KAISER AXEL (DE)
| US5580536A | 1996-12-03 | |||
| US20080160172A1 | 2008-07-03 | |||
| EP0708066A1 | 1996-04-24 | |||
| EP1772441A1 | 2007-04-11 |
| Patentansprüche 1. Zirkonoxidpulver zumindest aufweisend (in Gew.-%) Aluminiumoxid (AI2O3) mit einem maximalen Gehalt von 0,05%, Calziumoxid (CaO) mit einem maximalen Gehalt von 0,01%, Eisenoxid (Fe2<03) mit einem maximalen Gehalt von 0,1%, Hafniumoxid (HfC>2) mit einem maximalen Gehalt von 2,0%, Magnesiumoxid (MgO) mit einem maximalen Gehalt von 0,01%, Siliziumoxid (Si02) mit einem maximalen Gehalt von 0,03%, Titanoxid (T1O2) mit einem maximalen Gehalt von 0,01%, restliche Verunreinigungen maximal 0,3%, einem Stabilisator mit einem Anteil von mindestens 1%, insbesondere mindestens 3%, insbesondere bestehend daraus. 2. Zirkonoxidpulver nach Anspruch 1, mit Yttriumoxid (Y2O3) als Stabilisator für Zirkonoxid, insbesondere nur Yttriumoxid (Y2O3) . 3. Zirkonoxidpulver nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, mit mindestens 0, 005% Aluminiumoxid (AI2O3) , insbesondere mindestens 0,01% Aluminiumoxid (AI2O3) . 4. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, mit mindestens 0,03% Eisenoxid (Fe2<03) , insbesondere mindestens 0,05% Eisenoxid (Fe2<03) . 5. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, mit mindestens 1,0% Hafniumoxid (Hf02) . 6. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, mit 1,7% bis 1,8% Hafniumoxid (Hf02) · 7. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, mit mindestens 0,008% Magnesiumoxid (MgO) . 8. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, mit mindestens 0, 025% Siliziumoxid (Si02) · 9. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, mit mindestens 0, 0075% Titanoxid (Ti02) . 10. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, das 7% bis 10% Yttriumoxid (Y2O3) aufweist, insbesondere zwischen 7% und 8,5% Yttriumoxid (Y2O3) . 11. Zirkonoxidpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, das maximal 2% der monoklinen Phase aufweist. 12. Schicht, aufweisend, insbesondere hergestellt, aus einem Pulver aus einem oder mehreren der Ansprüche 11. 13. Schichtsystem (1) zumindest aufweisend: ein Substrat ( 4 ) , insbesondere ein metallisches Substrat, ganz insbesondere aus einer nickel-, kobaltbasierten Super- legierung, optional eine metallische Anbindungsschicht, insbesondere auf der Basis MCrAlY, optional eine keramische Anbindungsschicht verschieden von Aluminiumoxid, insbesondere auf der Basis Zirkonoxid verschieden von einer Schicht nach Anspruch 12, und eine äußere Schicht gemäß Anspruch 12. |
Die Erfindung betrifft ein Pulver auf der Basis Zirkonoxid, welches möglichst keine Verunreinigung aufweist, sowie eine Schicht oder Schichtsystem unter Verwendung dieser Zusammensetzung oder dieses Pulvers.
Keramische Wärmedämmschichten sind bekannt aus Gasturbinen, bei denen die Turbinenlauf- und -leitschaufeln unter anderem mit einer äußeren Keramikschicht auf der Basis Zirkonoxid be ¬ schichtet werden.
Die thermomechanischen Eigenschaften der Zirkonoxidschicht verschlechtern sich im Einsatz unter anderem auch dadurch, dass die Schicht sintert und dadurch die Porosität sich ver ¬ ringert .
Dies ist nicht gewünscht.
Durch die Verwendung von reineren Pulvern kann die Sinterung reduziert werden und somit eine längere Lebensdauer oder län ¬ gere hohe, gute Wärmedämmeigenschaften erzielt werden. Jedoch ist reines Zirkonoxid, auch wenn es durch Yttriumoxid oder andere Stabilisatoren stabilisiert wird, sehr schwierig und teuer zu erzielen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen .
Daher gilt es die nominalen Anteile der unerwünschten Oxide festzulegen .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Pulver gemäß Anspruch 1, eine Schicht gemäß Anspruch 11 und ein Schichtsystem gemäß Anspruch 12.
Die Beschreibung stellt nur ein Ausführungsbeispiel der Er ¬ findung dar. Alle Angaben in Gew.-%:
Zugelassene Verunreinigungen stellen Aluminiumoxid (AI 2 O3) mit einem maximalen Gehalt von 0,05, Calziumoxid (CaO) mit einem maximalen Gehalt von 0,01, Eisenoxid (Fe 2 <03) mit einem maximalen Gehalt von 0,1, Hafniumoxid (Hf0 2 ) mit einem maxi ¬ malen Gehalt von 2,0, Magnesiumoxid (MgO) mit einem maximalen Gehalt von 0,01%, Siliziumoxid (Si0 2 ) mit einem maximalen Ge ¬ halt von 0,03, Titanoxid (Ti0 2 ) mit einem maximalen Gehalt von 0,01.
Der restliche Anteil der Verunreinigung liegt bei maximal 0,3 Gew.-% und vorzugsweise bei mindestens 0,1% Gew.-%.
Zusätzlich ist ein Stabilisator vorhanden. Der Stabilisator ist vorzugsweise Yttriumoxid (Y 2 O 3 ) mit einem Anteil zwischen 7,00 Gew.-% und 8,50 Gew.-%.
Das Pulver weist vorzugsweise maximal 2% der monoklinen Phase auf . Solche Pulver können auf verschiedene Art und Weise als
Schicht aufgetragen werden. Dies stellt insbesondere Plasma ¬ spritzen mit APS, VPS oder auch HVOF dar.
Die Schicht kann eine einfache Schicht sein oder Teil eines Schichtsystems.
Die Figuren 1, 2 zeigen erfindungsgemäße Anwendungen des Pulvers. Das Schichtsystem 1 weist vorzugsweise ein metallisches Sub ¬ strat 4 auf.
Das Substrat 4 kann auch eine Keramik sein wie insbesondere ein CMC.
Das metallische Substrat 4 ist vorzugsweise eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung .
Auf dem Substrat 4 ist eine metallische Anbindungsschicht 7 vorhanden, vorzugsweise auf der Basis MCrAlY oder PtAL. Auf der metallischen Anbmdungsschicht 7 ist eine keramische Wärmedämmschicht 10 vorhanden (Figur 1) .
Das keramische Wärmedämmschichtsystem kann auch eine zwei- lagige keramische Schicht 19 aufweisen, mit einem deutlich günstigeren und höher verunreinigten Zirkonoxid, das für eine untere Anbindungsschicht 13 verwendet wurde und einer äußeren Zirkonoxidschicht 16 mit dem hochreinen Zirkonoxid, herge ¬ stellt mit dem Pulver der Erfindung (Figur 2) .
Da der äußere Schichtanteil die höheren Temperaturen ausge ¬ setzt ist, reicht es aus, dass dort die Sinterneigung, die von der Temperatur abhängt, am geringsten ist.