DE69611138T2

DE69611138T2 - Verschleissfeste keramische Beschichtung

Info

Publication number: DE69611138T2
Application number: DE69611138T
Authority: DE
Inventors: George E. Foster; Daniel R. Godin; Harold D. Harter; David M. Nissley
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JP4004577B2; EP0765951B1; EP0765951A3; US6102656A; ES2153941T3; EP0765951A2; US5780171A; US5705231A; DE69611138D1; JPH09133006A

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Strömungskanalsegmente zur Verwendung in Gasturbinenmaschinen und insbesondere keramische abreibbare Beschichtungen für solche Strömungskanalsegmente.
Moderne Gasturbinenmaschinen, insbesondere die in Flugzeugen verwendeten, arbeiten zwecks erhöhter Leistung und Effizienz bei hohen Drehgeschwindigkeiten und hohen Temperaturen. Die Turbine einer modernen Gasturbinenmaschine hat typischerweise eine Konstruktion mit axialer Durchströmung und enthält eine Mehrzahl an Axialströmungsstufen. Jede Axialströmungsstufe weist eine Mehrzahl an Schaufelblättern auf, die radial am Umfang einer Scheibe, die an einer Welle befestigt ist, angebracht sind. Eine Mehrzahl an Strömungskanalsegmenten umgeben die Stufen, um das Lecken von Gasströmung an den Enden der Schaufelblätter zu begrenzen. Diese Strömungskanalsegmente sind an der inneren Oberfläche eines statischen Gehäuses oder einer statischen Hülle angebracht. Der Einbau der Strömungskanalsegmente verbessert den thermischen Wirkungsgrad, weil aus dem durch die Stufen strömenden Gas mehr Arbeit herausgeholt werden kann als wenn an den Schaufelblattenden Lecks sind.
Obwohl die Strömungskanalsegmente das Lecken von Gasströmung im Bereich der Schaufelblattenden einschränken, beseitigen sie das Lecken nicht vollständig. Es wurde gefunden, daß selbst geringfügige Mengen an Gasströmung im Bereich der Schaufelblattenden den Turbinenwirkungsgrad schädlich beeinflussen. Daher bemühen sich die Konstrukteure von Gasturbinenmaschinen sehr, wirksame Dichtkonstruktionen zu entwickeln. Diese Konstruktionen enthalten im allgemein ein beschichtetes Strömungskanalsegment in Verbindung mit einer Schaufelblattenden-Beschichtung, welche die Enden verschleißfest macht. Bei Betrieb sorgen die Enden für Abdichtung, indem sie in die Beschichtung auf dem Strömungskanalsegment einschneiden.
Leider leiden gängige Strömungskanalsegment-Beschichtungen, die typischerweise keramisch sind, unter übermäßigem Materialverlust als ein Ergebnis von Erosion oder Abbröckeln. Allgemein ist Erosion der verschleißbedingte Verlust an Beschichtungsmaterial aufgrund von Faktoren wie Abrieb und Korrosion. Erosion ist oft das Ergebnis des Aufprallens von Teilchen während des Triebwerksbetriebs. Abbröckeln wird typischerweise verursacht durch Spaltungsreißen an der Keramik- Metall-Grenzfläche, das sich aus thermischer Beanspruchung und der aggressiven thermischen Umgebung ergibt. Abbröckeln ist im wesentlichen ein Beschichtungsverlust Stück für Stück, bestehend aus vielen kleinen zusammenhängenden Volumina an Beschichtungsmaterial. Der Verlust von keramischer Beschichtung erhöht das Spiel der Schaufelblattenden und ist daher schädlich für den Turbinen- Wirkungsgrad sowie schädlich für die Schaufelblätter selbst. Beispielsweise können die Schaufelblätter wegen der erhöhten Temperatur, bei der das Triebwerk dann arbeiten muß, um verlorenen Schub gutzumachen, geschädigt werden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Beschichtung, die abreibbar sowie beständig gegen Erosion und Abbröckeln ist. Diese Beschichtung ist für ein Dichtungssystem mit überlegener Abreibbarkeit und Erosionsbeständigkeit notwendig.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine Beschichtung bereitzustellen, die abreibbar sowie beständig gegen Erosion und Abbröckeln ist.
In einer Hinsicht stellt die Erfindung ein segmentiertes abreibbares keramisches Beschichtungssystem bereit, welches eine segmentierte abreibbare keramische Schicht und ein mit MCrAlY bindungsbeschichtetes Substrat aufweist, wobei die abreibbare keramische Schicht ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Yttriumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Yttriumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Cerdioxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Cerdioxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Magnesiumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Magnesiumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, und einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Calciumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Calciumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, bei dem die abreibbare keramische Schicht auf dem mit MCrAlY bindungsbeschichteten metallischen Substrat angeordnet ist, wobei die Schicht zwecks erhöhter Abreibbarkeit im wesentlichen aus Pulverteilchen, die vor der Abscheidung eine kugelförmige und hohle Morphologie haben, besteht.
