EP2845998A1 - Component and method for decoating a component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bauteil umfassend einen Grundkörper aus einem Grundmaterial (1) und einer zu entfernenden Beschichtung (5), wobei zwischen dem Grundmaterial (1) und der zu entfernenden Beschichtung (5) eine Zwischenschicht (2) vorgesehen ist, welche durch einen Impuls aktivierbar ist, so dass dadurch eine Ablösung der zu entfernenden Beschichtung (5) bewerkstelligbar ist. Zudem betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils.The invention relates to a component comprising a base body made of a base material (1) and a coating (5) to be removed, wherein an intermediate layer (2) is provided between the base material (1) and the coating (5) to be removed can be activated so that thereby a detachment of the coating to be removed (5) can be accomplished. In addition, the invention also relates to a method for stripping a component.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil umfassend einen Grundkörper aus einem Grundmaterial und einer zu entfernenden Beschichtung sowie ein Verfahren zur Entschichtung eines solchen Bauteils.The invention relates to a component comprising a base body made of a base material and a coating to be removed and a method for delaminating such a component.
Hochtemperaturbeständige Bauteile eines Kraftwerks, z.B. die Schaufel weisen im Allgemeinen einen Grundkörper aus einer Kobaltbasis- oder Nickelbasis-Superlegierung auf. Auf dieses Grundmaterial wird eine Haftvermittlerschicht der Art MCrAlY aufgebracht. Dabei bezeichnet M beispielsweise eine Kombination der Metalle Nickel und Kobalt. Cr steht für Chrom und Al für Aluminium sowie Y für Yttrium. Auf diese Haftvermittlerschicht kann eine keramische Schicht (TBC-Schicht) aus Zirkonoxid aufgebracht werden. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs einem Verschleiß oder können auf sonstige Art und Weise beschädigt werden, was zu einer Beschädigung der TBC Schicht und der Haftvermittlerschicht führt. Zur Wiederaufbereitung der Bauteile ist es in der Regel erforderlich, die Beschichtung vollständig zu entfernen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Entschichten. Durch eine anschließende Neubeschichtung kann ein weiterer Lebenszyklus der Turbinenschaufeln ermöglicht werden, weswegen sich ein großes Interesse an einer wirksamen Entschichtung ergibt.High temperature resistant components of a power plant, e.g. the blade generally has a cobalt-based or nickel-base superalloy body. On this base material, a primer layer of the type MCrAlY is applied. In this case, M denotes, for example, a combination of the metals nickel and cobalt. Cr stands for chromium and Al for aluminum and Y for yttrium. A ceramic layer (TBC layer) of zirconium oxide can be applied to this adhesion promoter layer. The components of gas turbines are subject to wear during operation or may be damaged in any other way, resulting in damage to the TBC layer and the adhesive layer. For the recycling of the components, it is usually necessary to completely remove the coating. The removal or removal of coatings is also referred to as stripping. Subsequent re-coating can allow a further life cycle of the turbine blades, which is why there is great interest in effective stripping.
Bei der Entschichtung von Turbinenschaufeln müssen beispielsweise die verbrauchten Beschichtungen, wie MCrAlY-Beschichtungen als auch thermische Schutzschichten entfernt werden.When removing turbine blades, for example, it is necessary to remove the used coatings, such as MCrAlY coatings as well as thermal protective coatings.
Ein solches Verfahren zur Entschichtung von Bauteilen ist in der
Bei den Entschichtungsverfahren unterscheidet man solche, bei denen die Entschichtung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt. Die elektrochemische Entschichtung beruht auf dem Prinzip der Elektrolyse.In the stripping process, a distinction is made between those in which stripping takes place by mechanical means, by chemical means or by electrochemical means. The electrochemical stripping is based on the principle of electrolysis.
Bei der Entschichtung wird beispielsweise die TBC-Schicht abrasiv mit Al2O3 als Strahlmittel abgestrahlt. Anschließend wird das MCrAlY durch Säure entfernt. Verbleibende Reste werden dann mechanisch entfernt. Dies sind jedoch langwierige Arbeitsprozesse, die mit Zeit und Kosten verbunden sind.During stripping, for example, the TBC layer is radiated abrasive with Al 2 O 3 as a blasting medium. Subsequently, the MCrAlY is removed by acid. Remaining residues are then removed mechanically. However, these are lengthy work processes that are associated with time and costs.
