專利名稱：高溫合金表面鋁硅滲層去除液及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫合金表面鋁硅滲層的去除液及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，世界上先進(jìn)的主戰(zhàn)機(jī)推重比越來(lái)越大，因此要求發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的抗高溫氧化及耐熱腐蝕的性能也越來(lái)越高。特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪，高、低壓導(dǎo)向器葉片采用了一種新的防護(hù)措施——熔燒型滲鋁硅工藝。這種經(jīng)1000℃真空熱擴(kuò)散的鋁硅滲層中含鋁約25％，含硅2％。主要形成的防護(hù)性組織是β-NiAl相，有關(guān)的高溫分解試驗(yàn)研究表明，在900℃溫度下經(jīng)歷5000h的熱作用，NiAl相發(fā)生分解的量幾乎為零，說(shuō)明滲層有相當(dāng)好的防護(hù)性能。
為了延長(zhǎng)上述葉片的使用壽命，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鋁硅滲層局部殘損的葉片采用去除和重新滲層的辦法。其具體作法是一是對(duì)鋁硅滲層局部殘損的葉片采用局部機(jī)械拋磨的方法。這種去除方法雖然可以去掉部分滲層，但是存在著明顯的殘余滲層過(guò)度區(qū)，在進(jìn)行局部重滲時(shí)，過(guò)度區(qū)的鋁硅滲層會(huì)較新滲的區(qū)域厚5μm，而經(jīng)長(zhǎng)期使用及再次的高溫?cái)U(kuò)散重滲時(shí)，葉片原有的鋁硅滲層中起防護(hù)(抗高溫氧化)作用的β-Ni-Al相中金屬鋁的濃度會(huì)從28％降低到10％。滲層的抗高溫氧化及抗熱腐蝕能力明顯下降，并且滲層會(huì)產(chǎn)生龜裂或局部的再脫滲；二是目前國(guó)際上已有采用化學(xué)去除鋁硅滲層，然后再進(jìn)行重滲層的方法。采用這種方法，首先要選配好去除鋁硅滲層的去除液。如俄羅斯“薩留特廠關(guān)于渦輪輸葉片保護(hù)層的修復(fù)”去除СДП-2涂層工藝，去除液是由硝酸、氫氟酸、鐵粉配制而成，而去除ВСДП-11涂層工藝，去除液是由硝酸、氫氟酸、鉻酐配制而成。上述兩種去除液在去除滲層時(shí)，雖然都能清除熱擴(kuò)散鋁硅滲層，但是對(duì)基體材料的過(guò)腐蝕是相當(dāng)難控制，特別是當(dāng)滲層厚度差異較大時(shí)，較厚的滲層還沒(méi)有徹底去除，局部較薄的地方基體已顯露，極易造成基體過(guò)腐蝕。目前，國(guó)內(nèi)外所涉及的清除高溫合金的各類涂、滲層配方都采用了硝酸、氫氟酸、氧化鉻。在應(yīng)用中不但易造成基體過(guò)腐蝕，而且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，也增加了“三廢”處理難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，研制確定一種新的不含硝酸、氫氟酸、氧化鉻等成分的去除液，不但可以徹底去除葉片殘余的鋁硅滲層，而且基體材料在腐蝕液中4小時(shí)不發(fā)生過(guò)腐蝕現(xiàn)象，達(dá)到工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，能大幅度降低修理成本，同時(shí)減小對(duì)環(huán)境的污染。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是研制出一種用于去除鋁硅滲層的去除液，其組成成分為鹽酸120～180g/L，組合添加劑6.0～8.0g/L，其余為水。
組合添加劑是由4-甲基咪唑和六亞甲基四胺(兩種化學(xué)物品均為市售產(chǎn)品)組配而成，其重量配比是4-甲基咪唑∶六亞甲基四胺為＝30％∶70％。
去除液的應(yīng)用方法是首先按上述去除液組成配比配制去除液，將帶有高溫合金表面鋁硅熱擴(kuò)散滲層部件浸泡在其中，加熱溶液，控制溫度為50～60℃，浸泡時(shí)間為60～80min；其間要間斷地用風(fēng)攪拌和間斷地將部件取出溶液，除去表面形成的浮灰。
上述部件在浸泡過(guò)程中是每隔8～10min進(jìn)行一次風(fēng)攪拌；同時(shí)在浸泡過(guò)程中從溶液中取出1～3次，清除部件表層面形成的浮灰。
去除液應(yīng)用過(guò)程中，去除液的優(yōu)選組成配比是鹽酸150g/L，組合添加劑7g/L，其余為水。溶液溫度控制優(yōu)選56℃。
與已有技術(shù)相比較，本發(fā)明其顯著的特點(diǎn)和產(chǎn)生有益的效果是1)工藝配方中不含鉻酐，氫氟酸等對(duì)環(huán)境有極大破壞作用的成分，克服了硝酸、氫氟酸易揮發(fā)，濃度不易控制，基體極易發(fā)生過(guò)腐蝕而報(bào)廢等弊端。
