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DE102009010026A1 - Component, useful for flow machine, comprises a metal alloy comprising base material, where the component is coated with portion of adhesive layer comprising nickel-chromium-aluminum-yttrium alloy and a surface layer comprising zirconia - Google Patents

Component, useful for flow machine, comprises a metal alloy comprising base material, where the component is coated with portion of adhesive layer comprising nickel-chromium-aluminum-yttrium alloy and a surface layer comprising zirconia Download PDF

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DE102009010026A1
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DE
Germany
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adhesive layer
component
base material
alloy
component according
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102009010026A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Hillen
Wolfgang Dr. Wachter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
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Abstract

Component comprises a metal alloy comprising base material, where: the component is coated with at least a portion of an adhesive layer and a surface layer, which is applied on the portion of the adhesive layer; the surface layer comprises zirconia, preferably yttrium-stabilized zirconia; and the adhesive layer comprises nickel-chromium-aluminum-yttrium alloy or nickel-cobalt-chromium-aluminum-yttrium alloy. An independent claim is included for producing the component, comprising providing the base material, applying the adhesive layer on at least a portion of the base material, and applying the surface layer on at least a portion of the adhesive layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine Strömungsmaschine.The The invention relates to a component in the preamble of the claim 1 specified type for a turbomachine, especially for a thermal gas turbine. The invention further relates to a Method for producing a component for a turbomachine.

Derartige Bauteile sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und weisen einen Bauteilkörper auf, welcher aus einem eine metallische Legierung umfassenden Grundwerkstoff besteht und zumindest über einen Teilbereich mit einer Haftschicht und mit einer zumindest auf einen Teilbereich der Haftschicht aufgebrachten Deckschicht beschichtet ist. Die Deckschicht umfasst dabei ihrerseits Zirconiumdioxid als Basisverbindung. Durch diesen Schichtenaufbau kann eine gewisse wärmedämmende Wirkung für das Bauteil erzielt werden.such Components are already known from the prior art and have a component body, which consists of a parent metal material comprising a metallic alloy exists and at least one Partial area with an adhesive layer and with at least one Part of the adhesive layer coated topcoat coated is. The cover layer in turn comprises zirconia as Base connection. Through this layer structure can be a certain heat-insulating effect for the Component can be achieved.

Als nachteilig an den bekannten Bauteilen ist dabei jedoch der Umstand anzusehen, dass diese bei wechselnden thermischen Belastungen, wie sie insbesondere in thermischen Gasturbinen auftreten, eine vergleichsweise eingeschränkte Lebensdauer besitzen.When However, a disadvantage of the known components is the fact to look at that with changing thermal loads, such as they occur in particular in thermal gas turbines, a comparatively limited Own life.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauteil bzw. ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils bereitzustellen, durch welche eine Verlängerung der Lebensdauer des Bauteils unter wechselnden thermischer Belastung ermöglicht ist.task The present invention is therefore a component or a corresponding To provide a method of manufacturing such a component, through which an extension the life of the component under changing thermal load allows is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patenanspruch 11 zum Herstellen eines Bauteils gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauteils – soweit anwendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.The Task is achieved by a component having the features of claim 1 and by a method according to claim 11 solved for producing a component. Advantageous embodiments with functional and non-trivial developments of the invention are in the respective dependent claims specified, wherein advantageous embodiments of the component - so far applicable - as to consider advantageous embodiments of the method and vice versa are.

