CN101195914B - 用于从金属底材上选择性除去涂层的方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于从底材上选择性除去涂层的方法。将铝扩散到所述涂层中，该涂层与一种水性组合物相接触，该水性组合物包括具有式H_xAF₆的酸和该酸前体中的至少一种，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x为1-6。被去除的涂层经常是MCrAl(X)材料。底材是金属，通常为超耐热合金。

Description

用于从金属底材上选择性除去涂层的方法

技术领域

本发明一般性涉及从底材上除去涂层的方法。更具体地，本发明涉及从金属底材例如超耐热合金元件上去除贫铝(Al)含量的涂层。

背景技术

多种涂层被用来为金属制品，例如涡轮发动机元件提供抗氧化和隔热性能。目前用在燃气轮机受热部分的元件例如叶片、喷嘴、燃料室和转换块上的涂层通常属于扩散涂层或覆盖涂层(overlay coating)两种之一。现有技术的扩散涂层通常是由铝化物型合金，例如铝化镍、铝化铂或者铝化镍铂所形成的。

覆盖涂层典型地具有MCrAl(X)组成，其中M是来自Ni、Co、Fe和其组合的元素，X是来自Y、Ta、Si、Hf、Ti、Zr、B、C和其组合的元素。扩散涂层是通过沉积该涂层的组成组分到制品上并通过高温扩散使这些组分与该制品涂料下面底材的元素进行反应来形成所述涂层而形成的。与之对比，覆盖涂层通常原样进行沉积，而不与下面的底材反应。

当燃气轮机进行维修保养时，保护性涂层通常必须从各种元件上除去来允许对下面的底材进行检查和可能的维修。涂层去除典型地是通过将元件浸入到剥离溶液中来进行。目前可以采取多种剥离技术来从金属底材上除去不同类型的涂层。所述的技术通常必须表现出相当高的选择性来仅仅除去目标材料，同时通常保存元件的期望结构。

以前已经描述过通过将涂层与水性组合物相接触来选择性除去Al基涂层的方法，所述水性组合物包含具有式H_xAF₆的酸。通常，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga；x是1-6。这些方法通常在从底材材料上选择性除去Al基覆盖涂层和扩散涂层时是有效的。

已经公认具有小于大约12重量％Al的MCrAl(X)涂层较之具有更高Al含量的那些涂层能够具有更好的抗高温(例如在2000°-2100

范围内)蠕变和抗应力断裂性，这导致更多地使用具有小于大约12重量％Al的MCrAl(X)涂层。但是，这些贫Al涂层对前述的选择性剥离方法的耐受性非常强。由于没有一种有效的选择性剥离方法来除去这些贫Al涂层，因此必须依靠非选择性的方法，例如非常强的非选择性酸或侵入性的机械方法，这两者都会导致底材损伤。为了减少在涂层去除过程中损伤底材的危险，所需要的是一种用来从底材上选择性除去贫Al涂层的有效方法。

发明内容

本发明的实施方案通过一种用于从底材上选择性除去涂层的方法解决了上述挑战，其中将铝扩散到该涂层中。

将所述涂层与一种水性组合物相接触，该水性组合物包括具有式H_xAF6的酸和该酸的前体中的至少一种，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x为1-6。

从随后通过与之相关的附图一起提供的对本发明实施方案的详细说明将更加容易理解这些和其他的优点和特征。

附图说明

图1是依照本发明一个实施方案构造的选择性剥离系统的图示。

具体实施方式

如上所述，贫铝涂层，例如组成为MCrAl(X)的那些涂层，其中M是选自Ni、Co、Fe及其组合的元素，X是选自Y、Ta、Si、Hf、Ti、Zr、B、C及其组合的元素，并且其中Al含量小于大约12重量％，对已知的选择性剥离方法的耐受性非常高。但是，通过将附加的Al扩散到该贫Al涂层中，就可以通过选择性剥离将该贫Al涂层去除。

在一种实施方案中，通过用包括胶体二氧化硅和铝基粉末颗粒的浆料处理该贫Al涂层而将Al扩散到该贫Al涂层中。术语“胶体二氧化硅”意在包括在水或另一溶剂介质中的二氧化硅细小颗粒的任意分散体。酸性或者碱性形式的胶体二氧化硅分散体可以由各化学品制造商获得。而且，可以使用不同形状的二氧化硅颗粒，例如球形、空心状、多孔状、棒状、板状、薄片或者纤维状以及无定形二氧化硅粉末。经常使用球形二氧化硅颗粒。所述颗粒通常具有大约10纳米到大约100纳米的平均颗粒尺寸。

