JP2003245857A - 層系の金属層を除去する方法 - Google Patents
層系の金属層を除去する方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】タービン羽根や翼に被着したコーティング用等
の金属層を、支持体や他の層に悪影響を及ぼすことなく
効果的に除去できる方法を提供する。 【解決手段】先ず金属層を室温（ＲＴ）以下、例えば液
体窒素温度に冷却し、脆化させる。その後、脆化した金
属層を、高効率のブラスト加工プロセス、例えばサンド
ブラストプロセスによって除去する。ブラスト加工エネ
ルギーを選択することで、金属層は除去するものの、支
持体の損傷は回避するよう除去プロセスを制御する。
の金属層を、支持体や他の層に悪影響を及ぼすことなく
効果的に除去できる方法を提供する。 【解決手段】先ず金属層を室温（ＲＴ）以下、例えば液
体窒素温度に冷却し、脆化させる。その後、脆化した金
属層を、高効率のブラスト加工プロセス、例えばサンド
ブラストプロセスによって除去する。ブラスト加工エネ
ルギーを選択することで、金属層は除去するものの、支
持体の損傷は回避するよう除去プロセスを制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に被覆されたガ
スタービン羽根又は翼の再処理のために層系の少なくと
も１つの金属層を除去する方法に関する。
スタービン羽根又は翼の再処理のために層系の少なくと
も１つの金属層を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日使用されている発電所では、高効率
ガスタービンが益々枢要な位置を占めている。従って、
ガスタービンプラントの効率を改善する努力が払われて
いる。
ガスタービンが益々枢要な位置を占めている。従って、
ガスタービンプラントの効率を改善する努力が払われて
いる。
【０００３】これを実現する、そして最も普通に用いら
れている一方法は、燃焼ガスのタービン入口温度を高め
ることである。高温部の動翼および静翼（両者とも高強
度ニッケル又はコバルト基超合金で作られる）は、多く
の侵食機構（例えば酸化、硫化および窒化）による劣化
に曝される。
れている一方法は、燃焼ガスのタービン入口温度を高め
ることである。高温部の動翼および静翼（両者とも高強
度ニッケル又はコバルト基超合金で作られる）は、多く
の侵食機構（例えば酸化、硫化および窒化）による劣化
に曝される。
【０００４】保護コーティングの開発に相当の努力が払
われてきた。該コーティングは基礎をなす超合金の酸化
と腐食を防止するため設けている。酸化と腐食は保護層
上および／又は内部に局在化され、それにより傷つき易
い基材の損傷を制限する。この種の典型的なコーティン
グは、白金−アルミニウム化物コーティング、熱化学プ
ロセスにより塗布されるクロム拡散コーティングおよ
び、例えば低圧プラズマ溶射によって塗布されるＭＣｒ
ＡｌＹコーティングである。ここにＭは、鉄、コバル
ト、ニッケルの群から選ばれた金属、Ｃｒはクロム、Ａ
ｌはアルミニウム、Ｙはイットリウム又は稀土類元素の
内、別の反応性元素を意味する。
われてきた。該コーティングは基礎をなす超合金の酸化
と腐食を防止するため設けている。酸化と腐食は保護層
上および／又は内部に局在化され、それにより傷つき易
い基材の損傷を制限する。この種の典型的なコーティン
グは、白金−アルミニウム化物コーティング、熱化学プ
ロセスにより塗布されるクロム拡散コーティングおよ
び、例えば低圧プラズマ溶射によって塗布されるＭＣｒ
ＡｌＹコーティングである。ここにＭは、鉄、コバル
ト、ニッケルの群から選ばれた金属、Ｃｒはクロム、Ａ
ｌはアルミニウム、Ｙはイットリウム又は稀土類元素の
内、別の反応性元素を意味する。
【０００５】これらＭＣｒＡｌＹコーティングの組成物
は多様であるが、それらは全て、基礎の支持体を化学的
侵食から保護する役割を果たしている。発電用ガスター
ビンの高温部の動翼又は静翼の設計寿命は、一般に耐用
寿命より３〜４倍長い。
は多様であるが、それらは全て、基礎の支持体を化学的
侵食から保護する役割を果たしている。発電用ガスター
ビンの高温部の動翼又は静翼の設計寿命は、一般に耐用
寿命より３〜４倍長い。
【０００６】超高温度用途には、保護コーティングに加
えて、高温ガスから金属部品を遮蔽する効果がある遮熱
コーティングを付与することが多い。
えて、高温ガスから金属部品を遮蔽する効果がある遮熱
コーティングを付与することが多い。
【０００７】上述の通り、高価な超合金系本体の寿命
は、保護コーティング系のそれを超える。従って、保護
コーティング系の再処理により高額のコストが節約でき
る。この再処理により、短期間で構成部品を修復でき
る。
は、保護コーティング系のそれを超える。従って、保護
コーティング系の再処理により高額のコストが節約でき
る。この再処理により、短期間で構成部品を修復でき
る。
【０００８】前述の通り、様々形の化学的侵食が高温部