In einer weiteren Hinsicht beinhaltet die Erfindung ein segmentiertes abreibbares keramisches Beschichtungssystem mit erhöhter Abreibbarkeit. Das System weist ein Strömungskanalsegment mit einem metallischen Substrat, eine MCrAlY-Bindungsbeschichtung auf dem Substrat und eine segmentierte abreibbare keramische (segmented abradable ceramic, SAC) Beschichtung auf der MCrAlY- Bindungsbeschichtung auf. Die Art der MCrAlY-Bindungsbeschichtung ist so, daß sie ausreichende Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion schaffen muß. Ein Aspekt der SAC-Beschichtung betrifft drei keramische Schichten, zu denen eine Basisbeschichtung-Grundlagenschicht aus einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus mit Cerdioxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Magnesiumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Calciumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und Gemischen davon, eine abreibbare Deckschicht, die Zirconiumdioxid aufweist und eine Varianz-Zwischenschicht, die ein Zusammensetzungsgemisch aus der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht ist, gehören. Die Varianz- Zwischenschicht ist zwischen der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht angeordnet. Die segmentierte abreibbare keramische Beschichtung weist auch eine Mehrzahl vertikaler Mikrorisse auf, und die drei keramischen Schichten enthalten Pulverteilchen, die zwecks erhöhter Abreibbarkeit vor der Abscheidung kugelförmig und hohl sind.
Das segmentierte abreibbare Dichtungssystem hat im Vergleich zu in der Technik bekannten abreibbaren Dichtungssystemen eine erhöhte Abreibbarkeit. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtungssystem ein Strömungskanalsegment mit einem metallischen Substrat, eine MCrAlY-Bindungsbeschichtung auf dem Substrat und eine segmentierte abreibbare keramische Beschichtung auf der MCrAlY- Bindungsbeschichtung auf. Das System umfaßt auch ein in Wechselwirkung zusammenwirkendes Turbinenbauteil, das an einem Teilbereich eine abreibende Beschichtung hat, so daß die abreibende Beschichtung mit der segmentierten abreibbaren keramischen Beschichtung wechselwirken kann, um eine Dichtung zu schaffen.
Noch ein weiterer breiter Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung einer segmentierten abreibbaren keramischen Beschichtung. Durch genaue Kontrolle der Abscheidungsparameter und durch Verwendung spezieller Pulver-Zusammensetzungen und einer speziellen Pulver-Morphologie wird eine Segmentierung der Beschichtung in vertikale Mikrorisse sowie eine überlegene Abreibbarkeit und Erosionsbeständigkeit erreicht.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung zumindest bei ihren bevorzugten Ausführungsformen ist eine Segmentierung der Beschichtung in Zellen vom säulenförmigen Typ, wodurch die Beständigkeit der Keramik gegen Abbröckeln beträchtlich verbessert wird. Die hierin offenbarten Plasmaspritz-Verfahrensablaufparameter erzeugen eine keramische Segmentierung, welche die Erosionsbeständigkeit erhöht und zu überlegener Abreibbarkeit führt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer modernen Gasturbinenmaschine.
Fig. 2 ist ein Strömungsweg-Kanalsegment, das die vorliegende Erfindung verwirklicht.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, drehen sich eine Mehrzahl von an einer Scheibe befestigten Schaufelblättern 2 um eine Drehachse 4 in dem Turbinenabschnitt einer Gasturbinenmaschine. Ein statisches Gehäuse, konzentrisch mit der Drehachse 4, umgibt die Schaufelblätter 2. Zwischen dem Gehäuse und den Enden 11 der Schaufelblätter 2 gibt es einen Spalt 8.
Während des Betriebs der Gasturbinenmaschine strömt Gas hoher Temperatur zwischen den rotierenden Turbinenschaufelblättern 2. Die Turbine muß die Energie dieses Hochtemperaturgases effizient in Wellenleistung zum Antrieb eines Kompressores umwandeln. Daher muß das Lecken von Gas durch den Spalt 8 minimiert werden, weil winzige Veränderungen des Enden-Abstands eine große negative Wirkung auf die Leistung der Gasturbinenmaschine haben.
Dementsprechend wird zwischen Schaufelblatt-Enden 11 und dem Gehäuse ein Strömungswegkanalsegment 10 vorgesehen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das Strömungswegkanalsegment 10 ein Substrat oder einen Dichtschuh 12, der aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobalt-Basis hergestellt ist und typischerweise durch Gießen und mechanische Bearbeitung gefertigt wird. Das Substrat 12 ist an der Innenwandung des Gehäuses angeordnet.
Auf das Substrat 12 wird ein abreibbares keramisches Beschichtungssystem aufgebracht. Vor der Abscheidung des Beschichtungssystems kann das Substrat 12 gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Das Reinigen ist konventionell und kann ein Sandstrahlen mit Aluminiumoxid umfassen.