Ein erfindungsgemäßes Bauteil für eine Strömungsmaschine, welches auch unter wechselnden thermischer Belastung eine erhöhte Lebensdauer ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Haftschicht eine NiCrAlY oder NiCoCrAlY Legierung und die Deckschicht Yttrium-stabilisiertes Zirconiumdioxid umfasst. Durch die abgestimmte Kombination der die NiCrAlY oder NiCoCrAlY Legierung umfassenden Haftschicht und der Yttrium-stabilisierten, auf Zirconiumdioxid basierenden Deckschicht konnte in Thermowechseltests zwischen Raumtemperatur und 1135°C im Vergleich zu gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Bauteilen eine erhebliche Lebenszeitverlängerung des erfindungsgemäßen Bauteils erzielt werden. Dies erlaubt einen verlängerten und betriebssicheren Betrieb des erfindungsgemäßen Bauteils in einer zugeordneten Strömungsmaschine, für welche sich auf diese Weise entsprechende Standzeitverlängerungen und Kostensenkungen ergeben.One Component according to the invention for one Flow machine, which also under changing thermal load an increased life allows is according to the invention created that the adhesive layer is a NiCrAlY or NiCoCrAlY alloy and the topcoat yttrium-stabilized Includes zirconia. Through the coordinated combination of the NiCrAlY or NiCoCrAlY alloy comprising adhesive layer and the yttrium-stabilized, zirconia-based topcoat could be used in thermal cycling tests between room temperature and 1135 ° C compared to the stand The technology trained components a significant lifetime extension of the component according to the invention be achieved. This allows a prolonged and reliable Operation of the component according to the invention in an associated turbomachine, for which in this way corresponding service life extensions and cost reductions result.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundwerkstoff eine Nickel- oder Cobalt-basierte Legierung umfasst. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Haft- und der Deckschicht wird bei der Auslegung des Grundwerkstoffs mit einer Nickel- oder Cobalt-basierten Legierung eine zusätzliche Lebens- und Standzeitverlängerung erzielt.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the base material is a nickel- or cobalt-based alloy includes. In connection with the inventive design of the adhesive and the cover layer is involved in the design of the base material a nickel or Cobalt-based alloy an additional life and service life extension achieved.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem der Grundwerkstoff 0–0,001% Silber, 0–7,0% Aluminium, 0–0,03% Bor, 0–0,0001% Wismut, 0,01–0,6% Kohlenstoff, 0–11,0% Cobalt, wenn die Legierung Nickel-basiert ist, 0–28,0% Chrom, 0–0,8% Kupfer, 0–21,0% Eisen, 0–1,3% Hafnium, 0–0,15% Lanthan, 0–1,3% Mangan, 0–11,0% Molybdän, 0–0,15% Niob, 0–24,5% Nickel, wenn die Legierung Cobalt-basiert ist, 0–0,05% Phosphor, 0–0,001% Blei, 0–0,05% Schwefel, 0–0,0002% Selen, 0–1,2% Silizium, 0–4,6% Tantal, 0–0,0001% Tellur, 0–5,0% Titan, 0–0,0001% Thallium, 0–16,5% Wolfram und 0–0,3% Zirkonium umfasst. Alle Prozentangaben bezeichnen dabei Gewichtsprozente. Mit Hilfe eines oder mehrerer der genannten Legierungselemente kann die Lebenszeit des Grundwerkstoffs und damit des Bauteils vorteilhafterweise zusätzlich verlängert werden.Further Advantages arise when the base material 0-0.001% Silver, 0-7.0% Aluminum, 0-0.03% Boron, 0-0,0001% Bismuth, 0.01-0.6% Carbon, 0-11.0% Cobalt, if the alloy is nickel-based, 0-28.0% chromium, 0-0.8% copper, 0 to 21.0% Iron, 0-1.3% Hafnium, 0-0.15% Lanthanum, 0-1.3% Manganese, 0-11.0% Molybdenum, 0-0.15% Niobium, 0-24.5% Nickel, if the alloy is cobalt-based, 0-0.05% phosphorus, 0-0.001% Lead, 0-0.05% Sulfur, 0-0,0002% Selenium, 0-1.2% Silicon, 0-4.6% Tantalum, 0-0,0001% Tellurium, 0-5.0% Titanium, 0-0,0001% Thallium, 0-16.5% Tungsten and 0-0.3% Zirconium includes. All percentages indicate weight percentages. With the help of one or more of the mentioned alloying elements, the Lifetime of the base material and thus the component advantageously additionally extended become.