WO2011110323A1 - Method for electrochemically stripping coatings from gas turbine components - Google Patents

Method for electrochemically stripping coatings from gas turbine components Download PDF

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WO2011110323A1
WO2011110323A1 PCT/EP2011/001122 EP2011001122W WO2011110323A1 WO 2011110323 A1 WO2011110323 A1 WO 2011110323A1 EP 2011001122 W EP2011001122 W EP 2011001122W WO 2011110323 A1 WO2011110323 A1 WO 2011110323A1
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WO
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gas turbine
electrolyte solution
layer system
layer
cathode
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/001122
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thiemo Ullrich
Marcel SCHLÖSSER
Michael Sies
Original Assignee
Lufthansa Technik Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F5/00Electrolytic stripping of metallic layers or coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the present invention relates to a method for the electrochemical stripping of gas turbine components having the features of the preamble of claim 1.
  • Components in gas turbines are subject to different requirements.
  • the temperatures occurring in comparison to the remaining part of the turbine are relatively low and therefore is less used in the components used in this area, the temperature resistance, but rather the resistance of the components used, in particular the guide and Blades, against oxidation, corrosion and erosion in the foreground.
  • This wear is caused inter alia by solid particles, such as sand and dust, which are sucked by the gas turbine and moved with the gas flow through the turbine.
  • the components can be damaged by the erosive effect of the particles, resulting in performance losses of the turbine and requires a regular replacement of expensive components.
  • DE 10 2004 009 757 A1 describes such a cathode adapted to the geometry of the component which is intended to improve the quality of the stripping of turbine blades.
  • a pulsed current is also used here.
  • US Pat. No. 6,454,870 B1 describes an electrochemical stripping process, also called “stripping", which is particularly gentle on components and removes the wear protection layer, in this case a chromium oxide layer, with the aid of a hydrochloric acid-based medium , Novel complex wear protection layers make it possible to realize ever higher wear protection for turbine components.
  • An example of such an innovative wear protection layer variant is a so-called multilayer coating system, wherein the multilayer coating system comprises one or more layer systems arranged one above the other, wherein a single layer system always comprises a metal and a ceramic which is element-related to the metal (for example Cr and CrM).
  • Such multilayer coating systems are preferably applied to gas turbine components in the vacuum coating technique by EB-PVD (Electron Beam Physical Vacuum Deposition) processes.
  • Gas turbine components often consist of nickel-based alloys (eg Inconel 718), since they have good corrosion and / or high-temperature resistance.
  • a material is a nickel-based alloy if the alloying element with the largest alloying content is nickel. For example, in the case of the nickel base material Inconel 718, the alloying content of nickel is 50-55%.
  • FIG. 2 shows a multi-layer system 13 which is formed from four individual layer systems 11 arranged one above the other, which are applied to a substrate 10, for example by EB -PVD were applied.
  • a layer system 11 always comprises a metal 14 and a ceramic 15 which is element-related to the metal 14.
  • the metallic binding partner of the ceramic 15 in the case of chromium nitride, this would be chromium
  • the ceramic 15 is formed of a non-metallic binding partner and a metallic binding partner, wherein the metallic binding partner -
  • the same metal is therefore present on the one hand as a metal 14 in elemental form and in addition it forms with at least one non-metallic element, the ceramic 15.
  • chromium is present on the one hand as metal 14 and additionally as bound form together with nitrogen as ceramic 15 (chromium nitrite).
  • the ceramic 15 is then elementally related to the metal 14.
  • Cr and CrN, Cr and CrAlN, Ti and TiN, and Ti and TiAlN are further examples of such elementally related metals 14 and ceramics 15.
  • the layer system 11 can also comprise further layers, this state being illustrated in FIG. Between the layer of metal 14 and the layer of ceramic 15, for example, an intermediate layer of metal alloy material 17 and an intermediate layer of graded metal-ceramic material 16 may be provided.
  • Layers applied with EB-PVD have a significantly higher adhesion to the base material and less porosity than is the case with other methods, such as, for example, the plasma spraying method. However, this also means that the layers are more difficult to remove than those that were applied by means of plasma spraying.
  • the electrolyte solutions used in this process are based, for example, on molten sodium hydroxide (Molten Salt Method) or on hydrochloric acid and can damage materials such as titanium alloys or nickel-base alloys.
  • molten sodium hydroxide Molten Salt Method
  • hydrochloric acid can damage materials such as titanium alloys or nickel-base alloys.
  • electrolyte solutions can also trigger intercrystalline corrosion in the base material.
  • the grain boundaries of the structure are stronger than the grains themselves decomposed, which leads to whole grains are dissolved out of the structure and the base material is gradually dissolved. Even if this damage effect is not visually as visible as the erosion during sandblasting, the microstructure of the base material is significantly weakened by the stripping process and the component strength is reduced.
  • the invention is therefore based on the object to provide a gentle method for electrochemical stripping of gas turbine components and a corresponding apparatus for performing the method.
  • the invention achieves the object by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 9. Further preferred embodiments of the invention can be taken from the subclaims and the associated descriptions and the drawing.
  • the present invention proposes a method in which the gas turbine component to be stripped of a nickel-base alloy having a multilayer film system on the surface is poled as an anode in an electrolytic solution and the electrolytic solution comprises sodium hydroxide.
  • the method described here offers important advantages compared to the already established methods used for stripping gas turbine components. As has been found in experiments, the base material of the gas turbine component is not attacked by the method according to the invention, wherein in particular the material removal or the harmful change in the microstructure observed in other chemical and physical processes does not take place.
  • the reason for this is that a solution is created by the sodium hydroxide, which is the electrochemically detached metal ions (eg chromium ions) of the multilayer Layer complexed very efficient and thus keeps in the galvanic bath in solution and the base material is passivated during stripping and thus additionally counteracts damage to the base material.
  • the ceramic components of the multilayer coating system can accumulate as sludge during the stripping process.
  • Another advantage lies in the fact that sodium hydroxide is readily available in large quantities and also takes account of the environmental aspects of the galvanic process, since it can be easily neutralized before disposal.
  • the electrolyte solution has a pH of 13 to 14, preferably 14, as it has been found in experiments that in this pH range, the best results can be achieved. Due to the high hydroxide ion concentration in the pH range of 13 or 14, the detached metal ions can be kept in solution particularly well and without additional complexing agents in the galvanic bath.
  • the temperature of the electrolyte solution is in the range of 35-80 ° C, preferably 45-55 ° C. It is known that temperature has a significant influence on the rate of chemical reactions. In the range of 35-80 ° C, preferably 45-55 ° C, the best results can be achieved, the galvanic process is controlled, and very short process times (up to two hours) can be achieved. In addition to the bath temperature and the foreign metal concentration is monitored in the solution and when exceeding a defined limit, the solution is disposed of according to the usual regulations.
