In der WO 97/05299 A1 ist ein Erzeugnis, insbesondere eine Gasturbinenkomponente wie eine Turbinenschaufel, mit einem metallischen Grundkörper, in welchen Kühlkanäle eingebracht sind, beschrieben. Der metallische Grundkörper ist hierbei aus einem hoch-warmfesten Werkstoff hohl und dünnwandig ge- gossen. Hierdurch wird eine effiziente Kühlung mit einem Kühlmedium, insbesondere Kühlluft, von der Innenseite der Schaufel her ermöglicht. Der Grundkörper weist mindestens ei- nen Kühl-Längskanal und eine Anzahl davon abzweigender Kühl- Querkanäle auf. Auf der Heißgasseite der Schaufel ist eine Beschichtung vorgesehen, die den metallischen Grundkörper ge- gen Oxidation und Hochtemperatur-Korrosion vor einem die Gas- turbine durchströmenden Heißgas schützt. Auf dieser Korro- sionsschutzschicht ist eine weitere heißgasseitige Beschich- tung aus einem keramischen Werkstoff zur Verringerung des Wärmeflusses in die Schaufel hinein aufgebracht. Die Kühl- Querkanäle können als Perforationen im Schaufelblatt oder an einer Plattform ausgebildet sein. Mit dem Verfahren wird eine Beschichtung der Querkanäle erreicht, ohne daß ihr Quer- schnitt unkontrolliert verengt wird. Im Inneren ist die Schaufel mit einer Anreicherungsschicht, welche als Diffusi- onsschicht ausgebildet ist, versehen, d. h. durch Eindiffusion eines gesondert aufgebrachten Metalls in den Grundkörper ge- bildet. Als solches Metall wird Aluminium, Chrom, sowie Chrom-Aluminium-Legierungen bevorzugt verwendet.

In der EP 0 525 545 B1 ist ein Verfahren zur Instandsetzung eines Werkstücks aus einer korrodierten Superlegierung oder

einem korrodierten hitzebeständigen Stahl beschrieben. Hier- bei sind auf der Oberfläche des Werkstücks Korrosionsprodukte vorhanden, wobei die Oberfläche zur Entfernung eines wesent- lichen Teils der korrodierten Oberfläche gereinigt wird. An- schließend wird auf die Oberfläche eine Aluminidschicht auf- gebracht, welche so tief reicht, daß sie im wesentlichen alle nach dem Reinigen zurückgebliebenen Korrosionsprodukte ein- schließt. Die Aluminidschicht wird zusammen mit den Korrosi- onsprodukten wieder entfernt. Dieses Verfahren betrifft aus- schließlich die Instandsetzung der Außenoberfläche eines Werkstücks, insbesondere einer Gasturbinenschaufel. Die Ent- fernung der Oberflächen-Korrosionsprodukte erfolgt hier auf chemischem und/oder mechanischem Wege. Eine mechanische Ent- fernung erfolgt bevorzugt durch Abrasivstrahlen und eine che- mische Entfernung durch die Verwendung von Säuregemischen, wobei auch Flußsäure (wäßrige Lösung von Fluorwasserstoff) Verwendung findet.

In der US-PS 4,339,282 ist eine Methode zur Entfernung von Aluminidbeschichtungen von einer Nickel-Superlegierung, wel- che eine Turbinenschaufel bildet, beschrieben. Die Aluminid- beschichtung wird auf chemischem Wege durch eine Säure- mischung entfernt, welche im wesentlichen die Nickel-Superle- gierung nicht angreift. Bei der verwendeten Mischung handelt es sich um eine Mischung aus Salpetersäure (HNO3) und Salz- säure (HC1) mit Eisenchlorid (FeCl3) und Kupfersulfat (CuS04). Dieses Verfahren wird bevorzugt bei Nickel-Superle- gierungen mit den Bezeichnungen U-700, IN-100, MAR M-200 und B1900 angewendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Innenbearbei- tung eines hohlen Bauteils für eine Hochtemperaturanwendung mit einem Grundkörper aus einem Grundwerkstoff anzugeben, durch das eine Bearbeitung einer im Hohlraum angebrachten In- nenbeschichtung ermöglicht ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Hohlraum mit ei- nem Bearbeitungsfluid durchströmt, welchem abrasiv wirkende Feststoffpartikel zugefügt sind, wobei durch das Bearbei- tungsfluid eine Innenbeschichtung im Hohlraum abgetragen wird.

