DE60030197T2 - Verfahren zum Entfernen von Aluminidüberzügen von Substraten - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Aluminidüberzügen von Substraten Download PDF

Info

Publication number
DE60030197T2
DE60030197T2 DE60030197T DE60030197T DE60030197T2 DE 60030197 T2 DE60030197 T2 DE 60030197T2 DE 60030197 T DE60030197 T DE 60030197T DE 60030197 T DE60030197 T DE 60030197T DE 60030197 T2 DE60030197 T2 DE 60030197T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acid
aluminide
coating
substrate
platinum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60030197T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60030197D1 (de
Inventor
Leo Spitz Petersburgh MacDonald
D. Cincinnati Sangeeta
Mark Alan Hamilton Rosenzweig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Application granted granted Critical
Publication of DE60030197D1 publication Critical patent/DE60030197D1/de
Publication of DE60030197T2 publication Critical patent/DE60030197T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/20Acidic compositions for etching aluminium or alloys thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/30Acidic compositions for etching other metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/44Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein metallurgische Verfahren. Insbesondere ist sie gerichtet auf Behandlungsverfahren für Substrate auf Metallbasis.
  • Eine Vielzahl von speziell formulierten Beschichtungen wird oftmals verwendet, um Metallteile zu schützen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, z.B. Metallteile, die aus Superlegierungen gemacht sind. Z.B. werden oftmals Aluminidbeschichtungen verwendet, um Superlegierungen Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, die als eine Bindeschicht zwischen dem Superlegierungssubstrat und einer thermischen Barrierebeschichtung (TBC) dienen können.
  • In einem Verfahren zur Ablagerung einer Aluminidbeschichtung wird eine sehr dünne Schicht Platin (z.B. etwa 1–6 Mikron) zunächst auf die Substratoberfläche durch Elektroplattieren aufgebracht und dann wird ein Aluminidmaterial durch Dampfablagerungsverfahren aufgebracht. Das Aluminium reagiert mit dem Platin und mit dem Substratmaterial (z.B. Nickel), um eine Vielzahl von intermetallischen Verbindungen, wie z.B. Platinaluminid und Nickelaluminid, zu bilden. Bei Aussetzen gegenüber Oxidation bildet sich auf der Oberfläche des Aluminids ein Aluminiumoxid(Alumina)film, der als eine Barriere gegen weitere Reaktionen mit Umgebungsbestandteilen dient, wobei die Integrität des Substrates aufrechterhalten wird.
  • Manchmal ist es notwendig, die Aluminidbeschichtung zu reparieren. Z.B. werden auf Turbinenmaschinenteile aufgebrachte Beschichtungen häufig repariert, wenn die Turbine selbst überholt wird. Der Reparaturprozess kann verschiedene Schritte umfassen, einschließlich strippen der Aluminidbeschichtung und Ablagerung einer neuen Aluminidbeschichtung in dem betroffenen Bereich. Gemäß derzeitiger Praxis werden die Aluminidmaterialien oftmals durch Behandeln mit einer Säure, wie z.B. Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, von dem Substrat gestrippt.
  • Die vorliegenden Erfinder haben Nachteile erkannt, die mit der Verwendung der verschiedenen Strippingzusammensetzungen wie oben erwähnt zusammenhängen. Häufig ist die Gesamtprozedur zeitaufwändig, wobei sie so viel wie 4 bis 6 Stunden Kontaktzeit mit den Strippingzusammensetzungen und mit Spüllösungen erfordert. Darüber hinaus entfernen einige der Strippingzusammensetzungen nicht ausreichende Mengen des Aluminidmaterials und weitere Zeit und Anstrengung sind erforderlich, um die Entfernung zu vervollständigen. Darüber hinaus haben einige der Zusammensetzungen geringe Selektivität, wie durch Angriff des Basismetalls des Substrats gezeigt wird, was das Substratbasismetall anfrisst oder das Metall über interkristallinen Grenzangriff (intergranular boundary attack) beschädigt.
  • Weiterhin müssen viele der derzeit verwendeten Strippingzusammensetzungen bei erhöhten Temperaturen verwendet werden, d.h. oberhalb von etwa 77°C. Arbeiten bei diesen Temperaturen können Maskierungsmaterialien angreifen, die verwendet werden, um ausgewählte Abschnitte des Teiles zu schützen, z.B. Flügelfüße oder innere Oberflächen, während auch Energiekosten erhöht werden und möglicherweise zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen erforderlich sind.
  • Darüber hinaus erfordern einige der Verfahren gemäß Stand der Technik starkes Sandstrahlen vor der Behandlung, um die Substratoberfläche aufzurauen, und nach der Behandlung mit den Strippingzusammensetzungen. Diese Schritte können zeitaufwändig sein und ebenfalls das Substrat beschädigen, wobei die Lebensdauer eingeschränkt wird.
  • GB-A-1565107 offenbart ein Verfahren zum Strippen von Aluminidbeschichtungen unter Verwendung einer Mischung von Sulfaminsäure und Salpetersäure.
  • Es ist somit offensichtlich, dass neue Verfahren zur Entfernung von Materialien auf Aluminidbasis von Metallsubstraten im Stand der Technik willkommen wären.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung einer Aluminidbeschichtung von einer Oberfläche eines Substrates, aufweisend die Schritte:
  • In Kontakt bringen der Oberfläche des Substrats mit zumindest einer Strippingzusammensetzung, wobei die genannte Strippingzusammensetzung (1) eine aliphatische Sulfonsäure oder aromatische Sulfonsäure aufweist, ausgewählt aus Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure und Naphthalinsulfonsäure, und (2) zumindest ein Additiv, wobei das
  • Additiv ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus
    • a. sekundären Säuren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Trifluormethansulfonsäure (Triflicsäure), Trifluoressigsäure, Schwefel-, Bor-, hypophosphorige Säure und Kombinationen davon,
    • b. Komplexierungsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogeniden, Oxyhalogeniden, Sulfaten, Phosphaten, Nitraten, substituierten Aromaten, einschließlich Nitro-, Hydroxy-, Carboxyl- und Sulfatsubstitutionen, sowie ihre Kombinationen, und substituierte Alkylcarbonsäuren und
    • c. Reduktionsmitteln, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Erdalkalihydroxiden, Al(OH)3, Boraten, Phosphaten, Natriumhypophosphit, Silikaten, Aluminaten, Na3AlF6, Na2SiF6 und Na2SiO3 und
    Entfernen der Beschichtung.
  • 1 ist eine Mikroaufnahme eines Querschnitts einer Platinaluminidbeschichtung, aufgebracht auf ein Superlegierungssubstrat, nach einer Stufe der Behandlung.
  • 2 ist eine Mikroaufnahme des Querschnitts aus 1 nach einer weiteren Stufe der Behandlung.
  • 3 ist eine Mikroaufnahme des Querschnitts aus 2 nach einer weiteren Stufe der Behandlung.
  • So wie hier verwendet, bezieht sich „selektive Entfernung" der Aluminidbeschichtung auf die Entfernung eines relativ großen Prozentanteils des Aluminid enthaltenden Materials, während lediglich ein sehr geringer Anteil (oder keiner) des Substratmaterials entfernt wird.