Die erste Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines beschichteten Bauteils, bei welchem eine einfache Ablösung der Beschichtung möglich ist. Die zweite Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zur Entschichtung eines solchen Bauteils.The first object of the invention is the specification of a coated component in which a simple detachment of the coating is possible. The second object of the invention is to specify a method for stripping such a component.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Bauteils umfassend einen Grundkörper aus einem Grundmaterial und einer zu entfernenden Beschichtung, wobei zwischen dem Grundmaterial und der zu entfernenden Beschichtung eine Zwischenschicht vorgesehen ist, welche durch einen Impuls aktivierbar ist, so dass dadurch eine Ablösung der zu entfernenden Beschichtung bewerkstelligbar ist.The first object is achieved by the specification of a component comprising a main body of a base material and a coating to be removed, wherein between the base material and the coating to be removed, an intermediate layer is provided which can be activated by a pulse, thereby causing a separation of removing coating is accomplished.
Die zweite Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zur Entschichtung eines Bauteils mit einer wie oben beschriebenen Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht durch einen Impuls aktiviert wird, so dass dadurch eine Ablösung der zu entfernenden Beschichtung bewerkstelligt wird.The second object is achieved by specifying a method for stripping a component with an intermediate layer as described above, wherein the intermediate layer is activated by a pulse, thereby causing a detachment of the coating to be removed.
Damit wird erfindungsgemäß eine Zwischenschicht zwischen Grundmaterial und zu entfernender Beschichtung, z.B. MCrAlY eingebracht. Nach der Betriebsbeanspruchung wird bei der Wiederaufbereitung des Bauteils die Zwischenschicht durch einen Impuls aktiviert, was zur Ablösung der zu entfernenden Beschichtung führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Bauteil wird eine deutliche Reduktion der Durchlaufzeiten bei der Entschichtung bewirkt. So dauert beispielsweise die Entschichtung im Stand der Technik bis zu 16 Tage. Bei der erfindungsgemäßen Entschichtung wird hingegen lediglich ein Tag benötigt.Thus, according to the invention, an intermediate layer between the base material and the coating to be removed, for example MCrAlY brought in. After the operational stress, the intermediate layer is activated by a pulse in the reprocessing of the component, which leads to the detachment of the coating to be removed. By means of the method according to the invention and the component according to the invention, a clear reduction of the throughput times during stripping is effected. For example, stripping in the prior art takes up to 16 days. In the stripping according to the invention, however, only one day is needed.
Zudem sind das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Bauteil umweltverträglicher, da keine aggressiven Säuren nebst Entsorgung notwendig sind. Beim Entschichten des Stands der Technik verbleiben Beschichtungsreste im Strahlgut und in der Säure, welche anschließend entsorgt werden müssen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Bauteil verblieben nur noch reine Beschichtungsreste zur Entsorgung. Zudem unterbleibt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Bauteil der Grundmaterialangriff durch aggressive Säuren, wie z.B. beim Entschichtungsverfahren im Stand der Technik.In addition, the inventive method and the component according to the invention are environmentally friendly, since no aggressive acids along with disposal are necessary. When stripping the state of the art, coating residues remain in the blasting material and in the acid, which subsequently have to be disposed of. With the method according to the invention and the component according to the invention only pure coating residues remained for disposal. In addition, with the method according to the invention and the component according to the invention, the base material attack by aggressive acids, such as e.g. in the stripping process in the prior art.
Bevorzugt ist der Impuls ein elektrischer und/oder chemischer und/oder elektrochemischer Impuls. Natürlich sind auch elektromagnetische Impulse oder andere möglich.Preferably, the pulse is an electrical and / or chemical and / or electrochemical pulse. Of course, electromagnetic pulses or others are also possible.
