BR0101152B1 - método para remoção controlada de pelo menos uma parte de uma espessura de um revestimento de alumineto aditivo a partir de um substrato de superliga revestido. - Google Patents

Description

"Método para remoção controlada de pelo menos uma parte de uma espessura de um revestimento de alumineto aditivo a partir de um substrato de superliga revestido" Camoo da Invenção

Esta invenção refere-se a revestimentos de difusão formados

em substratos de superliga e especificamente a um novo método de renovar os revestimentos de difusão formados em substratos de superliga. Fundamento da Invenção

Os revestimentos atuais usados em substratos de superliga tais como aerofólios expostos aos gases de combustão quentes em motores de turbina a gás, tanto para proteção relativa ao ambiente quanto como reves- timentos de ligação em sistemas de revestimento de barreita térmica (fíBT), incluem aluminetos de níquel e platina. Esses revestimentos são aplicados sobre materiais de substrato de superliga, tipicamente superligas à base de níquel, para proporcionar proteção contra ataque de oxidação e corrosão. Esses revestimentos são formados no substrato de várias maneiras diferen- tes. Por exemplo, um alumineto de níquel, NiAI, tipicamente é desenvolvido como um revestimento externo em uma superliga à base de níquel expondo o substrato a um ambiente rico em alumínio sob temperaturas elevadas. O alumínio da camada externa difunde-se no substrato e combina-se com o níquel difundindo-se para fora do substrato para formar um revestimento externo de NiAI. Porque a formação do revestimento é o resultado de um processo de difusão, será reconhecido que há gradientes químicos de Al e Ni, bem como de outros elementos. Contudo, o Al terá uma alta concentra- ção relativa na superfície externa do artigo que orientará termodinamica- mente sua difusão no substrato, criando uma zona de difusão que se esten- de no substrato original, e essa concentração de Al diminuirá gradualmente com aumento da distância no substrato. Inversamente, o Ni terá uma con- centração mais alta dentro do substrato e se difundirá através da fina cama- da de alumínio para formar um alumineto de níquel. A concentração de Ni na zona de difusão variará como à medida que ele se difunde para fora para formar o NiAI. Em um nível abaixo da superfície original, a composição do substrato inicial de Ni é mantida, mas a concentração de Ni na zona de difu- são será menor e variará como função da distância na zona de difusão. O resultado é que embora NiAI se forme na superfície externa do artigo, um gradiente de composição variável de Ni e Al forma-se entre a superfície ex- terna e a composição de substrato original. Os gradientes de concentração de Ni e outros elementos que se difundem exteriormente do substrato e o alumínio depositado, Al, criam uma zona de difusão entre a superfície exter- na do artigo e essa parte do substrato que apresenta sua composição origi- nal. Naturalmente, exposição do substrato revestido a uma atmosfera oxi- dante tipicamente resulta na formação de uma camada de alumina sobre o alumineto de níquel.

Em alguns sistemas de revestimento, um revestimento de aJu- mineto de platina (PtAl) é formado através de eletrogalvanização de uma fina camada de platina sobre o substrato com base de níquel até uma es- pessura predeterminada. Em seguida, exposição da platina a um ambiente rico em alumínio sob temperaturas elevadas leva ao crescimento de uma camada externa de PtAI à medida que o alumínio difunde-se e reage com a platina. Ao mesmo tempo, Ni difunde-se para fora do substrato mudando a composição do substrato, enquanto o alumínio desloca-se internamente a- través da platina nessa zona de difusão do substrato. Desse modo, estrutu- ras complexas de (Pt, Ni) Al são formadas expondo um substrato eletrogal- vanizado com uma fina camada de Pt a uma atmosfera rica em alumínio sob temperaturas elevadas. À medida que o alumínio difunde-se para dentro do substrato e Ni difunde-se na direção oposta através da Pt criando a zona de difusão, fases de PtAIx precipitam-se da solução de modo que a Pt-NiAl in- termetálica resultante também contenha precipitados de PtAIx intermetálica, onde χ é 2 ou 3. Como se dá com o revestimento de alumineto de níquel,um gradiente de alumínio ocorre da superfície externa rica em alumínio para o interior da superfície do substrato, e um gradiente de Ni e outros elementos ocorre à medida que esses elementos se difundem para fora do substrato na camada aditiva rica em alumínio. Aqui, como no exemplo anterior, uma camada externa rica em alumínio é formada na superfície externa, a qual poderá incluir tanto aluminetos de platina quanto aluminetos de níquef, en- quanto uma camada de difusão abaixo da camada externa é criada. Como ocorre com o revestimento de alumineto de níquel, exposição do substrato re- vestido a uma atmosfera oxidante resulta tipicamente na formação de uma camada externa de alumina.

