CN1136336C - 航空发动机钢制叶片低温渗铝层化学去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了用化学方法去除零件低温渗铝层的方案，该方案中使用了由氢氧化钠或氢氧化钾、硝酸钠或硝酸钾、高锰酸钾和有机酸盐构成的清除液。该溶液既能快速去除渗铝层，导致渗层与基体分界点基体钝化，又可在氧化剂的作用下快速地将无机硅酸盐高分子膜层中的-Si-O-Si-键打断，破坏或溶解膜层。该方法特点是只需将零件在溶液中浸渍数分钟，再用清水冲洗干净，烘(吹)干即可。省时省力，对基材无不利影响。

Description

航空发动机钢制叶片低温渗铝层化学去除方法

技术领域：

本发明涉及一种化学去除航空发动机钢制叶片低温渗铝复合涂层的生产方法。

背景技术：

发动机钢制叶片复合涂层是由低温渗铝层加改性硅酸盐陶瓷面层构成。低温渗铝层的化学成分主要是Fe₂Al₅和FeAl₃。检测表明，渗铝层的厚度为12μm左右。一般情况下在基体11μm深处，Al浓度达6％，越接近表面Al浓度越高，表面层高达68％，而在基体下16-20μm深处开始为基材本身成份，因此，整个渗铝层从化学成分上看是Fe基中富含Al、Cr。

改性硅酸盐盐陶瓷面层则是在渗铝层表面，均匀地涂或喷制一层厚约2～6μm的硅酸盐，并经脱水而形成的-Si-O-Si-键无机高分子膜层，作为复合涂层表面一个重要的机械阻挡层，紧密地附着于渗铝层并对其提供耐冲刷性能。

但是，对这样一种复合涂层，却未见文献报道过化学去除方法。有些生产单位采用机械抛光或金相砂纸手工打磨，也有的单位采用吹砂、喷丸之类的机械方法。但这样的方法存在着劳动强度大，效率低，基体尺寸不易控制的弊端，极不适应于批量生产，特别是带涂层零件返修时的批量生产。因此，研究低温渗铝复合涂层的去除不仅是生产过程中涂层返修时整个完整方法的一部分，而且也是解决叶片翻修中首先要遇到的必不可少的重要工序。

发明内容：

本发明的任务是研制一种在不损伤航空发动机钢制叶片基体的前提下有效去除叶片上低温渗铝复合涂层的化学方法。

本发明的方法较好地完成了上述设计任务，其特征在于是用一种可致基体材料钝化，而又能较彻底地清除低温渗铝复合涂层的化学清洗液去除叶片表面复合涂层的方法。在方法中使用的化学清洗液是一种碱性清洗液，其配制方法如下：

一、配制碱性溶液

配方按重份如下：

氢氧化钠或氢氧化钾                     30～200

硝酸钠或硝酸钾                         20～100

高锰酸钾                               10～60

草酸钠或柠檬酸钠                       1～20

水                                     620～939

二、该碱性溶液的配制方法是：

先在溶器中加入500份自来水，再按配方选择加入草酸钠或柠檬酸钠，搅拌、溶解均匀后趁热加入硝酸钠或硝酸钾，待溶液冷却至室温后加入高锰酸钾，搅拌均匀，加水至总重量为1000份，混合均匀后即得到所需的碱性溶液；

三、清洗去除复合涂层的操作方法：

在一可蒸汽加热或电加热，并带抽风系统的钢槽内配制足够的溶液，将清洗溶液加热到80～100℃，用不锈钢筐装入带渗铝层的叶片，并吊入加热的溶液中，保持5～10分钟，将不锈钢筐吊出，直接浸入自来水中洗清，然后再用不低于60℃的热水冲洗。

这种溶液不仅达到了既能快速去除渗铝层，在渗铝层与基体分界点导致基体钝化，还在氧化剂的作用下能快速地将无机硅酸盐高分子膜层中的-Si-O-Si-键打断，破坏或溶解膜层。这就是本化学法去除复合除层的机理。本化学方法去除复合涂层方法的优点，是只需将叶片在规定的溶液中浸渍数分钟，再用水冲洗干净、烘干即可，省时省力，对基材无不利影响。

为了使叶片上的渗铝层去除得更彻底，本发明还包括在用碱性溶液除膜处理后，进一步用一种除膜液去除残留于叶片表面反应物的除膜方法，也就是在叶片经碱溶液浸泡，化学复合涂层从叶片基体上脱离后，再用除膜液清洗掉叶片表面产生的反应物，其特征在于：

一、除膜液配方按重量份如下：

氢氧化钠或氢氧化钾                    10～60

硝酸钠或硝酸钾                        5～30

三聚磷酸钠                            10～20

水                                    890～975

二、配制除膜液的方法如下：

先在一定量的水中按配方份额加入三聚磷酸钠，溶解后再分别加入其它两种化学药品，先后不论，加水溶解均匀后再加水至1000份备用。

三、除膜操作方法：

在一恒电压为12V，阳极电流为3-6A/分米²的条件下将叶片接在阳极上，阴极采用不锈钢板，不锈钢板面积与叶片面积之比为1∶1，将溶液加热到40～60℃，将叶片浸入溶液中，浸泡1～3分钟后取出叶片，在不低于60℃的热水中冲洗干净，经压缩空气吹干即可。