Bevorzugt ist die Zwischenschicht über das Anlegen einer elektrischen Spannung an das Bauteil aktivierbar. Dies kann beispielsweise eine Induktionsspannung sein. Ist das Bauteil eine Schaufel, so kann z.B. ein Hochfrequenzfeld zwischen Schaufelfuß und Schaufelspitze erzeugt werden.Preferably, the intermediate layer can be activated by applying an electrical voltage to the component. This can be, for example, an induction voltage. If the component is a blade, e.g. a high frequency field between the blade root and blade tip are generated.
Bevorzugt ist das Bauteil in eine Elektrolytlösung eingebettet. Die Zwischenschicht wird dann über das Anlegen einer Spannung, beispielsweise einer Induktionsspannung aktiviert. Dabei kann die Elektrolytlösung geeignet ausgewählt werden. Bevorzugt ist die Zwischenschicht eine volumenvergrößernde Zwischenschicht, welche durch Aktivieren des Impulses ausdehnbar ist. Hier wird nun eine volumenvergrößernden Zwischenschicht zwischen Grundmaterial und zu entfernender Beschichtung, z.B. MCrAlY eingebracht. Nach der Betriebsbeanspruchung wird bei der Wiederaufbereitung des Bauteils die Zwischenschicht durch einen Impuls z.B. elektrischer und/oder chemischer und/oder elektrochemischer Natur aktiviert, was zur Ausdehnung der Zwischenschicht führt und wodurch somit die Ablösung der gesamten zu entfernenden Beschichtung erreicht wird.Preferably, the component is embedded in an electrolyte solution. The intermediate layer is then activated by applying a voltage, for example an induction voltage. In this case, the electrolyte solution can be suitably selected. Preferably, the intermediate layer is an increase in volume intermediate layer, which is expandable by activating the pulse. Here, a volume-increasing intermediate layer between the base material and the coating to be removed, for example MCrAlY is introduced. After the operational stress, during the reprocessing of the component, the intermediate layer is activated by a pulse of, for example, electrical and / or chemical and / or electrochemical nature, which leads to the expansion of the intermediate layer and thus the detachment of the entire coating to be removed is achieved.
Bevorzugt umfasst die volumenvergrößernde Zwischenschicht Nanoröhrchen. Diese eignen sich besonders gut bei Hochtemperaturbauteilen.The volume-increasing intermediate layer preferably comprises nanotubes. These are particularly suitable for high-temperature components.
Bevorzugt ist eine vollständige Ablösung der zu entfernenden Beschichtung bewerkstelligbar. Bislang verbleiben Beschichtungsrückstände, welche mit aufwendigen Nacharbeiten entfernt werden müssen. Durch die Erfindung wird eine vollständige Ablösung der gesamten Schicht möglich. Dadurch wird die Entschichtung wesentlich beschleunigt.Preferably, a complete detachment of the coating to be removed can be accomplished. So far remain coating residues, which must be removed with costly rework. The invention enables a complete detachment of the entire layer. This significantly speeds up the stripping process.
Bevorzugt umfasst die zu entfernende Beschichtung zumindest eine Haftvermittlerschicht, insbesondere aus MCrAlY. Auch kann die zu entfernende Beschichtung zumindest eine Wärmedämmschicht, insbesondere eine keramische Wärmedämmschicht umfassen. Dies ist vor allem bei Gasturbinenschaufel oder anderen Bauteilen, die sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind, von Vorteil.The coating to be removed preferably comprises at least one adhesion promoter layer, in particular of MCrAlY. Also, the coating to be removed may comprise at least one thermal barrier coating, in particular a ceramic thermal barrier coating. This is especially beneficial for gas turbine blade or other components that are exposed to very high temperatures.
Bevorzugt umfasst das Grundmaterial ein Basismaterial und eine Schicht. Die Zwischenschicht ist in diesem Fall auf der Schicht angeordnet. Natürlich können auch mehrere Schichten auf dem Basismaterial aufgetragen sein.Preferably, the base material comprises a base material and a layer. The intermediate layer is in this case arranged on the layer. Of course, several layers can be applied to the base material.
