(57)【要約】従来技術（酸剥離）による部品の層範囲の除去方法では不均質な切除が行われるため、粗悪な結果を招く。それらの公知方法はまた、時間を要するものである。部品の層範囲を除去する本発明方法は、除去すべき層範囲をまず塩浴で、次いで酸浴で処理し、その部品を中間又は最終工程中に錯体生成物で処理する。塩浴に超音波を加えたり、酸供与体を添加したり、酸浴での処理後サンドブラストや流体研磨を行うことで、一層良好な結果を得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸を用いた部品（1）の層範囲（７、１０）の除去方法において、
前記部品（１）をまず少なくとも１つの塩浴（１３）中で処理し、
次いで更なる処理工程で、少なくとも1回、少なくとも第1の酸又は少なくとも第１の酸混合物で処理し、
その際前記部品（1）を中間又は最終工程中に錯体生成物で処理することを特徴とする除去方法。
【請求項２】
塩浴（１３）として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）及び／又は水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
塩浴（１３）として、水酸化カリウムと水酸化ナトリウムを混合比１：１（容積比）で用いることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも第1の酸浴（１３）用の酸として硝酸（ＨＮＯ3）、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）又はそれらの混合物を用いることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
２つの異なる酸浴（１３）を用いることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
第２の酸浴（１３）の酸として塩酸（ＨＣｌ）を用いることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
初めに硝酸（ＨＮＯ3）、燐酸（Ｈ3ＰＯ4）又はそれらの混合物を用い、
次いで塩酸（ＨＣｌ）を用いることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
除去速度の加速のため、塩浴（１３）に超音波を加えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
部品（１）を塩浴（１３）中で処理する前及び／又は
塩浴（１３）中で処理した後及び／又は
第１の酸処理後及び／又は
更なる酸処理後に
除去すべき層範囲（７、１０）を持つ部品（１）にサンドブラストを施し或いは
部品（１）の液流研磨を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
上記塩浴に、少なくとも１つの酸素供与体を添加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの酸素供与体が酸化物であることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの酸素供与体が金属酸化物であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
金属酸化物が酸化ナトリウム（ＮａＯ2）であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの中間工程中に、前記部品（１）の水洗い及び／又は乾燥を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の層範囲を除去する方法に関する。
【０００２】
例えばガスタービン装置のような現今のエネルギー発生装置において、その効率は、ガスタービン装置の稼動費用を削減することができることから、重要な役割を果たす。
【０００３】
効率を高め、同時に稼動費用を削減するには、ガスタービン内の燃料ガスの装入温度を高めることが重要である。
【０００４】
このため、単独では高い装入温度を永くは持ち堪えることができない、熱を負荷される例えば超合金製の部品上に施されるセラミックス断熱層が開発された。
【０００５】
上記のセラミックス断熱層は、セラミックスの特性から高温を耐える利点を、またその金属基板は、優れた機械的特性をこの複合組織又は層組織に提供する。典型的には、セラミックス断熱層と基板との間にＭＣｒＡｌＹ（主成分）を組成とする接着剤層を施す。ここにＭはニッケル、クロム又は鉄からの金属を使用することを意味する。
【０００６】
