專利名稱：僅利用鹽酸去除構(gòu)件表面涂層的方法
僅利用鹽酸去除構(gòu)件表面涂層的方法本發(fā)明涉及一種去除構(gòu)件表面涂層的方法。在翻新過程中必須將燃?xì)廨啓C(jī)葉片的內(nèi)表面以及外表面清理干凈并且去除涂層， 這是執(zhí)行后續(xù)維修工作(例如釬焊或焊接)的重要前提條件。如果太多的氧化殘留物或者原有內(nèi)側(cè)或外側(cè)滲鋁的較高含鋁量的殘留層留在構(gòu)件表面上，則后續(xù)的裂紋清洗工藝 (HF-清洗或者FIC)可能無法深入到裂紋尖端，因?yàn)橐馁M(fèi)很多工藝氣體才能轉(zhuǎn)化殘留的表面氧化物和殘留層。這尤其在構(gòu)件的內(nèi)表面上很難處理，因?yàn)槌Ｒ?guī)機(jī)械噴砂工藝很難進(jìn)入這些部位，因此無法以機(jī)械方式破壞或去除工作過程中在內(nèi)側(cè)滲鋁表面上產(chǎn)生的氧化層。按照以前的假設(shè)，這又會限制化學(xué)腐蝕劑進(jìn)入較高含鋁量的擴(kuò)散區(qū)。由熔融鹽浴和酸浴清洗法組合而成的應(yīng)用工藝首先通過在強(qiáng)堿液中氧化物的堿性溶解，然后通過內(nèi)側(cè)滲鋁層的較高含鋁量的擴(kuò)散區(qū)的酸性溶解，但是只能部分或者不能充分徹底地以化學(xué)方式清洗內(nèi)表面?？偣残枰N不同的濕化學(xué)工藝，需要使用高溫、高濃度的鹽溶液、堿以及酸，并且包括各種不同的沖洗和干燥步驟。因此本發(fā)明的任務(wù)在于在經(jīng)濟(jì)和工藝技術(shù)上簡化上述問題。采用權(quán)利要求1所述僅使用鹽酸的方法，即可解決這一任務(wù)。從屬權(quán)利要求所述均為其它有益的措施，可以將其任意組合使用，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)點(diǎn)。附

圖1所示為高溫合金清單，附圖2所示為一個渦輪葉片。以下將根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。鎳基或鈷基高溫合金(附圖1)制成的渦輪葉片120、130(附圖2)內(nèi)側(cè)通常要經(jīng)過滲鋁處理，以使其內(nèi)側(cè)受到保護(hù)，因?yàn)橐脽嵴羝鋮s渦輪葉片120、130的內(nèi)側(cè)。滲鋁
層大部分或者完全是一種擴(kuò)散層。在翻新過程中應(yīng)去除滲鋁層，以便能夠重新進(jìn)行滲鋁處理，或者只是去除受損的涂層區(qū)域。按照本發(fā)明所述，僅僅使用鹽酸清洗內(nèi)部或一般而言清洗表面，并不使用酸混合物，也不使用熔融鹽(K0H，Na0H)或利用其進(jìn)行預(yù)處理。同樣也不采用FIC清洗法來去除滲招層。鹽酸(HCl)的濃度優(yōu)選為15% 30%，更優(yōu)選為20% 25%。優(yōu)選按照重量百分比計(jì)算HCl的含量。優(yōu)選進(jìn)行最多八次酸處理，尤其至少進(jìn)行兩次酸處理。優(yōu)選進(jìn)行2 6 次酸處理，更優(yōu)選進(jìn)行3 4次酸處理。這取決于滲鋁層以及構(gòu)件120、130的使用持續(xù)時間。酸浴處理時間尤其至少為2小時，尤其為2 2. 5小時。由于采用單獨(dú)在鹽酸中進(jìn)行腐蝕的方式，因此省去了以往工藝中需要大量能源或化學(xué)品的兩道工藝步驟。甚至可以以有利的方式在進(jìn)行外側(cè)清洗(去除MCrAlY)的同時進(jìn)行內(nèi)側(cè)清洗，這有助于發(fā)揮額外的協(xié)同作用。尤其可在化學(xué)腐蝕工藝之前，或者在化學(xué)腐蝕的兩次酸處理之間安排一道機(jī)械噴砂工藝。優(yōu)選采用內(nèi)部真空噴砂法(通過空氣負(fù)壓吸入磨蝕劑經(jīng)過構(gòu)件的空腔)或者使低粘度磨蝕液體流過構(gòu)件(例如使用含有磨蝕顆粒的噴水束進(jìn)行清洗)。同樣優(yōu)選在酸處理之間進(jìn)行水洗。內(nèi)側(cè)滲鋁層在工作過程中會產(chǎn)生很多損傷(例如裂紋、剝落等等)。這些損傷點(diǎn)都是酸的侵蝕部位。這些損傷部位也可能會游移到完好無損的內(nèi)側(cè)滲鋁層部位的后面，從而使其脫離基材(鎳基高溫合金)而脫落。鹽酸浴的溫度優(yōu)選至少為室溫，更優(yōu)選為60°C 70°C。所謂“酸處理”指的是構(gòu)件在酸浴中停留一段時間，直至將其取出，然后例如進(jìn)行水洗、內(nèi)側(cè)噴砂、檢查(涂層去除程度)，或者將其浸沒在新鮮的新酸浴之中。附圖2所示為渦輪機(jī)中沿著縱軸線121延伸的動葉片120或?qū)~130的透視視圖。
