專利名稱：從超級合金制品上化學(xué)除去金屬氧化物涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從超級合金制品上除去金屬氧化物涂層的方法。
背景技術(shù)：
在航空燃氣輪機(噴氣)發(fā)動機中，將空氣吸入發(fā)動機前部，并用軸流式壓縮機壓縮。軸流式壓縮機包括許多壓縮機級。每個壓縮機級包括多個安裝在壓縮機盤上的壓縮機葉片，壓縮機盤依次安裝在一根旋轉(zhuǎn)軸上。
在許多早期的燃氣輪機發(fā)動機形式中，壓縮機葉片由未涂覆的金屬制成。隨著燃氣輪機發(fā)動機技術(shù)的進步以及操作溫度的提高，必須涂覆壓縮機葉片來防止長期運行中金屬發(fā)生氧化。涂層沒有必要象渦輪葉片上使用的環(huán)境涂層或熱障涂層那樣起到保護或阻止高溫燃燒氣體影響的作用，但是必須在中等溫度下提供氧化保護。已經(jīng)選擇在無機粘合劑存在下處理的鉻和鋁氧化物涂層用于涂覆某些發(fā)動機的高壓壓縮機級的葉片。
將金屬氧化物涂層涂覆在燃氣輪機發(fā)動機的壓縮機葉片、高壓渦輪機盤和密封件、以及其它部件上時應(yīng)當(dāng)滿足特定的標(biāo)準(zhǔn)，來確保部件上的金屬氧化物涂層在整個和延長的使用壽命中性能良好。當(dāng)沒有根據(jù)規(guī)定進行正確的涂覆，或者涂覆過程中產(chǎn)生了瑕疵時，通常在重新涂覆氧化物涂層之前，將金屬氧化物涂層從部件上徹底除去，直到基底金屬。
優(yōu)選使用一種化學(xué)方法來從燃氣輪機發(fā)動機的超級合金壓縮機葉片、高壓渦輪機盤和密封件、其它部件上除去最初涂覆的氧化物涂層。本發(fā)明提供一種用于從燃氣輪機發(fā)動機部件上除去氧化物涂層的改進的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種從超級合金制品上除去金屬氧化物涂層的方法，包括下列步驟1)提供一種具有表面的超級合金制品，以及在該表面上具有至少一種氧化物涂層；其中超級合金制品沒有在燃氣輪機發(fā)動機的操作條件下使用過；以及2)使該制品與可除去涂層的水溶液在約170°F(67℃)至約210°F(99℃)下接觸，接觸時間足夠長，使得通過溫和的機械方式就可以從超級合金制品上除去氧化物涂層，可除去涂層的溶液以重量計包括a)約10-25％的堿金屬氫氧化物，b)約1-8％的鏈烷醇胺，以及c)約0.5-5％的葡萄糖酸鹽。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種從超級合金制品上除去氧化物涂層的技術(shù)。本方法可用于很多種有利地涂覆金屬氧化物涂層的超級合金制品，包括超級合金壓縮機葉片，以及高壓渦輪機盤和密封件。本發(fā)明用于除去沒有正確地根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來涂覆、或者在涂覆工藝之后涂層中出現(xiàn)瑕疵的金屬氧化物層是很有用的。本發(fā)明提供一種用于在重新涂覆金屬氧化物之前，通過單一化學(xué)處理步驟就可以從制品上徹底除去金屬氧化物涂層直到基底金屬的組合物。
在本發(fā)明的第一個實施方案中，提供一種方法，在制品用于可使其暴露在高溫下的操作環(huán)境之前，從燃氣輪機發(fā)動機中使用的超級合金制品上除去原始的氧化物涂層。本方法主要是基于化學(xué)清洗，不使用噴砂或噴珠處理。本方法可化學(xué)除去一或多種原始的金屬氧化物涂層，而不使用噴砂或噴珠處理，并且對于該制品位于下層的基底金屬相對溫和。該實施方案假設(shè)金屬氧化物涂層基本上是“新涂覆的”或原始的、表示這些氧化物層和涂層未經(jīng)暴露在高溫下，如通常的發(fā)動機操作中所經(jīng)歷的那些條件，其會使氧化物涂層硬化和凝固。本發(fā)明不意圖在制品暴露于發(fā)動機操作溫度下之后除去金屬氧化物涂層。
在一個優(yōu)選的可以使用本發(fā)明的應(yīng)用中，在超級合金基底制造或重新磨光過程中，一或多種金屬氧化物涂層或密封層可能會被沉積在該超級合金基底的表面。如果必須將已經(jīng)涂覆的任一個或多個涂層從基底上除去，在使用制品之前，可以通過在一個第一步驟中使制品與可除去涂層的溶液接觸來從制品上除去金屬氧化物涂層，接觸時間足夠長，使得通過溫和的機械方式就可以從超級合金制品上除去一種或多種氧化物涂層?？沙ネ繉拥娜芤簝?yōu)選保持在約170°F(67℃)至約210°F(99℃)的溫度下。通常，制品與溶液的接觸步驟持續(xù)至少約1小時，更優(yōu)選約1-約2小時。
可除去涂層的溶液以重量計包括a)約10-25％的堿金屬氫氧化物，b)約1-8％的鏈烷醇胺，以及c)約0.5-5％的葡萄糖酸鹽。鏈烷醇胺可選自二烷醇胺、三烷醇胺及其混合物。二烷醇胺可包括二乙醇胺、二丙醇胺、二異丙醇胺、乙醇丙醇胺、雙(氨乙基)胺、雙(氨丙基)胺，通常為二乙醇胺。三烷醇胺可包括三乙醇胺、三丙醇胺、三甲醇胺、二乙醇丙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基丙醇胺、以及三丁醇胺，通常為三乙醇胺。典型的鏈烷醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺的混合物。
葡萄糖酸鹽可選自堿金屬葡萄糖酸鹽和堿土金屬葡萄糖酸鹽，通常為堿金屬葡萄糖酸鹽。堿金屬鹽可以是鈉鹽、鉀鹽和鋰鹽，通常為鈉鹽。堿土金屬鹽可以是鈣鹽和鎂鹽。
