Bauteile einer Gasturbine, wie zum Beispiel die Laufschaufeln, sind zur Bereitstellung einer Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder auch Erosionsbestän- digkeit an den Oberflächen mit speziellen Beschichtungen versehen. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs derselben einem Verschleiß und kön- nen auf sonstige Art und Weise beschädigt werden. Zur Reparatur von Beschädigun- gen ist es in der Regel erforderlich vom zu reparierenden Bauteil die Beschichtung bereichsweise, teilweise oder auch insgesamt zu entfernen bzw. abzutragen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Entschichten.

Bei den Entschichtungsverfahren unterscheidet man solche, bei denen die Ent- schichtung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt. Die elektrochemische Entschichtung beruht auf dem Prinzip der Elekt- rolyse. Bei den elektrochemischen Entschichtungsverfahren unterscheidet man sol- che, die mithilfe eines 2-Elektrodensystems, eines 3-Elektrodensystems oder auch eines 4-Elektrodensystems arbeiten. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein elekt- rochemisches Entschichtungsverfahren, vorzugsweise unter Verwendung eines 2- Elektrodensystems.

Die US 6,165, 345 offenbart ein elektrochemisches Entschichtungsverfahren für Gas- turbinenschaufeln auf Basis eines 2-Elektrodensystems. Nach dem dort offenbarten Verfahren wird eine zu entschichtende Turbinenschaufel an die positive Klemme ei- ner Spannungsquelle angeschlossen, wobei an die negative Klemme derselben eine speziell angepasste Elektrode angeschlossen wird. Die Form dieser Elektrode ent- spricht im Wesentlichen der Form der zu entschichtenden Turbinenschaufel bzw. der Form des zu entschichtenden Bereichs der Turbinenschaufel. Die Elektrode und zu- mindest der zu entschichtende Bereich der Turbinenschaufel sind in ein Arbeitsme- dium eingetaucht, wobei eine Gleichspannung von 1 bis 3 V je Bauteil angelegt wird, um einen Stromfluss zwischen 5 und 10 A bereitzustellen. Der durch die angelegte Gleichspannung definierte Arbeitsbereich der elektrochemischen Entschichtung ist gemäß US 6,165, 345 während der gesamten Entschichtung konstant.

Der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum elektrochemischen Entschichten von Bauteilen zu schaffen.

Dieses Problem wird ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsge- mäß wird ein Arbeitspunkt der elektrochemischen Entschichtung vor der eigentlichen elektrochemischen Entschichtung unter realen Verfahrensbedingungen bestimmt und während der elektrochemischen Entschichtung fortlaufend neu bestimmt bzw. überwacht und gegebenenfalls angepasst.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird der Arbeitspunkt der elektrochemi- schen Entschichtung in situ-also unter realen Verfahrensbedingungen der elektro- chemischen Entschichtung-bestimmt und während der elektrochemischen Ent- schichtung ständig überwacht und gegebenenfalls angepasst. Hierdurch ist es mög- lich, den Arbeitspunkt an sich ändernde Verfahrensbedingungen anzupassen und so stets mit einer optimalen Entschichtungsgeschwindigkeit bzw. Abtraggeschwindig- keit zu arbeiten. Die zur Entschichtung benötigte Zeit wird hierdurch merklich verrin- gert. Durch die fortlaufende Überwachung und gegebenenfalls Anpassung des Ar- beitspunkts während der elektrochemischen Entschichtung wird der Arbeitspunkt auch im Hinblick auf das zu entschichtende Bauteil, insbesondere auf den bereits vorgenommenen Grad der Entschichtung und die damit einhergehende Änderung der chemischen Zusammensetzung desselben, angepasst. Das erfindungsgemäße Ver- fahren zeichnet sich demnach durch eine hohe Selektivität bei der Entschichtung aus, wodurch eine geringe Gefahr von Beschädigungen der Bauteile während der Entschichtung besteht.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Gleichspannungspo- tential angelegt, wobei das Gleichspannungspotential solange erhöht wird, bis ein gemessener Polarisationsstrom als Funktion des Gleichspannungspotentials ein Ma- ximum erreicht, wobei dieses Maximum den Arbeitspunkt der Entschichtung be- stimmt. Während der Entschichtung wird dem Gleichspannungspotential eine Wech- selspannung überlagert und es wird eine sich infolge der Wechselspannungsüberla- gerung einstellende Änderung des Polarisationsstroms oder des Polarisationsleit- werts gemessen, wobei anhängig hiervon das Gleichspannungspotential so einge- stellt wird, dass der Polarisationsstrom im Maximum verbleibt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unter- ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 : eine zu entschichtende Schaufel einer Gasturbine.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer zu entschich- tenden Gasturbinenschaufel beschrieben. Fig. 1 zeigt eine solche Schaufel 10 einer Gasturbine, die ein Schaufelblatt 11 und einen Schaufelfuß 12 umfasst. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Schaufel 10, also die gesamte Oberfläche von Schaufelblatt 11 und Schaufelblatt 12, mit einer Beschichtung 13 versehen. Bei die- ser Beschichtung 13 kann es sich um eine oxidationsbeständige, korrosionsbestän- dige und erosionsbeständige Beschichtung handeln.

