  • the layer-by-layer production of the surfaces leads to the formation of a rough surface with, for example, welding traces or powder deposits.
  • FIG. 2 shows the sectional view of the component 1 from FIG. 1 after application of an organometallic coating 3, for example by application of an organometallic lacquer with very low viscosity.
  • the paint can be applied for example by brushing.
  • the application of low-viscosity organometallic compounds by other methods, such as spraying, rolling and the like is possible. Due to the low viscosity or good flowability of the organometallic compound of the coating 3, the coating is smooth and closes the various depressions of the original surface 2.
  • the organic portion of the organometallic coating 3 is removed by a corresponding heat treatment and / or chemical reaction again, wherein the heat treatment volatile substances from the organic components of the arise organometallic compound and / or volatile substances are formed by reactions with oxygen or other chemical substances, so that the organic components of the organic coating 3 can be substantially removed.
  • the metallic constituent of the organometallic coating 3 diffuses into the surface region of the component 1 to be treated, so that a smoothed surface 5 with an underlying diffusion layer 4 is formed, as shown in FIG.
  • the metallic component of the organometallic compound that forms the coating 3 can be chosen such that it is a component of the material of the component 1, so that it is only present in the diffusion zone of enrichment of this constituent of the alloy.
  • a metallic component of the organometallic compound of the coating 3 can be selected, which causes a positive effect by enrichment in the edge zone, such as an increase in oxidation resistance or strength, so that the improvement of the oxidation resistance and / or erosion protection in addition to the smoothing is achieved. Accordingly, in order to achieve such effects, it is also possible for a plurality of metallic components to be contained in the organometallic compound, or a plurality of different organometallic compounds or a mixture thereof can be applied as the coating 3.
  • organometallic compound (s) in such a way that not only by diffusion a diffusion edge zone is formed on the smoothed surface 5, but the organometallic coating 3 is at least partially converted into a corresponding functional layer, for example a Wear protection effect or an anti-oxidation effect or other functions, such as a non-stick effect, a so-called anti-icing effect.
  • a Wear protection effect or an anti-oxidation effect or other functions such as a non-stick effect, a so-called anti-icing effect.
  • the functional layer 6 can also have nanoparticles, such as, for example, ceramic nanoparticles, which are incorporated in the organometallic coating 3, e.g. in that the organometallic compound contains nanoparticles or a mixture of an organometallic compound with nanoparticles has been applied to the surface 2 to be processed.
  • nanoparticles such as, for example, ceramic nanoparticles, which are incorporated in the organometallic coating 3, e.g. in that the organometallic compound contains nanoparticles or a mixture of an organometallic compound with nanoparticles has been applied to the surface 2 to be processed.
  • FIG. 5 shows a partial cross-section through a generatively produced component 1 with a correspondingly rough surface 2, on which an enamel layer 7 is applied, which likewise causes a smoothing of the component by filling in the corresponding recesses of the component surface 2 and forming its own smooth surface.
  • a corresponding enamel layer is resistant to a variety of external influences and thus also offers an improvement of the oxidation or corrosion protection and wear protection.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung der Oberflächeneigenschaften, insbesondere zur Oberflächenglättung der Oberfläche eines Bauteils, wobei mindestens eine metallorganische Verbindung (3) auf einer Oberfläche (2) des zu behandelnden Bauteils (1) aufgebracht wird und anschließend zumindest ein Teil des organischen Anteils der metallorganischen Verbindung durch thermische und/oder reaktive Behandlung entfernt wird sowie ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, bei welchem das Bauteil inkrementell schichtweise aus einem Bauteilmaterial aufgebaut wird, wobei die Oberfläche mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder durch Aufbringen einer Email - Schicht geglättet wird und ein entsprechend hergestelltes Bauteil.

Description

GLÄTTUNGSVERF ÄHREN FÜR OBERFLÄCHEN VON GENERATIV HERGESTELLTEN BAUTEILEN
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung der Oberflächeneigenschaften, insbesondere zur Glättung der Oberfläche eines Bauteils, vorzugsweise eines generativ hergestellten Bauteils sowie ein Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, bei welchem das Bauteil inkrementell schichtweise aus einem Bauteilmaterial aufgebaut wird und ein entsprechend hergestelltes Bauteil.