Auf das Substrat 12 wird eine Bindungsbeschichtung 14 aus einem MCrAlY-Material aufgebracht. MCrAlY bezieht sich auf bekannte Metallbeschichtungssysteme, in denen M Nickel, Kobalt, Eisen oder Mischungen davon bezeichnet, Cr Chrom bezeichnet, Al Aluminium bezeichnet und Y Yttrium bezeichnet. MCrAlY-Materialien sind oft als Auflagen-Beschichtungen bekannt, weil sie in einer vorbestimmten Zusammensetzung aufgebracht werden und während des Abscheidungsverfahrens nicht wesentlich mit dem Substrat wechselwirken. Zu Beispielen für MCrAlY-Materialien siehe US-Patent Nr. 3,528,861, welches, wie das US-Patent Nr. 3,542,530, eine FeCrAlY-Beschichtung beschreibt. Außerdem beschreibt das US-Patent Nr. 3,649,225 eine zusammengesetzte Beschichtung, bei der vor der Abscheidung einer MCrAlY-Beschichtung auf einem Substrat eine Schicht aus Chrom aufgebracht wird. Das US-Patent Nr. 3,676,085 beschreibt eine CoCrAlY-Auflagenbeschichtung, während das US-Patent Nr. 3,754,903 eine NiCoCrAlY-Auflagenbeschichtung mit besonders hoher Duktilität beschreibt. Das US-Patent Nr. 4,078,922 beschreibt eine Baulegierung auf Kobaltbasis, die dank der Anwesenheit einer Kombination von Hafnium und Yttium eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit erlangt. Eine bevorzugte MCrAlY- Bindungsbeschichtungs-Zusammensetzung ist in dem US-Patent Nr. Re. 32,121 so beschrieben, daß sie einen Zusammensetzungsbereich, in Gewichtsprozent, von 5-40 Cr, 8-35 Al, 0,1-2,0 Y, 0,1-7 Si, 0,1- 2,0 Hf, Rest ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Ni, Co und Gemischen davon, hat. Siehe auch US-Patent Nr. 4,585,481.
Diese MCrAlY-Bindungsbeschichtung 14 kann mittels irgendeines Verfahrens, das in der Lage ist, eine dichte, gleichmäßige, anhaftende Beschichtung der gewünschten Zusammensetzung zu erzeugen, aufgebracht werden. Beispielsweise sind Techniken wie Sputtern, physikalische Dampfabscheidung mittels Elektronenstrahl und Hochgeschwindigkeits-Plasmaspritztechniken bekannt. Bei der letzteren Technik kann ein Spritzbrenner in einer Vakuumkammer bei einem Druck von weniger als etwa 60 Torr (60 mm Hg) oder in einer anderen geeigneten Atmosphäre, wie Luft, arbeiten. Wenn eine Vakuumkammer verwendet wird, wird das Substrat auf eine Temperatur zwischen etwa 1500ºF (816ºC) und etwa 1900ºF (1038ºC) erhitzt. Wenn eine Luft- Atmosphäre verwendet wird, wird die Substrat-Temperatur bei weniger als etwa 600ºF (316ºC) gehalten. Bevorzugt wird die Bindungsbeschichtung jedoch mittels eines Verfahrens, das als Hochgeschwindigkeits-Oxy-Brennstoff-Spritzen (high velocity oxy-fuel (HVOF) spray) bekannt ist, aufgebracht. Dieses Abscheidungsverfahren verwendet einen Spritzbrenner, in dem flüssiger Brennstoff oder Gas mit Sauerstoff verbrannt wird, um einen Gasstrom hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, in den pulverförmiges Beschichtungsmaterial injiziert, erhitzt und auf das Teil getrieben wird. Dieses Verfahren ist effektiv sowie wirtschaftlich.
Die Teilchengröße für die Bindungsbeschichtung 14 kann zwischen etwa 15 Mikrometer (0,015 mm) und etwa 60 Mikrometer (0,060 mm), mit bevorzugt einer mittleren Teilchengröße von etwa 25 Mikrometer (0,025 mm), liegen. Die Bindungsbeschichtung kann in einer Dicke zwischen etwa 5 mil (0,127 mm) und etwa 10 mil (0,254 mm) aufgetragen werden. Bevorzugt ist die Dicke zwischen etwa 6 mil (0,152 mm) und etwa 7 mil (0,178 mm).
Als nächstes wird eine segmentierte abreibbare keramische Beschichtung (SAC-Beschichtung) 16 auf die Bindungsbeschichtung 14 aufgebracht. Die SAC-Beschichtung 16 weist drei keramische Schichten auf, die einzeln aufgebracht werden für eine Gesamtdicke zwischen etwa 20 mil (0,508 mm) und etwa 75 mil (1,905 mm), bevorzugt etwa 50 mil (1,270 mm). Die SAC-Beschichtung 16 wird typischerweise in einem kontinuierlichen Spritzverfahren hergestellt. Es können jedoch drei getrennte Spritzvorgänge verwendet werden.
Bei einer geeigneten Anordnung zur Abscheidung der oben beschriebenen Schichten wird eine Mehrzahl bindungsbeschichteter Substrate 12 dergestalt in eine hohle zylindrische Haltevorrichtung eingebracht, daß die bindungsbeschichteten Oberflächen zum Innendurchmesser der zylindrischen Haltevorrichtung weisen. Ein Plasmaspritzkopf wird im Inneren der zylindrischen Haltevorrichtung angebracht, um die Schichten abzuscheiden.
Zuerst wird auf die Bindungsbeschichtung 14 eine Basisbeschichtung- Grundlagenschicht 18 in einer Dicke von zwischen etwa 5 mil (0,127 mm) und etwa 15 mil (0,381 mm) aufgebracht. Die Schicht 18 ist bevorzugt eine keramische, mit Yttriumoxid teilstabilisierte Zirconiumdioxid-Schicht (mit Yttriumoxid teilstabilisiertes Zirconiumdioxid betrifft hierin eine Zusammensetzung mit etwa 12 Gewichtsprozent oder weniger Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid). Es kann jedoch eine Zusammensetzung von mit zwischen etwas 6 Gewichtsprozent und etwa 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabillisiertem Zirconiumdioxid verwendet werden, wobei zwecks Materialfestigkeit zur Stabilisierung von Zirconiumdioxid ein bevorzugter Bereich zwischen etwa 7 Gewichtsprozent und etwa 12 Gewichtsprozent Yttriumoxid beträgt. Gleichermaßen können andere Zusammensetzungen auf der Basis von Zirconiumdioxid, wie mit Cerdioxid stabilisiertes Zirconiumdioxid, mit Magnesiumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid, mit Calciumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid und Gemische davon das mit Yttriumoxid stabilisierte Zirconiumdioxid ersetzen. Eine Misch-Schicht mit einer Kombination von mit etwa 7 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und anderen mit Yttriumoxid stabilisierten Zirconiumdioxid-Pulvern kann ebenfalls eingesetzt werden.
