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Diese
Erfindung betrifft die Wiederherstellung oder Verbesserung einer
Schutzbeschichtung eines Gegenstandes, und insbesondere die Behandlung
eines lokalen, diskreten Anteils der Beschichtung.
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Bestimmte
Gegenstände,
wie zum Beispiel Komponenten, die in der heißeren Gaspfadumgebung von Gasturbinentriebwerken
arbeiten, sind erheblichen Temperaturextremen einer oxidierenden Atmosphäre und Verschmutzungen,
wie zum Beispiel Schwefel, Natrium, Kalzium und Chlor ausgesetzt,
welche in den Verbrennungsgasen vorhanden sind. Als Folge des Betriebseinsatzes
und der Aussetzung an eine derartige Umgebung sind die Oberflächen von
Komponenten, wie zum Beispiel Turbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln
einer Oxidation/Korrosions-Verschlechterung unterworfen. Um das
Komponentensubstrat vor einem übermäßigen Angriff
durch die Umgebung zu schützen,
sind die Oberflächen
derartiger Komponenten normalerweise mit allgemein in der Gasturbinentechnik
bekannten, umgebungsbeständigen
Beschichtungen beschichtet. Diese Beschichtungen werden im Wesentlichen, unterschieden
durch die Verarbeitungsverfahren oder den Grad des Substratverbrauchs
während
der Abscheidung, als Diffusions- und Überlagerungsbeschichtungen
klassifiziert.
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Veröffentlichte
diffundierte Aluminid-Beschichtungen, die auf einer Zwischendiffusion
des aufgebrachten Al mit dem Ni aus dem Substrat einer Superlegierung
auf Ni-Basis beruhen, um eine intermetallische Oberflächenschicht
zu erzeugen, wurden durch eine Vielfalt von Verfahren aufgebracht,
die Einpackzementierung, Packungs-, Dampfphasen-, chemische Dampfab scheidung
und Aufschlämmungsbeschichtung
beinhalten. Die Dicke und der Aluminiumgehalt der Endproduktbeschichtung
kann durch die Variieren solcher Beschichtungsparameter und Materialien,
wie zum Beispiel der Beschichtungsquellenmaterialien, der Beschichtungszeit,
Beschichtungstemperatur und Aluminiumaktivität gesteuert werden. Beispielsweise
wird ein derartige Steuerung in einer Vielzahl von U.S. Patenten,
einschließlich
3,533348 – Boone
et al. (patentiert am 1. Dezember 1970) und 5,658,614 – Basta
et al. (patentiert am 19. August 1997) beschrieben. Es wurde gezeigt,
dass das Oxidations- und Korrosions-Beständigkeitsverhalten diffundierter
Aluminid-Beschichtungen sich durch den Einbau von Pt, Rh und/oder
Pd verbessert hat. Um diese Elemente einzubauen, werden dünne Schichten
derartiger Elemente im Wesentlichen durch Galvanisations- oder physikalische Dampfabscheidungseinrichtungen
vor dem Aluminid-Beschichtungszykluss aufgebracht.
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Ein
Typ einer Überzugsbeschichtung,
der für einen
Oxidations- und Korrosions-Schutz von Superlegierungsgegenständen auf
Ni-Basis aufgebracht wird, enthält
Ni und Al zusammen mit einem oder mehreren anderen Elementen, wie
zum Beispiel Cr, Ta, Hf, Y und anderen. Diese Beschichtungen wurden
mittels unter anderem Plasmaspritz-, Sputter-, Elektronenstrahl-,
physikalische Dampfabscheidung umfassenden Abscheidungstechniken
aufgebracht. Diesen Prozessen folgen manchmal Diffusions-Aluminidisierungs-Prozesse,
die den Umgebungsschutz des Systems verbessert. Während Wärmebehandlungen
und/oder des Betriebseinsatzes des Gegenstandes, wie zum Beispiel
in einem Gasturbinentriebwerk, können
derartige Überzugsbeschichtungen
in das Substrat diffundieren, wobei sie einen Anteil der lasttragenden
Wand, wie zum Beispiel der Wand eines Turbinenlaufschaufelblattes
verbrauchen.
