EP1598444A1 - Process to adjust the electric conductivity of a coating on a machine component by dry ice blasting, the electric conductivity being variable by pressure - Google Patents

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EP1598444A1 EP04010845A EP04010845A EP1598444A1 EP 1598444 A1 EP1598444 A1 EP 1598444A1 EP 04010845 A EP04010845 A EP 04010845A EP 04010845 A EP04010845 A EP 04010845A EP 1598444 A1 EP1598444 A1 EP 1598444A1
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  • the inventive method can be used in particular as a method for conductivity blasting of chromate / phosphate based coatings with dispersively distributed metal particles,
  • metal particles such as in EP 0 142 418 B1 or in EP 0 905 279 A1.
  • suitable Metals for the dispersively distributed metal particles are metals with regard to the material of the machine component can be used as a sacrificial anode and the in a jet treatment analogous to the above-described Compact and deform the behavior of the aluminum particles.
  • the blade body 3 is also provided with a base coat 4 provided, for example by means of a spraying process is applied to the base material.
  • the base coat 4 which in the exemplary embodiment has a total thickness of 25 micrometers or more, includes in the present embodiment an inorganic binder of chromate phosphate compounds and dispersively distributed metal particles, For example, spherical aluminum particles as a pigment. coatings based on chromate / phosphate, the dispersively distributed metal particles include and are suitable as a primer coating, and the composition of such coatings
  • EP 0 142 418 B1 discloses.
  • EP 0 905 279 A1 discloses similar coatings based on chromate / phosphate, which may additionally comprise a pigment. On the in this References described coatings is therefore in With regard to possible compositions of the basecoat Referenced.

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Abstract

Process for adjusting the electrical conductivity of a coating (4) of a turbine blade (1) comprises guiding a particle stream (8) of dry ice particles over the surface of the coating.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit einer durch Druck in ihrer elektrischen Leitfähigkeit veränderbaren Beschichtung eines Maschinenbauteils, in welchem ein Partikelstrahl über die Oberfläche der Beschichtung geführt wird. Derartige Verfahren Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit werden auch Leitfähigkeitsstrahlverfahren genannt. Sie kommen insbesondere zum Einstellen der Leitfähigkeit von Turbinenbauteilen, insbesondere von Gasturbinenbauteilen, zur Anwendung.The present invention relates to a method for adjusting the electrical conductivity of a pressure in their electrical conductivity changeable coating of a Machine component, in which a particle beam over the surface the coating is guided. Such methods Adjusting the electrical conductivity will also be conductivity blasting called. They come in particular to Adjusting the conductivity of turbine components, in particular of gas turbine components, for use.

Eine Gasturbine umfasst im einfachsten Fall einen Verdichter, eine Brennkammer sowie eine Turbine. Im Verdichter erfolgt ein Verdichten von angesaugter Luft, welcher anschließend ein Brennstoff beigemischt wird. In der Brennkammer erfolgt dann eine Verbrennung des Gemisches, wobei die Verbrennungsabgase der Turbine zugeführt werden, von der den Verbrennungsabgasen Energie entzogen und in mechanische Energie umgesetzt wird. Der Verdichter wird in der Regel von der Turbine angetrieben und umfasst eine Vielzahl von Verdichterschaufeln.A gas turbine in the simplest case comprises a compressor, a combustion chamber and a turbine. In the compressor takes place a compression of sucked air, which subsequently a Fuel is added. In the combustion chamber then takes place a combustion of the mixture, the combustion gases be supplied to the turbine, of the combustion exhaust gases Deprived of energy and converted into mechanical energy. The compressor is usually driven by the turbine and includes a plurality of compressor blades.

Beim Verdichten der Luft im Verdichter fällt Wasser aus, das in Verbindung mit anderen in der Luft enthaltenen Elementen ein Elektrolyt bilden kann, welches zu Korrosion und Erosion an den Verdichterschaufeln führen kann. Um die Korrosion und Erosion zu verhindern, können Verdichterschaufeln mit Beschichtungen versehen werden. Eine derartige Beschichtung besteht beispielsweise aus einer Grundbeschichtung und einer Deckbeschichtung. Als Grundbeschichtung kommt insbesondere eine Beschichtung in Frage, die einen anorganischen Binder aus Chrom-Phosphatverbindungen umfasst und bspw. sphärische Aluminiumteilchen enthält. Derartige Beschichtungen sind in EP 0 142 418 B1 oder in EP 0 905 279 A1 offenbart. Als Deckbeschichtung können beispielsweise Chrom-Phosphatverbindungen auf wässriger Basis mit inerten Füllstoffen und Färbpigmentierungen zur Anwendung kommen.When compressing the air in the compressor water falls out, the in connection with other elements contained in the air can form an electrolyte, causing corrosion and erosion can lead to the compressor blades. To the corrosion and To prevent erosion, can use compressor blades with coatings be provided. Such a coating exists for example, from a base coat and a Topcoat. As a primer coating comes in particular a coating in question, which is an inorganic binder from chromium-phosphate compounds and, for example, spherical Contains aluminum particles. Such coatings are in EP 0 142 418 B1 or in EP 0 905 279 A1. As a topcoat For example, chromium-phosphate compounds on an aqueous basis with inert fillers and color pigmentations come into use.

