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Title:
ELECTRODE ARRANGEMENT AND METHOD FOR REMOVING A LAYER COMPRISING METAL FROM A WORKPIECE SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/006755
Kind Code:
A1
Abstract:
What is specified is a method for removing a layer (2) comprising metal from a workpiece (1) by means of an electrochemical treatment in which the workpiece (1) is introduced as a working electrode into an electrolytic treatment solution (3), in which at least one counterelectrode (9) is situated, and a voltage is applied between the working electrode and the counterelectrode (9). During the electrochemical treatment, at least one jet (4) comprising a process medium acts on the layer (2) to be removed.

Inventors:
ARNDT AXEL (DE)
KRUEGER URSUS (DE)
LUETHEN VOLKMAR (DE)
PYRITZ UWE (DE)
WINKLER GABRIELE (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/064018
Publication Date:
January 18, 2007
Filing Date:
July 07, 2006
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ARNDT AXEL (DE)
KRUEGER URSUS (DE)
LUETHEN VOLKMAR (DE)
PYRITZ UWE (DE)
WINKLER GABRIELE (DE)
International Classes:
C25D5/00; C25D7/00
Domestic Patent References:
WO2004057063A12004-07-08
Foreign References:
US20040074783A12004-04-22
EP1094134A12001-04-25
US20020033344A12002-03-21
DE2362260A11975-06-19
DE10132408A12003-02-06
US5249358A1993-10-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 110 (C - 0920) 18 March 1992 (1992-03-18)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht (2) von einem Werkstück (1) mittels einer elektrochemischen Behandlung, bei der das Werkstück (1) als eine Arbeitselekt ¬ rode in ein Bad einer elektrolytischen Behandlungslösung (3), in dem sich wenigstens eine Gegenelektrodenanordnung (9) befindet, gegeben wird und eine Spannung zwischen der Arbeits ¬ elektrode und der Gegenelektrodenanordnung (9) angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der elektrochemischen Behandlung wenigstens ein Strahl (4) mit einem Prozessmedium in dem Bad auf die zu entfernende Schicht (2) einwirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium mit einem Druck auf die zu entfernende

Schicht (2) einwirkt, der im Bereich zwischen einigen mbar bis ca. 1000 bar liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessmedium elektrolytische Behandlungslösung oder Gas zur Anwendung kommen.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessmedium durch mindestens eine rohrförmige Pro ¬ zesselektrode (12), die als Teil der Gegenelektrodenanordnung (9) ausgebildet ist, geleitet wird, wobei der Strahl (4) aus deren Ende austritt.

5. Gegenelektrodenanordnung (9) mit einer Anzahl von Prozesselektroden (12) zum elektrochemischen Behandeln eines Werk-

Stückes (1), bei dem das Werkstück (1) eine Arbeitselektrode bildet, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) zum Zuführen ei- nes Prozessmediums zu den Prozesselektroden (12) vorhanden ist,

- die Prozesselektroden (12) als rohrartige Elemente (11) mit sich in ihrem Inneren erstreckenden Kanälen (13) ausgebildet sind, und jeweils ein der Prozessmediumzufuhrein- richtung (17) zugewandtes Ende und ein von der Prozessme ¬ diumzufuhreinrichtung (17) abgewandtes Ende mit einer darin angeordneten öffnung (14) aufweisen, und

- die Kanäle (13) jeweils im Bereich der der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) zugewandten Enden der rohrartigen Elemente (11) mit der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) in Verbindung stehen und in die öffnung (14) am von der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) abgewandten Ende der rohrartigen Elemente (11) münden.

6. Gegenelektrodenanordnung (9) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) im Bereich vor der öffnung (14) und/oder die öffnung selbst so geformt ist bzw. sind, dass eine düsen ¬ artige öffnung vorliegt.

7. Gegenelektrodenanordnung (9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Kanäle (13) im Bereich der öffnungen (14) und/oder die Form der öffnungen (14) selbst im Hinblick auf eine zu erzielende Strahlqualität des aus den öffnungen (14) Prozessmediums gewählt ist.

8. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Drucks des Prozessmediums in der Prozessmediumzufuhreinrichtung (17) vorhanden ist.

9. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) eine Nadelform aufweisen.

10. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) durch ein wachsgefüllten Träger (29) geführt sind und Sicherungselemente (35, 37, 39) aufweisen, welche die Prozess ¬ elektroden (12) gegen eine axiales Verschieben gegenüber dem Wachs (27) im erstarrten Zustand sichern.