本发明采用含强氧化性的碱溶液将叶片上渗铝复合渗涂层去掉，保证了叶片基体尺寸和强度均不受影响，为保证多次渗铝方法的可靠性、先进性、可操作性作出了重要贡献。

具体实施方式：

下面举出实施例：

例1：

在不锈钢容器中加入500kg自来水，再加入5kg草酸钠，40kg氢氧化钠，搅拌、溶解均匀后趁热加入硝酸钠20kg待溶液冷却至室温后加入20kg高锰酸钾搅拌均匀，加水至总重量为1000kg，混合均匀后即得所需要的1000kg碱性溶液。

将该溶液注入A3钢槽内，加热到80℃，用不锈钢筐装入翻修叶片，并浸入到加热的溶液中浸渍6分钟，吊出、浸入自来水中冲洗，然后再用不低于60℃的热水冲洗，并用压缩空气吹干。

例2：

一、在有电加热管和抽风系统的A3钢槽内配制碱性清洗溶液。在槽钢中先注入500kg自来水，再加入20kg柠檬酸钠，待其溶解后加入氢氧化钾180kg，搅拌、溶解后趁热加入硝酸钾100kg，搅拌均匀，冷至室温后加入40kg高锰酸钾，加水160kg，溶解均匀后即制得1000kg碱性清洗液。备用。

二、在可加热不锈钢槽中制备阳极除膜液。先注入500kg自来水，加入三聚磷酸钠20kg，溶解后再加入氢氧化钾50kg和硝酸钠20kg，加水410kg充分搅拌，溶解后即制得1000kg阳极除膜液。

三、清除复合涂层操作。将叶片装入不锈钢筐，并吊入加热到100℃的热碱性清洗液中浸没8分钟后吊出，直接浸入自来水中清洗，然后再用60℃的热水冲洗，并进入下道除膜工序。

四、阳极除膜操作。在恒电压为12V，阳极直流电流为5A/dm²的条件下，将叶片接在阳极上，阳极用不锈钢板，叶片与阳极不锈钢板面积之比为1∶1。将叶片和不锈钢板浸没在加热到50℃的阳极除膜液中浸泡3分钟后取出，并在65℃的热水中冲洗干净，压缩空气吹干，即完成了对低温渗铝复合涂层的彻底清除工艺。

Claims (4)

1、航空发动机钢制叶片低温渗铝复合涂层化学去除方法，其特征在于可加热并带抽风系统的钢槽内配制足够的碱性清洗溶液，将溶液加热到80～100℃，用不锈钢筐装入带渗铝层的叶片，并浸入加热到上述温度的溶液中浸渍5～10分钟、吊出、浸入自来水中冲洗，冲洗后再用不低于60℃的热水冲洗，并用压缩空气吹干，

其中使用的碱性溶液的配方按重量份如下：

氢氧化钠或氢氧化钾                    30～200

硝酸钠或硝酸钾                        20～100

高锰酸钾                              10～60

草酸钠或柠檬酸钠                      1～20

水                                   620～939。

2、如权利要求1所述的航空发动机钢制叶片低温渗铝复合涂层化学去除方法，其特征在于用热碱性溶液浸泡叶片，该碱性溶液的配置方法是：先在容器中加入500份自来水，再按配方选择加入草酸钠或柠檬酸钠，搅拌，溶解均匀后趁热加入硝酸钠或硝酸钾，待溶液冷却至室温后加入高锰酸钾，搅拌均匀，加水至1000份，混合均匀后即得所需碱性溶液。

3、如权利要求1所述的航空发动机钢制叶片低温渗铝复合涂层化学去除方法，其特征在于，在用上述碱性溶液去除涂层后，进一步用一种除膜液将残留于叶片表面的反应物彻底清除掉，该除膜液配方按重量份如下：

氢氧化钠或氢氧化钾                         10～60

硝酸钠或硝酸钾                             5～30

三聚磷酸钠                                 10～20

水                                        890～975。

4、如权利要求3所述的航空发动机钢制叶片低温渗铝复合涂层化学去除方法，其特征在于采用除膜液清洗的配制方法如下：

先在500份的水中按配方份额加入三聚磷酸钠，溶解后再分别加入其它两种化学药品，先后不论，溶解均匀后加水至总重量1000份即得除膜液，

除膜操作方法：

在一恒电压为12V，阳极电流为3-6A/dm²的条件下将叶片接在阳极上，阴极采用不锈钢板，不锈钢板面积与叶片面积比为1∶1，将溶液加热到40～60℃，对叶片处理1～3分钟之后取出叶片，在不低于60℃的热水中冲洗干净，经压缩空气吹干即可。