  • the voltage applied to the gas turbine component is in the range of 2-8 V, preferably 3-4 V.
  • the to be applied Voltage depends on the component to be stripped, with the specified range being ideal for the majority of nickel base alloy gas turbine components. Too high voltages can lead to unwanted material removal, so the applied voltage must be kept constant by a power supply.
  • the voltage is slowly up-regulated to the desired level in order to ensure a gentle removal process.
  • steel is used as the cathode material. Since the cathode material can have a significant influence on the quality of the peeling process, it is necessary to choose a cathode material which has the greatest possible positive effect on the quality of the peeling process. In the process according to the invention, steel as the cathode material gives the best results.
  • the process described is very suitable for stripping multilayer systems containing the ceramic components CrN, CrAlN, TiN, or TiAlN.
  • Fig. 1 Schematic representation of a device for electrochemical stripping a gas turbine component.
  • Fig. 2 representation of a multi-layer system
  • Fig. 3 representation of a single layer system
  • FIG. 1 shows a container 4, which has an electric lytat 2 contains. Further, a lowering device 6 is provided, with which a gas turbine component 1 is lowered into the electrolyte solution 2.
  • the gas turbine component 1 was previously cleaned of oil, grease, dirt or other contaminants. Such contaminants may adversely affect the stripping process and should therefore be carefully removed by known means.
  • the gas turbine component 1 is in this embodiment of a nickel-based alloy and has on the surface of a multi-layer system 13.
  • the lowering device 6 simultaneously forms the anode and is connected to a power supply 5, which in turn is connected to a cathode 8.
  • the lowering device 6 is designed so that it can simultaneously receive and lower several gas turbine components l.
  • the power supply 5 is generally used to apply a positive voltage to gas turbine components 1, to switch them as an anode, and to apply a negative voltage to the cathode 8.
  • the cathode 8 can be designed so that it is designed as a separate component and is lowered into the electrolyte solution 2 or permanently installed in the electrolyte solution 2 or, as in this embodiment, is realized by the container 4 itself and thus the electrolyte solution. 2 surrounds large area.
  • the cathode 8 or the container 4 is preferably made of steel and insulated to the outside, for example by a plastic coating.
  • the Kathodenge.ometrie can be relatively simple. A special, exactly to the geometry of the gas turbine component 1 fitted cathode geometry is not required. As a result, the method can be carried out with significantly less process complexity than many comparable methods according to the prior art.
  • Another advantage of the method according to the invention without geometrically conforming cathode is that in a simple manner very high numbers of pieces can be stripped off at the same time.
  • the cathode 8 may also preferably be designed so that it can be easily replaced. Should the cathode 8 wear off in any way, it can easily be replaced by this replacement option and therefore the process need not be interrupted for a long time.
  • the composition of the electrolytic solution 2 depends on the base material and includes sodium hydroxide for gas turbine components 1 made of a nickel-based alloy.
  • the electrolyte solution comprises 40 to 90 g / L of sodium hydroxide and has a pH of 14.
  • An electrolyte solution 2 based on sodium hydroxide offers important advantages compared to the already established methods.
  • the base material used is not attacked; the material removal or the change in the microstructure observed in other chemical and physical processes does not take place.
  • the temperature of the electrolyte solution 2 is adjusted by a temperature control 3 to 45- 55 ° C.
  • the voltage applied to the gas turbine component 1 via the voltage supply 5 is slowly raised from 0 V to 3-4 V and held until the multilayer coating system 13 is drawn off from the gas turbine component 1.
  • the ideal hold time is different. Based on empirical values and optical inspection, the exact point in time at which the multilayer system 13 is completely removed from the gas turbine component 1 is determined is detached, and the gas turbine component 1 is to be lifted out of the electrolyte solution 2 by the lowering device 6. Residues of the multi-layer system 13 can be removed if necessary with a soft brush.
  • a bath monitoring 7, the composition of the electrolyte solution 2 can be controlled periodically. In this case, the concentration of metal impurities in the electrolyte solution 2 can be monitored. Possibly. is caused to prepare a fresh electrolyte solution 2. The used electrolyte solution 2 must then be disposed of according to current regulations.
  • the composition of the electrolyte solution 2 is relatively environmentally friendly compared to other galvanic baths (sodium hydroxide can be neutralized very easily), the disposal is not only correspondingly simple and therefore inexpensive, but also advantageous from an ecological point of view, thus completing the inventive gentle electrochemical process for stripping of multilayer coating systems 13 of gas turbine components.
  • FIG. 2 shows an exemplary multilayer coating system 13 which can be gently removed from a substrate 10 using the stripping process according to the invention.
  • the substrate 10 is a gas turbine component 1, for example.
  • the multilayer system 13 was preferably applied to the substrate 10 or the gas turbine component 1 by means of a PVD (Physical Vapor Deposition) method.
  • the multilayer system 13 in this example comprises four layer systems 11.
  • the method according to the invention is preferably used for stripping multilayer system 13 comprising three to six layer systems 11, more preferably for multilayer systems 13 comprising four or five layer systems 11.
  • the individual layer systems 11 comprise a layer of metal 14 and a layer of a ceramic 15 which is elementally related to this metal 14.
  • a preferred layer system 11 consists of a layer of metal 14 of chromium and a layer of ceramic 15 of chromium nitrite or chromium aluminum nitrite.
  • Another preferred layer system 11 comprises titanium and titanium nitrite or titanium aluminum nitrite.
  • the layer system 11 may also comprise further layers. This is shown in FIG.
  • the layer system 11 has here 2 more layers.
  • the layer system 11 preferably additionally comprises a layer of metal alloy material 17 and a layer of graded metal-ceramic material 16. These intermediate layers can further increase the strength and adhesion of the multilayer system 13.
  • the intermediate layers are also made of element-related materials and homogenize the transition from metal 14 to ceramic 15th
  • the stripping process according to the invention is well suited.

Abstract

The invention relates to a method for electrochemically stripping coatings from gas turbine components (1) made of titanium alloys or stainless steels in an electrolyte solution (2), wherein the gas turbine component (1) comprises a multi-layer system (13) on the surface and has a polarity as an anode, and wherein the electrolyte solution (2) comprises sodium hydroxide.

Description

Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen  Process for the electrochemical stripping of gas turbine components
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. The present invention relates to a method for the electrochemical stripping of gas turbine components having the features of the preamble of claim 1.