STAND DER TECHNIK
Generative Fertigungsverfahren, bei denen ein Werkstück aus Inkrementen aus Material schichtweise aufgebaut wird, werden im Stand der Technik zunehmend nicht nur für die Herstellung von Prototypen eingesetzt, sondern auch zur Herstellung von Bauteilen in Kleinserien. Darüber hinaus bieten sich derartige generative Herstellungsverfahren auch für die Herstellung von Bauteilen an, für die andere Herstellungsverfahren nicht zur Verfügung stehen oder die nur mit erheblichen Schwierigkeiten hergestellt werden können. Dies führt dazu, dass generativ hergestellte Bauteile auch eine entsprechende Oberflächengüte in Form einer geringen Rauheit aufweisen sollten, da die Rauheit die Rissbildung begünstigt und somit nachteilig für die Festigkeit eines entsprechenden Bauteils ist. Dies ist jedoch aufgrund des Herstellungsverfahrens unmittelbar nach der generativen Herstellung nicht gegeben, da durch die schichtweise Ausbildung des Bauteils an den Oberflächen entsprechend der Aufbringung der Schichten Stufen und Rauigkei- ten entstehen.
Es ist deshalb bereits versucht worden, durch Aufbringung von Schichten, die die Unebenheiten ausfüllen sollen, die Oberflächengüte zu verbessern. Dies ist beispielsweise in der EP 0 420 614 A2 oder in F.E.H. Tay, E.H.A. Hae, M. Rahman, J.Y. Lee und T.E.H. Ong, Manufacture of R.P. Tools with High Quality Surface Finish Using High Temperature Epoxy Resin and Electroless Nickel Plating, in: Surface Engineering 2000, Vol. 16, No 3 beschrieben. Allerdings werden als Schichten Kunststoffschichten eingesetzt, die zwar gut in die Oberflächenvertiefungen eindringen und diese ausfüllen können, aber für viele Anwendungsfälle nicht die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweisen. Andere Verfahren zur Herstellung glatter Oberflächen, wie beispielsweise Schleifen, Strahlen, Polieren, Elektropolieren und dergleichen, sind aufwändig und können unter Umständen nur an bestimmten, frei zugänglichen Oberflächen durchgeführt werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Glättung von Oberflächen, insbesondere von generativ hergestellten Bauteilen bereit zu stellen, wobei die entsprechenden Bauteile insbesondere den mechanischen Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit genügen sollen. Gleichzeitig soll ein entsprechendes Verfahren zur Glättung der Bauteile bzw. zur Herstellung von Bauteilen mittels generativer Fertigungsverfahren einfach durchführbar sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine metallorganische Verbindung auf eine Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils aufgebracht wird, um anschließend zumindest einen Teil des organischen Anteils der metallorganischen Verbindung durch thermische und/oder reaktive Behandlung wieder zu entfernen. Bei einem derartigen Verfahren wird der Vorteil ausgenutzt, dass metallorganische Verbindungen eine niedrige Viskosität aufweisen können und somit eine gute Benetzung und Verfüllung der Vertiefungen in der zu glättenden Oberfläche gewährleistet ist. Allerdings wird die metallorganische Verbindung nicht in dem abgeschiedenen Zustand belassen, sondern die metallorganische Verbindung wird thermisch behandelt und/oder einer chemischen Reaktion unterzogen, sodass zumindest ein Teil der organischen Bestandteile der metallorganischen Verbindung wieder entfernt wird. Der metallische Anteil verbleibt zumindest teilweise im Oberflächenbereich des zu behandelnden Bauteils und führt hier zu einer entsprechenden Glättung.
Vorzugsweise kann im Wesentlichen der gesamte organische Anteil der metallorganischen Verbindung wieder entfernt werden, um eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften eines entsprechend behandelten Bauteils auszuschließen. Somit können insbesondere metallische Bauteile in der entsprechenden Weise bearbeitet werden und insbesondere auch Bauteile, die in Strömungsmaschinen, wie stationären Gasturbinen oder Flugtriebwerken, eingesetzt werden. Allerdings ist es auch möglich, dass neben den metallischen Komponenten der metallorganischen Verbindung auch weitere chemische Elemente im Oberflächenbereich des zu behandeln- den Bauteils verbleiben, wenn beispielsweise bei der thermischen Behandlung und/oder chemischen Reaktion der metallorganischen Verbindung Funktionsschichten an der Oberfläche des zu behandelnden Bauteils, wie beispielsweise Oxidationsschutzschichten, Verschleißschutzschich- ten oder dergleichen hergestellt werden, wie weiter unten noch detailliert dargestellt werden wird.