Die Teilchengröße des für die Schicht 18 verwendeten Pulvers (sowie des für die nachfolgend aufgebrachte Schicht 20 und Schicht 22) verwendeten Pulvers kann im Bereich von etwa 5 Mikrometer (0,005 mm) bis etwa 175 Mikrometer (0,175 mm), mit einer bevorzugten Teilchengröße von etwa 50 Mikrometer (0,050 mm), im mittleren Durchmesser liegen. Die Teilchen für die Schicht 18 sowie für die Schichten 20 und 22 werden nach einem Sprühtrocknungs- und Sinter- Verfahren hergestellt, das zu kugelförmigen und hohlen Pulvern führt, im Gegensatz zu geschmolzenen und zerkleinerten Pulvern, die eckig und massiv sind. Im allgemeinen umfaßt der Anfangsschritt des Sprühtrocknungs- und Sinterverfahrens das Mischen von Roh- Zirconiumdioxid und -Yttriumoxid in einem gewünschten Gewichtsprozentverhältnis. Dieses Gemisch wird dann mit Wasser (und konventionellen Bindemitteln) zur Erzeugung eines Schlickers vereinigt. Der Schlicker wird dann in einen Sprühtrockner eingespeist, der den Schlicker durch Sprühen des Materials in eine erhitzte Kammer teilweise trocknet, wodurch kugelförmige und hohle Pulver erzeugt werden. Dann wird das Material in einem Ofen für typischerweise zwischen etwa 4 Stunden und etwa 8 Stunden bei der Sintertemperatur erhitzt. Dabei beträgt die Sintertemperatur üblicherweise etwa 60% bis etwa 70% des theoretischen Schmelzpunkts von Zirconiumoxid.
Alternativ kann ein Sprühtrocknungs- und Plasmaverdichtungsverfahren verwendet werden, obwohl dieses Verfahren teurer sein kann als das oben beschriebene Verfahren. Im allgemeinen umfaßt der Anfangsschritt dieses Verfahrens ebenfalls das Mischen von Roh-Zirconiumdioxid und - Yttriumoxid in einem gewünschten Gewichtsprozentverhältnis. Dieses Gemisch wird dann ebenfalls mit Wasser (und konventionellen Bindemitteln) zur Erzeugung eines Schlickers vereinigt. Der Schlicker wird dann in einen Sprühtrockner eingespeist, der den Schlicker durch Sprühen des Materials in eine erhitzte Kammer teilweise trocknet, wodurch kugelförmiges und hohles Pulver erzeugt wird. Nach dem Sprühtrocknungsschritt wird das Pulver jedoch dann durch einen Plasmaspritzkopf geführt, wo das Yttriumoxid und das Zirconiumdioxid unter Erzeugung einer homogenen Zusammensetzung schmelzen.
Die kugelförmige und hohle Morphologie des Pulvers vor der Abscheidung ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Hinblick auf seine überlegene Abreibbarkeit. Wenn beispielsweise massive Teilchen in dem Pulver vorhanden sind, ist zum Schmelzen des Pulvers mehr Wärme erforderlich. Dies führt zu einer dichten Beschichtung, die nicht sehr abreibbar sein kann. Auch ist die Effizienz der Abscheidung für eckige und massive Teilchen relativ zu kugelförmigen und hohlen Teilchen geringer. Dies ist aus Gründen der Herstellungskosten äußerst wichtig.
Die Schicht 18, die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht, ist förderlich für den Erfolg des segmentierten abreibbaren Beschichtungssystems, weil sie eine zähe keramische Struktur schafft, die Segmetierung des abgeschiedenen Materials in vertikale Mikrorisse initiiert, einen Erosionsschutz schafft und einen Wärmesperre-Nutzen liefert. Außerdem bindet die Schicht 18 an die MCrAlY-Bindungsbeschichtung 14.
Die Schicht 18 wird typischerweise in Luft plasmagespritzt. Es kann wünschenswert sein, das Substrat 12 zu erwärmen und zu überwachen, daß die Temperatur bei weniger als etwa 600ºF (316ºC) bleibt, um die Segmentierung des Materials in vertikale Mikrorisse zu unterstützen. Dieses Erwärmen kann durchgeführt werden durch Zuführen von Wärme zur Rückseite des Substrats 12 während der Materialabscheidung. Die oben beschriebenen Erwärmungs-Parameter gelten für die Schicht 18 sowie die anderen nachfolgend angebrachten Schichten. Bevorzugt wird das Substrat 12 jedoch nicht erwärmt, außer nebenbei während des Spritzens.
Die Verfahrensparameter der vorliegenden Erfindung werden so gesteuert, daß sie eine vertikale Segmentierung (näherungsweise senkrecht zur Oberfläche der Bindungsbeschichtung) erzeugen und sind spezifisch für Variablen wie den Spritzkopftyp und die Haltevorrichtungs-Geometrie. Wir haben gefunden, daß im allgemeinen ein geringer Spritzkopf-zu-Teil-Spritzabstand, gekoppelt mit relativ hochenergetischer Abscheidung, zu wünschenswerter vertikaler Segmentierung von zwischen etwa 4 und etwa 8 Mikrorissen pro Inch führt. Die hierin beschriebenen Parameter waren spezifisch auf die Verwendung mit einem 3 MB Luft-Plasmaspritzkopf von Sulzer Metco, Inc. und einer zylindrischen Haltevorrichtung mit einem Durchmesser von 30 Inch (0,76 m) zugeschnitten. Einem Durchschnittsfachmann wird bewußt sein, daß die Parameter bei Verwendung eines anderen Spritzkopfs und/ oder einer anderen Haltevorrichtung variieren können. Dementsprechend können die hierin dargelegten Parameter als Richtlinie zur Auswahl anderer geeigneter Parameter für unterschiedliche Betriebsbedingungen verwendet werden.
