DE102010010770A1

DE102010010770A1 - Process for the electrochemical stripping of gas turbine components

Info

Publication number: DE102010010770A1
Application number: DE201010010770
Authority: DE
Inventors: Thiemo Ullrich; Marcel Schlösser; Michael Sies
Original assignee: Lufthansa Technik AG
Current assignee: Lufthansa Technik AG
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-15
Also published as: SG183901A1; EP2545210B1; WO2011110324A1; EP2545210A1

Abstract

Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen (1) aus Titanlegierungen oder rostfreien Stählen in einer Elektrolytlösung (2), wobei das Gasturbinenbauteil (1) auf der Oberfläche ein Mehrlagenschichtsystem aufweist und als Anode gepolt ist, und wobei die Elektrolytlösung (2) Natriumcarbonat und eine Tartratquelle umfasst.Method for the electrochemical stripping of gas turbine components (1) made of titanium alloys or stainless steels in an electrolyte solution (2), wherein the gas turbine component (1) has a multilayer system on the surface and is polarized as an anode, and wherein the electrolyte solution (2) is sodium carbonate and a tartrate source includes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The present invention relates to a method for the electrochemical stripping of gas turbine components having the features of the preamble of claim 1.

Bauteile in Gasturbinen, insbesondere in Flugzeugturbinen, unterliegen unterschiedlichen Anforderungen. Im vorderen Bereich der Gasturbine und im Bereich des Verdichters sind die auftretenden Temperaturen im Vergleich zum restlichen Teil der Turbine vergleichsweise gering und daher steht bei den in diesem Bereich eingesetzten Bauteilen weniger die Temperaturfestigkeit, sondern eher die Resistenz der eingesetzten Bauteile, insbesondere der Leit- und Laufschaufeln, gegen Oxidation, Korrosion und Erosion im Vordergrund. Dieser Verschleiß wird unter anderem durch feste Partikel, beispielsweise Sand und Staub, verursacht, die von der Gasturbine eingesaugt und mit der Gasströmung durch die Turbine bewegt werden. Die Bauteile können durch die erosive Wirkung der Partikel geschädigt werden, was zu Leistungseinbußen der Turbine führt und ein regelmäßiges Austauschen der teuren Bauteile erfordert. Um die Lebensdauer von den im Verdichter eingesetzten Leit- und Laufschaufeln zu erhöhen, werden sie mit Verschleißschutzschichten beschichtet. Im Laufe der Zeit nutzt sich aber auch diese Verschleißschutzschicht ab. Bevor die Verschleißschutzschicht im Zuge einer Routineüberholung der Gasturbine erneut auf die Turbinenschaufeln aufgebracht werden kann, müssen die Reste der alten Schicht von den Turbinenschaufeln entfernt werden. Ein solches Abziehen der Verschleißschutzschicht kann oft nicht ohne Schädigung des Grundmaterials der Turbinenschaufeln geschehen. Vor allem physikalische Verfahren, wie z. B. Sandstrahlen, sind immer mit einem Abtrag des Grundmaterials verbunden. Die ohnehin verhältnismäßig dünne Wandstärke der Turbinenschaufeln wird dadurch weiter verringert, wobei erschwerend hinzukommt, dass durch ein solches Abziehen der Verschleißschutzschicht auch die Dickenverhältnisse der Turbinenschaufeln und damit auch die Strömungsverhältnisse verändert werden können. Als Alternative zu physikalischen Methoden, wie z. B. dem Sandstrahlen, haben sich chemische bzw. elektrochemische Verfahren etabliert. Diese Verfahren werden in der Regel speziell für die jeweilige Kombination aus Grundwerkstoff und Schichtmaterial entwickelt, da je nach Art der Materialien unterschiedliche Parameter, wie bspw. Zusammensetzungen des flüssigen Mediums, Temperaturen, Spannungen, Stromstärken, pH-Werte oder Zusatzstoffe gewählt werden müssen. Manche Schichten können auch nur mit ganz speziellen Kathodengeometrien, gepulstem Strom oder anderen Hilfsmitteln in befriedigendem Maße von dem Grundwerkstoff abgezogen werden.Components in gas turbines, in particular in aircraft turbines, are subject to different requirements. In the front region of the gas turbine and in the region of the compressor, the temperatures occurring in comparison to the remaining part of the turbine are comparatively low and therefore is less used in the components used in this area, the temperature resistance, but rather the resistance of the components used, in particular the guide and Blades, against oxidation, corrosion and erosion in the foreground. This wear is caused inter alia by solid particles, such as sand and dust, which are sucked by the gas turbine and moved with the gas flow through the turbine. The components can be damaged by the erosive effect of the particles, resulting in performance losses of the turbine and requires a regular replacement of expensive components. To increase the service life of the blades and blades used in the compressor, they are coated with anti-wear coatings. Over time, however, this wear protection layer wears off as well. Before the wear protection layer can be re-applied to the turbine blades in the course of a routine overhaul of the gas turbine, the remnants of the old layer must be removed from the turbine blades. Such removal of the wear protection layer often can not be done without damaging the base material of the turbine blades. Especially physical processes, such. As sandblasting, are always associated with a removal of the base material. The already relatively thin wall thickness of the turbine blades is thereby further reduced, which aggravates added that by such removal of the wear protection layer, the thickness ratios of the turbine blades and thus the flow conditions can be changed. As an alternative to physical methods, such. As the sandblasting, chemical or electrochemical processes have been established. These methods are usually developed specifically for the particular combination of base material and layer material, since depending on the nature of the materials, different parameters, such as. Compositions of the liquid medium, temperatures, voltages, currents, pH or additives must be selected. Some layers can be deducted from the base material satisfactorily even with very special cathode geometries, pulsed current or other aids.