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Obwohl
eine Oxidation/Korrosions-Verschlechterung oder eine Zwischendiffusionsverlust der
ursprünglichen
Beschichtungszusammensetzung, welche während des Triebwerksbetriebseinsatzes
auftreten, in der Intensität über den
Oberflächen einer
Turbinenschaufel variieren, wobei einige Oberflächen nur einen sehr geringen
Angriff oder Zusammensetzungsverlust erfahren, beinhaltet eine derzeitige
Reparaturpraxis die vollständige
Entfernung der diffundierten Schutzbeschichtungen oder Überzugsbeschichtungen
von den gesamten beschichteten Oberflächen vor der Reparatur. Eine
derartige vollständige
Entfernung führt
zu einem Verlust an Wanddicke durch die Entfernung des zwischendiffundierten
Bereichs, was die Lastaufnahmefähigkeit
der Komponente reduziert. Zusätzlich
erzeugt eine vollständige
Beschichtungsentfernung Probleme mit der Beibehaltung der Auslegungs-Kühlluftströmungsmuster
und Strömungsraten
für luftgekühlte Komponenten
an Punkten, an welchen Kühlungslöcher, die mit
internen Kühlkanälen in Verbindung
stehen, die Außenoberfläche der
Komponente schneiden, von welcher die Beschichtung entfernt worden
ist und für die
Wiederverwendung der Komponente wieder ersetzt werden muss. Zwei
herkömmliche
Verfahren zum Reparieren von Beschichtungen auf Turbinenschaufelblättern sind
in US-A-5 813 118
und EP-A-0 713957 beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Wiederherstellen einer Schutzbeschichtung
eines Gegenstandes bereitgestellt, welcher einen Betriebseinsatz
durchgemacht hat, wobei die Beschichtung einen äußeren Anteil und einen inneren
Anteil aufweist, wovon der innere Anteil mittels Diffusion mit dem
Metallsubstrat ausgebildet ist, der äußere Anteil wenigstens einen
diskreten lokalen Oberflächenbereich
aufweist, auf welchem sich eine aus der Aussetzung an den Betriebseinsatz resultierende
unerwünschte
Menge von Oxidations/Korrosions-Produkten
befindet, mit den Schritten:
Entfernen der Oxidations/Korrosions-Produkte
wenigstens von dem diskreten Oberflächenbereich auf dem äußeren Anteil
unter gleichzeitiger Erhaltung jeder an dem diskreten Oberflächenbereich
vorhandenen Beschichtung und unter Erhaltung der Beschichtung innerer
und äußerer Anteile
auf zu dem diskreten Oberflächenbereich
benachbarten Oberflächenbereichen;
und dann,
Aufbringen einer aus der aus Aluminiden und Aluminium
enthaltenden Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählten Schutzbeschichtung
wenigstens auf dem diskreten Oberflächenbereich unter Verwendung
von Beschichtungsparametern, die so gewählt werden, dass eine Gesamtbeschichtungsdicke
im Wesentlichen innerhalb eines Auslegungsbereichs der Beschichtungsdicke
eingehalten wird.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter im Rahmen eines Beispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
perspektivische schematische Ansicht einer Gasturbinentriebwerks-Turbinenlaufschaufel
von der konkaven Seite aus ist, welche diskrete, lokale Oberflächenbereiche
mit schwererer sich aus dem Betriebseinsatz ergebender Oxidations/Korrosion
darstellt.
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2 eine
mikrofotografische Querschnittsansicht ist, die einen Anteil einer
Schutzbeschichtungsanteils darstellt, aus welchem ein Oxidations/Korrosions-Produkt
entfernt worden ist.
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3 eine
mikrofotografische Querschnittsansicht wie in 2 ist,
welche zusätzlich
eine Tasche innerhalb einer Beschichtungszusatzschicht darstellt,
aus welcher Korrosion entfernt worden ist.
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4 eine
grafische Darstellung ist, welche die Auswirkung einer Beschichtungsdichte
auf die durchschnittliche Spannungsbruchlebensdauer eines Superlegierungs-Einkristallmaterials
auf Ni-Basis darstellt.
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5 eine
schematische Querschnittsansicht, wie in 2 ist, die
eine Abscheidung eines Wiederherstellungsmetalls an der Position
der Produktentfernung darstellt.
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6 eine
schematische Schnittansicht wie in 4 ist, welche
die Aluminidisierung äußerer Abschnitte
beinhaltet.
