WO2008138301A1 - Method for removing the coating of a component - Google Patents

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Wolfgang Eichmann
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    • F01D5/005—Repairing methods or devices

Definitions

  • the invention relates to a method for stripping a component, in particular a gas turbine component, according to the preamble of claim 1.
  • Components of a gas turbine such as the rotor blades, are provided with special anti-wear coatings to provide oxidation resistance, corrosion resistance, or erosion resistance on the surfaces.
  • the components of gas turbines are subject to wear during operation of the same or can be damaged in any other way.
  • it is generally necessary to remove or remove the wear-resistant coating from the part to be repaired in regions, partially or even in total.
  • the removal or removal of coatings is also referred to as stripping. In the stripping process, a distinction is made between those in which the stripping takes place mechanically, chemically or electrochemically.
  • wear protection coatings are designed as so-called multilayer coatings consisting of several alternately applied to the gas turbine component layers. It is thus possible, for example, for a wear protection coating designed as a multilayer coating to comprise a relatively soft, metallic layer and a relatively hard, ceramic layer, which are applied to the gas turbine component repeatedly alternately one behind the other.
  • wear protection coatings are known in practice in which more than two different layers are alternately applied one behind the other to the gas turbine component, for example multi-layer coatings of four alternately successively applied to the gas turbine component layers, namely a first, to the material composition of the gas turbine component adapted metallic and thus relatively soft layer, also a relatively soft, metallic layer of a metal alloy material, a third, relatively hard graded metal-ceramic layer and a fourth relatively hard, ceramic layer.
  • no method has been known from the prior art by means of which wear protection coatings designed as multi-layer coatings can be effectively removed without the risk of damage to the base material of the gas turbine component.
  • the present invention is based on the problem to provide a novel method for stripping a gas turbine component.
  • the component is positioned in a bath of an alkaline electrolyte to remove the multilayer or multi-layer wear protection coating, wherein the component positioned in the electrolyte is stripped at a current density between 1 A / dm 2 and 20 A / dm 2 .
  • the method according to the invention for stripping a component has the advantage that multi-layer coatings can be removed without residue from the surface of the component to be stripped, without the risk that the base material of the component to be stripped is attacked and thus damaged.
  • titanium-base alloys and nickel-based alloys are not attacked in the stripping according to the invention.
  • Another advantage of the method according to the invention is that components in a single bath can be stripped of the alkaline electrolyte. In the method according to the invention for stripping a component, it is therefore not necessary to provide several different baths.
  • the component positioned in the electrolyte is anodically processed at room temperature.
  • the bath comprises a surfactant in addition to the alkaline electrolyte for reducing the surface tension or interfacial tension.
  • the electrolyte used is in particular a sodium hydroxide solution or a potassium hydroxide solution.
  • a fluorosurfactant is used as the surfactant in an amount to reduce the surface tension to between 20 dynes and 50 dynes.
  • the inventive method is used for stripping of coated with multilayer wear protection coatings components such.
  • the component to be stripped is arranged in a bath of an alkaline electrolyte.
  • the component positioned in alkaline electrolyte is then stripped by applying an electrical current, wherein a current density between 1 A / dm 2 and 20 A / dm 2 is stripped.
  • the stripping takes place by electrochemical means, the component to be stripped being processed predominantly anodically, that is to say, it is connected predominantly as an anode during stripping.
  • the component to be stripped can be temporarily switched as a cathode to increase the efficiency of stripping at defined time intervals.
  • the EntSchichtung of the positioned in the alkaline electrolyte component takes place with a current density between 1 A / dm 2 and 5 A / dm second
  • the stripping is preferably carried out under room temperature.
  • the alkaline electrolyte used is preferably sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution.
  • a bath which comprises a surfactant in addition to the alkaline electrolyte.
  • the surfactant is preferably a fluorosurfactant.
  • the amount of surfactant is determined in such a way that the surface tension or interfacial tension is reduced to a value between 20 dyn and 50 dyn, in particular to a value between 25 dyn and 35 dyn.
