Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein keramisches Hitzeschild für eine Gasturbine. Durch die Infiltration einer hochporösen Keramikoberfläche wird erreicht, dass die Porosität der Keramik an der Oberfläche deutlich reduziert wird und somit Korrosions ^¬ produkte nicht eindringen können. Gleichzeitig bleibt die innere Porosität erhalten. Dadurch wird die Lebensdauer erhöht. Zusätzlich wird durch eine Glättung der Oberfläche eine verbesserte chemische Anbindung einer weiteren Oberflächen- Schutzschicht möglich. Dadurch kann nochmal die Lebensdauer der Keramik deutlich verbessert werden.

Technischer Hintergrund

Die beim Betrieb im Inneren von Gasturbinen entstehenden hohen Temperaturen (~ 1873K Gastemperatur) werden entlang des Heißgaspfades-insbesondere im Bereich der Brennkammer- durch keramische Hitzeschilde abgeschirmt. Die keramischen Schilde bestehen aus Sintermullit mit einer offenen Porosität von 15% bis 17%. Die keramischen Hitzeschilde zeigen während des Be ^¬ triebseinsatzes Korrosion und Erosion auf ihrer dem Heißgas zugewandten Seite. Dieser Prozess geht auf die Korrosion des im keramischen Material enthaltenen Mullits zurück, der im Kontakt mit dem Heißgas zu sekundärem Korund umgewandelt wird. Dieser sekundäre Korund wiederum hat eine geringere mechanische Festigkeit als das umgebende keramische Material und wird daher vom Heißgasstrom abgetragen. Dabei werden größere Gefügebestandteile freigelegt, bis sie sich schließlich aus der Oberfläche des keramischen Hitzeschildes herauslösen und von dem Heißgas fortgetragen werden. Die freigelegten Partikel können an den Schutzbeschichtungen der Turbinenschaufeln (Thermal Barrier Coating - TBC) Schäden verursa- chen, was die Lebensdauer der Turbinenschaufeln herabsetzen kann .

Zum Schutz der Steine ist bisher bekannt, die Heißgasseite der keramischen Hitzeschilde mit einer Plasmabeschichtung aus Aluminiumoxid zu versehen. Aluminiumoxid ist deutlich heiß- gasstabiler als Mullit, weist aber unter den genannten Be- schichtungsbedingungen deutliche Haftungsprobleme auf. Die Aluminiumoxidbeschichtung kann durch ein Schlicker-Spray- Verfahren oder ein Flammspritzverfahren auf den Hitzeschild aufgetragen werden. Hierbei wird üblicherweise eine Beschich- tung von etwa 300 Mikrometern Dicke aufgebracht. Eine durch Schlicker-Spray-Verfahren aufgebrachte Aluminiumoxidbeschich- tung zeigt eine relativ feinkörnige Struktur, die beim Be ^¬ trieb der Gasturbine zum Nachsintern, zu Rissbildung und frühzeitigen Absanden neigt. Wird hingegen ein Flammspritzverfahren verwendet, gerät die Beschichtung relativ dicht und spröde, weshalb sie den Deformationen des keramischen Hitze- Schildes während des Betriebs der Gasturbine nicht folgen kann. Dies führt auch hier zu Rissbildung und fortschreitendes Ablösen der Beschichtung. Aus diesen Gründen ist die Lebensdauer solcher Aluminiumbeschichtungen auf etwa 8000 Betriebsstunden begrenzt, wobei bei Gasturbinen, die besonders hohe Heißgastemperaturen erreichen, von noch deutlich geringen Lebensdauern auszugehen ist. Die Beschichtung stellt selbst eine weitere Quelle von Partikeln mit den oben be ^¬ schriebenen negativen Auswirkungen auf die Turbinenschaufeln dar und verlängert die Lebensdauer der keramischen Hitze- schilde nur unzureichend.

Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, keramische Hitzeschilde mit erhöhter Lebensdauer bereitzustellen. Zusammenfassung der Erfindung

Diese Erfindung betrifft daher in erster Linie eine Verbesse ^¬ rung des Oberflächenzustandes des keramischen Hitzeschildes, um einerseits das Eindringen von Korrosionsprodukten zu verhindern und um andererseits verbesserte Haftungsmöglichkeiten für Zusatzbeschichtungen zu ermöglichen. Das keramische Hitzeschild verfügt über einen porösen Keramikkörper, um grundsätzlich die Dehnungstoleranz des Gesamtsystems zu erhalten und weist erfindungsgemäß ein Infiltrationscoating auf, das in einer Oberflächenschicht des porösen Keramikkörpers ange ^¬ ordnet ist und ein Infiltrationscoatingmaterial enthält, das dazu ausgebildet ist, Poren des Keramikkörpers an der Ober ^¬ fläche weitgehendst zu verschließen.

Das Infiltrationscoating dringt in die Poren des Keramikkörpers ein und verschließt diese weitgehendst, so dass das Heißgas nur noch bedingt in das keramische Hitzeschild ein ^¬ dringen kann. Eine Korrosion beziehungsweise Erosion des keramischen Materials des porösen Keramikkörpers und damit des Hitzeschildes findet dadurch nicht mehr statt oder wird wenigstens stark eingeschränkt. Es lösen sich keine oder weniger keramische Partikel aus dem keramischen Hitzeschild, wodurch auch entsprechend weniger Beschädigungen der TBC- Schichten der Turbinenschaufeln verursacht werden.

Vorzugsweise enthält der poröse Keramikkörper Mullit oder Aluminiumoxid oder besteht aus Mullit oder Aluminiumoxid. Ein geeignetes Material für den porösen Keramikkörper stellt z.B. das von Siemens unter dem Namen „SiCerm E100" hergestellte Material dar.

Besonders bevorzugt besteht das Infiltrationsmaterial aus Yttriumaluminiumgranat (YAG) . Der YAG kann über Sol-Gel oder vorreagiertem YAG oder Schmelzstabilisierung hergestellt sein. Ebenso vorzugsweise kann AI ₂ O ₃ oder auch Aluminium- zirkonat oder ähnliche Systeme verwendet werden. Yttrium ^¬ aluminiumgranat (YAG) hat gegenüber anderen Verbindungen noch den Vorteil, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient fast identisch mit demjenigen von Aluminiumoxid ist. Je besser die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Infiltrationscoating und Keramikkörper aufeinander abgestimmt sind, desto geringer wird die Gefahr von Erosion durch Heißgaseinwirkung, weshalb eine Kombination von Aluminiumoxid für den porösen Keramikkörper und YAG für das Infiltrationscoating als besonders vorteilhaft angesehen wird. Die Konzentration des Schli- ckers/Sols wird an die Porengröße angepasst. Damit das Mate- rial in die Porosität eindringen kann wird eine Partikelgröße kleiner lym angestrebt, wobei eine Partikelgröße von 500nm bis lOOnm optimal wäre.

Die Konzentration des Infiltrationsmaterials kann von der Oberfläche des keramischen Hitzeschildes in die Tiefe des

Hitzeschildes abnehmen. Dadurch bildet sich ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem System Infiltrationscoating /Keramik bis hin zu dem des Keramikkörpers. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Heißgasangriff von der Oberfläche des keramischen Hitzeschildes her erfolgt. Insbesondere bildet sich keine Grenzschicht zwischen dem Infiltrationscoating- material (beispielsweise YAG) und dem Material des Keramik ^¬ körpers (beispielsweise Korund) , die unerwünschte Spannungen oder Inhomogenitäten bewirken könnte.

Das Infiltrationscoating besitzt vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 400ym. Geringere Tiefen führen zu einem reduzierten Schutz des Keramikkörpers des Hitzeschildes. Die optimale Dicke muss anhand der realen Belastungsbedingungen des ent- sprechenden Maschinentyps herausgefunden werden.

Die Oberflächenschicht kann sich über eine Stirnfläche des porösen Keramikkörpers und über Seitenflächen des porösen Keramikkörpers erstrecken. Dies stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung gegenüber herkömmlichen Beschichtungen dar, weil diese einen Auftrag von typischerweise 200 bis 400 Mik ^¬ rometern Beschichtungsmaterial bedingen, wodurch eine Be- schichtung zwischen benachbarten keramischen Hitzeschilden wegen der durch die Beschichtung veränderten Abmessungen der Hitzeschilde bislang nicht gangbar war. Das Infiltrations- coating der Erfindung hingegen dringt in den porösen Keramikkörper des Hitzeschildes ein und durchsetzt die Oberflächen- Schicht, wodurch die Abmessungen des keramischen Hitzeschildes unverändert bleiben und auch die sporadisch eindringendem Heißgas ausgesetzten Seitenflächen des keramischen Hitzeschildes geschützt werden können. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft die Vorgehensweise zur Herstellung einer Infiltrationsschicht.

Die Erfindung beschreibt zudem ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten keramischen Hitzeschildes für eine Gastur- bine. Der Gesamtprozess weist wenigstens die folgenden

Schritte auf:

- Bereitstellung eines porösen Keramikkörpers; und

- Erzeugung eines Infiltrationscoatings in einem Oberflächenbereich des porösen Keramikkörpers, wobei das Infiltrations- coating ein Infiltrationscoatingmaterial enthält, das es er ^¬ möglicht, Poren des Keramikkörpers weitgehendst zu verschlie ^¬ ßen und innere Korrosionsangriffe zu vermeiden.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann ein keramisches Hitzeschild für eine Gasturbine mit verlängerter Lebensdauer hergestellt werden. Das Infiltrationscoatingmate ^¬ rial (vorzugsweise YAG) dringt in die Poren des porösen Kera ^¬ mikkörpers ein und verschließt diese weitgehendst, so dass das während des Betriebs in der Gasturbine strömende Heißgas nur minimal in das keramische Hitzeschild eindringen kann. Dadurch werden chemische Prozesse verhindert, die zu einer Erosion der Hitzeschilde führen.

Zur Herstellung des infiltrierten Steins wird der Stein in einem Behälter mit ca. 38mbar Unterdruck mehrmals (bedingt durch die gewünschte Eindringtiefe) infiltriert. Je nach An ^¬ zahl und Dauer der Tauchvorgänge kann die Eindringtiefe vari ^¬ iert und gesteuert werden, bis zur vollständigen Infiltration der frei zugänglichen Porosität des Brennkammersteins. Die verbleibende offene Porosität gewährt die weitere Thermo- schockstabilität . Nach der Infiltration wird der überschüssige auf der Oberflä ^¬ che verbleibende Schlicker durch Abtropfen oder mittels mechanischen Abwischens entfernt. In den Versuchen wurden Infiltrationen mit Eindringtiefen von d <400ym, über Dicken bis 600ym oder aber auch Vollinfiltration erreicht. Der Stein wird dann in einem nachfolgenden Brennvorgang gebrannt, um eine kristalline Umsetzung des YAG's und eine kristalline Verbindung mit dem Sintermullit herzustellen. Hierbei bilden sich verschiedene Reaktionsphasen und Übergangsphasen und YAG Dendriten zwischen Mullit und dem Infiltrationsschlicker aus. Die entsprechenden Strukturen sind in Abbildung 4a, 4b (siehe am Ende der Anmeldung) dargestellt.

Besonders bevorzugt umfasst das Erzeugen des Infiltrations- coatings- wie oben beschrieben- einen Schritt des Eintauchens des porösen Keramikkörpers in eine das Infiltrationscoating- material enthaltende Suspension (häufig als engl. „Slurry" bezeichnet) . Diese Methode des Auftragens des Infiltrations- coatingmaterials auf den porösen Keramikkörper im Unterdruck ist einfach und effizient industriell durchzuführen, führt zu gleichmäßigen Ergebnissen und kann auf große Stückzahlen von Hitzeschilden skaliert werden. Als Eintauchen wird hier nicht nur ein Bewegen des porösen Keramikkörpers in die bereitge ^¬ stellte Suspension, sondern beispielsweise auch ein Leiten der Suspension auf einen bereitgestellten Keramikkörper ver- standen, so dass der Keramikkörper von der Suspension mindestens teilweise bedeckt wird, wenn sich stationäre oder quasi ^¬ stationäre (im Falle eines fortlaufenden Pumpens und Abpum ^¬ pens der Suspension) Verhältnisse eingestellt haben. Das Eintauchen des porösen Keramikkörpers wird vorzugsweise für eine vorherbestimmte Zeitspanne durchgeführt. Über die vorherbestimmte Zeitspanne wird maßgeblich die Eindringtiefe des Infiltrationscoatingmaterials in den porösen Keramikkör- per und damit die Dicke des Infiltrationscoatings bestimmt. Hierbei führen längere Zeitspannen zu einem tieferen Eindringen, verlangsamen jedoch den Herstellungsprozess . Bei zu kurzen Zeitspannen kann das Infiltrationscoatingmaterial hin- gegen nicht tief genug in den porösen Keramikkörper eindringen, wodurch die Schutzwirkung des Infiltrationscoatings re ^¬ duziert wird. Daher wird eine vorherbestimmte Zeitspanne als angemessen betrachtet, bei der die Dicke des Infiltrations ^¬ coatings in der Größenordnung um 400 Mikrometer betragen sollte.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann über einen Schritt des Maskierens eines Teils einer Oberfläche des porösen Keramik ^¬ körpers vor dem Eintauchen des porösen Keramikkörpers in die Suspension umfassen. Das Maskieren kann beispielsweise über Abkleben mit Klebestreifen oder durch Aufbringen von Wachs oder dergleichen erfolgen. Hierdurch kann das Infiltrationscoatingmaterial selektiv in den porösen Keramikkörper eingebracht werden, was sich insbesondere vorteilhaft auf den Materialverbrauch auswirkt. Beispielsweise kann die nicht dem Heißgas ausgesetzte Rückseite des Hitzeschildes maskiert wer ^¬ den .

Das hier beschriebene Verfahren beinhaltet einen Arbeits- schritt zur Herstellung der Suspension. Der Schritt des Be- reitens der Suspension kann einen Schritt des Aufschmelzens und Schmelzstabilisierens des Infiltrationscoatingmaterials umfassen. Besonders bevorzugt umfasst der Schritt des Berei- tens der Suspension einen Schritt des Zermahlens des Infil- trationsmaterials in den Submikrometerbereich . Das derart fein zermahlene Infiltrationsmaterial kann in die Poren des Keramikkörpers eindringen und diese verschließen. Die Größe der Partikel des Infiltrationscoatingmaterials muss ein Viel ^¬ faches kleiner sein damit die Suspension in die Porenkanäle eindringen und verschließen kann, sie haben auch einen Ein- fluss auf die Eindringtiefe in den porösen Keramikkörper. Die Konzentration des Infiltrationscoatingmaterials in der Ober ^¬ flächenschicht des keramischen Hitzeschildes kann über den entsprechenden Gehalt des zermahlenen Infiltrationscoating- materials in der Suspension eingestellt werden.

Vorzugsweise wird ein Schritt des Brennens des porösen Kera- mikkörpers nach dem Schritt des Eintauchens in die Suspension durchgeführt. Durch das Brennen wird das Infiltrationscoa- tingmaterial dauerhaft mit dem porösen Keramikkörper verbunden. Der Schritt des Brennens kann vorteilhaft einem bisher bereits für die Herstellung von keramischen Hitzeschilden verwendeten Brennen entsprechend. Das heißt, dass bekannte

Fertigungsverfahren für keramische Hitzeschilde um einen vor dem Brennen des keramischen Hitzeschildes ausgeführten

Schritt des Eintauchens des Keramikkörpers in die Suspension einfach erweitert werden können, wobei die bislang verwende- ten Werkzeuge und Verfahren ansonsten unverändert weiterverwendet werden können.

Das Brennen kann bei einer Temperatur von wenigstens 1250 Grad Celsius erfolgen. Allgemein sind Temperaturen oberhalb von etwa 1450 Grad Celsius anwendbar. Bei der Fertigung von keramischen Hitzeschilden sind Brenntemperaturen oberhalb von 1500 Grad Celsius üblich, so dass diese herkömmlichen Brenn ^¬ vorgänge unverändert die Anforderungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfüllen. Das Brennen kann für eine Zeitdauer von ungefähr zwei Stunden erfolgen.

Der Schritt des Bereitstellens des porösen Keramikkörpers kann Schritte eines Anmischens einer Keramikkörperrohmasse, eines Formgebens, eines Abbindens und einer Trocknung um- fasst. Dies entspricht gängigen Produktionsschritten für herkömmliche keramische Hitzeschilde, so dass vorhandene Her ^¬ stellungsprozesse einfach für die Erfindung angepasst werden können . Das Verfahren kann Schritte des Wiegens des Keramikkörpers umfassen, um den Fortschritt oder Erfolg des Verfahrens zu überwachen. Beispielsweise kann ein Gewicht des Keramikkörpers vor und nach dem Eintauchen in die Suspension verglichen werden, um die Menge des in den Keramikkörpers eingebrachten Infiltrationsmaterials zu bestimmen. Gegebenenfalls kann der Keramikkörpers erneut in die Suspension eingetaucht werden, wenn der Gewichtszuwachs geringer als erwartet ausfällt.

Ebenso kann eine Gewichtsveränderung durch einen abschließenden Brennvorgang überwacht werden. So kann der Keramikkörper vor und nach dem Brennen gewogen werden. Durch den Vergleich von vor dem Eintauchen und nach dem Brennen bestimmter Gewichte des Keramikkörpers kann der reale Massezuwachs durch das Einbringen des Infiltrationscoatings bestimmt werden.

Alle diese Daten können, ggf. zusammen mit Fertigungsparame ^¬ tern, für jeden derart gefertigten Hitzeschild erfasst und gespeichert werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren auf der Grundlage von im Verlauf des Betriebs festgestellter Abnutzung der einzelnen Hitzeschilde optimiert werden.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Refurbishment-Verfahren mit den Schritten:

- Entfernen wenigstens eines vorhandenen keramischen Hitzeschildes aus einer Gasturbine; und

- Installieren eines erfindungsgemäßen keramischen Hitzeschildes in der Gasturbine.

- Der erfinderische Prozeß kann auch nach Oberflächenreini- gung eines betriebsbeanspruchten Bauteils erfolgen.

„Refurbishment" genannte Überarbeitungen von Gasturbinenbau ^¬ teilen oder gesamten Gasturbine werden routinemäßig durchge ^¬ führt. Im Rahmen einer solchen Prozedur kann eine bereits vorhandene Gasturbine mit den erfindungsgemäßen keramischen

Hitzeschilden ausgestattet werden. Hierbei kommt es im Rahmen des erfindungsgemäßen Refurbishment-Verfahrens insbesondere in Betracht, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für einen Hitzeschild den aus der zu überar- beitenden Gasturbine entfernten Hitzeschild mit einem Infilt- rationscoating zu versehen und diesen Hitzeschild in derselben Gasturbine, aus der entnommen wurde, oder aber in einer anderen Gasturbine zu installieren. Beschichtung der infiltrierten Oberfläche

Die infiltrierte Oberfläche hat eine sehr glatte Oberfläche und die vorhandenen Risse sind weitestgehend geglättet. Durch zusätzliche Beschichtung mit einem Schutzcoating kann die Lebensdauer noch erhöht werden. Dabei können die gleichen Elemente wie oben erwähnt als Schutzschicht aufgebracht wer ^¬ den. Als Beschichtungsmethode können verschiedene Methoden wie ARC Sputtern, PVD Verdampfung oder auch beschichten mit der Plasmakanone verwendet werden. Es muss jedoch darauf ge ^¬ achtet werden, dass die Anbindung der äußeren Schicht mit dem Substrat chemische Wechselwirkungspotentiale enthält, um die geforderte Anbindung zu erhalten.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine beispielhafte Gasturbine 100 in einem Längs ^¬ teilschnitt; Figur 2 eine Brennkammer 110 einer Gasturbine;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Hitzeschildes 155; und Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer Fertigungsvorrichtung

20 für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren . Ausführliche Figurenbeschreibung

Die Figur 1 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.

Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.

Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108.

Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel- ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums

113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.

Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.

An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .

Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver ^¬ dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be- reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge ^¬ führt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.

Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden keramischen Hitzeschilden am meisten thermisch belastet . Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden.

Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin ( SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) .

Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen ^¬ schaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Super- legierungen verwendet.

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.

Die Schaufeln 120, 130 können Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. MCrAlX (M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Sili- zium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI. Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) .

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus Zr0 ₂ , Y2Ü3-Zr02, d.h. sie ist nicht, teil ^¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid

und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Die Wärmedämm ^¬ schicht bedeckt vorzugsweise die gesamte MCrAlX-Schicht.