構成部品の表面で起る。特に、コーティング内の活性元
素（即ち、クロムとアルミニウム）の漸進的消費が起
る。場合により基材の不所望の侵食も起る。これは、コ
ーティング中の活性物質の完全な消費、又は使用中の保
護コーティングの何らかの物理的脱離（例えば異物によ
る損傷）に起因する。この場合、それらの損傷し易い性
質により、支持体の侵食が非常に深くなり、等軸性又は
方向性凝固材料の場合に粒界侵食を伴う。
構成部品の表面で起る。特に、コーティング内の活性元
素（即ち、クロムとアルミニウム）の漸進的消費が起
る。場合により基材の不所望の侵食も起る。これは、コ
ーティング中の活性物質の完全な消費、又は使用中の保
護コーティングの何らかの物理的脱離（例えば異物によ
る損傷）に起因する。この場合、それらの損傷し易い性
質により、支持体の侵食が非常に深くなり、等軸性又は
方向性凝固材料の場合に粒界侵食を伴う。
【０００９】再処理の前段階として、基材内の腐食層と
同様に、古いコーティングの全物質を除去する。再処理
時に完全に除去し得ないこの種の物質は、後で塗布する
新しいコーティングの付着不良をもたらす。それは、当
該コーティングの将来の性能に対し著しい影響を及ぼ
す。また、再処理中に除去できない腐食生成物は、稼動
中に基材内により深く拡散し、そこで基材の機械的性質
に悪影響を及ぼす。
同様に、古いコーティングの全物質を除去する。再処理
時に完全に除去し得ないこの種の物質は、後で塗布する
新しいコーティングの付着不良をもたらす。それは、当
該コーティングの将来の性能に対し著しい影響を及ぼ
す。また、再処理中に除去できない腐食生成物は、稼動
中に基材内により深く拡散し、そこで基材の機械的性質
に悪影響を及ぼす。
【００１０】消費したコーティングをタービン羽根や翼
から除去するため、機械的剥離方法が広く使用されてい
る。これら方法には、アルミナやシリカ等の研磨粒子に
よるグリットブラスト加工およびアルミナ粒子が埋め込
まれた回転式ベルトによるベルト研削法を含む。しか
し、グリットブラスト加工は基礎本体表面の損傷をもた
らす。従って、効果的な高速度ブラスト加工は基礎本体
の相当の摩耗を伴う。
から除去するため、機械的剥離方法が広く使用されてい
る。これら方法には、アルミナやシリカ等の研磨粒子に
よるグリットブラスト加工およびアルミナ粒子が埋め込
まれた回転式ベルトによるベルト研削法を含む。しか
し、グリットブラスト加工は基礎本体表面の損傷をもた
らす。従って、効果的な高速度ブラスト加工は基礎本体
の相当の摩耗を伴う。
【００１１】特許文献１は、有機表層を除去する方法を
開示している。有機表層を備える部品を冷却して有機層
の脆性を増大させた後、ブラスト加工法により除去す
る。
開示している。有機表層を備える部品を冷却して有機層
の脆性を増大させた後、ブラスト加工法により除去す
る。
【００１２】特許文献２は、最初に冷却してから、ドラ
イアイスのペレットを層に噴射することでゴム層を除去
する、類似の方法を開示している。
イアイスのペレットを層に噴射することでゴム層を除去
する、類似の方法を開示している。
【００１３】特許文献３は、低温で材料のバッチ処理を
行う熱絶縁チャンバを開示する。
行う熱絶縁チャンバを開示する。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４６２７１９７号明細書
【特許文献２】特開平０７−２７５７９５号公報
【特許文献３】米国特許第４５２７８４４号明細書
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、特に劣化した金属層を効果的に除去し、それにより
基礎をなす支持体や他の層に影響を及ぼすことのない方
法を提供することにある。
は、特に劣化した金属層を効果的に除去し、それにより
基礎をなす支持体や他の層に影響を及ぼすことのない方
法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明では、脆性物質の
ほうがブラスト加工プロセスにより一層容易に除去でき
ることから、劣化した金属層を室温より低い温度で、基
礎をなす支持体又は層より大きく低温脆化させる。この
効果は、所謂脆化効果である。
ほうがブラスト加工プロセスにより一層容易に除去でき
ることから、劣化した金属層を室温より低い温度で、基
礎をなす支持体又は層より大きく低温脆化させる。この
効果は、所謂脆化効果である。
【００１７】単数又は複数の金属層を冷却することで、
これら層の物質は支持体に比べてより大きく脆化し、そ
れら層は、サンドブラスト加工又はセラミックス粒子の
ブラスト加工のような研磨性ブラスト加工プロセス或い
はウォータジェットブラスト加工やドライアイスペレッ
トによるブラスト加工のような非研磨性ブラスト加工プ
ロセスによっても、容易に除去できる。
これら層の物質は支持体に比べてより大きく脆化し、そ
れら層は、サンドブラスト加工又はセラミックス粒子の
