CN1702196A - 从超级合金制品上化学除去金属氧化物涂层的方法 - Google Patents

Abstract

一种从超级合金燃气轮机发动机组件表面除去原始金属氧化物涂层的方法。使涂覆有金属氧化物涂层的组件与可除去涂层的水溶液在约170°F(67℃)至约210°F(99℃)下接触，该溶液优选含有以重量计约10－25％的碱金属氢氧化物，约1－8％的链烷醇胺以及约0.5－5％的葡萄糖酸盐，接触时间足够长，以至于使得通过温和的机械方式就可以从超级合金制品上除去氧化物涂层。金属氧化物涂层可以包括一或多个金属氧化物层，如氧化铬层和氧化铝层。

Description

从超级合金制品上化学除去金属氧化物涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种从超级合金制品上除去金属氧化物涂层的方法。

背景技术

在航空燃气轮机(喷气)发动机中，将空气吸入发动机前部，并用轴流式压缩机压缩。轴流式压缩机包括许多压缩机级。每个压缩机级包括多个安装在压缩机盘上的压缩机叶片，压缩机盘依次安装在一根旋转轴上。

在许多早期的燃气轮机发动机形式中，压缩机叶片由未涂覆的金属制成。随着燃气轮机发动机技术的进步以及操作温度的提高，必须涂覆压缩机叶片来防止长期运行中金属发生氧化。涂层没有必要象涡轮叶片上使用的环境涂层或热障涂层那样起到保护或阻止高温燃烧气体影响的作用，但是必须在中等温度下提供氧化保护。已经选择在无机粘合剂存在下处理的铬和铝氧化物涂层用于涂覆某些发动机的高压压缩机级的叶片。

将金属氧化物涂层涂覆在燃气轮机发动机的压缩机叶片、高压涡轮机盘和密封件、以及其它部件上时应当满足特定的标准，来确保部件上的金属氧化物涂层在整个和延长的使用寿命中性能良好。当没有根据规定进行正确的涂覆，或者涂覆过程中产生了瑕疵时，通常在重新涂覆氧化物涂层之前，将金属氧化物涂层从部件上彻底除去，直到基底金属。

优选使用一种化学方法来从燃气轮机发动机的超级合金压缩机叶片、高压涡轮机盘和密封件、其它部件上除去最初涂覆的氧化物涂层。本发明提供一种用于从燃气轮机发动机部件上除去氧化物涂层的改进的方法。

发明内容

本发明涉及一种从超级合金制品上除去金属氧化物涂层的方法，包括下列步骤：1)提供一种具有表面的超级合金制品，以及在该表面上具有至少一种氧化物涂层；其中超级合金制品没有在燃气轮机发动机的操作条件下使用过；以及2)使该制品与可除去涂层的水溶液在约170°F(67℃)至约210°F(99℃)下接触，接触时间足够长，使得通过温和的机械方式就可以从超级合金制品上除去氧化物涂层，可除去涂层的溶液以重量计包括：a)约10-25％的碱金属氢氧化物，b)约1-8％的链烷醇胺，以及c)约0.5-5％的葡萄糖酸盐。

具体实施方式

本发明提供一种从超级合金制品上除去氧化物涂层的技术。本方法可用于很多种有利地涂覆金属氧化物涂层的超级合金制品，包括超级合金压缩机叶片，以及高压涡轮机盘和密封件。本发明用于除去没有正确地根据标准来涂覆、或者在涂覆工艺之后涂层中出现瑕疵的金属氧化物层是很有用的。本发明提供一种用于在重新涂覆金属氧化物之前，通过单一化学处理步骤就可以从制品上彻底除去金属氧化物涂层直到基底金属的组合物。

在本发明的第一个实施方案中，提供一种方法，在制品用于可使其暴露在高温下的操作环境之前，从燃气轮机发动机中使用的超级合金制品上除去原始的氧化物涂层。本方法主要是基于化学清洗，不使用喷砂或喷珠处理。本方法可化学除去一或多种原始的金属氧化物涂层，而不使用喷砂或喷珠处理，并且对于该制品位于下层的基底金属相对温和。该实施方案假设金属氧化物涂层基本上是“新涂覆的”或原始的、表示这些氧化物层和涂层未经暴露在高温下，如通常的发动机操作中所经历的那些条件，其会使氧化物涂层硬化和凝固。本发明不意图在制品暴露于发动机操作温度下之后除去金属氧化物涂层。

在一个优选的可以使用本发明的应用中，在超级合金基底制造或重新磨光过程中，一或多种金属氧化物涂层或密封层可能会被沉积在该超级合金基底的表面。如果必须将已经涂覆的任一个或多个涂层从基底上除去，在使用制品之前，可以通过在一个第一步骤中使制品与可除去涂层的溶液接触来从制品上除去金属氧化物涂层，接触时间足够长，使得通过温和的机械方式就可以从超级合金制品上除去一种或多种氧化物涂层。可除去涂层的溶液优选保持在约170°F(67℃)至约210°F(99℃)的温度下。通常，制品与溶液的接触步骤持续至少约1小时，更优选约1-约2小时。