  • Die Bezeichnung „Aluminid enthaltend" ist in diesem Zusammenhang so gemeint, dass eine Vielzahl von Materialien, die typischerweise in Beschichtungsmetalllegierungen (insbesondere Superlegierungen) verwendet werden, enthalten ist, oder die während oder nach dem Beschichtungsprozess gebildet werden. Nicht einschränkende Beispiele enthalten Aluminid selbst, Platinaluminid, Nickelaluminid, Platinnickelaluminid, feuerfest dotierte Aluminide, oder Legierungen, die eine oder mehrere von solchen Verbindungen enthalten. Um der Kürze willen wird „Aluminid enthaltend" hier manchmal einfach als „Aluminid"-Material bezeichnet.
  • Die Wahl einer speziellen Strippingzusammensetzung wird von verschiedenen Faktoren abhängen, wie z.B. der Art des Substrats, der Art der von dem Substrat zu entfernenden Aluminidbeschichtung, der beabsichtigten Endverwendung des Substrats und der Gegenwart oder Abwesenheit von zusätzlichen Behandlungsschritten (z.B. Waschschritten).
  • Die Strippingzusammensetzungen weisen (1) eine aliphatische oder aromatische Sulfonsäure auf. Beispiele für geeignete aliphatische Sulfonsäuren sind Methansulfonsäure (MSA) und Ethansulfonsäure, wobei Methansulfonsäure bevorzugt ist. Die aromatischen Sulfonsäuren sind ausgewählt aus Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure und Naphthalinsulfonsäure.
  • So wie hier verwendet betrifft „gleichförmige Korrosion" die Entfernung einer dünnen Schicht des Substrats, üblicherweise weniger als etwa 2 Mikron Dicke. Gleichförmige Korrosion und leichtes Anfressen sind keine signifikanten Rückschläge für einige Endverwendungen des Substrats. Dies steht im Gegensatz zum Auftreten von ernsthaftem „Anfressen" (oftmals im Stand der Technik zu sehen), das in Löchern in dem Substrat resultiert, oftmals bis zu einer Tiefe von zumindest etwa 25 Mikron und üblicherweise bis zu einer Tiefe bis zu dem Bereich von etwa 25 Mikron bis etwa 500 Mikron.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Strippingzusammensetzung weiterhin ein Benetzungsmittel. Das Benetzungsmittel reduziert die Oberflächenspannung der Zusammensetzung, was besseren Kontakt mit dem Substrat und der Beschichtung auf Aluminidbasis erlaubt. Anschauliche Benetzungsmittel sind Polyalkylenglykole, Glycerin, Fettsäuren, Seifen, Emulgatoren und Tenside. Das Benetzungsmittel ist üblicherweise in einer Menge in dem Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden.
  • Andere Additive werden manchmal in der Strippingzusammensetzung verwendet. Z.B. werden manchmal Inhibitoren verwendet, um die Protonenkonzentration zu reduzieren und damit die Aktivität der Säure in der Zusammensetzung zu reduzieren. Die reduzierte Aktivität wiederum verringert das Potenzial gegenüber Anfressen der Substratoberfläche. Ein beispielhafter Inhibitor ist eine Lösung aus Natriumsulfat in Schwefelsäure oder eine Lösung aus Natriumchlorid in Salzsäure. Der Gehalt an verwendetem Inhibitor liegt üblicherweise bei etwa 1 Gew.-% bis etwa 15 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der vollständigen Strippingzusammensetzung. Darüber hinaus werden manchmal Oxidationsmittel in der Strippingzusammensetzung verwendet, um der Bildung einer reduzierenden Umgebung vorzubeugen. Beispiele beinhalten Peroxide (z.B. Wasserstoffperoxid), Chlorate, Perchlorate, Nitrate, Permanganate, Chromate und Osmate (z.B. Osmiumtetroxid). Der Gehalt der verwendeten Oxidationsmittel liegt üblicherweise bei etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der vollständigen Strippingzusammensetzung. In einer Ausführungsform wird das Oxidationsmittel mit Säuren verwendet, die Reduktionsmittel sind, z.B. Salzsäure.
  • Die aliphatische(n) oder aromatische(n) Schwefelsäure(n) (1) wird (werden) mit einem Additiv oder Additiven kombiniert, um die Wirksamkeit der Einwirkung der Strippingzusammensetzung zu erhöhen. Das Additiv wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus sekundären Säuren, Reduktionsmitteln und Komplexierungsmitteln. Oxidationsmittel können ebenfalls wahlweise zugegeben werden. Das Additiv beeinträchtigt wünschenswerterweise die Eigenschaften der Strippingzusammensetzung, insbesondere seine Protonenaktivität. Z.B. kann die sekundäre anorganische Säure die Beschichtungsentfernungsrate erhöhen, indem die Protonenkonzentration (pH) in der Lösung erhöht wird. Die Reduktions- und Oxidationsmittel modifizieren die Aktivität oder das Potenzial der Lösung. Das Komplexierungsmittel beeinträchtigt die Protonenkonzentration durch Komplexierung mit Bestandteilen in Lösung, wie z.B. Metallionen, gebildet durch Oxidation von Bestandteilen der Aluminidbeschichtung.
  • Die Verwendung von solchen Additiven kann in Kombination mit einer besonderen erstklassigen Säure, wie z.B. MSA (Methansulfonsäure) vorteilhaftsein. Wie eingehender unten mit Bezug auf die hier vorhandenen Beispiele beschrieben, sind Strippingzusammensetzungen, die MSA in wässriger Lösung enthalten, insbesondere wirksam bei der Entfernung von Aluminiden, die Platin enthalten. Die Wirksamkeit der erstklassigen Säuren wird weiterhin verbessert durch die Verwendung von Additiven gemäß vorliegender Erfindung, insbesondere zur Entfernung von nicht Platin enthaltenden Aluminidbeschichtungen, d.h. Bereichen einer Aluminidbeschichtung, die frei von Platin sind. Nicht Platin enthaltende Aluminide sind manchmal entlang von Bereichen eines Substrates vorhanden, wie z.B. entlang eines Spitzenbereiches einer Turbinenschaufel, die unter Verwendung von bekannten Schweißtechniken repariert wurde, wobei eine Platinschicht nicht als erstes abgelagert wurde.
  • Geeignete Lösungsmittel beinhalten Alkohole (z.B. Ethanol, Isopropanol), substituierte Alkylether (Dihydroxethylether, Di(propylen/ethylenglykol)methylether, Diethylenglykolmonobutylether), substituierte Ketone (z.B. Aceton, 1,5-Dihydroxypentan-3-one, 1-Methyl-2-pyrrolidon) oder Glykole (z.B. Polyethylenglykol, Glycerin, Dimethylenglykol, Ethylenglykol). In einer Ausführungsform ist das Lösungsmitteladditiv in einer Menge von etwa 1–55 Gew.-% vorhanden, wie z.B. 10–40 Gew.-%, und bevorzugt etwa 20–35 Gew.-% der Gesamt-Strippingzusammensetzung.
  • Geeignete Oxidationsmittel umfassen Nitrat- und salpetrige Salze, Chloridsalze, Hydride und Fluoridsalze, Sulfate, Sulfate, Sulfidsalze, Phosphate und Phosphitsalze, Boratsalze, Fluoraluminat- und Chloraluminatsalze, Oxyhalogenidsalze, Peroxide, Chromatsalze und Manganatsalze. In einer Ausführungsform ist das Oxidationsmitteladditiv in einer Menge von etwa 1–30 Gew.-%, wie z.B. 2–20 Gew.-% und bevorzugt etwa 2–15 Gew.-% (basierend auf 100% Konzentration des Oxidationsmittels) der Gesamt-Strippingzusammensetzung vorhanden.