组合物中存在的胶体二氧化硅的量取决于多种因素。所述因素包括，例如：所用铝基粉末的量；和如下所述的有机稳定剂的存在及其量。工艺条件也是一个考虑因素，例如如何形成浆料和将其施用到涂层上。通常，胶体二氧化硅以大约5重量％到大约20重量％存在，基于二氧化硅固体作为整个组合物的百分数计。在一些实施方案中，该量为大约10重量％到大约15重量％。

所述浆料组合物进一步包括铝基粉末。这种粉末作为扩散到涂层中的铝源。该铝基粉末可以从多种商业渠道获得，例如Valimet Corporation，Stockton，加利福尼亚。所述粉末通常为球形颗粒。但是，也可以是其他形状，例如上述用于胶体二氧化硅的那些形状，或者是金属丝，例如金属丝网的形式。

可以使用多种标准尺寸的铝基粉末颗粒。所述粉末颗粒的尺寸将取决于几个因素，例如涂层类型、浆料施用到涂层所用的技术、浆料中所存在的其他组分的种类和这些组分的相对量。通常，该粉末颗粒具有大约0.5微米到大约200微米的平均颗粒尺寸。在一些实施方案中，该粉末颗粒具有大约1微米到大约50微米的平均颗粒尺寸。在另外的实施方案中，平均颗粒尺寸是大约1微米到大约20微米。经常通过气体雾化方法来生产该粉末颗粒，尽管也可以使用其他的技术，例如旋转电极技术来生产。

在此使用的“铝基粉末”定义为基于所存在的全部元素计包含至少大约75重量％的铝的粉末。例如，该粉末可以包含至少一种铂族金属，例如铂、钯、钌、铑、锇和铱。稀土金属也是可能的，例如镧系金属例如镧、铈和铒。还可以包括化学上类似于镧系金属的元素，例如钪和钇。在一些情况中，可能还需包括铁、铬和钴中的一种或多种。而且，本领域技术人员应当理解铝基粉末还可以包含杂质量级的、例如小于大约1重量％的各种其他元素和其他材料。用于制备由上述任选元素的任何组合构成的粉末的技术也是本领域公知的。

所述铝基粉末的组成和所述浆料的组成主要取决于应用于所述涂层所需的铝量。浆料中铝量通常为大约0.5重量％到大约45重量％。在另外的实施方案中，铝的量为大约30重量％到大约40重量％。取决于对涂层即其表面区域的具体要求，这些铝量可以调整。

在一种实施方案中，所述铝是以铝-硅合金的形式存在。经常地，该合金为粉末形式，并且可以从诸如Valimet Corporation等公司购到。这种类型的合金粉末通常具有上述用于铝基粉末的颗粒尺寸范围。它们经常由气体雾化方法而形成。

如下所述，铝硅合金中的硅部分用于降低该合金的熔点，由此便利所述的铝化过程。在一些实施方案中，所述硅是以足以降低合金的熔点到大约610℃以下的量而存在。通常，该合金中的硅量为大约1重量％到大约20重量％，基于硅和铝的合计量计。在一些其他的实施方案中，硅的存在量为大约10重量％到大约15重量％。

如同上述粉末时的情况一样，该铝-硅合金也可以包含一种或多种赋予各种期望特性的其他元素。例子包括铂族金属、稀土金属(以及Sc和Y)、铁、铬、钴等等。少量杂质有时候也存在。

在另一实施方案中，除了胶体二氧化硅和铝(或铝-硅)组分之外，所述浆料还包括有机稳定剂。该稳定剂是包含至少两个羟基基团的有机化合物。在其他的实施方案中，该稳定剂包含至少三个羟基基团。有时也可以使用水混溶性稳定剂，虽然这经常并非是关键的要求。此外，两种或多种有机化合物的组合也可以用作该稳定剂。