2)50～60min能將鎳基高溫合金上20～45μm鋁硅滲層完全除掉；基體材料在該去除液中浸泡4小時(shí)不產(chǎn)生過(guò)腐蝕現(xiàn)象。由于工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)時(shí)槽液易控制，可操作性強(qiáng)。不必破壞性地解剖零件，大幅度降低了發(fā)動(dòng)機(jī)修理成本?？捎糜诘蛪簻u輪葉片、組合型的高、低壓導(dǎo)向器葉片上鋁硅滲層的去除。
3)本去除液(鹽酸+組合添加劑)及其應(yīng)用的方法，在去除滲層過(guò)程中，對(duì)基體的力學(xué)性能無(wú)不良影響。
4)本發(fā)明能產(chǎn)生有效的侵蝕作用，其原因除了與除滲層溶液和參數(shù)選擇合理有關(guān)外，去除液中配制有組合添加劑這是本發(fā)明一個(gè)重大突破。在退層過(guò)程中，當(dāng)基體材料局部或全部裸露后，組合添加劑會(huì)立即吸附在基體表面對(duì)基體起到緩蝕、鈍化作用。雙組份的添加劑比單一的添加劑緩蝕效果有明顯的提高，主要是因?yàn)閮烧咧g發(fā)生了協(xié)同作用。另外有效地控制去除液的溫度也是本發(fā)明一個(gè)重要技術(shù)特征。特別是在高溫下緩蝕效果比常溫下要好，原因可能是當(dāng)溫度升高時(shí)，液體表面張力降低，活性增強(qiáng)，緩蝕劑有濃集于工作表面層的趨勢(shì)，在固體表面將有可能形成一致密的分子膜，對(duì)新鮮金屬基體表面有著更好的物理屏蔽作用，從而避免了基體材料的額外溶解和腐蝕的發(fā)生。
具體實(shí)施例方式
下面各實(shí)施例中，所試驗(yàn)的高溫合金表面鋁硅熱擴(kuò)散滲層的部件，均選用一種發(fā)動(dòng)機(jī)中的低壓渦輪葉片，高、低壓導(dǎo)向葉片基體材料ЖС6У合金。葉片表面采用熔燒型滲鋁工藝。經(jīng)1000℃真空熱擴(kuò)散的鋁硅滲層含鋁約25％，含硅為1.24～3.42％，主要形成的防護(hù)性組織是β-NiAl相，鋁硅滲層厚度在25μm～35μm。
例1選取HCl 120g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑6g/L，其重量配比為4-甲基咪唑∶六亞甲基四胺＝30％∶70％(以下各實(shí)施例配比均相同)，其余為水，組配成去除液。將部件放入裝有上述去除液的槽中浸泡，去除液溫度為60℃，浸泡時(shí)間60min，浸泡過(guò)程中每隔8min用風(fēng)攪拌一次。在去除滲層過(guò)程中，有殘留物在部件表面形成一層黑色的浮灰，阻礙了滲層的充分溶解，要將試驗(yàn)部件從溶液中取出2次，刷掉該層浮灰后，繼續(xù)在去除液中浸泡至滲層除凈。試驗(yàn)結(jié)果，基體基本顯露，無(wú)過(guò)腐蝕。
例2去除液配制及應(yīng)用工藝條件均與例1相同，不同的是部件在去除液中浸泡時(shí)間為80min。試驗(yàn)結(jié)果是基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例3選取HCl 120g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑7g/L，其余為水，配制成去除液，部件在去除液中浸泡時(shí)間為60min，溫度控制為55℃，其它工藝條件同例1。試驗(yàn)結(jié)果是基體顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例4所有試驗(yàn)條件與例3相同，不同的是部件在去除液中浸泡時(shí)間為80min。試驗(yàn)結(jié)果是基體顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例5選取HCl 150g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑6g/L，其余為水，組配成去除液，然后將部件放入裝有去除液的槽中浸泡，控制溫度為60℃，浸泡時(shí)間60min，浸泡過(guò)程中每隔9min用風(fēng)攪拌一次，并將部件從溶液中取出1次，刷掉層面上的浮灰，然后繼續(xù)放入去除液中浸泡除凈滲層。試驗(yàn)結(jié)果，基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕。