ブラスト加工のような研磨性ブラスト加工プロセス或い
はウォータジェットブラスト加工やドライアイスペレッ
トによるブラスト加工のような非研磨性ブラスト加工プ
ロセスによっても、容易に除去できる。
【００１８】金属層を有する層系は、固体状態の層系へ
の液体での良好な熱伝達により、窒素、酸素又は二酸化
炭素といった液体ガスにより効果的に冷却できる。
の液体での良好な熱伝達により、窒素、酸素又は二酸化
炭素といった液体ガスにより効果的に冷却できる。
【００１９】層系は、金属層を部分的に又は層系全体を
冷却することで冷却可能である。
冷却することで冷却可能である。
【００２０】好ましくは、この方法は、金属層の除去を
一層容易に実行させる別の効果、所謂温度−張力効果を
生じる。金属層は、室温より低温で、支持体又は基層よ
りも大きな熱収縮を起す。これは、少なくともある程
度、室温から低温へ大きくなる熱膨張率および／又は支
持体又は基層と金属層との温度差のためである。この異
なる熱収縮は、劣化した層と基層又は支持体との間に機
械的張力を生じる。機械的衝撃により生じたエネルギー
の小さな入力のみで、張力は破砕閾値を超えて増大し、
結果として金属層の破砕を来す。層を除去するためのい
かなる研磨プロセスも不要である。
一層容易に実行させる別の効果、所謂温度−張力効果を
生じる。金属層は、室温より低温で、支持体又は基層よ
りも大きな熱収縮を起す。これは、少なくともある程
度、室温から低温へ大きくなる熱膨張率および／又は支
持体又は基層と金属層との温度差のためである。この異
なる熱収縮は、劣化した層と基層又は支持体との間に機
械的張力を生じる。機械的衝撃により生じたエネルギー
の小さな入力のみで、張力は破砕閾値を超えて増大し、
結果として金属層の破砕を来す。層を除去するためのい
かなる研磨プロセスも不要である。
【００２１】本発明に従う方法は、温度−張力効果と脆
化効果の両方を活用する。
化効果の両方を活用する。
【００２２】好ましくは、この方法は、超合金系本体を
有するガスタービンの翼又は羽根の再処理に使用され
る。金属層は、特に腐食生成物によって劣化した、所謂
ＭＣｒＡｌＹ層である。
有するガスタービンの翼又は羽根の再処理に使用され
る。金属層は、特に腐食生成物によって劣化した、所謂
ＭＣｒＡｌＹ層である。
【００２３】本発明の方法は、以下の工程や特徴によっ
てさらに改善可能である。 （ａ）ブラスト加工プロセスを研磨性プロセスとする。 （ｂ）ブラスト加工プロセスを非研磨性プロセスとす
る。 （ｃ）ブラスト加工プロセスをサンドブラスト加工プロ
セスとする。 （ｄ）ドライアイス粒子を非研磨性ブラスト加工プロセ
スに使用する。 （ｅ）層系を液体窒素内で冷却する。 （ｆ）金属層を支持体より強く冷却する。 （ｇ）金属層は、室温より低い温度で、支持体又は支持
体と前記金属層との間の付加的な層より大きい低温脆化
を呈する。 （ｈ）金属層は、室温より低温で、支持体又は支持体と
前記金属層との間の付加的な層に比べて大きい熱膨張率
を有し、その結果、冷却を行った際に、前記金属層と付
加的な層又は支持体との間に機械的張力を生ずる。 （ｉ）少なくとも金属層の除去を制御する。 （ｊ）少なくとも金属層の残留部分を機械的又は化学的
プロセスで除去する。 （ｋ）少なくとも金属層は脆性物質からなる。 （１）支持体は超合金からなる。 （ｍ）金属層はＭＣｒＡｌＹ群の合金からなる。 （ｎ）層系の冷却した部分を少なくとも部分的に再加熱
する。
てさらに改善可能である。 （ａ）ブラスト加工プロセスを研磨性プロセスとする。 （ｂ）ブラスト加工プロセスを非研磨性プロセスとす
る。 （ｃ）ブラスト加工プロセスをサンドブラスト加工プロ
セスとする。 （ｄ）ドライアイス粒子を非研磨性ブラスト加工プロセ
スに使用する。 （ｅ）層系を液体窒素内で冷却する。 （ｆ）金属層を支持体より強く冷却する。 （ｇ）金属層は、室温より低い温度で、支持体又は支持
体と前記金属層との間の付加的な層より大きい低温脆化
を呈する。 （ｈ）金属層は、室温より低温で、支持体又は支持体と
前記金属層との間の付加的な層に比べて大きい熱膨張率
を有し、その結果、冷却を行った際に、前記金属層と付
加的な層又は支持体との間に機械的張力を生ずる。 （ｉ）少なくとも金属層の除去を制御する。 （ｊ）少なくとも金属層の残留部分を機械的又は化学的
プロセスで除去する。 （ｋ）少なくとも金属層は脆性物質からなる。 （１）支持体は超合金からなる。 （ｍ）金属層はＭＣｒＡｌＹ群の合金からなる。 （ｎ）層系の冷却した部分を少なくとも部分的に再加熱
する。
【００２４】また、ａ）〜ｎ）迄の全部の組合せは、請
求項１記載の方法の改良に資する。
求項１記載の方法の改良に資する。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明は多様な形態で実施でき、
ここに説明する例示的実施形態に限定すべく解釈しては
ならない。むしろ、これら例示的実施形態は、この開示
が完全完備なものであり、本発明の範囲を当業者に十分