Die Entfernung des organischen Anteils oder eines Teils davon kann durch thermische Zersetzung der metallorganischen Verbindung erfolgen, wobei die organischen Bestandteile zu flüchtigen Bestandteilen zersetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine chemische Reaktion, beispielsweise mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft oder anderen zusätzlich zugefuhrten Stoffen erfolgen, wobei als Reaktionsprodukt wiederum flüchtige Stoffe entstehen, die zu einer Entfernung der organischen Bestandteile der metallorganischen Verbindung führen.
Der metallische Anteil der metallorganischen Verbindung kann in die behandelte Bauteiloberfläche eindiffundieren und sich im oberflächennahen Bereich der behandelten Oberfläche einlagern. Entsprechend kann sich im Oberflächenbereich des behandelten Bauteils eine Diffusionszone ergeben, in der die metallische Komponente der metallorganischen Verbindung eingelagert ist.
Die metallorganische Verbindung kann in flüssiger Form auf die Oberfläche aufgebracht werden, wobei sämtlich Verfahren eingesetzt werden können, mit denen flüssige Beschichtungsstof- fe abgeschieden werden können. Darüber hinaus ist auch die Abscheidung der metallorganischen Verbindung durch andere Techniken denkbar, solange die metallorganische Verbindung in der rauen Oberfläche des zu behandelnden Bauteils eine glatte Schicht erzeugt, in der die Senken und Vertiefungen ausgefüllt sind.
Die Beschichtung mit der metallorganischen Verbindung kann so erfolgen, dass mehrere metallorganische Verbindungen einzeln oder als Gemisch aufgebracht werden können. Darüber hinaus können die metallorganischen Verbindungen jeweils auch mehrere metallische Elemente umfassen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die metallischen Komponenten der metallorganischen Verbindungen so ausgewählt sind, dass beispielsweise beim Eindiffundieren in die zu behandelnde Bauteiloberfläche eine entsprechende Funktionsschicht, wie beispielsweise eine Oxi- dationsschutzschicht oder dergleichen, ausgebildet wird.
Darüber hinaus können die metallischen Komponenten so ausgewählt werden, dass sie das Eigenschaftsprofil des Werkstoffs des Bauteils nicht beeinträchtigen. Entsprechend können die metallischen Komponenten beispielsweise Bestandteile des Werkstoffs des behandelten Bauteils sein. Die metallorganische Verbindung kann zudem Zusatzstoffe, wie beispielsweise keramische Na- nopartikel enthalten bzw. diese können mit den metallorganischen Verbindungen vermischt sein oder bei der Aufbringung mit aufgebracht werden, um dadurch entsprechende Zusatzstoffe in die Oberfläche des behandelten Bauteils einzubringen. Bei der Einlagerung von keramischen Nano- partikeln kann damit beispielsweise eine Verschleißschutzbeschichtung gleichzeitig mit der Glättung der Oberfläche aufgebracht werden.