So wird beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 009 757 A1 eine solche, der Bauteilgeometrie angepasste Kathode beschrieben, die die Qualität des Entschichtens von Turbinenschaufeln verbessern soll. Zusätzlich zu der an die Turbinenschaufel angepassten Kathode wird hier auch ein gepulster Strom verwendet.For example, in the publication DE 10 2004 009 757 A1 describes such a component geometry adapted cathode, which is intended to improve the quality of the stripping of turbine blades. In addition to the cathode adapted to the turbine blade, a pulsed current is also used here.

Zum Abziehen einer anderen Beschichtung ist in der Patentschrift US 6 454 870 B1 ein elektrochemischer Abziehprozess, auch „Strippen” genannt, beschrieben, der besonders bauteilschonend ist und die Verschleißschutzschicht, in diesem Fall eine Chromoxidschicht, mit Hilfe eines auf Salzsäure basierenden Mediums entfernt.To peel off another coating is in the patent US 6,454,870 B1 describes an electrochemical stripping process, also called "stripping", which is particularly component-preserving and removes the wear-resistant layer, in this case a chromium oxide layer, with the aid of a hydrochloric acid-based medium.

Neuartige komplexe Verschleißschutzschichten ermöglichen es, einen immer höheren Verschleißschutz für Turbinenbauteile zu realisieren. Ein Beispiel für eine solche innovative Verschleißschutzschichtvariante ist ein so genanntes Mehrlagenschichtsystem, wobei das Mehrlagenschichtsystem ein oder mehrere übereinander angeordnete Schichtsysteme umfasst, wobei ein einzelnes Schichtsystem immer ein Metall und eine dem Metall elementverwandte Keramik (bspw. Cr und CrN) umfasst. Solche Mehrlagenschichtsysteme werden in der Vakuumbeschichtungstechnik vorzugsweise durch EB-PVD (Electron Beam Physical Vapour Deposition) Prozesse auf Gasturbinenbauteile aufgebracht.Novel complex wear protection layers make it possible to realize ever higher wear protection for turbine components. An example of such an innovative wear protection layer variant is a so-called multilayer system, wherein the multilayer system comprises one or more layer systems arranged one above the other, wherein a single layer system always comprises a metal and a ceramic element-related ceramic (for example Cr and CrN). Such multilayer systems are preferably applied to gas turbine components in the vacuum deposition technique by EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) processes.