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Jede
spezifische Auslegung einer Gasturbinentriebwerks-Turbinenlaufschaufel
hat ihr eigenes einmaliges Umgebungs-"Angriffsmuster" einer schwereren
Oxidation/Korrosion einer Schutzbeschichtung, die während des
Betriebseinsatzes in einem Triebwerk auftritt, für welches sie ausgelegt worden
ist. Ein derartiges Angriffsmuster selektiver, diskreter Oberflächenbereiche
mit unerwünschter
Oxidation/Korrosion ist in der perspektivischen schematischen Ansicht
von 1 dargestellt. In 1 weist eine
Gasturbinentriebwerks-Turbinenlaufschaufel zur Verwendung in einer
Hochdruckturbine, die von ihrer konkaven Seite allgemein bei 10 dargestellt
ist, eine Basis 12 und ein Schaufelblatt 14 auf,
welches darauf eine umgebungsbeständige Beschichtung enthält, wovon
eine Form davon in den Mikrofotografien von 2 und 3 darge stellt
ist. Formen der umgebungsbeständigen
Beschichtung beinhalten eine Aluminid-Beschichtung sowie eine Überzugsbeschichtung
einer Al enthaltenden Legierung. Beispielsweise sind verbreitet
beschriebene Überzugsbeschichtungen,
die auf dem Gebiet der Gasturbinentriebwerkstechnik eingesetzt werden,
der MCrAl- oder MCrAlY-Typ von Überzugsbeschichtungen,
in welchen M wenigsten ein Element ist, das von Fe, Ni und Co ausgewählt wird,
und Y irgendein sauerstoffaktives Element repräsentiert. Auf der konkaven
Seite der Laufschaufel, auf welcher ein Hauptanteil eines derartigen
Angriffes im Wesentlichen auf der Turbinenlaufschaufel auftritt,
sind diskrete lokale Beschichtungsoberflächenbereiche 16 und 18 dargestellt,
welche sich während
des Triebwerksbetriebseinsatzes verschlechtert haben, so dass sie
ein Umgebungsangriffsmuster für
diese spezielle Schaufelblattauslegung definieren.
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Wenn
der Angriff in einem diskreten Bereich spezifizierte Grenzen überschreitet,
ist die Entfernung der Oxidation/Korrosion erforderlich und eine Wiederaufbringung
der Beschichtung muss durchgeführt
werden, bevor der Gegenstand wieder in den Betriebseinsatz zurückgeführt werden
kann. Die derzeitige Praxis des Stands der Technik beinhaltet die Entfernung
der gesamten Oberflächenbeschichtung, nicht
nur der unerwünschten
beschädigten
Anteile und die anschließende
Wiederaufbringung einer Beschichtung auf allen Oberflächen und
nicht nur den auf angegriffenen Bereichen ohne Kontrolle der Wanddicken
hinsichtlich Auslegungsgrenzwerten. Gesamtbeschichtungsdicken-Grenzwerte
typischer Auslegungen für
Flugzeugtriebwerksturbinenlaufschaufeln liegen in dem Bereich von
etwa 0,0254 bis 0,127 mm (1 bis 5 mils) für Diffusionsaluminide und etwa
0,0254 bis 0,254 mm (1 bis 10 mils) für die Überzugsbeschichtungen. Wie
es vorstehend diskutiert wurde, kann eine vollständige Entfernung der Beschichtung
zu einer schädlichen Wandverdünnung und/oder
Problemen hinsichtlich von Kühllochöffnungen
in der Gegenstandsoberfläche
führen.
Eine Überbeschichtung
der gesamten Oberfläche
ohne Kontrolle der Beschichtungsgesamtdicke kann zu einer erheblichen
Zunahme in einer derartigen Dicke über die Auslegungsgrenzwerte
hinaus führen.
Eine derartige Zunahme in der Beschichtungsgesamtdicke kann nicht
nur Luftströmungsmuster über einer Laufschaufel
unterbrechen, sondern kann auch nachteilig die mechanischen Eigenschaften
des Gegenstandes beeinträchtigen.