  • the component is to be stripped only on certain surface sections, not to be stripped areas or sections of the component are covered with a wax-containing material or with a waxy material prior to stripping.
  • a wax-containing material or with a waxy material prior to stripping.
  • This can be z. B. be used when a gas turbine blade exclusively in the region of its blade, but not in the region of the blade root, to be stripped.
  • the blade root is then covered with a wax-containing material or a wax-like material before the arrangement of the gas turbine blade in the bath.
  • the inventive method allows effective and gentle removal of multilayer coatings of components.
  • the stripping takes place by electrochemical means, with a single bath of an alkaline electrolyte is sufficient. There is no risk that the base material of the component to be stripped is removed and thus damaged.

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Abstract

The invention relates to a method for removing the coating of a component, in particular a gas turbine component, namely for completely or partially removing a multi-layer wear protection coating from the surface of the component. Said wear protection coating comprises at least one relatively hard ceramic layer and at least one relatively soft metallic layer. According to the invention, in order to remove the multi-layer wear protection coating, the component is positioned in a bath consisting of alkaline electrolytes. The coating of component positioned in the electrolytes is removed at a current density of between 1 A/dm2 and 20 A/dm2.

Description

Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils Process for stripping a component
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for stripping a component, in particular a gas turbine component, according to the preamble of claim 1.
Bauteile einer Gasturbine, wie zum Beispiel die Laufschaufeln, sind zur Bereitstellung einer Oxidationsbeständigkeit, einer Korrosionsbeständigkeit oder auch einer Erosionsbeständigkeit an den Oberflächen mit speziellen Verschleißschutzbeschichtungen versehen. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs derselben einem Verschleiß oder können auf sonstige Art und Weise beschädigt werden. Zur Reparatur von Beschädigungen ist es in der Regel erforderlich, vom zu reparierenden Bauteil die Verschleiß- schutzbeschichtung bereichsweise, teilweise oder auch insgesamt zu entfernen bzw. abzutragen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Ent- schichten. Bei den Entschichtungsverfahren unterscheidet man solche, bei denen die EntSchichtung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt.Components of a gas turbine, such as the rotor blades, are provided with special anti-wear coatings to provide oxidation resistance, corrosion resistance, or erosion resistance on the surfaces. The components of gas turbines are subject to wear during operation of the same or can be damaged in any other way. In order to repair damage, it is generally necessary to remove or remove the wear-resistant coating from the part to be repaired in regions, partially or even in total. The removal or removal of coatings is also referred to as stripping. In the stripping process, a distinction is made between those in which the stripping takes place mechanically, chemically or electrochemically.
Üblicherweise sind Verschleißschutzbeschichtungen als sogenannte Multilayer- Beschichtungen ausgeführt, die aus mehreren wechselweise auf das Gasturbinenbauteil aufgebrachten Lagen bestehen. So ist es z.B. möglich, dass eine als Multilayer- Beschichtung ausgeführte Verschleißschutzbeschichtung eine relativ weiche, metallische Lage und eine relativ harte, keramische Lage umfasst, die mehrfach wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebracht sind. Weiterhin sind aus der Praxis Verschleißschutzbeschichtungen bekannt, bei welchen mehr als zwei unterschiedliche Lagen wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebracht sind, so z.B. Multi- layer-Beschichtungen aus jeweils vier wechselweise hintereinander auf das Gasturbinenbauteil aufgebrachten Lagen, nämlich einer ersten, an die Werkstoffzusammensetzung des Gasturbinenbauteils angepassten metallischen und damit relativ weichen Lage, einer ebenfalls relativ weichen, metallischen Lage aus einem Metalllegierungswerkstoff, einer dritten, relativ harten gradierten Metall-Keramik-Lage sowie einer vierten relativ harten, keramischen Lage. Aus dem Stand der Technik ist bislang kein Verfahren bekannt, mit Hilfe dessen als Multi- layer-Beschichtungen ausgebildete Verschleißschutzbeschichtungen effektiv entfernt werden können, ohne dass die Gefahr von Beschädigungen des Grundwerkstoffs des Gasturbinenbauteils besteht.Usually wear protection coatings are designed as so-called multilayer coatings consisting of several alternately applied to the gas turbine component layers. It is thus possible, for example, for a wear protection coating designed as a multilayer coating to comprise a relatively soft, metallic layer and a relatively hard, ceramic layer, which are applied to the gas turbine component repeatedly alternately one behind the other. Furthermore, wear protection coatings are known in practice in which more than two different layers are alternately applied one behind the other to the gas turbine component, for example multi-layer coatings of four alternately successively applied to the gas turbine component layers, namely a first, to the material composition of the gas turbine component adapted metallic and thus relatively soft layer, also a relatively soft, metallic layer of a metal alloy material, a third, relatively hard graded metal-ceramic layer and a fourth relatively hard, ceramic layer. To date, no method has been known from the prior art by means of which wear protection coatings designed as multi-layer coatings can be effectively removed without the risk of damage to the base material of the gas turbine component.