DE4303137C2 - Verfahren zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbauteilen - Google Patents

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 abrasives Strahlen oder Schleifen eingesetzt. Bei dünnwandigen Komponenten wie hohlen Triebwerksschaufeln oder kompliziert geformten Strukturen, wie Ringbrennkammern sind diese Verfahren nicht einsetzbar.

Aus der Druckschrift, Simon, Thoma, Angewandte Oberflächentechnik für metallische Werkstoffe, Carl Hauser Verlag, München, Wien, 1985, Seiten 255 bis 257 ist bekannt, daß Oxide chemisch sehr resistent sind. Sie können im Ganzen abgelöst werden, wenn die Haftschicht aufgelöst wird und so die Oxidschicht unterwandert wird, wobei das Auflösen chemisch oder elektrochemisch erfolgen kann.

Ferner ist aus WO 91/13191 bekannt, daß die oxidische Schicht durch Gasblasendruck oder mechanisch abgesprengt werden kann, nachdem sie elektrolytisch gelockert wurde.

Ein sich anschließendes mechanisches Absprengen bewirkt, daß die Oberfläche des Metallbauteils deformiert wird und sich oxidische Splitter in die Oberfläche eingraben. Eine Gasblasenabsprengung setzt voraus, daß sich ein Gasblasendruck zwischen Metallbauteil und ab­ zusprengender Beschichtung aufbaut. Dazu ist eine Blasenentwicklung, die durch Erhitzen des Lösungsbades oder durch spezielle Reaktionen an der Bauteiloberfläche ausgelöst wird, erforderlich.

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

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

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 der erfindungsgemäßen 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.

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).

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 (2)

1. Verfahren zum Entfernen von Keramikschichten auf Metallbauteilen mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Tränken der Keramikschicht mit einem Elektrolyten,
• b) Elektrolytisches Abtragen einer metallischen Schicht von der Oberfläche des Metallbauteils,
• c) Tränken des Bauteils mit einer Flüssigkeit, Tieffrieren und anschließendes Auftauen der Flüssigkeit,
• d) Entfernen der beim Auftauen entstehenden Keramikbruchstücke.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbruchstücke durch Abspülen, Abreiben oder Trocknen und Abblasen entfernt werden.