Bevorzugt ist das Bauteil eine Turbinenschaufel.Preferably, the component is a turbine blade.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
-
FIG 1 schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Bauteils, -
FIG 2 schematisch das Verfahren anhand einer Schaufel.
-
FIG. 1 schematically a section of an inventive
component, -
FIG. 2 schematically the method using a blade.
Erfindungsgemäß ist nun die Zwischenschicht 2 zwischen Grundmaterial 1 und der zu entfernenden Beschichtung 5, d.h. hier der Wärmedämmschicht 4 und der Haftvermittlerschicht 3 aufgebracht. Nach der Betriebsbeanspruchung wird bei der Wiederaufbereitung die Zwischenschicht 2 durch einen Impuls chemischer und/oder elektrischer und/oder elektrochemischer Natur aktiviert, was zur Ablösung der gesamten zu entfernenden Beschichtung 5 führt. Die zu entfernende Beschichtung 5 wird quasi vollständig "abgesprengt".According to the invention, the
Die Zwischenschicht 2 kann beispielsweise eine volumenvergrößernde Zwischenschicht 2 sein. Diese kann z.B. Nanoröhrchen umfassen. Nach der Betriebsbeanspruchung wird bei der Wiederaufbereitung die volumenvergrößernde Zwischenschicht 2 durch einen Impuls chemischer und/oder elektrischer und/oder elektrochemischer Natur aktiviert, was zur Ausdehnung der volumenvergrößernden Zwischenschicht 2 führt und wodurch somit die Ablösung der gesamten zu entfernenden Beschichtung 5 erreicht wird.The
Die Aktivierung der Zwischenschicht 2 erfolgt über Anlegen einer elektrischen Spannung. Ist das Bauteil eine Schaufel so kann z.B. ein Hochfrequenzfeld zwischen Schaufelfuß und Schaufelspitze erzeugt werden.The activation of the
Auch kann das Bauteil, hier eine Schaufel, in eine Elektrolytlösung 6 einbetten werden, wie in
Durch die Erfindung ergibt sich eine deutliche Reduktion der Durchlaufzeiten bei der Entschichtung. Dies spart Zeit und Kosten. Zudem ist das Bauteil mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umweltverträglicher, da keine aggressiven Säuren sowie deren Entsorgung notwendig sind.The invention results in a significant reduction of throughput times during stripping. This saves time and costs. In addition, the component is environmentally friendly with the method according to the invention, since no aggressive acids and their disposal are necessary.
Auch treten keine Beschichtungsrückstände auf, welche im Stand der Technik mit aufwendigen Nacharbeiten zu entfernen sind. Erfindungsgemäß wird hingegen eine vollständige Ablösung der gesamten Beschichtung 5 ermöglicht. Auch wird das Grundmaterial 1 nicht durch aggressive Säuren beschädigt oder angegriffen. Dadurch ist eine erneute Beschichtung der Bauteile problemlos möglich.Also, no coating residues occur, which are to be removed in the prior art with elaborate rework. In contrast, according to the invention, a complete detachment of the
Im Stand der Technik verbleiben die Beschichtungsreste sowohl im Strahlgut (bei abrasiver Entfernung) als auch in der Säure. Diese müssen anschließend mit entsorgt werden. Durch die Erfindung sind nur noch Beschichtungsreste vorhanden, welche entsorgt werden müssen.In the state of the art, the coating residues remain both in the blasting material (in the case of abrasive removal) and in the acid. These must then be disposed of with. By the invention, only coating residues are present, which must be disposed of.
Claims (16)
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundmaterial (1) und der zu entfernenden Beschichtung (5) eine Zwischenschicht (2) vorgesehen ist, welche durch einen Impuls aktivierbar ist, so dass dadurch eine Ablösung der zu entfernenden Beschichtung (5) bewerkstelligbar ist.Component comprising a base body made of a base material (1) and a coating (5) to be removed,
characterized in that between the base material (1) and the coating to be removed (5) an intermediate layer (2) is provided, which can be activated by a pulse, so that thereby a detachment of the coating (5) to be removed can be accomplished.
dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls ein elektrischer und/oder chemischer und/oder elektrochemischer Impuls ist.Component according to claim 1,
characterized in that the pulse is an electrical and / or chemical and / or electrochemical pulse.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) über das Anlegen einer Spannung an das Bauteil aktivierbar ist.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the intermediate layer (2) can be activated by applying a voltage to the component.