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Entschichtung eines Gasturbinenbauteils zu schaffen.On this basis, the present invention is based on the problem to provide a novel method for stripping a gas turbine component.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zur Entschichtung eines Gasturbinenbauteils im Sinne von Anspruch 1 gelöst.This problem is solved by a method for stripping a gas turbine component in the sense of claim 1.
Erfindungsgemäß wird zum Entfernen der mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleiß- schutzbeschichtung das Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten positioniert, wobei das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm2 und 20 A/dm2 entschichtet wird.According to the invention, the component is positioned in a bath of an alkaline electrolyte to remove the multilayer or multi-layer wear protection coating, wherein the component positioned in the electrolyte is stripped at a current density between 1 A / dm 2 and 20 A / dm 2 .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Entschichten eines Bauteils verfügt über den Vorteil, dass Multilayer-Beschichtungen rückstandsfrei von der Oberfläche des zu entschichtenden Bauteils entfernt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Grundwerkstoff des zu entschichtenden Bauteils angegriffen und damit beschädigt wird. Insbesondere werden Titanbasislegierungen sowie Nickelbasislegierungen beim erfindungsgemäßen Entschichten nicht angegriffen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass Bauteile in einem einzigen Bad aus dem alkalischen Elektrolyten entschichtet werden können. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Entschichten eines Bauteils ist es demnach nicht erforderlich, mehrere unterschiedliche Bäder bereitzustellen.The method according to the invention for stripping a component has the advantage that multi-layer coatings can be removed without residue from the surface of the component to be stripped, without the risk that the base material of the component to be stripped is attacked and thus damaged. In particular, titanium-base alloys and nickel-based alloys are not attacked in the stripping according to the invention. Another advantage of the method according to the invention is that components in a single bath can be stripped of the alkaline electrolyte. In the method according to the invention for stripping a component, it is therefore not necessary to provide several different baths.
Vorzugsweise wird das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil bei Raumtemperatur anodisch bearbeitet. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bad zusätzlich zu dem alkalischen Elektrolyten zur Reduzierung der Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung ein Tensid. Als Elektrolyt wird insbesondere eine Natronlauge oder eine Kalilauge verwendet. Als Tensid wird insbesondere eine Fluortensid verwendet, und zwar in einer Menge, um die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn zu reduzieren.Preferably, the component positioned in the electrolyte is anodically processed at room temperature. According to an advantageous embodiment of the invention, the bath comprises a surfactant in addition to the alkaline electrolyte for reducing the surface tension or interfacial tension. The electrolyte used is in particular a sodium hydroxide solution or a potassium hydroxide solution. In particular, a fluorosurfactant is used as the surfactant in an amount to reduce the surface tension to between 20 dynes and 50 dynes.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in größerem Detail beschrieben.An embodiment of the invention will be described below in more detail.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Entschichten von mit Multilayer- Verschleißschutzbeschichtungen beschichteten Bauteilen wie z. B. Gasturbinenbauteilen, wobei die Multilayer-Verschleißschutzbeschichtungen aus mindestens zwei unterschiedlichen, wechselweise hintereinander angeordneten Lagen, nämlich aus wechselweise hintereinander angeordneten keramischen, relativ harten Lagen sowie metallischen, relativ weichen Lagen gebildet sind.The inventive method is used for stripping of coated with multilayer wear protection coatings components such. B. gas turbine components, wherein the multilayer wear protection coatings from at least two different, alternately successively arranged layers, namely formed of alternately one behind the other arranged ceramic, relatively hard layers and metallic, relatively soft layers.