In der Regel lassen sich keramische Schichten sehr viel schlechter als metallische Schichten durch elektrochemische Verfahren von Bauteilen lösen (aufgrund der meist geringen elektrischen Leitfähigkeit von Keramiken), wobei das Abziehen insbesondere dann problematisch ist, wenn mehrere artfremde Schichten gleichzeitig abgezogen werden sollen. Auch sind nicht alle elektrochemischen Verfahren generell bauteilschonend, so dass die zum Teil sehr aggressiven Medien auch den Grundwerkstoff des Bauteils angreifen können. Die aus dem Stand der Technik bekannten elektrochemischen Abziehverfahren können bei Gasturbinenbauteilen mit diesem Mehrlagenschichtsystem zu einem direkten flächenmäßigen Angriff des Grundwerkstoffs, aber auch zum interkristallinen Auflösen der Gefügestruktur führen. Die dabei eingesetzten Elektrolytlösungen, die sog. galvanischen Bäder, basieren beispielsweise auf geschmolzenem Natriumhydroxid (holten Salt Method) oder auf Salzsäure und können Werkstoffe wie Titanlegierungen oder Nickelbasislegierungen schädigen. Neben dem direkten flächenmäßigen Angriff des Grundwerkstoffs können solche Elektrolytlösungen auch interkristalline Korrosion im Grundwerkstoff auslösen. Bei einem solchen Angriff werden die Korngrenzen des Gefüges stärker als die Körner selber zersetzt, was dazu führt, dass ganze Körner aus dem Gefüge herausgelöst werden und der Grundwerkstoff nach und nach aufgelöst wird. Auch wenn diese Schadenswirkung optisch nicht so sichtbar ist wie die Erosion beim Sandstrahlen, so wird die Gefügestruktur des Grundwerkstoffs durch den Abziehvorgang deutlich geschwächt und die Bauteilfestigkeit verringert. Dieser Effekt tritt bei jedem durchgeführten Abziehvorgang erneut auf, so dass sich die Schadenswirkung des interkristallinen Angriffs über die Gesamtlebensdauer der Turbinenschaufel akkumuliert. Das Grundwerkstoffgefüge wird durch das für das routinemäßig durchgeführte Neuaufbringen der Verschleißschutzschicht nötige Strippen der alten Verschleißschutzschicht immer weiter verschlissen, was im Widerspruch zum eigentlichen Ziel der Wartung, nämlich gerade dem Vermeiden des Verschleißes der Turbinenteile, steht. Da für das beschriebene neue Mehrlagenschichtsystem noch kein schonendes Abziehverfahren bekannt ist, wird es in der Regel durch abrasive Strahlverfahren entfernt, was, wie oben beschrieben, auch einen Materialabtrag des Grundwerkstoffs und damit eine Bauteilschädigung mit sich bringt. Ein Beispiel für abrasive Strahlverfahren ist das Strahlen mit Aluminiumoxid (Korund), welches schon an sich einen hohen Materialabtrag (Erosion) verursachen kann und darüber hinaus in der Regel im Anschluss an die Molten Salt Method erfolgt.In general, ceramic layers are much worse than metallic layers by electrochemical methods of components solve (due to the usually low electrical conductivity of ceramics), the peeling is particularly problematic when several alien foreign layers to be removed simultaneously. Also, not all electrochemical processes are generally gentle on components, so that the sometimes very aggressive media can also attack the base material of the component. The electrochemical stripping methods known from the prior art can lead to a direct planar attack of the base material, but also to the intercrystalline dissolution of the microstructure in gas turbine components with this multilayer system. The electrolyte solutions used in this process, known as galvanic baths, are based on, for example, molten sodium hydroxide (salt method) or hydrochloric acid and can damage materials such as titanium alloys or nickel-base alloys. In addition to the direct surface attack of the base material, such electrolyte solutions can also trigger intercrystalline corrosion in the base material. In such an attack, the grain boundaries of the structure are stronger than the grains themselves decomposed, which leads to whole grains are dissolved out of the structure and the base material is gradually dissolved. Also if this damage effect is not visually as visible as the erosion during sandblasting, the microstructure of the base material is significantly weakened by the stripping process and the component strength is reduced. This effect reoccurs every time a peel operation is performed, so that the damage effect of the intergranular attack accumulates over the entire life of the turbine blade. The basic material structure is increasingly worn away by the stripping of the old wear protection layer necessary for the routinely performed repainting of the wear protection layer, which is in contradiction to the actual aim of the maintenance, specifically the avoidance of wear of the turbine parts. Since no gentle removal process is known for the new multi-layer system described, it is usually removed by abrasive blasting process, which, as described above, also brings a material removal of the base material and thus a component damage. An example of abrasive blasting is the blasting with alumina (corundum), which in itself can cause a high material removal (erosion) and beyond that usually takes place after the Molten Salt Method.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schonendes Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.The invention is therefore based on the object to provide a gentle method for electrochemical stripping of gas turbine components and a corresponding apparatus for performing the method.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den zugehörigen Beschreibungen und der Zeichnung zu entnehmen.The invention achieves the object by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10. Further preferred embodiments of the invention can be taken from the subclaims and the associated descriptions and the drawing.

Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, in dem das zu entschichtende Gasturbinenbauteil aus rostfreiem Stahl oder einer Titanlegierung, welches ein Mehrlagenschichtsystem an der Oberfläche aufweist, in einer Elektrolytlösung als Anode gepolt wird und die Elektrolytlösung Natriumcarbonat und eine Tartratquelle umfasst. Das hier beschriebene Verfahren bietet wichtige Vorteile im Vergleich zu den bereits etablierten Verfahren, die zum Entschichten von Gasturbinenbauteilen angewandt werden. Wie sich in Versuchen herausgestellt hat, wird der Grundwerkstoff des Gasturbinenbauteils durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht angegriffen, wobei insbesondere der in anderen chemischen und physikalischen Verfahren beobachtete Materialabtrag bzw. die schädliche Veränderung der Gefügestruktur nicht stattfindet. Der Grund dafür ist, dass durch die Kombination von Natriumcarbonat und Tartrat eine Lösung geschaffen wird, die die elektrochemisch abgelösten Metallionen (bspw. Chromionen) der Mehrlagenschicht sehr effizient komplexiert und dadurch im galvanischen Bad in Lösung hält und der Grundwerkstoff beim Abziehen passiviert wird und damit einer Schädigung des Grundwerkstoffs zusätzlich entgegenwirkt. Die keramischen Komponenten des Mehrlagenschichtsystems können beim Entschichtungsvorgang als Schlamm anfallen.To solve the problem, according to the present invention, there is proposed a method in which the gas turbine stainless steel or titanium alloy gas turbine component having a multilayer film system on the surface is poled as an anode in an electrolytic solution, and the electrolytic solution comprises sodium carbonate and a tartrate source. The method described here offers important advantages compared to the already established methods used for stripping gas turbine components. As has been found in experiments, the base material of the gas turbine component is not attacked by the method according to the invention, wherein in particular the observed in other chemical and physical processes material removal or the harmful change in the microstructure does not take place. The reason for this is that the combination of sodium carbonate and tartrate creates a solution which very efficiently complexes the electrochemically detached metal ions (eg chromium ions) of the multilayer coating and thereby keeps them in solution in the galvanic bath and passivates the base material during stripping and thus additionally counteracts damage to the base material. The ceramic components of the multilayer system can be incurred as sludge during the stripping process.

Vorzugsweise weist die Elektrolytlösung einen pH-Wert von 10 bis 12 auf, da sich bei Versuchen herausgestellt hat, dass im pH-Bereich 10–12 die besten Ergebnisse erzielt werden können.Preferably, the electrolyte solution has a pH of 10 to 12, as it has been found in experiments that the best results can be achieved in the pH range 10-12.