所述渦輪機(jī)可以是飛機(jī)或發(fā)電廠用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)或者壓縮機(jī)。葉片120、130具有沿著縱軸線121依次排列的固定部分400、與該固定部分相鄰的葉片緣板403以及葉片406和葉片頂部415。作為導(dǎo)葉130的葉片130可以在其葉片頂部415具有另一個緣板(未示出)。在固定部分400中構(gòu)成葉根183，該葉根用來將動葉片120、130固定在軸或渦輪盤上(未示出)。例如，可以將葉根183設(shè)計(jì)成錘頭形狀，也可以將其設(shè)計(jì)成揪樹形或燕尾形。葉片120、130具有進(jìn)氣邊409和排氣邊412，其用于從葉片406上流過的介質(zhì)。就常規(guī)葉片120、130而言，在葉片120、130的所有區(qū)域400、403、406中均例如使
用實(shí)心金屬材料，尤其是高溫合金。例如EP 1 204 776B1、EP 1 306 454、EP 1 319 729AU WO 99/67435 或者 WO 00/44949就公開了這樣的高溫合金?？梢圆捎描T造法、也可以利用定向凝固法、鍛造法、銑削法或者組合運(yùn)用這些方法來制造葉片120、130。具有單晶結(jié)構(gòu)的工件用作在工作中承受高機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷以及/或者化學(xué)負(fù)荷的機(jī)械構(gòu)件。例如，可通過由熔體定向凝固的方法來制造此類單晶工件。所涉及的是鑄造法，其中使得液態(tài)金屬合金凝固成單晶結(jié)構(gòu)，即單晶工件，或定向凝固。其間使枝晶沿著熱流方向?qū)R，要么形成柱狀晶粒結(jié)構(gòu)(即沿著工件全長分布的柱狀晶粒，一般稱作定向凝固)，或者形成單晶結(jié)構(gòu)，即整個工件由一個單一晶體構(gòu)成。采用這些方法時，必須避免轉(zhuǎn)變成球狀 (多晶)凝固，因?yàn)榉嵌ㄏ蛏L必須會形成橫向與縱向晶界，從而使定向凝固的構(gòu)件或單晶構(gòu)件的良好特性遭到破壞。一般而言的所謂定向凝固結(jié)構(gòu)，指的既是沒有晶界或最多具有小角晶界的單晶，也指那些既沒有縱向延伸的晶界，也沒有橫向晶界的柱晶結(jié)構(gòu)。第二種晶體結(jié)構(gòu)也稱作定向凝固結(jié)構(gòu)。US-PS 6，024，792 和 EP 0 892 090A1 已公開了這些方法。葉片120、130同樣也可具有防腐或防氧化涂層，例如MCrAlX涂層，M表示鐵(Fe) 鈷(Co)鎳(Ni)族中的至少一種元素，X為活性元素，表示釔(Y)和/或者硅或至少一種稀土元素，或者鉿(Hf)。EP 0 486 489BU EP 0 786 017B1、EP 0 412 397B1 或 EP 1 306 454A1已公開了此類合金。
密度優(yōu)選為理論密度的95%。在MCrAlX涂層上(作為中間層或者作為最外層)形成保護(hù)性氧化鋁層(TG0 =熱生長氧化物層)。涂層組成優(yōu)選為Co-30Ni-28Cr-8Al-0. 6Y-0. 7Si 或者 Co-28Ni-24Cr-10Al_0· 6Y。 除了這些鈷基保護(hù)涂層之外，也優(yōu)選使用鎳基保護(hù)層，例如Ni-10Cr-12Al-0. 6Y_3Re或者 Ni-12Co-21Cr-llAl-0. 4Y_2Re 或者 Ni-25Co-17Cr-10Al_0. 4Y-1. 5Re。在MCrAlX上還可以有隔熱層，該隔熱層優(yōu)選是最外層，并且例如由