Das Verfahren zur Änderung der Oberflächeneigenschaften, wie es oben beschrieben worden ist, kann insbesondere zur Glättung der Oberflächen von generativ hergestellten Bauteilen eingesetzt werden, wie beispielsweise von Bauteilen, die durch selektives Lasersintern hergestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zur Glättung eines generativ hergestellten Bauteils eine Emaille-Schicht aufzubringen, die ebenfalls eine glatte Oberfläche ausbildet und Vertiefungen und Einbuchtungen in einer rauen Oberfläche ausfüllt. Zudem besitzt die Emaille-Schicht geeignete Festigkeitseigenschafiten, insbesondere auch für metallische Bauteile beim Bau von Strömungsmaschinen, wie stationären Gasturbinen oder Flugtriebwerken, und weist zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit auf. Die Emaille-Schicht kann als sehr dünne Schicht lediglich für den Ausgleich der Unebenheiten einer rauen Oberfläche aufgebracht werden und weist in dieser Gestaltung durch die Verzahnung mit der rauen Oberfläche eine gute Haftfestigkeit und Festigkeit auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil, welches nach einem der vorstehend vorgestellten Verfahren hergestellt worden ist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Figuren zeigen in rein schematischer Weise in
Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein generativ hergestelltes Bauteil mit einer rauen Oberfläche;
Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch das Bauteil gemäß Figur 1 , welches mit einer metallorganischen Beschichtung versehen ist;
Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt durch das Bauteil aus den Figuren 1 und 2 nach Entfernung des organischen Anteils der metallorganischen Beschichtung;
Fig. 4 einen teilweisen Querschnitt durch das Bauteil aus den Figuren 1 und 2 in einer zweiten Ausfuhrungsform, bei welcher die metallorganische Beschichtung so gewählt ist, dass auf der Oberfläche des Bauteils nach der weiteren Behandlung der metallorganischen Beschichtung eine Funktionsschicht gebildet wird; und in \. 5 einen teilweisen Querschnitt durch ein Bauteil gemäß Figur 1 mit einer Emaillebeschichtung.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausfuhrungsbeispiele beschränkt.
Die Figur 1 zeigt als Beispiel einen Teil einer Oberfläche eines generativ hergestellten Bauteils 1 im Querschnitt, welches nach dem inkrementellen, schichtweisen Aufbau eine raue Oberfläche 2 aufweist. Beispielsweise kann das Bauteil durch selektives Lasersintern, durch stereolithographische Verfahren, durch schichtweises Kleben oder Aufschmelzen gebildet worden sein. Durch die schichtweise Herstellung kommt es an den Oberflächen zur Ausbildung einer rauen Oberfläche mit beispielsweise Schweißspuren oder Pulveranhaftungen.
Die Figur 2 zeigt die Schnittansicht des Bauteils 1 aus Figur 1 nach Aufbringen einer metallorganischen Beschichtung 3, beispielsweise durch Aufbringen eines metallorganischen Lacks mit sehr geringer Viskosität. Der Lack kann beispielsweise durch Streichen aufgebracht werden. Allerdings ist auch das Aufbringen von niedrig viskosen metallorganischen Verbindungen durch andere Verfahren, wie beispielsweise Spritzen, Walzen und dergleichen möglich. Durch die niedrige Viskosität bzw. gute Fließfähigkeit der metallorganischen Verbindung der Beschichtung 3 wird die Beschichtung glatt ausgebildet und verschließt die verschiedenen Vertiefungen der ursprünglichen Oberfläche 2.
Nach der Aufbringung der metallorganischen Beschichtung 3 auf die Oberfläche 2 des Bauteils 1 (siehe Figur 2) wird der organische Anteil der metallorganischen Beschichtung 3 durch eine entsprechende Wärmebehandlung und/oder chemische Reaktion wieder entfernt, wobei durch die Wärmebehandlung flüchtige Substanzen aus den organischen Bestandteilen der metallorganischen Verbindung entstehen und/oder flüchtige Substanzen durch Reaktionen mit Sauerstoff oder sonstigen chemischen Substanzen gebildet werden, sodass die organischen Bestandteile der organischen Beschichtung 3 im Wesentlichen entfernt werden können. Gleichzeitig diffundiert der metallische Bestandteil der metallorganischen Beschichtung 3 in den Oberflächenbereich des zu behandelnden Bauteils 1, sodass eine geglättete Oberfläche 5 mit einer darunter liegenden Diffusionsschicht 4 entsteht, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die metallische Komponente der metallorganischen Verbindung, die die Beschichtung 3 bildet, kann so gewählt werden, dass es sich um einen Bestandteil des Werkstoffs des Bauteils 1 handelt, sodass es lediglich in der Diffu- sionszone zu einer Anreicherung dieses Bestandteils der Legierung kommen kann. Alternativ kann auch eine metallische Komponente der metallorganischen Verbindung der Beschichtung 3 gewählt werden, welche durch Anreicherung in der Randzone einen positiven Effekt bewirkt, wie beispielsweise eine Steigerung der Oxidationsbeständigkeit oder der Festigkeit, sodass die Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit und/oder ein Erosionsschutz zusätzlich zu der Glättung erzielt wird. Entsprechend können zur Erzielung derartiger Effekte auch mehrere metallische Komponenten in der metallorganischen Verbindung enthalten sein oder es können mehrere unterschiedliche metallorganische Verbindungen bzw. ein Gemisch daraus als Beschichtung 3 aufgebracht werden.