Zum Entfernen einer Multilayer-Verschleißschutzbeschichtung von einem Bauteil und demnach zum Entschichten des Bauteils wird im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens das zu entschichtende Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten angeordnet. Das in alkalischen Elektrolyten positionierte Bauteil wird dann durch Anlegen eines elektrischen Stroms entschichtet, wobei mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm2 und 20 A/dm2 entschichtet wird.For removing a multilayer wear protection coating from a component and accordingly for stripping the component, in the context of the method according to the invention, the component to be stripped is arranged in a bath of an alkaline electrolyte. The component positioned in alkaline electrolyte is then stripped by applying an electrical current, wherein a current density between 1 A / dm 2 and 20 A / dm 2 is stripped.
Erfindungsgemäß erfolgt demnach die Entschichtung auf elektrochemischem Weg, wobei das zu entschichtende Bauteil vorwiegend anodisch bearbeitet wird, also beim Entschichten vorwiegend als Anode geschaltet ist. Während des Entschichtens kann das zu entschichtende Bauteil zur Effektivitätssteigerung der Entschichtung in definierten Zeitabständen kurzfristig auch als Kathode geschaltet werden. Vorzugsweise erfolgt die EntSchichtung des in dem alkalischen Elektrolyten positionierten Bauteils mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm2 und 5 A/dm2. Die Entschichtung wird dabei vorzugsweise unter Raumtemperatur durchgeführt.According to the invention, therefore, the stripping takes place by electrochemical means, the component to be stripped being processed predominantly anodically, that is to say, it is connected predominantly as an anode during stripping. During stripping, the component to be stripped can be temporarily switched as a cathode to increase the efficiency of stripping at defined time intervals. Preferably, the EntSchichtung of the positioned in the alkaline electrolyte component takes place with a current density between 1 A / dm 2 and 5 A / dm second The stripping is preferably carried out under room temperature.
Als alkalischer Elektrolyt findet vorzugsweise Natronlauge oder Kalilauge Verwendung.The alkaline electrolyte used is preferably sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution.
Um beim Entschichten die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung zu reduzieren, wird vorzugsweise ein Bad verwendet, welches zusätzlich zum alkalischen Elektrolyten ein Tensid umfasst. Bei dem Tensid handelt es sich vorzugsweise um ein Fluortensid.In order to reduce the surface tension or interfacial tension during stripping, a bath is preferably used which comprises a surfactant in addition to the alkaline electrolyte. The surfactant is preferably a fluorosurfactant.
Dabei wird die Menge des Tensids derart bestimmt, dass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einem Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn, insbesondere auf einen Wert zwischen 25 dyn und 35 dyn, reduziert wird.The amount of surfactant is determined in such a way that the surface tension or interfacial tension is reduced to a value between 20 dyn and 50 dyn, in particular to a value between 25 dyn and 35 dyn.
