ITPR20100031A1 - Metodo e apparato per rimuovere ricoprimenti ceramici, con sabbiatura di anidride carbonica allo stato solido - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
TITOLO: Metodo e apparato per rimuovere ricoprimenti ceramici, con sabbiatura di anidride carbonica allo stato solido.
CAMPO DI APPLICAZIONE DELL’INVENZIONE
Il presente trovato si inserisce nel campo dei metodi e apparati per la rimozione dei ricoprimenti su oggetti metallici, ceramici, plastici, compositi.
Il mercato industriale à ̈ incentrato sulla ottimizzazione della qualità dei prodotti e sulla riduzione dei costi di produzione e ambientali.
In questo contesto l'ingegnerizzazione delle superfici ha sempre più importanza in quanto consente di ottenere una migliore performance della componente solo modificando la superficie del componente.
Uno degli aspetti principali di detto campo à ̈ l'applicazione di rivestimenti spessi e di film sottili ceramici.
I rivestimenti spessi sono definiti come lo strato protettivo con uno spessore superiore a 100 micrometri, mentre il film sottili sono definiti come strato protettivo con uno spessore inferiore a 100 micrometri.
I rivestimenti spessi ceramici sono realizzati principalmente mediante termo spruzzatura: Air Plasma Spray (APS), Vacuum Plasma Spray (VPS), Suspension Plasma Spray (SPS), Solution Precursor Plasma Spray (SPPS) and High Velocity Oxygen Fuel (HVOF), mainly. I Film sottili ceramici sono applicati principalmente mediante tecnologie in fase vapore quail Chemical Vapor Deposition (CVD) e Physical Vapor Deposition (PVD).
Detti rivestimenti spessi in ceramica sono utilizzati per diverse applicazioni:
- Rivestimenti per migliorare la fatica/usura di Al2O3, Cr2O3, Al2O3-TiO2, Al2O3-ZrO2-TiO2;
- Rivestimenti per migliorare la resistenza alla corrosione quali Al2O3, Al2O3-TiO2, Cr2O3, ZrO2-CaO; metallici;
- Rivestimenti per migliorare l’isolamento elettrico di componenti metallici aventi come componente base allumina;
- I rivestimenti per barriera termica (Thermal Barrier Coating, TBC) sono sistemi di ricoprimento composti; generalmente un TBC consiste di:
· Un ancorante (“bond coat†- BC) in una lega di MCrAlY (dove “M†può essere Ni, Co o una combinazione di entrambi) applicato al substrato, quale una superlega base Nichel o Cobalto e che ha il compito di rendere graduale il passaggio tra le caratteristiche meccaniche dal substrato alla barriera termica ceramica e fornire una protezione contro l’ossidazione e la corrosione ad alta temperatura al substrato;
· Una barriera termica vera e propria detta anche Top Coat (TC) di un materiale ceramico avanzato, il più idoneo dei quali à ̈ la YPSZ (Yttria Partially Stabilized Zirconia); l'adesione di detto “Top Coat†à ̈ principalmente determinata dalla rugosità del sottostante “Bond Coat†, che deve essere preferibilmente maggiore di 10 micron (circa 12-16 micron) per garantire una buona adesione del riporto ceramico durante il ciclo di vita dei componenti.
Mentre, come detto, l’ancorante MCrAlY à ̈ in grado di fornire una protezione al substrato, contro l’ossidazione/corrosione ad alta temperatura, il ricoprimento in zirconia, proprio per il basso coefficiente di conduzione termica à ̈ in grado di ridurre la temperatura di servizio alla superficie del substrato in combinazione con un sistema di raffreddamento a gas. Per questi motivi i sistemi di Thermal Barrier Coating (TBC) sono applicati su parti calde di turbine a gas.
STATO DELL’ARTE
La rimozione rivestimento in ceramica à ̈ un aspetto importante nella produzione di componenti rivestiti.