Die Schutzwirkung der Beschichtung besteht darin, dass das in der Grundbeschichtung eingebettete Aluminium zusammen mit dem (edleren) Metall der Turbinenschaufel eine galvanische Zelle bildet, in welcher das Aluminium die Anode, die sog. Opferanode, bildet, so dass die Oxidation bzw. die Korrosion im Aluminium stattfindet und nicht am Metall der Turbinenschaufel. Dazu muss die galvanische Zelle jedoch einen geschlossenen Stromkreis aufweisen. In der aufgesprühten Grundbeschichtung sind die sphärischen Aluminiumteilchen jedoch nach dem Aushärten durch die ausgehärteten Chrom-Phosphatverbindungen voneinander und vom Basismaterial der Turbinenschaufel isoliert. Dem Aushärten der Grundbeschichtung muss daher ein Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit der Grundbeschichtung folgen.The protective effect of the coating is that the in the base coating embedded aluminum together with the (nobler) metal of the turbine blade a galvanic cell in which the aluminum forms the anode, the so-called sacrificial anode, forms, so that the oxidation or corrosion in the Aluminum takes place and not on the metal of the turbine blade. For this, however, the galvanic cell must have a closed Have circuit. In the sprayed primer coat However, the spherical aluminum particles are after the Curing through the hardened chromium-phosphate compounds isolated from each other and from the base material of the turbine blade. The curing of the base coat must therefore Adjust the electrical conductivity of the base coat consequences.

Das Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit der Grundbeschichtung erfolgt heutzutage in der Regel mittels eines Strahlprozesses, in der Partikel, bspw. Korund, auf die Grundbeschichtung geblasen werden. Die auftreffenden Partikel sorgen dabei dafür, dass die Chrom-Phosphatverbindungen aufbrechen und die Aluminiumpartikel verdichtet werden. Gleichzeitig folgt in der Regel auch eine Verformung der Aluminiumpartikel. Diese Prozesse führen dazu, dass die Aluminiumpartikel sowohl untereinander als auch mit dem Basismaterial der Turbinenschaufel in Kontakt kommen und so beim Vorliegen eines Elektrolyts einen geschlossenen Stromkreis herstellen.Adjusting the electrical conductivity of the base coat Nowadays usually takes place by means of a Blasting process, in the particle, eg. Corundum, on the Priming be blown. The impinging particles ensure that the chromium-phosphate compounds break up and the aluminum particles are compacted. simultaneously usually follows a deformation of the aluminum particles. These processes cause the aluminum particles both with each other and with the base material of the Turbine blade come into contact and so in the presence of a Electrolyte to make a closed circuit.

Das Beeinflussen von Beschichtungen mittels Partikelstrahlen ist im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist in der US 3,676,963 ein Verfahren zum Entfernen unerwünschter Bereiche von thermoplastischen oder elastischen Materialien mittels eines Eisstrahls, d.h. eines Strahls mit Eispartikeln, beschrieben. Eine entsprechende Anwendung, in der statt Eispartikel Trockeneispartikel, also Partikel aus festem CO2, Verwendung finden, offenbart die US 3,702,519. Der Abtrag der unerwünschten Bereiche geschieht durch ein Unterkühlen und damit Verspröden der Kunststoffbereiche durch die kalten CO2-Partikel. Die versprödeten Bereiche werden dann durch weitere Partikel abgetragen.The influence of coatings by means of particle beams is known in the art. For example, US Pat. No. 3,676,963 describes a process for removing unwanted regions of thermoplastic or elastic materials by means of an ice jet, ie a jet of ice particles. A corresponding application in which instead of ice particles dry ice particles, that is to say particles of solid CO 2 , are used is disclosed in US Pat. No. 3,702,519. The removal of the unwanted areas is done by subcooling and thus embrittlement of the plastic areas by the cold CO 2 particles. The embrittled areas are then removed by further particles.

Die DE-A-205 87 66 zeigt ein Reinigungsverfahren für metallische, radioaktiv verseuchte Oberflächen von Niederschlägen mittels eines Eisstrahles. Für leicht lösliche Niederschläge auf der Oberfläche wird auch eine Verwendung von Trockeneis vorgeschlagen.DE-A-205 87 66 shows a cleaning process for metallic, radioactively contaminated surfaces of precipitation by means of an ice blast. For slightly soluble precipitation on the surface is also a use of dry ice proposed.