可除去涂层的溶液以重量计包括：a)约10-25％的碱金属氢氧化物，b)约1-8％的链烷醇胺，以及c)约0.5-5％的葡萄糖酸盐。链烷醇胺可选自二烷醇胺、三烷醇胺及其混合物。二烷醇胺可包括二乙醇胺、二丙醇胺、二异丙醇胺、乙醇丙醇胺、双(氨乙基)胺、双(氨丙基)胺，通常为二乙醇胺。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，通常为三乙醇胺。典型的链烷醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺的混合物。

葡萄糖酸盐可选自碱金属葡萄糖酸盐和碱土金属葡萄糖酸盐，通常为碱金属葡萄糖酸盐。碱金属盐可以是钠盐、钾盐和锂盐，通常为钠盐。碱土金属盐可以是钙盐和镁盐。

可除去涂层的溶液更典型包括约12-20％的碱金属氢氧化物，约1.5-5％的链烷醇胺，以及约1-3％的葡萄糖酸盐。可除去涂层的溶液可以通过组合水中的单独化合物，或者用约1份浓缩产品比10份水，更典型约3份浓缩产品比5份水的比例稀释浓缩产品来制备。一种优选的浓缩产品包括65-75％的氢氧化钠，5-15％的三乙醇胺，2-5％的二乙醇胺，以及约5-10％的葡萄糖酸钠，并且以干产品TurcoT-4181的形式存在，或者以更稀的液体产品TurcoT-4181L的形式存在，这两种产品来自Henkel Surface Technologies of Madison Heights，Ml的分公司Turco Products，Inc.。

接着对制品表面进行目测。如果还残存有金属氧化物涂层的任何痕迹，可以重复进行第一步骤，直到观察不到金属氧化物涂层为止。

将制品从可除去涂层的溶液中移出，并且，在第二步骤b)中，通常在室温下用水流喷射或者浸入水中冲洗。如果观察到制品表面有松散的金属氧化物涂层残迹，可以改用或者另外使用最低温度为160°F(71℃)的去离子水来进行冲洗。也可以通过用非金属的软鬃毛刷或者非金属软垫，如Scotch Brite软垫来刷制品的表面以除去表面上松散的残迹。

之后，制品表面可作好重新涂覆一或多种金属氧化物涂层的准备。

本发明已经在具有原始三层涂层的高压涡轮盘和密封件上实施。下层的基底金属是Rene’88DT合金。第一层是来自Sermethch的名称为Sermetel 1718的在铬酸盐-磷酸盐无机粘合剂中的氧化铝，第二层是来自Sermethch的名称为Sermaseal 1076HS的在无机粘合剂中的氧化铬。第三层是也来自Sermethch的名称为Sermaseal 565的铬酸盐-磷酸盐密封剂。本发明有效地除去了原始的三层涂层。

不受任何理论的约束，据信可除去涂层的溶液攻击金属氧化物涂层中的粘合剂系统，导致涂层的层从合金基底的表面脱落。一旦从基底脱落，可以用水和/或尼龙刷将氧化铝涂层轻轻除去。

该除去涂层的方法不会机械地改变制品的表面，因此，并不妨碍随后对制品进行检测。对表面唯一的机械处理是任选的轻刷。

尽管为了叙述的目的已经对本发明的特定实施方案进行了详细的描述，在不偏离本发明精神和范围的情况下还可以进行各种修改和改进。因此，本发明并不局限于所附的权利要求书。

Claims (10)

1、一种从超级合金制品除去金属氧化物涂层的方法，包括如下步骤。

1)提供一种具有表面的超级合金制品，该表面上具有至少一种氧化物涂层；其中该超级合金制品没有在燃气轮机发动机的操作条件下使用过；以及

2)使该制品与可除去涂层的水溶液在约170°F(67℃)至约210°F(99℃)下接触，接触时间足够长，以至于使得通过温和的机械方式就可以从超级合金制品上除去氧化物涂层，可除去涂层的溶液以重量计包括：

a)约10-25％的碱金属氢氧化物，

b)约1-8％的链烷醇胺，以及

c)约0.5-5％的葡萄糖酸盐。

2、根据权利要求1所述的方法，其中该氧化物涂层选自氧化铝涂层、氧化铬涂层及其混合物。

3、根据权利要求1所述的方法，其中该氧化物涂层包括多个选自氧化铝涂层和氧化铬涂层的层。

4、根据权利要求1所述的方法，其中使制品与溶液接触的步骤进行至少约1小时。

5、根据权利要求1或5所述的方法，其中链烷醇胺选自二链烷醇胺、三链烷醇胺及其混合物。

6、根据权利要求5所述的方法，其中二链烷醇胺包括二乙醇胺，三链烷醇胺包括三乙醇胺，并且其中链烷醇胺选自二乙醇胺、三乙醇胺及其混合物。

7、根据权利要求1所述的方法，还包括冲洗制品的步骤。

8、根据权利要求7所述的方法，其中该温和的机械方式包括用尼龙刷来扫刷经过冲洗的制品。

9、根据权利要求1所述的方法，其中该可除去涂层的溶液包括约12-20％的碱金属氢氧化物，约1.5-5％的链烷醇胺，以及约1-3％的葡萄糖酸盐，并且其中链烷醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺的混合物，葡萄糖酸盐包括葡萄糖酸钠。

10、根据权利要求1所述的方法，其中该制品选自压缩机叶片、高压涡轮机盘以及高压涡轮机密封件。