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundwerkstoff Hastelloy X und/oder Haynes 188 und/oder 1900+HF und/oder x40 umfasst. Durch Kombination von wenigstens einem der genannten Grundwerkstoffe mit der erfindungsgemäßen Haft- und Deckschicht können große Lebenszeitverlängerungen von mehr als 100% erzielt werden. Die jeweiligen chemischen Zusammensetzungen der einzelnen Grundwerkstoffe sind dabei in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführt. Tabelle 1: Chemische Zusammensetzungen von Hastelloy X Element Anteil in Gewichtsprozent Ni Basis Al 0–0,50 B 0–0,010 C 0,05–0,15 Co 0,50–2,50 Cr 20,50–23,00 Cu 0–0,50 Fe 17,00–20,00 Mn 0–1,00 Mo 8,00–10,00 P 0–0,040 S 0–0,030 Si 0–1,00 Ti 0–0,15 W 0,20–1,00 Tabelle 2: Chemische Zusammensetzungen von Haynes 188 Element Anteil in Gewichtsprozent Co Basis B 0–0,015 C 0,05–0,15 Cr 24,00–24,00 Fe 0–3,00 La 0,02–0,12 Mn 0–1,25 Ni 20,00–24,00 P 0–0,020 S 0–0,015 Si 0,20–0,50 W 13,00–16,00 Tabelle 3: Chemische Zusammensetzungen von B1900 + Hf Element Anteil in Gewichtsprozent Ni Basis Al 5,75–6,25 B 0,010–0,020 C 0,08–0,13 Co 9,50–10,50 Cr 7,50–8,50 Fe 0–0,25 Hf 1,05–1,20 Mn 0–0,20 Mo 5,75–6,25 Nb 0–0,10 P 0–0,015 S 0–0,015 Si 0–0,25 Ta 4,00–4,50 Ti 4,00–4,50 W 0–0,10 Zr 0,03–0,13 Ag 0–0,0005 Bi 0–0,00003 Pb 0–0,0005 Se 0–0,0001 Te 0–0,00005 Tl 0–0,00005 Tabelle 4: Chemische Zusammensetzungen von X40 Element Anteil in Gewichtsprozent Co Basis C 0,45–0,55 Cr 24,50–26,50 Fe 0–2,00 Mn 0–1,00 Mo 0–0,50 Ni 9,50–11,50 P 0–0,04 S 0–0,04 Si 0–1,00 W 7,00–8,00 Zr 0–0,25 In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the base material comprises Hastelloy X and / or Haynes 188 and / or 1900 + HF and / or x40. By combining at least one of the abovementioned base materials with the adhesive and cover layer according to the invention, it is possible to achieve long lifetime extensions of more than 100%. The respective chemical compositions of the individual base materials are listed in Tables 1 to 4. Table 1: Chemical Compositions of Hastelloy X element Share in weight percent Ni Base al 0 to 0.50 B 0 to 0.010 C 0.05-0.15 Co 0.50-2.50 Cr 20.50 to 23.00 Cu 0 to 0.50 Fe 17.00 to 20.00 Mn 0 to 1.00 Not a word 8.00 to 10.00 P 0 to 0.040 S 0 to 0.030 Si 0 to 1.00 Ti 0-0.15 W 0.20 to 1.00 Table 2: Chemical compositions of Haynes 188 element Share in weight percent Co Base B 0 to 0.015 C 0.05-0.15 Cr 24.00 to 24.00 Fe 0 to 3.00 La 0.02-0.12 Mn 0-1.25 Ni 20.00 to 24.00 P 0 to 0.020 S 0 to 0.015 Si from 0.20 to 0.50 W 13.00 to 16.00 Table 3: Chemical compositions of B1900 + Hf element Share in weight percent Ni Base al 5.75 to 6.25 B 0.010 to 0.020 C 0.08-0.13 Co 9.50 to 10.50 Cr 7.50 to 8.50 Fe 0-0.25 Hf 1.05-1.20 Mn 0 to 0.20 Not a word 5.75 to 6.25 Nb 0-0.10 P 0 to 0.015 S 0 to 0.015 Si 0-0.25 Ta 4.00-4.50 Ti 4.00-4.50 W 0-0.10 Zr 0.03-0.13 Ag 0 to 0.0005 Bi 0 to 0.00003 pb 0 to 0.0005 se 0 to 0.0001 Te 0 to 0.00005 tl 0 to 0.00005 Table 4: Chemical compositions of X40 element Share in weight percent Co Base C 0.45-0.55 Cr 24.50 to 26.50 Fe 0 to 2.00 Mn 0 to 1.00 Not a word 0 to 0.50 Ni 9.50 to 11.50 P 0-0.04 S 0-0.04 Si 0 to 1.00 W 7.00-8.00 Zr 0-0.25