Insbesondere dreht sich während der Spritzabscheidung der Schicht 18 die zylindrische Haltevorrichtung mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 5 Upm und etwa 25 Upm, und bevorzugt mit etwa 12 Upm. Der Plasmaspritzkopf ist im Inneren der hohlen zylindrischen Haltevorrichtung angeordnet. Der Winkel zwischen Spritzkopf und Teil während der Beschichtung der einzelnen Teile beträgt zwischen etwa 80º und etwa 100º, und bevorzugt etwa 90º. Der Abstand zwischen Spritzkopf und Teil wird in Schritten von etwa nominellen 2 Inch (0,05 m) (Anfangsabstand) bis etwa nominelle 5 Inch (0,13 m) (Endabstand), und bevorzugt zwischen etwa 2,75 Inch (0,07 m) (Anfangsabstand) und etwa 3,25 Inch (0,083 m) (Endabstand) während der Herstellung der Schicht 18 verändert. Diesesr geringe Spritzkopf- Abstand ist für eine zufriedenstellende vertikale Segmentierung nötig. Die Spritzkopf-Bewegungsgeschwindigkeit über jedes Teil während der Abscheidung beträgt zwischen etwa 1 Inch/min (0,03 m/min) und etwa 5 Inch/min (0,13 m/min), bevorzugt etwa 4,4 Inch/min (0,11 m/min).
Die Pulver-Zuführmenge beträgt zwischen etwa 15 Gramm/min und etwa 50 Gramm/min, und bevorzugt etwa 35 Gramm/min. Eine Trägergasströmung, wie Stickstoff, wird verwendet, um das Pulver unter Druck zu halten und die Pulver-Zuführung zu erleichtern. Die Strömungsmenge beträgt zwischen etwa 5 scfh (Standard- Kubikfuß/Stunde) (0,14 scmh) (Standard-Kubikmeter/Stunde) und etwa 20 scfh (0,57 scmh), bevorzugt etwa 11 scfh (0,31 scmh). Standardbedingungen werden hierin definiert als etwa Raumtemperatur (25ºC) und etwa eine Atmosphäre Druck (101 kPa). Die Primärgasströmung, wie Stickstoffgas, in dem Spritzkopf beträgt zwischen etwa 80 scfh (2,27 scmh) und etwa 120 scfh (3,40 scmh), und bevorzugt etwa 99 scfh (2,80 scmh). Gleichermaßen beträgt die Sekundärgasströmung, wie Wasserstoff, in dem Spritzkopf zwischen etwa 5 scfh (0,14 scmh) und etwa 30 scfh (0,85 scmh), und bevorzugt etwa 18 scfh (0,51 scmh). Die Spritzkopf-Spannung beträgt zwischen etwa 60 Volt und etwa 80 Volt, und bevorzugt etwa 75 Volt. Gleichermaßen beträgt die Spritzkopf-Stromstärke zwischen etwa 700 Ampere und etwa 900 Ampere, und bevorzugt etwa 736 Ampere. Wir haben gefunden, daß die oben beschriebenen Parameter optimal sind für das Abscheideverfahren unter Verwendung des 3 MB Plasmaspritzkopfs von Sulzer Metco, aber einem Fachmann wird bewußt sein, daß die Parameter von Variablen abhängen, zu denen, ohne darauf beschränkt zu sein, der Pulvertyp, die Pulvergröße und insbesondere der Spritzkopftyp gehören.
Als nächstes wird eine Varianz-Zwischenschicht 20 auf die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht 18 bis zu einer Dicke zwischen etwa 3 mil (0,076 mm) und etwa 10 mil (0,254 mm) aufgebracht. Diese Schicht wird ebenfalls typischerweise in Luft plasmagespritzt. Die Zusammensetzung der Varianz-Zwischenschicht 20 ist eine Mischung aus Schicht 18 (Basisbeschichtung-Grundlagenschicht) und Schicht 22, die eine nachfolgend auf die Schicht 20 aufgebrachte abreibbare Deckbeschichtung ist. Zur Erleichterung der Beschreibung der Zusammensetzung der Varianz-Zwischenschicht 20 wird nun die Zusammensetzung der Schicht 22 beschrieben. Die Schicht 22 ist eine Zirconiumdioxid enthaltende abreibbare Deckschicht. Die Art der Schicht 22 ist dergestalt, daß sie weich genug sein muß, um den Schaufelblattenden zu erlauben, in die Schicht 22 einzuschneiden und eine Abdichtung zu schaffen. Die Zusammensetzung der Schicht 22 ist typischerweise ein Gemisch aus mit 7 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und mit 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid. Das Verhältnis des Gemisches hängt von den gewünschten Eigenschaften der sich ergebenden Abscheidung ab. Wenn beispielsweise eine erhöhte Erosionsbeständigkeit gewünscht wird, dann sollte eine Erhöhung der Menge des mit 7 Gewichtsprozent Yriumoxid stabilisierten Zirconiumdioxids vorgenommen werden, wogegen dann, wenn eine Erhöhung der Abreibbarkeit gewünscht wird, mehr mit 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid zugegeben werden sollte. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch für die Schicht 22 im wesentlichen 100% vollständig mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid, wie mit 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid, verwendet werden.
Die Zusammensetzungen der Varianz-Zwischenschicht 20 wird typischerweise von einer Anfangszusammensetzung eines Gewichtsprozent-Verhältnisses von Schicht 18/Schicht 22 auf eine Endzusammensetzung eines Gewichtsprozent-Verhältnisses von Schicht 18/Schicht 22 verändert. Beispielsweise haben wir eine Anfangszusammensetzung von 90/10 (Gewichtsprozent-Verhältnis von Schicht 18 zu Schicht 22) zu einer End-Zusammensetzung von 10/90 (Gewichtsprozent-Verhältnis von Schicht 18 zu Schicht 22) verwendet.