Die DE-C-196 36 305 zeigt ein Verfahren zum Beseitigen von Beschichtungen und Belägen von einer empfindlichen Unterlage. Es geht um Beläge wie Ruß, Moos, Schadstoffablagerungen und hochviskose, nicht schlagfeste oder schlagzähe Beschichtungen von Untergründen wie Holz, Kunststoffschäumen oder Sandstein. Mittels eines Trockeneis-Strahlverfahrens ist ein schonendes Entfernen der Beläge oder Beschichtungen von den empfindlichen Unterlagen möglich.DE-C-196 36 305 shows a method for eliminating Coatings and coverings from a sensitive surface. It is about deposits such as soot, moss, pollutant deposits and high-viscosity, non-impact or impact-resistant coatings of substrates such as wood, plastic foams or sandstone. By means of a dry ice blasting process is a gentle Remove the pads or coatings from the delicate ones Documents possible.

Vergleichbare Anwendungen des Trockeneis-Strahlens, etwa zum Entfernen von Silikondichtungen oder Lacken z.B. von Kunststoffformteilen oder anderen, formkritischen Grundkörpern sind in den folgenden Artikeln beschrieben: "Trockeneis-Strahlreinigen", A. Buinger, Kunststoffe 86 (1996) 1, Seite 58; "CO2 blast cleaning" Ken Lay, Rubber Technology International 1996, Seiten 268 bis 270; "Reinigen mit Trockeneisstrahlen in der Austauschmotorenfertigung", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, VDI-Z 140 (1998) 9, Seiten 70 bis 72; "Dry-ice blasting for cleaning: Process, optimization and application", G. Spur, E. Uhlmann, F. Elbing, Wear 233 bis 235 (1999), Seiten 402 bis 411; "Stoßkraftmessung beim Strahlen mit CO2-Pallets", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, ZWF 93 (1998) 6, Seiten 240 bis 243. Comparable applications of dry ice blasting, such as for removing silicone gaskets or paints, for example, from plastic moldings or other form-critical basic bodies are described in the following articles: "Dry Ice Blast Cleaning", A. Buinger, Kunststoffe 86 (1996) 1, page 58; "CO 2 blast cleaning" Ken Lay, Rubber Technology International 1996, pages 268 to 270; "Cleaning with dry ice blasting in the replacement engine production", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, VDI Z 140 (1998) 9, pages 70 to 72; "Dry-ice blasting for cleaning: Process, Optimization and Application", G. Spur, E. Uhlmann, F. Elbing, Wear 233 to 235 (1999), pages 402 to 411; "Impact force measurement when blasting with CO 2 -Palls", Eckardt Uhlmann, Bernhard Axmann, Felix Elbing, ZWF 93 (1998) 6, pages 240-243.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Leitfähigkeitsstrahlen einer Beschichtung eines Maschinenbauteils, insbesondere eines Turbinenbauteils, zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Leitfähigkeitsstrahlen nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.Object of the present invention is to provide an improved Method for conducting a coating of a Machine component, in particular a turbine component, for To make available. This task is performed by a procedure for conductivity blasting according to claim 1. The dependent ones Claims contain advantageous developments of Invention.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit einer durch Druck in ihrer elektrischen Leitfähigkeit veränderbaren Beschichtung eines Maschinenbauteils, insbesondere eines Turbinenbauteils, etwa einer Turbinenschaufel, wird ein Partikelstrahl über die Oberfläche der Beschichtung geführt, um Druck auf die Beschichtung auszuüben. Erfindungsgemäß findet dazu ein Partikelstrahl mit Trockeneispartikeln, d.h. ein Trockeneisstrahl, Verwendung. Das Einstellen der Leitfähigkeit kann dabei insbesondere zum Erhöhen der Leitfähigkeit dienen.In the inventive method for adjusting the electrical Conductance of a pressure in their electrical Conductivity changeable coating of a machine component, in particular a turbine component, such as a turbine blade, is a particle beam over the surface of the Coated to exert pressure on the coating. According to the invention, a particle beam with dry ice particles, i.e. a dry ice stream, use. The Adjusting the conductivity can in particular to increase serve the conductivity.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Durchführung an komplett mit Turbinenschaufeln bestückten Rotoren von Turbinen. Aufgrund des Wegfalls der Demontage der Läufer lassen sich die Stillstandzeiten im Revisionsfall verkürzen.The inventive method is particularly suitable for implementation on fully equipped with turbine blades Rotors of turbines. Due to the omission of dismantling the Runners can shorten the downtime in case of revision.

Das Verwenden von Trockeneisstrahlen bietet im Vergleich zum Verwenden von Sandstrahlen nach Stand der Technik u.a. folgende Vorteile:The use of dry ice blasting offers compared to Using sandblasting according to the prior art u.a. the following Advantages:

Wenn Sandstrahlen, beispielsweise mit Korund als Partikeln, zum Leitfähigkeitsstrahlen der Turbinenschaufeln Verwendung finden, so müssen benachbarte Baugruppen vor dem abrasiven Strahlmedium, d.h. den Korundkörnern, beispielsweise mittels Klebefolien oder anderen Mitteln, wie etwa Blechen geschützt werden. Das Trockeneisstrahlen schädigt dagegen weder das Schaufelsubstrat noch andere metallische Oberflächen oder Baugruppen, so dass im Gegensatz zur Verwendung von Sandstrahlen keine Schutzmaßnahmen zum Schützen benachbarter Baugruppen nötig sind.When sandblasting, for example with corundum as particles, for conductivity blasting the turbine blades use find, so must neighboring assemblies before the abrasive Blasting medium, i. the corundum grains, for example by means Adhesive films or other means, such as sheets protected become. Dry ice blasting, on the other hand, does not damage this Paddle substrate still other metallic surfaces or Assemblies, so unlike the use of sandblasting no protective measures to protect adjacent assemblies are necessary.