Eine weitere Verbesserung der Lebenszeit des Bauteils ergibt sich, indem die Haftschicht neben Nickel 4,5–15,5% Aluminium, 0–21,0% Cobalt, 2,0–31,0% Chrom, 0–0,6% Eisen, 0–0,2% Wasserstoff, 0–0,28% Hafnium, 0–0,2% Stickstoff, 0–0,2% Sauerstoff, 0–0,6% Silizium, 0,1–2,2% Yttrium und 0–0,3% sonstige Elemente umfasst.A further improvement of the lifetime of the component results by the adhesive layer next to nickel 4.5-15.5% aluminum, 0-21.0% cobalt, 2.0 to 31.0% Chrome, 0-0.6% Iron, 0-0.2% Hydrogen, 0-0.28% hafnium, 0-0.2% Nitrogen, 0-0.2% Oxygen, 0-0.6% Silicon, 0.1-2.2% Yttrium and 0-0.3% includes other elements.

Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Haftschicht MTS 1333 und/oder MTS 1581, jeweils insbesondere mit einer Korngröße im Bereich von 2–300 μm und vorzugsweise im Bereich von 50–125 μm, umfasst. Auch hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Lebenszeit sowie der Wärmedämmfähigkeit des Bauteils erreicht.there it has in a further embodiment of the invention as advantageous shown when the adhesive layer MTS 1333 and / or MTS 1581, respectively in particular with a particle size in the range from 2-300 microns and preferably in the range of 50-125 μm. This will further improve the lifetime as well the thermal insulation ability achieved the component.

Die jeweiligen chemischen Zusammensetzungen der Haftschicht-Materialien sind in Tabelle 5 bzw. Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 5: Chemische Zusammensetzungen von MTS 1333 Element Anteil in Gewichtsprozent Ni Basis Al 5,00–15,00 Cr 15,00–30,00 Fe 0–0,50 H 0–0,1 N 0–0,1 O 0–0,1 Si 0–0,50 Y 0,2–2,0 Andere, gesamt –0,20 Tabelle 6: Chemische Zusammensetzungen von MTS 1581 Element Anteil in Gewichtsprozent Ni Basis Co 20,00–24,00 Cr 15,00–19,00 Al 11,80–13,20 Y 0,40–0,80 Hf 0,10–0,40 Si 0–0,50 C 0–0,02 The respective chemical compositions of the adhesive layer materials are listed in Table 5 and Table 6, respectively. Table 5: Chemical compositions of MTS 1333 element Share in weight percent Ni Base al 5.00 to 15.00 Cr 15.00 to 30.00 Fe 0 to 0.50 H 0-0.1 N 0-0.1 O 0-0.1 Si 0 to 0.50 Y 0.2-2.0 Other, total -0.20 Table 6: Chemical compositions of MTS 1581 element Share in weight percent Ni Base Co 20.00 to 24.00 Cr 15.00 to 19.00 al 11.80 to 13.20 Y 0.40-0.80 Hf 0.10-0.40 Si 0 to 0.50 C 0-0.02

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Deckschicht neben Zirconiumdioxid 5,5–9,5% Y2O3 als Yttrium-Stabilisierung umfasst. Durch die Verwendung von Y2O3 können insbesondere die thermischen Eigenschaften des Bauteils weiter verbessert werden. Der genaue Grund dafür ist derzeit noch unklar; es wird jedoch vermutet, dass in erster Linie die hohe Stabilität von Y2O3 gegen thermische und oxidative Belastung in Verbindung mit seiner Durchlässigkeit für Infrarot-Strahlung für die vorteilhafte Wirkung verantwortlich sind.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the cover layer comprises in addition to zirconium dioxide 5.5-9.5% Y 2 O 3 as yttrium stabilization. By using Y 2 O 3 , in particular, the thermal properties of the component can be further improved. The exact reason for this is still unclear; however, it is believed that primarily the high stability of Y 2 O 3 to thermal and oxidative stress, in conjunction with its infrared transmission, is responsible for the beneficial effect.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Deckschicht neben Zirconiumdioxid und Yttrium 0–0,6% Al2O3, 0–0,6% Fe2O3, 0–3,6% HfO2, 0–5,2% organische Binder, 0–11,0% Polyester, 0–2,2% SiO2, 0–0,6% TiO2, 0–0,06% Uran/Thorium, 0–1,2% sonstige Elemente und 0–1,6% sonstige Oxide umfasst. Hierdurch können neben dem Oxidationsschutz insbesondere die Dichte und Homogenität der Deckschicht optimal an den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt werden.Further advantages result from the cover layer in addition to zirconium dioxide and yttrium 0-0.6% Al 2 O 3 , 0-0.6% Fe 2 O 3 , 0-3.6% HfO 2 , 0-5.2% organic Binder, 0-11.0% polyester, 0-2.2% SiO 2 , 0-0.6% TiO 2 , 0-0.06% uranium / thorium, 0-1.2% other elements and 0-1 , 6% comprises other oxides. In this way, in addition to the oxidation protection in particular the density and homogeneity of the cover layer can be optimally adapted to the respective application.

Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Deckschicht MTS 1471, insbesondere mit einer Korngröße zwischen 2– 300 μm und vorzugsweise zwischen 30–180 μm, und/oder MTS 1352, insbesondere mit einer Korngröße zwischen 2–300 μm und vorzugsweise zwischen 30–180 μm, umfasst. Hierdurch ist eine besonders lange Lebensdauer bei gleicher oder verbesserter Wärmedämmfähigkeit gegeben. Die jeweiligen chemischen Zusammensetzungen der Haftschicht-Materialien sind in Tabelle 7 bzw. Tabelle 8 angegeben. Tabelle 7: Chemische Zusammensetzungen von MTS 1471 Element Anteil in Gewichtsprozent ZrO2 Basis Al2O3 0–0,5 Fe2O3 0–0,5 HfO2 0–3,5 Organische Binder 1,0–5,0 Polyester 1,0–10,0 SiO2 0–2,0 Sonstige, gesamt 0–1,0 TiO2 0–0,5 U+Th 0–0,05 Y2O3 6,0–9,0 Tabelle 8: Chemische Zusammensetzungen von MTS 1352 Element Anteil in Gewichtsprozent ZrO2 Basis Al2O3 0–0,2 Andere Oxide 0–1,5 Pe2O3 0–0,5 HfO2 0–3,5 SiO2 0–2,0 TiO2 0–0,5 U+Th 0–0,05 Y2O3 6,0–9,0 It has been found in a further embodiment to be advantageous if the top layer MTS 1471, in particular with a particle size between 2- 300 microns and preferably between 30-180 microns, and / or MTS 1352, in particular with a particle size between 2-300 microns and preferably between 30-180 μm. As a result, a particularly long service life is given the same or improved thermal insulation. The respective chemical compositions of the adhesive layer materials are given in Table 7 and Table 8, respectively. Table 7: Chemical compositions of MTS 1471 element Share in weight percent ZrO 2 Base Al 2 O 3 0-0.5 Fe 2 O 3 0-0.5 HfO 2 0-3,5 Organic binders 1.0-5.0 polyester 1.0-10.0 SiO 2 0-2.0 Other, total 0-1.0 TiO 2 0-0.5 U + Th 0-0.05 Y 2 O 3 6.0-9.0 Table 8: Chemical compositions of MTS 1352 element Share in weight percent ZrO 2 Base Al 2 O 3 0-0.2 Other oxides 0-1.5 Pe 2 O 3 0-0.5 HfO 2 0-3,5 SiO 2 0-2.0 TiO 2 0-0.5 U + Th 0-0.05 Y 2 O 3 6.0-9.0

Indem das Bauteil als thermisch hochbelastbares Teil einer thermischen Gasturbine, insbesondere als Gehäuseteil, Teil einer Brennkammer, Laufschaufelrad, Laufschaufel, Leitschaufel, Einlaufbelag, Welle oder Abschirmung, ausgebildet ist, können in weiterer Ausgestaltung signifikante Lebens- und Standzeitverlängerungen mit entsprechenden Kosteneinsparungen erzielt werden.By doing the component as a thermally heavy-duty part of a thermal Gas turbine, in particular as a housing part, Part of a combustion chamber, blade wheel, blade, vane, Inlet lining, shaft or shielding, is formed in further embodiment significant life and service life extensions be achieved with corresponding cost savings.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere eines Bauteils nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, bei welchem zumindest die Schritte Bereitstellen eines Bauteilkörpers, welcher aus einem eine metallische Legierung umfassenden Grundwerkstoff besteht, Aufbringen einer Haftschicht auf zumindest einen Teilbereich des Bauteilkörpers, wobei die Haftschicht eine NiCrAlY oder NiCoCrAlY Legierung umfasst, und Aufbringen einer Deckschicht auf zumindest einen Teilbereich der Haftschicht, wobei die Deckschicht Yttrium-stabilisiertes Zirconiumdioxid umfasst, durchgeführt werden. Die sich hieraus ergebenden Vorteile hinsichtlich verlängerter Lebenszeit und verbesserter Wärmedämmfähigkeit sind bereits aus den vorhergehenden Beschreibungen bekannt und gelten sinngemäß für das erfindungsgemäße Verfahren.One Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing a component for a turbomachine, in particular a component according to one of the preceding embodiments, in which at least the steps provide a component body, which from a base material comprising a metallic alloy consists of applying an adhesive layer to at least a portion of the component body, wherein the adhesive layer comprises a NiCrAlY or NiCoCrAlY alloy, and applying a cover layer to at least a portion the adhesive layer, wherein the cover layer yttrium-stabilized zirconia includes, performed become. The resulting benefits in terms of extended Lifetime and improved thermal insulation are already known from the previous descriptions and apply mutatis mutandis for the inventive method.