Hierdurch ist eine Entfernung der Innenbeschichtung ("Stripping") ermöglicht, ohne daß unzulässige Angriffe auf den Grundwerkstoff auftreten. Die Beschichtung wird auf me- chanischem Wege durch die abrasiv wirkenden Feststoffpartikel entfernt und das Bearbeitungsfluid kann somit eine gegebenen- falls nur schwache chemische Wirkung in Bezug auf den Grund- werkstoff haben. Hierdurch kann selbst bei einer geringen Ag- gressivität und Einwirkungsdauer des Bearbeitungsfluides trotzdem in kurzer Zeit eine Entfernung der Innenbeschichtung ohne einen nennenswerten Angriff des Grundwerkstoffs durchge- führt werden. Das Verfahren eignet sich insbesondere bei Bau- teilen, welche über einen längeren Einsatzzeitraum einer ho- hen Temperatur, beispielsweise von über 1000 °C, ausgesetzt waren. Bei einem solchen Bauteil kann die Innenbeschichtung, welche ursprünglich überwiegend aus einer Substanz bestanden hat, durch thermisch bedingte Umwandlungen Bereiche unter- schiedlicher chemischer Zusammensetzung aufweisen, insbeson- dere stabile Oxide aufweisen. Solche Oxide (durchoxidierte Bereiche der Innenbeschichtung) können durch die abrasiv wir- kenden Feststoffpartikel simultan mit anderen, nicht durchoxidierten Bereichen der Innenbeschichtung komplett be- seitigt werden. Dies ermöglicht eine störungsfreie Neube- schichtung ohne mangelhafte Schichtausbildung in Bereichen von Oxidresten, so daß eine gleichmäßige Neubeschichtung des Hohlraums ohne unerwünschte Veränderungen des Hohlraumquer- schnitts, insbesondere kein Verschluß des Hohlraums, auftre- ten kann. Dies ist vor allem bei Hochtemperatur-belasteten Komponenten, welche durch in Kühlkanälen geführtem Kühlfluid gekühlt werden, von besonderem Vorteil, da durch das erfin- dungsgemäße Verfahren die Durchströmbarkeit der Kühlkanäle

nach Abtrag der Innenbeschichtung und Neubeschichtung der Kühlkanäle gewährleistet ist.

Gegenüber rein chemischen Bearbeitungsverfahren, bei denen Säuregemische eingesetzt werden, wird mit dem erfindungsge- mäßen Verfahren auch eine Bearbeitung einer Innenbeschichtung mit unterschiedlich auf chemische Reagenzien reagierenden Be- reichen, insbesondere chemisch residente Oxidbereiche und chemisch leicht abtragbare Bereiche, beispielsweise mit einem hohen reinen metallischen Anteil, ermöglicht. Mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren kann hierbei von dem Einsatz einer wäßrigen Lösung von Fluorwasserstoff (Flußsäure) abgesehen werden, wodurch die Gefahr eines chemischen unkontrollierba- ren intergranularen Angriffs auf den Grundwerkstoff vermieden wird.

Vorzugsweise wird das Bearbeitungsfluid mit den abrasiv wir- kenden Feststoffpartikeln in einem Kreislauf geführt, wodurch die abrasiv wirkenden Feststoffpartikel nur bei Bedarf zu er- neuern sind. Dies erhöht deutlich die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens.

Das Bearbeitungsfluid besteht vorzugsweise aus einer sauren, wäßrigen Lösung, die insbesondere Flußsaure-frei ist. Die wäßrige Lösung kann hierbei eine Säuremischung aus verschie- denen Säuren aufweisen, wie es beispielsweise in der US-PS 4,339,282 beschrieben ist.