Zudem reinigt die Trockeneisbehandlung die Oberfläche, da möglicherweise vorhandene Verschmutzungen durch Fette, Öle und lose anhaftende Schichtbereiche sicher entfernt werden. Das Trockeneins selbst verursacht als Strahlenmittel keine störenden Rückstände, so dass ein Reinigungsprozess nach dem Strahlen nicht nötig ist. Im Unterschied dazu müssen beim Leitfähigkeitsstrahlen mittels Sandstrahlen störende Strahlenmittelrückstände von den bestrahlten Maschinenbauteilen entfernt werden, was ein aufwendiges Waschen, Wischen oder Abblasen erfordert.In addition, the dry ice treatment cleans the surface because possibly existing contamination by fats, oils and loosely adhering layer areas are safely removed. The dry stone itself does not cause any radiation disturbing residues, leaving a cleaning process after the Rays are not necessary. In contrast, at Conductivity rays by means of sandblasting interfering radiation residues from the irradiated machine components be removed, resulting in a complicated washing, wiping or Blowing off requires.

Die nach Abschluss des Leitfähigkeitsstrahlens vorliegende Leitfähigkeit der Beschichtung, mit anderen Worten der Widerstand der Beschichtung nach dem Leitfähigkeitsstrahlen, lässt sich durch Variation der verwendeten Strahlparameter festlegen. Die Strahlparameter beim Trockeneisstrahlen sind im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise so gewählt, dass kein abrasiver Abtrag der Beschichtung erfolgt, so dass die Beschichtungsdicke durch das Leitfähigkeitsstrahlen nicht verändert wird.The present after completion of the conductivity Conductivity of the coating, in other words the resistance the coating after the conductivity blasting leaves set by varying the beam parameters used. The beam parameters in dry ice blasting are in the invention Method preferably chosen so that no abrasive removal of the coating takes place, so that the coating thickness not changed by the conductivity rays becomes.

Weiterhin können die Strahlparameter beim Leitfähigkeitsstrahlen derart gewählt sein, dass der Widerstand der Beschichtung zwischen zwei Messsonden, die einen Abstand von 30 mm voneinander aufweisen, nach dem Leitfähigkeitsstrahlen nicht mehr als 250 Ohm, bspw. 50 Ohm oder weniger, insbesondere nicht mehr als 15 Ohm beträgt.Furthermore, the beam parameters in the case of conductivity radiation be chosen such that the resistance of the coating between two probes a distance of 30 mm from each other, after the conductivity rays not more than 250 ohms, for example 50 ohms or less, in particular not more than 15 ohms.

Als Strahlparameter eignen sich insbesondere der Strahldruck und/oder der Strahlabstand von der zu bestrahlenden Oberfläche der Beschichtung und/oder die Strahldauer, mit der die Oberfläche bestrahlt wird. Die geeigneten Parameterwerte hängen dabei von der Art der zur Bestrahlung verwendeten Düse ab. Der Strahldruck kann insbesondere etwa im Bereich vom 3 bis 12 bar, der Strahlabstand von der zu bestrahlenden Oberfläche etwa im Bereich von 10 bis 80 mm und die Strahldauer, mit der ein bestimmter Oberflächenabschnitt bestrahlt wird, etwa im Bereich von 2,5 bis 80 Sekunden liegen. Je nach Art der verwendeten Düse können diese Parameter jedoch auch über-oder unterschritten werden.The jet parameters are in particular the jet pressure and / or the beam distance from the surface to be irradiated the coating and / or the jet duration with which the Surface is irradiated. The appropriate parameter values depend thereby on the type of nozzle used for the irradiation from. The jet pressure can in particular be approximately in the range from 3 up to 12 bar, the beam distance from the surface to be irradiated approximately in the range of 10 to 80 mm and the beam duration, with which a certain surface section is irradiated, be in the range of 2.5 to 80 seconds. Depending on the type However, these parameters can also be over or under the nozzle used be fallen below.