La cosiddetta fase di "Decoating" o "stripping" (ovvero rimozione del rivestimento), Ã ̈ necessaria per la produzione di nuovi componenti, come pure per il ricondizionamento di quelle esistenti, e precisamente:
- offre la possibilità di correggere i problemi di qualità del rivestimento (spessore, porosità , rugosità , adesione, ecc) durante le fasi di produzione;
- Durante le operazioni di riparazione/manutenzione di componenti rivestiti, la rimozione dello strato ceramico à ̈ il primo passo richiesto;
La caratteristica principale dei processi di rimozione/stripping à ̈ la rimozione del rivestimento senza danneggiare il materiale di base del componente (per evitare la corrosione, variazioni geometriche, ecc.)
La rimozione di un TBC Ã ̈ un buon esempio per capire il processo di rimozione/stripping.
La rimozione della barriera termica ceramica (TC) e/o dell’ancorante (BC) si rende necessaria su parti nuove già rivestite durante la fase di realizzazione dei ricoprimenti MCrAlY o TBC, al fine di correggere problemi di qualità del rivestimento; inoltre si rende necessaria durante le operazioni di riparazione e/o manutenzione di componenti rivestiti ed eserciti.
Allo stato dell'arte, la rimozione del sistema di TBC à ̈ molto lunga e costosa. Infatti, se si deve rimuovere solo il riporto ceramico TC, à ̈ necessario rimuovere tutto il ricoprimento TBC utilizzando un processo di sabbiatura per rimuovere lo strato superiore di ceramica e un attacco chimico per rimuovere lo strato metallico MCrAlY. Tale procedura à ̈ necessaria perché la sabbiatura danneggia le asperità e quindi la rugosità dell’ancorante MCrAlY, fondamentale per l'adesione del riporto ceramico TC. Così, alla fine, à ̈ necessario rimuovere entrambi i rivestimenti anche se era necessario eliminare solamente il TC ceramico. Questo porta ad un elevati costi per le ri-lavorazioni necessarie ed a costi per la gestione ambientali dellw fasi di stripping.
Sarebbe utile poter disporre di un metodo meno costoso e applicabile localmente in modo da rimuovere il rivestimento ceramico (per esempio il top coat ceramico nel caso delle TBC) direttamente dal componente rivestito.
Allo stato dell’arte sono noti differenti metodi per rimuovere localmente i rivestimenti ceramici, si veda ad esempio le pubblicazioni: US-A1-2005/0126001, US-A1-2004/0244910, WO-A1-02/103088, WO-A1-2005/083158, DE-A1-10 2004 009 757, US-A1-2004/0115447, US-A1-2004/0256504, US-A1-2003/0100242, DE-B4-103 60 063. Altri metodi noti per riparare localmente i ricoprimenti sono: US-A1-2002/0164417, DE-T2-601, 03 612, US-A1-2003/0101687, EP-A1-1 304 446, EP-A1-0 808 913, US-B1-6, 235, 352.
Metodi per rimuovere localmente i rivestimenti ceramici con agenti chimici sono stati descritti in DE-A1-10 2004 049 825, US-A1-2001/0009246, US-A1-2001/0009247 and EP-B1-1 076 114.
Un'alternativa possibile, più veloce e meno costosa, à ̈ quella che prevede di utilizzare particelle di anidride carbonica solida (o ghiaccio secco), come descritto nel documento brevettuale US2008/0178907. La sabbiatura mediante particelle di ghiaccio secco à ̈ molto simile alla normale sabbiatura con particelle abrasive ceramiche dove le particelle vengono accelerate da una corrente gassosa ad alta pressione e direzionate in modo da farle urtare contro la superficie da pulire o modificare. Un aspetto singolare nell’utilizzare particelle di anidride carbonica solidificata come mezzo di sabbiatura à ̈ che la particella sublima (vaporizza) a seguito dell’impatto con la superficie.
Infatti la combinazione dell’energia di dissipazione dovuta all’urto delle particelle sul substrato e la rapidità di trasferimento termico tra la particella e la superficie del riporto causa la sublimazione istantanea della CO2da solido a gas.
