VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ENTFERNUNG VON OBERFLÄCHENBEREICHEN EINES BAUTEILS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von Oberflächenbereichen eines Bauteils gemäß Anspruch 1 bzw. 2.

[0002] Bislang werden Bauteile, die mit Beschichtungen des Typs MCrAlY oder ZrO₂ beschichtet sind, beispielsweise durch Säurestrippen in Kombination mit Sandstrahlen oder durch Hochdruckwasserstrahlen entschichtet.

[0003] DE-B 10 43 008 betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stahlsandresten sandbestrahlter Oberflächen von Metallbändern und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0004] Die EP 1 122 323 A1 und die US 5,944,909 zeigen Beispiele für das chemische Entfernen von Oberflächenbereichen.

[0005] Die EP 1 941 34 A1, die EP 1 010 782 A1 sowie die US-PS 6,165,345 offenbaren Methoden zum elektrochemischen Entfernen von metallischen Beschichtungen (Strippen).

[0006] Die oben aufgelisteten Verfahren sind zeit- und damit kostenintensiv.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, bei denen die Entschichtung schneller und preiswerter abläuft.

[0008] Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entfernung von Oberflächenbereichen eines Bauteils gemäß Anspruch 1 bzw. 2, gelöst.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verfahrensschritte sind in den jeweiligen Unteransprüchen aufgelistet.

[0010] Es zeigen

Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Figur 2, einen zeitlichen Verlauf eines Stromes eines Strompulsgebers und

Figur 3 einen weiteren zeitlichen Verlauf eines Stromes eines Strompulsgebers.

[0011] Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1.

[0012] Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Behälter 4, in dem ein Elektrolyt 7 angeordnet ist.

[0013] In dem Elektrolyt 7 ist eine Elektrode 10 und ein Bauteil 13 angeordnet. Die Elektrode 10 und das Bauteil 13 sind elektrisch mit einem Strom/Spannungspulsgeber 16 verbunden. Das Bauteil 13 ist beispielsweise eine beschichtete Turbinenschaufel, die als Substrat eine Nickel- oder Kobaltbasierte Superlegierung aufweist, auf der eine metallische Schicht aufgebracht ist, die beispielsweise als Korrosionsschutz- oder Verankerungsschicht dient. Eine solche Schicht weist insbesondere die Zusammensetzung MCrAlY, wobei M für ein Element Eisen, Kobalt oder Nickel steht, auf.

[0014] Die Beschichtung ist während des Einsatzes der Turbinenschaufel 13 korrodiert. Der so entstandene Oberflächenbereich 25 (gestrichelt angedeutet) soll durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 entfernt werden. Ebenso können von einem Bauteil 13, das keine Beschichtung aufweist, aber im oberflächennahen Bereich durch Korrosion, Oxidation oder sonstige Arten der Degradation entstandene Schichtbereiche 25 entfernt werden.

[0015] Der Strompulsgeber 16 erzeugt ein gepulstes Strom/Spannungssignal (Figur 2).

[0016] In dem Elektrolyt 7 ist eine Ultraschallsonde 19 angeordnet, die durch eine Ultraschallquelle 22 betrieben wird.

[0017] Die Ultraschallanregung verbessert die Hydrodynamik des Prozesses und unterstützt dadurch die elektrochemische Reaktion.

[0018] Figur 2 zeigt einen beispielhaften Strom/Spannungsverlauf des Strom/Spannungspulsgebers 16.

[0019] Das Strompulssignal oder der Spannungspuls ist beispielsweise rechteckig (Pulsform) und hat eine Pulsdauer t_on. Zwischen den einzelnen Impulsen besteht eine Pause der Länge t_off. Weiterhin wird das Strompulssignal durch seine Stromhöhe I_max bestimmt.
Der Strom, der zwischen der Elektrode 10 und dem Bauteil 13 fließt (I_max), die Pulsdauer (t_on) und die Pulspause (t_off) haben einen wesentlichen Einfluss auf die elektrochemische Reaktion, indem diese beschleunigt wird.

[0020] Figur 3 zeigt eine beispielhafte Aneinanderreihung von Strompulsen 40, die sich wiederholen.
Eine Sequenz 34 besteht aus zumindest zwei Blöcken 77. Jeder Block 77 besteht aus zumindest einem Strompuls 40.
Ein Strompuls 40 ist charakterisiert durch seine Dauer t_on, die Höhe I_max und seine Pulsform (Rechteck, Dreieck, ...). Ebenso wichtig als Prozessparameter sind die Pausen zwischen den einzelnen Strompulsen 40 (t_off) und die Pausen zwischen den Blöcken 77.