Bauteile in Gasturbinen, insbesondere in Flugzeugturbinen, unterliegen unterschiedlichen Anforderungen. Im vorderen Bereich der Gasturbine und im Bereich des Verdichters sind die auftretenden Temperaturen im Vergleich zum restlichen Teil der Turbine vergleichsweise gering und daher steht bei den in diesem Bereich eingesetzten Bauteilen weniger die Temperaturfestigkeit, sondern eher die Resistenz der eingesetzten Bauteile, insbesondere der Leit- und Laufschaufeln, gegen Oxidation, Korrosion und Erosion im Vordergrund. Dieser Verschleiß wird unter anderem durch feste Partikel, beispielsweise Sand und Stäub, verursacht, die von der Gasturbine eingesaugt und mit der Gasströmung durch die Turbine bewegt werden. Die Bauteile können durch die erosive Wirkung der Partikel geschädigt werden, was zu Leistungseinbußen der Turbine führt und ein regelmäßiges Austauschen der teuren Bauteile erfordert. Um die Lebensdauer von den im Verdichter eingesetzten Leit- und Lauf- schaufeln zu erhöhen, werden sie mit Verschleißschutzschichten beschichtet. Im Laufe der Zeit nutzt sich aber auch diese Verschleißschutzschicht ab. Bevor die Verschleißschutzschicht im Zuge einer Routineüberholung der Gasturbine erneut auf die Turbinenschaufeln aufgebracht werden kann, müssen die Reste der alten Schicht von den Turbinenschaufeln entfernt werden. Ein solches Abziehen der Verschleißschutzschicht kann oft Components in gas turbines, in particular in aircraft turbines, are subject to different requirements. In the front region of the gas turbine and in the region of the compressor, the temperatures occurring in comparison to the remaining part of the turbine are relatively low and therefore is less used in the components used in this area, the temperature resistance, but rather the resistance of the components used, in particular the guide and Blades, against oxidation, corrosion and erosion in the foreground. This wear is caused inter alia by solid particles, such as sand and dust, which are sucked by the gas turbine and moved with the gas flow through the turbine. The components can be damaged by the erosive effect of the particles, resulting in performance losses of the turbine and requires a regular replacement of expensive components. In order to increase the service life of the guide vanes and rotor blades used in the compressor, they are coated with wear protection layers. Over time, however, this wear protection layer wears off as well. Before the anti-wear layer can be re-applied to the turbine blades as part of a routine overhaul of the gas turbine, the remnants of the old layer must be removed from the turbine blades. Such removal of the wear protection layer can often
BESTÄTiGUNGSKOPIE nicht ohne Schädigung des Grundmaterials der Turbinenschaufeln geschehen. Vor allem physikalische Verfahren, wie z.B. Sandstrahlen, sind immer mit einem Abtrag des Grundmaterials verbunden. Die ohnehin verhältnismäßig dünne Wandstärke der Turbinenschaufeln wird dadurch weiter verringert, wobei erschwerend hinzukommt, dass durch ein solches Abziehen der Verschleißschutzschicht auch die Dickenverhältnisse der Turbinenschaufeln und damit auch die Strömungsverhältnisse verändert werden können. Als Alternative zu physikalischen Methoden, wie z.B. dem Sandstrahlen, haben sich chemische bzw. elektrochemische Verfahren etabliert. Diese Verfahren werden in der Regel speziell für die jeweilige Kombination aus Grundwerkstoff und Schichtmaterial entwickelt, da je nach Art der Materialien unterschiedliche Parameter, wie bspw. Zusammensetzungen des flüssigen Mediums, Temperaturen, Spannungen, Stromstärken, pH- Werte oder Zusatzstoffe gewählt werden müssen. Manche Schichten können auch nur mit ganz speziellen Kathodengeometrien, gepulstem Strom oder anderen Hilfsmitteln in befriedigendem Maße von dem Grundwerkstoff abgezogen werden. confirmation copy not done without damaging the base material of the turbine blades. Above all, physical processes, such as sandblasting, are always associated with a removal of the base material. The already relatively thin wall thickness of the turbine blades is thereby further reduced, which aggravates added that by such removal of the wear protection layer, the thickness ratios of the turbine blades and thus the flow conditions can be changed. As an alternative to physical methods, such as sandblasting, chemical or electrochemical processes have become established. These methods are usually developed specifically for the particular combination of base material and layer material, since depending on the nature of the materials, different parameters, such as. Compositions of the liquid medium, temperatures, voltages, currents, pH or additives must be selected. Some layers can be deducted from the base material satisfactorily even with very special cathode geometries, pulsed current or other aids.
So wird beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 009 757 AI eine solche, der Bauteilgeometrie angepasste Kathode beschrieben, die die Qualität des Entschichtens von Turbinenschaufeln verbessern soll. Zusätzlich zu der an die Turbinenschaufel angepassten Kathode wird hier auch ein gepulster Strom verwendet . Thus, for example, DE 10 2004 009 757 A1 describes such a cathode adapted to the geometry of the component which is intended to improve the quality of the stripping of turbine blades. In addition to the cathode adapted to the turbine blade, a pulsed current is also used here.
Zum Abziehen einer anderen Beschichtung ist in der Patentschrift US 6 454 870 Bl ein elektrochemischer Abziehprozess, auch „Strippen" genannt, beschrieben, der besonders bauteil- schonend ist und die Verschleißschutzschicht, in diesem Fall eine Chromoxidschicht, mit Hilfe eines auf Salzsäure basierenden Mediums entfernt. Neuartige komplexe Verschleißschutzschichten ermöglichen es, einen immer höheren Verschleißschutz für Turbinenbauteile zu realisieren. Ein Beispiel für eine solche innovative Verschleißschutzschichtvariante ist ein so genanntes Mehrlagen- schichtsystem, wobei das Mehrlagenschichtsystem ein oder mehrere übereinander angeordnete Schichtsysteme umfasst, wobei ein einzelnes Schichtsystem immer ein Metall und eine dem Metall elementverwandte Keramik (bspw. Cr und CrM) umfasst. Solche Mehrlagenschichtsysteme werden in der Vakuumbeschichtungs- technik vorzugsweise durch EB-PVD (Electron Beam Physical Va- pour Deposition) Prozesse auf Gasturbinenbauteile aufgebracht. Gasturbinenbauteile bestehen dabei häufig aus Nickelbasislegierungen (z.B. Inconel 718), da diese gute Korrosionsund/oder Hochtemperaturbeständigkeit aufweisen. Ein Werkstoff ist dann eine Nickelbasislegierung, wenn das Legierungselement mit dem größten Legierungsanteil Nickel ist. Im Falle des Nickelbasiswerkstoffs Inconel 718 beträgt der Legierungsanteil von Nickel beispielsweise 50-55%. For stripping another coating, US Pat. No. 6,454,870 B1 describes an electrochemical stripping process, also called "stripping", which is particularly gentle on components and removes the wear protection layer, in this case a chromium oxide layer, with the aid of a hydrochloric acid-based medium , Novel complex wear protection layers make it possible to realize ever higher wear protection for turbine components. An example of such an innovative wear protection layer variant is a so-called multilayer coating system, wherein the multilayer coating system comprises one or more layer systems arranged one above the other, wherein a single layer system always comprises a metal and a ceramic which is element-related to the metal (for example Cr and CrM). Such multilayer coating systems are preferably applied to gas turbine components in the vacuum coating technique by EB-PVD (Electron Beam Physical Vacuum Deposition) processes. Gas turbine components often consist of nickel-based alloys (eg Inconel 718), since they have good corrosion and / or high-temperature resistance. A material is a nickel-based alloy if the alloying element with the largest alloying content is nickel. For example, in the case of the nickel base material Inconel 718, the alloying content of nickel is 50-55%.