Esses aluminetos são também usados como revestimentos de ligação em sistemas de barreira térmica, sendo intermediários entre o subs- trato e um revestimento cerâmico aplicado adicional termícamente resisten- te, tal como zircônia estabilizada por ítria (ZEl) que é aplicada sobre o alu- mineto. Contudo, o processo para formação desses aluminetos de difusão é essencialmente o mesmo, isto é, o substrato é exposto a alumínio, usual- mente através de um processo de acondicionamento ou um processo CVD sob temperaturas elevadas, e o alumineto resultante formado como resulta- do de difusão.

Com o tempo, no ambiente de oxidação quente de um motor de

turbina a gás, os revestimentos, se aplicados como um revestimento relativo ao ambiente ou como um revestimento de ligação em um sistema de barrei- ra térmica degradam-se eventualmente como resultado de um processo ou uma combinação de processos em andamento que incluem erosão devido à invasão de gases quentes nos aerofólíos, corrosão devido à reação de con- taminantes nos produtos de combustão com as superfícies metálicas do ae- rofólio, e oxidação. Produtos de combustão freqüentemente formam-se nes- sas superfícies externas. Além da degradação como conseqüência de expo- sição ao ambiente quente do motor, aerofólíos poderão ser danificados na manutenção devido a uma variedade de fatores, e requerer reparo após re- moção de regiões danificadas através de processos bem conhecidos tais como processo de soldagem, blindagem ou o processo PACH. A fim de re- parar um aerofólio após manutenção, é necessário remover não apenas os produtos de combustão, os produtos de corrosão e produtos de oxidação resultantes da exposição rotineira ao ambiente do motor, como também re- vestimentos anteriormente aplicados, se eles já não foram removidos como resultado de manutenção. Processos do estado da técnica para reparo de lâminas revesti- das removem quimicamente qualquer revestimento remanescente das lâmi- nas de turbina. Um desses métodos de reparo, como apresentado na Paten- te U.S. No. 4.746.369, envolve remoção com ácido. Porque os revestímen- tos são desenvolvidos no substrato através de um processo de difusão, re- moção com ácido ataca a zona de difusão, o que inclui material do substrato original, bem como o alumineto de níquel e qualquer camada externa de a- lumina. Naturalmente, este procedimento de remoção com ácido é adicio- nalmente complicado porque os revestimentos são selecionados devido a sua capacidade em resistir a ataques químicos dos processos de corrosão e proteger o substrato aerofólio. Todavia, métodos existentes de remoção dos revestimentos são ataques químicos controlados sobre o aerofólio. A não ser que cuidados excepcionais sejam mantidos, as soluções químicas usa- das para remover o revestimento atacarão vigorosamente as regiões subja- centes do revestimento protetor. Desse modo, remoção do revestimento afe- tará a camada de revestimento externo e a camada de difusão, e poderá envolver um ataque direto ao substrato ou a uma parte do substrato. Porque as partes são finas, um processo de reparo que remove pelo menos uma parte do substrato inicial que foi incorporado na zona de difusão, limita o número de vezes que os aerofólios podem ser reutilizados, uma vez que espessuras mínimas de parede permissíveis não podem ser violadas.

Outros métodos tais como apresentados na Patente U.S. No. 4.425.185 apresentam como seu objetivo remoção de revestimentos tais como aluminetos de níquel de substratos Hastelloy-X sem afetar adversa- mente o substrato. Esse método poderá minimizar o impacto em um subs- trato Hastelloy-X, que apresenta um baixo teor de Ni em comparação com uma superliga à base de Ni, mas ele ainda remove qualquer zona de difusão formada entre o alumineto de níquel e o substrato. Além disso, embora este poderá ser um método eficaz para uma liga tal como Hastelloy X que con- tém apenas cerca de 50% de Ni, ele não é eficaz para uma superliga à base de Ni que pode incluir Ni acima de 80%.