に伝えるように付与されている。
ここに説明する例示的実施形態に限定すべく解釈しては
ならない。むしろ、これら例示的実施形態は、この開示
が完全完備なものであり、本発明の範囲を当業者に十分
に伝えるように付与されている。
【００２６】図１ａは、例えば金属支持体７と、劣化し
得る金属表層４（図１ｂ）からなる系１を示す。層系１
は、表層４の下にある別の層を備えてもよい（図３）。
層系１は、例えばタービン羽根用に設計されている。こ
の例では、支持体７は超合金系材料（例えばＮｉ3Ａｌ
含有Ｎｉ−Ｃｒ）であり、金属表層４は所謂ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングである。ここにＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの
１つの金属を表し、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウム
であり、Ｙはイットリウム又は何れかの希土類元素又は
希土類元素の混合物である。
得る金属表層４（図１ｂ）からなる系１を示す。層系１
は、表層４の下にある別の層を備えてもよい（図３）。
層系１は、例えばタービン羽根用に設計されている。こ
の例では、支持体７は超合金系材料（例えばＮｉ3Ａｌ
含有Ｎｉ−Ｃｒ）であり、金属表層４は所謂ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングである。ここにＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの
１つの金属を表し、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウム
であり、Ｙはイットリウム又は何れかの希土類元素又は
希土類元素の混合物である。
【００２７】図ｌｂは、表面３上又は表面３から一定の
深さに腐食生成物５が生じた、劣化した金属層４を示
す。タービン羽根の高価な基礎本体、即ち支持体７を保
存すべく、劣化した層４を少なくとも部分的に取り除く
必要がある。劣化した層４は、延性物質と脆性物質から
なる。この除去は、いかなる腐食生成物５も殆ど残在し
ないよう実行せねばならない。腐食生成物５は表層４の
一部だけをなし、層４へのそれらの深さは表面３に沿っ
て変わる。腐食生成物５は通常酸化物であり、室温でも
ブラスト加工プロセスで除去できる。しかし、この従来
のブラスト加工プロセス後も、延性があり、従来のプロ
セスでは除去が難しい金属領域６が表面に依然として残
る。その際金属層を冷却すると、低温脆性が、この方法
により脆くなった金属へのブラスト加工プロセスの驚く
ほど改善された効果をもたらす。
深さに腐食生成物５が生じた、劣化した金属層４を示
す。タービン羽根の高価な基礎本体、即ち支持体７を保
存すべく、劣化した層４を少なくとも部分的に取り除く
必要がある。劣化した層４は、延性物質と脆性物質から
なる。この除去は、いかなる腐食生成物５も殆ど残在し
ないよう実行せねばならない。腐食生成物５は表層４の
一部だけをなし、層４へのそれらの深さは表面３に沿っ
て変わる。腐食生成物５は通常酸化物であり、室温でも
ブラスト加工プロセスで除去できる。しかし、この従来
のブラスト加工プロセス後も、延性があり、従来のプロ
セスでは除去が難しい金属領域６が表面に依然として残
る。その際金属層を冷却すると、低温脆性が、この方法
により脆くなった金属へのブラスト加工プロセスの驚く
ほど改善された効果をもたらす。
【００２８】層４の均一な除去には、金属層４の均一な
厚さ又はそれを全体的に除去する必要がある。
厚さ又はそれを全体的に除去する必要がある。
【００２９】付加的な利益として、本発明は、ブラスト
粒子による、相対的に低い衝撃エネルギーを伴う除去プ
ロセスを可能にする。従来のブラスト加工は、延性物質
の除去のために高いエネルギーを必要とし、支持体の損
傷の著しい危険を伴う。これは、冷却工程の脆化によっ
て著しく低減される。
粒子による、相対的に低い衝撃エネルギーを伴う除去プ
ロセスを可能にする。従来のブラスト加工は、延性物質
の除去のために高いエネルギーを必要とし、支持体の損
傷の著しい危険を伴う。これは、冷却工程の脆化によっ
て著しく低減される。
【００３０】支持体７の材料に関し、強度（σ）等の幾
つかの物理的パラメータおよび例えば破壊靭性（Ｋ）等
の材料の脆性を示すパラメータを、金属表層４に関して
と同様に示してある（図１ａ）。高Ｋ値は延性材料に対
応する。
つかの物理的パラメータおよび例えば破壊靭性（Ｋ）等
の材料の脆性を示すパラメータを、金属表層４に関して
と同様に示してある（図１ａ）。高Ｋ値は延性材料に対
応する。
【００３１】室温（ＲＴ）時には支持体７および表層４
の物理的パラメータの間にはいかなる本質的関係も存在
しないはずである。σs RTは室温時の支持体（ｓ）の、
σs LTは低温時の支持体（ｓ）の、σL RTは室温時の層