  • Das organische Komplexierungsmitteladditiv umfasst zwei Kategorien, substituierte aromatische (z.B. Nitro-, Hydroxy-, Carboxyl- und Sulfatsubstitutionen an verschiedenen Stellen an dem aromatischen Ring, sowie ihre Kombinationen) und substituierte Alkylcarbonsäuren (z.B. Weinsäure, Zitronensäure, Oxalsäure). Das anorganische Komplexierungsmitteladditiv umfasst Halogenide, Oxyhalogenide, Sulfate, Phosphate und Nitrate. In einer Ausführungsform ist das anorganische oder anorganisch komplexierende Additivmittel in einer Menge von etwa 1–10 Gew.-%, wie z.B. etwa 1–5 Gew.-%, der Gesamt-Strippingzusammensetzung vorhanden.
  • Das sekundäre Säureadditiv wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salpeter-, Salz-, Phosphor-, Perchlor-, Triflic- und Trifluoressigsäuren, Schwefel-, Bor-, Hypophosphorsäure, sowie Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist das sekundäre Säureadditiv in einer Menge von etwa 0,1–10 Gew.-% (basierend auf 100% Konzentration) der Gesamt-Strippingzusammensetzung vorhanden. In Kombination mit der sekundären Säure kann auch ein Reduktionsmittel eingebracht werden. In einer Ausführungsform umfassen die Reduktionsmittel Additivmaterialien mit hohen Redoxpotenzialen, einschließlich z.B. Erdalkalihydroxide, Al(OH)3, Borate, Phosphate, Silikate, Aluminate, Na3AlF6, Na2SiF6 und Na2SiO3, die in einer Menge von 0,1–10 Gew.-%, wie z.B. 0,1–5 Gew.-% vorhanden sind. Ein spezielles Beispiel ist Hypophosphit, wie z.B. Natriumhypophosphit.
  • Im Allgemeinen werden die oben genannten Additive zu einer wässrigen Lösung zugegeben, enthaltend zumindest eine Schwefelsäure. In einer Ausführungsform ist die Säure in der Strippingzusammensetzung innerhalb eines Bereiches von etwa 10–80 Gew.-%, wie z.B. etwa 30–45 Gew.-% der Gesamt-Strippingzusammensetzung einschließlich Additiven vorhanden.
  • Die spezielle Strippingzusammensetzung kann auf das Substrat über eine Vielzahl von Wegen aufgebracht werden. Z.B. kann sie auf die Oberfläche gebürstet oder gesprüht werden. Sehr oft ist Eintauchen des Substrats in ein Bad aus der Strippingzusammensetzung die am besten praktikable Technik. Das Bad wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 170°F (77°C) gehalten, während das Substrat darin eingetaucht wird. In einer speziellen Ausführungsform wird das Bad bei einer Temperatur unterhalb von etwa 130°F (45°C) gehalten. Das Verfahren kann bei Raumtemperatur ausgeführt werden, obwohl üblicherweise ein höherer Temperaturbereich aufrechterhalten wird, um die Prozesskonsistenz sicherzustellen, wenn die Raumtemperatur variabel ist. Höhere Temperaturen (in den o. a. Grenzen) resultieren manchmal in schnellerer Entfernung der Aluminidbeschichtung.
  • Im Allgemeinen ist aber ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsformen, dass Badtemperaturen niedriger sind als solche im Stand der Technik. Verwendung der niedrigeren Temperaturen gemäß dem vorliegenden Verfahren schützt die Maskierungsmaterialien, die oftmals vorhanden sind, so wie zuvor diskutiert. Die niedrigeren Temperaturen stellen auch Kosteneinsparungen in Bezug auf die Energieverwendung dar, während auch einige der Sicherheitsgefahren im Zusammenhang mit Hochtemperaturbädern, z.B. in solchen Situationen, wenn flüchtige Bestandteile in den Bädern vorhanden sind, reduziert werden.
  • Die Bäder, welche die Strippingzusammensetzungen enthalten, werden oftmals gerührt oder auf andere Art und Weise bewegt, während das Verfahren ausgeführt wird, um maximalen Kontakt zwischen dem Strippingmittel und der zu entfernenden Beschichtung zu erlauben. Eine Vielzahl von bekannten Techniken kann zu diesem Zweck verwendet werden, so wie die Verwendung von Flügeln, Ultraschallbewegung, magnetischer Bewegung, durchblubbern von Gas oder Zirkulationspumpen. Eintauchzeit in dem Bad variiert, basierend auf vielen der oben diskutierten Faktoren. In kommerziellem Maßstab wird die Eintauchzeit üblicherweise von etwa 15 Min. bis etwa 400 Min. rangieren. In einigen Ausführungsformen wird die Eintauchzeit eine Zeitdauer von weniger als etwa 150 Min. sein. In besonderen Ausführungsformen wird die Eintauchzeit ein Zeitraum von weniger als etwa 75 Minuten sein.
  • Behandlung mit der Strippingzusammensetzung verursacht, dass die Aluminidbeschichtung auf der Oberfläche des Substrates abgebaut wird. Wie in der Mikrofotografie in 1 gezeigt, sind tiefe Risse in der Beschichtung offensichtlich, ihre Integrität hat sich verringert und ihre Haftung auf dem Substrat hat wesentlich abgenommen. In einigen Ausführungsformen wird die Oberfläche dann kurz abgespült, z.B. durch Eintauchen in Wasser oder eine wässrige Lösung für weniger als etwa 1 Minute.
  • Die abgebaute Beschichtung wird dann ohne Beschädigung des Substrats entfernt. In einer Ausführungsform wird dieser Schritt ausgeführt durch Abschleifen der Substratoberfläche. Im Gegensatz zu Verfahren gemäß Stand der Technik umfasst diese Ausführungsform einen „schonenden" Abschleifschritt, der die Beschädigung des Substrates minimiert. Als ein Beispiel kann leichtes Sandstrahlen ausgeführt werden, indem ein Pressluftstrom, enthalten Siliziumcarbidteilchen, bei einem Druck von weniger als etwa 552 kPa (80 psi) und vorzugsweise weniger als etwa 414 kPa (60 psi), wie z.B. weniger als etwa 276 kPa (40 psi) über die Oberfläche gerichtet wird. Verschiedene Schleifteilchen können für das Sandstrahlen verwendet werden, z.B. Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Carbide, wie z.B. Siliziumcarbid, gemischte Metalloxide, Nitride, Glaskugeln, gemahlenes Glas, Natriumcarbonat und gemahlener Maiskolben. Die mittlere Teilchengröße sollte weniger als etwa 500 Mikron sein und vorzugsweise weniger als etwa 100 Mikron.
  • Das Sandstrahlen wird für einen Zeitraum ausgeführt, der ausreicht, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Die Dauer des Sandstrahlens in dieser Ausführungsform hängt von verschiedenen Faktoren ab. In dem Fall einer Aluminidbeschichtung mit einer abgelagerten Dicke von etwa 50 Mikron bis etwa 100 Mikron wird Sandstrahlen üblicherweise für etwa 60 Sekunden bis etwa 120 Sekunden ausgeführt, wenn ein Luftdruck von etwa 138 kPa (20 psi) bis etwa 207 kPa (30 psi) verwendet wird und wenn Strahlteilchen von weniger als etwa 100 Mikron verwendet werden. Diese Parameter stellen eine geeignete Richtlinie für jede Art der oben angegebenen Strippingzusammensetzungen zur Verfügung.