Um outro método para remoção de revestimentos é apresentado ria Patente U.S. No. 5.851.409 concedida a Schaeffer e outros e cedida ao cessionário da presente invenção. Esse método envolve impactar mecani- camente o revestimento relativo ao ambiente sob uma temperatura abaixo da temperatura de transição dúctil-quebradiça da zona de difusão tai como através de rebatímento sob impacto. Essa ação mecânica forma rachaduras no revestimento que facilitam penetração da solução de remoção no reves- timento na vizinhança da interface entre o substrato e a zona de difusão e acelera o processo de remoção. A dificuldade com esse método é que uma vez que há penetração significativa, se não penetração total, da zona de difusão, incluindo remoção de pelo menos uma parte da zona de difusão que foi incorporada do substrato inicial, o artigo é adelgado indesejavelmen- te como resultado do procedimento.

O que é necessário é um método de remoção da camada mais externa de um revestimento de alumineto de níquel aplicado a um substrato de superliga à base de níquel sem afetar, ou somente afetar minimamente, a camada de difusão substancialmente formada a partir do substrato de su- perliga, sendo a camada de difusão localizada abaixo da camada mais ex- terna de revestimento de alumineto de níquel. Associado à remoção da ca- mada mais externa do revestimento, está um método de restaurar ou reno- var o revestimento de alumineto de níquel após reparos do substrato de su- perliga terem sido efetuados. Sumário da Invenção

A presente invenção é aplicável a componentes de superliga à base de níquel e contendo níquel que operam sob temperaturas elevadas e incluem revestimentos de alumineto para proteção em relação a um ambien- te severo ou uma atmosfera de temperatura elevada tal como é encontrado na exaustão oxidativa e corrosiva de um motor a jato. Componentes típicos de superliga à base de níquel e superliga à base de cobalto expostos a tais condições ambientais incluem aerofólios em forma de palhetas, de bicos e lâminas, enxárcias, revestimentos em relação a combustão e dispositivos amplificadores.

A presente invenção amplia a vida desse dispositivo de motor dispendioso através de remoção da camada externa do revestimento de a- Iumineto de difusão de tal modo que reparo do dispositivo possa ser acom- panhado com pouca ou nenhuma remoção da camada de difusão subjacen- te do revestimento de alumineto de difusão. Os revestimentos de alumineto de difusão protetores são formados em componentes de superliga através de exposição dos substratos componentes a uma espécie de alumínio u- sando qualquer um de vários processos bem conhecidos. Uma camada de platina poderá ser eletrodepositada no substrato de superliga antes da ex- posição do substrato componente à espécie de alumínio. O revestimento protetor resultante é formado como resultado de difusão de alumínio no ma- terial subjacente, que é um substrato de superliga à base de níquel, um substrato de superliga à base de cobaito ou um substrato de superliga gal- vanizado com platina. O revestimento apresenta pelo menos duas partes distintas que cobrem o substrato de superliga não-modificado. A primeira parte é uma parte externa compreendida de uma camada que é substanci- almente um alumineto . Essa camada de alumineto é formada como com- ponente elementar principal do substrato, Ni e/ou Co, difunde-se para fora do substrato e combina-se com o alumínio na camada aditiva. Se platina está presente, o alumineto poderá formar PtAI, NiAl, CoAI e combinações das mesmas, dependendo da composição química do substrato. Porque esses aluminetos são intermetálicos, ordenadas formadas por meio de difu- são, inicialmente serão um gradiente de Al e Pt, NiAI e/ou CoAI através da parte externa. A segunda parte é uma camada de difusão que apresenta uma composição química resultante da difusão de elementos sob alta tem- peratura do alumínio aditivo e do substrato, todavia diferente deles. Essa camada de difusão, é intermediária entre o substrato não afetado e a cama- da aditiva externa e incorpora a parte do substrato inicial. A composição dessa camada variará devido aos vários elementos de que a composição é compreendida. Se o substrato inclui uma camada de Pt eletrogalvanizada, haverá uma camada opcional rica em Pt entre o substrato e a camada aditi- va externa. Sob exposição a uma atmosfera oxidante, qualquer excesso de Al na parte externa aditiva combinar-se-á tipicamente com oxigênio para formar urna camada de alumina.

De acordo com a presente invenção, quaisquer produtos de combustão que poderá ter se depositado na camada externa do componen- te de superliga, são primeiro limpos através de métodos convencionais. Es- ses métodos incluem leve polimento mecânico ou limpeza utilizando solven- tes químicos adequados. O artigo de superliga em seguida é contactado com a solução de remoção química pré-selecionada por um tempo pré- selecionado. O artigo é deixado permanecer na solução somente por um período de tempo suficiente para remover pelo menos uma parte da camada aditiva externa do substrato. O substrato de superliga é em seguida retirado do contato com a solução de remoção química com pelo menos uma parte da camada aditiva externa tendo sido removida. A solução de remoção no substrato de superliga é neutralizada de tal modo que erosão do revestimen- to restante não venha a continuar. Na conclusão da operação de remoção, o substrato de superliga

à base de níquel poderá ser reparado de acordo com procedimentos estabe- lecidos se necessário, e em seguida revestido. Reparos podem incluir sol- dagem, blindagem, PACH, soldagem forte e outros procedimentos estabele- cidos. O artigo pode então ser revestido de acordo com métodos estabe/ecí- dos para aplicação de revestimentos.