このＭＣｒＡｌＹ層の組成は、部分的に変更可能であるが、全てのＭＣｒＡｌＹ層は、その上に載っているセラミックス層にも拘らず、酸化、硫化又は他の化学的及び／又は機械的攻撃による腐食を蒙り易い。
【０００７】
この際このＭＣｒＡｌＹ層は、しばしば金属製基板（例えばニッケル、コバルトベースの超合金）よりも強く劣化し、即ちこの基板と層から成る複合組織の寿命は、ＭＣｒＡｌＹ層の寿命により決定される。このＭＣｒＡｌＹ層は、長期間の使用後、その機能を辛うじて果たすに過ぎないが、基板は、なお十分にその機能を保持している。
【０００８】
つまり使用中に劣化した部品、例えばタービンの回転翼又は案内翼（ガイドベーン）又は燃焼室の部品を修理して更新する必要があり、その場合ＭＣｒＡｌＹ層又は基板の腐食した層又は腐食帯域を、場合によっては新しいＭＣｒＡｌＹ層又は他の保護層及び／又は再度、断熱層を施すために除去することが必要になる。そこに残存する基板を再利用できるなら、ガスタービン装置の稼動費用の削減につながる。
【０００９】
その際、タービン翼及び案内翼の設計を変えないよう、即ちその材料の均質な表面除去を行うよう注意せねばならない。更にＭＣｒＡｌＹ層及び／又は他の保護層及び／又はセラミックス断熱層による新しい被覆加工の際に、障害の元となり、或いはこれらの層を不適切に接着させるであろう腐食生成物を残してはならない。
【００１０】
欧州特許第７５９０９８号明細書は、水酸化カリウムを使用するタービン翼刃の洗浄方法を開示する。
【００１１】
同様に、米国特許第５９４４９０９号明細書から公知であるように、従来技術には、侵食層を酸剥離により除去するものもある。これら公知方法は、しばしば均一ではない、即ち不均一な切除につながり、また極めて時間を要する。
【００１２】
従って本発明の課題は、この問題を解決することにある。
【００１３】
この課題は、酸処理の前に部品を塩浴中で処理する請求項1記載の方法で解決される。
【００１４】
他の有利な処理工程は、従属請求項に列挙する。
【００１５】
図1は、本発明方法で処理すべき部品1を示す。
【００１６】
例えば金属や合金から成る部品１は、例えば腐食、酸化その他で劣化した、除去すべき表面範囲１０を持つ。この範囲１０は、高温時に生じた、例えば酸化物からなる。
【００１７】
劣化していない範囲も、本発明方法により同様に除去し得る。
【００１８】
図２は、本発明方法により処理可能な別の部品１を示す。
【００１９】
部品1は、基板４（例えばニッケル、コバルトをベースとする超合金製）と、本発明方法により除去すべき劣化した層７（例えばＭＣｒＡｌＹ製）から成る。同様にこの基板４も劣化する可能性があり、その際基板４の劣化した範囲も、例えば同時に除去される。
【００２０】
例えば第1の処理工程において、サンドブラストや液流研磨のような機械による大まかな予備洗浄を、除去すべき層の範囲７、１０及び／又は層７上に配置したセラミックス断熱層に施し、第1の切除を行う。サンドブラスト及び／又は液流研磨による処理も、個々の塩及び酸処理間又は処理後又はその終了後に実施可能である。
【００２１】
次いで部品1、特に除去すべき層範囲７、1０の処理を、少なくとも部品1の範囲７、１０を浸漬する液体の塩浴（融解物）中で行う。ここで塩とは、例えば、特に金属（金属イオン）と酸残基（水素イオンの少ない酸）から成る化合物、即ち、例えばＮａＨＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、ＣａＣＯ3等及び／又は塩の残基を意味する。このような化合物を塩浴に使用することは、部品１上に塩の化学的腐食を生じることを前提とするものである。
【００２２】
場合によっては、部品１全体を塩浴中に浸漬してマスキングを施してもよい。
【００２３】
この塩浴は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＮＯＨ）（即ち例えば溶融浴、即ち室温よりも高温で液状である）から成る。両方の塩を一緒に用いてもよく、その場合特に容積比で５０：５０の混合割合である。また他の塩浴も考えられる。
【００２４】
同様に、例えば酸化ナトリウム（ＮａＯ2）も、上記の塩を酸素供与体として添加でき、この酸化物は除去すべき範囲に対し化学的腐食を強める。例えば酸化物又は金属酸化物のような、他の酸素供与体も考慮に値する。
【００２５】
この部品１の処理も、種々の塩浴中で順次実施可能である。
【００２６】
例えば塩浴中での処理後、即ち例えば各処理後に、水洗い及び／又は乾燥を行う。この場合、例えば塩浴と水洗媒体との間の温度差を、除去すべき層範囲に亀裂の形成し、力学的に弱める熱衝撃に利用する。
【００２７】
少なくとも１つの塩浴で処理した後、酸処理を酸又は酸の混合物から成る少なくとも第１の酸浴中で行う。