可除去涂層的溶液更典型包括約12-20％的堿金屬氫氧化物，約1.5-5％的鏈烷醇胺，以及約1-3％的葡萄糖酸鹽?？沙ネ繉拥娜芤嚎梢酝ㄟ^組合水中的單獨化合物，或者用約1份濃縮產(chǎn)品比10份水，更典型約3份濃縮產(chǎn)品比5份水的比例稀釋濃縮產(chǎn)品來制備。一種優(yōu)選的濃縮產(chǎn)品包括65-75％的氫氧化鈉，5-15％的三乙醇胺，2-5％的二乙醇胺，以及約5-10％的葡萄糖酸鈉，并且以干產(chǎn)品TurcoT-4181的形式存在，或者以更稀的液體產(chǎn)品TurcoT-4181L的形式存在，這兩種產(chǎn)品來自Henkel Surface Technologies of Madison Heights，Ml的分公司Turco Products，Inc.。
接著對制品表面進行目測。如果還殘存有金屬氧化物涂層的任何痕跡，可以重復(fù)進行第一步驟，直到觀察不到金屬氧化物涂層為止。
將制品從可除去涂層的溶液中移出，并且，在第二步驟b)中，通常在室溫下用水流噴射或者浸入水中沖洗。如果觀察到制品表面有松散的金屬氧化物涂層殘跡，可以改用或者另外使用最低溫度為160°F(71℃)的去離子水來進行沖洗。也可以通過用非金屬的軟鬃毛刷或者非金屬軟墊，如Scotch Brite軟墊來刷制品的表面以除去表面上松散的殘跡。
之后，制品表面可作好重新涂覆一或多種金屬氧化物涂層的準(zhǔn)備。
本發(fā)明已經(jīng)在具有原始三層涂層的高壓渦輪盤和密封件上實施。下層的基底金屬是Rene’88DT合金。第一層是來自Sermethch的名稱為Sermetel 1718的在鉻酸鹽-磷酸鹽無機粘合劑中的氧化鋁，第二層是來自Sermethch的名稱為Sermaseal 1076HS的在無機粘合劑中的氧化鉻。第三層是也來自Sermethch的名稱為Sermaseal 565的鉻酸鹽-磷酸鹽密封劑。本發(fā)明有效地除去了原始的三層涂層。
不受任何理論的約束，據(jù)信可除去涂層的溶液攻擊金屬氧化物涂層中的粘合劑系統(tǒng)，導(dǎo)致涂層的層從合金基底的表面脫落。一旦從基底脫落，可以用水和/或尼龍刷將氧化鋁涂層輕輕除去。
該除去涂層的方法不會機械地改變制品的表面，因此，并不妨礙隨后對制品進行檢測。對表面唯一的機械處理是任選的輕刷。
盡管為了敘述的目的已經(jīng)對本發(fā)明的特定實施方案進行了詳細的描述，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下還可以進行各種修改和改進。因此，本發(fā)明并不局限于所附的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種從超級合金制品除去金屬氧化物涂層的方法，包括如下步驟。1)提供一種具有表面的超級合金制品，該表面上具有至少一種氧化物涂層；其中該超級合金制品沒有在燃氣輪機發(fā)動機的操作條件下使用過；以及2)使該制品與可除去涂層的水溶液在約170°F(67℃)至約210°F(99℃)下接觸，接觸時間足夠長，以至于使得通過溫和的機械方式就可以從超級合金制品上除去氧化物涂層，可除去涂層的溶液以重量計包括a)約10-25％的堿金屬氫氧化物，b)約1-8％的鏈烷醇胺，以及c)約0.5-5％的葡萄糖酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該氧化物涂層選自氧化鋁涂層、氧化鉻涂層及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該氧化物涂層包括多個選自氧化鋁涂層和氧化鉻涂層的層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使制品與溶液接觸的步驟進行至少約1小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其中鏈烷醇胺選自二鏈烷醇胺、三鏈烷醇胺及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中二鏈烷醇胺包括二乙醇胺，三鏈烷醇胺包括三乙醇胺，并且其中鏈烷醇胺選自二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括沖洗制品的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該溫和的機械方式包括用尼龍刷來掃刷經(jīng)過沖洗的制品。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該可除去涂層的溶液包括約12-20％的堿金屬氫氧化物，約1.5-5％的鏈烷醇胺，以及約1-3％的葡萄糖酸鹽，并且其中鏈烷醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺的混合物，葡萄糖酸鹽包括葡萄糖酸鈉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該制品選自壓縮機葉片、高壓渦輪機盤以及高壓渦輪機密封件。
全文摘要
一種從超級合金燃氣輪機發(fā)動機組件表面除去原始金屬氧化物涂層的方法。使涂覆有金屬氧化物涂層的組件與可除去涂層的水溶液在約170°F(67℃)至約210°F(99℃)下接觸，該溶液優(yōu)選含有以重量計約10－25％的堿金屬氫氧化物，約1－8％的鏈烷醇胺以及約0.5－5％的葡萄糖酸鹽，接觸時間足夠長，以至于使得通過溫和的機械方式就可以從超級合金制品上除去氧化物涂層。金屬氧化物涂層可以包括一或多個金屬氧化物層，如氧化鉻層和氧化鋁層。
文檔編號C23G1/14GK1702196SQ20051007393
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者R·G·小滋梅曼 申請人:通用電氣公司