JP2009511804A - ガスタービン部品の被膜除去方法 - Google Patents

Abstract

本発明はガスタービン部品の被膜除去方法に関し、ガスタービン部品の表面から、多層摩耗保護膜を完全にあるいは部分的に除去するガスタービン部品の被膜除去方法に関する。摩耗保護膜は少なくとも一の比較的硬いセラミックの層と少なくとも一の比較的軟らかい金属の層とを有する。本発明によればガスタービン部品は交互に二つの異なった化学槽に浸漬される。第一の槽は摩耗保護膜の比較的硬いセラミックの層専用に用いられ、第二の槽は摩耗保護膜の比較的軟らかい金属の層を除去するために専用に用いられる。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載された、ガスタービン部品の被膜除去方法に関する。

ブレードのようなガスタービンの部品は、表面の耐酸化、耐腐食あるいは耐侵食のためにその表面に特別な摩耗保護のための被膜が形成されている。ガスタービンの運転中にはタービンの部品は摩耗を受け、さまざまな形で損傷を受ける。損傷を修復するためには、ある部位を修復しなければならない部品から、通常は摩耗保護膜を完全に除去あるいは削除しなければならない。被膜の除去あるいは削除は又デコーティングとかコーティング除去とかとも呼ばれる。各種の被膜除去方法は機械的、化学的そして電気化学的な方法に区別される。

標準的には、摩耗保護膜は、ガスタービン部品に交互に形成された複数の層から成るいわゆる多層被膜として構成される。したがって、たとえばガスタービン部品に交互に複数回比較的軟らかい金属層と比較的硬いセラミック層を付着してなる複層被膜として当該摩耗保護膜を実現することができる。さらに実用的には、ガスタービン部品に交互に複数回二以上の異なった層を付着した摩耗保護膜、すなわちガスタービン部品に交互に４層からなる多層被膜を設けたものが知られている。すなわち、最初に金属、したがって最初にタービン部品の部品材質に適合した比較的軟らかい第１の層、次に同様に比較的軟らかい合金から成る金属層、第３に比較的硬いグレードの金属セラミック層、そして第４の硬セラミック層である。

これまでのところ、従来技術では多層膜として形成された摩耗保護膜を、ガスタービン部品を損傷させるリスクなくして効果的に除去できる方法は知られていない。

これを基礎として、本発明はガスタービン部品から被膜を除去するための新たな方法を創出する場合の問題に基づくものである。

この問題は請求項１のガスタービン部品の被膜除去する方法により解決される。本発明によれば、多層摩耗保護膜を除去するために、ガスタービン部品は交互に二つの異なった化学槽に浸漬される。すなわち第一の槽は比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられ、第二の槽は比較的軟らかい金属の層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる。

本発明によれば、異なった槽が摩耗保護膜の比較的硬いセラミック層か、あるいは比較的軟らかい金属層かを選択的に除去するように、多層摩耗保護膜を有する部品を交互に異なった槽に浸漬することが提案される。このようにすることにより、初めてガスタービン部品を損傷させるリスクを負うことなしに多層摩耗保護膜を効果的に取り除く方法が提案される。

本発明の有利な展開によれば、比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる第一の槽は、過酸化水素水と、その中に含まれる有機酸のナトリウム塩あるいは／またカリウム塩の少なくとも一から成る酸である。ナトリウム塩あるいは／またカリウム塩に代えてあるいはそれに加えて第一の槽は窒素を含む有機化合物を含むこともできる。保証があれば、過酸化水素水はフッ化水素酸と硝酸の混合物に代えてもよい。第一の槽は３乃至５のｐＨ値を有する。

比較的軟らかい金属の層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる第二の槽はシリコン又はシリコン化合物そして／あるいはリン又はリン化合物を含む水酸化アルカリ又はアルカリ土類（金属）水酸化物の少なくとも一つを含む水溶液である。第二の槽は少なくとも１２のｐＨ値を有する。

好ましくは、第一の槽は１０g／ｌから１００g／ｌの有機酸のナトリウム塩を有する５％から５０％の過酸化水素水である。ナトリウム塩に代えてあるいはそれに加えて第一の槽は１g／ｌから１０g／ｌの窒素を含む有機化合物を含みうる。第二の層は好適には１g／ｌから２００g／ｌのシリコン又はシリコン化合物そして／あるいは１０g／ｌから１００g／ｌのリン又はリン化合物を有する２％から５０％の水酸化アルカリ液である。