Le particelle di CO2sublimano a gas che espande di quasi ottocento volte il volume iniziale della particella in pochi millisecondi dando origine ad una micro-esplosione nel punto d'impatto e questa esplosione à ̈ ciò che dal luogo al fenomeno di rimozione del rivestimento.
La vaporizzazione della CO2garantisce un metodo di sabbiatura che non genera rifiuti secondari. Tutto quello che resta smaltire à ̈ il rivestimento rimosso. Come per gli altri sistemi di sabbiatura, l'energia cinetica associata alla sabbiatura mediante ghiaccio secco à ̈ una funzione della densità delle particelle e della loro velocità d'impatto. Dal momento che le particelle di CO2hanno una densità relativamente bassa, il processo si basa sull’alta velocità per raggiungere l'energia di impatto necessaria; l’alta velocità delle particelle à ̈ il risultato dell’iniezione delle particelle stesse in un flusso di aria compressa accelerato a velocità prossima o superiore alla velocità del suono. A differenza degli altri tipi di particelle utilizzate per la sabbiatura, le particelle di CO2hanno una temperatura molto bassa, -109 °F ovvero -78,5 °C. A causa della differenza di temperatura tra le particelle di anidride carbonica solidificata e la superficie, si può verificare un fenomeno noto come shock termico, giacché al diminuire della temperatura un materiale diventa più fragile a causa dell’indebolendo dei legami chimici al diminuire dalla temperatura assoluta. In aggiunta, il gradiente termico, tra due materiali diversi con differenti coefficienti di dilatazione termica può portare alla rottura del legame tra i due materiali, di solito, alla loro interfaccia. Il suddetto shock termico à ̈ più evidente quando la sabbiatura criogenica à ̈ effettuata tra un rivestimento non metallico e un substrato metallico.
Ad esempio, nel caso di rimozione dello strato TBC, il ghiaccio secco consente la rimozione dello strato ceramico TC senza modificare le caratteristiche dello strato metallico in MCrAlY non alterando soprattutto la morfologia della superficie di quest’utimo.
INCONVENIENTI ARTE NOTA
Allo stato dell'arte, i metodi di sabbiatura con ghiaccio secco, in particolare US2008/0178907, mostrano il rischio di danneggiare le caratteristiche del substrato e soffrono di scarsa efficienza o di lunghi tempi di applicazione per ottenere la completa rimozione del riporto ceramico dal substrato.
ESPOSIZIONE E VANTAGGI DEL TROVATO
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un metodo per la rimozione di rivestimenti ceramici che agisce senza modificare le caratteristiche del substrato, quali rugosità e spessore ed idoneo a preparare detto substrato per una successiva applicazione di un nuovo ricoprimento ceramico.
Il metodo di rimozione del primo rivestimento in ceramica (senza danneggiare le caratteristiche del substrato) prevede una o più fasi di pre-riscaldamento del rivestimento/substrato per irraggiamento, eseguito prima e/o durante la fase di rimozione del ricoprimento tramite sabbiatura con anidride carbonica solida. Inoltre, il metodo impiega una ben definita scelta di parametri di sabbiatura tramite utilizzo di ghiaccio secco.
Tra i vantaggi la possibilità di utilizzare un metodo ed il suo apparato senza danneggiare il substrato, aumentando l’efficienza e diminuendo notevolmente il tempo di applicazione del processo.
Più precisamente, rispetto allo stato dell’arte (US2008/0178907) il metodo descritto e rivendicato non prevede fasi di pre-danneggiamento del ricoprimento; in tal modo sono evitati i rischi di danneggiamento del substrato.
Infatti il solo pre-riscaldamento non à ̈ in grado di predanneggiare il ricoprimento ceramico.