  • Andere bekannte Techniken für leichtes Abschleifen der Oberfläche können anstelle von Sandstrahlen verwendet. Z.B. kann die Oberfläche manuell mit einem Faserblock, z.B. einem Block mit polymeren, metallischen oder keramischen Fasern abgeschrubbt werden. Alternativ kann die Oberfläche mit einem flexiblen Rad oder Riemen poliert werden, indem Aluminiumoxid- oder Siliziumcarbidteilchen eingebettet wurden. Flüssige abrasive Materialien können alternativ auf den Rädern oder Riemen verwendet werden. Z.B. können sie auf ein Rad in einem Dampfhonverfahren aufgesprüht werden. (Das abrasive Material sollte eines sein, welches das Substrat nicht nachteilig beeinträchtigt.) Diese alternativen Techniken sollten in einer Art und Weise kontrolliert werden, dass eine Kontaktkraft gegen die Substratoberfläche aufrechterhalten wird, die nicht größer ist, als die Kraft, die in der oben diskutierten schonenden Sandstrahltechnik verwendet wird.
  • Andere Techniken können anstelle von Abschleifen verwendet werden, um das abgebaute Material zu entfernen. Ein Beispiel ist Laserablation der Oberfläche. Alternativ kann das abgebaute Material von der Oberfläche gekratzt werden. Als noch eine weitere Alternative können Schallwellen (z.B. Ultraschall) direkt gegen die Oberfläche gerichtet werden. Die Schallwellen, die aus einem Ultraschallhorn entstammen können, verursachen Vibrationen, welche das abgebaute Material losschütteln können.
  • In einigen Fällen kann die abgebaute Beschichtung durch aggressives Rühren, z.B. Rühren mit einer Kraft, die größer ist als jene, die mit der Ultraschalltechnik selbst erzeugt wird, entfernt werden. Z.B. kann das Substrat in ein Bad eingetaucht werden, das schnell mit einem mechanischen Rührer gerührt wird (d.h. zur „allgemeinen Bewegung") und das ebenfalls ultraschallgerührt wird (d.h. zur „lokalen Bewegung"). Bewegen wird ausgeführt, bis das abgebaute Material losgeschüttelt ist.
  • Für jede dieser alternativen Techniken sind Fachmänner mit den Betriebseinstellungen vertraut, die vorgenommen werden, um die relevante Kraft, die auf das Substrat aufgebracht wird (wie in dem Fall der Abrasionstechnik) zu kontrollieren, um Beschädigungen der Substratoberfläche zu minimieren.
  • In einigen wahlweisen Ausführungsformen ist es erwünscht, einen ausgedehnten Abspülschritt zwischen Schritt (a) und Schritt (b) einzuschließen. Dieser Schritt umfasst das in Kontakt bringen der abgebauten Aluminidbeschichtung mit einer wässrigen Lösung, aufweisend Wasser und ein Benetzungsmittel wie jene, die zuvor beschrieben sind. Bevorzugte Benetzungsmittel für diesen Schritt sind Polyalkylenglykole, wie z.B. Polyethylenglykol. Sie sind üblicherweise in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 5 Gew.-% vorhanden, basierend auf dem Gesamtgewicht der Abspüllösung. Abspülen kann ausgeführt werden durch eine Vielzahl von Techniken, wird jedoch üblicherweise durch Eintauchen des Substrats in ein bewegtes Bad der Abspüllösung für etwa 1 Minute bis etwa 30 Minuten unternommen.
  • Mit Bezugnahme auf 2 kann man sehen, dass der ausgedehnte Abspülschritt die in 1 gezeigten Klumpen von Aluminidteilchen entfernt. In diesem Fall wird die verbleibende dünne Schicht oder mehr zusammenhängendes Aluminidmaterial ausschließend in einem Abschleifschritt, wie z.B. durch Sandstrahlen, entfernt. Die Verwendung des ausgedehnten Abspülschritts verringert üblicherweise die Zeit die erforderlich ist, um den Abschleifschritt auszuführen.
  • Für den anschaulichen Satz von Sandstrahlparametern wie oben beschrieben, kann die Zeit beispielsweise auf einen Zeitraum von etwa 5 Sekunden bis etwa 45 Sekunden reduziert werden. Die Verwendung der alternativen Techniken für Schritt (b) kann in der Eliminierung von jeglichem Abschleifschritt wie zuvor diskutiert resultieren.
  • Nach dem Sandstrahlen wird üblicherweise Druckluft quer über das Substrat geblasen, um alle restlichen Aluminidteilchen oder abrasiven Teilchen zu entfernen. Das Substrat kann dann mit jedem gewünschten Material wieder beschichtet werden. Z.B. können Platinaluminidschutzbeschichtungen für Maschinenteile wiederum auf die hochqualitative Oberfläche der Superlegierung aufgebracht werden, die in den früheren Stufen der Beschichtungsreparatur im Wesentlichen unbeeinträchtigt verblieben ist.
  • Das Substrat, auf dem die Aluminidbeschichtung abgelagert wird, kann jedes metallische Material oder Legierung sein, die typischerweise durch eine thermische Barrierenbeschichtung geschützt wird. Oftmals ist das Substrat eine wärmebeständige Legierung, wie z.B. eine Superlegierung, einschließlich Nickelbasis-, Kobaltbasis- und Eisenbasis-Hochtemperatur-Superlegierungen. Typischerweise ist die Superlegierung ein Material auf Nickelbasis oder ein Material auf Kobaltbasis, wobei Nickel oder Kobalt das einzeln größte Element nach Gewicht in der Legierung ist. Anschauliche Legierungen auf Nickelbasis werden durch die Handelsnamen Inconel®, Nimonic®, Rene® (z.B. Rene® 80-, Rene® 125, Rene® 142 und Rene®-N5-Legierungen) und Udimet® bezeichnet. Die Art von Substrat kann weit variieren, hat jedoch oftmals die Form eines Düsentriebwerkteils, wie z.B. eine Flügelkomponente. Als ein breiteres Beispiel kann das Substrat der Kolbenboden eines Dieselmotors oder irgendeine andere Oberfläche sein, die eine wärmebeständige Barrierenbeschichtung mit einer im Wesentlichen glatten Oberfläche erfordert.
  • Beispiele
  • Jedes der folgenden Testbeispiele 1–5 ist ein Knopf, hergestellt aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, Rene® N-5, mit einer Dicke von 0,125 Inch (0,32 cm) und einem Durchmesser von 1 Inch (2,4 cm). Vor dem Ablagern der Aluminidbeschichtung, werden die Knöpfe mit Aluminiumoxid sandgestrahlt und gereinigt. Die Oberfläche von jedem Knopf wird mit Platin bis zu einer Tiefe von etwa 7,5 Mikron elektroplattiert, gefolgt von Diffusionsaluminidieren der Oberfläche bis zu einer Tiefe bis zu etwa 50 Mikron.
  • Beispiel 1 (Vergleich)
  • Probe 1 wird gemäß einem Verfahren nach Stand der Technik behandelt, welches 2 Schritte einschließt, die Strippingzusammensetzungen umfassen. In dem ersten Schritt wird einer der Knöpfe in ein Bad eingetaucht, gebildet aus einer 50:50 (Gewicht) Mischung aus Salpetersäure und Phosphorsäure. Das Bad wird auf einer Temperatur von etwa 170°F bis 190°F (77–88°C) gehalten. Nach 2–4 Stunden wird die Probe aus dem Bad entfernt und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann in ein Bad aus 20–40% (Gewicht) Salzsäure in Wasser eingetaucht, gehalten bei etwa 150–165°F (66–74°C). Die Eintauchzeit für das zweite Bad ist etwa 30–60 Minuten. Nach Entfernung aus dem zweiten Bad wird die Probe wiederum in Wasser für etwa 20 Minuten abgespült und dann untersucht.