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Zahlreiche
vorhandene Datenbanken bezüglich
mechanischer Eigenschaften zeigen eine starke Korrelation zwischen
der Beschichtungsdicke und mechanischen Haupteigenschaften, wie
zum Beispiel Bruchfestigkeit, hochzyklische Ermüdungsbeständigkeit und so weiter. Erhebliche
Verringerungen in den mechanischen Eigenschaften können auftreten,
wenn die Beschichtungsdicke zunimmt, insbesondere auf den modernen
Superlegierungen auf Ni-Basis, in welchen eine rasche Zwischendiffusion zwischen
dem Substrat und der Beschichtung aufgrund des hohen Anteils hochschmelzender
Elemente in derartiger Legierungen auftritt. Zusätzlich neigen dickere Beschichtungen
mehr zu einer Haarrissbildung als dünnere Beschichtungen während Wärmeübergängen wie
sie während
des Triebwerksbetriebs erfahren werden. Daher wird die Gesamtbeschichtungsdicke
für eine
spezielle Auslegung eines Gegenstandes, wie zum Beispiel einer Turbinenlaufschaufel
hinsichtlich eines Auslegungsdickenbereichs nicht nur unter Luftströmungsgesichtspunkten ausgewählt, sondern
dass auch die gewünschten mechanischen
Eigenschaften für
den Gegenstand während
des Betriebs erhalten bleiben. Typische von derartigen Daten, die
eine Beziehung der Beschichtungsdicke zu mechanischen Eigenschaften
zeigen, und dass Eigenschaften mit zunehmender Dicke verringert
werden können,
sind die in der Grafik von 4 enthaltenen
Da ten, welche die Auswirkung der Beschichtungsdicke auf die durchschnittliche
Bruchfestigkeitslebensdauer eines kommerziell eingesetzten Superlegierungs-Einkristallmaterials
auf Ni-Basis darstellen. Die Beschichtung war ein kommerziell eingesetzter
Pt-Al-Beschichtungstyp.
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In 4 bezeichnet "einwärts" und "auswärts" eine vorherrschende
Diffusionsrichtung während
der Beschichtungsausbildung. Einwärtsdiffusion zeigt an, dass
die Beschichtung primär
durch Diffusion von Aluminium in die Substratoberfläche mit
eingeschränkter
Auswärtsdiffusion
von Nickel (das heißt,
bei niedriger Temperatur kombiniert mit hoher Aluminiumaktivität) erfolgt.
Auswärtsdiffusion
zeigt an, dass die Beschichtung durch Auswärtsdiffusion von Nickel zusammen
mit einer Einwärtsdiffusion
von Aluminium (das heißt,
bei hoher Temperatur in Kombination mit niedriger Aluminiumaktivität) erfolgt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Wiederherstellung
oder Verbesserung der Umgebungsbeständigkeit einer Beschichtung
auf einen Gegenstand bereit, während
gleichzeitig die Auslegungsgrenzwerte des Gegenstandes eingehalten
und im Wesentlichen eine Verschlechterung in den mechanischen Eigenschaften
in Verbindung mit einer Zunahme in der Beschichtungsdicke vermieden wird.
Für im
Betriebseinsatz betriebene beschichtete Gegenstände wird dieses durch das selektive
Entfernen von diskreten, lokalen Oberflächenbereichen von überschüssigen Oxidations-Korrosions-Produkten
von dem äußeren Anteil
einer Beschichtung ohne Entfernung des inneren Anteiles der Beschichtung, falls
vorhanden, erreicht. Die Beschichtung auf zu den selektiven diskreten
Bereichen benachbarten Oberflächenbereichen
wird während
einer derartigen Entfernung von unerwünschten Produkten belassen, und
ein in nerer Anteil der Beschichtung auf dem Gegenstandsubstrat an
den lokalen Stellen wird ebenfalls belassen. Die Entfernung von
Oxidations/Korrosions-Produkten kann entweder mittels mechanischer
oder chemischer Mittel, wie sie allgemein im Fachgebiet für solche
Zwecke eingesetzt werden, erreicht werden. Wenn der Entfernungsprozess
mechanisch ist, ist im Allgemeinen eine Maskierung benachbarter
Oberflächen
erforderlich. Wenn der Entfernungsprozess chemisch ist, ist eine
Maskierung benachbarter Oberflächen
im Allgemeinen nicht erforderlich, da Bereiche ohne Oxidation/Korrosions-Produkte
durch die normalerweise verwendeten Chemikalien nicht beeinträchtigt werden.
