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Evaluierung eines Verfahrens zur chemisch-elektrochemischen Abscheidung von Edelmetallüberzügen auf MCrAly-Schichten

Zipprich, Holger :
Evaluierung eines Verfahrens zur chemisch-elektrochemischen Abscheidung von Edelmetallüberzügen auf MCrAly-Schichten.
Technische Universität Darmstadt
[Diplom- oder Magisterarbeit], (1999)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Grundlage dieser Forschungsarbeit ist der Wunsch nach höheren Standzeiten und höherer thermischer Belastbarkeit von Turbinenschaufeln bei Hochtemperatur-Gasturbinen. Um dies zu erreichen, besteht die Möglichkeit, die Schutzschicht der Turbinenschaufeln aus MCrAlY mit einem Platinmetall zu beschichten, welches die Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium herabsetzt. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium aus der MCrAlY-Schicht ist ein Maß für die Lebensdauer der Turbinenschaufel. Um die inhomogene Oberfläche der Turbinenschaufeln kostengünstig beschichten zu können soll ein elektrolytisches Beschichtungsverfahren verwendet werden.

Elektrolytische Metallabscheidung auf Legierungen zeichnet sich oft durch Haftungsprobleme des Niederschlags auf dem Grundwerkstoff aus. Aus diesem Grund werden spezielle Haftvermittlungsbäder eingesetzt. Da Nickel der Grundwerkstoff von MCrAlY ist, wurden die Haftvermittlungsbäder auf Nickelbasis aufgebaut, wiesen jedoch ohne weitere Vorbehandlung auf der MCrAlY-Schicht keine positiven Haftungsergebnisse auf. Der Schwerpunkt der Arbeit lag deshalb in der Entwicklung verschiedener Aktivierungsverfahren, die teilweise mit Beschichtungsverfahren kombiniert wurden, um eine Haftung durch Adhäsion zu erreichen. Nachdem bei zwei Verfahren mittels Schliffbilder eine einwandfreie Haftung der Nickelschicht nachgewiesen werden konnte, wurde bei einem der beiden Verfahren die Elektropolierfähigkeit bezüglich MCrAlY entdeckt. Die Glättung der MCrAlY-Oberfläche bewirkt eine bessere Haftung der Al2O3-Schicht und erhöht somit die Lebensdauer der Schutzschicht. Deshalb wurde die Kombination von Elektropolieren und Nickelbeschichten eingehend untersucht.

Im letzten Teil der Arbeit ist ein Schichtverbund aus elektropoliertem MCrAlY, Nickel und Palladium (Metall aus der Platin-Gruppe) hergestellt worden. Als Belastungstest wurden die Proben bei 1140°C in einer Argonatmosphäre geglüht. Erste Diffusionsergebnisse zeigten eine einwandfreie Schichthaftung, wodurch eine höhere Standzeit ermöglicht wird.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 1999
Autor(en): Zipprich, Holger
Titel: Evaluierung eines Verfahrens zur chemisch-elektrochemischen Abscheidung von Edelmetallüberzügen auf MCrAly-Schichten
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Grundlage dieser Forschungsarbeit ist der Wunsch nach höheren Standzeiten und höherer thermischer Belastbarkeit von Turbinenschaufeln bei Hochtemperatur-Gasturbinen. Um dies zu erreichen, besteht die Möglichkeit, die Schutzschicht der Turbinenschaufeln aus MCrAlY mit einem Platinmetall zu beschichten, welches die Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium herabsetzt. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Aluminium aus der MCrAlY-Schicht ist ein Maß für die Lebensdauer der Turbinenschaufel. Um die inhomogene Oberfläche der Turbinenschaufeln kostengünstig beschichten zu können soll ein elektrolytisches Beschichtungsverfahren verwendet werden.

Elektrolytische Metallabscheidung auf Legierungen zeichnet sich oft durch Haftungsprobleme des Niederschlags auf dem Grundwerkstoff aus. Aus diesem Grund werden spezielle Haftvermittlungsbäder eingesetzt. Da Nickel der Grundwerkstoff von MCrAlY ist, wurden die Haftvermittlungsbäder auf Nickelbasis aufgebaut, wiesen jedoch ohne weitere Vorbehandlung auf der MCrAlY-Schicht keine positiven Haftungsergebnisse auf. Der Schwerpunkt der Arbeit lag deshalb in der Entwicklung verschiedener Aktivierungsverfahren, die teilweise mit Beschichtungsverfahren kombiniert wurden, um eine Haftung durch Adhäsion zu erreichen. Nachdem bei zwei Verfahren mittels Schliffbilder eine einwandfreie Haftung der Nickelschicht nachgewiesen werden konnte, wurde bei einem der beiden Verfahren die Elektropolierfähigkeit bezüglich MCrAlY entdeckt. Die Glättung der MCrAlY-Oberfläche bewirkt eine bessere Haftung der Al2O3-Schicht und erhöht somit die Lebensdauer der Schutzschicht. Deshalb wurde die Kombination von Elektropolieren und Nickelbeschichten eingehend untersucht.

Im letzten Teil der Arbeit ist ein Schichtverbund aus elektropoliertem MCrAlY, Nickel und Palladium (Metall aus der Platin-Gruppe) hergestellt worden. Als Belastungstest wurden die Proben bei 1140°C in einer Argonatmosphäre geglüht. Erste Diffusionsergebnisse zeigten eine einwandfreie Schichthaftung, wodurch eine höhere Standzeit ermöglicht wird.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Beschichten galvanisch, Elektropolieren, MCRALY=NI,CO,CR,AL,Y-Verbindung, Nickelabscheidung elektrolythisch, Platingalvanik, Turbinenschaufel
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 08 Sep 2011 16:54
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1460

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 20-07-1999

Ende Datum: 20-10-1999

Querverweis: 17/24 EMKS 1416

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1460
Gutachter / Prüfer: Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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