[0021] Die Sequenz 34 besteht bspw. aus einem ersten Block 77 mit drei Strompulsen 40, zwischen denen wiederum eine Pause stattfindet. Darauf folgt ein zweiter Block 77, der eine größere Stromhöhe aufweist und aus sechs Strompulsen 40 besteht. Nach einer weiteren Pause folgen vier Strompulse 40 in umgekehrter Richtung, d.h. mit geänderter Polarität.

[0022] Als Abschluss der Sequenz 34 folgt ein weiterer Block 77 mit vier Strompulsen.
Die Sequenz 34 kann mehrfach wiederholt werden.

[0023] Die Einzelpulszeiten t_on betragen vorzugsweise größenordnungsmäßig etwa 1 bis 10 Millisekunden. Die zeitliche Dauer des Blocks 77 liegt in der Größenordnung bis zu 10 Sekunden, so dass bis zu 500 Pulse in einem Block 77 ausgesendet werden.

[0024] Die Belegung sowohl während der Pulsabfolgen als auch in der Pausenzeit mit einem geringen Potenzial (Basisstrom) ist optional möglich.

[0025] Ein Block 77 ist mit seinen Parametern auf ein Bestandteil einer Legierung abgestimmt, die bspw. entschichtet werden soll, um das beste Entfernen dieses Bestandteils zu erreichen. Diese können in Einzelversuchen bestimmt werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Entfernung von Oberflächenbereichen eines Bauteils (13),
die einen Behälter (4) aufweist, in dem ein Elektrolyt (7) angeordnet ist,
in der das Bauteil einbringbar ist,
die eine Elektrode (10) aufweist,
wobei die Elektrode und das Bauteil elektrisch miteinander verbindbar sind, und
wobei die Elektrode zumindest teilweise in dem Elektrolyten angeordnet ist,
wobei die Vorrichtung einen elektrischen Strompulsgeber (16) aufweist,
der elektrisch zwischen Elektrode (10) und Bauteil (13) schaltbar ist,
wobei der Strompulsgeber (16) Strompulse erzeugen kann, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung (1) eine Ultraschallsonde (19) aufweist,
die im Behälter (4) angeordnet ist, und
die vom Elektrolyten (7) umgeben ist.

2. Verfahren zur Entschichtung eines Oberflächenbereiches eines Bauteils,
bei dem eine Elektrode (10)
und das Bauteil (13) in einem Elektrolyten (7) angeordnet sind,
wobei die Elektrode und das Bauteil elektrisch leitend miteinander und mit einem Stromgeber (16) verbunden sind,
wobei der Stromgeber (16) einen gepulsten Strom oder eine gepulste Spannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet dass für das elektrolytische Entschichten wiederholt mehrere Strom/Spannungspulse (40) verwendet werden,
die in einer Sequenz (34) zusammengefasst sind,
wobei die Sequenz (34) von zumindest zwei verschiedenen Blöcken (77) gebildet wird,
wobei ein Block (77) aus zumindest einem Strompuls (40) besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Bauteil (13) ein positives oder ein negatives Potenzial anliegt,
um einen Basisstrom oder Basisspannung zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Elektrolyten (7) eine Ultraschallsonde (19) betrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum elektrolytischen Entschichten ein Strom/Spannungspuls (40) verwendet wird,
wobei sowohl positive als auch negative Strom/Spannungspulse (40) verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Block (77) bestimmt ist durch eine Anzahl von Strompulsen (40), Pulsdauer (t_on), Pulspause (s_toff), Stromhöhe (I_max) und Pulsform.

7. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Block (77) jeweils auf einen Bestandteil einer Legierung abgestimmt ist, die entfernt werden soll,
um das Entschichten des Bestandteils der Legierung zu verstärken.

8. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Legierungsschicht der Art MCrAlY entschichtet wird,
wobei M ein Element der Gruppe Eisen, Kobalt oder Nickel ist.

9. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Basisstrom den Strompulsen (40) und/oder den Pausen überlagert ist.

Claims

1. Apparatus (1) for removing surface regions from a component (13),
which has a vessel (4) in which an electrolyte (7) is arranged, into which the component can be introduced,
which has an electrode (10),
it being possible for the electrode and the component to be electrically connected to one another, and
the electrode being arranged at least partially in the electrolyte,
in which the apparatus has an electrical current pulse generator (16),
which can be electrically connected between electrode (10) and component (13),
in which the current pulse generator (16) can generate current pulses,
characterized in that the apparatus (1) has an ultrasound probe (19),
which is arranged in the container (4), and
which is surrounded by the electrolyte (7).