（Ｌ）のそしてσL LTは低温時の層（Ｌ）の強度を夫々
示す。Ｋs RTは室温時の支持体（ｓ）の、Ｋs LTは低温
（ＬＴ）時の支持体（ｓ）の、ＫL RTは室温時の層
（Ｌ）のそしてＫL LTは低温時の層（Ｌ）の破壊靭性を
示す。
の物理的パラメータの間にはいかなる本質的関係も存在
しないはずである。σs RTは室温時の支持体（ｓ）の、
σs LTは低温時の支持体（ｓ）の、σL RTは室温時の層
（Ｌ）のそしてσL LTは低温時の層（Ｌ）の強度を夫々
示す。Ｋs RTは室温時の支持体（ｓ）の、Ｋs LTは低温
（ＬＴ）時の支持体（ｓ）の、ＫL RTは室温時の層
（Ｌ）のそしてＫL LTは低温時の層（Ｌ）の破壊靭性を
示す。
【００３２】図２は、室温に比べて低い温度、例えば約
７７Ｋ（液体窒素温度）における支持体７と金属表層４
の間の物理的パラメータの関係を示す。低温時、表層４
の物質は低温脆化を示し、それは、表層４の強度は増大
するが、Ｋ値は減少し、より脆い物質をもたらすことに
なる。支持体７のＫ値は、表層４のＫ値以上である。表
層４がより脆くなると、表層４は、例えば研磨性ブラス
ト加工又は非研磨性ブラスト加工プロセス等のブラスト
加工プロセスにより容易に除去できる。
７７Ｋ（液体窒素温度）における支持体７と金属表層４
の間の物理的パラメータの関係を示す。低温時、表層４
の物質は低温脆化を示し、それは、表層４の強度は増大
するが、Ｋ値は減少し、より脆い物質をもたらすことに
なる。支持体７のＫ値は、表層４のＫ値以上である。表
層４がより脆くなると、表層４は、例えば研磨性ブラス
ト加工又は非研磨性ブラスト加工プロセス等のブラスト
加工プロセスにより容易に除去できる。
【００３３】この方法は、層系１全体を冷却することに
よってだけでなく、例えば表層４のみを液体窒素に浸漬
することで、金属表層４だけを又は主に該層を冷却する
ことによっても適用でき、この場合支持体７は液体窒素
と接触しない。
よってだけでなく、例えば表層４のみを液体窒素に浸漬
することで、金属表層４だけを又は主に該層を冷却する
ことによっても適用でき、この場合支持体７は液体窒素
と接触しない。
【００３４】金属表層４だけを冷却し、表層４を除去し
た場合、支持体７は以後直ちに処理可能である。層系１
全体を冷却し、表層４を除去した場合、支持体７を、以
後の処理の前に再び室温迄加熱する。
た場合、支持体７は以後直ちに処理可能である。層系１
全体を冷却し、表層４を除去した場合、支持体７を、以
後の処理の前に再び室温迄加熱する。
【００３５】低減したブラスト加工エネルギーにより、
支持体の設計および幾何学形状は影響されないままであ
る。これは、空力的特性が枢要であり、幾何学的形状に
よって容易に影響を受けることから、羽根又は翼にとっ
て特に重要である。
支持体の設計および幾何学形状は影響されないままであ
る。これは、空力的特性が枢要であり、幾何学的形状に
よって容易に影響を受けることから、羽根又は翼にとっ
て特に重要である。
【００３６】それと共に、金属表層４又は腐食生成物５
の全体除去を確実にすべく、所謂加熱着色（heat tint
ing）が可能である。金属表層４又は腐食生成物５の小
領域は、やはり他の化学的又は機械的手段で除去でき
る。
の全体除去を確実にすべく、所謂加熱着色（heat tint
ing）が可能である。金属表層４又は腐食生成物５の小
領域は、やはり他の化学的又は機械的手段で除去でき
る。
【００３７】層系１の金属層４の除去を支援する別の効
果は、冷却の間に、金属表層４と支持体７との間に張力
が生じることである。これは、支持体７と表層４との異
なる熱膨張率により生じる。この場合、金属表層４の低
温脆化は全く必要ない。
果は、冷却の間に、金属表層４と支持体７との間に張力
が生じることである。これは、支持体７と表層４との異
なる熱膨張率により生じる。この場合、金属表層４の低
温脆化は全く必要ない。
【００３８】驚くべきことに、この方法は、使用中の
（高温）熱衝撃および機械的衝撃に耐えるよう設計した
層系、例えばＭＣｒＡｌＹ層と遮熱コーティングで被覆
した超合金製のガスタービンのタービン羽根にさえ適用
できる。本方法は、金属支持体７上に異なる延性を持つ
材料を設けた金属コーティング４にも使える。金属表層
４は、金属材料、腐食生成物５と同様、セラミックス材
料製でもよい。
（高温）熱衝撃および機械的衝撃に耐えるよう設計した
層系、例えばＭＣｒＡｌＹ層と遮熱コーティングで被覆
した超合金製のガスタービンのタービン羽根にさえ適用
できる。本方法は、金属支持体７上に異なる延性を持つ
材料を設けた金属コーティング４にも使える。金属表層
４は、金属材料、腐食生成物５と同様、セラミックス材
料製でもよい。
【００３９】図３はタービン羽根１を示し、これは、例
えばＭＣｒＡｌＹ層の金属コーティング１１でまず被覆
され、その後、例えばセラミックス遮熱コーティング１
０等の外層１０で被覆され又は層１１の腐食生成物が生
じている。セラミックスコーティング１０は脆性材料で
ある。