Die Abscheidungsparameter zur Herstellung der Schicht 20 sind dieselben wie die vorher für die Herstellung der Schicht 18 beschriebenen, außer daß in diesem Fall der Spritzkopf-zu-Teil-Abstand bevorzugt konstant bei etwa 3,25 Inch (0,083 m) gehalten wird. Es mag möglich sein, den Spritzkopf-zu-Teil-Abstand innerhalb der für die Herstellung der Schicht 18 beschriebenen Bereiche zu verändern, aber wir haben gefunden, daß es optimal ist, den Abstand konstant zu halten. Der Vorteil dieser Varianz-Zwischenschicht ist, daß sie eine feste Verbindung zwischen Schicht 18 und Schicht 22 schafft.
Es sollte auch angemerkt werden, daß die Varianz-Schicht 20 auch durch andere Mittel hergestellt werden kann, wie durch Aufbringung einzelner Schichten von Schicht 18 und Schicht 22, verändert pro Durchgang.
Nach Aufbringung der Varianz-Schicht 20 wird die oben beschriebene abreibbare Schicht 22 bis zu einer Dicke zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa 55 mil (1,397 mm) auf die Varianz-Zwischenschicht 20 aufgespritzt. Bevorzugt beträgt die Dicke der Schicht 22 etwa 35 mil (0,889 mm). Die Abscheidungsparameter zur Herstellung der Schicht 22 sind dieselben wie die zur Herstellung der Schicht 20 beschriebenen.
Innerhalb der Schicht 22 kann absichtlich eine Porosität erzeugt werden durch Zugabe kleiner Mengen von Materialien wie Polyester- oder Lucite®-Pulver. Die Einbeziehung von 1 bis etwa 7 Gewichtsprozent Polyester-Pulver (60 Mikrometer (0,060 mm) nominelle Teilchengröße) in die Schicht 22 kann eine Porosität in der Größenordnung von etwa 20 -30 Volumenprozent erzeugen. Hohe Porositätsgrade, wie Porositätsgrade von mehr als etwa 25 Volumenprozent, können wegen möglicher Erosion der Beschichtung unbefriedigend sein. Da jedoch zwecks Erosionsbeständigkeit eine dichte Struktur erwünscht ist, sollte die Zugabe dieser Materialien minimiert, wenn nicht völlig eliminiert, werden. Für die sich ergebende Dichte der Schicht 22 ist es wünschenswert, zwischen etwa 90-95% der theoretischen Dichte zu liegen.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schicht 22 alternierende Schichten aus einer Schicht von mit 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und einer Schicht aus vermischtem, mit 7 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und mit 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid (wie ein 50-50-Gemisch) in einer Gesamtdicke von bevorzugt etwa 35 mil (0,889 mm) aufweisen. Die Dicke der Schichten kann jeweils zwischen etwa 0,5 mil (0,013 mm) und etwa 5 mil (0,127 mm) betragen. Jede Schicht sollte etwa die gleiche Dicke haben.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können andere Materialien, zu denen, aber ohne darauf beschränkt zu sein, Cerdioxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid oder Gemische davon gehören, anstelle des Yttriumoxids für das SAC-System verwendet werden. Für SAC- Anwendungen, die 1950ºF (1066ºC) überschreiten, werden jedoch mit Yttriumoxid stabilisierte Zirconiumdioxid-Materialien empfohlen.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann Aluminiumoxid (99,0% Reinheit) verwendet werden. Beispielsweise kann vor der Aufbringung der Schicht 18 eine dünne Schicht (weniger als etwa 5 mil (0,127 mm)) aus Aluminiumoxid auf die Bindungsbeschichtung 14 gesprüht werden. Alternativ kann eine Mischzusammensetzung aus Aluminiumoxid und mit weniger als etwa 12 Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisisertem Zirconiumdioxid für die Basisbeschichtung- Grundlagenschicht 18 verwendet werden (Gemisch mit weniger als 10 Gewichtsprozent Aluminiumoxid). Die dünne Aluminiumoxid-Schicht kann auch nach Vollendung der Schicht 18 und vor der Aufbringung der Schicht 20 aufgebracht werden.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die SAC- Beschichtung im wesentlichen aus der Schicht 22 bestehen. Diese Beschichtung wäre für militärische Anwendungen wünschenswert. Wegen der kleineren Größe von Militär-Gasturbinenmaschinenbauteilen ist eine dünnere SAC-Beschichtung annehmbar.
Nach Aufbringung der SAC-Beschichtung wird das Strömungsweg- Kanalsegment 10 üblicherweise zwecks Spannungsabbau wärmebehandelt. Insbesondere kann das Strömungskanalsegment 10 etwa 4 Stunden lang bei etwa 1975ºF (1079ºC) +/-25ºF (14ºC) wärmebehandelt werden und dann in etwa 22 Minuten oder weniger auf etwa 1100ºF (593ºC) beschleunigt gekühlt werden. Das Segment 10 wird dann in etwa 7 Minuten oder weniger auf etwa 1000ºF (538ºC) beschleunigt gekühlt und wiederum auf unterhalb 300ºF (149ºC) beschleunigt gekühlt. Diese Wärmebehandlung erhält die Nutzlebensdauer des Strömungskanalsegments 10 oder erhöht sie sogar. Beispielsweise wird das Abbröckeln der Beschichtung verringert. Diese Wärmebehandlung kann auch nach der Abscheidung der Schicht 14 (Bindungsbeschichtung) und vor der Abscheidung der Grundlagenschicht 18 durchgeführt werden, obwohl es für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist.
Das oben beschriebene Beschichtungssystem ist insbesondere geeignet zur Wechselwirkung mit Schaufelblattenden, die an ihrem freien Ende mit einem abreibenden Material, wozu, ohne darauf beschränkt zu sein, kubisches Bornitrid gehört, beschichtet sind. Diese Wechselwirkung schafft ein effektives Dichtungssystem.
Die vorliegende Erfindung wird nun an einem Beispiel beschrieben, das beispielhaft, nicht beschränkend, gemeint ist.