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Die
Mikrofotografien der 2 und 3 stellen
eine Praxisausführung
dieses Abschnittes der vorliegenden Erfindung dar. In den 2 und 3 war
das Gegenstandsubstrat 20 eine kommerziell genutzte Superlegierung
auf Ni-Basis, welche manchmal als Rene' 125 Material bezeichnet wird, und auf
welchem eine kommerziell verfügbare
CODEP-Aluminidbeschichtung, die allgemein bei 22 dargestellt
ist, aufgebracht worden war. Die Beschichtung 22 enthielt
einen äußeren Anteil 24 und einen
mit dem Substrat 20 in einem im Fachgebiet bekannter Weise
diffundierten inneren Anteil 26. Während eines Betriebseinsatzes
in einem Gasturbinentriebwerk erlitten diskrete lokale Bereiche
bei 28 und 29 des äußeren Anteils 24 der
Beschichtung eine übermäßige Oxidation/Korrosion,
mit dem Bereich bei 28 bis zu einer größeren Tiefe t1 und dem Taschenbereich
bei 29. Zur praktischen Ausführung einer Form des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung wurde eine derartige Oxidation/Korrosion
selektiv von diskreten Stellen bei 28 und 29 mittels
chemischer Mittel entfernt, wobei das Gleichwicht des äußeren Anteils 24 der
Beschichtung an der Stelle 29, und des inneren Anteils 26 der
Beschichtung unterhalb der Stelle 28 belassen wurde und
die vollständige
Beschichtung 22 auf zu den diskreten Stellen 28 und 29 benachbarten
Bereichen belassen wurde. Wenn die selektiven diskreten Oberflächenbereiche, von
welchen Oxidation/Korrosion zu entfernen ist, solche Oberflächenmerkmale
wie Öffnungen
oder Vertiefungen für
die Ausgabe von Kühlluft
enthalten, können
derartige Merkmale maskiert werden, wenn mechanische Entfernungsmittel
verwendet werden, um die Veränderung
von Luftströmungsmustern
derartiger Merkmale zu verhindern.
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Nach
der selektiven Entfernung der Oxidation/Korrosion von den Stellen 28 und 29 wurden
zu den Stellen 28 und 29 benachbarte Beschichtungsoberflächenbereiche
maskiert und ein Wiederherstellungsmetall, wie zum Beispiel Pt,
Rh und/oder Pd selektiv in den Freiräumen an den Stellen 28 und 29 abgeschieden.
Das Wiederherstellungsmetall, welches in diesem Beispiel Pt war,
wurde auf eine Dicke abgeschieden, welche, wenn das Metall mit dem
inneren Beschichtungsanteil 26 diffundiert wird, sich innerhalb
des Auslegungsdickenbereichs der Beschichtung der ursprünglichen
Beschichtung befindet. Wie es vorstehend festgestellt wurde, liegt
im Wesentlichen für
Gasturbinentriebwerks-Hochdruckturbinenlaufschaufeln die Auslegungsdicke
der Beschichtung für Überzugsbeschichtungen,
wie zum Beispiel MCrAl-Beschichtungen in dem Bereich von etwa 0,0254
bis 0,254 mm (1 bis 10 mils) und für Diffusionsaluminide in dem
Bereich von etwa 0,0254 bis 0,127 cm (1 bis 5 mils). Demzufolge
liegt die abgeschiedene Pt-Dicke typischerweise in dem Bereich von
etwa 2,5 bis 10 μm
für derartige
Gasturbinentriebwerks-Turbinenlaufschaufelanwendungen. Wie es allgemein
bekannt ist und im Fachgebiet beschrieben wird, kann einfach ein
derartiges Element, wie zum Beispiel Pt durch Galvanisierung aufgebracht werden.
Alternativ können
jedoch die Wiederherstellungsmetalle durch andere Verfahren, einschließlich Spritzen,
Sputtern und so weiter aufgebracht werden. Aus der Abscheidung von
Pt in diesem Beispiel ergibt sich die in der schematischen Schnittansicht
von 5 dargestellte Struktur, in welcher Pt 30 selektiv in
dem diskreten leeren Raum an der Stelle 28 galvanisch abgeschieden
wurde.