Uma vantagem da presente invenção é que apenas a camada aditiva externa do revestimento de alumineto é afetada pela remoção do ar- tigo sob reparo. A camada de difusão subjacente à camada aditiva externa não é substancialmente afetada. Uma outra vantagem da presente invenção é que a camada ex-

terna protetora pode ser restaurada através de um processo VFA conven- cional que adiciona uma camada de alumínio, permitindo ser a camada de alumineto restaurada dentro da camada aditiva através de difusão de Ni, Co e combinações dos mesmos a partir do material restante, subjacente de tal modo que não há enfraquecimento ou adelgaçamento da peça devido ao processo de remoção. Alternativamente, uma camada fina de Pt pode ser ele- trogalvanizada e (Ni, PtJAi e/ou (Co, Pt)AI complexos poderão ser formados. Ainda uma outra vantagem da presente invenção é que ela am- plia a vida do artigo de superliga à base de níquel, permitindo que ele supor- te um número elevado de ciclos de reparo. O artigo pode ser limpo, repara- do e revestido sem qualquer perda de espessura do componente, e o artigo reparado apresenta um revestimento protetor restaurado que é tâo eficaz quanto o revestimento original.

Outras características e vantagens da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição da modalidade preferida mais deta- lhada, tomada em conjunto com as figuras acompanhantes que ilustram, a maneira de exemplo, os princípios da invenção. Descrição Resumida das Figuras

A fig. 1 é uma seção transversal parcial de um artigo de superli- ga à base de níquel representando a camada aditiva, a camada de difusão e o substrato.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

A presente invenção é geralmente aplicável a componentes de superliga à base de níquel que apresentam revestimentos de difusão de a- Iumineto formados neles para proporcionar proteção relativa ao ambiente ou para servir como um revestimento de ligação para revestimentos de barreira térmica subseqüentemente aplicados. Esses componentes operam em con- dições ambientais agressivas, usualmente em uma atmosfera quente oxida- tiva e corrosiva sob temperaturas elevadas. Exemplos notáveis de tais com- ponentes podem ser encontrados nas partes quentes de motores de turbina a gás e incluem lâminas e palhetas de turbina. Outros exemplos ilustrativos incluem enxárcías, revestimentos em relação a combustão e dispositivos amplificadores.