Insbesondere ist es auch möglich, die metallorganische(n) Verbindung(en) so zu wählen, dass nicht nur durch Diffusion eine Diffusionsrandzone an der geglätteten Oberfläche 5 entsteht, sondern die metallorganische Beschichtung 3 zumindest teilweise in eine entsprechende Funktionsschicht umgewandelt wird, die beispielsweise eine Verschleißschutzwirkung oder eine Oxidati- onsschutzwirkung oder andere Funktionen, wie beispielsweise eine Antihaftwirkung, einen sogenannten Anti - Icing - Effekt aufweist. Dies ist in Figur 4 gezeigt, in der oberhalb der geglätteten ursprünglichen Oberfläche 5 eine Funktionsschicht 6 und unterhalb eine Diffusionszone 4 gezeigt sind.
Die Funktionsschicht 6 kann zudem Nanopartikel, wie beispielsweise keramische Nanopartikel aufweisen, die in der metallorganischen Beschichtung 3 eingelagert werden, z.B. indem die metallorganische Verbindung Nanopartikel enthält oder ein Gemisch einer metallorganischen Verbindung mit Nanopartikeln auf die zu bearbeitende Oberfläche 2 aufgebracht worden ist.
Eine weitere Möglichkeit einer Glättung der Oberfläche eines generativ hergestellten Bauteils ist in Figur 5 dargestellt. Die Figur 5 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch ein generativ hergestelltes Bauteil 1 mit einer entsprechend rauen Oberfläche 2, auf welchem eine Emailleschicht 7 aufgebracht ist, welche ebenfalls durch Ausfüllen der entsprechenden Vertiefungen der Bauteiloberfläche 2 und Ausbildung einer eigenen glatten Oberfläche eine Glättung des Bauteils bewirkt. Zudem ist eine entsprechende Emailleschicht beständig gegenüber vielfältigen äußeren Einflüssen und bietet insoweit auch eine Verbesserung des Oxidations- bzw. Korrosionsschutzes und des Verschleißschutzes.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detalliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Änderung der Oberflächeneigenschaften, insbesondere zur Oberflächen- glättung der Oberfläche eines Bauteils (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine metallorganische Verbindung (3) auf einer Oberfläche (2) des zu behandelnden Bauteils aufgebracht wird und anschließend zumindest ein Teil des organischen Anteils der metallorganischen Verbindung durch thermische und/oder reaktive Behandlung entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Wesentlichen der gesamte organische Anteil der metallorganischen Verbindung entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der organische Anteil der metallorganischen Verbindung thermisch in flüchtige Stoffe zersetzt und/oder durch chemische Reaktion in flüchtige Stoffe umgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der metallische Anteil der metallorganischen Verbindung in die behandelte Bauteilober- fläche eindiffundiert.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die metallorganische Verbindung in flüssiger Form auf die Oberfläche aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere metallorganische Verbindungen einzeln oder als Gemisch aufgebracht werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
metallorganische Verbindungen aufgebracht werden, die mehrere metallische Elemente umfassen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine metallische Komponente oder die mehreren metallischen Komponenten der metallorganischen Verbindung so ausgewählt werden, dass sie Bestandteile des Werkstoffs der zu behandelnden Bauteiloberfläche sind und/oder mit diesen eine Funkti- onsschicht bilden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die metallorganische Verbindung so ausgewählt wird, dass bei der thermischen Zersetzung und/oder chemischen Reaktion eine Funktionsschicht (6) gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die metallorganische Verbindung Zusatzstoffe, insbesondere keramische Nanopartikel, enthält und/oder Zusatzstoffe mit der metallorganischen Verbindung vermischt und/oder bei der Aufbringung mit aufgebracht werden.
11. Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, bei welchem das Bauteil inkremen- tell schichtweise aus einem Bauteilmaterial aufgebaut wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder durch Aufbringen einer Email - Schicht (7) geglättet wird.
12. Bauteil hergestellt nach einem der vorhergehenden Verfahren.
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