11. Gegenelektrodenanordnung (9) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrartigen Elemente (11) der Prozesselektroden (12) durch Löcher wenigstens einer Trägerplatte (131, 133) geführt sind, wobei ein geringes Spiel zwischen den Rändern der Lö ¬ cher und den jeweiligen rohrartigen Elementen (11) vorhanden ist, und dass eine Spannvorrichtung (134, 136, 138) vorhanden ist, mit deren Hilfe sich die rohrartigen Elemente (11) mit einer Kraft derart gegen die Ränder der Löcher drücken lassen, dass sie aufgrund der dabei auftretenden Reibung gegen ein axiales Verschieben gegenüber der Trägerplatte (131,133) gesichert sind.

Description:

Beschreibung

Elektrodenanordnung und Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einer Werkstückoberfläche

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einer Werkstückoberfläche mittels einer elektrochemischen Behandlung. Daneben betrifft die Erfindung eine Gegenelektrodenanordnung zum e- lektrochemischen Behandeln eines Werkstückes, bei dem das Werkstück eine Arbeitselektrode bildet.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen kommen beispielsweise beim Reinigen oder Polieren von Werkstückoberflächen zur An- wendung. Eine spezielle Anwendung ist beispielsweise das Ent ¬ fernen von Beschichtungen von Turbinenschaufeln, die mit einer thermischen Schutzschicht und einer darunter befindlichen korrosions- und/oder oxidationshemmenden Schutzschicht verse ¬ hen sind. Die thermische Schutzschicht ist typischerweise ei- ne keramische Schutzschicht, bspw. Zirkoniumoxid, dessen kri ¬ stalline Struktur mit Yttrium wenigstens teilweise stabili ¬ siert ist. Als korrosions- und/oder oxidationshemmende Schutzschichten kommen oft sog. MCrAlY-Beschichtungen zum Einsatz. Im Begriff MCrAlY steht M für Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder Nickel (Ni) und Y für Yttrium (Y) und/oder Silizium (Si) und/oder zumindest ein Element der seltenen Erden bzw. Hafnium. Entsprechende Beschichtungen sind etwa aus EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al bekannt. Auf diese Dokumente wird daher bezüglich möglicher Zusammensetzungen der Beschichtung Bezug genommen. Das Be- schichtungssystem einer Turbinenschaufel stellt eine sowohl Keramik als auch Metall umfassende Beschichtung dar.

Die EP 1 094 134 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Entfernen einer Metallbe- schichtung von einer Turbinenschaufel. Die Turbinenschaufel wird als anodische Arbeitselektrode in einen Behälter mit ei- nem elektrolytischen Bad gegeben. Im elektrolytischen Bad befindet sich außerdem eine Anzahl von Kathoden, welche Gegenelektroden zur Turbinenschaufel bilden. Zum Entfernen der Me- tallbeschichtung wird eine Spannung zwischen der Turbinenschaufel als Anode und den Kathoden aufgebaut. Die Kathoden können speziell im Hinblick auf die zu bearbeitende Turbinen ¬ schaufel geformt sein.

Nichtmetallische Schichten und unlösliche Rückstände werden bei derartigen Verfahren vor bzw. nach dem elektrochemischen Entfernen der Beschichtung mittels mechanischer Verfahren, etwa Sandstrahlen oder Schleifen, entfernt. Dabei sind zum vollständigen Entfernen der Beschichtung oft auch einander abwechselnde Zyklen von mechanischen, chemischen sowie elektrochemischen Prozessen notwendig.

Aus DD 239 146 Al und SU 872 163 B sind Trenn- und Bearbei ¬ tungsverfahren unter Verwendung einer Elektrolytströmung bekannt. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Elektrolytströmungen dienen zum Ausspülen von elektrochemischen Reaktions- produkten aus dem Bearbeitungsbereich.

Die DD 239 146 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Trennen mittels einer bewegten Werkzeugelektrode. Das zu zertrennende Werkstück und die Werkzeugelektrode sind in einem Elektrolyt- bad angeordnet, in dem das Werkstück die Anode und das Werk ¬ zeug die Kathode bilden. Während des Trennvorgangs tritt aus der Werkzeugelektrode Elektrolyt aus, um zwischen der Werk ¬ zeugelektrode und dem Werkstück eine Zwangsströmung der E- lektrolytflüssigkeit herbeizuführen. Die Zwangsströmung soll

sicherstellen, dass immer ein Elektrolytflüssigkeitsfilm zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode vorhanden ist und soll außerdem die Abtragungs- und Reaktionsprodukte aus ¬ spülen.