  • Beispiel 2 (Vergleich)
  • Probe 2 wird wie folgt untersucht. Einer der Knöpfe wird in ein Bad eingetaucht, gebildet aus einer 50:50 (Gewicht)-Mischung aus Methansulfonsäure und Wasser. Das Bad wird auf einer Temperatur von 120°F (49°C) gehalten. Nach 45 Minuten wird der Knopf aus dem Bad entfernt und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann schonend sandgestrahlt. Das Sandstrahlen wird ausgeführt, indem ein Luftdruckstrom, enthaltend Siliziumcarbidteilchen, bei einem Druck von etwa 138 kPa (20 psi) quer über die Oberfläche des Knopfes gerichtet wird. Die Siliziumcarbidteilchen haben eine mittlere Teilchengröße von weniger als 50 Mikron. Der Knopf wird dann untersucht.
  • Beispiel 3 (Vergleich)
  • Probe 3 wird wie folgt behandelt. Einer der Knöpfe wird in ein Bad, gebildet aus einer 50:50 (Gewicht)-Mischung von Salzsäure (37,7 Gew.-% in Wasser) und Ethanol eingetaucht. Das Bad wird auf einer Temperatur von 120°F (49°C) gehalten. Nach 45 Minuten wird der Knopf aus dem Bad entfernt und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann schonend sandgestrahlt. Das Sandstrahlen wird gemäß den Angaben für Probe 2 ausgeführt. Der Knopf wird dann untersucht.
  • Beispiel 4 (Vergleich)
  • Probe 4 wird wie folgt behandelt. Einer der Knöpfe wird in ein Bad aus 25% (Gewicht) Schwefelsäure in Wasser eingetaucht. Das Bad wird auf einer Temperatur von 120°F (49°C) gehalten. Nach 30 Minuten wird der Knopf aus dem Bad entfernt und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann schonend gemäß den Angaben für Probe 2 sandgestrahlt und untersucht.
  • Beispiel 5 (Vergleich)
  • Probe 5 wird wie folgt unter Verwendung von zwei verschiedenen Strippingzusammensetzungen behandelt. Ein Knopf, wie zuvor beschrieben, wird zunächst in ein Bad eingetaucht, gebildet aus einer Mischung aus Salzsäure und Ethanol, wie in Beispiel 3. Das Bad wird bei einer Temperatur von 77°F (25°C) gehalten. Nach 10 Minuten wird der Knopf aus dem Bad entnommen und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann in ein Bad aus Methansulfonsäure und Wasser, wie in Beispiel 2 beschrieben, eingetaucht. Das Bad wird auf einer Temperatur von 73°F (23°C) gehalten. Nach 45 Minuten wird der Knopf aus dem Bad entfernt und in Wasser 20 Minuten abgespült. Der Knopf wird dann schonend wie in den zuvor beschriebenen Beispielen beschrieben sandgestrahlt und untersucht.
  • Die Verfahrensparameter und Ergebnisse sind in Tabelle 1 ausgeführt. „Selektivität" ist definiert als das Verhältnis der Menge von Beschichtungsmaterial, das verloren geht, zu der Menge von Substratmaterial, das während der (des) Strippingschritte(s) verloren geht. Ein höheres Verhältnis ist ein erwünschtes Anzeichen dafür, dass das Aluminidbeschichtungsmaterial entfernt wird, während die Entfernung von jeglichem Substratmaterial minimiert wird. Tabelle 1
    Figure 00140001
    • (a) Gramm Beschichtungsmaterial entfernt/Gramm Substratmaterial entfernt
    • (b) 2-Schritt-Strippverfahren, MSA = Methansulfonsäure
    • (c) Vergleichsbeispiel
    • (d) Gesamteintauchzeit
    • * IGA = Interkristalliner Angriff
    • ** Eintauchzeit in das Bad der Strippingzusammensetzung
    • *** Badtemperatur
  • Das Verfahren aus Beispiel 1 (d.h. Probe 1), welches den Stand der Technik darstellt, resultiert in einer signifikanten Menge an Lochfraß und innerkristallinem Angriff der Substratoberfläche. Darüber hinaus ist die Zeit, die für das Verfahren erforderlich ist, übermäßig lang. Im Gegensatz dazu erfordern die Beispiele 2–4 (Proben 2–4) sehr viel weniger Zeit und verwenden sehr viel geringere Temperaturen. Das Verfahren aus Beispiel 5 (Probe 5), welches das Zweischritt-Strippingverfahren verwendet, stellt ebenfalls gewünschte Beschichtungsentfernung und Selektivität zur Verfügung, ohne nachteilige Wirkungen auf die Substratoberfläche.
  • 1 ist eine Mikrofotografie eines Querschnitts einer Platinaluminidbeschichtung, aufgebracht auf ein nickelbasierendes Superlegierungssubstrat, nach Behandlung mit einer Methansulfonsäure-Strippingzusammensetzung gemäß dieser Erfindung. Abbau der Schicht aus Platinaluminidmaterial ist klar offensichtlich.
  • 2 ist eine Mikrofotografie des Querschnitts aus 1, nachdem die abgebaute Beschichtung in eine Abspülzusammensetzung aus Wasser und Polyethylenglykol (1 Gew.-% PEG) für etwa 20 Min. eingetaucht wurde. Dieser Schritt entfernt schnell die größeren Brocken von Beschichtungsmaterial, wobei eine dünne Schicht aus Aluminidmaterial auf dem Substrat zurückgelassen wird.
  • 3 ist eine Mikrofotografie des Querschnitts aus 2, nachdem die abgespülte Oberfläche schonend sandgestrahlt wurde, wie in den Beispielen beschrieben. Sandstrahlen von weniger als etwa 120 Sekunden resultiert in vollständiger Entfernung der verbliebenen Aluminidbeschichtung ohne Zerstörung des Substrats.
  • Die folgenden Beispiele 6 bis 15 werden hergestellt, um Strippingzusammensetzungen zu bewerten, die aliphatische und aromatische Sulfonsäuren mit zumindest einem organischen oder anorganischen Additiv umfassen. Die Beispielsubstrate wurden hergestellt aus Rene®80-, Rene®142- und Rene®N-5-Superlegierungsbasismetallen mit einer nicht Platin enthaltenden Aluminidbeschichtung (Nicht-Platinaluminid) und einer Platinaluminidbeschichtung. Die Proben werden typischerweise für 4 Stunden mit der Strippingzusammensetzung bei 66°C (150°F) (oder niedriger) behandelt, gefolgt von einem Ultraschallbad und einem Sandstaub. Das Ausmaß der Beschichtungsentfernung wird durch ein Wärmetönungsverfahren und durch Mikroskopie verifiziert. Die Proben werden unter Verwendung von Mikroskopie auf IGA und Lochfraß des Basismetalls untersucht.