Sono stati testati diversi tipi di pre-riscaldamento e raffreddamento veloce: pre-riscaldamento da 200°C a 1000°C e raffreddamento veloce in acqua o in azoto liquido. Il solo preriscaldamento, o la combinazione di pre-riscaldamento e raffreddamento, non sono sufficienti per causare il predanneggiamento o rimuovere un rivestimento ceramico come la TBC o per ottenere una rimozione (stripping) più veloce del riporto utilizzando la sabbiatura criogenica con ghiaccio secco. Egualmente, il solo shock termico non à ̈ in grado di rimuovere il rivestimento ceramico. Quindi il metodo di sabbiatura criogenica con ghiaccio secco, descritto nello stato dell’arte, non à ̈ in grado di rimuovere in maniera veloce il ricoprimento ceramico. Solo una combinazione di un pre-riscaldamento, durante o immediatamente prima dell’urto con la anidride carbonica solida può portare ad una veloce rimozione del ricoprimento ceramico.
Il metodo in oggetto, ed il suo apparato, prevedono solamente il pre-riscaldamento per irraggiamento attuato durante o immediatamente prima dell’urto con la anidride carbonica solidificata. Questo à ̈ dovuto al tipo di meccanismo di danneggiamento del rivestimento che porta alla rimozione del rivestimento ceramico. Durante l'impatto delle particelle solide di ghiaccio secco, parte dell'energia cinetica dovuta alla alta velocità e parte dell’energia termica dovuta al componente portato ad alta temperatura viene convertita in energia di sublimazione.
In tal modo l'anidride carbonica solida sublima aumentando di centinaia di volte il volume del gas in espansione che si à ̈ generato. La rapida sublimazione della CO2solida crea onde d'urto molto potenti che colpiscono la superficie del rivestimento creando crepe nello strato ceramico fino alla totale disgregazione e rimozione di quest’ultimo. L’effetto sopraccitato diminuisce in funzione della temperatura del sistema rivestimento/substrato fino ad una temperatura tale da bloccare il processo di rimozione. Per esempio, considerando il processo a temperatura ambiente, la velocità di rimozione di una TBC risulterà molto bassa. Quindi anche questo porta ad affermare che in generale il predanneggiamento riportato in letteratura non può risultare utile. Il metodo di rimozione con ghiaccio secco, sviluppato in questa invenzione, prende in considerazione tutti i parametri coinvolti nel meccanismo di stripping.
La densità dei pellet di CO2solida à ̈ proporzionale alla potenza dell'onda d'urto.
Più detti pellet (o particelle) sono densi più il gas aumenta di volume durante la sublimazione e quindi tanto maggiore à ̈ l'onda d'urto. L'attrezzatura utilizzata in questa invenzione à ̈ in grado di mantenere alta la densità dei pellet di CO2dopo la fuoriuscita dai pellet stessi dalla pistola a spruzzo della sabbiatrice.
Quanto più grande à ̈ la quantità di pellet di ghiaccio secco che sublima a contatto della superficie del rivestimento tanto più forte à ̈ l'onda d'urto.
Maggiore à ̈ la pressione del gas per il trasporto dei pellet di CO2solida e più alto à ̈ il tasso di rimozione; infatti, la pressione del gas consente la rimozione dei frammenti del rivestimento generati dopo l'impatto delle onde d'urto.
Allo stato dell'arte, le macchine per la sabbiatura con ghiaccio secco utilizzano solamente un flusso discontinuo (ovvero pulsato) di CO2solida. Questo limita il tasso di rimozione in quanto l’effetto si attua solo quando la sublimazione CO2solida à ̈ presente ed à ̈ maggiore se la temperatura del substrato/rivestimento à ̈ alta. Ne consegue che se il flusso di massa solida diminuisce o à ̈ nullo, lunico effetto che si ottiene à ̈ quello di raffreddare la superficie del sistema substrato/rivestimento. Questa invenzione presenta un equipaggiamento di sabbiatura mediante ghiaccio secco in grado di avere un flusso continuo e costante di particelle di CO2, a pressione costante.
I suddetti parametri, combinati ed ottimizzati con l’introduzione di un veloce pre-riscaldamento del sistema substrato/rivestimento ceramico, so no in grado di rimuovere lo strato ceramico non danneggiano le caratteristiche del substrato.