Eine elektrochemische Bearbeitungseinheit mit einer rohrför- migen hohlen Werkzeugelektrode, die als eine Düse zum Ver ¬ sprühen von Elektrolytflüssigkeit ausgebildet ist, ist in SU 872 163 B beschrieben. Die Elektrolytflüssigkeit wird zum Ausspülen des bei der Bearbeitung anfallenden Bearbeitungsabfalls verwendet und tritt über seitlich in der Elektrode an ¬ geordnet Schlitze in einer von der Elektrodenspitze weg ge ¬ richteten Richtung aus. über eine in der Spitze der Werkzeugelektrode angeordnete öffnung, die in eine zentrale Bohrung der Elektrode mündet, wird die Elektrolytflüssigkeit mit dem Bearbeitungsabfall eingesaugt und abgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zum elektrochemischen Entfernen einer Metall umfassenden Schicht eines Werkstückes zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Auf ¬ gabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gegenelektrodenanordnung zur Verfügung zu stellen, die sich mit besonders hoher Flexibilität einsetzen lässt und mit der das erfin ¬ dungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, die zweite Aufgabe durch eine Gegenelektrodenanordnung nach Anspruch 4 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen einer Metall umfassenden Schicht von einem Werkstück mittels einer elektrochemischen Behandlung wird das Werkstück als eine Arbeitselektrode in eine elektrolytische Behandlungslösung. In der

elektrolytischen Behandlungslösung befindet sich als Gegenelektrodenanordnung außerdem wenigstens eine Gegenelektrode. Zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode wird ei ¬ ne Spannung angelegt. Zudem wird während der elektrochemi- sehen Behandlung wenigstens ein Strahl mit einem Stahlmedium auf die Werkstückoberfläche einwirken lassen. Als Strahlmedi ¬ um kann hierbei insbesondere elektrolytische Behandlungslö ¬ sung oder Gas zur Anwendung kommen. Die zu entfernende Schicht kann insbesondere eine auf der Werkstückoberfläche vorhandene Beschichtung sein. Sie kann aber auch eine Verunreinigung oder, etwa bei einem Polieren der Werkstückes, Bestandteil der Oberfläche des Werkstückes selbst sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die me- tallischen Bestandteile der Schicht elektrochemisch zu entfernen, während gleichzeitig mittels des Strahlmediums ein mechanisches Entfernen nichtmetallischer Bestandteile sowie unlöslicher Rückstände erfolgt. Das Strahlmedium führt hierbei zu einem abrasiven Entfernen der nichtmetallischen Be- standteile bzw. der unlöslichen Rückstände, also zu einem me ¬ chanischen Abtragen. Die mechanische Vor- oder Nachbehandlung des Werkstückes bspw. beim Entfernen einer Beschichtung kann dadurch verkürzt werden oder sogar ganz entfallen. Somit lässt sich der gesamte Prozess des Entfernens der Schicht verkürzen.

Das mechanische Abtragen lässt sich insbesondere durchführen wenn, das Strahlmedium mit einem Druck auf die Werkstückoberfläche einwirkt, der im Bereich zwischen einigen mbar bis ca. 1000 bar liegt.

Ein erfindungsgemäße Gegenelektrodenanordnung zum elektrochemischen Behandeln eines Werkstückes, die insbesondere das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, um-

fasst eine Anzahl von Prozesselektroden, wobei das Werkstück eine Arbeitselektrode bildet. Die Gegenelektrodenanordnung umfasst weiterhin eine Prozessmediumzufuhreinrichtung zum Zuführen eines Prozessmediums, welches insbesondere elektroly- tische Behandlungslösung oder Gas sein kann, zu den Prozesselektroden. Die Prozesselektroden sind als rohrartige Elemente mit sich in ihrem Inneren erstreckenden Kanälen ausgebildet. Sie weisen jeweils ein der Prozessmediumzufuhreinrichtung zugewandtes Ende und ein der Prozessmediumzufuhreinrich- tung abgewandtes Ende mit einer darin angeordneten öffnung auf. Im Bereich der der Prozessmediumzufuhreinrichtung zugewandten Enden der rohrartigen Elemente stehen die Kanäle jeweils mit der Prozessmediumzufuhreinrichtung in Verbindung. Am von der Prozessmediumzufuhreinrichtung abgewandten Ende der rohrartigen Elemente müden die Kanäle in die öffnung am abgewandten Ende der Prozesselektroden.