  • Beispiel 6 (Säure-Säure-Mischung)
  • Eine Mischung aus Methansulfonsäure (MSA), Salzsäure 38° Baumé (HCl) und Wasser (38:15:47 Gew.-%) wird verwendet, um eine Platinaluminidbeschichtung und Nicht-Platinaluminidbeschichtung von einer Hochdruckturbinenschaufel (HPT) zu strippen. Das Teil wird 4 Stunden bei 50°C mit Ultraschallbewegung in die Lösung eingetaucht, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykol-Spülung für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung. Das Teil wird dann mit 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Die Beschichtung wird vollständig entfernt, wie durch das Wärmetönungsverfahren und Mikrokopie bestimmt. Wenig IGA wird in den Mikroaufnahmen des blanken Metalls festgestellt.
  • Beispiel 7 (Säure/Säure/Reduktionsmittel)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Schaufeln mit Platinaluminidbeschichtung mit einer vorhergehenden Aluminidspitzenreparatur (Bildung eines Nicht-Platinaluminidbeschichtungsbereiches) werden mit einer Mischung aus MSA, HCl, Natriumhypophosphit und Wasser (40:10:2:48 Gew.-%) behandelt. Das Teil wird in die Lösung eingetaucht und für 4 Stunden bei 50°C ultraschallbewegt, gefolgt von einer Spülung mit Wasser/Polyethylenglykol für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung. Das Teil wird dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen ohne Angriff auf die Basismetalle gestrippt ist.
  • Beispiel 8 (Säure/Säure/Komplexierungsmittel)
  • Verschiedene im Arbeitsbereich gelaufene HPT-Schaufeln mit sowohl Platinaluminid- als auch Nicht-Platinaluminidbeschichtungen auf Superlegierung auf Nickelbasis werden in einer Lösung aus MSA, Wasser, HCl und Dinitrobenzolsulfonsäure (NBSA) (41:51:5:3 Gew.-%) gestrippt. Die Strippinglösung wird unter Ultraschallbewegung auf 50°C gehalten, worauf eine Wasser/Polyethylenglykolabspülung für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung folgt. Das Teil wird dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist, ohne Angriff auf die Basismetalle.
  • Beispiel 9 (Säure/Säure/Lösungsmittel)
  • Verschiedene Abschnitte, die entweder Platinaluminid- oder Nicht-Platinaluminidbeschichtungen haben, werden unter Verwendung von MSA, HCl und Diethylenglykol (DEG)/Wasser (18:15:47 Gew.-%) gestrippt. Die DEG/Wassermischung wird von nur DEG bis zu nur Wasser variiert. 2/3 DEG und 1/3 Wasser an Volumen wird als am wirksamsten gefunden. Die Strippinglösung wird unter Ultraschallbewegung auf 50°C gehalten, worauf eine Wasser/Polyethylenglykolspülung für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung folgt. Die Abschnitte werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass die Abschnitte vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt wurden, ohne Angriff auf die Basismetalle.
  • Beispiel 10 (Säure/Säure/Oxydationsmittel)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile mit sowohl Platinaluminid- als auch Nicht-Platinaluminidbeschichtungen werden unter Verwendung einer Lösung aus MSA, Wasser, Salpetersäure 70° Baumé und Wasserstoffperoxid (50 Gew.-% Konzentration in Wasser) (25:30:25:20 Gew.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, unter Ultraschallbewegung bei 50°C gehalten, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykolspülung für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung. Die Teile werden dann mit 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Aluminidbeschichtungen ohne Angriff der Basismetalle gestrippt ist.
  • Beispiel 11 (Säure/Oxydationsmittel) (Vergleich)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile mit sowohl Platinaluminid- als auch Nicht-Platinaluminidbeschichtungen werden unter Verwendung einer Lösung aus MSA, Wasser, Wasserstoffperoxid (50 Gew.-% Konzentration in Wasser) (36:44:20 Vol.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, unter Ultraschallbewegung bei 50°C gehalten, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykolspülung für 15 Minuten mit Ultraschallbewegung. Die Teile werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig von den Platinaluminid- und Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist, ohne Angriff auf die Basismetalle.
  • Beispiel 12 (Säure/zusätzliche Säuren) (Vergleich)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile werden unter Verwendung einer Lösung aus Salz-, Salpeter-, Milch- und Essigsäure (30:10:30:30 Vol.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, die bei 50°C mit mechanischer Bewegung betrieben wird, gefolgt von einer Wasserspülung mit Ultraschallbewegung für 15 Minuten. Die Teile werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist, ohne Angriff auf die Basismetalle.
  • Beispiel 13 (Säure/Säure/Oxidationsmittel)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile werden unter Verwendung einer Lösung aus MSA, Wasser, HCl, Kaliumpermanganat (36:44:10:10 Gew.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, die unter Ultraschallbewegung bei 50°C betrieben wird, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykolspülung mit Ultraschallbewegung für 15 Minuten. Die Teile werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist. Die Mikroskopie zeigt IGA auf einem Schwalbenschwanzabschnitt des HPT-Teils.
  • Beispiel 14 (Säure/Oxidationsmittel) (Vergleich)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile werden unter Verwendung einer Lösung aus MSA, Wasser, Eisen (III)chlorid (40:50:10 Gew.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, die mit Ultraschallbewegung bei 50°C betrieben wird, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykolspülung mit Ultraschallbewegung für 15 Minuten. Die Teile werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist. Die Mikroskopie zeigt einiges IGA auf dem Schwalbenschwanz.
  • Beispiel 15 (Säure/Säure/Reduktionsmittel)
  • Verschiedene im Arbeitsgebiet gelaufene HPT-Teile werden unter Verwendung einer Lösung aus MSA, Wasser, HCl, Natriumaluminiumfluorid (37:45:15:3 Gew.-%) gestrippt. Die Teile werden in die Strippinglösung eingetaucht, die unter Ultraschallbewegung bei 50°C betrieben wird, gefolgt von einer Wasser/Polyethylenglykolspülung mit Ultraschallbewegung für 15 Minuten. Die Teile werden dann bei 414 kPa (60 psi) sandgestrahlt, um die abgebaute Beschichtung zu entfernen. Wärmetönung und Mikroskopie zeigen beide, dass das Teil vollständig sowohl von den Platinaluminid- als auch den Nicht-Platinaluminidbeschichtungen gestrippt ist, ohne Angriff auf die Basismetalle.
  • Die Säuresysteme gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen zeigen gewünschte Selektivität bei der Entfernung sowohl der Platinaluminid- als auch der Nicht-Platinaluminid-Diffisionsbeschichtungen, während das Basismetall relativ unangegriffen verbleibt. Die Lösungen aus Beispiel 6 – MSA/HCl, Beispiel 13 – MSA/HCl/KMnO4 und Beispiel 14 – MSA/FeCl3 verursachen lediglich leichte IGA auf dem Basismetall und sind geeignete Lösungen für Einkristallteile oder in Fällen, bei denen eine geringe Menge an IGA zulässig ist. Während jede der Zusammensetzungen aus den Beispielen 6–15 bei dem Strippen von Nicht-Platinaluminid- und Platinaluminidbeschichtungen wirksam ist, sind solche der Beispiele 7 und 15 oben besonders wirksam.
  • Gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden Platinaluminid- und Nicht-Platinaluminidbeschichtungen bei niedrigen Temperaturen und unter kurzer Zeitdauer entfernt, wobei ein Angriff auf die Maskierungsmaterialien vermieden wird. Zusätzlich zeigen durch Betrieb bei einer reduzierten Temperatur und durch geringe Flüchtigkeit erfindungsgemäße Ausführungsformen geringen Verlust von Lösungen aufgrund von Verdampfen. Demzufolge ist weniger häufige Zugabe von Wasser und Säuren während der Verwendung notwendig.