Geeignete Parameterwerte sind bei Verwendung einer Laval-Strahldüse beispielsweise: Strahldrücke im Bereich von 3 bis 4 bar, insbesondere 3,5 bar; ein Strahlabstand von der zu bestrahlenden Oberfläche im Bereich von 40 bis 80 mm, insbesondere von 55 bis 70 mm; sowie eine Strahldauer, mit der ein bestimmter Oberflächenabschnitt bestrahlt wird, im Bereich von 50 bis 80 Sekunden, insbesondere von 60 bis 70 Sekunden. Mit den genanten Parameterwerten lässt sich insbesondere ein Leitfähigkeitsstrahlen realisieren, nach dessen Abschluss die Beschichtung eine Leitfähigkeit von nicht mehr als 25 Ohm und insbesondere nicht mehr als 15 Ohm aufweist, und bei dem kein abrasiver Abtrag der Beschichtung erfolgt.Suitable parameter values are when using a Laval jet nozzle For example: jet pressures in the range of 3 to 4 bar, in particular 3.5 bar; a beam distance from the one to be irradiated Surface in the range of 40 to 80 mm, in particular from 55 to 70 mm; and a jet duration, with a certain surface section is irradiated, in the area from 50 to 80 seconds, especially from 60 to 70 seconds. In particular, one can use the mentioned parameter values Conducting conduction realize, after its completion the Coating a conductivity of not more than 25 ohms and in particular not more than 15 ohms, and in which no abrasive removal of the coating takes place.

Vorzugsweise werden im erfindungsgemäßen Verfahren kälteempfindliche Teile des Maschinenbauteils vor dem Führen des Partikelstrahls über die Oberfläche der Beschichtung mit einem Schutz gegen die thermische Einwirkung des Trockeneis geschützt. Insbesondere gummiartige Dichtungen können einen derartigen Schutz für geboten erscheinen lassen, um ein Verspröden der Dichtungen zu vermeiden.Preferably, in the process according to the invention are sensitive to cold Parts of the machine component before guiding the particle beam over the surface of the coating with a Protected against the thermal impact of dry ice. In particular rubber-like seals can one such protection may be deemed to cause brittleness to avoid the seals.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Leitfähigkeitsstrahlen einer Beschichtung eines Maschinenbauteils kann insbesondere in ein Verfahren zur Neu- oder Wiederbeschichtung von Turbinenbauteilen integriert sein. Ein derartiges Neu- oder Wiederbeschichtungsverfahren kann das Aufbringen einer Grundbeschichtung und einer Deckbeschichtung umfassen. Das Leitfähigkeitsstrahlen erfolgt dann an der Grundbeschichtung vor dem Aufbringen der Deckbeschichtung. Dabei ist es vorteilhaft, wenn vor dem Auftragen der Deckbeschichtung ein Trocknen der Oberfläche der Grundbeschichtung erfolgt. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Wassereisrückstände auf der Oberfläche der Grundbeschichtung das Aufbringen der Deckbeschichtung beeinträchtigen. Wasserrückstände können dadurch entstehen, dass Trockeneisstrahlen der Grundbeschichtung das Bauteil abkühlt und daher Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche kondensiert. Bei starker Unterkühlung kann sich daher Wassereis auf der Bauteiloberfläche bilden. Das Wasser bzw. das Wassereis trocknet jedoch ohne weitere Maßnahmen bereits bei Raumtemperatur ab, so dass das Trocknen im einfachsten Fall bereits durch eine gewisse Wartezeit realisiert werden kann.The inventive method for the conductivity of a Coating of a machine component can in particular a process for new or recoating of turbine components be integrated. Such a new or recoating process may be the application of a primer coat and a topcoat. The conductivity rays then takes place on the base coat before application the topcoat. It is advantageous if before applying the topcoat, dry the surface the primer coating takes place. This way you can Avoiding water ice residues on the surface the base coat will affect the application of the top coat. Water residues can arise as a result Dry ice blasting of the base coat cools the part and therefore humidity condenses on the surface. In case of strong hypothermia, water ice can form form on the component surface. The water or the water ice dries without further measures already at room temperature off, so that drying in the simplest case already can be realized by a certain waiting time.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere als Verfahren zum Leitfähigkeitsstrahlen von Beschichtungen auf Chromat/Phosphat-Basis mit dispersiv verteilten Metallpartikeln, bspw. Aluminiumpartikeln, wie sie etwa in EP 0 142 418 B1 oder in EP 0 905 279 A1 offenbart sind, ausgestaltet sein. Geeignete Metalle für die dispersiv verteilten Metallpartikel sind Metalle, die im Hinblick auf das Material des Maschinenbauteils als Opferanode Verwendung finden können und die sich bei einer Strahlbehandlung analog zum eingangs beschriebenen Verhalten der Aluminiumteilchen verdichten und verformen.The inventive method can be used in particular as a method for conductivity blasting of chromate / phosphate based coatings with dispersively distributed metal particles, For example. Aluminum particles, such as in EP 0 142 418 B1 or in EP 0 905 279 A1. suitable Metals for the dispersively distributed metal particles are metals with regard to the material of the machine component can be used as a sacrificial anode and the in a jet treatment analogous to the above-described Compact and deform the behavior of the aluminum particles.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.

  • Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einer Turbinenschaufel als einem Maschinenbauteil während des Leitfähigkeitsstrahlens;
  • Fig. 2 zeigt den Ausschnitt aus Fig. 1 nach Fertigstellen der Gesamtbeschichtung.
    • Further features, properties and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a section of a turbine blade as a machine component during the conductivity radiation;
  • Fig. 2 shows the detail of Fig. 1 after completion of the overall coating.

    • In Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einer Turbinenschaufel 1 während des Leitfähigkeitsstrahlens dargestellt. Die Turbinenschaufel besteht aus einem Schaufelkörper 3, welcher aus einem Grundmaterial hergestellt ist. Als Grundmaterial kommt beispielsweise 12 bis 16-prozentiger Chrom (Nickel)-Stahl in Frage.FIG. 1 shows a detail of a turbine blade 1 during conductivity radiation. The turbine blade consists of a blade body 3, which consists of a base material is made. As base material comes For example, 12 to 16 percent chromium (nickel) steel in Question.

    Der Schaufelkörper 3 ist außerdem mit einer Grundbeschichtung 4 versehen, die beispielsweise mittels eines Spritzverfahrens auf das Basismaterial aufgebracht wird. Die Grundbeschichtung 4, die im Ausführungsbeispiel eine Gesamtdicke von 25 Mikrometern oder mehr besitzt, umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen anorganischen Binder aus ChromatPhosphat-Verbindungen und dispersiv verteilte Metallpartikel, bspw. sphärische Aluminiumteilchen als Pigment. Beschichtungen auf Chromat/Phosphat-Basis, die dispersiv verteilte Metallpartikel umfassen und sich als Grundbeschichtung eignen, sowie die Zusammensetzung derartiger Beschichtungen sind bspw. in EP 0 142 418 B1 offenbart. Die EP 0 905 279 A1 offenbart ähnliche Beschichtungen auf Chromat/Phosphat-Basis, die zudem ein Pigment umfassen können. Auf die in diesen Druckschriften beschriebenen Beschichtungen wird daher im Hinblick auf mögliche Zusammensetzungen der Grundbeschichtung Bezug genommen.The blade body 3 is also provided with a base coat 4 provided, for example by means of a spraying process is applied to the base material. The base coat 4, which in the exemplary embodiment has a total thickness of 25 micrometers or more, includes in the present embodiment an inorganic binder of chromate phosphate compounds and dispersively distributed metal particles, For example, spherical aluminum particles as a pigment. coatings based on chromate / phosphate, the dispersively distributed metal particles include and are suitable as a primer coating, and the composition of such coatings For example, in EP 0 142 418 B1 discloses. EP 0 905 279 A1 discloses similar coatings based on chromate / phosphate, which may additionally comprise a pigment. On the in this References described coatings is therefore in With regard to possible compositions of the basecoat Referenced.

    Nach dem Aufbringen der Grundbeschichtung 4 erfolgt ein Leitfähigkeitsstrahlen der Grundbeschichtung 4, um die nach dem Aufbringen noch nicht oder nur schwach elektrisch leitfähige Beschichtung in einen elektrisch leitfähigen Zustand zu überführen. Mittels einer beweglichen Düse 7, die über die Oberfläche der Grundbeschichtung 4 geführt wird und im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Laval-Strahldüse ausgeführt ist, werden Trockeneispartikel 8 (CO2-Partikel) mit einem Strahldruck von 3 bis 4 bar auf die Oberfläche der Grundbeschichtung geblasen. Dort, wo die Trockeneispartikel 8 auf die Oberfläche auftreffen, erfolgt einerseits ein Aufbrechen der nach dem Aufbringen verfestigten Chromat/Phosphat-Verbindung sowie ein Verdichten und Verformen der sphärischen Aluminiumteilchen. Diese Prozesse führen dazu, dass sich die Aluminiumteilchen nach dem Bestrahlen untereinander berühren und außerdem mit dem Basismaterial des Grundkörpers 3 in Berührung kommen und so die Leitfähigkeit herstellen.After application of the base coat 4, a conductivity blasting of the base coat 4 takes place in order to convert the coating, which is not or only slightly electrically conductive after application, into an electrically conductive state. By means of a movable nozzle 7, which is guided over the surface of the base coat 4 and is designed in the present embodiment as a Laval jet nozzle, dry ice particles 8 (CO 2 particles) are blown onto the surface of the base coat at a jet pressure of 3 to 4 bar. Where the dry ice particles 8 impinge on the surface, on the one hand, a break-up of the chromate / phosphate compound solidified after application and a compaction and deformation of the spherical aluminum particles take place. These processes cause the aluminum particles after irradiation touch each other and also come into contact with the base material of the base body 3 and thus produce the conductivity.