Der beschriebene Aufbau des beschriebenen innovativen Mehrla- genschichtsystems soll kurz anhand der Figuren 2 und 3 erläutert werden: In der Figur 2 ist ein Mehrlagenschichtsystem 13 dargestellt, welches aus vier einzelnen, übereinander angeordneten Schichtsystemen 11 gebildet wird, welche auf ein Substrat 10 beispielsweise durch EB-PVD appliziert wurden. Ein Schichtsystem 11 umfasst dabei immer ein Metall 14 und eine dem Metall 14 elementverwandte Keramik 15. Elementverwandt bedeutet, dass der metallische Bindungspartner der Keramik 15 (im Falle von Chromnitrit wäre dies Chrom) das gleiche Element wie das Metall 14 umfasst. Somit wird die Keramik 15 aus einem nichtmetallischen Bindungspartner und einem metallischen Bindungspartner gebildet, wobei der metallische Bindungspartner - zumindest in seinen überwiegenden Bestandteilen - das gleiche metallische Element umfasst wie das Metall 14. Dasselbe Metall liegt somit einerseits als Metall 14 in elementarer Form vor und zusätzlich bildet es mit mindestens einem nichtmetallischen Element die Keramik 15. Im Falle eines Schichtsystems 11 aus Chrom und Chromnitrit liegt somit Chrom einerseits als Metall 14 und zusätzlich als gebundener Form zusammen mit Stickstoff als Keramik 15 (Chromnitrit) vor. Die Keramik 15 ist dann elementverwandt mit dem Metall 14. Neben Cr und CrN sind Cr und CrAlN, Ti und TiN sowie Ti und TiAlN weitere Beispiele solcher elementverwandten Metalle 14 und Keramiken 15. The described structure of the innovative multi-layer system described is to be explained briefly with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a multi-layer system 13 which is formed from four individual layer systems 11 arranged one above the other, which are applied to a substrate 10, for example by EB -PVD were applied. In this case, a layer system 11 always comprises a metal 14 and a ceramic 15 which is element-related to the metal 14. Related to an element means that the metallic binding partner of the ceramic 15 (in the case of chromium nitride, this would be chromium) comprises the same element as the metal 14. Thus, the ceramic 15 is formed of a non-metallic binding partner and a metallic binding partner, wherein the metallic binding partner - The same metal is therefore present on the one hand as a metal 14 in elemental form and in addition it forms with at least one non-metallic element, the ceramic 15. In the case of a layer system 11 of chromium and chromium nitrite Thus, chromium is present on the one hand as metal 14 and additionally as bound form together with nitrogen as ceramic 15 (chromium nitrite). The ceramic 15 is then elementally related to the metal 14. Besides Cr and CrN, Cr and CrAlN, Ti and TiN, and Ti and TiAlN are further examples of such elementally related metals 14 and ceramics 15.
Das SchichtSystem 11 kann aber auch weitere Schichten umfassen, dieser Zustand ist in der Figur 3 verdeutlicht. Zwischen der Lage aus Metall 14 und der Lage aus Keramik 15 können beispielsweise noch eine Zwischenlage aus Metalllegierungswerkstoff 17 und eine Zwischenlage aus gradiertem Metall -Keramik- Werkstoff 16 vorgesehen werden. However, the layer system 11 can also comprise further layers, this state being illustrated in FIG. Between the layer of metal 14 and the layer of ceramic 15, for example, an intermediate layer of metal alloy material 17 and an intermediate layer of graded metal-ceramic material 16 may be provided.
Mittels EB-PVD applizierte Schichten weisen eine deutlich höhere Haftung zum Grundmaterial und weniger Porosität auf, als es bei anderen Verfahren, wie beispielsweise dem Plasmaspritz - verfahren, der Fall ist. Dies führt allerdings auch dazu, dass die Schichten schwieriger zu entfernen sind als solche, die mittels Plasmaspritzverfahren appliziert wurden. Layers applied with EB-PVD have a significantly higher adhesion to the base material and less porosity than is the case with other methods, such as, for example, the plasma spraying method. However, this also means that the layers are more difficult to remove than those that were applied by means of plasma spraying.
In der Regel lassen sich keramische Schichten sehr viel schlechter als metallische Schichten durch elektrochemische Verfahren von Bauteilen lösen (aufgrund der meist geringen e- lektrischen Leitfähigkeit von Keramiken) , wobei das Abziehen insbesondere dann problematisch ist, wenn mehrere artfremde Schichten gleichzeitig abgezogen werden sollen. Auch sind nicht alle elektrochemischen Verfahren generell bauteilscho- nend, so dass die zum Teil sehr aggressiven Medien auch den Grundwerkstoff des Bauteils angreifen können. Die aus dem Stand der Technik bekannten elektrochemischen Abziehverfahren können bei Gasturbinenbauteilen mit diesem Mehrlagenschicht - system zu einem direkten flächenmäßigen Angriff des Grundwerkstoffs, aber auch zum interkristallinen Auflösen der Gefügestruktur führen. Die dabei eingesetzten Elektrolytlösungen, die sog. galvanischen Bäder, basieren beispielsweise auf geschmolzenem Natriumhydroxid {Molten Salt Method) oder auf Salzsäure und können Werkstoffe wie Titanlegierungen oder Nickelbasislegierungen schädigen. Neben dem direkten flächenmäßigen Angriff des Grundwerkstoffs können solche Elektrolytlösungen auch interkristalline Korrosion im Grundwerkstoff auslösen. Bei einem solchen Angriff werden die Korngrenzen des Gefüges stärker als die Körner selber zersetzt, was dazu führt, dass ganze Körner aus dem Gefüge herausgelöst werden und der Grundwerkstoff nach und nach aufgelöst wird. Auch wenn diese Schadenswirkung optisch nicht so sichtbar ist wie die Erosion beim Sandstrahlen, so wird die Gefügestruktur des Grundwerkstoffs durch den Abziehvorgang deutlich geschwächt und die Bauteilfestigkeit verringert. Dieser Effekt tritt bei jedem durchgeführten Abziehvorgang erneut auf, so dass sich die Schadenswirkung des interkristallinen Angriffs über die Gesamtlebensdauer der Turbinenschaufel akkumuliert. Das Grund- werkstoffgefüge wird durch das für das routinemäßig durchgeführte Neuaufbringen der Verschleißschutzschicht nötige Strippen der alten Verschleißschutzschicht immer weiter verschlissen, was im Widerspruch zum eigentlichen Ziel der Wartung, nämlich gerade dem Vermeiden des Verschleißes der Turbinenteile, steht. Da für das beschriebene neue Mehrlagenschichtsystem noch kein schonendes Abziehverfahren bekannt ist, wird es in der Regel durch abrasive Strahlverfahren entfernt, was, wie oben beschrieben, auch einen Materialabtrag des Grundwerk- Stoffs und damit eine Bauteilschädigung mit sich bringt. Ein Beispiel für abrasive Strahlverfahren ist das Strahlen mit A- luminiumoxid (Korund) , welches schon an sich einen hohen Materialabtrag (Erosion) verursachen kann und darüber hinaus in der Regel im Anschluss an die Molten Salt Method erfolgt. In