Claims (5)

  1. Ein Verfahren zur Entfernung eines Aluminidsüberzug von einer Oberfläche eines Substrates, bei welchem Verfahren man: Die Oberfläche des Substrates mit wenigstens einer Ablösezusammensetzung in Berührung bringt, wobei die Ablösezusammensetzung (1) eine aliphatische Sulfonsäure oder aromatische Sulfonsäure ausgewählt aus Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure und Naphthalinsulfonsäure aufweist; und (2) wenigstens ein Additiv, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus a. sekundären Säuren ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Salpetersäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Trifluormethansulfonsäure (Triflicsäure), Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Borsäure, Hypophosphorsäure und Mischungen daraus; b. Komplexierungsmitteln ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogeniden, Oxyhalogeniden, Sulfaten, Phosphaten, Nitraten, substituierten Aromaten umfassend Nitro-, Hydroxy-, Carboxyl- und Sulfatsubstitutionen, und deren Kombination, und substituierte Alkylcarbonsäuren; und c. Reduktionsmitteln ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Erdalkalihydroxiden, Al(OH)3, Boraten, Phosphaten, Natriumhypophosphit, Silikaten, Aluminaten, Na3AlF6, Na2SiF6 und Na2SiO3; und den Überzug entfernt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Säure in der Ablösezusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% vorhanden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel in einer Menge von 0,10 bis 10 Gew.-% vorhanden ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablöselösung ein Lösungsmittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, substituierten Alkylethern, substituierten Ketonen und Glycolen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminidüberzug eine Platinaluminidregion umfasst und eine Nicht-Platinaluminidregion, wobei die Nicht-Platinaluminidregion frei von Platin ist.
DE60030197T 1999-05-03 2000-05-03 Verfahren zum Entfernen von Aluminidüberzügen von Substraten Expired - Lifetime DE60030197T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US303755 1999-05-03
US09/303,755 US6494960B1 (en) 1998-04-27 1999-05-03 Method for removing an aluminide coating from a substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60030197D1 DE60030197D1 (de) 2006-10-05
DE60030197T2 true DE60030197T2 (de) 2007-07-12

Family

ID=23173547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60030197T Expired - Lifetime DE60030197T2 (de) 1999-05-03 2000-05-03 Verfahren zum Entfernen von Aluminidüberzügen von Substraten

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6494960B1 (de)
EP (1) EP1050604B1 (de)
JP (1) JP4870254B2 (de)
BR (1) BR0007123B1 (de)
CA (1) CA2307398C (de)
DE (1) DE60030197T2 (de)
MX (1) MXPA00004320A (de)
MY (1) MY122745A (de)
SG (1) SG91274A1 (de)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001338878A (ja) * 2000-03-21 2001-12-07 Sharp Corp サセプタおよび表面処理方法
US6833328B1 (en) 2000-06-09 2004-12-21 General Electric Company Method for removing a coating from a substrate, and related compositions
US6863738B2 (en) * 2001-01-29 2005-03-08 General Electric Company Method for removing oxides and coatings from a substrate
US6875292B2 (en) * 2001-12-20 2005-04-05 General Electric Company Process for rejuvenating a diffusion aluminide coating
ITMI20022090A1 (it) * 2002-10-03 2004-04-04 Nuovo Pignone Spa Composizione acquosa per la rimozione chimica di riporti metallici presenti sulle pale di turbine, e suo uso.
US7094450B2 (en) * 2003-04-30 2006-08-22 General Electric Company Method for applying or repairing thermal barrier coatings
EP1473387A1 (de) * 2003-05-02 2004-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Entschichtung eines Bauteils
US6953533B2 (en) 2003-06-16 2005-10-11 General Electric Company Process for removing chromide coatings from metal substrates, and related compositions
US7097713B2 (en) * 2003-08-19 2006-08-29 The Boc Group, Inc. Method for removing a composite coating containing tantalum deposition and arc sprayed aluminum from ceramic substrates
US7805822B2 (en) * 2003-12-15 2010-10-05 Turbocombustor Technology, Inc. Process for removing thermal barrier coatings
US7633033B2 (en) 2004-01-09 2009-12-15 General Lasertronics Corporation Color sensing for laser decoating
US7077918B2 (en) * 2004-01-29 2006-07-18 Unaxis Balzers Ltd. Stripping apparatus and method for removal of coatings on metal surfaces
US7509735B2 (en) * 2004-04-22 2009-03-31 Siemens Energy, Inc. In-frame repairing system of gas turbine components
JP4576927B2 (ja) * 2004-08-19 2010-11-10 東ソー株式会社 洗浄用組成物及び洗浄方法
DE102004045297A1 (de) * 2004-09-16 2006-03-23 Basf Ag Verfahren zum Behandeln von metallischen Oberflächen unter Verwendung von Formulierungen auf Basis von wasserarmer Methansulfonsäure
DE102004059762A1 (de) * 2004-12-11 2006-06-14 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln
US7527742B2 (en) * 2005-06-27 2009-05-05 Momentive Performance Materials Inc. Etchant, method of etching, laminate formed thereby, and device
EP1676938A1 (de) * 2004-12-30 2006-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer Turbine und ein Bauteil einer Turbine
US7277111B2 (en) * 2005-01-28 2007-10-02 Lexmark International, Inc. Multiple speed modes for an electrophotographic device
RU2408738C2 (ru) 2006-03-01 2011-01-10 Басф Се Способ и водный выщелачивающий агент для перевода в раствор металлсодержащих соединений
US20070296967A1 (en) * 2006-06-27 2007-12-27 Bhupendra Kumra Gupta Analysis of component for presence, composition and/or thickness of coating
US8536483B2 (en) 2007-03-22 2013-09-17 General Lasertronics Corporation Methods for stripping and modifying surfaces with laser-induced ablation
US7875200B2 (en) * 2008-05-20 2011-01-25 United Technologies Corporation Method for a repair process
US10112257B1 (en) 2010-07-09 2018-10-30 General Lasertronics Corporation Coating ablating apparatus with coating removal detection
US8647523B2 (en) 2011-03-11 2014-02-11 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Etching composition
US9103037B2 (en) 2011-09-01 2015-08-11 United Technologies Corporation Method for stripping gamma-gamma prime coating from gamma-gamma prime alloy
TWI577834B (zh) 2011-10-21 2017-04-11 富士軟片電子材料美國股份有限公司 新穎的鈍化組成物及方法
US20130160609A1 (en) 2011-12-22 2013-06-27 General Electric Company Method for recovering platinum from aviation engine components
US9895771B2 (en) 2012-02-28 2018-02-20 General Lasertronics Corporation Laser ablation for the environmentally beneficial removal of surface coatings
US8741381B2 (en) * 2012-05-04 2014-06-03 General Electric Company Method for removing a coating and a method for rejuvenating a coated superalloy component