Als Bearbeitungsfluid kann auch eine alkalische wäßrige Lö- sung verwendet werden. Es ist ebenfalls denkbar, als Bearbei- tungsfluid ein Gas zu verwenden, welches als Trägergas für die abrasiv wirkenden Feststoffpartikel dient. Bevorzugt han- delt es sich aber bei dem Bearbeitungsfluid um eine Flüssig- keit oder eine Mischung verschiedener Flüssigkeiten, welche entsprechend dem Material der Innenbeschichtung sowie dem Grundwerkstoff ausgewählt werden.

Als abrasiv wirkende Feststoffpartikel werden solche verwen- det, die einen hinreichend schnellen Abtrag der mechanisch und/oder chemisch stabilsten Bereiche der Innenbeschichtung gewährleistet. Vorzugsweise bestehen die abrasiv wirkenden Feststoffpartikel aus Korund und/oder Siliciumkarbid. Hier- durch kann eine notwendige Einwirkungsdauer eines chemisch aktiven Bearbeitungsfluides reduziert werden. Insbesondere werden hierdurch Bereiche mit einem chemisch resistenten Oxid, vor allem Aluminiumoxid, in einer kurzen Zeit entfernt.

Insbesondere bei einer Innenbeschichtung, die ein Aluminid aufweist, werden die infolge eines Hochtemperatureinsatzes sich bildenden Aluminiumoxidbereiche, welche eine größere Dicke als die Aluminidbereiche aufweisen, schneller abgetra- gen. Gegenüber der Innenbeschichtung in Form einer reinen Alitierung werden die volumenreicheren Aluminiumoxidbereiche bevorzugt abgetragen. Bevorzugt ist der Durchmesser der Fest- stoffpartikel (Partikelgröße) deutlich geringer als der Mini- maldurchmesser des Hohlraums, wodurch die Gefahr einer Ver- stopfung (Blockage) des Hohlraums beseitigt ist. Vorzugsweise ist die Partikelgröße um eine Größenordnung kleiner als der Minimaldurchmesser, d. h. betragt weniger als ein Zehntel des Minimaldurchmessers. Der Minimaldurchmesser eines Hohlraums, z. B. einer Kühlbohrung einer Gasturbinenschaufel, kann größenordnungsmäßig 0,5 mm oder mehr betragen.

Vorzugsweise wird das Bearbeitungsfluid durch den Hohlraum mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit geführt. Diese Ge- schwindigkeit kann auf experimentellem Wege oder durch Simu- lationsrechnung vorab bestimmt werden. Die Geschwindigkeit weist lokal betrachtet in einzelnen Hohlräumen, z. B. Kühlka- nälen, Bohrungen von Turbinenschaufeln je nach Art des Bau- teils einen entsprechend geeigneten Wert auf. Es ist eben- falls möglich, die Geschwindigkeit bei Durchführung des Ver- fahrens entsprechend der bereits erfolgten Abtragung der In- nenbeschichtung entsprechend anzupassen. Es versteht sich, daß die Geschwindigkeit auch der Art der abrasiven Feststoff- partikel sowie der chemischen Zusammensetzung des Bearbei-

tungsfluides angepaßt werden kann. Das Bearbeitungsfluid wird hierbei vorzugsweise durch das Bauteil hindurchgepumpt, wobei eine Einstellung der Geschwindigkeit durch die Pumpleistung der Pumpe erfolgen kann. Hierdurch läßt sich die gewünschte Reinigungswirkung (Abtrag der Innenbeschichtung) einstellen sowie ein unerwünschter Abtrag des Grundwerkstoffs drastisch reduzieren.

