DE2717435C3

DE2717435C3 - Verfahren zum Entfernen eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat

Info

Publication number: DE2717435C3
Application number: DE2717435A
Authority: DE
Inventors: Maurice Little Stoke Fisher; Colin Gary Worle Weston-Super-Mare Lilly; Terence Walter Southmead Maber
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-20
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2717435A1; JPS5536708B2; FR2349663A1; JPS52145342A; FR2349663B1; GB1521783A; DE2717435B2; US4089736A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren 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 Vakuumauf dampfung oder Plasmaspritzen aufgebracht und weisen gewöhnlich eine Dicke von 100 um bis 150 um auf. Werden solche Überzüge verletzt, ist 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 sich bei dem überzogenen Substrat um eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk handelt. «0 Solche Schaufeln sind mit äußerster Genauigkeit gefertigt, und folglich können irgendwelche Oberflächendiskontinuitäten nicht toleriert werden. Außerdem bt es manchmal notwendig, einen überzug der genannten Art von einem Substrat zu entfernen, um « das Substrat nach kleinen Rissen oder dergleichen untersuchen zu können, die unter dem Überzug versteckt sein können.

Zur Entfernung derartiger überzüge finden hauptsächlich zwei Verfahren Anwendung, nämlich mecha- m> nisches Abtragen einerseits und chemische Auflösung andererseits. Das mechanische Abtragen stellt keine besonders wirksame Methode dar, da es langwierig ist und oftmals dazu führt, daß auch das Substrat in einem solchen Maße abgeschliffen wird, daß es nicht «,ί mehr überzogen werden kann. Die chemische Auflösung stellt deshalb ein wesentlich interessanteres Verfahren dar, da hiermit auch von auf andere Weise unzugänglichen Bereichen des Substrats Überzüge äußerst wirksam entfernt werden können. 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 Minimum verringert werden, daß zur Entfernung des Überzugs eine inhibierte Salzsäure verwendet wird. Ungünstigerweise ist jedoch die Geschwindigkeit der Zersetzung des Überzugs durch Salzsäure klein, solange nicht erhöhte Temperaturen Anwendung finden. Bei erhöhten Temperaturen neigt die Salzsäure jedoch auch zum Angriff auf das Substrat, und die Salzsäure muß eine so große Konzentration aufweisen, daß sorgfältige Absaugetechniken erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung eines Alurni-aium und Chrom zusammen mit Kobalt aufweisenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat zu finden, womit eine annehmbare Auf- !ösungsgeschwindigkeit des Überzugs bei nur minimalem Angreifen des Substrats erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein solches Verfahren 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:
Eisen-III-SuIfat 6% bis 14%

Salzsäure 3,5% bis 11 % Wasser Rest

Liegt der Eisen-III-Sulfatgehalt der Lösung unterhalb von 6%, so wird die Auflösungsgeschwindigkeit des Überzugs unerwünscht langsam, und es kann sogar vorkommen, daß die Auflösung gar nicht in Gang kommt. Liegt der Eisen-III-Sulfatgehalt oberhalb von 14%, so neigt die Lösung zum Angreifen des Substrats. Der bevorzugte Eisen-III-Sulfatgehalt 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 Hegt der Salzsäuregehalt oberhalb von 11 %, so wird das Substrat angegriffen. Der bevorzugte Salzsäuregehalt liegt im Bereich zwischen 7% und 9%.

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

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend näher beschrieben.

Lin das Substrat bildendes Bauteil bestand aus einer hitzebestätidigen Nickelbasislegierung mit folgender gewichtsmäßiger Zu*ammensetzung:
Kobalt 14.5% bis 16%

Molybdän 2,7% bis 3,5% Aluminium 5.0% bis 5.9%

Titan 4.7% bis 5,6%

Chrom 9.5% bis 10,5%

Nickel Rest

Das Substrat war mit einer Kobalt-Chrofn-Aluminium-Legierung überzogen, die etwa folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung besaß:
Chrom 25%

Aluminium 10%

Yttrium 0,5%

Kobalt Rest Der Überzug war durch Vakuumaufdampfung auf-

gebracht und hatte eine EKcke von 100 um bis ISO 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 Verfahren zum Entfernen des Überzugs umfaßte folgende Verfahrensschritte:

1. Entfetten der Schaufeln in Trichloräthylen-Dampf;

2. Abdecken der Schaufelfüße und der Fußplatten mit Klebeband;

3. Sandstrahlen der freizulegenden Schaufelblätter mit 120/220-Aliiminiiimoxidsand;

4. Entfernung der Klebebandabdeckungen und Abblasen des Staubes mit sauberer Druckluft;

5. Abdecken der Schaufelfüße und Fußplatten mit säurebeständigem Lack und Trocknen desselben während mindestens 30 min;

6. Einsetzen der Schaufeln in einen perforierten Kunststoffbehälter bei vorzugsweise vertikaler Lage der Schaufeln;

7. Eintauchen des perforierten, die Schaufeln enthaltenden Kunststoffbehälters in die nächstehend beschriebene Ätzlösung während einer Stunde. Ein liter Lösung reicht für die Entfernung von 0,04 m² des Überzugs aus. Die in einem Kunststoff- oder Glasbehälter befindliche und auf einer Temperatur von 50° C gehaltene Ätzlösung wies folgende gewichtsmäßige Zusammensetzung auf:

Eisen-ni-Sulfat

Salzsäure 7,2%

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 reaktionsbehindemden 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.;

IC. 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. fet 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;

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

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

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:
Eisen-in-Sulfat 6% bis 14%

Salzsäure 3,5 % bis 11 %

Wasser Rest

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ιϊ kennzeichnet, daß die Lösung 8% bis 10% Eisen-m-Sulfat enthält

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

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

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