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in eine Elektrolytlösung (6) eingebettet ist und die Zwischenschicht (2) über das Anlegen einer Spannung (7) aktivierbar ist.Component according to one of the preceding claims 1-3,
characterized in that the component is embedded in an electrolyte solution (6) and the intermediate layer (2) can be activated by applying a voltage (7).
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) eine volumenvergrößernde Zwischenschicht (2) ist, welche durch Aktivieren des Impulses ausdehnbar ist.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the intermediate layer (2) is an increase in volume intermediate layer (2), which is expandable by activating the pulse.
dadurch gekennzeichnet, dass die volumenvergrößernde Zwischenschicht (2) Nanoröhrchen umfasst.Component according to claim 5,
characterized in that the volume- increasing intermediate layer (2) comprises nanotubes.
dadurch gekennzeichnet, dass eine vollständige Ablösung der zu entfernenden Beschichtung (5) bewerkstelligbar ist.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that a complete detachment of the coating (5) to be removed is accomplished.
dadurch gekennzeichnet, dass die zu entfernende Beschichtung (5) zumindest eine Haftvermittlerschicht (3), insbesondere aus MCrAlY, umfasst.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the coating (5) to be removed comprises at least one adhesion promoter layer (3), in particular of MCrAlY.
dadurch gekennzeichnet, dass die zu entfernende Beschichtung (5) zumindest eine Wärmedämmschicht (4), insbesondere eine keramische Wärmedämmschicht, umfasst.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the coating (5) to be removed comprises at least one thermal barrier coating (4), in particular a ceramic thermal barrier coating.
dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (1) ein Basismaterial und eine Schicht umfasst.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the base material (1) comprises a base material and a layer.
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Turbinenschaufel ist.Component according to one of the preceding claims,
characterized in that the component is a turbine blade.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) durch einen Impuls aktiviert wird, so dass dadurch eine Ablösung der zu entfernenden Beschichtung (5) bewerkstelligt wird.Process for stripping a component with an intermediate layer (2) according to one of Claims 1 to 11,
characterized in that the intermediate layer (2) is activated by a pulse, thereby causing a detachment of the coating (5) to be removed.
dadurch gekennzeichnet, dass der Impuls elektrisch oder/und chemisch und/oder elektrochemisch ausgeführt wird.Process for stripping a component according to claim 12,
characterized in that the pulse is carried out electrically or / and chemically and / or electrochemically.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) als eine volumenvergrößernde Schicht ausgestaltet wird, welche sich bei Aktivieren des Impulses ausdehnt, wodurch ein Ablösen der zu entfernenden Beschichtung (5) bewirkt wird.Process for stripping a component according to claim 12 or 13,
characterized in that the intermediate layer (2) is designed as a volume-enlarging layer which expands upon activation of the pulse, causing a detachment of the coating (5) to be removed.
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in eine Elektrolytlösung (6) eingebettet wird und die Aktivierung der Zwischenschicht (2) über das Anlegen einer Spannung (7) erfolgt.Process for stripping a component according to one of claims 12 to 14,
characterized in that the component is embedded in an electrolyte solution (6) and the activation of the intermediate layer (2) via the application of a voltage (7).
dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Zwischenschicht (2) über das Anlegen einer Spannung an das Bauteil erfolgt.Process for stripping a component according to one of claims 12 to 14,
characterized in that the activation of the intermediate layer (2) takes place via the application of a voltage to the component.
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EP13183724.7A EP2845998A1 (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Component and method for decoating a component |
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- 2013-09-10 EP EP13183724.7A patent/EP2845998A1/en not_active Withdrawn
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2014
- 2014-08-28 WO PCT/EP2014/068237 patent/WO2015036249A1/en active Application Filing
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Also Published As
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Date | Code | Title | Description |
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17P | Request for examination filed |
Effective date: 20130910 |
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AK | Designated contracting states |
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AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
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18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20150912 |