DE4303137A1

DE4303137A1 - Verfahren zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbauteilen

Info

Publication number: DE4303137A1
Application number: DE19934303137
Authority: DE
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: HINREINER, WOLFGANG, 73235 WEILHEIM, DE
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: DE4303137C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Keramik schichten auf Metallbauteilen.

Metallische Bauteile werden im Triebwerksbau zum Verschleißschutz und zum Schutz vor hohen Temperaturen mit Keramikschichten bei spielsweise mittels Plasmaspritzen oder PVD belegt. Das Entfernen dieser Keramikschichten beispielsweise nach Beschädigung der Metallbauteilen mit Keramikschichten zur Instandsetzung der Metallbauteile ist in vielen Fällen nicht möglich oder äußerst schwierig. Zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbauteilen werden gegenwärtig spanabhebende Bearbeitungen wie Drehen oder Fräsen oder abrassives Strahlen oder Schleifen eingesetzt. Bei dünnwandigen Komponenten, wie hohlen Triebwerksschaufeln, oder kompliziert geformten Strukturen, wie Ringbrennkammern, sind diese Verfahren nicht einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbauteilen anzugeben, das eine mechanische Schädigung des Grundwerkstoffs vermeidet und oberflächenkonform das Entfernen einer Keramikschicht von einem Metallbauteil ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zunächst die Keramikschicht mit einem Elektrolyten getränkt wird und anschließend von der Ober fläche des Metallbauteils eine metallische Schicht in einem Elektro lysebad elektrolytisch abgetragen wird und schließlich die Keramik schicht abgesprengt, abgeschält oder abgespült wird.

Dieses Verfahren nutzt die herstellungs- oder betriebsbedingten Mikrorisse und offenen Poren von Keramikschichten auf Metallbau teilen. Der Elektrolyt kann über Kapillarkräfte oder mittels Druck und/oder Temperatur in die Keramikschicht infiltriert werden und nach Erreichen der Metalloberfläche eine Schicht der Bauteiloberfläche elektrolytisch auflösen. Das hat die Vorteile, daß ein Entfernen der Keramikschicht von Bauteilen beliebiger Geometrie kräftefrei ermöglicht wird, eine mechanische Schädigung des metallischen Grundwerkstoffs und eine Funktionsbeeinträchtigung des Bauteils unterbleibt.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich beim Entfernen von keramischen Wärmedämmschichten, wenn diese eine metallische Haft schicht als Zwischenschicht zwischen Bauteil und Wärmedämmschicht aufweisen. Bei diesen Keramikschichten kann vorteilhaft der Elektro lyt in seiner chemischen Zusammensetzung auf die Haftschicht abge stimmt werden, so daß nur die Haftschicht und nicht der Grundwerk stoff des Bauteils elektrolytisch angegriffen wird.

Bei einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens zum Absprengen der Keramikschicht wird das Bauteil nach der Elektrolyse mit einer Flüssigkeit getränkt und tiefgefroren. Nach dem Auftauen der Flüssig keit ist die Keramikschicht zu Keramikschichtbruchstücken vom Bau teil abgesprengt, so daß diese Keramikschichtbruchstücke entfernt werden können, beispielsweise durch Abspülen, Abreiben oder Trocknen und Abblasen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es in der Großserienfertigung oder -instandsetzung einsetzbar ist.

Zum Abschälen der Keramikschicht wird das Bauteil vorzugsweise nach der Elektrolyse getrocknet und kugelgestrahlt. Mit dem Kugel strahlen wird die Keramikschicht vorteilhaft gebrochen und zer stückelt und kann als Keramikpulver aufgefangen und bei Bedarf wieder verwertet werden.

Nach der Elektrolyse kann ein Spülschritt, mit dem eine Elektro lyse bekannterweise beendet wird, vorteilhaft zum Abspülen der Keramikschicht genutzt werden, indem vorzugsweise die Keramikschicht mit einem Wasserstrahl bearbeitet wird.

Die folgenden Beispiele sind bevorzugte Durchführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

Brennkammergehäuse werden zur Lebensdauerverlängerung mit plasma gespritzten Wärmedämmschichten ausgekleidet. Für den Reparatur fall ist diese Schicht zu entfernen. Das Bauteil wird hierzu in NaCl-Lösung (1 molar) für 2 Stunden eingelegt mit einer Form elektrode wird bei einer Stromdichte von 10 mA/cm² die Haftschicht zwischen Wärmedämmschicht und Metallbauteil anodisch oxidiert (5 Minuten). Dabei löst sich die Wärmedämmschicht vom Metallbauteil und wird teilweise noch im Elektrolyten abgespült.

Beispiel 2

Zum Schutz vor Titanfeuer werden Zwischenschichten aus plasmage spritzten Zirkoniumdioxidschichten auf metallischen Bauteilen im Strömungskanal eines Triebwerks eingesetzt. Für Reparaturzwecke läßt sich mit den im Beispiel 1 angegebenen Parametern die wärmedämmende Zwischenschicht ablösen nachdem eine titanfeuerhemmende Deckschicht aus Aluminium entfernt wurde.

Beispiel 3

Abdeckvorrichtungen beim Plasma- bzw. Flammspritzen müssen häufig von Wärmedämmschichten oder Wärmedämmschichtmaterial gereinigt werden. Auch hier können mit den Parametern aus Beispiel 1 die Schichten abgetragen werden.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbau teilen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Keramikschicht mit einem Elektrolyten getränkt wird und anschließend von der Oberfläche des Metallbauteils eine metallische Schicht in einem Elektrolysebad elektrolytisch abgetragen wird und schließlich die Keramikschicht abgesprengt, abgeschält oder abgespült wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ab sprengen der Keramikschicht das Bauteil nach der Elektrolyse mit einer Flüssigkeit getränkt und tiefgefroren wird und nach dem Auftauen der Flüssigkeit die Keramikschichtbruchstücke ent fernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ab schälen der Keramikschicht das Bauteil nach der Elektrolyse getrocknet und kugelgestrahlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abspülen der Keramikschicht das Bauteil nach der Elektrolyse mit einem Wasserstrahl bearbeitet wird.