多种有机化合物可以用作该稳定剂。非限制性的例子包括烷二醇(有时称为“二羟醇”)例如乙二醇、丙二醇、丁二醇和环戊二醇。(这些二羟醇中的某些被称为“二元醇”，例如乙二醇、丙二醇和二甘醇)。所述二醇可以用不同的有机基团进行取代，例如用烷基或者芳基基团。所述取代二醇非限定性的例子包括2-甲基-1，2-丙二醇、2，3-二甲基-2，3-丁二醇、1-苯基-1，2-乙二醇和1-苯基-1，2-丙二醇。该有机稳定剂另一例子是丙三醇C₃H₅(OH)₃。该化合物有时被称为“甘油”。丙三醇可以容易地从脂肪即甘油酯而获得。还可以使用包含大于三个羟基基团的化合物(其中某些被称为“糖醇”)。作为例子，季戊四醇C(CH₂OH)₄可以是合适的稳定剂。山梨糖醇和类似的多羟醇代表了其他的例子。

各种包含至少两个羟基基团的聚合物材料也可用作该有机稳定剂。非限定性的例子包括多种脂肪(甘油酯)，例如磷脂酸(磷酸甘油酯)。碳水化合物代表了另一可用的广泛种类的材料。术语“碳水化合物”意思是包括多羟基醛、多羟基酮或者可以水解为它们的化合物。该术语包括诸如乳糖以及食糖，例如葡萄糖、蔗糖和果糖的物质。许多相关的化合物也可以使用，例如多糖像纤维素和淀粉，或者在多糖中的成分，例如直链淀粉。这些化合物中任意一个的水溶性衍生物也是本领域公知的，并且可以用在这里。基于例如成本、可获得性和有效性等因素考虑，丙三醇和诸如二醇的二羟醇经常被用作该有机稳定剂。

有机稳定剂应当的用量取决于多种因素。这些因素包括：所用稳定剂的具体类型、该稳定剂的羟基含量、它的水可混溶性、该稳定剂对所述浆料组合物粘度的影响、浆料组合物中存在的铝量、铝的颗粒尺寸、铝颗粒的表面与体积的比、用于制备该浆料的具体工艺和其他可能在该浆料组合物中存在的组分的种类。

在一些实施方案中，所述有机稳定剂以在与水或任何其他水性组分接触过程中足以化学稳定铝或铝-硅组分的量而存在。此处使用的术语“化学稳定”指的是浆料保持基本上没有不期望的化学反应。这些不期望的化学反应是指会使所述组合物的粘度和/或温度提高到无法接受的程度的那些反应。例如，温度或粘度无法接受的增加是指能阻止将浆料组合物容易施用到底材上(例如通过喷涂)的这些增加。通常，浆料组合物中的有机稳定剂的存在量是大约0.1重量％到大约20重量％，基于该组合物的总重量计。在其他实施方案中为大约0.5重量％到大约15重量％。

如上所述，所述浆料通常是水性的。换句话说，它包括液体载体，主要是水，即胶体二氧化硅经常置于其中的介质。此处使用的“水性”指其中至少大约65％的挥发性组分为水的组合物。在一些实施方案中，至少大约80％的挥发性组分是水。因此，有限量的其他液体可以和水混合使用。其他液体或“载体”非限定性的例子包括醇，例如在主链中具有1-4个碳原子的低级醇如乙醇。卤代烃溶剂是另一例子。具体载体组合物的选择将取决于多种因素，例如：在用浆料处理底材过程中所要求的挥发速度、载体对浆料与底材间粘合性的影响、添加剂和其他组分在该载体中的溶解性、粉末在该载体中的“分散能力”、载体润湿涂层和改变浆料流变性的能力、以及操作要求、成本要求和环境/安全因素。本领域普通技术人员通过考虑这些因素可以选择最合适的载体组分。

所用液体载体的量通常为足以保持浆料的固体组分悬浮的最小量。取决于用来将浆料施用到涂层上的工艺，大于该程度的量可以用来调整浆料的粘度。通常，液体载体占到全部浆料的大约30重量％到大约70重量％。

多种其他组分可以用在该浆料中。它们中的大部分是化学加工和陶瓷加工领域公知的。这些添加剂非限定性的例子是增稠剂、分散剂、抗絮凝剂、防沉剂、消泡剂、粘结剂、增塑剂、软化剂、表面活性剂和润滑剂。通常，该添加剂以大约0.01重量％到大约10重量％的量使用，基于全部浆料的重量计。

对于其中浆料基于胶体二氧化硅和铝-硅合金的实施方案，在制备所述浆料中不存在关键的步骤。可以使用常规的混合设备，并且可以通过液体载体的添加来调节剪切粘度。所述成分的混合可以在室温下，或者在高到大约60℃的温度下，例如使用热水浴或其他工艺进行。进行混合直到得到的浆料均匀。如果使用上面提到的添加剂，则它们通常是在主要成分混合之后再进行加入，尽管这将部分地取决于所述添加剂的性质。