Vorzugsweise wird das Verfahren an einem Bauteil einer Strö- mungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, wie einer Tur- binenschaufel oder einem Hitzeschildelement durchgeführt. Ein solches Bauteil kann hierbei eine Mehrzahl von Hohlräumen aufweisen, die als Längs-und/oder Querkanäle ausgebildet sind. Die Hohlräume (anale) können hierbei auch unterschied- liche Durchmesser aufweisen und strömungstechnisch voneinan- der getrennt sein. Während einem bestimmungsgemäßen Einsatz des Bauteils werden die Kanäle beispielsweise von einem Kühl- fluid, insbesondere Kühlluft, durchströmt. Bei dem Verfahren zur Innenbearbeitung eines Bauteiles kann hierbei die Strö- mungsrichtung des Bearbeitungsfluides dieselbe wie die Strö- mungsrichtung des Kühlfluides oder aber auch dieser entgegen- gesetzt sein. Bei strömungstechnisch voneinander getrennten Kanälen (Hohlräumen) kann das Verfahren so durchgeführt wer- den, daß die Kanäle voneinander getrennt von einem Bearbei- tungsfluid durchströmt werden. Insbesondere ist es möglich, entgegen der Strömungsrichtung des Kühlfluids erst einen Ka- nal mit einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit und ei- nem entsprechend ausgewählten Bearbeitungsfluid mit abrasiven Feststoffpartikeln zu bearbeiten und anschließend mit ent- sprechend angepaßten Parametern ein oder mehrere weitere Ka- näle zu durchströmen.

Vorzugsweise wird das Verfahren an einem Bauteil mit einem Grundwerkstoff aus einer Nickel-und/oder Kobalt-Basislegie- rung (Superlegierung für Hochtemperaturanwendungen) durchge- führt. Solche Basislegierungen sind beispielsweise in der US- PS 4,339,282 und der EP 0 486 489 B1 angegeben. Diese Basis-

legierungen eignen sich insbesondere zur Herstellung von Bau- teilen für Hochtemperaturanwendungen, beispielsweise im Gas- turbinenbau.

Bevorzugt weist die Innenbeschichtung ein Aluminiumoxid (A1203) und/oder ein Aluminid auf. Die Innenbeschichtung weist somit zumindest zwei Bereiche mit unterschiedlichen chemischen und mechanischen Eigenschaften auf. Eine solche Innenbeschichtung liegt beispielsweise in einer hohen Tempe- ratur ausgesetzten Bauteilen vor, wobei eine ursprüngliche Innenbeschichtung durch Alitierung hergestellt wurde, und ab- hängig von der lokalen Bauteiltemperatur in einem heißen Ab- schnitt ein Teil des Aluminides in Aluminiumoxid umgewandelt wurde und in einem kühleren Abschnitt des Hohlraums noch weitgehend Aluminid vorliegt. Durch die Umwandlung eines Teils des Aluminids in Aluminiumoxid entsteht eine Oxidati- ons-und/oder Korrosionsschutzschicht gegenüber einem während des Einsatzes des Bauteils in dem Hohlraum strömenden (Kühl- ) Fluid. Dies tritt insbesondere bei Gasturbinenschaufeln auf, bei denen eine Innenbeschichtung aus einem Nickel-oder Ko- baltaluminid hergestellt wird, in dem Aluminium auf einen Nickel-oder Kobalt-haltigen Grundwerkstoff aufgebracht wird und in diesen eindiffundiert.

Alternativ oder zusätzlich kann eine bevorzugte Innenbe- schichtung Chromoxid und/oder ein Chromid aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, daß eine Innenbeschichtung durch eine Ga- litierung hergestellt wird, so daß die Innenbeschichtung nach einem Einsatz des Bauteils bei einer hohen Temperatur Gal- liumoxid und/oder ein Gallid aufweist.

Vorzugsweise wird nach einer Abtragung der Innenbeschichtung der Hohlraum (die Kühlkanäle) erneut mit einer Innenbeschich- tung versehen. Hierdurch wird eine Instandsetzung (Wiederher- stellung,"Refurbishment") des Bauteils zu einem erneuten Einsatz bei einer hohen Temperatur auf wirksame Art und Weise erreicht.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei- spiele wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Es zeigen hierbei schematisch und nicht maßstäblich FIG 1 einen Längsschnitt durch eine Laufschaufel einer Gasturbine und FIG 2 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine Gasturbinenschaufel mit einer äußeren Wärmedämm- schicht.