Referindo agora à Fig. 1 que é uma seção transversal parcial tomada perpendicuIarmente a um plano através da linha central que se es- tende até a superfície externa de uma lâmina de turbina 10 revestida com o revestimento de alumineto de difusão 12. O material de base da lâmina de turbina poderá ser uma superliga de Ni ou Co, ou combinações de Ni e Co. Tanto o Ni em uma superliga à base de níquel quanto Co em uma superliga à base de cobalto difundem-se para fora do substrato para formar alumine- tos de difusão, e as superligas poderão incluir tanto Ni quanto Co em por- centagens variáveis. Embora a discussão do substrato de superliga poderá ser em termos de superligas à base de Ni, entender-se-á que um substrato de superliga à base de Co ou um substrato de superliga à base de NiCo po- de ser substituído, na medida em que o processo para formar aluminetos de difusão nesses substratos é substancialmente o mesmo. A lâmina 10 é re- vestida com uma camada aditiva de alumínio expondo a lâmina a uma es- pécie de alumínio gasoso sob temperaturas elevadas. Isso é realizado atra- vés de qualquer um de vários processos industriais bem conhecidos. Exem- plos ilustrativos incluem aluminação em fase gás sob vapor tais como CVD e processamento over-the-pack. Antes de exposição ao alumínio, a lâmina é opcionalmente eletrogalvanizada com a platina (não mostrado na Fig. 1), se um revestimento de alumineto (Pt, Ni) modificado é desejado. Um revesti- mento de alumineto de níquel, ou um alumineto (Pt, Ni) modificado quando Pt é incluída, é formado na camada externa, também referida como camada aditiva externa e designada como 14 na Fig. 1, à medida que Ni da matriz de substrato difunde-se para fora em direção à camada aditiva rica em Ai, à medida que a lâmina é conservada sob uma temperatura elevada. Natural- mente, a difusão não é limitada a Ni, e outros elementos difundem-se para fora do substrato 19 à medida que o alumínio difunde-se para dentro da ca- mada aditiva externa na medida em que o sistema tenta alcançar equilíbrio termodinâmico. Isso cria uma zona ou camada de difusão 16 como mostra- do na Fig. 1. Gradientes de composição de vários elementos também existi- rão na zona de difusão. Na outra zona aditiva, contudo, é formado Mal e Aí, onde M é um elemento selecionado do grupo que consiste em Pt, Ni, Co e combinações dos mesmos. Em relação a superligas à base de níquel, a zo- na aditiva externa é primeiramente alumineto de níquel ou opcionalmente (Pt, Ni)AI quando Pt está presente. Um excesso de alumínio poderá também existir, o qual pode naturalmente formar uma escama externa de alumina muito fina (não mostrado) sob exposição da lâmina a uma atmosfera oxidan- te. A escama de alumina, se formada, é medida em Angstrõms ou frações de mícrons. A espessura total do revestimento de alumíneto de difusão 12 poderá variar, mas tipicamente não é maior que cerca de 0,010 cm (cerca de 0,004 polegadas) e sendo mais tipicamente de cerca de 0,0076 cm (cerca de 0,003 polegadas) de espessura. A camada de difusão 16 que é desenvolvida no substrato tipicamente é de cerca de 0,0013-0,0038 cm (cerca de 0,0005-0,0015 polegadas) de espessura, mais tipicamente de cerca de 2,54 mícrons (cerca de 0,001 mil) de espessura, enquanto a camada aditiva externa 14 compreende o equilíbrio, usualmente de cerca de 0,0038-0,0051 cm (cerca de 0,0015-0,002 polegadas). Referindo novamente a Fug. 1, a incorporação do substrato na camada de difusão é representada como a distância entre 18, que representa a composição inicial do substrato no tempo ti, e a interface 20, que representa essa parte do substrato que ainda apresenta substancialmente sua composição inicial sob um tempo X2 posterior quando desenvolvimento adicional é insignificante.

Aplicação dos métodos da presente invenção afeta

substancialmente apenas a camada aditiva externa 14. Ao contrário de métodos do estado da técnica que removem todo o revestimento de alumineto de difusão 12, que é pelo menos de 0,0076-0,010 cm (0,003-0,004 polegadas), e em alguns casos, uma parte do substrato abaixo do alumineto de difusão (isto é, abaixo da interface 20), a presente invenção apenas remove a camada aditiva externa 14. Está dentro do âmbito da presente invenção remover toda a camada aditiva 14 e uma pequena parte da camada de difusão 16, mas apenas a uma profundidade de alguns décimos de 0,0025 cm (um mil). Na modalidade preferida, apenas a camada aditiva externa é removida. O substrato de superliga revestido, tal como um aerofólio de

turbina, que é tipicamente uma superliga à base de níquel ou uma superliga à base de cobalto, é removido a partir da manutenção. Produtos de combustão, que se acumularam na superfície, são removidos através de aplicação de um solvente adequado ou através de trabalho mecânico. Certos projetos de componentes poderão incluir revestimentos cerâmicos de barreira térmica que requerem remoção para expor o revestimento de alumineto quando ele é usado como revestimento de ligação. O artigo é inspecionado em relação a defeitos que poderão se formar no artigo durante seu tempo em operação, o que pode incluir rachaduras, estrias e erosão. O artigo é em seguida imerso em uma solução de remoção química, tais como HNO3 + NH4F ou ASC 2-N por um tempo suficiente para remover a camada aditiva externa 14. Naturalmente, a quantidade de tempo requerida para remover a camada externa dependerá de diversas variáveis, incluindo mas não limita- das à espessura dessa camada, a concentração das soluções, a temperatu- ra das soluções, a presença de ativadores e a composição química do substrato. Para remover 0,0038-0,0051 cm (0,0015-0,002 polegada) de ca- mada aditiva externa de um aerofólio de turbina Rene 80, o componente deve ser imerso na solução de remoção sob temperatura ambiente por não mais que cerca de 60 minutos, e desejavelmente cerca de 25-35 minutos. Como usado nesta invenção, temperatura do ambiente é usada intercambi- avelmente com temperatura ambiente e representa a faixa de temperaturas em uma instalação de produção ou reparo de verão a inverno entre cerca de 15-32°C (60-90°F). Aerofólios de turbina produzidos de substratos diferen- tes poderão requerer mais ou menos tempo para remover a camada aditiva. Os aerofólios poderão também ser imersos em uma solução de remoção e aquecidos até uma temperatura pré-selecionada acima da ambiente. Contu- do, o tempo na solução será ajustado de maneira descendente para ser responsável pelo aumento de atividade química sob temperaturas elevadas. Após tal remoção, a solução de remoção química é neutralizada, por meio de exposição a água ou uma solução básica moderada tal como uma solução aquosa de NaOH, KOH, Na2CO3, preferencialmente apresentan- do um pH entre cerca de 7 e cerca de 9, para inibir remoção adicional de material.

