基材を損なわずに損傷したTBCを除去・再施工できますか？
保守・修理・オーバーホール（MRO）工学の観点から見ると、サーマルバリアコーティング（Thermal Barrier Coating, TBC）の除去および再施工は、経済的に高価なタービン部品の寿命を延ばすために不可欠な、確立された標準的な手法です。制御され、検証されたプロセスのもとで実施すれば、基材である超合金部品を損なうことなく、部品を新品同様または再使用可能な状態に復元することができます。
TBC除去プロセスと損傷制御
成功する除去の鍵は、セラミック層およびボンドコートを攻撃的に除去しながらも、基材の微細構造を損なわない方法を選定することにあります。
1. 化学的剥離
これは最も一般的で推奨される方法であり、セラミックYSZトップコートおよび金属ボンドコートを除去するために使用されます。
プロセス： 部品を加熱・攪拌された化学浴（例：高温アルカリ溶液や特定の酸）に浸漬します。これらの溶液は、TBCシステムを溶解除去しつつ、ニッケルまたはコバルト基超合金に対しては最小限のエッチング効果しか及ぼさないように調合されています。
損傷制御： プロセスは高度に管理されます。化学組成、温度、浸漬時間が厳格に制御され、粒界腐食、ピッティング、水素脆化などを防ぎます。剥離後には蛍光浸透探傷検査（FPI）などの検査を行い、基材の健全性を確認します。
2. 機械的剥離
化学的剥離後に残留物を除去する目的で、選択的に使用されます。
プロセス： グリットブラスト（砕いたクルミ殻やプラスチックビーズなどの軟質メディアを使用）または高圧ウォータージェットを用います。
損傷制御： アルミナなどの硬質メディアは使用を避ける必要があります。硬質メディアは表面を塑性変形させ、残留応力や微細ノッチを発生させるおそれがあり、これが将来的な亀裂の起点となります。目的は基材を損なわずにコーティングのみを除去することです。
除去後の重要な検査と評価
コーティングを除去した後、部品はすぐに再コーティングできるわけではありません。まず、基材が再使用可能かどうかを判断するための厳密な検査が行われます。
寸法検査： 図面通りの寸法を維持しているか、除去工程によって過度な寸法変化がないかを確認します。
表面および内部検査：
目視およびFPI： コーティング下に隠れていた亀裂、ピット、腐食を検出します。
金属組織分析： サンプルまたは犠牲領域から断面を採取し、再結晶化や粒成長などの微細構造損傷を確認します。
再生修復の判断： 損傷が確認された場合、再コーティング前に追加の再生修復工程を実施します。例えば：
再施工および品質保証
基材が健全と認定された後、新しいコーティングの施工が開始されます。これは、新品部品と同様に厳格な表面処理およびコーティング施工基準に従って行われます。
再表面処理： 剥離後の部品は、脱脂・グリットブラスト・化学洗浄などの全工程を再実施し、新しいボンドコートの完全な密着を確保します。
コーティング再施工： 新しいボンドコートおよびYSZトップコートを制御環境下で施工します。多くの場合、NADCAP認定を受けたプロバイダーが担当し、最高水準の航空宇宙品質基準を満たします。
最終検証： 新たに施工された部品は、コーティング厚さ、密着性、欠陥の有無について最終検査を受け、使用許可が下されます。
エンジニアリング上の考慮事項と限界
サイクル数の制限： 部品は複数回の剥離・再コーティングを受けることができますが、実際には限界があります。運転中の各熱サイクルおよび再生処理のたびに基材寿命が消耗し、最終的に材料特性が規格を満たさなくなることがあります。
経済的妥当性： 再生処理を行うか新規交換するかの判断は経済性によって決まります。剥離、検査、補修、再施工のコストと、新品部品の価格を比較して決定します。
再施工部品の性能： 適切に再施工された部品は、再び完全な使用適格性を有するものとみなされます。基材が健全であれば、新しいTBCシステムの性能と寿命は初回施工と同等であると期待されます。