    Der Strahlabstand, d.h. Abstand der Düse 7 von der Oberfläche der Beschichtung 4, liegt bei Verwendung einer Laval-Strahldüse im Bereich von 40 bis 80 mm, insbesondere im Bereich von 55 bis 70 mm, und die Dauer, mit der ein Oberflächenbereich bestrahlt wird, liegt im Bereich von 50 bis 80 Sekunden, insbesondere von 60 bis 70 Sekunden. Bei Verwendung anderer Düsen können die für das Einstellen der Leitfähigkeit geeigneten Parameterwerte deutlich von denen bei Verwendung einer Laval-Strahldüse abweichen. Die geeigneten Parameterwerte können für die verwendete Düse bspw. empirisch ermittelt werden.The beam spacing, i. Distance of the nozzle 7 from the surface the coating 4, is when using a Laval jet nozzle in the range of 40 to 80 mm, especially in the range from 55 to 70 mm, and the duration with which a surface area is irradiated, is in the range of 50 to 80 Seconds, especially from 60 to 70 seconds. Using other nozzles can be used for adjusting the conductivity suitable parameter values significantly different from those when used deviate from a Laval jet nozzle. The appropriate parameter values can for example be determined empirically for the nozzle used become.

    Insbesondere konnte in Laborversuchen der Widerstand der Beschichtung 4 auf 15 Ohm verringert werden, wenn der Strahldruck 3,5 bar, der Strahlabstand von der Oberfläche der Beschichtung 70 mm und die Strahldauer, mit der ein Oberflächenabschnitt bestrahlt wird, 60 Sekunden betragen haben. Ein Widerstand von 10 Ohm konnte erzielt werden, wenn der Strahldruck 3,5 bar, der Strahlabstand 55 mm und die Strahldauer 60 Sekunden betragen haben. Im letzteren Fall erfolgte jedoch auch ein geringfügiges Abtragen der Beschichtung. Dieser Parametersatz sollte daher nicht Verwendung finden, wenn ein Abtragen der Beschichtung vollständig ausgeschlossen werden soll. Das Messen der Leitfähigkeit der Grundbeschichtung 4 erfolgt mittels zweier Messsonden, die einen Abstand von 30 mm voneinander haben. Es wird der Widerstand gemessen, den die Grundbeschichtung 4 einem Stromfluss zwischen den beiden Messsonden entgegensetzt.In particular, in laboratory experiments, the resistance of the coating 4 can be reduced to 15 ohms when the jet pressure 3.5 bar, the beam distance from the surface of the coating 70 mm and the blasting time with which a surface section is irradiated, have been 60 seconds. One Resistance of 10 ohms could be achieved when the jet pressure 3.5 bar, the beam spacing 55 mm and the beam duration 60 Seconds have been. In the latter case, however also a slight removal of the coating. This parameter set should therefore not be used when a Removal of the coating completely excluded should. Measuring the conductivity of the base coat 4 takes place by means of two measuring probes, which are a distance of 30 mm from each other. The resistance is measured the base coat 4 a current flow between the two Opposing probes.

    Nach dem Leitfähigkeitsstrahlen der Oberfläche der Grundbeschichtung 4 erfolgt ein Trocknen der Oberfläche, um Wasser bzw. Wassereisrückstände, die sich aufgrund der Abkühlung der Oberfläche beim Strahlen niederschlagen können, zu entfernen. Nachdem etwaige Wassereisrückstände abgetrocknet sind, wird die Deckbeschichtung auf die Grundbeschichtung aufgebracht. Der in Figur 1 gezeigte Ausschnitt der Turbinenschaufel ist in Figur 2 nach dem Aufbringen der Deckbeschichtung 9 gezeigt. Die Deckbeschichtung 9 umfasst bspw. Chromat/Phosphat-Verbindungen mit inerten Füllstoffen. Sie wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form einer wässrigen Lösung bis zu einer Dicke von 5 bis 15 Mikrometern aufgebracht und aushärten gelassen. Beschichtungen auf Chromat/Phosphat-Basis mit inerten Füllstoffen, die sich als Deckbeschichtung eignen, und die Zusammensetzung derartiger Beschichtungen sind bspw. in EP 0 142 418 B1 oder EP 0 905 279 A1 offenbart. Auf die in diesen Druckschriften beschriebenen Beschichtungen wird daher im Hinblick auf mögliche Zusammensetzungen der Deckbeschichtung Bezug genommen.After conductivity blasting of the surface of the base coat 4, the surface is dried to give water or water ice residues, due to the cooling of the Surface can precipitate when blasting, remove. After any water ice residues are dried off, is the top coat is applied to the base coat. The section of the turbine blade shown in Figure 1 is shown in Figure 2 after the application of the top coat 9. The topcoat 9 includes, for example, chromate / phosphate compounds with inert fillers. It will be in the present Embodiment in the form of an aqueous solution up to 5 to 15 microns thick and hardened calmly. Coatings based on chromate / phosphate with inert fillers which are suitable as topcoats, and the composition of such coatings are, for example. in EP 0 142 418 B1 or EP 0 905 279 A1. On the in Therefore, coatings described in these references will be with regard to possible compositions of the topcoat Referenced.