Em uma modalidade da presente invenção, a solução de remo- ção química inclui NH4F. NH4F é dissolvido em uma solução de ácido nítrico e água. A solução inclui cerca de 10% a cerca de 75% de ácido nítrico con- centrado e água. Cerca de 0,1-1,0 grama de NH4F é dissolvido em cada litro da solução de ácido nítrico/água.

Em uma outra modalidade da presente invenção, a solução de remoção química inclui NH4CI. NH4CI é dissolvido em uma solução de ácido nítrico e água. A solução inclui cerca de 10% a cerca de 75% de ácido nítri- co concentrado e água. Cerca de 0,1-1,0 grama de NH4CI é dissolvido em cada litro da solução de ácido nítrico/água.

Uma outra solução de remoção química usada para prática da presente invenção inclui hidrogenodifluoreto de amônio. Hidrogenodifluoreto de amônio é dissolvido em uma solução de ácido nítrico e água. A solução inclui cerca de 5% a cerca de 15% de ácido nítrico concentrado e água. Cerca de 10-20 gramas de hidrogenodifluoreto de amônio é dissolvido em cada litro da solução de ácido nítrico/água.

As temperaturas das soluções são mantidas sob ambiente, mas poderão ser elevadas até cerca de 80°C (176°F). Contudo, será reconheci- do por aquele versado na técnica que elevação da temperatura das solu- ções aumentará a atividade química, de tal modo que a quantidade de tem- po requerido para imersão deve ser correspondentemente reduzida. Exemplo 1

Lâminas de turbina produzidas da superliga Rene 80 à base de níquel foram imersas em uma solução consistindo em aproximadamente 0,3 g de NH4F por litro de ácido nítrico diluído, onde o ácido nítrico diluído apre- senta uma concentração em água de aproximadamente 25% em volume de ácido nítrico concentrado, por cerca de 30 minutos sob temperatura ambi- ente. As lâminas foram em seguida retiradas da solução de remoção e imer- sas em água para neutralizar os efeitos de remoção da solução. As lâminas opcionalmente serão neutralizadas usando uma solução básica moderada tal como KOH diluído ou NaOH em água. O agente de neutralização opcio- nalmente será aplicado através de pulverização ou esfregação como dese- jado. A operação de remoção removeu a maior parte do 0,0048 cm (0,0019 polegada) de camada aditiva externa 14 (espessura média), deixando cerca de 0,00025 cm (cerca de 0,0001 polegada) de camada aditiva externa 14 que cobre a camada de difusão não afetada. As lâminas foram inspeciona- das em relação a remoção apropriada do revestimento e em relação a ou- tras imperfeições ou defeitos antes do reparo. Exemplo 2

Lâminas de Rene 80 foram imersas em uma solução de ASC 2- N entre cerca de 25-35 minutos, mas tipicamente e de preferência por cerca de 30 minutos. Solução de ASC 2-N é produzida através de mistura em uma solução de ácido nítrico diluído, um material vendido sob o nome comercial de "ASC 2-N Stripper por Alloy Surfaces Company, Incorporated de Wil- mington, Delaware. Solução de ASC 2-N consiste predominantemente de hidrogenodifluoreto de amônio, ácido nítrico e água. A solução de ASC 2-N é compreendida de aproximadamente 15 gramas de "ASC 2-N Stripper" por litro de solução, em uma mistura de ácido nítrico concentrado a 8% (por vo- lume) em água. As lâminas foram em seguida retiradas da solução de remo- ção e imersas em água ou opcionalmente uma solução básica diluída apre- sentando um pH entre 7 e 9 para neutralizar os efeitos de remoção da solu- ção. Cerca de 0,0025 cm (cerca de 0,001 polegada) de camada aditiva ex- terna 14 (média) foi removida, deixando cerca de 0,0013 cm (cerca de 0,0005 polegada) de camada aditiva externa (média) que cobre a zona de difusão 16 não afetada. Exemplo 3