Die Ausgestaltung der Prozesselektroden als rohrförmige Elemente und die darin angeordneten Kanäle ermöglichen es, ein Prozessmedium wie etwa elektrolytische Behandlungslösung oder Gas gezielt auf die Werkstückoberfläche zu strahlen und dort einwirken zu lassen. Auf diese Weise kann gleichzeitig ein elektrochemisches und mechanisches Entfernen bspw. einer Be- schichtung und etwaiger unlöslicher Rückstände stattfinden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung können die Kanäle im Bereich vor den öffnungen und/oder die öffnungen selbst so verformt sein, dass eine dü ¬ senartige öffnung entsteht, die in vorteilhafter Weise ein gezieltes Strahlen des Prozessmediums auf die Werkstückober ¬ fläche ermöglicht. Die Qualität des Strahls, bspw. die Form des Strahls und/oder die Energie des Strahls und/oder die Menge an austretendem Prozessmedium, kann durch eine geeignete konstruktive Ausgestaltung der Düse gezielt beeinflusst

werden, insbesondere durch ein geeignetes Wählen der Form der Kanäle im Bereich der öffnungen und/oder der Form der öffnungen selbst im Hinblick auf die zu erzielende Strahlqualität.

Um die Wirksamkeit des Prozessmediums beim mechanischen Ab ¬ tragen erhöhen oder verringern zu können, umfasst die Gegenelektrodenanordnung eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des Drucks des Prozessmediums in der Prozessmediumzufuhrein- richtung und damit des Druckes, mit der das Prozessmedium auf die Werkstückoberfläche einwirkt.

In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung sind die Prozesselektroden durch einen wachsgefüllten Träger geführt. Sie weisen Sicherungselemente auf, beispielsweise sich in Umfangsrichtung der rohrförmigen Elemente der Prozesselektroden erstreckende Rippen, welche sie gegen ein axiales Verschieben gegenüber dem Wachs im erstarrten Zustand sichern. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein vorteilhaftes Verfahren zum Anpassen der Prozesselektrodenanord- nung an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes. Das

Wachs wird verflüssigt und die Prozesselektrodenanordnung bei verflüssigtem Wachs an das Werkstück angedrückt. Dabei werden die Prozesselektroden im Wachs verschoben, sodass sich die Positionen der freien Enden der Prozesselektroden an die Geo- metrie des Werkstückes anpassen. In diesem Zustand wird das Wachs wieder verfestigt, sodass die Prozesselektroden in ihrer Lage fixiert werden. Das Ergebnis ist eine optimal an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepasste Gegen ¬ elektrodenanordnung. Diese Anpassung ist insbesondere bei nicht planaren Werkstücken und im Bereich konkaver Ecken von Werkstücken von Bedeutung. Insbesondere konkave Ecken können besonders gut bearbeitet werden, wenn die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden eine Nadelform aufweisen. Daneben kann die Gegenelektrodenanordnung bei nadeiförmiger Ausges-

taltung der rohrartigen Elemente auch besonders vorteilhaft beim elektrochemischen Behandeln von Löchern im Werkstück eingesetzt werden.

In einer zweiten konstruktiven Ausgestaltung der Gegenelektrodenanordnung sind die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden durch Löcher wenigstens einer Trägerplatte geführt. Zwischen den Rändern der Löcher und den jeweiligen rohrartigen Elementen ist dabei ein Spiel vorhanden, das eine axiale Verschiebung der rohrartigen Elemente erlaubt. Weiterhin ist eine Spannvorrichtung vorhanden, mit deren Hilfe sich die rohrartigen Elemente mit einer Kraft derart gegen die Ränder der Löcher drücken lassen, dass sie aufgrund der dabei auftretenden Reibung gegen ein axiales Verschieben gegenüber der Trägerplatte gesichert sind. Wie in der ersten konstruk ¬ tiven Aus führungsform kann auch die Gegenelektrodenanordnung in der zweiten konstruktiven Ausführungsform dadurch an die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstückes angepasst werden, dass sie an das Werkstück angedrückt wird. Dabei ist die Spannvorrichtung im entspannten Zustand, sodass sich die rohrartigen Elemente der Prozesselektroden innerhalb der Löcher axial verschieben können. Nachdem die Position der freien Elektrodenenden and die Geometrie des Werkstückes ange ¬ passt ist, wird die Spannvorrichtung gespannt, sodass die rohrförmigen Elemente gegen die Ränder der Löcher gedrückt werden, wodurch sie mittels Reibung gegen ein weiteres axiales Verschieben gesichert sind. Auch in dieser konstruktiven Ausgestaltung bieten Prozesselektroden in Nadelform die mit Bezug auf die erste Ausgestaltung beschriebenen Vorteile.