general, ceramic layers are much worse than metallic layers by electrochemical methods of components solve (due to the usually low e- lektrischen conductivity of ceramics), the peeling is particularly problematic when several alien foreign layers to be removed simultaneously. In addition, not all electrochemical processes are generally component- nend, so that the sometimes very aggressive media can attack the base material of the component. The electrochemical stripping methods known from the prior art can lead to a direct planar attack of the base material, but also to the intercrystalline dissolution of the microstructure in gas turbine components with this multilayer system. The electrolyte solutions used in this process, known as galvanic baths, are based, for example, on molten sodium hydroxide (Molten Salt Method) or on hydrochloric acid and can damage materials such as titanium alloys or nickel-base alloys. In addition to the direct surface attack of the base material, such electrolyte solutions can also trigger intercrystalline corrosion in the base material. In such an attack, the grain boundaries of the structure are stronger than the grains themselves decomposed, which leads to whole grains are dissolved out of the structure and the base material is gradually dissolved. Even if this damage effect is not visually as visible as the erosion during sandblasting, the microstructure of the base material is significantly weakened by the stripping process and the component strength is reduced. This effect reoccurs every time a peel operation is performed, so that the damage effect of the intergranular attack accumulates over the entire life of the turbine blade. The basic material structure is increasingly worn away by the stripping of the old wear protection layer which is necessary for the routinely performed repainting of the wear protection layer, which is in contradiction to the actual aim of the maintenance, specifically the avoidance of wear of the turbine parts. Since no gentle removal process is known for the new multi-layer system described, it is usually removed by abrasive blasting, which, as described above, also a material removal of the base Stoffs and thus a component damage brings with it. An example of abrasive blasting is the blasting with aluminum oxide (corundum), which in itself can cause a high erosion of material and, moreover, usually follows the Molten Salt Method.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein schonendes Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. The invention is therefore based on the object to provide a gentle method for electrochemical stripping of gas turbine components and a corresponding apparatus for performing the method.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den zugehörigen Beschreibungen und der Zeichnung zu entnehmen. The invention achieves the object by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 9. Further preferred embodiments of the invention can be taken from the subclaims and the associated descriptions and the drawing.
Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, in dem das zu entschichtende Gasturbinenbauteil aus einer Nickelbasislegierung, welches ein Mehrlagenschicht- system an der Oberfläche aufweist, in einer Elektrolytlösung als Anode gepolt wird und die Elektrolytlösung Natriumhydroxid umfasst. Das hier beschriebene Verfahren bietet wichtige Vorteile im Vergleich zu den bereits etablierten Verfahren, die zum Entschichten von Gasturbinenbauteilen angewandt werden. Wie sich in Versuchen herausgestellt hat, wird der Grundwerkstoff des Gasturbinenbauteils durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht angegriffen, wobei insbesondere der in anderen chemischen und physikalischen Verfahren beobachtete Material- abtrag bzw. die schädliche Veränderung der Gefügestruktur nicht stattfindet. Der Grund dafür ist, dass durch das Natriumhydroxid eine Lösung geschaffen wird, die die elektrochemisch abgelösten Metallionen (bspw. Chromionen) der Mehrlagen- Schicht sehr effizient komplexiert und dadurch im galvanischen Bad in Lösung hält und der Grundwerkstoff beim Abziehen passiviert wird und damit einer Schädigung des Grundwerkstoffs zusätzlich entgegenwirkt. Die keramischen Komponenten des Mehr- lagenschichtsystems können beim Entschichtungsvorgang als Schlamm anfallen. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass Natriumhydroxid einfach in großer Menge verfügbar ist und auch umwelttechnischen Gesichtspunkten des galvanischen Prozesses Rechnung trägt, da es vor der Entsorgung leicht neutralisiert werden kann. To solve the problem, the present invention proposes a method in which the gas turbine component to be stripped of a nickel-base alloy having a multilayer film system on the surface is poled as an anode in an electrolytic solution and the electrolytic solution comprises sodium hydroxide. The method described here offers important advantages compared to the already established methods used for stripping gas turbine components. As has been found in experiments, the base material of the gas turbine component is not attacked by the method according to the invention, wherein in particular the material removal or the harmful change in the microstructure observed in other chemical and physical processes does not take place. The reason for this is that a solution is created by the sodium hydroxide, which is the electrochemically detached metal ions (eg chromium ions) of the multilayer Layer complexed very efficient and thus keeps in the galvanic bath in solution and the base material is passivated during stripping and thus additionally counteracts damage to the base material. The ceramic components of the multilayer coating system can accumulate as sludge during the stripping process. Another advantage lies in the fact that sodium hydroxide is readily available in large quantities and also takes account of the environmental aspects of the galvanic process, since it can be easily neutralized before disposal.
Vorzugsweise weist die Elektrolytlösung einen pH-Wert von 13 bis 14, vorzugsweise 14 auf, da sich bei Versuchen herausgestellt hat, dass in diesem pH-Bereich die besten Ergebnisse erzielt werden können. Durch die hohe Hydroxidionenkonzentra- tion im pH-Bereich von 13 oder 14 können die abgelösten Metallionen besonders gut und ohne zusätzliche Komplexbildner im galvanischen Bad in Lösung gehalten werden. Preferably, the electrolyte solution has a pH of 13 to 14, preferably 14, as it has been found in experiments that in this pH range, the best results can be achieved. Due to the high hydroxide ion concentration in the pH range of 13 or 14, the detached metal ions can be kept in solution particularly well and without additional complexing agents in the galvanic bath.