Lâminas de Rene 125 foram imersas em uma solução compre- endida de aproximadamente 0,3 g de NH4F por litro de ácido nítrico diluído, onde o ácido nítrico diluído tem uma concentração de aproximadamente 25% em volume de ácido nítrico concentrado em água, mantendo a tempe- ratura ambiente por cerca de 5-10 minutos, e preferencialmente de cerca de 7,5 minutos. As lâminas foram em seguida retiradas da solução de remoção e imersas em água para neutralizar os efeitos de remoção da solução. A operação de remoção removeu a maior parte do 0,0051 cm (0,002 polega- da) de camada aditiva externa 14 (espessura média), deixando cerca de 0,00025 cm (cerca de 0,0001 polegada) de camada aditiva externa 14 que cobre a camada de difusão não afetada. Exemplo 4

Lâminas de Rene 125 foram imersas em solução de ASC 2-N, tal como descrito no Exemplo 2, mantidas sob temperatura ambiente por cerca de 25 a 35 minutos e preferencialmente de cerca de 30 minutos. As lâminas foram em seguida retiradas da solução de remoção e imersas em água para neutralizar os efeitos de remoção da solução. A operação de remoção removeu cerca de 0,0025 cm (cerca de 0,001 polegadas) da camada aditiva externa 14 (espessura média), deixando cerca de 0,0013 cm (cerca de 0,0005 polegadas) de camada aditiva externa 14 (espessura média) que cobre a camada de difusão não afetada. As lâminas foram subseqüentemente inspecionadas em relação a remoção satisfatória do revestimento e em relação à presença de outros defeitos.

Embora os exemplos 1 e 3 tenham utilizado HNO3 + NH4F para remoção, uma solução de HNO3 + NH4CI poderá ser substituída para remover a camada aditiva externa.

Em cada exemplo, as lâminas foram inspecionadas em relação a defeitos e reparadas como requerido. O reparo poderá ser realizado por meio de uma série de técnicas de reparo comerciais adequadas, incluindo blindagem a laser, soldagem de superliga a temperatura elevada (SWET), usinagem por descarga de eletrodo e trabalho mecânico. O revestimento de alumineto de difusão 12 foi restaurdado às lâminas revestindo-as com alumínio usando um processo de aluminização, tal como aluminização em fase gás sob vapor, CVD e processamento over-the-pack. Esses métodos são usados nos processos de restauração para componentes reparados em que todo o revestimento é removido, bem como para formar revestimentos em novos componentes. Contudo, qualquer método de aplicação de alumínio às peças poderá ser usado. A temperatura de revestimento e tempos usados para formar revestimentos em componentes com revestimento parcialmente removidos foram idênticos aqueles convencionalmente usados para revestir componentes de turbina com revestimento removido nos quais todo o revestimento de alumineto de difusão ,12 foi removido. A espessura de revestimento de difusão 12 final das lâminas de Rene 80 removidas de acordo com a presente invenção usando solução de ASC 2-N e restauradas através de aluminização foi de cerca de 0,0051 cm (cerca de 0,002 polegada) (media), o que se compara favoravelmente com a espessura pré-removida de cerca de 0,0064 cm (cerca de 0,0025 polegada) (média). A espessura de revesti- mento de difusão 12 final de lâminas de Rene 80 removidas de acordo com a presente invenção usando solução de HNO3 + NH4F e restauradas por meio de aluminização foi de cerca de 0,0069 cm (cerca de 0,0027 polegada) (média) quando comparadas à espessura de revestimento 12 pré-removída de cerca de 0,0074 cm (cerca de 0,0029 polegada). Exame metalográfico das lâminas após revestimento mostrou que a espessura e a estrutura de revestimento são predominantemente as mesmas de antes da remoção. Desse modo, não somente é o revestimento substancialmente restaurado ao estado original, como também é essa restauração efetuada sem qualquer efeito prejudicial na espessura da parede do componente.