Dabei hat es sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn der Grundwerkstoff vor dem Aufbringen der Haftschicht, insbesondere mittels einer Gasphasenalitierung, alitiert wird. Die Alitierung wird beim nachfolgenden Aufbringen der Haftschicht abgetragen, wodurch die Haftschicht auf den blanken Grundwerkstoff aufgebracht werden kann. Alternativ erfolgt ein Überalitieren der Haftschicht und ein Auftragen der Deckschicht auf die Alitierung.there it has in an advantageous embodiment of the invention as shown advantageous when the base material before application the adhesive layer, in particular by means of a gas phase alkalization, is alitiert. The Alitierung is the subsequent application removed the adhesive layer, whereby the adhesive layer on the bare Base material can be applied. Alternatively, an overalitation occurs the adhesive layer and applying the topcoat to the Alitierung.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem das Aufbringen der Haftschicht und/oder der Deckschicht mittels eines, vorzugsweise thermischen, Spritzverfahrens und/oder eines Schlickerverfahrens und/oder eines Sinterverfahrens und/oder eines Tauchverfahrens durchgeführt wird. Hierdurch kann das Bauteil besonders variabel hergestellt und optimal an sein späteres Anwendungsprofil angepasst werden. Grundsätzlich können jedoch auch weitere Beschichtungsverfahren vorgesehen sein.Further Advantages arise by applying the adhesive layer and / or the cover layer by means of a, preferably thermal, spraying process and / or a slurry process and / or a sintering process and / or a dipping process is performed. This can do that Component produced particularly variable and optimal to his later application profile be adjusted. in principle can However, also be provided further coating method.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Bauteils.Further Advantages, features and details of the invention will be apparent from the following description of embodiments of the component.

Erste Ausführungsbeispiele eines Bauteils für eine thermische Gaturbine sind in Tabelle 9 angegeben. Der Grundwerkstoff besteht dabei aus Hastelloy X und/oder aus Haynes 188. Als Haftschicht wird anschließend mittels eines atmosphärischen Plasmaspritzverfahrens MTS 1333 auf den Grundwerkstoff aufgebracht. Schließlich wird die Haftschicht ebenfalls mittels atmosphärischem Plasmaspritzen mit MTS 1471 als Deckschicht versehen. Das resultierende Bauteil besitzt im Vergleich zu einem Bauteil gemäß dem Stand der Technik im Thermowechseltest zwischen Raumtemperatur und 1135°C eine Zunahme seiner Lebenszeit von über 100%. Tabelle 9: Materialpaarungen des Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel Grundwerkstoff Haftschicht Deckschicht Hastelloy X MTS 1333 MTS 1471 Haynes 188 First embodiments of a component for a thermal Gaturbine are given in Table 9. The base material consists of Hastelloy X and / or Haynes 188. As an adhesive layer, MTS 1333 is then applied to the base material by means of an atmospheric plasma spraying process. Finally, the adhesive layer is also provided by means of atmospheric plasma spraying with MTS 1471 as a topcoat. The resulting device has an increase in its lifetime of over 100% in the thermal cycling test between room temperature and 1135 ° C compared to a prior art device. Table 9: Material pairings of the component according to a first embodiment Parent material adhesive layer topcoat Hastelloy X MTS 1333 MTS 1471 Haynes 188

Weitere Ausführungsbeispiele des Bauteils für eine thermische Gaturbine sind in Tabelle 10 angegeben. Der Grundwerkstoff besteht dabei aus B1900+Hf und/oder aus X40. Als Haftschicht wird anschließend mittels eines atmosphärischen Plasmaspritzverfahrens MTS 1581 auf den Grundwerkstoff aufgebracht. Schließlich wird die Haftschicht ebenfalls mittels atmosphärischem Plasmaspritzen mit MTS 1352 als Deckschicht versehen. Das MTS 1352 wird dabei vorzugsweise als agglomeriertes, gesintertes Pulver eingesetzt. Das resultierende Bauteil besitzt im Vergleich zu einem Bauteil gemäß dem Stand der Technik im Thermowechseltest zwischen Raumtemperatur und 1135°C eine Zunahme seiner Lebenszeit von mehr als 30% bei Verwendung von B1900+Hf bzw. von mehr als 45% bei Verwendung von X40 als Grundwerkstoff. Dabei kann optional vorgesehen sein, dass der Grundwerkstoff vor dem Aufbringen der Haftschicht alitiert wird (X40), um eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit zu erzielen.Further embodiments of the component for a thermal Gaturbine are given in Table 10. The base material consists of B1900 + Hf and / or X40. As an adhesive layer is then by means of an atmospheric Plasma spraying MTS 1581 applied to the base material. Finally will the adhesive layer also by means of atmospheric plasma spraying MTS 1352 provided as a cover layer. The MTS 1352 is preferred used as agglomerated, sintered powder. The resulting Component has in comparison to a component according to the state In the thermal cycling test between room temperature and 1135 ° C an increase its lifetime of more than 30% when using B1900 + Hf or more than 45% when using X40 as the base material. there may optionally be provided that the base material before application Aliquetting the adhesive layer (X40) for improved oxidation resistance to achieve.