構(gòu)成，即由于氧化釔和/或氧化鈣或氧化錳而使其具有不穩(wěn)定、部分穩(wěn)定或完全穩(wěn)定的特性。隔熱層覆蓋整個MCrAlX涂層。通過適當(dāng)?shù)耐繉臃?，例如電子束蒸發(fā)法(EB-PVD)，在隔熱層中形成柱狀晶粒。可想而知也可使用其它涂層方法，例如常壓等離子噴涂(APS)、LPPS, VPS或者 CVD。隔熱層可以具有多孔的、含微裂紋或宏觀裂紋的晶粒，以獲得更好的抗熱沖擊性能。隔熱層的孔隙度優(yōu)選大于MCrAlX涂層。翻新表示構(gòu)件120、130在經(jīng)過使用后，任選地必須清除保護(hù)層(例如采用噴砂法)。然后清除防腐層和/或氧化層或氧化產(chǎn)物。任選地也可對構(gòu)件120、130中的裂紋進(jìn)行修補(bǔ)。然后對構(gòu)件120、130重新涂層，然后重新使用構(gòu)件120、130。葉片120、130可以是空心或?qū)嵭臉?gòu)造。如果要對葉片120、130進(jìn)行冷卻，則為空心構(gòu)造，并且任選地具有膜冷卻孔418 (以虛線表示)。
權(quán)利要求
1.去除滲鋁表面，尤其是構(gòu)件、尤其是渦輪葉片(120，130)內(nèi)表面的涂層的方法，其中僅僅使用鹽酸(HCl)對滲鋁表面區(qū)域進(jìn)行化學(xué)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中鹽酸(HCl)的濃度在15% 30%之間，尤其在 20% 25%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中使用鹽酸(HCl)進(jìn)行處理的時間至少為2小時，尤其為2 2. 5小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中進(jìn)行最多八次酸處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中進(jìn)行2 6次酸處理，尤其進(jìn)行3 4次酸處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在酸處理之間進(jìn)行中間清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中去除渦輪葉片(120，130)、尤其是內(nèi)側(cè)滲鋁的渦輪葉片的涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中執(zhí)行機(jī)械工藝尤其是噴砂工藝作為中間清洗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的方法，其中所述滲鋁表面是經(jīng)過滲鋁處理的鎳基或鈷基高溫合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5、6、7、8或9所述的方法，其中鹽酸的溫度為60V 70°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、7或9所述的方法，其中渦輪構(gòu)件具有鎳基基材。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、6或8所述的方法，其中不使用鹽熔體來去除涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述的方法，其中至少進(jìn)行兩次、尤其至少進(jìn)行三次酸處理。
全文摘要
在構(gòu)件處在使用狀態(tài)之后，通常利用不同的酸浴和鹽熔體將其涂層去除。本發(fā)明所述的涂層去除方法僅包括使用鹽酸。
文檔編號F01D5/00GK102203321SQ200980144346
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者J·施泰因巴赫, J·比克納, R·威爾肯赫納 申請人:西門子公司