对于使用与铝基粉末和胶体二氧化硅协同的有机稳定剂的实施方案，通常使用确定的混合顺序。例如，在铝基粉末和水性载体的任何有意义的接触之前，有机稳定剂通常首先与铝基粉末进行混合。此时可以包括一个有限部分的胶体二氧化硅例如配方量的一半或更少，(并缓慢添加)来提高该混合物的剪切特性。在不存在大量的任何水性组分情况下，稳定剂和铝的初始接触大大增加了这种类型浆料的稳定性。

然后加入剩余部分的胶体二氧化硅并充分混入到所述混合物中。其他任选的添加剂也可以此时加入。在一些例子中，在加入剩余的胶体二氧化硅之前，可能理想的是等候一段时间，例如达到大约24小时或更长。这个等候时期可以增强稳定剂对氧化铝的“润湿”，但是并非总是必需的。本领域技术人员无需进行过多试验就可以确定等候时期对浆料稳定性的影响。混合温度如上所述。

上面所讨论的顺序可以应用到使用有机稳定剂的浆料。但是，其他用来混合所述成分的工艺也是可能的。例如，如果全部的主要成分被一起快速混合，那么铝组分和胶体二氧化硅之间的逆反应就会被防止或最小化。但是对该方法应当严密监控发生突然的温度和/或粘度增加。

所述的浆料可以通过本领域公知的多种技术施用到涂层上。该浆料可以例如被滑移浇铸、刷涂、浸涂、喷涂、倾注、滚涂或旋涂到涂层上。喷涂经常是最容易的将浆料施用到制品例如机翼的方法。该浆料的粘度可以通过改变所用的液体载体的量而轻易的进行调整来用于喷涂。喷涂设备是本领域公知的。任何涂覆用的喷枪应当是合适的，包括手动或自动的喷枪型式、空气喷和重力注入型式等等。调整不同的喷枪设置(例如压力和浆料体积)可以容易地进行来满足对具体的浆料喷涂操作的需要。

所述浆料可以施用一层或多层。多层有时可能是传输期望量的铝到涂层所必需的。如果使用一系列的涂层，可以在每一涂层沉积之后进行热处理来加速浆料挥发性组分的去除。在全部厚度的浆料施用后，可以进行一个另外的、非必要的热处理来进一步除去挥发性材料像有机溶剂和水。该热处理的条件部分地取决于浆料中的挥发性组分的种类。示例性的加热范围是在大约80℃到大约200℃的温度范围内加热大约5分钟到大约120分钟。更长的加热时间可以补偿更低的加热温度，反之亦然。

然后将经干燥的浆料加热到足以将铝扩散到涂层的期望部分中，即扩散到全部表面或其某些部分的温度。这个铝化步骤所需的温度将取决于多种因素，包括：涂层和底材的组成、浆料的具体组成和厚度和期望的提高铝浓度的深度。扩散温度通常在大约650℃到大约1100℃的范围内，而另外的实施方案使用大约800℃到大约950℃的温度。这些温度也足够高来完全除去所存在的任何有机化合物，例如稳定剂如丙三醇。所述扩散热处理可以通过任何常规工艺，例如在真空或氩气下在炉中加热来进行。

扩散热处理所需的时间将取决于上述的许多因素。通常，该时间从大约30分钟到大约8小时。在一些例子中，逐步的热处理是理想的。作为一个非常普通的例子，该温度可以升高到大约650℃，在这里保持一段时间，然后逐步升高到大约850℃。或者，该温度最初可以升高到一个开始温度，如650℃，然后连续地升高，例如每分钟1℃，在200分钟内达到大约850℃的温度。本领域技术人员(例如工作在包装铝处理领域的技术人员)将能够选择最合适的用于所给涂层和浆料的时间-温度范围。上述方法在将铝扩散到预先已经存在的涂层中时非常有效。所述的将铝扩散到贫Al涂层中增加了该涂层的Al含量，使得足以通过有利地不对底材产生不利相互作用的具体剥离方法来使得该涂层可被除去。由此，本领域明显受益于其成本的降低和元件使用寿命的增加。用于新用铝浸过的涂层的剥离方法在下面进行详述。