US8709277B2 (en) 2012-09-10 2014-04-29 Fujifilm Corporation Etching composition
DE102013009586A1 (de) * 2013-02-26 2014-08-28 Ulrich Loser Hydrometallurgisches Verfahren zur Rückgewinnung von lll-V-, ll-Vl- oder l-lll-Vl2- Verbindungshalbleitermaterialien aus High-Tech- bzw, Green-Tech-Abfällen, bzw. Elektro- und Elektronikabfällen
JP6379179B2 (ja) * 2013-04-12 2018-08-22 ウルリッヒ・ローザー 金属含有スクラップから金属を濃縮する方法
US10125425B2 (en) * 2013-07-01 2018-11-13 General Electric Company Method for smut removal during stripping of coating
US10086597B2 (en) 2014-01-21 2018-10-02 General Lasertronics Corporation Laser film debonding method
CN104532240A (zh) * 2014-12-31 2015-04-22 东莞市富默克化工有限公司 一种线路板用的中粗化微蚀剂及其制备方法
US10030298B2 (en) 2015-08-21 2018-07-24 General Electric Company Method for altering metal surfaces
US20170056935A1 (en) * 2015-08-28 2017-03-02 Applied Materials, Inc. Method for removing aluminum fluoride contamination from semiconductor processing equipment
US10246760B2 (en) 2016-07-12 2019-04-02 General Electric Company Platinum recovery methods
US10377968B2 (en) 2017-06-12 2019-08-13 General Electric Company Cleaning compositions and methods for removing oxides from superalloy substrates
CN114481133A (zh) * 2020-11-13 2022-05-13 中国科学院金属研究所 一种化学溶液腐蚀退除(Ni,Pt)Al涂层的方法
CN112730487A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 河钢股份有限公司 铝硅涂层钢残余应力测量试样的制备方法及其测量方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3622391A (en) 1969-04-04 1971-11-23 Alloy Surfaces Co Inc Process of stripping aluminide coating from cobalt and nickel base alloys
US3607398A (en) 1969-06-18 1971-09-21 Avco Corp Chemical stripping process
US3833414A (en) * 1972-09-05 1974-09-03 Gen Electric Aluminide coating removal method
US3779879A (en) 1972-12-11 1973-12-18 Curtiss Wright Corp Method of stripping aluminide coatings
IT1040265B (it) * 1975-08-07 1979-12-20 Rolls Royce 1971 Ltd Eliminazione di rivestimenti ricchi in alluminio da leghe termo resistenti
GB1565107A (en) 1978-05-15 1980-04-16 Rolls Royce Method of and mixture for alloy coating removal
US4327134A (en) * 1979-11-29 1982-04-27 Alloy Surfaces Company, Inc. Stripping of diffusion treated metals
US4339282A (en) 1981-06-03 1982-07-13 United Technologies Corporation Method and composition for removing aluminide coatings from nickel superalloys
US4608091A (en) * 1982-01-11 1986-08-26 Enthone, Incorporated Peroxide selective stripping compositions and method
US4746369A (en) * 1982-01-11 1988-05-24 Enthone, Incorporated Peroxide selective stripping compositions and method
CA1185152A (en) 1982-01-22 1985-04-09 Thomas W. Bleeks Selective chemical removal of hard surface coatings from superalloy substrates
US4425185A (en) 1982-03-18 1984-01-10 United Technologies Corporation Method and composition for removing nickel aluminide coatings from nickel superalloys
DE3414383C2 (de) 1984-04-16 1986-09-04 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verfahren zum chemischen Abtragen von Aluminiumdiffusionsschichten
US4554049A (en) * 1984-06-07 1985-11-19 Enthone, Incorporated Selective nickel stripping compositions and method of stripping
US4834912A (en) * 1986-02-13 1989-05-30 United Technologies Corporation Composition for cleaning a gas turbine engine
US4678552A (en) * 1986-04-22 1987-07-07 Pennwalt Corporation Selective electrolytic stripping of metal coatings from base metal substrates
US4944851A (en) * 1989-06-05 1990-07-31 Macdermid, Incorporated Electrolytic method for regenerating tin or tin-lead alloy stripping compositions
US5391256A (en) 1993-04-05 1995-02-21 General Electric Company Hollow airfoil cavity surface texture enhancement
US5650235A (en) * 1994-02-28 1997-07-22 Sermatech International, Inc. Platinum enriched, silicon-modified corrosion resistant aluminide coating
US5976265A (en) 1998-04-27 1999-11-02 General Electric Company Method for removing an aluminide-containing material from a metal substrate

Also Published As

Publication number Publication date
EP1050604A1 (de) 2000-11-08
BR0007123B1 (pt) 2010-12-28
CA2307398A1 (en) 2000-11-03
CA2307398C (en) 2010-07-13
EP1050604B1 (de) 2006-08-23
US6494960B1 (en) 2002-12-17
JP4870254B2 (ja) 2012-02-08
BR0007123A (pt) 2001-07-03
MY122745A (en) 2006-05-31
JP2001003184A (ja) 2001-01-09
MXPA00004320A (es) 2004-09-10
DE60030197D1 (de) 2006-10-05
SG91274A1 (en) 2002-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60030197T2 (de) Verfahren zum Entfernen von Aluminidüberzügen von Substraten
DE602004006446T2 (de) Verfahren zur Entfernung von Aluminidbeschichtungen von Metallsubstraten und behandelte Gasturbinekomponente
DE69924590T2 (de) Alkalisches Verfahren zum Ersetzen von Wärmedämmschichten
DE3872294T2 (de) Ueberzug.
DE69722721T2 (de) Platinmodifizierte Aluminid-Diffusionsbeschichtung und Verfahren
DE69218061T2 (de) Instandhaltung von Werkstücken aus korrodierten Superlegierungen oder korrodiertem hitzebeständigem Stahl und so instandgesetzte Teile
DE2339608A1 (de) Verfahren zum entfernen einer aluminidschicht
US4707191A (en) Pickling process for heat-resistant alloy articles
US5976265A (en) Method for removing an aluminide-containing material from a metal substrate
US8021491B2 (en) Method for selectively removing coatings from metal substrates
US4116755A (en) Chem-milling of titanium and refractory metals
DE69914409T2 (de) Verfahren zur Vorbehandlung einer Oberfläche für keramische Beschichtungen
EP1752562B1 (de) Verfahren zum Entfernen eines Schichtbereichs eines Bauteils
DE4120305C1 (de)
DE2717435C3 (de) Verfahren zum Entfernen eines Aluminium und Chrom zusammen mit Kobalt enthaltenden Überzugs von einem aus einer Nickelbasislegierung bestehenden Substrat
DE3030919A1 (de) Zusammensetzung und verfahren zur chemischen abloesung metallischer ablagerungen
DE3248006A1 (de) Mittel und verfahren zum selektiven chemischen entfernen harter oberflaechenueberzuege von substraten aus superlegierung
EP0318724A1 (de) Verfahren zum chemischen Ablösen einer hochchromhaltigen Oberflächenschutzschicht vom Grundkörper eines aus einer Nickel- oder Kobaltbasis-Superlegierung bestehenden Bauteils
DE69617577T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkstückes aus Superlegierung mit verbesserter mikrostruktureller Stabilität
EP1743053B1 (de) Verfahren zur herstellung einer beschichtung
WO2010085928A1 (de) Ätzmischung zur herstellung einer strukturierten oberfläche auf siliziumsubstraten
DE4032232A1 (de) Verfahren zur herstellung von aluminium-plattenspeichern mit glatten, metallplattierten oberflaechen
DE3248041C2 (de) Wäßrige Lösung zum Abbeizen harter Oberflächenüberzüge von Metallsubstraten und deren Verwendung
EP0742583A2 (de) Verfahren zum Entfernen beschädigter Kristallbereiche von Siliziumscheiben
EP2679705B1 (de) Elektrolytisches Ablösen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition