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Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten

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Book cover Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik

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Zusammenfassung

Hochtemperaturbeschichtungen werden hauptsächlich eingesetzt, um zwei Funktionen zu erfüllen: a) Korrosionsschutz und b) Wärmedämmung der Bauteile. Während für die erstgenannte Aufgabe metallische Schichten aufgebracht werden, handelt es sich bei Wärmedämmschichten um keramische Überzüge mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Hochtemperaturbeschichtungen erfüllen oft auch mehreren Funktionen. Neben dem Korrosionsschutz dienen z. B. metall-keramische Schichten bei Abgasanlagen in Kraftwerken auch dem Verschleißschutz.

Bei Beschichtungen spricht man auch von Schutzschichten (protective coatings), wenn sie den Grundwerkstoff vor einer bestimmten Einwirkung von außen abschirmen, aber nicht optische oder elektrische Funktionen erfüllen. Üblicherweise versteht man darunter Korrosionsschutz; ist Wärme- oder Verschleißschutz gemeint, wird dies begrifflich gekennzeichnet. Deckschichten, z. B. Oxide, werden manchmal ebenfalls als Schutzschichten bezeichnet, weil sie Korrosion verhüten oder mindern. Bei den Hochtemperaturbeschichtungen handelt es sich ausnahmslos um Dickschichten in Abgrenzung zu Dünnschichten, wobei der Übergang bei etwa 1 bis 5 \(\upmu\)m Schichtdicke definiert wird.

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Notes

  1. 1.

    Die Definitionen hierzu sind in der Literatur nicht einheitlich. So werden z. B. EB-PVD-Wärmedämmschichten für Turbinenschaufeln zu den Dünnschichten gezählt, obwohl diese mit Schichtdicken von bis zu 150 \(\upmu\)m aufgebracht werden. In vielen anderen Anwendungsfällen wird der Übergang von Dünn- zu Dickschicht bei etwa 50 \(\upmu\)m definiert.

  2. 2.

    Bei gesättigten Atmosphären kann der korrosive Angriff auch durch ein Kondensat hervorgerufen werden. Hierfür sind dann entsprechend angepasste Beschichtungen erforderlich.

  3. 3.

    Die Prozessbedingungen hängen stark von der zu erzeugenden Schicht ab. So werden für α-Al\({}_{2}\)O\({}_{3}\) Temperaturen über 1000 °C verwendet, bei anderen Spezifikationen wie γ-Al\({}_{2}\)O\({}_{3}\) liegen die Temperaturen unter 1000 °C.

  4. 4.

    Die hier formulierten Gleichgewichtsreaktionen beschreiben den Prozess nur formal. Aus kinetischen Gründen sind auch andere Reaktionswege möglich.

  5. 5.

    Mit der Weiterentwicklung des HVOF-Verfahrens hat das Detonationsflammspritzen an Bedeutung verloren.

Literatur

  1. P. Knödler, A. Peuker, M. Erne, H.J. Maier, K. Möhwald, D. Biermann, K. Kerber, M. Otten: Transfer of micro-structures by transplantation of thermal sprayed coatings. Proc. 10th Int. Conf. The ‘‘A’’ Coatings (K.-D. Bouzakis, K. Bobzin, B. Denkena, M. Merklein, Eds.), S. 193–204. Shaker-Verlag, Aachen (2013)

    Google Scholar 

  2. C. Duret, R. Pichoir: Protective coatings for high temperature materials: Chemical vapour deposition and pack cementation processes. In: E. Lang (Hrsg.) Coatings for High Temperature Applications, S. 33–78. Appl. Sci. Publ., London (1983)

    Google Scholar 

  3. R.S. Parzuchowski: Gas phase deposition of aluminium on nickel alloys. Thin Solid Films 45, 349–355 (1977)

    Article  Google Scholar 

  4. G. Kienel, P. Sommerkamp: Aufdampfen im Hochvakuum. In: G. Kienel, K. Röll (Hrsg.) Vakuumbeschichtung 2, S. 20–106. VDI-Verlag, Düsseldorf (1995)

    Chapter  Google Scholar 

  5. A. Sickinger, E. Mühlberger: Advanced low pressure plasma application in powder metallurgy. Powder Met. Int. 24, 91–94 (1992)

    Google Scholar 

  6. J.S. Smith, D.H. Boone: Platinum modified aluminides – Present status. Paper 90–GT–319. Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, June 11–14, 1990, Brussels. Amer. Soc. of Mech. Engineers ASME, New York

    Google Scholar 

  7. L. Peichl, D.F. Bettridge: Overlay and Diffusion Coatings for Aero Gas Turbines. In: D. Coutsouradis et al. (Hrsg.) Materials for Advanced Power Engineering 1994, S. 717–740, Proc. Int. Conf. Liège 1994. Kluwer Acad. Publ., Dordrecht (1994)

    Chapter  Google Scholar 

  8. Braze Materials Guide. Sulzer Metco (2013)

    Google Scholar 

  9. M. Nicolaus, K. Möhwald, Fr.-W. Bach, H.J. Maier: Wärmebehandlung thermisch gespritzter Ni-Basislote/NiCrAlY-Schichtsysteme zur Reparatur von Turbinenschaufeln. Therm. Spray Bull. 6, 119–123 (2013)

    Google Scholar 

  10. R. Bürgel: Beschichtungen gegen Hochtemperaturkorrosion in thermischen Maschinen. In: Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.) Beschichtungen für Hochleistungsbauteile, VDI Berichte 624, S. 185–240. VDI-Verlag, Düsseldorf (1986)

    Google Scholar 

  11. R. Kowalewski: Thermomechanische Ermüdung einer beschichteten, stengelkristallinen Nickelbasis-Superlegierung. Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 18, Nr. 212. VDI-Verlag, Düsseldorf (1997)

    Google Scholar 

  12. A. Taylor, R.W. Floyd: The constitution of nickel-rich alloys of the nickel-chromium-aluminium system. J. Inst. Met. 81, 451–464 (1952/53)

    Google Scholar 

  13. F.J. Pennisi, D.K. Gupta: Tailored plasma sprayed MCrAlY coatings for aircraft gas turbine applications, NASA CR-165234 (1981)

    Google Scholar 

  14. M.I. Wood: The mechanical properties of coatings and coated systems. Mater. Sci. Eng. A 121, 633–643 (1989)

    Article  Google Scholar 

  15. Nimocast Alloys, Publ. 3610. Henry Wiggin & Co (1974)

    Google Scholar 

  16. J. Stringer, R. Viswanathan: Gas turbine hot section materials and coatings in electric utility applications. In: V.P. Swaminathan, N.S. Cheruvu (Hrsg.) Advanced Materials and Coatings for Combustion Turbines, S. 1–18. ASM International, Materials Park (OH) (1994)

    Google Scholar 

  17. M.G. Hebsur, R.V. Miner: Stress rupture and creep behavior of a low pressure plasma-sprayed NiCoCrAlY coating alloy in air and vacuum. Thin Solid Films 147, 143–152 (1987)

    Article  Google Scholar 

  18. D.B. Miracle: The physical and mechanical properties of NiAl, Overview No. 104. Acta Metall. Mater. 41, 649–684 (1993)

    Article  Google Scholar 

  19. G. Sauthoff: Intermetallics. VCH, Weinheim (1995)

    Book  Google Scholar 

  20. M.I. Wood, G.F. Harrison: Modelling the deformation of coated superalloys under thermal shock. In: R. Viswanathan and J.M. Allen (Hrsg.) Life Assessment and Repair Technology for Combustion Turbine Hot-Section Components, S. 197–204. ASM International, Materials Park (OH) (1990)

    Google Scholar 

  21. K.H. Kloos, J. Granacher, H. Kirchner: Mechanisches Verhalten des Schutzschicht-Grundwerkstoff-Verbundes von Gasturbinenschaufeln unter betriebsähnlicher zyklischer Beanspruchung. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 25, 209–217 (1994)

    Article  Google Scholar 

  22. T.E. Strangman: Thermal-mechanical fatigue life model for coated superalloy turbine components. In: S.D. Antolovich et al. (Hrsg.) Superalloys 1992, S. 795–804. Proc. 7th Int. Symp. on Superalloys, Seven Springs/Pa. The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale/Pa. (1992)

    Google Scholar 

  23. K. Komeya, M. Matsui: High temperature engineering ceramics. In: R.W. Cahn, P. Haasen, E.J. Kramer (Hrsg.) Materials Science and Technology, Bd. 11, M.V. Swain (Vol. Ed.), S. 517–565. VCH, Weinheim (1994)

    Google Scholar 

  24. R. Bürgel, I. Kvernes: Thermal Barrier Coatings. In: W. Betz et al. (Hrsg.) High Temperature Alloys for Gas Turbines and Other Applications 1986, S. 327–356. Proc. Int. Conf. Liège 1986. D. Reidel, Dordrecht (1986)

    Google Scholar 

  25. H.G. Scott: Phase relationships in the zirconia-yttria system. J. Mater. Sci. 10, 1527–1535 (1975)

    Article  Google Scholar 

  26. C.A. Andersson et al.: Advanced ceramic coating development for industrial/utility gas turbine applications, NASA Contractor Report CR 165619. Westinghouse Electric Corp. (Febr. 1982)

    Google Scholar 

  27. R. Stickler, E. Kny: Summary of the Physical and Mechanical Property Data of IN-738, COST 50, Part 1 of 2nd Progress Report, 75-UW-COST-B6. University Vienna (1975)

    Google Scholar 

  28. Nimocast Alloys, Henry Wiggin & Co Ltd., Publication 3610 (1974)

    Google Scholar 

  29. W. Mannsmann: Keramische Wärmedämmschichtsysteme. Dissertation, Universität Karlsruhe (1995)

    Google Scholar 

  30. U. Täck: The Influence of Cobalt and Rhenium on the Behaviour of MCrAlY Coatings. Dissertation, Technische Universität Bergakademie Freiberg (2004)

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Georgsmarienhütte, Deutschland

    Ralf Bürgel

  2. Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, An der Universität 2, 30823, Garbsen, Deutschland

    Hans Jürgen Maier

  3. Institut für Werkstofftechnik, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Deutschland

    Thomas Niendorf

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  1. Ralf Bürgel
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  2. Hans Jürgen Maier
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Bürgel, R., Maier, H.J., Niendorf, T. (2015). Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten. In: Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-10591-4_7

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