Insgesamt lässt sich die erfindungsgemäße Gegenelektrodenan ¬ ordnung besonders flexibel beim elektrochemischen Behandeln von Werkstücken einsetzen. Insbesondere in den beiden beschriebenen konstruktiven Ausgestaltungen ist die erfindungs-

gemäße Gegenelektrodenanordnung besonders variabel für jede Werkstückform einsetzbar. Auf speziell angefertigte Formelektroden für bestimmte Werkstückformen kann daher verzichtet werden.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungs ¬ gemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Gegenelektro ¬ denanordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegen- den Figuren.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Durchführen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfin ¬ dungsgemäße Gegenelektrodenanordnung .

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfin ¬ dungsgemäße Gegenelektrodenanordnung .

Fig. 1 zeigt u. a. ein Werkstück 1, welches insbesondere als Turbinenschaufel ausgebildet sein kann. Eine Turbinenschaufel ist typischerweise aus einer hochtemperaturfesten Nickel- Basislegierung oder Kobalt-Basislegierung hergestellt. Häufig sind auf die Turbinenschaufeln MCrAlY-Beschichtungen zum Korrosions- und/oder Oxidationsschutz aufgebracht. über der MCrAlY-Beschichtung befindet sich in der Regel eine mit Yttrium stabilisierte Zirkonoxidschicht als Wärmedämmschicht. Das erfindungsgemäße Verfahren soll daher nachfolgend am Bei- spiel des Entfernens einer derartigen Beschichtung von der Oberfläche einer Turbinenschaufel erläutert werden. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung stellt entsprechend eine Vor ¬ richtung zum Entfernen einer Beschichtung 2 von der Oberfläche einer Turbinenschaufel dar.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zum Entfernen einer Be- schichtung 2 von der Oberfläche einer Turbinenschaufel als Werkstück 1 umfasst neben dem Werkstück 1 selbst eine Elekt- rodenanordnung 9 sowie einen mit Elektrolyt 3 gefüllten Behälter 5, in dem sowohl das Werkstück 1 als auch die Elektrodenanordnung angeordnet sind. Zudem umfasst die Anordnung ei ¬ ne Spannungsquelle 7, deren positiver Pol elektrisch leitend mit dem Werkstück 1 verbunden ist, sodass dieses eine Anode bildet. Die Anode, also das Werkstück 1, bildet die Arbeits ¬ elektrode der Anordnung. Der negative Pol der Spannungsquelle 7 ist dagegen mit der Elektrodenanordnung 9 verbunden, sodass diese zur Kathode wird und die Gegenelektrode zur Arbeits ¬ elektrode bildet. Aufgrund der zwischen dem Werkstück 1 und der Gegenelektrodenanordnung 9 anliegenden Spannung baut sich zwischen der Gegenelektrodenanordnung und dem Werkstück 1 ein elektrisches Feld auf, welches positiv geladene Ionen von der positiv geladenen Werkstückoberfläche weg transportiert.

Der Elektrolyt 3, der die elektrolytische Behandlungslösung darstellt, ist so gewählt, dass er bei zwischen dem Werkstück 1 und der Gegenelektrodenanordnung anliegender und geeignet gepolter Spannung zu einer Korrosion der Metallbestandteile der Beschichtung 2, also zu einem Herauslösen von Metallionen aus der Beschichtung 2 des Werkstücks 1, führt. Die positiv geladenen Metallionen wandern dann aufgrund der anliegenden Spannung vom ebenfalls positiv geladenen Werkstück weg.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem elektrolytische Behandlungslösung oder Gas unter Hochdruck auf die Beschichtung 2 transportiert. Durch den unter Hochdruck auf die Beschichtung 2 auftreffenden Strahl werden unlösliche Beschich- tungsrückstände und nichtmetallische Bestandteile der Be ¬ schichtung 2 mechanisch entfernt. Auf diese Weise kann z.B.

die Zirkoniumoxidschicht einer bereits im elektrolytischen Bad befindlichen Turbinenschaufel entfernt werden. Sobald diese mechanisch entfernt ist, beginnt der elektrochemische Angriff auf die MCrAlY-Schicht, ohne dass dazu weitere Maß- nahmen nötig sind.

Das Zuführen der elektrolytischen Behandlungslösung bzw. des Gases zur Beschichtung 2 erfolgt durch die Gegenelektrodenanordnung 9 hindurch. Zu diesem Zweck ist die Gegenelektroden- anordnung 9 mit einer Anzahl rohrförmiger Elemente 11 ausgestattet, welche die Prozesselektroden 12 der Gegenelektrodenanordnung 9 bilden. In Fig. 1 ist der Einfachheit halber lediglich ein rohrförmiges Element 11 dargestellt.