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Nach
der selektiven Abscheidung des Wiederherstellungsmetalls 30 in
den diskreten Stellen 28 und 29 wurde die Maskierung
von der Außenoberfläche entfernt
und das Wiederherstellungsmetall erhitzt, um das Metall in den inneren
Anteil 26 zu diffundieren. Typischerweise lag für eine Pt-Abscheidung die
Wärmebehandlung
in dem Bereich von etwa 900 bis 1150°C für eine Zeit von beispielsweise
0,5 bis 4 Stunden, die ausreicht, das Wiederherstellungsmetall in
den darunter liegenden Anteil zu diffundieren. Die Wärmebehandlung
an diesen Punkt des Verfahrens, vor der anschließenden Aluminidisierung, erübrigt die
Notwendigkeit einer langen Hochtemperaturaussetzung während des
Aluminidisierungszyklusses, welche in bestimmten bekannten praktischen Verfahren
praktiziert wird, um sowohl die Pt-Diffusion als auch die Aluminidisierung
gleichzeitig zu erreichen. Ferner bietet sie gemäß der vorliegenden Erfindung
eine erhebliche Flexibilität
in der Auswahl des Aluminidisierungsprozesses und der Parameter
für die
Aluminidisierung der Oberfläche
ohne die Gesamtdicke der Beschichtung erheblich über die Auslegungsdicke der
Beschichtung hinaus zu erhöhen.
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Anschließend an
die Diffusionswärmebehandlung
des Wiederherstellungsmetalls wurde in diesem Beispiel die gesamte
Außenoberfläche aluminidisiert,
einschließlich
der Pt-behandelten selektiven diskreten Bereiche, sowie der anderen
benachbarten Oberflächen
des Gegenstandes. Die Aluminidisierung verwendete Beschichtungsparameter,
welche ausgewählt
wurden, um einen Pt-Al-Beschichtungsanteil auf den selektiven diskreten
Oberflächenbereichen
und eine mit Aluminium angereicherte Oberfläche auf benachbarten Bereichen
ohne erhebliche Zunahme in der Dicke in derartigen benachbarten
Bereichen und gleichzeitiger Einhaltung der Beschichtungsgesamtdicke
innerhalb des Auslegungsdickenbereichs der Beschichtung zu erzeugen.
Ein Beispiel der sich ergebenden Beschichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in der schematischen Schnittansicht von 6 dargestellt,
welche die Pt-Al-Beschichtung 34 bei dem selektiven diskreten Bereich,
der als die Stelle 28 identifiziert ist, und den neuen,
mit Aluminium verbesserten äußeren Beschichtungsanteil 32,
ohne wesentliche Zunahme in der Beschichtungsdicke innerhalb des
Auslegungsdickenbereichs der Beschichtung darstellt.
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Während der
Evaluierung der vorliegenden Erfindung wurde eine luftgekühlte Gasturbinentriebwerks-Hochdruckturbinenlaufschaufel,
welche einem Betriebseinsatz unterzogen worden war, auf Oxidation/Korrosions-Verschlechterung
der Schaufelblattoberfläche
untersucht. Die Laufschaufel war aus einer kommerziell eingesetzten
Superlegierung auf Ni-Basis hergestellt, welche manchmal als Rene' 125 Legierung bezeichnet
wird, und enthielt auf dem Schaufelblatt eine Aluminidbeschichtung,
welche kommerziell als CODEP-Aluminid-Beschichtung erhältlich ist. Der
Beschichtungsdickenbereich für
diesen Gegenstand war 0,0254 bis 0,1 mm (1 bis 4 mils) und die Beschichtungsgesamtdicke
für die
hergestellte Turbinenlaufschaufel lag in dem Bereich von etwa 0,051 bis
0,076 mm (2 bis 3 mils). Die Untersuchung offenbarte diskrete lokale
Oberflächenbereiche
mit Oxidation/Korrosion in einem Angriffsmuster auf dem Schaufelblatt ähnlich dem
in 1 dargestellten und in einem Umfang, der eine
Reparatur erfordert, bevor die Laufschaufel wieder in den Betriebseinsatz
zurückgeführt werden
kann.
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Die
Oberfläche
der Laufschaufel wurde unter Verwendung eines chemischen Reinigungsprozesses
zum Entfernen überlagerter
Oberflächenverschmutzungen
und zum Entfernen der Oxidations/Korrosions-Produkte, die in dem
Angriffsmuster in dem äußeren Anteil
des Schaufelblattes in diskreten, lokalen Bereichen erkannt wurden,
entfernt. Die Gleichmäßigkeit
der Beschichtung wurde, wie es allgemein in den 2 und 3 dargestellt
ist, beibehalten. Ferner wurde die vollständige Beschichtung auf den
zu den selektiven diskreten Oberflächen benachbarten Laufschaufeloberflächen beibehalten.
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Die
Beschichtungsoberflächenbereiche
außerhalb
des Angriffsmusters wurden mit einem standardmäßigen Galvaniseurlack maskiert.