In Figur 1 ist ein Bauteil 2, hier eine Laufschaufel 2, einer nicht näher dargestellten Gasturbine gezeigt. Während eines Betriebes der Gasturbine rotiert die Laufschaufel 2 um eine Turbinenachse 18. Die Laufschaufel 2 weist einen zwei strö- mungstechnisch voneinander getrennte Längskanäle bildenden Hohlraum 6 auf. Dieser weist zur Turbinenachse 18 hin gewandt eine Eintrittsöffnung 16 für Kühlluft A sowie eine am achs- fernen Ende 24 der Laufschaufel 2 angeordnete Austrittsöff- nung 14 auf. Während des normalen Einsatzes der Laufschaufel 2 gelangt Kühlluft A durch die Eintrittsöffnung 16 in den Hohlraum 6 ein, wird dort in zwei Teilströme aufgeteilt, wo- bei der größere Teilstrom serpentinartig durch den Hohlraum 6 hindurch zur Austrittsöffnung 14 geführt wird. Der kleinere Teilstrom gelangt einerseits zur Austrittsöffnung 14, ande- rerseits zu einer Mehrzahl von Querkanälen 8 (von denen der Übersichtlichkeit halber nur einer dargestellt ist) aus dem Hohlraum 6 heraus. Zur Innenbearbeitung, zur Abtragung einer nicht näher dargestellten Innenbeschichtung des Hohlraums 6, wird dieser in derselben Strömungsrichtung wie die Kühlluft A von einem Bearbeitungsfluid F, welches nicht näher darge- stellte abrasive Feststoffpartikel aufweist, durchströmt.

In Figur 2 ist ein Ausschnitt durch eine Schaufel 2, eine Leitschaufel oder eine Laufschaufel, für eine nicht darge- stellte Gasturbine mit einem metallischen Grundkörper 4 aus

einem Grundwerkstoff beschrieben. Bei dem Grundwerkstoff des Grundkörpers 4 kann es sich insbesondere um eine Nickel-oder Kobalt-Basissuperlegierung handeln. Etwa zentral im Inneren des Grundkörpers 4 befindet sich ein Längskanal 6. Von diesem Längskanal 6 zweigt eine Anzahl von Querkanälen 8 ab. Längs- kanal 6 und Querkanäle 8 dienen während eines Einsatzes der Schaufel 2 in einer Gasturbine zur Durchleitung eines Kühlme- diums A, insbesondere Kühlluft. Außen auf jeder Seite des Grundkörpers 4 ist jeweils eine Deckschicht 10 direkt aufge- bracht. Diese Deckschicht 10 besteht vorzugsweise aus einer Legierung der Art MCrAlY oder MCrAlRe. Eine solche Legierung kann unmittelbar als Korrosions-oder Oxidationsschutzschicht sowie als Haftvermittlerschicht für eine Wärmedämmschicht 20 dienen. Bei der Klasse von Legierungen für Schutzschichten unter dem Sammelbegriff"MCrAlY-Legierung"steht M für minde- stens eines der Elemente aus der Gruppe umfassend Eisen, Ko- balt und Nickel, sowie Cr für Chrom, A1 für Aluminium und Y für Yttrium. Solche Legierungen sind beispielsweise in der EP 0 412 397 Al, der EP 0 486 489 Bl und der EP 0 397 731 B1 beschrieben. Bei einer MCrAlRe-Legierung steht Re für Rhenium und M, Cr und A1 für die Elemente analog zu den MCrAlY-Legie- rungen. Die Deckschicht 10 besitzt vorzugsweise eine Dicke von 180 um bis 300 um. Die Querkanäle 8 weisen nach außen hin jeweils eine Austrittsöffnung 14 für das Kühlmedium A auf und sind von der Deckschicht 10 freigelassen. Die Deckschicht 10 ist bevorzugt durch ein Niederdruck-Plasma-oder ein Vakuum- Plasma-Spritzverfahren aufgebracht. Sie erfüllt die Funktion einer äußeren Schutzschicht.

In dem Längskanal 6 und den Querkanälen 8 ist eine Innenbe- schichtung 12 vorgesehen, die auch in den Querkanälen 8 seit- lich in einen Bedeckungsbereich 16 einen Teil der Deckschicht 10 bedeckt. Die Innenbeschichtung 12 wurde als Anreicherungs- schicht mit einer Dicke von 30 um bis 100 um vor Einsatz der Schaufel 2 in einer Gasturbine hergestellt. Sie wird bevor- zugt durch ein Diffusionsverfahren aufgebracht, wobei Chrom,

Aluminium und/oder Gallium aufgedampft und eindiffundiert werden.