例6試驗(yàn)條件同例5，不同的是部件在去除液中浸泡時(shí)間為80min，試驗(yàn)結(jié)果是基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例7選取HCl 150g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑7g/L，其余為水，組配成去除液，然后將部件放入裝有去除液槽中浸泡，控制溫度為55℃，浸泡時(shí)間60min，浸泡過(guò)程中每隔10min用風(fēng)攪拌一次，部件從溶液中取出2次，刷掉層面上的浮灰。試驗(yàn)結(jié)果是基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例8試驗(yàn)條件同例7，不同的是試驗(yàn)材料在去除液浸泡80min。試驗(yàn)結(jié)果，基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例9選取HCl 180g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑6g/L，其余為水，組配成去除液，然后將部件放入裝有去除液槽中浸泡，控制溫度為50℃，浸泡時(shí)間80min，浸泡過(guò)程中每隔8min用風(fēng)攪拌一次，部件從溶液中取出3次，刷去層面上的浮灰。試驗(yàn)結(jié)果，基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕。
例10選取HCl 18g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑7g/L，其余為水，組配成去除液，然后將部件放入裝有去除液的槽中浸泡，控制溫度為60℃，浸泡時(shí)間60min，浸泡過(guò)程中每隔10min用風(fēng)攪拌一次，部件從溶液中取出2次，刷掉層面上的浮灰。試驗(yàn)結(jié)果，基體全部顯露，無(wú)過(guò)腐蝕，效果好。
例11選取HCl 180g/L(工業(yè)HCl)，組合添加劑8g/L，其余為水，組配成去除液，然后將部件放入裝有去除液的槽中浸泡，控制溫度為55℃，浸泡時(shí)間60min，其它條件同例10。試驗(yàn)結(jié)果個(gè)別區(qū)域有不連續(xù)滲層，無(wú)過(guò)腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種高溫合金表面鋁硅滲層的去除液，其特征在于該去除液的組成成分是鹽酸120～180g/L，組合添加劑6.0～8.0g/L，其余為水。
2.按照權(quán)利要求1高溫合金表面鋁硅滲層的去除液，其特征在于組合添加劑是由4-甲基咪唑和六亞甲基四胺組配而成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的高溫合金表面鋁硅滲層的去除液，其特征在于組合添加劑組成重量配比是4-甲基咪唑∶六亞甲基四胺＝30％∶70％。
4.按照權(quán)利要求1所述高溫合金表面鋁硅滲層的去除液，其特征在于去除液的優(yōu)選組成成分是鹽酸150g/L，組合添加劑7g/L，其余為水。
5.按照權(quán)利要求1所述的高溫合金表面鋁硅滲層去除液的應(yīng)用方法，其特征在于首先按組成成分為鹽酸120～180g/L，組合添加劑6.0～8.0g/L，其余為水配制成去除液，然后將帶有高溫合金表面鋁硅滲層的部件浸泡在去除液中，控制溫度為50～60℃，浸泡時(shí)間為60～80min；浸泡過(guò)程中要間斷攪拌和間斷地將部件從去除液中取出，除去表面形成的浮灰。
6.按照權(quán)利要求5所述的高溫合金表面鋁硅滲層的去除液的應(yīng)用方法，其特征在于部件浸泡在去除液過(guò)程中的間斷攪拌，采用風(fēng)攪拌，每隔8～10min攪拌一次。
7.按照權(quán)利要求5所述的高溫合金表面鋁硅滲層的去除液的應(yīng)用方法，其特征在于間斷地將部件從去除液中取出次數(shù)為1～3次。
8.按照權(quán)利要求5所述的高溫合金表面鋁硅滲層的去除液的應(yīng)用方法，其特征在于去除液的控制溫度優(yōu)選56℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫合金表面鋁硅滲層去除液及應(yīng)用方法，去除液是由鹽酸120～180g/L，組合添加劑6.0～8.0g/L，其余為水組配而成，其中組合添加劑組成成分(按重量計(jì))4－甲基咪唑?yàn)?0％，六亞甲基四胺70％，去除液的應(yīng)用方法是將上述配制好的去除液，加熱至50～60℃，再將要去除鋁硅滲層的部件浸泡在其中60～80min；其間要每隔8～10min進(jìn)行一次風(fēng)攪拌，并在浸泡過(guò)程中要將部件取出1～3次，除去表層面形成的浮灰，其結(jié)果可以使基體材料全部顯露，零部件在去除液中4小時(shí)不發(fā)生過(guò)腐蝕現(xiàn)象，其工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，能大幅度降低修理成本，并減小對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C23F1/16GK1605655SQ20041008755
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者周英杰, 滿江娜 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司