えばＭＣｒＡｌＹ層の金属コーティング１１でまず被覆
され、その後、例えばセラミックス遮熱コーティング１
０等の外層１０で被覆され又は層１１の腐食生成物が生
じている。セラミックスコーティング１０は脆性材料で
ある。
【００４０】金属層１１の除去方法の適用中に、外層１
０のセラミックス材料は層１１に留まり、最初に又は一
緒に取り除かれる。以下の工程が実行される。層１１お
よび外層１０は冷却されて、層１１の脆化をもたらす。
その後、脆性物質は、まず外層１０の表面上に粒子をブ
ラスト加工してから、層１１の外層１０を除去するブラ
スト加工プロセスにより容易に除去できる。セラミック
ス外層１０は、冷却せずに室温で、第１工程でのブラス
ト加工法によっても除去できる。
０のセラミックス材料は層１１に留まり、最初に又は一
緒に取り除かれる。以下の工程が実行される。層１１お
よび外層１０は冷却されて、層１１の脆化をもたらす。
その後、脆性物質は、まず外層１０の表面上に粒子をブ
ラスト加工してから、層１１の外層１０を除去するブラ
スト加工プロセスにより容易に除去できる。セラミック
ス外層１０は、冷却せずに室温で、第１工程でのブラス
ト加工法によっても除去できる。
【００４１】層系１は、層１１下の他の層をも含み得
る。
る。
【００４２】図４ａは、層系１としてタービン羽根又は
タービン翼１３を示す。さらに、例えば液体窒素等の冷
却液１７で満たされたタンク１５をも示してある。ター
ビン羽根又は翼１３は、この液体１７内で冷却される。
タービン翼１３を示す。さらに、例えば液体窒素等の冷
却液１７で満たされたタンク１５をも示してある。ター
ビン羽根又は翼１３は、この液体１７内で冷却される。
【００４３】また、タービン羽根又は翼１３は、液体と
接触することなく冷却装置１９により冷却することもで
きる（図４ｂ）。
接触することなく冷却装置１９により冷却することもで
きる（図４ｂ）。
【００４４】図４ｃは、タービン羽根又は翼１３を液体
１７内でどのように冷却するかを示す。簡明にすべく、
翼又は羽根１３の一部（図４ａの点線で囲む領域）だけ
を図示する。層系１、１３は、その支持体７と層１１、
１０とを示す断面図で示している。本発明の方法を実行
する１つの可能性は、層１１が冷却液１７と接触するよ
う層系１を液体１７に浸漬し、層１１を冷却する方法で
ある。層１１を冷却して、図２で説明したような機械的
性質をもたらす。外層１０も冷却する。
１７内でどのように冷却するかを示す。簡明にすべく、
翼又は羽根１３の一部（図４ａの点線で囲む領域）だけ
を図示する。層系１、１３は、その支持体７と層１１、
１０とを示す断面図で示している。本発明の方法を実行
する１つの可能性は、層１１が冷却液１７と接触するよ
う層系１を液体１７に浸漬し、層１１を冷却する方法で
ある。層１１を冷却して、図２で説明したような機械的
性質をもたらす。外層１０も冷却する。
【００４５】また、支持体と層１０、１１が冷却液１７
と接触するよう層系１を液体１７に完全に浸漬すること
で、層系１全体を冷却することもできる（図４ｄ）。
と接触するよう層系１を液体１７に完全に浸漬すること
で、層系１全体を冷却することもできる（図４ｄ）。
【００４６】機械的性質の所望の変化が生じたら、層系
１を、外層１０の表面３にブラストされる粒子２４に曝
らす（図４ｅ）。粒子２４はブラスト加工装置２１から
供給する。粒子２４は、ドライアイス又はセラミックス
の粒子でよい。外層１０と層１１は、層１１をほぼ又は
完全に除去する迄、ブラスト粒子２４に曝す。
１を、外層１０の表面３にブラストされる粒子２４に曝
らす（図４ｅ）。粒子２４はブラスト加工装置２１から
供給する。粒子２４は、ドライアイス又はセラミックス
の粒子でよい。外層１０と層１１は、層１１をほぼ又は
完全に除去する迄、ブラスト粒子２４に曝す。
【００４７】図４ｆは、層１０、１１をもはや全く有し
ていない層系１、１３を示す。
ていない層系１、１３を示す。
【図１】ａは既知の物理的パラメータを持つ金属層を備
えた層系の室温における状態、ｂは劣化した表面を示
す。
えた層系の室温における状態、ｂは劣化した表面を示
す。
【図２】低温時の物理的パラメータによる冷却された層
系を示す。
系を示す。
【図３】２層を備える冷却された層系を示す。
【図４】ａ〜ｆは発明的方法の工程を順を追って示す。
１ 層系
３ 表面
４ 金属層
５ 腐食生成物
７ 支持体
１７ 冷却液
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ラルフ ライヒェ
ドイツ連邦共和国 13465 ベルリン ブ
ルゲンバッハヴェーク 15
Ｆターム(参考） 3G002 EA05 EA06
Claims (16)
- 【請求項１】 層系の金属層を除去する方法であって、 前記層系は前記金属層で被覆された支持体よりなり、 層系を少なくとも部分的に冷却する工程と、ブラスト加
工プロセスによって金属層を少なくとも部分的に除去す
る工程とを含む方法。 - 【請求項２】 前記ブラスト加工プロセスが研磨性プロ