Vorzugsweise wird als Tartratquelle Natrium-Kalium-Tartrat und/oder Natrium-Tartrat und/oder Weinsäure (die im pH-Bereich 10–12 auch als Tartrat vorliegt) verwendet. Diese Chemikalien sind einfach in großer Menge verfügbar und tragen auch umwelttechnischen Gesichtspunkten des galvanischen Prozesses Rechnung. So weist Natriumtartrat beispielsweise nur eine äußerst geringe bis gar keine Umweltrelevanz auf und ist als Lebensmittelzusatzstoff mit der Nummer E 335 zugelassen. Auch Natrium-Kalium-Tartrat ist als Lebensmittelzusatzstoff Nummer E 337 zugelassen, genauso wie Weinsäure als E 334. Zwar bedeutet eine Zulassung als Lebensmittelzusatz nicht, dass die Stoffe völlig harmlos sind, aber verglichen mit vielen anderen galvanischen Bädern, die industriell zum Entschichten eingesetzt werden, ist die Lebensmittelzulassung der erfindungsgemäßen Elektrolytlösungsbestandteile ein klares Indiz für dessen Umweltverträglichkeit.Preferably, the tartrate source used is sodium potassium tartrate and / or sodium tartrate and / or tartaric acid (which is also present as tartrate in the pH range 10-12). These chemicals are readily available in large quantities and also take into account environmental aspects of the galvanic process. For example, sodium tartrate has very little or no environmental relevance and is approved as a food additive with the number E 335. Also, sodium potassium tartrate is approved as a food additive number E 337, as well as tartaric acid as E 334. Although a food additive approval does not mean that the substances are completely harmless, but compared to many other galvanic baths used industrially for stripping , the food approval of the electrolyte solution components according to the invention is a clear indication of its environmental compatibility.

Idealerweise ist die Temperatur der Elektrolytlösung im Bereich von 50–80°C, vorzugsweise im Bereich von 60–70°C. Bekannterweise hat die Temperatur einen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen. Im Bereich von 40–80°C, vorzugsweise 60–70°C, können die besten Ergebnisse erzielt werden, der galvanische Prozess verläuft kontrolliert, und es können sehr kurze Prozesszeiten (bis zu zwei Stunden) erreicht werden. Neben der Badtemperatur wird auch die Fremdmetallkonzentration in der Lösung überwacht und bei einem Überschreiten eines definierten Grenzwertes wird die Lösung entsprechend der üblichen Vorschriften entsorgt.Ideally, the temperature of the electrolyte solution is in the range of 50-80 ° C, preferably in the range of 60-70 ° C. It is known that temperature has a significant influence on the rate of chemical reactions. In the range of 40-80 ° C, preferably 60-70 ° C, the best results can be achieved, the galvanic process is controlled, and very short process times (up to two hours) can be achieved. In addition to the bath temperature and the foreign metal concentration is monitored in the solution and when exceeding a defined limit, the solution is disposed of according to the usual regulations.

Vorzugsweise ist die an das Gasturbinenbauteil angelegte Spannung im Bereich von 3–8 V, vorzugsweise 4–6 V. Die anzulegende Spannung richtet sich nach dem zu entschichtenden Bauteil, wobei der angegebene Bereich für die Mehrzahl von Gasturbinenbauteilen aus Titanlegierungen oder rostfreiem Stahl ideal ist. Zu hohe Spannungen können zu unerwünschtem Grundmaterialabtrag führen, daher muss die angelegte Spannung durch eine Spannungsversorgung konstant gehalten werden. Vorzugsweise wird die Spannung dabei langsam auf das gewünschte Niveau heraufgeregelt, um ein schonendes Abziehverfahren zu gewährleisten.Preferably, the voltage applied to the gas turbine component is in the range of 3-8 V, preferably 4-6 V. The voltage to be applied depends on the component to be stripped, the stated range being ideal for the majority of gas turbine components made of titanium alloys or stainless steel. Too high voltages can lead to unwanted material removal, so the applied voltage must be kept constant by a power supply. Preferably, the tension is slow on the desired level up regulated to ensure a gentle removal process.

Vorzugsweise wird Stahl als Kathodenmaterial verwendet. Da das Kathodenmaterial signifikanten Einfluss auf die Qualität des Abziehverfahrens haben kann, muss ein Kathodenwerkstoff gewählt werden, der sich möglichst positiv auf die Qualität des Abziehverfahrens auswirkt. Im erfindungsgemäßen Verfahren führt Stahl als Kathodenmaterial zu den besten Ergebnissen.Preferably, steel is used as the cathode material. Since the cathode material can have a significant influence on the quality of the peeling process, it is necessary to choose a cathode material which has the greatest possible positive effect on the quality of the peeling process. In the process according to the invention, steel as the cathode material gives the best results.