Beispiel

Hochdruck-Twbinen-Strömungskanalsegmente auf Nickelbasis, die vorher mit einer oxidationsbeständigen NiCoCrAlY- Bindungsbeschichtung beschichtet worden waren, wurden in eine hohle zylindrische Haltevorrichtung mit einem Durchmesser von 30 Inch (0,76 m) dergestalt eingebracht, daß die bindungsbeschichtete Oberfläche des Strömungskanalsegments zum Zentrum der Haltevorrichtung gerichtet war. Zur Aufbringung der NiCoCrAlY-Bindungsbeschichtung auf die Strömungskanalsegmente wurde das vorher beschriebene HVOF- Verfahren verwendet.
Im Inneren der Haltevorrichtung, die sich mit etwa 12 Upm drehte, wurde ein 3MB-Luft-Plasmaspritzkopf von Sulzer Metco, Inc. angeordnet. Der Spritzkopf wurde in einem Winkel von etwa 90º zur Innenoberfläche jedes der Reihe nach zu beschichtenden Strömungskanalsegments angebracht. Auf den bindungsbeschichteten Strömungskanalsegmenten wurden unter Verwendung der in Tabelle 1 unten angegebenen Parameter drei verschiedene Schichten erzeugt. Die Schichten wurden in einem kontinuierlichen Spritzverfahren abgeschieden, um irgendwelche möglichen schwachen Verbindungen in der Gesamtbeschichtung wegen eines momentanen Anhaltens des Verfahrens zu vermeiden. Dieses kontinuierliche Verfahren war möglich durch die Verwendung mehrerer Miller Thermal Model 1250-Pulver- Zuführvorrichtungen, von denen jede Pulver mit einer speziellen Zusammensetzung enthielt. Die Pulver hatten auch vor der Abscheidung eine kugelförmige und hohle Morphologie. Die Zuführvorrichtungen können computergesteuert werden, um die gewünschte Zusammensetzung für jede Schicht abzuscheiden.
Speziell wurde Schicht 1, eine Basisbeschichtung-Grundlagenschicht, 0,010 Inch (0,254 mm) bis 0,015 Inch (0,381 mm) dick, aus zwischen etwa 6 Gewichtsprozent und etwa 8 Gewichtsprozent Yttriumoxid, Rest Zirconiumoxid (Sulzer Metco, Inc. 204NS-Pulver) abgeschieden. Als nächstes wurde Schicht 2, eine Varianz-Zwischenschicht einer Zusammensetzung, die von 90 Gewichtsprozent Schicht 1/10 Gewichtsprozent Schicht 3 (Anfangszusammensetzung) bis 10 Gewichtsprozent Schicht 1/90 Gewichtsprozent Schicht 3 (Endzusammensetzung) variierte, abgeschieden. Die Abstufung wurde in 8 gleichmäßigen Schritten über eine Schichtdicke von 0,005 Inch (0,013 mm) bei einem konstanten Spritzkopfabstand von 3,25 Inch (0,083 m), wie es in Tabelle 1 unten angegeben ist, durchgeführt.
Dann wurde Schicht 3, eine abreibbare Deckschicht, in einer Dicke zwischen etwa 0,025 Inch (0,635 mm) und 0,040 Inch (1,016 mm) abgeschieden. Die Zusammensetzung der Schicht 3 war ein 50-50- Gemisch aus 1) der Zusammensetzung der Schicht 1 und 2) zwischen etwa 18,5 Gewichtsprozent und etwa 21,50 Gewichtsprozent Yttriumoxid, Rest Zirconiumoxid (Pulver 202 von Sulzer Metco, Inc. oder entsprechendes). Es ergab sich eine vielschichtige segmentierte abreibbare Beschichtung mit zwischen etwa 4 und etwa 8 vertikalen Mikrorissen pro Inch. Tabelle 1
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre überlegene Abreibbarkeit im Vergleich zu einer segmentierten Beschichtung mit einer Zusammensetzung von 7 Gewichtsprozent Yttriumoxid, Rest im wesentlichen Zirconiumdioxid (7 YSZ). Diese überlegene Abreibbarkeit der vorliegenden Erfindung ergibt sich teilweise daraus, daß 7 YSZ näherungsweise äquivalente Anteile an tetragonalem ZrO&sub2; und kubischem ZrO&sub2; enthält. Tetragonales ZrO&sub2; ist wegen seiner Gitterstruktur fester als kubisches ZrO&sub2;. Daher ist 7 YSZ ein festes, effektiv erosionsbeständiges Material. 20 Gewichtsprozent Yttriumoxid, Rest im wesentlichen Zirconiumdioxid (20 YSZ), jedoch enthält kein tetragonales ZrO&sub2; (nur kubisches ZrO&sub2;) und ist daher abreibbarer (d. h. weicher). Wie vorstehend angegeben, ist 20 YSZ eine wünschenswerte Zusammensetzung für die abreibbare Deckschicht 22. Bei einer Strömungskanalsegment-Anwendung ist eine effektive Abreibbarkeit ein wesentliches Erfordernis für einen effizienten Maschinenbetrieb. Für spezielle Maschinenmodelle mit unterschiedlichen Anforderungen können verschiedene Materialkombinationen ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine SAC-Beschichtung mit weniger Abreibbarkeit und mehr Erosionsbeständigkeit gewählt werden, wenn gewünscht. In einem solchen Fall kann die SAC-Beschichtung ein Gemisch aus 7 YSZ und 20 YSZ als die abreibbare Schicht (Schicht 22) aufweisen. Das Gemisch würde die erforderliche Erosionsbeständigkeit (durch das 7 YSZ) liefern, ohne Abreibbarkeit zu opfern. Ein wichtiger zu bedenkender Punkt ist, daß die segmentierte abreibbare Beschichtung der vorliegenden Erfindung mit ihrer einzigartigen Struktur und Vielfalt von Materialkombinationen auf maschinenspezifische Strömungskanalsegment-Anwendungen zugeschnitten werden kann. Der Ansatz mit den drei Schichten schafft ein Mittel, den Vorteil thermischer Langzeit-Isolierung, der durch die Anfangsschichten (Schicht 18 und Schicht 20) geschaffen wird, und den Vorteil der Abreibbarkeit, der durch die Deckschicht (Schicht 22) geschaffen wird, auf eine gegebene Maschinenanwendung zuzuschneiden.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf detaillierte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute, daß verschiedene Veränderungen in Form und Detail durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann, obwohl die vorliegende Erfindung als eine segmentierte abreibbare keramische Beschichtung für Flugzeug-Gasturbinentriebwerks- Strömungskanalsegmente beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung andere mögliche Anwendungen haben, zu denen, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Wärmesperrbeschichtung auf Gasturbinenmaschinen- Bauteilen, wie Schaufeln, gehört, und als ein segmentiertes abreibbares keramisches Beschichtungssystem für Turbinenanwendungen zu Lande. Die vorliegende Erfindung kann auch in der Kraftfahrzeugindustrie als eine Beschichtung für Kraftfahrzeugmotor-Bauteile, wie Kolben, Anwendung finden.

Claims

1. Segmentiertes abreibbares keramisches Beschichtungssystem aufweisend:

ein metallisches Substrat (12),

eine MCrAlY-Bindungsbeschichtung (14) auf dem Substrat, und

eine segmentierte abreibbare keramische Beschichtung (16) auf der MCrAlY-Bindungsbeschichtung,

wobei die segmentierte abreibbare keramische Beschichtung drei keramische Schichten aufweist, zu denen eine Basisbeschichtung- Grundlagenschicht (18), die eine Schicht aus einem Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus mit Cerdioxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Magnesiumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Calciumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, und Gemischen davon, eine abreibbare Deckschicht (22), die Zirconiumdioxid aufweist, und eine Varianz-Zwischenschicht (20), die zusammensetzungsmäßig eine Mischung aus der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht ist, gehören, wobei die Varianz-Zwischenschicht zwischen der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht angeordnet ist, wobei die segmentierte abreibbare keramische Beschichtung eine Mehrzahl vertikaler Mikrorisse hat, und wobei die drei keramischen Schichten im wesentlichen aus Pulverteilchen bestehen, die zwecks erhöhter Abreibbarkeit vor der Abscheidung kugelförmig und hohl sind.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Basisbeschichtung- Grundlagenschicht (18) eine zwischen etwa 5 mil (0,127 mm) und etwa 15 mil (0,381 mm) dicke keramische Schicht ist, wobei die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Material mit einer Zusammensetzung aus mit weniger als etwa 12 Gew.-% Cerdioxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, einem Material mit einer Zusammensetzung aus mit weniger als etwa 12 Gew.-% Magnesiumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, einem Material mit einer Zusammensetzung aus mit weniger als etwa 12 Gew.-% Calciumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, einem Material mit einer Zusammensetzung aus mit weniger als etwa 12 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, und Gemischen davon.