Bei B1900+Hf ist das Überalitieren der Haftschicht möglich, was zu einem optimalen Schutz des Grundwerkstoffs mit Haftschicht gegen Oxidation führt. Tabelle 10: Materialpaarungen des Bauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel Grundwerkstoff Haftschicht Deckschicht B1900+Hf MTS 1581 MTS 1352 X40 With B1900 + Hf, over-alluring of the adhesive layer is possible, resulting in optimum protection of the base material with an adhesion layer against oxidation. Table 10: Material pairings of the component according to a second embodiment Parent material adhesive layer topcoat B1900 + Hf MTS 1581 MTS 1352 X40

Claims (13)

Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine thermische Gasturbine, mit einem Bauteilkörper, welcher aus einem eine metallische Legierung umfassenden Grundwerkstoff besteht und zumindest über einen Teilbereich mit einer Haftschicht und mit einer zumindest auf einen Teilbereich der Haftschicht aufgebrachten Deckschicht beschichtet ist, wobei die Deckschicht auf Zirconiumdioxid basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht eine NiCrAlY oder NiCoCrAlY Legierung, und die Deckschicht Yttrium-stabilisiertes Zirconiumdioxid umfasst.Component for a turbomachine, in particular a thermal gas turbine, having a component body, which consists of a metal alloy comprising a base material and is coated at least over a partial area with an adhesive layer and with a coating applied to at least a portion of the adhesive layer cover layer, wherein the cover layer on zirconia based, characterized in that the adhesive layer comprises a NiCrAlY or NiCoCrAlY alloy, and the cover layer comprises yttrium-stabilized zirconia. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff eine Nickel- oder Cobalt-basierte Legierung umfasst.Component according to claim 1, characterized that the base material is a nickel- or cobalt-based alloy includes. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff – 0–0,001% Silber – 0–7,0% Aluminium – 0–0,03% Bor – 0–0,0001% Wismut – 0,01–0,6% Kohlenstoff – 0–11,0% Cobalt, wenn die Legierung Nickel-basiert ist – 0–28,0% Chrom – 0–0,8% Kupfer – 0–21,0% Eisen – 0–1,3% Hafnium – 0–0,15% Lanthan – 0–1,3% Mangan – 0–11,0% Molybdän – 0–0,15% Niob – 0–24,5% Nickel, wenn die Legierung Cobalt-basiert ist – 0–0,05% Phosphor – 0–0,001% Blei – 0–0,05% Schwefel – 0–0,0002% Selen – 0–1,2% Silizium – 0–4,6% Tantal – 0–0,0001% Tellur – 0–5,0% Titan – 0–0,0001% Thallium – 0–16,5% Wolfram – 0–0,3% Zirkonium umfasst.Component according to claim 2, characterized that the base material - 0-0.001% silver - 0-7.0% aluminum - 0-0.03% boron - 0-0,0001% bismuth - 0.01-0.6% carbon 0-11.0% cobalt, when the alloy is nickel-based - 0-28.0% chromium - 0-0.8% copper - 0-21.0% iron - 0-1.3% hafnium - 0-0.15% lanthanum - 0-1.3% manganese - 0-11.0% molybdenum - 0-0.15% niobium 0-24.5% nickel, when the alloy is cobalt-based - 0-0.05% phosphorus - 0-0.001% lead - 0-0.05% sulfur - 0-0,0002% selenium - 0-1.2% silicon - 0-4.6% tantalum - 0-0,0001% tellurium - 0-5.0% titanium - 0-0,0001% thallium - 0-16.5% tungsten - 0-0.3% zirconium includes. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff Hastelloy X und/oder Haynes 188 und/oder B1900+Hf und/oder X40 umfasst.Component according to claim 3, characterized that the base material Hastelloy X and / or Haynes 188 and / or B1900 + Hf and / or X40. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht neben Nickel – 4,5–15,5% Aluminium – 0–21,0% Cobalt – 2,0–31,0% Chrom – 0–0,6% Eisen – 0–0,2% Wasserstoff – 0–0,28% Hafnium – 0–0,2% Stickstoff – 0–0,2% Sauerstoff – 0–0,6% Silizium – 0,1–2,2% Yttrium – 0–0,3% sonstige Elemente umfasst.Component according to one of claims 1 to 5, characterized that the adhesive layer next to nickel - 4.5-15.5% aluminum 0-21.0% cobalt - 2.0-31.0% chromium - 0-0.6% iron - 0-0.2% hydrogen - 0-0.28% hafnium - 0-0.2% nitrogen - 0-0.2% oxygen - 0-0.6% silicon - 0.1-2.2% yttrium - 0-0.3% other elements includes. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht MTS 1333 und/oder MTS 1581, jeweils insbesondere mit einer Korngröße im Bereich von 2–300 μm und vorzugsweise im Bereich von 50–125 μm, umfasst.Component according to claim 5, characterized in that that the adhesive layer MTS 1333 and / or MTS 1581, respectively in particular with a grain size in the range from 2-300 microns and preferably in the range of 50-125 μm. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht neben Zirconiumdioxid 5,5–9,5% Y2O3 als Yttrium-Stabilisierung umfasst.Component according to one of Claims 1 to 6, characterized in that, in addition to zirconium dioxide, the cover layer comprises 5.5-9.5% Y 2 O 3 as yttrium stabilization. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht neben Zirconiumdioxid und Yttrium – 0–0,6% Al2O3 – 0–0,6% Fe2O3 – 0–3,6% HfO2 – 0–5,2% organische Binder – 0–11,0% Polyester – 0–2,2% SiO2 – 0–0,6% TiO2 – 0–0,06% Uran/Thorium – 0–1,2% sonstige Elemente – 0–1,6% sonstige Oxide umfasst.Component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cover layer in addition zirconia and yttrium - 0-0.6% Al 2 O 3 - 0-0.6% Fe 2 O 3 0-3.6% HfO 2 0-5.2% organic binders 0-11.0% polyester 0-2.2% SiO 2 0-0.6% TiO 2 0-0.06 % Uranium / thorium - 0-1,2% other elements - 0-1,6% other oxides. Bauteil nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht MTS 1471, insbesondere mit einer Korngröße im Bereich von 2–300 μm und vorzugsweise im Bereich von 30–180 μm, und/oder MTS 1352, insbesondere mit einer Korngröße im Bereich von 2–300 μm und vorzugsweise im Bereich von 30–180 μm, umfasst.Component according to Claims 7 and 8, characterized that the top layer MTS 1471, in particular with a grain size in the range from 2-300 microns and preferably in the range of 30-180 μm, and / or MTS 1352, in particular with a particle size in the range of 2-300 μm and preferably in the range of 30-180 μm. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als thermisch hochbelastbares Teil einer thermischen Gasturbine, insbesondere als Gehäuseteil, Teil einer Brennkammer, Laufschaufelrad, Laufschaufel, Leitschaufel, Einlaufbelag, Welle oder Abschirmung, ausgebildet ist.Component according to one of claims 1 to 9, characterized that this as a thermally highly resilient part of a thermal Gas turbine, in particular as a housing part, Part of a combustion chamber, blade wheel, blade, vane, Inlet lining, shaft or shield is formed. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, folgende Schritte umfassend: – Bereitstellen eines Bauteilkörpers, welcher aus einem eine metallische Legierung umfassenden Grundwerkstoff besteht; – Aufbringen einer Haftschicht auf zumindest einen Teilbereich des Bauteilkörpers, wobei die Haftschicht eine NiCrAlY oder NiCoCrAlY Legierung umfasst; und – Aufbringen einer Deckschicht auf zumindest einen Teilbereich der Haftschicht, wobei die Deckschicht Yttrium-stabilisiertes Zirconiumdioxid umfasst.Method for producing a component for a turbomachine, in particular a component according to one of claims 1 to 10, the following steps full: - Provide a component body, which consists of a parent metal material comprising a metallic alloy consists; - Apply an adhesive layer on at least a portion of the component body, wherein the adhesive layer comprises a NiCrAlY or NiCoCrAlY alloy; and - Apply a cover layer on at least a portion of the adhesive layer, wherein the cover layer comprises yttrium-stabilized zirconia. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff oder der Grundwerkstoff mit Haftschicht mittels einer Gasphasenalitierung alitiert wird.Method according to claim 11, characterized in that that the base material or the base material with adhesive layer is alitiert by means of a gas phase alitating. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Haftschicht und/oder der Deckschicht mittels eines, vorzugsweise thermischen, Spritzverfahrens und/oder eines Schlickerverfahrens und/oder eines Sinterverfahrens und/oder eines Tauchverfahrens durchgeführt wird.Method according to claim 11 or 12, characterized in that the application of the adhesive layer and / or the cover layer by means of a, preferably thermal, spraying method and / or a Slip process and / or a sintering process and / or a Dipping procedure performed becomes.
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