Besonders gut geeignet ist das beschriebene Verfahren zum Entschichten von Mehrlagenschichtsystemen, die die keramischen Komponenten CrN, CrAlN, TiN, oder TiAlN enthalten.The method described is particularly suitable for stripping multilayer film systems containing the ceramic components CrN, CrAlN, TiN, or TiAlN.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert. In der Figur ist im Einzelnen zu erkennen:The invention will be explained in more detail with reference to a concrete embodiment with the aid of a figure. The figure shows in detail:

1: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum elektrochemischen Entschichten eines Gasturbinenbauteils. 1 : Schematic representation of a device for the electrochemical stripping of a gas turbine component.

In der 1 ist ein Behälter 4 zu sehen, der eine Elektrolytlösung 2 enthält. Ferner ist eine Absenkvorrichtung 6 vorgesehen, mit der ein Gasturbinenbauteil 1 in die Elektrolytlösung 2 herabgesenkt wird. Das Gasturbinenbauteil 1 wurde vorher von Öl, Fett, Schmutz oder anderen Verunreinigungen gesäubert. Solche Verunreinigungen können sich negativ auf das Abziehverfahren auswirken und sollten daher sorgfältig mit bekannten Mitteln entfernt werden.In the 1 is a container 4 to see an electrolytic solution 2 contains. Furthermore, a lowering device 6 provided with a gas turbine component 1 into the electrolyte solution 2 is lowered. The gas turbine component 1 was previously cleaned of oil, grease, dirt or other contaminants. Such contaminants may adversely affect the stripping process and should therefore be carefully removed by known means.

Das Gasturbinenbauteil 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Titanlegierung oder rostfreiem Stahl und weist an der Oberfläche ein Mehrlagenschichtsystem auf. Die Absenkvorrichtung 6 bildet gleichzeitig die Anode und ist mit einer Spannungsversorgung 5 verbunden, die wiederum mit einer Kathode 8 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Absenkvorrichtung 6 so gestaltet, dass sie mehrere Gasturbinenbauteile 1 gleichzeitig aufnehmen und absenken kann. Vorteilhafterweise können dabei auch individuelle Spannungen für verschiedene Gasturbinenbauteile 1 eingestellt werden, falls dies bspw. aufgrund von Größen- und/oder Geometrieunterschieden vorteilhaft oder nötig ist. Die Spannungsversorgung 5 dient generell dazu, an Gasturbinenbauteile 1 eine positive Spannung anzulegen, sie als Anode zu schalten, und an die Kathode 8 eine negative Spannung anzulegen. Die Kathode 8 kann dabei so ausgeführt sein, dass sie als gesondertes Bauteil ausgebildet ist und in die Elektrolytlösung 2 herabgelassen wird oder in der Elektrolytlösung 2 fest installiert ist oder, wie in diesem Ausführungsbeispiel, durch den Behälter 4 selbst realisiert wird und damit die Elektrolytlösung 2 großflächig umgibt. Die Kathode 8 bzw. der Behälter 4 ist vorzugsweise aus Stahl und nach Außen hin isoliert, bspw. durch einen Kunststoffüberzug. Hier zeichnet sich einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ab, da die Kathodengeometrie verhältnismäßig simpel sein kann. Eine besondere, auf die Geometrie des Gasturbinenbauteils 1 genau angepasste Kathodengeometrie ist nicht erforderlich. Das Verfahren ist dadurch mit deutlich geringerem Prozessaufwand als viele vergleichbare Verfahren nach dem Stand der Technik durchführbar. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne geometrisch konforme Kathode ist, dass auf einfache Weise sehr hohe Stückzahlen gleichzeitig entschichtet werden können. Um den Prozessaufwand weiter zu minimieren, kann die Kathode 8 auch vorzugsweise so gestaltet sein, dass sie leicht ausgetauscht werden kann. Sollte sich die Kathode 8 in irgendeiner Form abnutzen, kann sie durch diese Austauschmöglichkeit einfach ersetzt werden und das Verfahren muss deswegen nicht lange unterbrochen werden.The gas turbine component 1 is in this embodiment of a titanium alloy or stainless steel and has on the surface of a multi-layer system. The lowering device 6 forms at the same time the anode and is with a voltage supply 5 connected, in turn, with a cathode 8th connected is. Preferably, the lowering device 6 designed to have multiple gas turbine components 1 can record and lower at the same time. Advantageously, individual voltages for different gas turbine components can also be used 1 be adjusted if, for example, due to size and / or geometry differences advantageous or necessary. The power supply 5 is generally used for gas turbine components 1 to apply a positive voltage, to switch it as an anode, and to the cathode 8th to apply a negative voltage. The cathode 8th can be designed so that it is designed as a separate component and in the electrolyte solution 2 is lowered or in the electrolyte solution 2 is permanently installed or, as in this embodiment, through the container 4 self-realization and thus the electrolyte solution 2 surrounds large area. The cathode 8th or the container 4 is preferably made of steel and insulated to the outside, for example by a plastic coating. This is one of the major advantages of the method according to the invention, since the cathode geometry can be relatively simple. A special, on the geometry of the gas turbine component 1 exactly adapted cathode geometry is not required. As a result, the method can be carried out with significantly less process complexity than many comparable methods according to the prior art. Another advantage of the method according to the invention without geometrically conforming cathode is that in a simple manner very high numbers of pieces can be stripped at the same time. To further reduce the processing overhead, the cathode can 8th also preferably be designed so that it can be easily replaced. Should the cathode 8th wear in any form, it can be easily replaced by this exchange option and the process must therefore not be interrupted for a long time.