Die rohrförmigen Elemente 11 weisen einen in Axialrichtung verlaufenden Kanal 13 auf, welcher in eine öffnung 14 im dem Werkstück 1 zugewandten Ende des rohrförmigen Elementes 11 mündet. Im Bereich der öffnung 14 verjüngt sich der Querschnitt des Kanals 13. Das andere Ende des rohrförmigen EIe- mentes 11 steht mit einem Verteilertank 17 in Verbindung, dem über einen Zufluss 19, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zuflussrohr ausgebildet ist, elektrolytische Be ¬ handlungslösung oder Gas zugeführt werden kann.

Während des elektrochemischen Entfernens der Beschichtung 2 vom Werkstücks 1 wird die elektrolytische Behandlungslösung oder Gas unter Druck über den Zufluss 19 in den Verteilertank 17 eingeleitet. Aufgrund des Druckes strömt die elektrolyti ¬ sche Behandlungslösung bzw. das Gas durch den Kanal 13 zur öffnung 14. Die düsenartige Ausgestaltung der öffnung 14 der mit dem Verteilertank 17 in Verbindung stehenden rohrförmigen Elemente 11 ermöglicht eine gezielte Anstrahlung 4 der Be ¬ schichtung 2 mit der elektrolytischen Behandlungslösung bzw. dem Gas, um einen mechanischen Abtrag von unlöslichen Rück-

ständen oder nichtmetallischen Beschichtungskomponenten herbeizuführen. Der im Verteilertank 17 eingestellte Druck ist dabei so gewählt, dass der Elektrolyt bzw. das Gas mit einem Druck im Bereich zwischen einigen mbar und ca. lOOObar auf die Beschichtung 2 transportiert wird. Dabei führt ein nied ¬ riger Druck im Millibarbereich bis einige bar im Wesentlichen zu einem Abtragen von relativ lose an der Oberfläche angelagerten Schichten, wohingegen sich mit einem Druck im Hochdruckbereich, also etwa einige bar bis ca. lOOObar, auch fest an die Werkstückoberfläche gebundene Schichten abtragen las ¬ sen. über eine geeignete Steuerung des Druckes im Verteilertank 17 kann daher das Verfahren an die Intensität der Bindung der nicht elektrochemisch abzutragenden Bestandteile der abzutragenden Schicht angepasst werden.

über die Steuerung des Druckes im Verteilertank 17 kann außerdem auch die Rate, mit der das mechanische Abtragen er ¬ folgt, eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich bspw. die Abtragungsrate in Abhängigkeit von der Dicke der abzutra- genden Schicht gezielt erhöhen oder vermindern. Die Druckverhältnisse im Verteilertank 17 können beispielsweise über den Zufluss 19 eingestellt werden. Es sind sowohl kontinuierliche Drücke als auch pulsierende Drücke möglich. Das Steuern des Druckes kann hierbei ein Steuern sowohl der Druckamplitude als auch der Frequenz bei pulsierenden Drücken umfassen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Ge ¬ genelektrodenanordnung 9 wird nun mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Die Gegenelektrodenanordnung 9 umfasst eine Mehr- zahl von rohrförmigen Elementen IIa bis He, welche rohrför- mig Prozesselektroden 12a bis 12e bilden. Die Prozesselektro ¬ den 12a bis 12e sind über eine in Fig. 2 nicht dargestellte Leitung mit dem Pol einer Spannungsquelle verbindbar. Alle Prozesselektroden 12a bis 12e stehen mit einem Ende mit dem

Verteilertank 17 derart in Verbindung, dass ein Prozessmedium, also beispielsweise ein Elektrolyt oder ein Gas, durch die Kanäle 13 im Inneren der Prozesselektroden 12a bis 12e (vgl. Fig. 1) zu den Austrittsöffnungen 14a bis 14e strömen kann. Die Kanäle 13, die Austrittsöffnungen 14, der Verteilertank 17 sowie der Zufluss 19 wurden bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben und werden daher an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert.

Neben den Prozesselektroden 12a bis 12e umfasst die Gegenelektrodenanordnung 9 auch eine Anzahl von Messelektroden 21, die gegenüber den Prozesselektroden 12a bis 12e elektrisch isoliert sind. Die Messelektroden 21 bilden Referenzelektro ¬ den, deren Elektrodenspitzen 22 berührungsfrei zur Oberfläche 2 des Werkstückes 1 weisen und die zum überwachen der elekt ¬ rischen Parameter beim elektrochemischen Entfernen der Be- schichtung 2 dienen. Die Messelektroden 21 können ebenso wie die Prozesselektroden 12a bis 12e als rohrförmige Elemente ausgebildet sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Messelektroden 21 als Vollelektroden, d.h. ohne inneren Kanal auszubilden.