Idealerweise ist die Temperatur der Elektrolytlösung im Bereich von 35-80°C, vorzugsweise 45-55°C. Bekannterweise hat die Temperatur einen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen. Im Bereich von 35-80°C, vorzugsweise 45-55°C, können die besten Ergebnisse erzielt werden, der galvanische Prozess verläuft kontrolliert, und es können sehr kurze Prozesszeiten (bis zu zwei Stunden) erreicht werden. Neben der Badtemperatur wird auch die Fremdmetallkonzentration in der Lösung überwacht und bei einem Überschreiten eines definierten Grenzwertes wird die Lösung entsprechend der üblichen Vorschriften entsorgt . Ideally, the temperature of the electrolyte solution is in the range of 35-80 ° C, preferably 45-55 ° C. It is known that temperature has a significant influence on the rate of chemical reactions. In the range of 35-80 ° C, preferably 45-55 ° C, the best results can be achieved, the galvanic process is controlled, and very short process times (up to two hours) can be achieved. In addition to the bath temperature and the foreign metal concentration is monitored in the solution and when exceeding a defined limit, the solution is disposed of according to the usual regulations.
Vorzugsweise ist die an das Gasturbinenbauteil angelegte Spannung im Bereich von 2-8 V, vorzugsweise 3-4 V. Die anzulegende Spannung richtet sich nach dem zu entschichtenden Bauteil, wobei der angegebene Bereich für die Mehrzahl von Gasturbinenbauteilen aus Nickelbasislegierungen ideal ist. Zu hohe Spannungen können zu unerwünschtem Grundmaterialabtrag führen, daher muss die angelegte Spannung durch eine Spannungsversorgung konstant gehalten werden. Vorzugsweise wird die Spannung dabei langsam auf das gewünschte Niveau heraufgeregelt , um ein schonendes Abziehverfahren zu gewährleisten. Preferably, the voltage applied to the gas turbine component is in the range of 2-8 V, preferably 3-4 V. The to be applied Voltage depends on the component to be stripped, with the specified range being ideal for the majority of nickel base alloy gas turbine components. Too high voltages can lead to unwanted material removal, so the applied voltage must be kept constant by a power supply. Preferably, the voltage is slowly up-regulated to the desired level in order to ensure a gentle removal process.
Vorzugsweise wird Stahl als Kathodenmaterial verwendet. Da das Kathodenmaterial signifikanten Einfluss auf die Qualität des Abziehverfahrens haben kann, muss ein Kathodenwerkstoff gewählt werden, der sich möglichst positiv auf die Qualität des Abziehverfahrens auswirkt . Im erfindungsgemäßen Verfahren führt Stahl als Kathodenmaterial zu den besten Ergebnissen. Preferably, steel is used as the cathode material. Since the cathode material can have a significant influence on the quality of the peeling process, it is necessary to choose a cathode material which has the greatest possible positive effect on the quality of the peeling process. In the process according to the invention, steel as the cathode material gives the best results.
Gut geeignet ist das beschriebene Verfahren zum Entschichten von Mehrlagenschichtsystemen, die die keramischen Komponenten CrN, CrAlN, TiN, oder TiAlN enthalten. The process described is very suitable for stripping multilayer systems containing the ceramic components CrN, CrAlN, TiN, or TiAlN.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert. In den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen: The invention will be explained in more detail with reference to a concrete embodiment with the aid of the figure. The figures show in detail:
Fig. 1: Schematische Darstellung einer Vorrichtung zum elektrochemischen Entschichten eines Gasturbinenbauteils . Fig. 1: Schematic representation of a device for electrochemical stripping a gas turbine component.
Fig. 2: Darstellung eines Mehrlagenschichtsystems Fig. 2: representation of a multi-layer system
Fig. 3: Darstellung eines einzelnen Schichtsystems Fig. 3: representation of a single layer system
In der Fig. l ist ein Behälter 4 zu sehen, der eine Elektro- lytlösung 2 enthält. Ferner ist eine Absenkvorrichtung 6 vorgesehen, mit der ein Gasturbinenbauteil 1 in die Elektrolytlösung 2 herabgesenkt wird. Das Gasturbinenbauteil 1 wurde vorher von Öl, Fett, Schmutz oder anderen Verunreinigungen gesäubert. Solche Verunreinigungen können sich negativ auf das Abziehverfahren auswirken und sollten daher sorgfältig mit bekannten Mitteln entfernt werden. FIG. 1 shows a container 4, which has an electric lytlösung 2 contains. Further, a lowering device 6 is provided, with which a gas turbine component 1 is lowered into the electrolyte solution 2. The gas turbine component 1 was previously cleaned of oil, grease, dirt or other contaminants. Such contaminants may adversely affect the stripping process and should therefore be carefully removed by known means.
Das Gasturbinenbauteil 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Nickelbasislegierung und weist an der Oberfläche ein Mehrlagenschichtsystem 13 auf. Die Absenkvorrichtung 6 bildet gleichzeitig die Anode und ist mit einer Spannungsversorgung 5 verbunden, die wiederum mit einer Kathode 8 verbunden ist. The gas turbine component 1 is in this embodiment of a nickel-based alloy and has on the surface of a multi-layer system 13. The lowering device 6 simultaneously forms the anode and is connected to a power supply 5, which in turn is connected to a cathode 8.
