DE2717435A1

DE2717435A1 - Verfahren und loesung zum entfernen eines aluminium und chrom zusammen mit kobalt enthaltenden ueberzugs von einem aus einer nickelbasislegierung bestehenden substrat

Info

Publication number: DE2717435A1
Application number: DE19772717435
Authority: DE
Inventors: Maurice Fisher; Colin Gary Lilly; Terence Walter Maber
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1977-11-10
Also published as: JPS5536708B2; JPS52145342A; FR2349663A1; GB1521783A; FR2349663B1; DE2717435B2; US4089736A; DE2717435C3

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. R. HOLZE!

ELSKR- strasbb4* 8Θ00 AUOSBUUG

TELEFON 010478 TELKX 833201 patol d

Augsburg, den 19. April 1977

Rolls-Royce Limited, 65 Buckingham Gate, London 3WlE 6AT,

England

Verfahren und Lösung zum Entfernen eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden

Substrat

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Die Erfindung bezient sich auf ein Verfahren und eine Lösung zum Entfernen von Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzügen von aus Nickelbasislegierungen bestehenden Substraten.

Zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit werden aus NicKelbasislegierungen bestehende Substrate oftmals mit einer dünnen Überzugsschicht aus einer Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugslegierung versehen. Diese überzüge werden beispielsweise durch Vakuumaufdampfung oder Plasmaspritzen aufgebracht und weisen gewöhnlich eine Dicke von lüü Arn ois It)OAm auf. Werden solche Überzüge verletzt, it es gewöhnlich notwendig, den gesamten restlichen überzug vom Substrat zu entfernen, bevor ein neuer vollständiger überzug aufgebracht werden kann. Dies ist beispielsweise wesentlich, wenn es sicn bei dem überzogenen Substrat um eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk nandelt. Solche ocnaufeln sind mit äußerster Genauigkeit gefertigt und folglich können irgendwelche Oberflächendiskontinuitäten nicht toleriert v/erden. Außerdem ist es manchmal notwendig, einen Überzug der genannten Art von einem Substrat zu entfernen, um das Substrat nach kleinen Rissen oder dergleichen untersuchen zu

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Können, die unter dem überzug versteckt sein köTmen.

Zur Entfernung derartiger Überzüge finden hauptsächlich zwei Verfanren Anwendung, nämlich mechanisches Abtragen einerseits und chemiscne Auflösung andererseits. Das mechanische Abtragen stellt keine besonders wirksame Methode dar, da es langwierig ist und oftmals dazu führt, daß auch das SuDstrat in einem solcnen Maße aDgeschliffen wird, daß es nicht mehr überzogen werden kann, üie cnemiscne Auflösung stellt deshalb ein wesentlich interessanteres Verfahren dar, da hiermit auch von auf andere Weise unzugänglichen Bereichen des Substrats überzüge äußerst v/irksam entfernt werden kennen. Es ist dabei jedoch wichtig, die Auflösung des Überzugs ohne wesentlichen Angriff auf das Substrat zu erreichen. Ein Angreifen des Substrats kann dadurch auf ein :!inimum verringert werden, daß zur iintfernung des Überzugs eine gehemmte Salzsäure verwendet wird. Ungünstigerweise ist jedoch die Geschwindigkeit der Zersetzung des Überzugs durch Salzsäure klein, solange nicht erhöhte Temperaturen Anwendung finden, nei erhöhten Temperaturen neigt die Salzsäure jedoch auch zum Angriff auf das Substrat, und die Salzsäure muß eine so große Konzentration aufweisen, daß sorgfältige Rauchabzugstechniken

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erforderlicn sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfanren und eine Lösung zur Entfernung eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt aufweisenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat zu finden, womit eine annehmbare Auflösungsgeschwindigkeit des Überzugs bei nur minimalem Angreifen des Substrats erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein solches Verfanren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Überzug versehene Substrat zum Zweck der Auflösung des Überzugs in eine Lösung eingetaucht wird, die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung aufweist :

Eisensulfat 6 % bis I¹I %

Salzsäure 3,5? bis 11 %

Wasser Rest

Liegt der Eisensulfatgehalt der Lösung unterhalb von 6 %_t so wird die Auflösungsgeschwindigkeit des Überzugs unerwünscht langsam und es kann sogar vorkommen, daß die Auflösung gar nicht in Gang kommt. Liegt der Eisensulfatgehalt oberhalb von 14 %, so neigt die

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Lösung zum Angreifen des Substrats. Der bevorzugte Eisensulfatgehalt liegt im Bereich zwischen 8 % und 10 %.

Ähnlich verhält es sich mit dem Salzsäuregehalt. Liegt der Salzsäuregehalt unterhalb von 3,5 %, so wird die Auflösungsgeschwindigkeit des Überzugs unerwünscht gering, und liegt der Salzsäuregehalt oberhalb von 11 %_t so wird das Substrat angegriffen. Der bevorzugte Salzsäuregehalt liegt im Bereich zwischen 7 % und 9 %.

Die Temperatur der Ätzlösung kann zwischen 15 ⁰C und 75 °C gehalten werden. Vorzugsweise liegt die Temperatur im Bereich von 45 ⁰C und 55 °C.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend näher beschrieben.