Detti scopi e vantaggi sono tutti raggiunti dal metodo e apparato per rimuovere rivestimenti ceramici mediante sabbiatura di anidride carbonica allo stato solido, oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto previsto nelle sotto riportate rivendicazioni.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di alcune forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, di cui:
- La figura 1 illustra una schematizzazione di un substrato con rivestimento ceramico, prima della sua rimozione mediante mezzi di sabbiatura con ghiaccio secco,
- La figura 2a illustra la fase di preriscaldamento durante il processo di sabbiatura con ghiaccio secco,
- La figura 2b illustra la fase di preriscaldamento immediatamente prima il processo di sabbiatura con ghiaccio,
- La figura 3 illustra lo schema di una plralità di stazioni di preriscaldamento e stazioni di sabbiatura con ghiaccio secco, secondo l’oggetto del trovato,
- La figura 4 illustra una sezione del dispositivo alimentatore di ghiaccio secco,
- La figura 5 illustra lo schema dell’ugello convergente divergente.
RIVELAZIONE DELL’INVENZIONE
Con particolare riferimento alle figure, si descrive il metodo e l’apparato col quale rimuovere un rivestimento 2 ceramico (ad esempio un rivestimento per barriera termica TBC in YPSZ), senza danneggiare il substrato 1 (Fig. 1) che può essere metallico, ceramico, plastico o composito.
Il metodo prevede la rimozione del ricoprimento 2 attraverso una combinazione, anche ripetuta più volte, di:
- Un preriscaldamento per irraggiamento del ricoprimento 2 e del substrato 1 prima o durante la fase di stripping, attraverso l’urto di particelle di anidride carbonica solida in corrente fluida ad elevata pressione e velocità ; - ottimizzazione dei parametri di sabbiatura con ghiacico secco (pellet di CO2solida).
Alla fine del processo, con ricoprimento 2 rimosso dal substrato 1, si ottiene il mantenimento dello spessore e la rugosità del substrato 1. Lo spessore del substrato 1 può variare tra 1 µm fino a 1 m. Il substrato 1 potrà essere di qualsiasi rugosità (Ra maggiore o minore di 9 µm).
In buona sostanza il metodo di stripping in oggetto, Ã ̈ un processo in unico passaggio in cui solo una combinazione di un pre-riscaldamento durante o immediatamente prima la fase di sabbiatura con particelle di CO2solida porta alla rimozione del rivestimento 2 ceramico.
Le attrezzature per la rimozione dei rivestimenti ceramici sono costituite da una combinazione di:
- almeno una stazione 5 di pre-riscaldamento;
- almeno una stazione 20 di sabbiatura con ghiaccio secco 4, ovvero CO2solida.
Si evidenzia che il metodo 5 e l’attrezzatura 20 in oggetto non prevedono alcuna fase di pre-danneggiamento del rivestimento 2 ceramico prima della fase di rimozione per sabbiatura criogenica (con CO2solida). Infatti i substrati ricoperti con il rivestimento 2 ceramico sono preriscaldati in sequenza in una o più stazioni 5 di pre-riscaldamento, come illustrato nella figura 3, fino alla temperatura massima che il substrato 1 può tollerare.
La stazione di preriscaldamento porta sia il rivestimento 2 che il substrato 1 fino ad una temperatura massima di 1000°C.
Quando il rivestimento 2/substrato 1 giunge alla temperatura ottimale per ottenere la massima velocità di stripping il componente rivestito viene trasferito nella successiva almeno una stazione 20 di sabbiatura con CO2solida.
Detta rimozione (stripping) del rivestimento 2 con ghiaccio secco 4 viene eseguita fino alla estinzione del processo, dato dal raggiungimento della temperatura ambiente a seguito del raffreddamento con il flusso di fluido (aria compressa) e ghiaccio secco 4.