Vorzugsweise ist die Absenkvorrichtung 6 so gestaltet, dass sie mehrere Gasturbinenbauteile l gleichzeitig aufnehmen und absenken kann. Vorteilhafterweise können dabei auch individuelle Spannungen für verschiedene Gasturbinenbauteile 1 eingestellt werden, falls dies bspw. aufgrund von Größen- und/oder Geometrieunterschieden vorteilhaft oder nötig ist . Die Spannungsversorgung 5 dient generell dazu, an Gasturbinenbauteile 1 eine positive Spannung anzulegen, sie als Anode zu schalten, und an die Kathode 8 eine negative Spannung anzulegen. Die Kathode 8 kann dabei so ausgeführt sein, dass sie als gesondertes Bauteil ausgebildet ist und in die Elektrolytlösung 2 herabgelassen wird oder in der Elektrolytlösung 2 fest installiert ist oder, wie in diesem Ausführungsbeispiel, durch den Behälter 4 selbst realisiert wird und damit die Elektrolytlösung 2 großflächig umgibt. Die Kathode 8 bzw. der Behälter 4 ist vorzugsweise aus Stahl und nach außen hin isoliert, bspw. durch einen KunststoffÜberzug . Hier zeichnet sich einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ab, da die Kathodenge.ometrie verhältnismäßig simpel sein kann. Eine besondere, auf die Geometrie des Gasturbinenbauteils 1 genau an- gepasste Kathodengeometrie ist nicht erforderlich. Das Verfahren ist dadurch mit deutlich geringerem Prozessaufwand als viele vergleichbare Verfahren nach dem Stand der Technik durchführbar. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne geometrisch konforme Kathode ist, dass auf einfache Weise sehr hohe Stückzahlen gleichzeitig entschichtet werden können. Um den Prozessaufwand weiter zu minimieren, kann die Kathode 8 auch vorzugsweise so gestaltet sein, dass sie leicht ausgetauscht werden kann. Sollte sich die Kathode 8 in irgendeiner Form abnutzen, kann sie durch diese Austauschmöglichkeit einfach ersetzt werden und das Verfahren muss deswegen nicht lange unterbrochen werden. Preferably, the lowering device 6 is designed so that it can simultaneously receive and lower several gas turbine components l. Advantageously, it is also possible to set individual voltages for different gas turbine components 1, if this is advantageous or necessary, for example, due to size and / or geometry differences. The power supply 5 is generally used to apply a positive voltage to gas turbine components 1, to switch them as an anode, and to apply a negative voltage to the cathode 8. The cathode 8 can be designed so that it is designed as a separate component and is lowered into the electrolyte solution 2 or permanently installed in the electrolyte solution 2 or, as in this embodiment, is realized by the container 4 itself and thus the electrolyte solution. 2 surrounds large area. The cathode 8 or the container 4 is preferably made of steel and insulated to the outside, for example by a plastic coating. Here is one of the great advantages of the method according to the invention, since the Kathodenge.ometrie can be relatively simple. A special, exactly to the geometry of the gas turbine component 1 fitted cathode geometry is not required. As a result, the method can be carried out with significantly less process complexity than many comparable methods according to the prior art. Another advantage of the method according to the invention without geometrically conforming cathode is that in a simple manner very high numbers of pieces can be stripped off at the same time. In order to further minimize the processing effort, the cathode 8 may also preferably be designed so that it can be easily replaced. Should the cathode 8 wear off in any way, it can easily be replaced by this replacement option and therefore the process need not be interrupted for a long time.
Die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 richtet sich nach dem Grundwerkstoffmaterial und umfasst für Gasturbinenbauteile 1, die aus einer Nickelbasislegierung bestehen, Natriumhydroxid. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Elektrolytlösung 40 bis 90 g/L Natriumhydroxid und weist einen pH-Wert von 14 auf . Eine Elektrolytlösung 2 auf der Basis von Natriumhydroxid bietet wichtige Vorteile im Vergleich zu den bereits etablierten Verfahren. Der eingesetzte Grundwerkstoff wird nicht angegriffen; der in anderen chemischen und physikalischen Verfahren beobachtete Materialabtrag bzw. die Änderung in der Gefügestruktur findet nicht statt. Die Temperatur der Elektrolytlösung 2 wird über eine Temperaturregelung 3 auf 45- 55°C eingestellt. Die über die Spannungsversorgung 5 an das Gasturbinenbauteil 1 angelegte Spannung wird langsam von 0 V auf 3-4 V angehoben und so lange gehalten, bis das Mehrlagen- schichtsystem 13 vom Gasturbinenbauteil 1 abgezogen ist. Je nach Alter der Elektrolytlösung 2 ist die ideale Haltezeit unterschiedlich. Es wird anhand von Erfahrungswerten und optischer Inspektion der genaue Zeitpunkt bestimmt, an dem das Mehrlagenschichtsystem 13 komplett vom Gasturbinenbauteil 1 abgelöst ist, und das Gasturbinenbauteil 1 durch die Absenkvorrichtung 6 aus der Elektrolytlösung 2 herausgehoben werden soll. Rückstände des Mehrlagenschichtsystems 13 können dabei ggf. mit einer weichen Bürste entfernt werden. Über ein Badmonitoring 7 kann die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 periodisch kontrolliert werden. Dabei kann auch die Konzentration von Metallverunreinigungen in der Elektrolytlösung 2 überwacht werden. Ggf. wird veranlasst eine frische Elektrolytlösung 2 zu präparieren. Die verbrauchte Elektrolytlösung 2 muss dann nach geltenden Vorschriften entsorgt werden. Da die Zusammensetzung der Elektrolytlösung 2 verglichen mit anderen galvanischen Bädern verhältnismäßig umweltverträglich ist (Natriumhydroxid kann sehr einfach neutralisiert werden) , ist das Entsorgen nicht nur entsprechend einfach und damit günstig, sondern darüber hinaus auch aus ökologischer Sicht vorteilhaft und komplettiert so das erfindungsgemäße schonende elektrochemische Verfahren zum Entschichten von Mehrlagen- schichtsystemen 13 von Gasturbinenbauteilen. The composition of the electrolytic solution 2 depends on the base material and includes sodium hydroxide for gas turbine components 1 made of a nickel-based alloy. In this embodiment, the electrolyte solution comprises 40 to 90 g / L of sodium hydroxide and has a pH of 14. An electrolyte solution 2 based on sodium hydroxide offers important advantages compared to the already established methods. The base material used is not attacked; the material removal or the change in the microstructure observed in other chemical and physical processes does not take place. The temperature of the electrolyte solution 2 is adjusted by a temperature control 3 to 45- 55 ° C. The voltage applied to the gas turbine component 1 via the voltage supply 5 is slowly raised from 0 V to 3-4 V and held until the multilayer coating system 13 is drawn off from the gas turbine component 1. Depending on the age of the electrolyte solution 2, the ideal hold time is different. Based on empirical values and optical inspection, the exact point in time at which the multilayer system 13 is completely removed from the gas turbine component 1 is determined is detached, and the gas turbine component 1 is to be lifted out of the electrolyte solution 2 by the lowering device 6. Residues of the multi-layer system 13 can be removed if necessary with a soft brush. A bath monitoring 7, the composition of the electrolyte solution 2 can be controlled periodically. In this case, the concentration of metal impurities in the electrolyte solution 2 can be monitored. Possibly. is caused to prepare a fresh electrolyte solution 2. The used electrolyte solution 2 must then be disposed of according to current regulations. Since the composition of the electrolyte solution 2 is relatively environmentally friendly compared to other galvanic baths (sodium hydroxide can be neutralized very easily), the disposal is not only correspondingly simple and therefore inexpensive, but also advantageous from an ecological point of view, thus completing the inventive gentle electrochemical process for stripping of multilayer coating systems 13 of gas turbine components.