Im Sinne der Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, zum Beispiel zur Repa- ratur der Schaufel 10, die Beschichtung 13 von der Oberfläche des Schaufelblatts 11 sowie des Schaufelfußes 12 abzutragen bzw. zu entfernen. Im Sinne der Erfindung wird dies auf elektrochemischem Wege unter Verwendung eines 2- Elektrodensystems durchgeführt.

Zur elektrochemischen Entschichtung der Schaufel 10 wird dieselbe an die positive Klemme einer Spannungsquelle angeschlossen, wohingegen die Steuerelektrode bzw. Gegenelektrode an die negative Klemme der Spannungsquelle angeschlossen wird. Die Steuerelektrode bzw. Gegenelektrode sowie die zu entschichtende Schau- fel 10 sind in ein Arbeitsmedium-in eine Elektrolytlösung-eingetaucht.

Bei dem verwendeten 2-Elektrodensystem wird im Unterschied zu einem 3- Elektrodensystem anstelle einer kombinierten Mess-und Steuerelektrode eine ro- buste Metallelektrode als Steuerelektrode verwendet. Eine derartige robuste Metall- elektrode als Steuerelektrode ist wesentlich unempfindlicher gegenüber dem Ent- schichtungsprozess und gegenüber Umgebungseinflüssen, wie zum Beispiel elekt- romagnetischen Wellen. Das elektrochemische Entschichtungsverfahren wird hier- durch insgesamt störungsunanfälliger und damit robuster.

Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, den Arbeitspunkt des 2- Elektrodensystems bzw. den Arbeitspunkt der elektrochemischen Entschichtung vor der eigentlichen elektrochemischen Entschichtung in situ zu bestimmen und wäh- rend des Entschichtungsprozesses fortlaufend neu zu bestimmen bzw. zu überwa- chen und gegebenenfalls anzupassen. Unter dem Begriff"in situ"ist zu verstehen, dass der Arbeitspunkt der elektrochemischen Entschichtung unter realen Verfah- rensbedingungen, also im konkreten 2-Elektrodensystem, bestimmt wird. Als Steuer- signal bzw. Kriterium für die Bestimmung des Arbeitspunkts der elektrochemischen Entschichtung wird ein gemessener Polarisationsstrom bzw. ein gemessener Polari- sationsleitwert verwendet. Hierzu wird wie folgt vorgegangen : Zur Bestimmung des Arbeitspunkts der elektrochemischen Entschichtung wird am 2- Elektrodensystem eine potentiostatische Schaltung für das Arbeitspotential bzw.

Steuerpotential der elektrochemischen Entschichtung aufgebaut, was bedeutet, dass ein Gleichspannungspotential am 2-Elektrodensystem angelegt wird. Dieses Gleich- spannungspotential wird nun zur Bestimmung des Arbeitspunkts für die elektroche- mische Entschichtung kontinuierlich oder schrittweise angehoben. Der gemessene Polarisationsstrom bzw. der gemessene Polarisationsleitwert ändert sich als Funkti- on der angelegten Gleichspannung. Auf diese Weise kann demnach eine Polarisati- onsstrom-Steuerpotential-Kennlinie bzw. eine Polarisationsleitwert-Steuerpotential- Kennlinie ermittelt werden.

Die Gleichspannung wird nun so lange erhöht, bis die erste Ableitung des Polarisati- onsstroms als Funktion des Gleichspannungspotentials ausgehend von positiven Werten den Wert Null annimmt und anschließend negativ wird, was bedeutet, dass der Polarisationsstrom ein Maximum erreicht hat und der Polarisationsleitwert den Wert Null annimmt. Dieser Wert des Gleichspannungspotentials, bei welchem der Polarisationsstrom ein Maximum bzw. der Polarisationsleitwert den Wert Null an- nimmt, dient als Arbeitspunkt für die elektrochemische Entschichtung. Bei diesem Gleichspannungspotential verläuft die elektrochemische Entschichtung mit einer maximalen Abtraggeschwindigkeit bzw. Entschichtungsgeschwindigkeit. Diese Be- stimmung des Arbeitspunkts ist anlagenspezifisch, d. h., dass der ohmsche Wider- stand des Arbeitsmediums, also der Elektrolytlösung, berücksichtigt wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung wird während der elektrochemischen Entschichtung dem so ermittelten Gleichspannungspotential eine Wechselspannung überlagert. Die Wechselspannung weist vorzugsweise eine geringe Spannungsamplitude von vorzugsweise 5 mV auf. Die sich infolge der Wechselspannungsüberlagerung einstellende Änderung des Polarisationsstroms oder des Polarisationsleitwerts wird gemessen und abhängig hiervor wird das Gleichspan- nungspotential so verändert, dass der Polarisationsstrom im Maximum verbleibt bzw. der Polarisationsleitwert den Wert Null beibehält. Bei negativem Polarisationsleitwert wird das Steuerpotential bzw. wird das Gleichspannungspotential herabgesetzt, bei positivem Polarisationsleitwert wird dasselbe entsprechend erhöht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Entschichtung stets mit maximal möglicher Abtragungsrate erfolgt und eine Entschichtung im Bereich des sogenannten Durchbruchpotentials vermieden wird. Auf diese Art und Weise kann während des gesamten Entschich- tungsprozesses eine optimale Abtragungsrate und eine stets schonende Entschich- tung der zu entschichtenden Gasturbinenschaufel erfolgen.