Successivamente il componente 1 Ã ̈ trasferito nuovamente o nella medesima o in un'altra stazione 5 di pre-riscaldamento ed un nuovo componente 1 caldo arriva nella almeno una stazione 20 di stripping.
Detto ciclo di pre-riscaldamento e sabbiatura con CO2solida viene ripetuto per ogni substrato 1 fino alla rimozione completa del rivestimento 2.
L’apparato descritto può comprendere N (N=1-100) stazioni 5 di pre-riscaldamento e M stazioni 20 di sabbiatura (M=1-50).
I componenti della stazione 20 di sabbiatura con CO2solida comprendono almeno:
- un compressore,
- un unità di alimentazione per alimentare il ghiaccio secco in una o più pistole di spruzzatura, il cui nucleo à ̈ illustrato in figura 4 dove i componenti fissi sono indicati dal motivo 7 e quelli in movimento sono indicati dal motivo 8,
- pistole 3 a spruzzo.
Ci sono due classi di macchine a seconda del sistema di trasporto dei pellet di CO2solida verso l'ugello della pistola 3 a spruzzo.
Il primo tipo à ̈ detto ugello a due vie che prevede due tubi flessibili dove uno à ̈ utilizzato per l’iniezione del ghiaccio secco e l’altro per creare una depressione per effetto venturi che risucchia a sospinge le particelle verso l’uscita dell’ugello, l’altro detto ugello ad una via dove le particelle solide di CO2sono iniettate direttamente nel flusso ad alta pressione.
La scelta corretta del tipo di ugello di alimentazione à ̈ importante per le basse temperature a cui lavora tutto il sistema sabbiatrice/dispenser e per la necessità di preservare l'integrità delle particelle di CO2solida che attraversa tutta la sabbiatrice fino alla bocca dell’ugello della pistola a spruzzo.
Nel sistema con ugello a due vie, le particelle di ghiaccio secco vengono iniettate all’ingresso dell’ugello e catturate per mezzo del vuoto prodotto dal flusso di aria compressa che poi le sospinge verso la bocca dell’iniettore. Tale flusso di aria compressa (fornito da un secondo tubo) viene inviato attraverso un ugello primario dove si espande accelerando anche a velocità supersonica. La miscelazione con il ghiaccio secco può essere fatta subito prima o subito dopo la fase di accelerazione dell’aria in pressione causata dalla forma convergente/divergente dell’ugello.
Quando le aree sono opportunamente dimensionate, detto ugello produce depressione sulla cavità attorno al getto principale e può quindi trascinare le particelle di CO2solida attraverso il tubo di miscelazione nella camera principale dell’ugello dove vengono accelerate e mescolate con l'aria ad alta pressione e velocità .
I vantaggi di questo tipo di sistema sono la relativa semplicità e il basso costo dei materiali, insieme ad un sistema di alimentazione compatto. Le macchine di sabbiatura criogenica comprende anche una tramoggia che può accogliere i pellet ghiaccio secco precedentemente prodotti. Dalla tramoggia detti pellet di ghiaccio secco passano nel circuito di alimentazione descritto, ma prima di entrare nel tubo di alimentazione possono, in alcune macchine essere ulteriormente estruse/compresse ad elevata pressione così da aumentare la loro densità per incrementare l’energia di impatto. Dette particelle di CO2solida sono disponibili in un ampia gamma di misure, da 1 mm fino a 3 mm di diametro, questi ultimi disponibili anche commercialmente.
Il metodo prevede l’applicazione in continuo (non pulsato) di un flusso di aria compressa e ghiaccio secco 4 sul ricoprimento 2. Il flusso di aria compressa à ̈ a pressione costante. Con particolare riferimento alle figure 4 e 5 si osserva che detto flusso continuo à ̈ ottenuto mediante la combinazione del cuore del sistema di distribuzione del ghiaccio secco e di uno speciale ugello a due vie. Nel sistema di distribuzione, i pellet di ghiaccio secco 4 vengono riversati in una scatola di materiale plastico 9 e da qui sono presi e trasportati in continuo, mediante una paletta 10 rotante secondo l’asse di rotazione AA dell’unità di alimentazione, verso una apertura circolare 11. I ghiaccio viene trasportato sempre per rotazione lungo l’asse AA nela zona di stoccaggio 12.