In der Figur 2 ist ein beispielhaftes Mehrlagenschichtsystem 13 dargestellt, welches mit dem erfindungsgemäßen Entschich- tungsverfahren von einem Substrat 10 schonend entfernt werden kann. Das Substrat 10 ist demnach beispielsweise ein Gasturbinenbauteil 1. Auf das Substrat 10 bzw. das Gasturbinenbauteil 1 wurde das Mehrlagenschichtsystem 13 vorzugsweise mittels eines PVD (Physical Vapor Deposition) Verfahrens appliziert. Das Mehrlagenschichtsystem 13 umfasst in diesem Beispiel vier Schichtsysteme 11. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Entschichten von Mehrlagenschichtsystemen 13 eingesetzt, die drei bis sechs Schichtsysteme 11 aufweisen, weiter bevorzugt für Mehrlagenschichtsysteme 13, welche vier oder fünf Schichtsysteme 11 umfassen. Die einzelnen Schichtsysteme 11 umfassen eine Lage aus Metall 14 und eine Lage aus einer diesem Metall 14 elementverwandten Keramik 15. Ein bevorzugtes Schichtsystem 11 besteht aus einer Lage Metall 14 aus Chrom und einer Lage Keramik 15 aus Chromnitrit oder Chromaluminiumnitrit . Ein anderes bevorzugtes Schichtsystem 11 umfasst Titan und Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit . FIG. 2 shows an exemplary multilayer coating system 13 which can be gently removed from a substrate 10 using the stripping process according to the invention. Accordingly, the substrate 10 is a gas turbine component 1, for example. The multilayer system 13 was preferably applied to the substrate 10 or the gas turbine component 1 by means of a PVD (Physical Vapor Deposition) method. The multilayer system 13 in this example comprises four layer systems 11. The method according to the invention is preferably used for stripping multilayer system 13 comprising three to six layer systems 11, more preferably for multilayer systems 13 comprising four or five layer systems 11. The individual layer systems 11 comprise a layer of metal 14 and a layer of a ceramic 15 which is elementally related to this metal 14. A preferred layer system 11 consists of a layer of metal 14 of chromium and a layer of ceramic 15 of chromium nitrite or chromium aluminum nitrite. Another preferred layer system 11 comprises titanium and titanium nitrite or titanium aluminum nitrite.
Neben Metall 14 und Keramik 15 kann das Schichtsystem 11 auch noch weitere Lagen umfassen. Dies ist in der Figur 3 dargestellt. Das Schichtsystem 11 weist hier noch 2 weitere Lagen auf. Vorzugsweise umfasst das Schichtsystem 11 zusätzlich noch eine Lage aus Metalllegierungswerkstoff 17 und eine Lage aus gradiertem Metall-Keramik-Werkstoff 16. Diese Zwischenlagen können die Festigkeit und Haftung des Mehrlagenschichtsystems 13 weiter erhöhen. Vorzugsweise sind die Zwischenlagen auch aus elementverwandten Werkstoffen und homogenisieren den Übergang von Metall 14 zu Keramik 15. In addition to metal 14 and ceramic 15, the layer system 11 may also comprise further layers. This is shown in FIG. The layer system 11 has here 2 more layers. The layer system 11 preferably additionally comprises a layer of metal alloy material 17 and a layer of graded metal-ceramic material 16. These intermediate layers can further increase the strength and adhesion of the multilayer system 13. Preferably, the intermediate layers are also made of element-related materials and homogenize the transition from metal 14 to ceramic 15th
Auch für diese noch komplexeren Mehrlagenschichtsysteme 13, bei denen die Schichtsysteme 11 mehr als die zwei Lagen aus Metall 14 und Keramik 15 umfassen, ist das erfindungsgemäße Entschichtungsverfahren gut geeignet. Even for these even more complex multilayer systems 13, in which the layer systems 11 comprise more than the two layers of metal 14 and ceramic 15, the stripping process according to the invention is well suited.
Bezugszeichenliste : List of reference numbers:
1 Gasturbinenbauteil 1 gas turbine component
2 Elektrolytlösung  2 electrolyte solution
3 Temperaturregelung  3 temperature control
4 Behälter  4 containers
5 Spannungsversorgung  5 power supply
6 Absenkvorrichtung  6 lowering device
7 Badmonitoring  7 bath monitoring
8 Kathode  8 cathode
10 Substrat  10 substrate
11 Schichtsystem  11 shift system
13 Mehrlagenschichtsystem 13 multi-layer system
14 Metall 14 metal
15 Keramik  15 ceramics
16 Metall-Keramik-Werkstoff 16 metal-ceramic material
17 Metalllegierungswerkstoff 17 metal alloy material

Claims

Ansprüche : Claims :
1. Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Gasturbinenbauteilen (1) aus Nickelbasislegierungen in einer Elektrolytlösung (2) , wobei das Gasturbinenbauteil (1) auf der Oberfläche ein Mehrlagenschichtsystem (13) aufweist und als Anode gepolt ist, dadurch gekennzeichnet, Anspruch [en] A process for electrochemically stripping gas turbine components (1) from nickel-base alloys in an electrolyte solution (2), wherein the gas turbine component (1) has a multilayer coating system (13) on the surface and is poled as the anode, characterized
dass die Elektrolytlösung (2) Natriumhydroxid umfasst.  the electrolyte solution (2) comprises sodium hydroxide.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytlösung (2) einen pH-Wert von 13 bis 14, vorzugsweise 14 aufweist . 2. The method according to claim 1, characterized in that the electrolyte solution (2) has a pH of 13 to 14, preferably 14.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Elektrolyt - lösung (2) im Bereich von 35-80°C, vorzugsweise 45-55°C liegt . 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the electrolyte solution (2) in the range of 35-80 ° C, preferably 45-55 ° C.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Gasturbinenbauteil (1) angelegte Spannung im Bereich von 2-8 V, vorzugsweise 3-4 V liegt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the voltage applied to the gas turbine component (1) voltage in the range of 2-8 V, preferably 3-4 V is located.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenschichtsystem (13) mindestens ein Schichtsystem (11) aus Cr und CrN umfasst. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system (13) comprises at least one layer system (11) made of Cr and CrN.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenschichtsystem (13) mindestens ein Schichtsystem (11) aus Ti und TiN umfasst. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system (13) comprises at least one layer system (11) of Ti and TiN.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenschichtsystem (13) mindestens ein Schichtsystem (11) aus Cr und CrAlN um- fasst . 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system (13) at least one layer system (11) comprises Cr and CrAlN.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrlagenschichtsystem (13) mindestens ein Schichtsystem (11) aus Ti und TiAlN um- fasst . 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the multi-layer system (13) comprises at least one layer system (11) of Ti and TiAlN.
9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kathode (8) vorgesehen ist, welche der Elektrolytlösung (2) zugeordnet ist. 9. A device for carrying out a method according to one of the preceding claims, characterized in that a cathode (8) is provided, which is associated with the electrolyte solution (2).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (8) austauschbar ist. 10. The device according to claim 9, characterized in that the cathode (8) is exchangeable.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (8) aus Stahl gebildet ist. 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the cathode (8) is formed of steel.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gasturbinenbauteile (1) simultan einspannbar sind. 12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that a plurality of gas turbine components (1) can be clamped simultaneously.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Gasturbinenbauteil (1) eine unterschiedlich hohe Spannung einstellbar ist. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that for each gas turbine component (1) a different high voltage is adjustable.
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