Es liegt weiterhin im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die während der Ent- schichtung gemessenen Werte des Polarisationsstroms bzw. des Polarisationsleit- werts zur Definition eines Abbruchkriteriums für die elektrochemische Entschichtung zu verwenden. So enthalten die gemessenen Werte des Polarisationsstroms auch Informationen über den Grad der bereits erfolgten Entschichtung des zu entschich- tenden Bauteils bzw. über den Aufbau der mithilfe der elektrochemischen Entschich- tung abzutragenden Beschichtung. Das Abbruchkriterium für die elektrochemische Entschichtung wird aus einer Relation zwischen dem Anfangswert und den aktuell gemessenen Werten des Polarisationsstroms gewonnen. Diese Berechnung wird während der Entschichtung kontinuierlich und damit fortlaufend durchgeführt.

Nimmt der Polarisationsstrom einen aus dieser Berechnung gewonnenen Wert an, so kann abhängig hiervon der Entschichtungsprozess abgebrochen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum elektrochemischen Entschichten wird vor- zugsweise für die Entschichtung von Gasturbinenschaufeln verwendet. Es eignet sich auch für die Entschichtung solcher Gasturbinenschaufeln, die im Inneren Kanäle, wie Kühlkanäle, aufweisen. Zur Entschichtung solcher Gasturbinenschaufel wird, wie oben beschrieben, der Arbeitspunkt der elektrochemischen Entschichtung bestimmt und während der Entschichtung fortlaufend überwacht und gegebenenfalls ange- passt. Auf diese Weise erfolgt die Entschichtung der Schaufeloberflächen. Wird an- hand der fortlaufend erfassten Werte des Polarisationsstroms festgestellt, dass der Entschichtungsvorgang an der Oberfläche der Gasturbinenschaufel abgebrochen wird, so wird erfindungsgemäß das Steuerpotential in einen für die Schaufeloberflä- che passiven Bereich erhöht. Aufgrund der geringen Durchmesser der innerhalb der Gasturbinenschaufel angeordneten Kanäle kommt es für die Kanäle zu einer Ver- schiebung des Steuerpotentials in einen aktiven Bereich, so dass auf diese Weise auch innerhalb der Kanäle eine Entschichtung durchgeführt werden kann. Während der Entschichtung der Schaufeloberflächen erfolgt keine Entschichtung der Kanäle.

Das hier vorliegende erfindungsgemäße Verfahren zum elektrochemischen Ent- schichten von Bauteilen zeichnet sich durch eine hohe Selektivität des Entschich- tungsprozesses aus. Der Arbeitspunkt der elektrochemischen Entschichtung wird fortlaufend angepasst und somit kann die elektrochemische Entschichtung stets mit optimaler Abtragrate durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist schneller und kostengünstiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Ent- schichtungsverfahren. Durch die hohe Selektivität besteht eine minimierte Gefahr von Beschädigungen der Bauteile beim Entschichten.

Bei dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Entschichtungsverfahren werden stark verdünnte Säuren als Elektrolytlösung bzw. Arbeitsmedium verwendet. Insofern sind nur geringe Schutzmaßnahmen und ein geringer Aufwand bei der Entsorgung des Arbeitsmediums erforderlich. Das erfindungsgemäße Entschichtungsverfahren kann in eine Linienfertigung integriert werden. Das erfindungemäße Verfahren ist des weiteren unempfindlich gegenüber sogenannten Lokalelementen auf der Oberfläche des zu entschichtenden Bauteils, die sich aufgrund einer stark unterschiedlichen Abnutzung bzw. Beschädigung der Beschichtung auf der Oberfläche des zu ent- schichtenden Bauteils ausbilden können.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass zur möglichst genauen Einstellung bzw. Steuerung des Arbeitspunkts für die elektrochemische Entschichtung das Steu- erpotential bzw. das Gleichspannungspotential nicht direkt an den stromführenden Leitungen abgegriffen werden soll, sondern vielmehr über eine getrennte Leitung.

Auf diese Art und Weise können Spannungsverluste der stromführenden Leitungen eliminiert werden. Der Arbeitspunkt kann genauer bestimmt und eingestellt werden.