使用水性组合物来选择性的从底材上剥离所述新用铝浸过的涂层。用于一些实施方案的水性组合物包括具有式H_xAF₆的酸。在该化学式中，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga。下标x是1-6的数，并且更典型地为1-3。这种类型的材料是市售的，或者无需过多的努力就可以制备。在一些实施方案中，使用酸H₂SiF₆或H₂ZrF₆。在另外的实施方案中，使用H₂SiF₆。最后提到的材料具有几个名称，例如“氢氟硅酸”、“氟硅酸”和“六氟硅酸”。

还可以使用H_xAF₆酸的前体。此处使用的“前体”指的是任何能够被结合以形成所述的酸或它的二价阴离子AF₆ ^-2的化合物或者化合物类，或者在反应性条件下，例如热、搅拌、催化剂等等作用下能转化为该酸或者它的二价阴离子的化合物或者化合物类。因此，例如所述的酸可以在反应器中原位形成。

作为一个例子，所述的前体可以是金属盐、无机盐或有机盐，其中二价阴离子是离子键合的。非限定性的例子包括Ag、Na、Ni、K和NH₄ ⁺的盐以及有机盐，例如季铵盐。所述的盐在水溶液中分解产生所述的酸。在H₂SiF₆的情况中，可以使用的一种方便的盐是Na₂SiF₆。

本领域技术人员熟悉在水性组合物导致形成H_xAF₆的化合物的使用。例如，H₂SiF₆可以通过含硅化合物和含氟化合物的反应原位形成。含硅化合物的一个例子是SiO₂，而含氟化合物的一个例子氢氟酸(即水性氟化氢)。

当作为单一的酸使用时，H_xAF₆酸对于除去上述涂层是有效的，而对底材没有不利影响。通常，所用酸的量取决于多种因素例如要除去的涂层的组成和量、涂层材料在底材上的位置、底材的类型、底材和涂层的热史(例如内部扩散的程度)、底材曝露于处理组合物所使用的工艺、处理所用时间和温度和该酸在溶液中的稳定性。

通常，水性组合物中存在的H_xAF₆酸的量是大约0.05M到大约5M，这里M代表摩尔浓度。通常，该量为大约0.2M到大约3.5M。在H₂SiF₆的情况中，浓度经常为大约0.2M到大约2.2M。H_xAF₆酸和其他下述的组分的量可以通过观察具体组成对从底材上除去涂层的效果而容易地调整。

所述水性组合物可以包含至少一种附加酸，即除了所述的“主”酸H_xAF₆外的酸。附加酸的使用有时提高了从底材较不易接近区域的涂层除去，该区域倾向于贫所述酸溶液。在一些实施方案中，附加酸在纯水中具有小于大约3.5的pH。在另外的实施方案中，附加酸具有小于主酸(即H_xAF₆材料)的pH(在纯水中)的pH。因此，在H₂SiF₆的情况中，所述的附加酸可以是具有pH小于大约1.3的一种酸。

不同类型的酸可以用作该附加酸，例如无机酸或有机酸。非限定性的例子包括磷酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸、氢溴酸、氢碘酸、乙酸、高氯酸、亚磷酸、次膦酸、烷基磺酸(例如甲磺酸)，及前述任何的混合物。本领域技术人员根据所观察到的有效性和其他因素例如可获得性、与主酸的相容性、成本和环保考虑，可以选择最适的附加酸。此外，如同上面对主酸的前体所述的那样，可以使用该酸的前体(例如盐)。在本发明的一些实施方案中，附加酸选自磷酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸及其混合物。在另外的实施方案(例如当主酸为H₂SiF₆时)中，附加酸可以是磷酸。

附加酸的用量将取决于主酸的特性，以及取决于许多上述的因素。通常，附加酸在组合物中以大约0.1M到大约20M的量存在。在一些实施方案中(例如在磷酸的情况)，该范围为大约0.5M到大约5M。此外，其他实施方案所包括的附加酸为大约2M到大约4M的量。更长的处理时间和/或更高的处理温度可以补偿更低量的酸，反之亦然。很容易进行试验来确定最适的附加酸的量。

所述的水性组合物可以包括多种其他起到不同作用的添加剂。这些添加剂非限定性的例子是抑制剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、润湿剂、抗絮凝剂、稳定剂、防沉剂和消泡剂。本领域普通技术人员熟悉这样添加剂的具体类型和它们的有效用量。用于该组合物的抑制剂的一个例子是相对较弱的酸像上面提到的乙酸。这种材料倾向于降低组合物中主酸的活性。这在某些情况下是理想的，例如为降低底材表面蚀损的可能性。