セスである請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記ブラスト加工プロセスが非研磨性プ
ロセスである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記ブラスト加工プロセスがサンドブラ
スト加工プロセスである請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 ドライアイス粒子を非研磨性ブラスト加
工プロセスに使用する請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 層系を液体窒素内で冷却する請求項１記
載の方法。 - 【請求項７】 前記金属層を支持体より強く冷却する請
求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記金属層が、室温より低い温度で、支
持体又は支持体と前記金属層との間の付加的な層より大
きい低温脆化を示す請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記金属層が、室温より低い温度で支持
体又は支持体と前記金属層との間の付加的な層に比べて
大きい熱膨張率を有し、それに伴い冷却時に、前記金属
層と付加的な層又は支持体との間に機械的張力を生ずる
請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 少なくとも金属層の除去を制御する請
求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記の除去後に、少なくとも金属層の
残留部分を機械的又は化学的プロセスにより除去する工
程を更に含むことを伴う請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】少なくとも金属層が脆性物質からなる請
求項１記載の方法。 - 【請求項１３】ガスタービン羽根又は翼の再処理に適用
する請求項１記載の方法。 - 【請求項１４】支持体が超合金からなる請求項１記載の
方法。 - 【請求項１５】金属層がＭＣｒＡｌＹ合金群からなる請
求項１記載の方法。 - 【請求項１６】 層系の冷却した部分を少なくとも部分
的に再加熱する請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| EP01130726A EP1321625B1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Method for removing a metallic layer |
| EP01130726.1 | 2001-12-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003245857A true JP2003245857A (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=8179665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002363954A Withdrawn JP2003245857A (ja) | 2001-12-21 | 2002-12-16 | 層系の金属層を除去する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6878041B2 (ja) |
| EP (1) | EP1321625B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003245857A (ja) |
| DE (1) | DE60105830T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010505634A (ja) * | 2006-10-06 | 2010-02-25 | フラウンホファー ゲゼルシャフト ツール フェルドルンク デル アンゲヴァントテン フォルシュンク エー ファウ | ドライアイスによる汚染物除去方法 |
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| US7805822B2 (en) * | 2003-12-15 | 2010-10-05 | Turbocombustor Technology, Inc. | Process for removing thermal barrier coatings |
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| CA2500611A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-04 | Quadra Industrial Services Ontario Inc. | Method of removing the fused non-ferrous or ferrous metal stickers from slag pot ladles |