Die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 richtet sich nach dem Grundwerkstoffmaterial und umfasst für Gasturbinenbauteile 1, die aus einer Titanlegierung oder aus rostfreiem Stahl bestehen, Natriumcarbonat und eine Tartratquelle. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Elektrolytlösung Natriumcarbonat (150–250 g/l) und entweder Natriumtartrat (60–90 g/l), Natrium-Kalium-Tartrat (60–90 g/l) oder Weinsäure (25–40 g/l) in einer Zusammensetzung, die einen pH-Wert im Bereich 10 bis 12 aufweist. Die eingesetzten chemischen Komponenten im hier beschriebenen Verfahren bieten wichtige Vorteile im Vergleich zu den bereits etablierten Verfahren. Die eingesetzten Grundwerkstoffe werden nicht angegriffen; der in anderen chemischen und physikalischen Verfahren beobachtete Materialabtrag bzw. die Änderung in der Gefügestruktur findet nicht statt. Die Temperatur der Elektrolytlösung 2 wird über eine Temperaturregelung 3 auf 60–70°C eingestellt. Die über die Spannungsversorgung 5 an das Gasturbinenbauteil 1 angelegte Spannung wird langsam von 0 V auf 4–6 V angehoben und so lange gehalten, bis das Mehrlagenschichtsystem vom Gasturbinenbauteil 1 abgezogen ist. Je nach Alter der Elektrolytlösung 2 ist die ideale Haltezeit unterschiedlich. Es wird anhand von Erfahrungswerten und optischer Inspektion der genaue Zeitpunkt bestimmt, an dem das Mehrlagenschichtsystem komplett vom Gasturbinenbauteil 1 abgelöst ist, und das Gasturbinenbauteil 1 durch die Absenkvorrichtung 6 aus der Elektrolytlösung 2 herausgehoben werden soll. Rückstände des Mehrlagenschichtsystems können dabei ggf. mit einer weichen Bürste entfernt werden. Über ein Badmonitoring 7 kann die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 periodisch kontrolliert werden. Dabei kann auch die Konzentration von Metallverunreinigungen in der Elektrolytlösung 2 überwacht werden. Ggf. wird veranlasst eine frische Elektrolytlösung 2 zu präparieren. Die verbrauchte Elektrolytlösung 2 muss dann nach geltenden Vorschriften entsorgt werden. Da die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 verglichen mit anderen galvanischen Bädern verhältnismäßig umweltverträglich ist, ist das Entsorgen nicht nur entsprechend einfach und damit günstig, sondern darüber hinaus auch aus ökologischer Sicht vorteilhaft und komplettiert so das erfindungsgemäße schonende elektrochemische Verfahren zum Entschichten von Mehrlagenschichtsystemen von Gasturbinenbauteilen.The composition of the electrolyte solution 2 depends on the base material and includes for gas turbine components 1 made of titanium alloy or stainless steel, sodium carbonate and a tartrate source. In this embodiment, the electrolyte solution comprises sodium carbonate (150-250 g / l) and either sodium tartrate (60-90 g / l), sodium potassium tartrate (60-90 g / l) or tartaric acid (25-40 g / l). in a composition that has a pH in the range 10 to 12 having. The chemical components used in the process described here offer important advantages compared to the already established processes. The base materials used are not attacked; the material removal or the change in the microstructure observed in other chemical and physical processes does not take place. The temperature of the electrolyte solution 2 is about a temperature control 3 set to 60-70 ° C. The over the voltage supply 5 to the gas turbine component 1 applied voltage is slowly raised from 0 V to 4-6 V and held until the multi-layer system from the gas turbine component 1 is deducted. Depending on the age of the electrolyte solution 2 the ideal holding time is different. Based on empirical values and optical inspection, the exact time at which the multilayer coating system is completely removed from the gas turbine component is determined 1 detached and the gas turbine component 1 through the lowering device 6 from the electrolyte solution 2 should be highlighted. Residues of the multi-layer system can be removed if necessary with a soft brush. About a bath monitoring 7 can the composition of the electrolyte solution 2 be checked periodically. It may also be the concentration of metal impurities in the electrolyte solution 2 be monitored. Possibly. causes a fresh electrolyte solution 2 to prepare. The used electrolyte solution 2 must then be disposed of according to current regulations. Because the composition of the electrolyte solution 2 Compared with other galvanic baths is relatively environmentally friendly, the disposal is not only correspondingly simple and therefore inexpensive, but also advantageous from an ecological point of view, thus completing the inventive gentle electrochemical process for stripping of multilayer systems of gas turbine components.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: GasturbinenbauteilGas turbine component
22: Elektrolytlösungelectrolyte solution
33: Temperaturregelungtemperature control
44: Behältercontainer
55: Spannungsversorgungpower supply
66: Absenkvorrichtunglowering
77: BadmonitoringBadmonitoring
88th: Kathodecathode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004009757 A1 [0003]
US 6454870 B1 [0004]