3. System nach Anspruch 1, bei dem die Basisbeschichtung- Grundlagenschicht (18) ein Zusammensetzungsgemisch aus Aluminiumoxid und mit weniger als etwa 12 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid aufweist.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die abreibbare Deckschicht (22) eine zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa 55 mil (1,397 mm) dicke keramische Schicht ist, wobei die abreibbare Deckschicht ein Gemisch aus mit Cerdioxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Cerdioxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid aufweist.

5. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die abreibbare Deckschicht (22) eine zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa 55 mil (1,397 mm) dicke keramische Schicht ist, wobei die abreibbare Deckschicht ein Gemisch aus mit Magnesiumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Magnesiumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid aufweist.

6. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die abreibbare Deckschicht (22) eine zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa 55 mil (1,397 mm) dicke keramische Schicht ist, wobei die abreibbare Deckschicht ein Gemisch aus mit Yttriumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Yttriumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid aufweist.

7. System nach Anspruch 1, 2 oder 3 bei dem die abreibbare Deckschicht (22) ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus mit Cerdioxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Magnesiumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Calciumoxid vollständig stabilisertem Zirconiumdioxid und mit Yttriumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid.

8. System nach Anspruch 7, bei dem die abreibbare Deckschicht (22) zu im wesentlichen 100 Gew.-% eine Zusammensetzung aus mit Yttriumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat.

9. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die abreibbare Deckschicht (22) ein Gemisch aus mit 7 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und mit 20 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid aufweist.

10. System nach Anspruch 1, bei dem

die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht zwischen etwa 5 mil (0,127 mm) und etwa 15 mil (0,381 mm) dick ist, wobei die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht mit zwischen etwa 7 Gew.-% und etwa 12 Gew.- % Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid mit einer Teilchengröße von etwa 50 Mikrometern (0,050 mm) im mittleren Durchmesser aufweist,

die Varianz-Zwischenschicht zwischen etwa 3 mil (0,076 mm) und etwa 10 mil (0,254 mm) dick ist, wobei die Varianz- Zwischenschicht ein Zusammensetzungsgemisch aus der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht aufweist, und

die abreibbare Deckschicht zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa 55 mil (1,397 mm) dick ist, wobei die abreibbare Deckschicht mit 20 Gew.-% Yttriumoxid stabilisiertes Zirconiumdioxid aufweist.

11. Strömungskanalsegment, aufweisend das segmentierte abreibbare keramische Beschichtungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.

12. Dichtungssystem, aufweisend ein Strömungskanalsegment gemäß Anspruch 11 und ein in Wechselwirkung zusammenwirkendes Turbinenbauteil mit einer abreibenden Beschichtung auf einem Teil davon, so daß die abreibende Beschichtung zur Schaffung einer Abdichtung mit der segmentierten abreibbaren Beschichtung wechselwirken kann.

13. Verfahren zur Herstellung einer segmentierten abreibbaren keramischen Beschichtung, zu der eine Basisbeschichtung- Grundlagenschicht (18) eine Varianz-Zwischenschicht (20) und eine abreibbare Deckschicht (22) gehört, wobei das Verfahren aufweist:

Aufbringen der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht (18) auf ein mit MCrAlY bindungsbeschichtetes metallisches Substrat (12) unter Verwendung eines Sprühkopfes, der pulverförmiges Beschichtungsmaterial erhitzt und auf das metallische Substrat (12) treibt, wobei die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht (18) eine Schicht aus einem Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus mit Cerdioxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Magnesiumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Calciumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid, mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxid und Gemischen davon, wobei der Abstand zwischen dem Sprühkopf und der zu beschichtenden Oberfläche während der Herstellung der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht verändert wird,

Aufbringen der Varianz-Zwischenschicht (20) auf die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht (18) unter Verwendung eines Sprühkopfes, der pulverförmiges Beschichtungsmaterial erhitzt und auf die Basisbeschichtung-Grundlagenschicht (18) treibt, wobei die Varianz-Zwischenschicht ein Zusammensetzungsgemisch aus der Basisbeschichtung-Grundlagenschicht und der abreibbaren Deckschicht aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Kopf und der zu beschichtenden Oberfläche während der Herstellung der Varianz-Schicht konstant gehalten wird, und

Aufbringen der abreibbaren Deckschicht (22) auf die Varianz- Zwischenschicht (20) unter Verwendung eines Sprühkkopfes, der pulverförmiges Beschichtungsmaterial erhitzt und auf die Varianz- Zwischenschicht (20) treibt, wobei die abreibbare Deckschicht Zirconiumdioxid aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Kopf und der zu beschichtenden Oberfläche während der Herstellung der abreibbaren Deckschicht konstant gehalten wird, und wobei zwecks erhöhter Abreibbarkeit jede Schicht im wesentlichen aus Pulverteilchen, die vor der Abscheidung kugelförmig und hohl sind, besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Basisbeschichtung- Grundlagenschicht in einer Dicke zwischen etwa 5 mil (0,127 mm) und etwa 15 mil (0,381 mm) und die Varianz-Schicht in einer Dicke zwischen etwa 3 mil (0,076 mm) und etwa 10 mil (0,254 mm) hergestellt wird.

15. Segmentiertes abreibbares keramisches Beschichtungssystem, bestehend im wesentlichen aus einer segmentierten abreibbaren keramischen Schicht und einem mit MCrAlY bindungsbeschichteten Substrat, wobei die abreibbare keramische Schicht ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Yttriumoxid teilstabilisiertem Zirconiumoxid und mit Yttriumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumoxid hat, einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Cerdioxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Cerdioxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Magnesiumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Magnesiumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, und einem Material, das ein Zusammensetzungsgemisch aus mit Calciumoxid teilstabilisiertem Zirconiumdioxid und mit Calciumoxid vollständig stabilisiertem Zirconiumdioxid hat, bei dem die abreibbare keramische Schicht auf dem mit MCrAlY bindungsbeschichteten metallischen Substrat angeordnet ist, wobei die Schicht zwecks erhöhter Abreibbarkeit im wesentlichen aus Pulverteilchen, die vor der Abscheidung eine kugelförmige und hohle Morphologie haben, besteht.

16. Beschichtungssystem nach Anspruch 15, bei dem die keramische Schicht zwischen etwa 15 mil (0,381 mm) und etwa SS mil (1,397 mm) dick ist.