Die Prozesselektroden 12a bis 12e erstrecken sich in Axialrichtung durch einen mit Wachs 27 gefüllten Träger 29. Der Träger 29 weist eine erste, dem Verteilertank 17 zugewandte Trägerplatte 31 und eine zweite, dem Verteilertank 17 abge ¬ wandte Trägerplatte 33 auf. Beide Trägerplatten 31, 33 weisen Löcher auf, die ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e gegen die Trägerplatten 31, 33 zulassen und die gegen einen Austritt flüssigen Wachses aus dem Träger 29 abgedichtet sind. Die einzelnen Prozesselektroden 12a bis 12e sind im Bereich derjenigen Abschnitte, welche sich im Inneren des Trägers 29 befinden, mit flanschartigen Ansätzen 35, 37 und 39 ausgestattet, die die Prozesselektroden 12a bis 12e

bei erstarrtem Wachs 27 gegen eine axiale Verschiebung relativ zum Träger 29 sichern.

Die beschriebene Prozesselektrodenanordnung 9 lässt sich in vorteilhafter Weise an die Geometrie der Werkstückoberfläche anpassen. Dazu wird das Wachs 27 im Träger 29 verflüssigt, beispielsweise über eine im Träger 29 angeordnete Heizung o- der über eine Erwärmung des Elektrolyten 3 im Behälter 5, so- dass ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e relativ zum Träger 29 möglich wird. In diesem Zustand wird die Gegenelektrodenanordnung 9 mit leichtem Druck an das Werkstück 1 angedrückt, sodass sich die Positionen der öffnungen 14a bis 14e der einzelnen Prozesselektroden 12a bis 12e an die geometrische Form des Werkstückes 1 anpassen. So- dann wird eine Abkühlung des Wachses 27 herbeigeführt, sodass dieses erstarrt und die Prozesselektroden 12a bis 12e gegen ein axiales Verschieben relativ zum Träger 29 sichert. Danach wird die Gegenelektrodenanordnung 9 wieder etwas vom Werkstück 1 weggeführt, wobei darauf geachtet wird, dass die re- lative Orientierung der Gegenelektrodenanordnung 9 zum Werkstück 1 erhalten bleibt.

Nachdem die Gegenelektrodenanordnung 9 an die geometrische Form des Werkstücks 1 angepasst ist, kann das elektrochemi- sehe und mechanische Abtragen der Beschichtung 2 erfolgen.

Mittels der Messelektroden 21 kann die Einhaltung konstanter elektrischer Parameter überwacht werden.

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung 9 lässt sich auf die beschriebene Weise besonders gut an die Geometrie eines Werk ¬ stückes anpassen, ohne dass hierzu extra eine speziell ge ¬ formte Elektrode hergestellt werden muss. Aufgrund der glei ¬ chen Entfernung der verschiedenen öffnungen 14a bis 14e der Prozesselektroden 12a bis 12e vom Bauteil 1 lässt sich ein

gleichmäßiger Transport des Prozessmediums, also der elektro ¬ lytischen Behandlungslösung oder des Gases, auf die abzutragende Beschichtung 2 erzielen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Pro- zesselektrodenanordnung 90 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Prozesselektrodenanordnung 90 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Prozesselektrodenanordnung 9 des ersten Ausführungsbeispiels lediglich durch die Ausges- taltung des Trägers 129. Die übrigen Konstruktionsmerkmale des zweiten Ausführungsbeispiels, wie beispielsweise die Pro ¬ zesselektroden 12a bis 12e, der Verteilertank 17 oder die Messelektroden 21 sind daher mit den selben Bezugsziffern bezeichnet wie die entsprechenden Konstruktionsmerkmale im ers- ten Ausführungsbeispiel und werden an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert.

Der Träger 129 umfasst eine erste, dem Verteilertank 17 zugewandte Trägerplatte 131 sowie eine zweite, dem Verteilertank 17 abgewandte Trägerplatte 133. Beide Trägerplatten 131, 133 weisen öffnungen auf, deren Größen so gewählt sind, dass zwischen den Rändern der öffnungen und den durch die Trägerplatten 131, 133 hindurch geführten Prozesselektroden 12a bis 12e ein Spiel verbleibt, das ein axiales Verschieben der Prozess- elektroden 12a bis 12e relativ zum Träger 129 ermöglicht.