本発明の他の有利な展開によれば、比較的硬いセラミック層を除去するために、ガスタービン部品は除去すべき膜厚が１ｎｍにつき第一の槽に温度１０℃乃至７０℃で１−６０分の間浸漬される。比較的軟らかい金属層を除去するために、除去すべき膜厚が１ｎｍにつきガスタービン部品は第二の槽に温度２０℃乃至１５０℃で１０−１２０分の間浸漬される。

本発明の好適な展開は従属項及び以下の説明による。本発明の例示的な実施例が以下に詳細に開示される。

本発明による方法は、多層摩耗保護膜を有するガスタービン部品の被膜除去のために用いられる。この多層摩耗保護膜は交互に重なる形で配置される少なくとも二つの異なった層から形成される。すなわちセラミックの比較的硬い層と金属の比較的軟らかい層とが交互に重なる形で配置される。好ましくは、本方法は、交互に連続した４層から成る摩耗保護膜を有するガスタービン部品の被膜除去のために用いられる。

チタニウムの基材から形成されるガスタービン部品では、第一層は好ましくはチタニウム、パラジウム又はプラチナ（白金）で形成される。第一層に対して形成される第二層は好ましくはTiCrAl材である。第三層としてはTiAlNi-x材である。第三層に続く第四層は窒化チタンアルミニウム（TiAlN）材である。これらの４層が多層摩耗保護膜を形成するためにガスタービン部品上に交互に重なるように適用される。第一および第二の層は金属であり比較的軟らかく、そして第三と第四の層はそれぞれセラミックであり比較的硬い。

ガスタービン部品からこのような多層摩耗保護膜を除去するために、本発明ではガスタービン部品が交互に二つの異なった化学槽に浸漬されることが提案される。すなわち第一の槽は比較的硬いセラミック層及びそれらの各層の摩耗保護膜に対し専用に用いられ、第二の槽は比較的軟らかい金属層それらの各層の摩耗保護膜に対し専用に用いられる。

比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる第一の槽は、過酸化水素水と、その中に含まれる有機酸のナトリウム塩あるいは／またカリウム塩の少なくとも一から成る酸である。ナトリウム塩あるいは／またカリウム塩に代えてあるいはそれに加えて第一の槽は窒素を含む有機化合物を含むこともできる。保証があれば、過酸化水素水はフッ化水素酸と硝酸の混合物に代えてもよい。

好ましくは、第一の槽は１０g／ｌから１００g／ｌの有機酸のナトリウム塩を有する５％から５０％の過酸化水素水である。第一の槽は３乃至５のｐＨ値を有する。

比較的軟らかい金属の層、あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる第二の槽は少なくとも水酸化アルカリ又はアルカリ土類（金属）水酸化物の一つを含む水溶液であって、シリコンそして／あるいはリン又はシリコン化合物そして／あるいはリン化合物を含むものから成る。

好適には第二の層は２％から５０％の水酸化アルカリ液であって、１ｇ／ｌから２００g／ｌのシリコン化合物と１０ｇ／ｌから１００ｇ／ｌのリン化合物を有する。第二の槽は少なくとも１２のｐＨ値を有する。

特定の実施態様では、第一の槽は７０ｇ／ｌのエチレンジアミン４酢酸ナトリウム塩
と２０ｇ／ｌのフェノール−４−スルホン酸―ナトリウム塩を含む１０％の過酸化水素水であり、第二の槽は１００ｇ／ｌのシリコン化合物と５０ｇ／ｌのリン化合物とを含む２０％の水酸化アルカリ液である。

既に述べたように、摩耗保護膜を除去するために、ガスタービン部品は交互に第一の槽と第二の槽に浸漬される。ここで第一の槽は選択的に硬いセラミックの層除去のために専用に用いられ、第二の槽は軟らかい金属の層除去のために専用に用いられる。セラミック層を除去するために、ガスタービン部品はしかるべく第一の槽に浸漬されるが、ここで第一の槽は温度１０℃乃至７０℃で、好ましくはこの温度は室温、すなわちほぼ２０℃である。ガスタービン部品は、この槽に除去すべき比較的硬いセラミックの膜厚１ｎｍにつき１−６０分の間に浸けられる。比較的軟らかい金属の摩耗保護層を除去するために、ガスタービン部品は第二の槽に浸漬されるが、第二の槽の温度は２０℃乃至１５０℃で好ましくは８０℃である。部品は第二の槽に除去すべき比較的軟らかい金属の膜厚１ｎｍにつき１０−１２０分の間に浸漬される。被膜が除去されたガスタービンの部品は、二つの槽の間の位置に戻されるときに、洗浄されることもある。