Ein das Substrat bildendes Bauteil bestand aus einer hitzebständigen Nickelbasislegierung mit folgender gewichtsmäßiger Zusammensetzung:

Kobalt lit, 5 % bis 16 %

Molybdän 2,7 % bis 3,5?

Aluminium 5,0 % bis 5,9?

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Titan	4 7	%	bis	5,6 %
Chrom	9,5	&	bis	10,5*
Nickel	Rest

Das Substrat war mit einer Kobalt-Chrom-Aluminium-Legierung überzogen, die etwa folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung besaß:

Chrom	25 *
Aluminium	10 %
Yttrium	0,5%
Kobalt	Rest

Der überzug war durch Vakuumaufdampfung aufgebracht und natte eine Dicke von 100 am bis 150 um. Bei dem Bauteil handelte es sich um eine Turbinenschaufel eines Gasturbinentriebwerks und der überzug mußte infolge einer Verletzung desselben durch eine im Betrieb aufgetretene Beschädigung entfernt werden, um das Substrat untersuchen und anschließend einen neuen überzug aufbringen zu können.

Das Verfanren zum Entfernen des Überzugs umfaßte folgende Verfahrensschritte:

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1) Entfetten der Scnaufeln in Trichloräthylen-Dampf;

2) Abdecken der Schaufelfüße und der Fußplatten mit Klebeband;

3) Sandstrahlen der freizulegenden Schaufelblätter mit 120/220-Aluminiumoxidsand;

k) Entfernung der Klebebandabdeckungen und Abblasen des otaubes mit sauberer Druckluft;

b) Abdecken der Scnaufelfüße und Fußplatten mit säurebeständigem Lack und Trocknen desselben während mindestens 30 min;

6) Einsetzen der 3cnaufeln in einen perforierten Kunststoffbehälter bei vorzugsweise vertikaler Lage der Scnaufeln;

7) Eintauchen des perforierten, die Schaufeln enthaltenden Kunststoffbehälters in die nachstehend bescnriebene Ätzlösung während einer Stunde. Ein Liter Lösung reicht für die
Entfernung von 0,04 m^d des Überzugs aus. Die

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in einem Kunststoff- oder Glasbehälter befindliche und auf einer Temperatur von 50 ⁰C gehaltene Ätzlösung wies folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung auf:

Eisensulfat 10 %

Salzsäure 7,22

Wasser Rest

8) Herausnehmen des die Schaufeln enthaltenden Kunststoffbehälters aus der Ätzlösung, Abtropfenlassen, Spülen der Schaufeln in kaltem fließendem Wasser, Abbürsten mit einer weichen Bürste zur Entfernung einer gegebenenfalls reaktionsbehindernden Schicht, die sich auf der Schaufeloberfläche gebildet haben kann.

9) Erneutes Einsetzen der Schaufeln in einen perforierten Kunststoffbehälter wie im Schritt 6), sodann Eintauchen in frische Ätzlösung nach dem Schritt 7) während einer Stunde, anschließend Spülen und Bürsten gemäß Verfahrensschritt 8).

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10) Prüfen der Schaufeln, ob der Überzug abgeätzt ist, wobei in diesem Fall die Kornstruktur des Substratmaterials sichtbar ist. Ist der Überzug noch nicht vollständig abgeätzt, Wiederholen des Verfahrensschrittes 9) (oder späteres mechanisches Polieren zur Beseitigung noch vorhandener Überzugsspuren).

11) Ist der Überzug vollständig entfernt, sorgfältiges Spülen der Schaufeln in kaltem fließendem Wasser;

12) Nachspülen der Schaufeln in sauberem heißem Wasser und Trockenblasen mit sauberer Druckluft;

13) Entfernen des Schutzlackes in geeignetem Lösungsmittel wie beispielsweise Trichloräthylen;

I¹O Einlegen der Schaufeln über Nacht in kaltes Wasser, welchem etwas Ammoniaklösung zur Neutralisierung von eventuell vorhandenen Säureresten beigesetzt sein kann.

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15) Spülen der Schaufeln in kaltem fließendem Wasser, sodann Nachspülen in sauberem heißem Wasser und Trockenblasen mit sauberer Druckluft.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem überzug versehene Substrat zum Zwecke der Auflösung des Überzugs in eine Lösung eingetaucht wird, die folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung aufweist:

Eisensulfat 6 % bis 14 %

Salzsäure 3,5 % bis 11 %

Wasser Rest

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 8 % bis 10 % Eisensulfat enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 7 % bis 9 % Salzsäure enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung auf einer Temperatur zwischen 15 °C und 75 °C gehalten wird.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung auf einer Temperatur zwischen 45 °C und 55 °C gehalten wird.

6. Lösung zum Entfernen eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat, gekennzeichnet durch folgende gewicntsmäßige Zusammensetzung:

Eisensulfat 6 % bis 14 %

Salzsäure 3,52 bis 11 %

Wasser Rest

7. Lösung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung:

Eisensulfat 8 % bis 10 %

Salzsäure 7 % bis 9 %

Wasser Rest

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8. Lösung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung:

Eisensulfat 10 %

Salzsäure 7,2$

Wasser Rest

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