不同的技术可以用来以所述水性组合物处理制品。例如，可以使用不同类型的喷枪用该组合物连续喷涂制品。可以使用单个喷枪。或者，可以使用一排枪，制品可以从这一排枪(或多排枪)旁边或从其中通过。在另外的可选实施方案中，该涂层去除组合物可以倾注到制品上(并连续再循环)。

在一些实施方案中，将制品浸入到水性组合物浴中。以这种方式的浸入(在任何容器中)通常允许水性组合物和被除去的涂层之间最大程度的相互接触。浸入时间和浴温将取决于上述许多因素，例如被除去的涂层的类型和在浴液中使用的酸(或多种酸)。通常，当底材浸入其中时，所述浴液保持大约室温到大约100℃的温度。在另外的实施方案中，该温度保持在大约45℃到大约90℃。浸入时间可以相当大地进行改变，但是通常在大约10分钟到大约72小时的范围，并且在一些实施方案中，为大约1小时到大约20小时。更长的浸入时间可以补偿更低的浴温。在从浴液中取出后(或在通过任何上面提到的技术与涂层接触之后)，底材通常在水中进行漂洗，所述水也包含其他的常规添加剂，例如润湿剂。

一种实施方案包括了电化学剥离系统来加速从底材上的涂层去除。图1示意性的图示了这样一种系统10，其包括电解液浴液容器12。所述的浴液包含电解液14，例如H_xAF₆的水性组合物，连同一种或多种前述的其他添加剂。电解液浴液容器12由任何适合的不与任何浴液组分反应的材料构成。只要容器12的尺寸足以容纳电极和电解液14，容器12的形状和容量就可以根据应用进行变化。本发明的电化学剥离系统包括至少一个电极。在图1中标出了两个电极16和18。电极的数量可以变化，这取决于多种因素，例如所处理制品的尺寸和形状。每个电极，16和18，被形成为合适的几何形状，该几何形状被构造成使电场指向涂覆制品20的表面。电极16和18通常是非消耗型的并且在整个电化学剥离过程中保持完整。

制品20(其待通过电化学剥离系统10而被剥离)被置于容器12中。制品20至少部分覆盖有一种或多种前述的涂层。将制品20置于电极16和18之间，并定位为使得可在电极16和18以及所选择的制品20的涂覆表面之间建立电场。电解液14以足以淹没部分制品20以及电极16和18的量传输到容器12中。如果制品20的一个部分22，例如涡轮元件的楔形榫头部分，不需剥离，这个部分可以保持在电解液14平面之上。或者，这个部分22可以被物理遮护以便屏蔽电场。另外的一种选择是将这个部分22上的电场减到最小，例如通过改变电极16和18的位置而减到最小。待进行电化学剥离的部分22应当淹没到电解液14中。

电源24在该电化学剥离系统中建立起电场。电源24通常为具有开关能力的直流(DC)。它经常在恒定电压模式下运转。电源24将电流经过线路26、28和30供给到电极16和18上。电极16和18连接到电源24的负极端。从制品20上的涂层剥离包括电解液14和该涂层反应。电解液14将电荷带到制品20上，并且在电流的作用下，涂层被从制品20剥离。

多种参数表征这种实施方案的剥离特征。这些参数影响材料的去除速度并因此影响该剥离方法的效率。非限定性的、示例性的参数是：电极几何形状、电源电压或电流(依赖于被控参数)、电解液浓度、溶剂组成、搅拌的使用、处理时间、制品20与电极16和18之间的距离和电解液14的温度。熟悉电化学加工技术的技术人员将熟悉许多涉及这个实施方案的剥离参数。

剥离参数可以在操作范围内变化。例如，DC电源24电压可以从微量电压(术语“微量”意思为小但是可测量的值)变到大约30V。电流有时为脉冲的，以允许带电离子副产物离开电极边界层。但是，脉冲电源的使用对这个实施方案并非关键。制品20与电极16和18之间的距离一般在大约0.1英寸(0.25cm)到大约10英寸(25.4cm)的范围变化。

