DE102007022832A1

DE102007022832A1 - Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102007022832A1
Application number: DE102007022832A
Authority: DE
Inventors: Anton Albrecht; Wolfgang Eichmann; Georgios Dipl.-Ing. Paronis; Thomas Dr. Uihlein
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-20
Also published as: WO2008138301A1; CA2679308A1; US20100108538A1; EP2147134A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nämlich zum vollständigen oder teilweisen Entfernen einer mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung von der Oberfläche des Bauteils, wobei die Verschleißschutzbeschichtung mindestens eine relativ harte, keramische Lage und mindestens eine relativ weiche, metallische Lage umfasst. Erfindungsgemäß wird zum Entfernen der mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung das Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten positioniert, wobei das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm<SUP>2</SUP> und 20 A/dm<SUP>2</SUP> entschichtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bauteile einer Gasturbine, wie zum Beispiel die Laufschaufeln, sind zur Bereitstellung einer Oxidationsbeständigkeit, einer Korrosionsbeständigkeit oder auch einer Erosionsbeständigkeit an den Oberflächen mit speziellen Verschleißschutzbeschichtungen versehen. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs derselben einem Verschleiß oder können auf sonstige Art und Weise beschädigt werden. Zur Reparatur von Beschädigungen ist es in der Regel erforderlich, vom zu reparierenden Bauteil die Verschleißschutzbeschichtung bereichsweise, teilweise oder auch insgesamt zu entfernen bzw. abzutragen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Entschichten. Bei den Entschichtungsverfahren unterscheidet man solche, bei denen die Entschichtung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt.
Üblicherweise sind Verschleißschutzbeschichtungen als sogenannte Multilayer-Beschichtungen ausgeführt, die aus mehreren wechselweise auf das Gasturbinenbauteil aufgebrachten Lagen bestehen. So ist es z. B. möglich, dass eine als Multilayer-Beschichtung ausgeführte Verschleißschutzbeschichtung eine relativ weiche, metallische Lage und eine relativ harte, keramische Lage umfasst, die mehrfach wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebracht sind. Weiterhin sind aus der Praxis Verschleißschutzbeschichtungen bekannt, bei welchen mehr als zwei unterschiedliche Lagen wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebracht sind, so z. B. Multilayer-Beschichtungen aus jeweils vier wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebrachten Lagen, nämlich einer ersten, an die Werkstoffzusammensetzung des Gasturbinenbauteils angepassten metallischen und damit relativ weichen Lage, einer ebenfalls relativ weichen, metallischen Lage aus einem Metalllegierungswerkstoff, einer dritten, relativ harten gradierten Metall-Keramik-Lage sowie einer vierten relativ harten, keramischen Lage.
Aus dem Stand der Technik ist bislang kein Verfahren bekannt, mit Hilfe dessen als Multilayer-Beschichtungen ausgebildete Verschleißschutzbeschichtungen effektiv entfernt werden können, ohne dass die Gefahr von Beschädigungen des Grundwerkstoffs des Gasturbinenbauteils besteht.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Entschichtung eines Gasturbinenbauteils zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zur Entschichtung eines Gasturbinenbauteils im Sinne von Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird zum Entfernen der mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung das Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten positioniert, wobei das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm² und 20 A/dm² entschichtet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entschichten eines Bauteils verfügt über den Vorteil, dass Multilayer-Beschichtungen rückstandsfrei von der Oberfläche des zu entschichtenden Bauteils entfernt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Grundwerkstoff des zu entschichtenden Bauteils angegriffen und damit beschädigt wird. Insbesondere werden Titanbasislegierungen sowie Nickelbasislegierungen beim erfindungsgemäßen Entschichten nicht angegriffen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass Bauteile in einem einzigen Bad aus dem alkalischen Elektrolyten entschichtet werden können. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Entschichten eines Bauteils ist es demnach nicht erforderlich, mehrere unterschiedliche Bäder bereitzustellen.