【００２８】
その際第１の工程での酸処理を、例えば硝酸ＨＮＯ3及び／又は燐酸Ｈ3ＰＯ4で行う。その他の酸（例えば硫酸、亜硫酸、亜硝酸、炭酸、フッ化水素酸等）及び／又は酸混合物も考えられ、それらをそれぞれの塩浴に適合させる。
【００２９】
可能な更なる水洗い及び乾燥の後、例えば少なくとも塩酸ＨＣｌを含む第２の酸浴で、もう１度処理を行う。場合によっては、この第２の酸浴に他の酸も考慮されるが、第１の酸浴とは異なるものとする。
【００３０】
例えば酸による１処理後或いは例えば各処理後に、水洗い及び／又は乾燥を行う。
【００３１】
部品を塩浴又は種々の酸と接触させる個々の処理工程並びに水洗い及び乾燥をそれぞれ何回も繰返えしてもよい。
【００３２】
図３は、本発明方法を実施可能な設備２２を示す。該設備２２は液状の塩又は塩の混合物又は酸を入れたタンク１９から成る。この液体中に、部品１を浸漬する。超音波発振器１６をその塩浴１３中に入れて操作すると、処理を短縮又は改善できる。
【００３３】
図４は本発明方法で処理した部品１を示す。該部品１に腐食範囲はもはや存在しない。
【００３４】
以下に、例として一連の処理工程の例を幾つか挙げる。
例Ａ：
１．液流研磨
２．１．０時間の塩浴又は塩混合物浴
３．１．０時間の燐酸浴
４．サンドブラスト
５．１．５時間の塩酸浴
６．水洗い及び／又は乾燥
７．１．５時間の塩酸浴
８．錯体生成物での超音波洗浄
例Ｂ：
１．サンドブラスト
２．１．０時間の塩浴
３．１．０時間の燐酸浴
４．液流研磨
５．２．０時間の塩酸浴
６．水洗い及び／又は乾燥
７．２．０時間の塩酸浴
８．錯体生成物での超音波洗浄
例Ｃ：
１．サンドブラスト
２．１．０時間の塩浴
３．１．０時間の燐酸浴
４．液流研磨
５．錯体生成物での超音波洗浄
６．２．０時間の塩浴
７．水洗い及び／又は乾燥
８．２．０時間の塩酸浴
例Ｄ：
１．  １．０時間の塩浴
２．  １．０時間の燐酸浴
例Ｅ：
１．塩浴
２．燐酸浴
３．水洗い
４．燐酸浴
例Ｆ：
１．サンドブラスト
２．１．０時間の塩浴
３．１．０時間の（燐酸）／硝酸浴
例Ｇ：
１．  サンドブラスト
２．  １．０時間の塩浴
３．  １．０時間の（燐酸）／硝酸浴
４．  塩酸浴
例Ｈ：
１．サンドブラスト
２．１．０時間の塩浴
３．１．０時間の燐酸浴
４．塩酸浴
例Ｉ：
１．サンドブラスト
２．１．０時間の塩浴
３．１．０時間の硝酸浴
４．塩酸浴
液流研磨（独国特許出願公開第１９９０２４２２号明細書参照）は部品１、特に内部空間に劣化範囲を持つ、内部空間を持つタービン翼に特に好適である。
【００３５】
外側部分はサンドブラストすると良く、その際その部分に例えばコランダムを用いる。その際、噴射物の極大噴射圧力と粒径を、基板を損傷しないよう調整する必要がある。
【００３６】
塩浴には、特にDegussa社の商品名“DUFERRIT  RS  DGS”が好適である。
【００３７】
塩浴に曝される部品の酸化物は、より酸可溶性の酸化物の豊富な化合物中で変換する。
【００３８】
これら酸化物及び金属の膨張係数は、様々である。部品１を温めた塩浴から急冷水浴に移すことで、除去すべき範囲（７、１１）内に亀裂を生じさせ、それらに、例えば塩及び／又は酸で腐食した表面を力学的に拡大させる熱衝撃を惹起させる。この熱衝撃は洗浄時の補助作用として用いる。急冷処理時、部品中で一定の温度勾配を逸脱し、基板内又は部品内に亀裂を生じないよう注意せねばならない。
【００３９】
錯体生成物として、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）二ジアンモニウムを使用する。この錯体生成物は金属を結合して、それらを除去する。錯体生成物でのこの処理は、個々の塩及び酸処理中又は処理前又は処理後に実施可能である。この場合も、同様に、錯体生成物での処理を促進させるため、超音波発振器１６をその浴中に入れて使用する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明方法により処理すべき腐食層範囲を持つ部品の断面図。
【図２】本法により処理可能な別の部品の断面図。
【図３】本方法を実施する仕掛け設備の断面図。
【図４】本方法により、腐食層範囲を処理した部品の断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１  部品、４  基板、７、１０  層範囲、１３  塩又は酸浴、１６  超音波発振器、１９  タンク、２２  設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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