Außen auf der Deckschicht 10 ist unter Freilassung der Aus- trittsöffnung 14 eine keramische Wärmedämmschicht 20 vorgese- hen. Die Wärmedämmschicht 20 besitzt eine Dicke von 100 um bis 500 um, bevorzugt eine Dicke von 200 um bis 300 um. Sie kann aus einem der konventionell bekannten Materialien, wie mit Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid, bestehen. Die Wärme- dämmschicht 20 bedeckt unter Freilassung der Austrittsöffnung 14 sowohl die Deckschicht 10 als auch in einem als Überdek- kungsbereich 22 bezeichneten geringen Teil die Innenbeschich- tung 12. Die Wärmedämmschicht 20 kann durch ein atmosphäri- sches Plasma-Spritzverfahren (atmospheric plasma spraying, APS) oder durch ein physikalisches Aufdampfverfahren (physical vapour deposition, PVD) aufgebracht sein.

Die Schaufel besitzt somit einen innenbeschichteten Kühl- Längskanal 6 und eine Anzahl davon abzweigender innenbe- schichteter Kühl-Querkanäle 8, für die Durchströmung mit dem Kühlmittel A. Während eines Betriebes der Schaufel 2 in einer Gasturbine bei einer hohen Temperatur von beispielsweise über 1000 °C wird abhängig von der lokalen Bauteiltemperatur ein Teil des Aluminides in Aluminiumoxid umgewandelt, was dem wirksamen Prinzip einer Schutzschicht entspricht. In kühleren Bereichen der Kühlkanäle 6,8 kann dagegen auch nach langen Betriebszeiten die Innenbeschichtung noch weitgehend als Alu- minid vorliegen. Bei der Wiederaufarbeitung des Bauteils, der Schaufel 2, nach Absolvieren einer Betriebsperiode ist es da- her notwendig, die Innenbeschichtung zu entfernen ("Stripping").

Hierzu wird der Längskanal 6 und davon abzweigend die Querka- näle 8 in der Strömungsrichtung des Kühlmediums A von einem Bearbeitungsfluid F mit abrasiv wirkenden Feststoffpartikeln in einem Durchflußverfahren, vorzugsweise in einem geschlos- senen Kreislauf, durchströmt. Mittels der abrasiv wirkenden

Feststoffpartikel, insbesondere solchen aus Korund und/oder Siliciumkarbid, werden die Aluminiumoxid-reichen Bereiche, welche volumenreicher als die noch vorhandenen Aluminidberei- che sind, bevorzugt abgetragen. Das Bearbeitungsfluid F ist seinerseits chemisch reaktiv, so daß es zu einer Entfernung der noch vorhandenen Aluminidbereiche dient, ohne einen we- sentlichen Angriff auf den Grundwerkstoff durchzuführen. Die Durchströmung des Längskanals 6 und der Querkanäle 8 erfolgt mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die gewünschte Reini- gungswirkung erzielt wird, ohne daß ein nennenswerter Abtrag des Grundwerkstoffs erfolgt. Die Größe der Feststoffpartikel ist hierbei so gewählt, daß ein Verschluß (Verstopfen) der Querkanäle 8, welche einen minimalen Durchmesser sämtlicher Kanäle (Hohlräume) 6,8 definieren, auftreten könnte. Bevor- zugt ist hierbei der Durchmesser der Feststoffpartikel klei- ner als ein Zehntel des Durchmessers D der Querkanäle 8.

Nachdem die Innenbeschichtung 12 mittels des Verfahrens abge- tragen wurde und gegebenenfalls auch die Deckschicht 10 sowie die Wärmedämmschicht 20 durch entsprechende Verfahren wie Ab- rasivbestrahlen oder chemische Naßverfahren ebenfalls ent- fernt wurden, wird erneut eine Innenbeschichtung durch Ali- tieren, Chromieren und/oder Galitieren erzeugt und damit die Schaufel für einen erneuten Einsatz in einer Gasturbine wie- derhergestellt.