L’apertura 12 comunica con due condotti 13 e 14 attraverso i quali entra ed esce un flusso di aria (alla pressione di 1-5 bar) durante il passaggio l’aria preleva i pellet accumulati in 12 trascinandoli verso un particolare ugello della pistola 3 di sabbiatura e descritto nel seguito.
Con riferimento alla figura 5 si indica con 17 il tratto convergente dell’ugello: attraverso un condotto 18, disposto secondo la direzione assiale 16, giungono i pellet di ghiaccio secco 4.
Un secondo condotto alimenta un flusso 15 d’aria ad alta pressione che raggiunge il tratto convergente 17 della sopra indicata iniezione assiale. L'aria ad alta pressione viene così accelerata dall’ugello convergente/divergente fino a velocità supersonica. I pellet di ghiaccio secco 4 vengono iniettati direttamente nel flusso d'aria ad alta pressione accelerato, dopo il restringimento 19 ovvero nel tratto divergente dell'ugello.
Tale attrezzatura permette di ottenere un flusso continuo di CO2solida in un intervallo di circa 100-3500 g/min ad una pressione compresa in un intervallo di 1-30 bar. Il suddetto flusso continuo di aria e CO2solida à ̈ molto importante al fine di raggiungere velocità molto alta di rimozione e quindi ridurre i tempi di processo. Infatti se il flusso fosse pulsato, non arriverebbe solo CO2solida sulla superficie del rivestimento 2, ma anche aria fredda che abbasserebbe la temperatura del substrato 1/rivestimento 2 senza dare un contributo al processo di stripping che, come detto in precedenza, à ̈ dovuto alle onde d'urto a seguito della sublimazione della CO2solida. L’alta pressione à ̈ molto importante per aumentare il flusso di massa e aumentare il tasso di rimozione. Le particelle di CO2solida utilizzata in questo metodo presentano una densità molto elevata: densità compresa tra 1,4 e 1,6 g/cm³. La densità di pellet di CO2influisce sulla potenza dell'onda d'urto dovuta alla sublimazione CO2solida.
L’apparato di sabbiatura in oggetto à ̈ progettato per mantenere la densità dei pellet in un intervallo di 1,525-1,6 g/cm³ prima dell'impatto sul rivestimento 2 in ceramica. Questo à ̈ ottenuto utilizzando in combinazione l'alimentatore di cui sopra e lo speciale ugello a due vie. Il pre-riscaldamento viene effettuato mediante irradiazione con lampade infrarosso.
Questo metodo presenta due vantaggi:
- L'irradiazione con infrarosso permette di eseguire il preriscaldamento durante la sabbiatura con CO2solida; - L'irradiazione con infrarosso à ̈ in grado di riscaldare il sistema substrato 1/rivestimento 2 fino a 1000°C. La velocità di riscaldamento dipende dalla natura del substrato 1 e può essere in un intervallo di 1°C/min a 100°C/min.
Ancora, il sistema di preriscaldamento per irraggiamento comprende l’impiego di lampade 6 all’infrarosso in un intervallo di lunghezza d'onda di 1-10 micron e con una potenza in una gamma di 1.000-50.000 W.
Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 1 à ̈ in grado di rimuovere un rivestimento 2 in ceramica con una velocità di 1-100 cm<2>/min.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per la rimozione di ricoprimenti (2) ceramici applicati su un substrati (1) metallico, ceramico, composito e/o polimerico eseguito mediante sabbiatura di ghiaccio secco (4); detto metodo di rimozione à ̈ applicata senza modificare o danneggiare le caratteristiche del substrato (1) quali rugosità e spessore, ed à ̈ in grado di rendere detto substrato (1) atto ad essere di nuovo rivestito con ricoprimento (2) ceramico; un metodo caratterizzato dal fatto che prevede in combinazione una o più fasi di preriscaldamento per irraggiamento del rivestimento (2)/substrato (1), effettuato durante o immediatamente prima della rimozione mediante sabbiatura con ghiaccio secco (4).