2. Process for removing a coating from a surface region of a component,
in which an electrode (10)
and the component (13) are arranged in an electrolyte (7),
the electrode and the component being electrically conductively connected to one another and to a current generator (16),
the current generator (16) generating a pulsed current or a pulsed voltage, characterized in that for the electrolytic coating removal a plurality of current/voltage pulses (40) are used repeatedly combined in a sequence (34),
the sequence (34) being formed by at least two different blocks (77),
one block (77) comprising at least one current pulse (40).

3. Process according to Claim 2,
characterized in that
a positive or a negative potential is applied to the component (13) in order to generate a base current or base voltage.

4. Process according to Claim 2,
characterized in that
an ultrasound probe (19) is operated in the electrolyte (7).

5. Process according to Claim 2,
characterized in that
a current/voltage pulse (40) is used for the electrolytic coating removal, with both positive and negative current/voltage pulses (40) being used.

6. Process according to Claim 2,
characterized in that
a block (77) is defined by a number of current pulses (40), pulse duration (t_on), pulse interval (t_off), current level (I_max) and pulse shape.

7. Process according to Claim 2,
characterized in that
a block (77) is in each case matched to a constituent of an alloy which is to be removed in order to boost the removal of the constituent of the alloy.

8. Process according to Claim 2,
characterized in that
the coating removed is an alloy layer of MCrAlY type, where M is an element selected from the group consisting of iron, cobalt or nickel.

9. Process according to Claim 2,
characterized in that
a base current is superimposed on the current pulses (40) and/or the intervals.

Revendications

1. Dispositif (1) pour enlever des zones de surface d'un élément (13) constitutif,
qui a une cuve (4) dans laquelle est placé un électrolyte (7),
dans lequel l'élément constitutif peut être introduit,
qui a une électrode (10),
l'électrode et l'élément constitutif pouvant être reliés électriquement entre eux, et
l'électrode étant disposée au moins en partie dans l'électrolyte,
le dispositif ayant un générateur (16) d'impulsions de courant électrique,
qui peut être monté électriquement entre l'électrode (10) et l'élément (13) constitutif,
le générateur (16) d'impulsions de courant pouvant produire des impulsions de courant, caractérisé
en ce que le dispositif (1) a une sonde (19) ultrasonore,
qui est disposée dans la cuve (4), et
qui est entourée de l'électrolyte (7).

2. Procédé d'enlèvement d'une couche d'une zone de surface d'un élément constitutif,
dans lequel une électrode (10) et l'élément (13) constitutif sont disposés dans un électrolyte (7), l'électrode et l'élément constitutif étant reliés d'une manière conductrice de l'électricité entre eux et à un générateur (16) de courant,
le générateur (16) de courant produisant un courant pulsé ou une tension pulsée, caractérisé
en ce que l'on utilise pour l'enlèvement électrolytique d'une couche de manière répétée plusieurs impulsions (40) de courant/tension qui sont rassemblées en une séquence,
la séquence (34) étant formée d'au moins deux blocs (77) différents,
un bloc (77) étant constitué d'au moins une impulsion (40) de courant.

3. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce qu'il est appliqué à l'élément (13) constitutif un potentiel positif ou un potentiel négatif,
pour produire un courant de base ou une tension de base.

4. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce que l'on fait fonctionner une sonde (19) ultrasonore dans l'électrolyte (7).

5. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce que, pour l'enlèvement par l'électrolyse d'une couche, on utilise une impulsion (40) de courant/tension, tant des impulsions (40) positives que négatives de courant/tension étant utilisées.

6. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce qu'un bloc (77) est déterminé par un nombre d'impulsions (40) de courant, par une durée (t_on) d'impulsion, par un intervalle (t_off) entre les impulsions, par une intensité (I_max) de courant et par une forme des impulsions.

7. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce qu'un bloc (77) est accordé, respectivement, à un constituant d'un alliage qui doit être éliminé pour renforcer l'enlèvement d'une couche du constituant de l'alliage.

8. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce qu'on enlève une couche d'un alliage du type MCrAlY,
M étant un élément du groupe du fer, du cobalt ou du nickel.

9. Procédé suivant la revendication 2,
caractérisé
en ce que l'on superpose un courant de base aux impulsions (40) de courant et/ou aux intervalles entre les impulsions.

Zeichnung