Vorzugsweise wird das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil bei Raumtemperatur anodisch bearbeitet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bad zusätzlich zu dem alkalischen Elektrolyten zur Reduzierung der Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung ein Tensid. Als Elektrolyt wird insbesondere eine Natronlauge oder eine Kalilauge verwendet. Als Tensid wird insbesondere eine Fluortensid verwendet, und zwar in einer Menge, um die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn zu reduzieren.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in größerem Detail beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Entschichten von mit Multilayer-Verschleißschutzbeschichtungen beschichteten Bauteilen wie z. B. Gasturbinenbauteilen, wobei die Multilayer-Verschleißschutzbeschichtungen aus mindestens zwei unterschiedlichen, wechselweise hintereinander angeordneten Lagen, nämlich aus wechselweise hintereinander angeordneten keramischen, relativ harten Lagen sowie metallischen, relativ weichen Lagen gebildet sind.
Zum Entfernen einer Multilayer-Verschleißschutzbeschichtung von einem Bauteil und demnach zum Entschichten des Bauteils wird im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens das zu entschichtende Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten angeordnet. Das in alkalischen Elektrolyten positionierte Bauteil wird dann durch Anlegen eines elektrischen Stroms entschichtet, wobei mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm² und 20 A/dm² entschichtet wird.
Erfindungsgemäß erfolgt demnach die Entschichtung auf elektrochemischem Weg, wobei das zu entschichtende Bauteil vorwiegend anodisch bearbeitet wird, also beim Entschichten vorwiegend als Anode geschaltet ist. Während des Entschichtens kann das zu entschichtende Bauteil zur Effektivitätssteigerung der Entschichtung in definierten Zeitabständen kurzfristig auch als Kathode geschaltet werden.
Vorzugsweise erfolgt die Entschichtung des in dem alkalischen Elektrolyten positionierten Bauteils mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm² und 5 A/dm². Die Entschichtung wird dabei vorzugsweise unter Raumtemperatur durchgeführt.
Als alkalischer Elektrolyt findet vorzugsweise Natronlauge oder Kalilauge Verwendung.
Um beim Entschichten die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung zu reduzieren, wird vorzugsweise ein Bad verwendet, welches zusätzlich zum alkalischen Elektrolyten ein Tensid umfasst. Bei dem Tensid handelt es sich vorzugsweise um ein Fluortensid.
Dabei wird die Menge des Tensids derart bestimmt, dass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einem Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn, insbesondere auf einen Wert zwischen 25 dyn und 35 dyn, reduziert wird.
Dann, wenn das Bauteil nur an bestimmten Oberflächenabschnitten entschichtet werden soll, werden vor der Entschichtung nicht zu entschichtende Bereiche bzw. Abschnitte des Bauteils mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. mit einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt. Dies kann z. B. genutzt werden, wenn eine Gasturbinenschaufel ausschließlich im Bereich ihres Schaufelblatts, jedoch nicht im Bereich ihres Schaufelfußes, entschichtet werden soll. In diesem Fall wird dann der Schaufelfuß vor Anordnung der Gasturbinenschaufel im Bad mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effektive und schonende Entfernung von Multilayer-Beschichtungen von Bauteilen. Die Entschichtung erfolgt auf elektrochemischem Weg, wobei ein einziges Bad aus einem alkalischen Elektrolyten ausreichend ist. Es besteht nicht die Gefahr, dass der Grundwerkstoff des zu entschichtenden Bauteils abgetragen und damit beschädigt wird.

Claims

Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nämlich zum vollständigen oder teilweisen Entfernen einer mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung von der Oberfläche des Bauteils, wobei die Verschleißschutzbeschichtung mindestens eine relativ harte, keramische Lage und mindestens eine relativ weiche, metallische Lage umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen der mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung das Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten positioniert wird, und dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm² und 20 A/dm² entschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm² und 5 A/dm² entschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil anodisch entschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil bei Raumtemperatur entschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad zusätzlich zu dem alkalischen Elektrolyten zur Reduzierung der Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung ein Tensid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid in einer Menge verwendet wird, sodass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid in einer Menge verwendet wird, sodass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 25 dyn und 35 dyn reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Tensid ein Fluortensid verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Elektrolyt eine Natronlauge verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Elektrolyt eine Kalilauge verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nicht zu entschichtende Bereiche des Bauteils vor dem Anordnen des Bauteils im Bad mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt werden.