    Im beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Grundbeschichtung 4 lediglich eine einzige Schicht. Es ist jedoch auch möglich, dass die Grundbeschichtung 4 selbst aus zwei oder mehr Schichten aufgebaut ist.In the described embodiment, the base coating comprises 4 only a single layer. However, it is also possible that the base coat 4 itself of two or more layers is built up.

    Claims (11)

    Verfahren zum Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit einer durch Druck in ihrer elektrischen Leitfähigkeit veränderbaren Beschichtung (4) eines Maschinenbauteils (1), insbesondere eines Turbinenbauteils, bei dem zum Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit ein Partikelstrahl (8) über die Oberfläche der Beschichtung (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikelstrahl (8) ein Trockeneinsstrahl aus Trockeneispartikeln Verwendung findet.Method for adjusting the electrical conductivity of a coating (4) of a machine component (1), in particular a turbine component, which can be changed by pressure in its electrical conductivity, in which a particle jet (8) is guided over the surface of the coating (4) to set the electrical conductivity , characterized in that a dry jet of dry ice particles is used as particle jet (8). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlparameter beim Bestrahlen derart gewählt sind, dass kein abrasiver Abtrag der Beschichtung (4) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the beam parameters are selected during irradiation such that no abrasive removal of the coating (4). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlparameter beim Bestrahlen derart gewählt sind, dass der Widerstand der Beschichtung (4) zwischen zwei Messsonden, die einen Abstand von 30 mm voneinander aufweisen, nach dem Leitfähigkeitsstrahlen nicht mehr als 250 Ohm beträgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the beam parameters are selected during irradiation such that the resistance of the coating (4) between two probes, which have a distance of 30 mm from each other, after the conduction of radiation is not more than 250 ohms. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlparameter der Strahldruck und/oder der Strahlabstand von der Oberfläche der Beschichtung (4) und/oder die Strahldauer, mit der ein Abschnitt der Oberfläche der Beschichtung (4) bestrahlt wird, Verwendung findet bzw. finden.A method according to claim 2 or 3, characterized in that is used as beam parameters of the jet pressure and / or the beam distance from the surface of the coating (4) and / or the jet duration, with which a portion of the surface of the coating (4) is irradiated or find. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestrahlen ein Strahldruck im Bereich von 3 bis 12 bar und/oder ein Strahlabstand im Bereich von 10 bis 80 mm und/oder eine Strahldauer im Bereich von 2,5 bis 80 Sekunden zur Anwendung kommt bzw. kommen. A method according to claim 4, characterized in that during irradiation, a jet pressure in the range of 3 to 12 bar and / or a jet distance in the range of 10 to 80 mm and / or a jet duration in the range of 2.5 to 80 seconds is used or . come. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestrahlen eine Laval-Strahldüse Verwendung findet und ein Strahldruck im Bereich von 3 bis 4 bar und/oder ein Strahlabstand im Bereich von 40 bis 80 mm und/oder eine Strahldauer im Bereich von 50 bis 80 Sekunden zur Anwendung kommt bzw. kommen.A method according to claim 5, characterized in that during irradiation, a Laval jet nozzle is used and a jet pressure in the range of 3 to 4 bar and / or a beam spacing in the range of 40 to 80 mm and / or a jet duration in the range of 50 to 80 Seconds apply or come. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kälteempfindliche Teile des Maschinenbauteils (1) vor dem Führen des Partikelstrahls (8) über die Oberfläche der Beschichtung (4) mit einem Schutz gegen die thermische Einwirkung des Trockeneises geschützt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that cold-sensitive parts of the machine component (1) are protected against the thermal action of the dry ice prior to guiding the particle beam (8) over the surface of the coating (4). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in ein Verfahren zum Neu- oder Wiederbeschichten von Turbinenbauteilen (1) integriert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is integrated in a method for re-coating or re-coating of turbine components (1). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Neu- oder Wiederbeschichten das Aufbringen einer Grundbeschichtung (4) und einer Deckbeschichtung (9) umfasst, das Leitfähigkeitsstahlen an der Grundbeschichtung (4) erfolgt, und die Deckbeschichtung (9) nach dem Leitfähigkeitsstrahlen aufgetragen wird.A method according to claim 8, characterized in that the recoating or re-coating comprises the application of a base coat (4) and a top coat (9), the conductive steel is applied to the base coat (4), and the top coat (9) is applied after the conductivity blasting , Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Leitfähigkeitsstrahlen und vor dem Auftragen der Deckbeschichtung (9) ein Trocknen der Oberfläche der Grundbeschichtung (4) erfolgt.A method according to claim 9, characterized in that after the conductive blasting and before the application of the top coat (9) drying of the surface of the base coat (4). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Verfahren zum Leitfähigkeitsstrahlen einer Beschichtung auf Chromat/Phosphat-Basis mit dispersiv verteilten Metallpartikeln ausgestaltet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a method for the conductivity of a coating based on chromate / phosphate with dispersively distributed metal particles.
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