电解液14的温度可以保持高到大约100℃。在一些实施方案中，该温度保持在大约50℃以下，在另外的实施方案中，该温度范围为大约5℃到大约30℃。

剥离时间(即在电解液中的浸入时间)可以相当大地变化。影响合适时间选择的因素包括要除去的涂层的组成以及它的微观结构、密度和厚度。对于更高密度和厚度的涂层，可以增加该电化学剥离的时间。通常，该时间为大约1分钟到大约36小时，并且在某些情况下，为大约5分钟到大约8小时。在一些其他例子中，浸入时间为大约10分钟到大约3小时。

通常，底材为金属性材料。在此使用的“金属性”指的是主要由金属或金属合金形成的底材，但是其也可包括一些非金属成分。金属材料非限定性的例子是包含至少一种选自铁、钴、镍、铝、铬、钛和包括前述任何一个的混合物(例如不锈钢)的元素的这些材料。

很经常地，该金属材料是超耐热合金。这样的材料以拉伸强度、抗蠕变力、抗氧化和耐腐蚀方面的高温性能而为人们所知。该超耐热合金典型地是镍基、钴基或铁基合金，尽管镍基和钴基合金在高性能应用方面更有利。基本元素，典型地为镍或钴，是超耐热合金中单个重量最大的元素。可例举的镍基超耐热合金包括至少大约40重量％的Ni和至少一种来自钴、铬、铝、钨、钼、钛和铁的组分。可例举的钴基超耐热合金包括至少大约30重量％的Co和至少一种来自镍、铬、钨、钼、钽、锰、碳和铁的组分。

底材的实际构造可以广泛地变化。作为一般例举，底材可以是家庭用品(例如炊具)的形式或印刷线路板底材。在许多实施方案中，超耐热合金底材为燃烧室衬垫、燃烧室圆顶、轮盖或者机翼的形式。机翼，包括叶片、喷嘴或翼，是典型的可以根据本发明实施方案进行剥离的底材。本发明在用于从底材的平面区域以及从曲线或不规则表面(其可以包括凹痕、空心区域或孔(例如膜冷却孔)上除去涂层中是有用的。

尽管本发明仅仅就有限数量的实施方案进行了详细描述，但是应当容易理解本发明不局限于这些公开的实施方案。更合适地，本发明可以被改进成包含此前未述及的许多变形、改变、替代或等价设置，只要其符合本发明的主旨和范围。另外，尽管已经描述了本发明的多种实施方案，但是应当理解本发明的方面可以仅仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不能被视为受限于前述的说明，而仅仅限于附加的权利要求的范围。

零件目录表

电化学剥离系统.....................................................10

电解液浴液容器.....................................................12

电解液.............................................................14

电极...............................................................16

电极...............................................................18

制品...............................................................20

部分...............................................................22

电源...............................................................24

线路...............................................................26

线路...............................................................28

线路...............................................................30

Claims (8)

1.一种用于从底材上选择性除去覆盖涂层的方法，其中所述涂层具有小于12重量％的铝含量以及对选择性剥离具有高的耐受性，包括：

将铝扩散到所述涂层中；和

将该涂层与水性组合物相接触，所述水性组合物包括具有式H_xAF₆的酸和该酸的前体中的至少一种，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x为1-6，其中将铝扩散到所述涂层中包括：

施用至少一层浆料到该涂层上，所述浆料基本上不含六价铬并且包含胶体二氧化硅和铝基粉末颗粒；和

在足以从该浆料中除去挥发性组分和使铝扩散到所述涂层中的条件下加热处理浆料。

2.权利要求1的方法，其中所述浆料进一步包含至少一种含至少两个羟基基团的有机稳定剂。

3.权利要求1或2的方法，其中所述水性组合物包含化合物H₂SiF₆或H₂ZrF₆。

4.权利要求1或2的方法，其中所述底材被浸入到所述水性组合物的浴液中。

5.权利要求4的方法，其中在底材浸于水性组合物浴液中时，使电流流过该水性组合物浴液。

6.权利要求1或2的方法，其中所述涂层包含MCrAl(X)，其中M是选自Ni、Co、Fe及其组合的元素；X是选自Y、Ta、Si、Hf、Ti、Zr、B、C及其组合的元素。

7.权利要求1或2的方法，其中所述底材是金属材料，该金属材料包含至少一种选自铁、钴、镍、铝、铬、钛和包括前述任何一种元素的混合物的元素。

8.权利要求7的方法，其中所述金属材料包含超耐热合金。