Claims

Process for the electrochemical stripping of gas turbine components ( 1 ) of titanium alloys or stainless steels in an electrolyte solution ( 2 ), wherein the gas turbine component ( 1 ) has a multilayer system on the surface and is poled as the anode, characterized in that the electrolyte solution ( 2 ) Sodium carbonate and a tartrate source.

Method according to claim 1, characterized in that the electrolyte solution ( 2 ) has a pH of 10 to 12.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that as a tartrate source sodium potassium tartrate and / or sodium tartrate and / or tartaric acid is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the electrolyte solution ( 2 ) is in the range of 40-80 ° C, preferably 60-70 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage applied to the gas turbine component in the range of 3-8 V, preferably 4-6 V is located.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system comprises at least one layer system of Cr and CrN.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system comprises at least one layer system of Ti and TiN.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system comprises at least one layer system of Cr and CrAlN.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system comprises at least one layer system of Ti and TiAlN.

Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, characterized in that a cathode ( 8th ), which of the electrolyte solution ( 2 ) assigned.

Device according to claim 10, characterized in that the cathode ( 8th ) is interchangeable.

Device according to claim 10 or 11, characterized in that the cathode ( 8th ) is made of steel.

Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that a plurality of gas turbine components ( 1 ) are simultaneously clamped.

Apparatus according to claim 13, characterized in that for each gas turbine component ( 1 ) A different high voltage is adjustable.