Nesses exemplos, é conveniente restaurar o revestimento na lâmina parcialmente removida usando um processo e condições de proces- samento idênticos aqueles usados para aplicar revestimento nas lâminas completamente removidas. Isso tem a vantagem de permitir que um proces- so comum seja usado para revestir lâminas com revestimento parcialmente removido e completamente removido. Contudo, aqueles versados na técnica reconhecerão que é possível revestir as lâminas com revestimento parcial- mente removido usando condições de processamento diferentes ou proces- sos de revestimento diferentes daqueles usados para revestir lâminas com revestimento completamente removido. A escolha de condições de proces- samento e processo de revestimento é uma questão de conveniência do reparador, contanto que o revestimento restaurado seja capaz de proporcio- nar resistência a oxidação e corrosão aceitável ao componente reparado.

Embora a presente invenção tenha sido descrita em relação a exemplos e modalidades específicos, aqueles versados no estado da técni- ca reconhecerão que a presente invenção é capaz de outras variações e modificações em seu âmbito. Esses exemplos e modalidades são pretendi- dos como típicos, em vez de limitá-lo de algum modo, do âmbito da presente invenção.

Claims (15)

1. Método para remoção controlada de pelo menos uma parte de uma espessu- ra de um revestimento de alumineto aditivo (14) a partir de um substrato de superliga revestido (19), compreendendo as etapas de: proporcionar um substrato de superliga revestido (19) que compreende uma camada aditiva externa (14) e uma zona de difusão (16) entre a camada aditiva externa (14) e o substrato de superliga (19); contactar o substrato de superliga revestido (19) com uma solução de remoção química para remover pelo menos parcialmente a camada aditiva externa (14) do subs- trato (19) sem afetar a zona de difusão (16); retirar o substrato de superliga (19) que apresenta pelo menos a camada aditi- va externa (14) parcialmente removida do contato com a solução de remoção química; e neutralizar a solução de remoção química para inibir remoção adicional de re- vestimento, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de remoção química consiste em 0,1 a 1,0 grama de NH4F por litro de 10% a 75% em volume de ácido nítrico concen- trado em água, ou 0,1 a 1,0 grama de NH4CI por litro de 10% a 75% em volume de ácido nítrico concentrado em água.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de proporcionar inclui proporcionar um substrato de superliga (19) compre- endido de uma superliga selecionada a partir do grupo que consiste em superligas à base de Ni e superligas à base de Ni-Co.

3. Método, de acordo com a reivindicaçãol ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato de superliga (19) inclui um revestimento de um alumineto de difusão (12) aplicado através de reação da superfície do substrato (18) com uma espécie de alumínio para formar a camada aditiva externa (14) de MAI e Al, onde M é Pt1 Co, Ni e combinações dos mesmos, e a zona de difusão (16) é formada abaixo da camada aditi- va (14) durante exposição sob alta temperatura através de difusão elementar com o substrato (18).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por incluir adi- cionalmente NH4F a uma quantidade de 0,3 gramas por litro de 25% em volume de áci- do nítrico concentrado em água.

5. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de remoção química é mantida sob uma temperatura entre 15°C (60°F) e 80°C (176°F).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de remoção química é mantida sob temperatura ambiente.

7. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo para imersão do substrato de superliga revestido (19) não é maior do que 60 minutos.

8. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato de superliga (19) é Rene 80 imerso por um tempo de 25-35 minutos.

9. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo é de 30 minutos.

10. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato de superliga (19) é Rene 125 imerso por um tempo de entre 5-10 minutos.

11. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de neutralizar a solução de remoção adici- onal inclui contactar o substrato retirado (19) com uma solução básica.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução básica é uma solução de NaOH, KOH ou Na2CO3 em água que apresenta um pH entre 7 e 9.

13. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de neutralizar a solução de remoção adicional inclui contactar o substrato (19) com água.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após a etapa de neutralizar a solução de remoção química para inibir a remoção adicional de revestimento são efetuadas as etapas de: inspecionar o substrato de superliga (19); reparar imperfeições no substrato de superliga (19); restaurar a camada aditiva externa (14) do substrato de superliga (19) por meio de exposição do substrato (19) a uma fase gasosa de alumínio sob uma temperatura elevada por um tempo suficiente para depositar alumínio sobre a superfície externa do substrato parcialmente removido; e formar um revestimento protetor de alumineto através de tratamento térmico do substrato de superliga sob uma temperatura elevada.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que os processos de restauração da camada aditiva externa (14) do substrato de super- liga (19) expondo o substrato de superliga (19) a uma fase gasosa de alumínio sob uma temperatura elevada substancialmente idêntica a processos de restauração para cama- das aditivas externas em substratos de superliga que contém níquel nos quais os reves- timentos anteriores são completamente removidos.