- 2. Un metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il sistema rivestimento (2)/substrato (1) Ã ̈ preriscaldato in sequenza in una stazione (5) di riscaldamento ed in seguito posto in una stazione di sabbiatura con ghiaccio secco per la fase di rimozione del rivestimento (2) che avviene fino al raggiungimento della temperatura ambiente; le fasi di preriscaldamento e sabbiatura con ghiaccio secco (4) sono ripetuti fino alla rimozione completa del rivestimento (2).
- 3. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che prevede un flusso continuo, non pulsato, di particelle di ghiaccio secco (4).
- 4. Metodo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto flusso di particelle di ghiaccio secco (4) Ã ̈ a pressione costante.
- 5. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto pre-riscaldamento per irradiazione à ̈ applicato con una velocità compresa tra 1°C/min fino a 100°C/min.
- 6. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto pre-riscaldamento per irradiazione à ̈ applicato fino al raggiungimento di una temperatura massima del sistema rivestimento (2)/substrato (1) di 1000°C.
- 7. Metodo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto flusso continuo (4) presenta un flusso di massa della CO2solida in un intervallo di circa 100-3500 g/min.
- 8. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che flusso continuo di ghiaccio secco (4) presenta una pressione in un intervallo di 1 - 30 bar.
- 9. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che impiega particelle di CO2solida con densità compresa tra 1,4 e 1,6 g/cm³; e mantiene la densità di tali particelle in unaintervallo di 1,525-1,6 g/cm³ prima dell'impatto sul rivestimento 2 ceramico.
- 10. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la velocità di rimozione del rivestimento 2 in ceramica ha una velocità in un intervallo di 1-100 cm²/min.
- 11. Apparato per la rimozione di ricoprimenti ceramici su un substrato (1) di metallico, ceramico, composito e/o plastico, detta rimozione essendo eseguita con sabbiatura di anidride carbonica allo stato solido ed essendo applicata senza modificare o danneggiare le caratteristiche di detto substrato (1), à ̈ caratterizzato dal fatto che comprende almeno una stazione (5) di preriscaldamento ed almeno una stazione (20) di sabbiatura per rimuovere il ricoprimento (2) ceramico con ghiaccio secco (4) e comprende almeno un compressore ed una unità di distribuzione al fine di alimentare il ghiaccio secco in una o più pistole (3) di spruzzatura con ugello convergente/divergente a due vie.
- 12. Apparato, secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che comprendere fino a N (N=1-100) stazioni (5) di pre-riscaldamento e fino a M stazioni (20) di sabbiatura (M=1-50).
- 13. Apparato secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che nell’unità di distribuzione dei pellet di ghiaccio secco sono continuamente riforniti in una area (12) dove un flusso di aria, compresa tra 1 e 5 bar, proveniente da 13, li guida verso l’uscita (14) e verso un ugello, convergente/divergente (19), a due vie delle pistole (3) di sabbiatura; detti pellet sono iniettati nel tratto divergente (19) dell’ugello attraverso un condotto di iniezione (18), disposto secondo una direzione assiale (16) mentre da un secondo condotto (17) giunge un flusso (15) d’aria ad alta pressione che viene accelerato nell’ugello convergente/divergente fino a velocità supersonica e detti pellets di ghiaccio secco (4) sono iniettati nel flusso d'aria ad alta pressione accelerato, dopo il restringimento dell’ugello convergente/divergente (19).
- 14. Apparato secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta stazione di preriscaldamento comprende lampade (6) all’infrarosso in un intervallo di lunghezza d'onda di 1-10 micron e con una potenza in una gamma di 1.000-50.000 W.
- 15. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che non prevede fasi di pre-danneggiamento del ricoprimento prima della fase di rimozione del rivestimento con ghiaccio secco.
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