Dann, wenn das Bauteil nur an bestimmten Oberflächenabschnitten entschichtet werden soll, werden vor der Entschichtung nicht zu entschichtende Bereiche bzw. Abschnitte des Bauteils mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. mit einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt. Dies kann z. B. genutzt werden, wenn eine Gasturbinenschaufel ausschließlich im Bereich ihres Schaufelblatts, jedoch nicht im Bereich ihres Schaufelfußes, entschichtet werden soll. In diesem Fall wird dann der Schaufelfuß vor Anordnung der Gasturbinenschaufel im Bad mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt.Then, if the component is to be stripped only on certain surface sections, not to be stripped areas or sections of the component are covered with a wax-containing material or with a waxy material prior to stripping. This can be z. B. be used when a gas turbine blade exclusively in the region of its blade, but not in the region of the blade root, to be stripped. In this case, the blade root is then covered with a wax-containing material or a wax-like material before the arrangement of the gas turbine blade in the bath.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine effektive und schonende Entfernung von Multilayer-Beschichtungen von Bauteilen. Die Entschichtung erfolgt auf elektrochemischem Weg, wobei ein einziges Bad aus einem alkalischen Elektrolyten ausreichend ist. Es besteht nicht die Gefahr, dass der Grundwerkstoff des zu entschichtenden Bauteils abgetragen und damit beschädigt wird. The inventive method allows effective and gentle removal of multilayer coatings of components. The stripping takes place by electrochemical means, with a single bath of an alkaline electrolyte is sufficient. There is no risk that the base material of the component to be stripped is removed and thus damaged.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur EntSchichtung eines Bauteils, insbesondere eines Gasturbinenbauteils, nämlich zum vollständigen oder teilweisen Entfernen einer mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung von der Oberfläche des Bauteils, wobei die Verschleißschutzbeschichtung mindestens eine relativ harte, keramische Lage und mindestens eine relativ weiche, metallische Lage umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen der mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Verschleißschutzbeschichtung das Bauteil in einem Bad aus einem alkalischen Elektrolyten positioniert wird, und dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm2 und 20 A/dm2 entschichtet wird.Anspruch [en] A process for stripping a component, in particular a gas turbine component, namely for completely or partially removing a multilayer or wear protection coating from the surface of the component, wherein the wear protection coating comprises at least one relatively hard, ceramic layer and at least one relatively soft, metallic layer, characterized in that to remove the multilayer or multi-layer wear protection coating, the component is positioned in a bath of an alkaline electrolyte, and that the positioned in the electrolyte component with a current density between 1 A / dm 2 and 20 A / dm 2 is stripped.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil mit einer Stromdichte zwischen 1 A/dm2 und 5 A/dm2 entschichtet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the positioned in the electrolyte component with a current density between 1 A / dm 2 and 5 A / dm 2 is stripped.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil anodisch entschichtet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the positioned in the electrolyte component is anodically stripped.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Elektrolyten positionierte Bauteil bei Raumtemperatur entschichtet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the positioned in the electrolyte component is stripped at room temperature.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad zusätzlich zu dem alkalischen Elektrolyten zur Reduzierung der Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung ein Tensid umfasst. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the bath comprises a surfactant in addition to the alkaline electrolyte for reducing the surface tension or interfacial tension.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid in einer Menge verwendet wird, sodass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 20 dyn und 50 dyn reduziert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the surfactant is used in an amount such that the surface tension or interfacial tension is reduced to a value between 20 dyn and 50 dyn.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid in einer Menge verwendet wird, sodass die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung auf einen Wert zwischen 25 dyn und 35 dyn reduziert wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the surfactant is used in an amount such that the surface tension or interfacial tension is reduced to a value between 25 dyn and 35 dyn.
8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Tensid ein Fluortensid verwendet.8. The method according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the surfactant used is a fluorosurfactant.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Elektrolyt eine Natronlauge verwendet wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a sodium hydroxide solution is used as the alkaline electrolyte.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Elektrolyt eine Kalilauge verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a potassium hydroxide solution is used as the alkaline electrolyte.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nicht zu entschichtende Bereiche des Bauteils vor dem Anordnen des Bauteils im Bad mit einem wachshaltigen Werkstoff bzw. einem wachsartigen Werkstoff abgedeckt werden. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that not to be stripped areas of the component are covered before placing the component in the bathroom with a wax-containing material or a waxy material.
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