Dann wurden die diskreten, lokalen Bereiche, von welchen Oxidation
und Korrosion entfernt worden war, mit Pt auf eine Dicke von etwa
2,5 μm galvanisiert.
Die Maskierung wurde entfernt, und das so abgeschiedene Pt wurde
in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von
etwa 1050°C
für etwa
2 Stunden erhitzt, um das Pt in den darunter liegenden inneren Anteil
der Originalbeschichtung zu diffundieren. Dieses führte zu
einer Struktur, ähnlich
der in 5 dargestellten.
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Nach
einer solchen Diffusionswärmebehandlung
der Pt-Abscheidung wurde die gesamte Oberfläche der Laufschaufel unter
Verwendung eines kommerziellen Dampfphasen-(Packungstyp)-Aluminidisierungs-Beschichtungsprozesses
aluminidisiert. Die sich aus der Praxisumsetzung der vorliegenden
Erfindung ergebende Beschichtung, wie sie durch dieses Beispiel
repräsentiert
wird, hatte eine Beschichtungsgesamtdicke innerhalb des Auslegungsdickenbereichs
der Beschichtung, während
gleichzeitig eine Laufschaufel mit verbesserter Beständigkeit
gegenüber
Oxidation und Korrosion erzeugt wurde.
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Wie
es vorstehend erwähnt
wurde, umfasst eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Ausführung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens für
eine Pt-Al-Beschichtungsaufbringung an selektiven, diskreten lokalen
Oberflächenbereichen
eines beschichteten, im Wesentlichen unbenutzten neuen Gegenstandes,
wovon ein Beispiel eine Laufschaufel ist, um deren Beständigkeit
gehen Oxidation und Korrosion zu verbessern. Die Aufbringung der
Pt-Al-Beschichtung auf den diskreten Bereichen, basiert auf einem
Angriffsmuster, das bei ähnlichen
Gegenständen
identifiziert wurde, welche einen Betriebseinsatz in einer Vorrichtung
mit einem Aufbau durchgemacht haben, für welche der neue Gegenstand
gedacht ist.
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Diese
Erfindung stellt ein Verfahren zur Wiederherstellung oder Verbesserung
der Umgebungsbeständigkeit
von Beschichtungen, die einem Betriebseinsatz ausgesetzt sind, wie
zum Beispiel in der Gaspfadumgebung von Gasturbinentriebwerken, mittels
einer Beschichtungsaufbringung an diskreten, lokalen Bereichen bereit,
um die tatsächlichen
Anforderungen für
eine derartiger Umgebungsverbesserung zu erfüllen.
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Dieses
wird ohne vollständige
Entfernung der inneren Anteile einer verschlechterten Beschichtung
oder Entfernung der Beschichtung von benachbarten beschichteten
Oberflächen
erreicht. Eine derartige selektive diskrete Beschichtung reduziert
die erforderliche Menge von derart teuren Metallen, wie zum Beispiel
Pt. Gleichzeitig stellt sie die Möglichkeit bereit, eine Beschädigung oder
Veränderung
in Artikeloberflächeneigenschaften,
wie zum Beispiel in Luftströmungseigen schaften
an derartigen Laufschaufelmerkmalen, wie zum Beispiel Luftkühlungslöchern oder
Oberflächenvertiefungen
sowie Kantenabschnitten, welche ein aerodynamisches Verhalten beeinträchtigen
können,
zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit spezifischen Beispielen
und Ausführungsformen
beschrieben, welche eher als typische gedacht sind, als in irgendeiner
Weise den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Der
Fachmann auf dem Gebiet wird in Verbindung mit dieser Erfindung
erkennen, dass es möglich
ist, Varianten und Modifikationen ohne Abweichung von dem Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
auszuführen.
Beispielsweise variiert das Oxidations/Korrosions-Angriffsmuster
abhängig
von dem Aufbau des Gegenstands und die Entfernung verschlechterter
Oberflächen
kann mittels mehrerer veröffentlichter
Prozesse unter Beibehaltung der Beschichtung und Beschichtungsanteile
wie der vorstehend beschriebenen erreicht werden. Ferner kann die
Aufbringung von Wiederherstellungs- oder Verbesserungsmetallen sowie
die Aluminidisierungs-Aufbringung durch eine Vielfalt bekannter
Prozesse unter der Voraussetzung erreicht werden, dass die Dickenberücksichtigungen
und Einschränkungen
des vorliegenden Verfahrens erfüllt
werden.