本発明の方法によれば、ガスタービン部品を損傷させるリスクを負うことなしにガスタービン部品から多層摩耗保護膜として知られている物質を効果的に除去することが可能となる。本発明の方法を用いて、ガスタービンの部品から摩耗保護膜を完全にあるいは部分的に除去することができる。すなわちガスタービンの摩耗保護膜の部分的な除去では、ガスタービン部品は槽に部分的に浸漬されるか、あるいは、相応の槽に浸漬される前に被膜を取り除くべきでないガスタービンの部品の部分に、たとえばワックスなどの保護層が設けられる。

Claims (14)

1. ガスタービン部品の表面から、少なくとも一の比較的硬いセラミックの層と少なくとも一の比較的軟らかい金属の層とを有する多層摩耗保護膜を、完全にあるいは部分的に除去するための、ガスタービン部品の被膜除去方法において、前記ガスタービン部品は二つの異なった化学槽であって、第一の槽は前記比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられ、第二の槽は前記比較的軟らかい金属の層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられるものに交互に浸漬される、ことを特徴とするガスタービン部品の被膜除去方法。
2. 比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第一の槽は、過酸化水素水であって、その中に少なくとも有機酸のナトリウム塩そして／あるいはカリウム塩の一を含む酸であることを特徴とする請求項第１項記載の方法。
3. 前記第一の槽は１０g／ｌから１００g／ｌの有機酸のナトリウム塩を有する、５％から５０％の過酸化水素水であることを特徴とする請求項第２項記載の方法。
4. 比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第一の槽は、過酸化水素水であって、その中に窒素を含む有機化合物を含む酸であることを特徴とする請求項第１項記載の方法。
5. 前記第一の槽は１g／ｌから１０g／ｌの窒素を含む化合物を有する、５％から５０％の過酸化水素水であることを特徴とする請求項第４項記載の方法。
6. 比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第一の槽は、過酸化水素水であって、その中に少なくとも有機酸のナトリウム塩そして／あるいはカリウム塩の一と、窒素を含む有機化合物とを含む酸であることを特徴とする請求項第１項記載の方法。
7. 前記第一の槽は１０g／ｌから１００g／ｌの有機酸のナトリウム塩と、１g／ｌから１０g／ｌの窒素を含む有機化合物とを有する、５％から５０％の過酸化水素水であることを特徴とする請求項第６項記載の方法。
8. 前記第一の槽はフッ酸と硝酸の混合物に、有機酸のナトリウム塩そして／あるいはカリウム塩から成る、そして／あるいは窒素を含む有機化合物、の少なくとも一を加えたものであることを特徴とする請求項第１項記載の方法。
9. 比較的硬いセラミックの層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第一の槽は、３乃至５のｐＨ値を有することを特徴とする請求項第２項乃至第８項記載の方法。
10. 比較的硬いセラミック層の除去のために、前記ガスタービン部品は除去すべき膜厚が１ｎｍにつき、温度１０℃乃至７０℃で１−６０分の間、前記第一の槽に浸漬されることを特徴とする請求項第１項乃至第９項記載の方法。
11. 比較的軟らかい金属の層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第二の槽は、シリコン又はシリコン化合物そして／あるいはリン又はリン化合物を含む少なくとも水酸化アルカリ又はアルカリ土類（金属）水酸化物の一を含む水溶液から成ることを特徴とする請求項第１項乃至第１０項記載の方法。
12. 前記第二の槽は２％から５０％の水酸化アルカリ液であって、１g／ｌから２００g／ｌのシリコン又はシリコン化合物そして／あるいは１０g／ｌから１００g／ｌのリン又はリン化合物を有することを特徴とする請求項第１１項記載の方法。
13. 比較的軟らかい金属の層あるいはそれの複数の層夫々について専用に用いられる前記第二の槽は、１２以上のｐＨ値を有することを特徴とする請求項第１１項または第１２項記載の方法。
14. 比較的軟らかい金属の層の除去のために、前記ガスタービン部品は、除去すべき膜厚が１ｎｍにつき、温度２０℃乃至１５０℃で１０−１２０分の間、前記第２の槽に浸漬させられることを特徴とする請求項第１項乃至第１３項記載の方法。