Durch das Innere des Trägers 129 erstrecken sich Justageplat- ten 134, 136, 138, welche ebenfalls öffnungen aufweisen, die derart dimensioniert sind, dass in einem ersten Zustand der Justageplatten 134, 136, 138 die Prozesselektroden 12a bis 12e mit Spiel durch sie hindurchgeführt sind. Auch die Justa ¬ geplatten 134, 136, 138 behindern daher im ersten Zustand ein axiales Verschieben der Prozesselektroden 12a bis 12e nicht. Die mögliche axiale Verschiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e wird lediglich durch flanschartige Ansätze 135, 137,

139 in demjenigen Bereich der Prozesselektroden 12a bis 12e, der sich im Inneren des Trägers 129 befindet, begrenzt.

Die Justageplatten 134, 136, 138 werden an zwei Seiten von einem Rahmen 140 gehalten, gegenüber dem die mittlere Justa- geplatte 136 verschoben werden kann. Die Verschiebung der Justageplatte 136 erfolgt parallel zu den Justageplatten 134 und 138 und senkrecht zur Richtung der axialen Verschiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e. Zudem weist der Rahmen 140 eine Fixiereinheit 142, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Fixierschrauben, auf, welche ein Fixieren der Position der mittleren Justageplatte 136 relativ zur Position der beiden äußeren Justageplatten 134, 138 ermöglicht.

Die Prozesselektrodenanordnung 90 des zweiten Ausführungsbeispiels kann an die Geometrie des Werkstücks 1 angepasst wer ¬ den, indem die mittlere Justageplatte 136 in eine Stellung gebracht wird, in der die Löcher in den einzelnen Justageplatten 134, 136, 138 sowie die Löcher in den beiden Träger- platten 131, 133 derart relativ zueinander zentriert sind, dass ihre öffnungen fluchtend zueinander angeordnet sind. In diesem ersten Zustand wird die Gegenelektrodenanordnung 90 mit leichtem Druck derart an das Werkstück 1 angedrückt, dass die mit den öffnungen 14a bis 14e versehenen Enden der Pro- zesselektroden 12a bis 12e an dem Werkstück 1 anliegen. Die Geometrie des Werkstückes 1 sorgt dabei für eine axiale Ver ¬ schiebung der Prozesselektroden 12a bis 12e, die zu einer Anpassung der Position der öffnungen 14a bis 14e an die Geometrie des Werkstückes 1 führt. Anschließend wird die mittlere Justageplatte 136 parallel zu den beiden äußeren Justageplat ¬ ten 134, 138 verschoben, sodass die öffnungen der Justageplatten 134, 136, 138 nicht mehr miteinander fluchten. In diesem zweiten Zustand der Justageplatten 134, 136, 138 werden die Prozesselektroden 12a bis 12e an eine Seite der Loch-

ränder der äußeren Justageplatten 134, 138 angedrückt. Gleichzeitig werden die Prozesselektroden 12a bis 12e an die Lochränder der mittleren Justageplatte 136 angedrückt. Da die Lochränder der äußeren Justageplatten 134, 138 in die entge- gengesetzte Richtung wie die Lochränder der mittleren Justageplatte 136 gegen die Prozesselektroden 12a bis 12e drücken, werden die Prozesselektroden 12a bis 12e zwischen den Lochrändern der äußeren Justageplatten 134, 138 einerseits und den Lochrändern der inneren Justageplatte 136 andererseits eingeklemmt. Die mittlere Justageplatte 136 wird in diesem

Zustand mittels der Fixiereinrichtung 142 fixiert. Auf diese Weise sind die Prozesselektroden 12a bis 12e gegen axiale Verschiebung gesichert. Mit der so an die Geometrie des Werk ¬ stückes 1 angepassten Gegenelektrodenanordnung 9 wird dann das elektrochemische Beschichtungsverfahren wie mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben durchgeführt.

In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, die beiden äußeren Justageplatten verschiebbar auszugestalten und die mittlere Justageplatte am Rahmen zu fixieren. Eine weitere Alternative besteht darin, statt der Justageplatten netzartige Konstruktionen zu verwenden, die beispielsweise aus Drähten oder Seilen hergestellt sind und Maschen aufweisen, durch welche die im Inneren des Trägers befindlichen Bereiche der Prozesselektroden hindurchgeführt sind. Durch Verspannen der einzelnen Seile bzw. Drähte gegeneinander lässt sich der öffnungsquerschnitt der Maschen vermindern, sodass die Drähte bzw. Seile gegen die Außenseite der Prozesselektroden drücken und so eine die axiale Ver- Schiebung der Prozesselektroden verhindernde Reibung bereitstellen.