| DE102008004559B4 (de) * | 2007-01-23 | 2017-03-16 | General Electric Technology Gmbh | Verfahren zum Bearbeiten eines thermisch belasteten Bauteils |
| US8292698B1 (en) * | 2007-03-30 | 2012-10-23 | Lam Research Corporation | On-line chamber cleaning using dry ice blasting |
| DE102007022174B3 (de) * | 2007-05-11 | 2008-09-18 | Voestalpine Stahl Gmbh | Verfahren zum Erzeugen und Entfernen einer temporären Schutzschicht für eine kathodische Beschichtung |
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| DE102010037077B4 (de) | 2010-08-19 | 2014-03-13 | Voestalpine Stahl Gmbh | Verfahren zum Konditionieren der Oberfläche gehärteter korrosionsgeschützter Bauteile aus Stahlblech |
| US8347636B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-01-08 | General Electric Company | Turbomachine including a ceramic matrix composite (CMC) bridge |
| US8535448B2 (en) * | 2011-07-11 | 2013-09-17 | Chevron Phillips Chemical Company Lp | Methods of removing a protective layer |
| JP6685722B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2020-04-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼の補修方法 |
| FR3092267B1 (fr) * | 2019-02-04 | 2021-04-09 | Safran Aircraft Engines | Procédé de désolidarisation d'une première pièce mécanique d'une deuxième pièce mécanique |
| CN112496870A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-16 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种高速射流增材修复前基体表面预处理方法 |
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-
2001
- 2001-12-21 EP EP01130726A patent/EP1321625B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-21 DE DE60105830T patent/DE60105830T2/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-12-16 JP JP2002363954A patent/JP2003245857A/ja not_active Withdrawn
- 2002-12-23 US US10/328,981 patent/US6878041B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1321625A1 (en) | 2003-06-25 |
| US6878041B2 (en) | 2005-04-12 |
| EP1321625B1 (en) | 2004-09-22 |
| US20030148710A1 (en) | 2003-08-07 |
| DE60105830D1 (de) | 2004-10-28 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060307 |