Die Figur 2 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrenn ^¬ kammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangs- richtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000 Grad Celsius bis 1600 Grad Celsius ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus keramischen Hitzeschilden 155 gebildeten Innenauskleidung versehen .

Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Hal- teelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen keramischen Hitzeschildes 155. Der Hitzeschild 155 ist in einer Querschnittszeichnung dargestellt und weist lediglich beispielhaft an seinen Seitenflächen 13 eine Nut 14 und eine Feder 15 auf, mit denen mehrere benachbarte Hitzeschilde 155 zu einer Innenauskleidung verbinden lassen. Der Hitzeschild 155 besitzt einen porösen Keramikkörper 11, der erfindungsgemäß in einer Oberflächenschicht 12 mit einem Infiltrations- coating ausgestattet ist. Die Oberflächenschicht 12 erstreckt sich in dem gezeigten Beispiel über die Seitenflächen 13 und eine Stirnfläche 16 des keramischen Hitzeschildes 155, die im Betrieb dem Heißgas unmittelbar ausgesetzt ist. Das Infiltra- tionscoating enthält vorzugsweise YAG und verschließt die Poren des Keramikkörpers 11, so dass Heißgas nicht in diese eindringen kann. Beispielsweise kann eine YAG-haltige Suspen ^¬ sion über die Oberfläche eines aluminiumoxidhaltigen Keramikkörpers geleitet werden. Bei einem anschließenden Brennvorgang bildet das YAG das Infiltrationscoating aus.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Fertigungsvorrichtung 20 für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die beispielhafte Fertigungsvorrichtung 20 besitzt eine Prozesskammer 21, in der ein poröser Keramikkörper 11 oder auch eine Mehrzahl solcher Keramikkörper 11 bereitgestellt ist. Der Keramikkörper 11 kann beispielsweise maskiert und/oder auf Stützen gelagert sein. Die Prozesskammer 21 ist mit einer Vakuumpumpe 24 verbunden, welche dazu verwendet werden kann, die Prozesskammer 21 nach ihrem Verschließen in Unterdruck zu versetzen. Aus einem Reservoir 22, das einen Vorrat an Suspension enthält, wird durch eine Zuleitung 25 Suspension in die Prozesskammer 21 und somit über den Keramikkörper 11 geleitet, so dass der Keramikkörper 11 in die Suspension eintaucht. Die Suspension wird durch eine Ablei ^¬ tung 26 wieder aus der Prozesskammer 21 abgeleitet, so dass sich für die Dauer der Durchführung des Eintauchens des Keramikkörpers in die Suspension ein ungefähr gleichbleibender Füllstand von Suspension in der Prozesskammer einstellt. Das Reservoir 22 kann dabei über einen Rührer 23 verfügen, der eine gleichmäßige Durchmischung der Suspension sicherstellt, so dass sich möglichst keine Partikel des Infiltrationscoa- tingmaterials innerhalb des Reservoirs 22 absetzen, was eine veränderliche Konzentration des Infiltrationscoatingmaterials in der Suspension bewirken würde. Nach Verstreichen einer vorherbestimmten Zeitspanne wird die Zuleitung der Suspension unterbrochen und die in der Prozesskammer 21 vorhandene Menge Suspension in das Reservoir zurückgeleitet. Der Keramikkörper 11 kann in der Prozesskammer noch für eine Ruhezeit verbleiben und dabei trocknen. Es ist jedoch auch möglich, ihn unmittelbar nach dem Ableiten der Suspension zu entnehmen und mechanisch von an der Oberfläche anhaftender Suspension zu befreien. Als weitere Variante kann um den Infiltrationsgrad zu erhöhen die Kammer nach der Evakuierung mit Unterdruck anschließend mit 1 Bar Druck beaufschlagt werden oder in einem weiteren Zyklus mit bis zu 5 Bar beaufschlagt werden um eine gänzliche Infiltration der Steine zu erreichen. Der Keramik- körper 11 wird anschließend zu einem Hitzeschild gebrannt, wobei sich das in den Poren des Keramikkörpers 11 eingezogene Infiltrationscoatingmaterial fest mit dem Keramikkörper 11 verbindet und auf diese Weise das gewünschte vorteilhafte Infiltrationscoating ausbildet.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs ^¬ beispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Er ^¬ findung nicht durch die offenbarten Beispiele beschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.