JP2007051641A - 電解ストリッピングのためのマスキング法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解ストリッピング作業で使用するための改善されたマスキング材を提供する。
【解決手段】電解ストリッピング作業中に使用されるマスキング材を提供する。マスキング材は、好ましくはチタン基材料からなり、タービンエンジン部品のエアフォイル部の後縁に配置される導電性部材を含んでなる。タービンエンジン部品から被膜を除去する方法も又提供される。該方法は、好ましくはチタン基材料からなり、部品のエアフォイル部の後縁に隣接して導電性部材からなるマスキング材を配置するステップと、タービンエンジン部品とマスキング材を浴槽中で浸せきするステップと、タービンエンジンのマスキングしていない部分から被膜を電解ストリッピングするステップとを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、電解ストリッピング作業の間における改善されたエアフォイルのマスキング法に関する。

タービンエンジン部品であるエアフォイルの壁が薄くなるのは、電解ストリッピング法を用いて、そのエアフォイルの部分に適用された被膜や拡散層を除去した結果によるものであることが見出された。壁が薄くなると歪曲が生じるため、非常に望ましくない。

そのため、ベーンやブレードなど、タービンエンジン部品に用いられるエアフィルの後縁を、壁が薄くなり、その薄くなった壁が歪曲して冷却孔を塞ぐのを防ぐためにマスキングすることが望ましいと考えられている。今日採用されている多くの技術は、上記のような欠点が生じるのを防ぐのに非伝導性の後縁マスキング材（ｍａｓｋａｎｔ）を使用するものである。通常、ストリッピング工程では、めっき加工テープ、ラッカー材、ＵＶ硬化剤などのバリアタイプのマスキング材が使用されている。

使用されているマスキング材のいくつかは、マスキング領域下のエアフォイル部のトレンチを引き起こすものであった。トレンチは、割目腐食によって生じる許容できない状態である。そのようなトレンチは、被膜や拡散層が除去される際にマスキング下で割目が生じた結果形成されると推測される。割目が形成された後に割目腐食が始まって伝搬するため、トレンチが形成される。

改善されたマスキング材、特に、トレンチを防止するのに役立つマスキング材が必要とされている。

従って、本発明の目的は電解ストリッピング作業で使用するための改善されたマスキング材を提供することである。

本発明のさらなる目的は、トレンチを防止する前述のようなマスキング材を提供することである。

前述の目的は、本発明のマスキング材によって達成される。

本発明によれば、電解ストリッピング作業において使用するためのマスキング材が提供される。本発明のマスキング材は、概して、タービンエンジン部品のエアフォイル部の後縁に沿って置かれ、後縁の窓（開口部）を覆う紫外（ＵＶ）硬化性マスキング材のビードと、チタン基材料などの導電性材料で形成したクリップから構成されることにより、マスキングライン下における割目腐食を防ぐ。

本発明は又、タービンエンジン部品から被膜を除去する方法にも関する。本発明の方法は、概して、ＵＶ硬化性マスキング材を部材のエアフォイル部の後縁に沿って置くステップと、チタン基材料などの導電性材料から形成されたクリップをそのＵＶ硬化マスキング材の上に置くステップと、ＵＶ硬化性マスキング材とクリップと共に、タービンエンジン部品を浴槽内に浸せきするステップと、タービンエンジン部品のマスキングしていない部分から被膜を電解ストリッピングするステップとからなる。

本発明は又、タービンエンジン部品の縁部分に配置されるＵＶ硬化性材料と、そのＵＶ硬化性材料の上に配置される導電性部材とを含んでなる、電解ストリッピング作業の間、タービンエンジン部品の一部をマスキングするためのシステムを提供する。このシステムはタービンエンジン部品の根元部分をマスキングするための手段をさらに含み、そのような手段は、例えば、根元部分に適用される塗料又はラッカー材である。

電解ストリッピングのためのマスキング法に関するその他の細部、並びに他の目的及び付随する利点は、以下の詳細な説明と関連する図面で説明する。図面中、同様の符号は同様の構成要素を示す。

上述したように、本発明は、タービンブレード、ベーン、シール及びシュラウドなどの、タービンエンジン部品のエアフォイル部から電解ストリッピングにより被膜や拡散層をストリッピングする方法において使用するマスキング法に関する。一実施態様において、エアフォイル部の後縁のためのマスキング材（ｍａｓｋａｎｔ）は、ＵＶ硬化性マスキング材料と、そのＵＶ硬化性マスキング材料の上に配置される、導電性材料から形成されたクリップとを含んでなる。好ましくは、導電性材料は、チタン基材料から形成される。チタンは、電解ストリッピング法で使用される浴槽のほとんどで腐食しないため、好ましい材料である。タービンエンジンの根元部分が、わずかにエッチングしたり点腐食したりするのを防ぐために、根元部分を希薄な塗料に浸せきするか、あるいはラッカー塗料を塗布することができる。他の実施態様では、マスキング材は、エアフォイルの後縁に配置されるクリップのみからなる。

本発明のマスキング法は、従来技術において既知の、適切な電解ストリッピングと組み合わせて用いることができる。

図１を参照すると、エアフォイル部４の後縁部分２２が示されている。後縁部分２２は、電解ストリッピング法の間、保護すべき複数の窓部、即ち開口部６を有する。

本発明によれば、図２に示すように、ＤＹＭＡＸ（登録商標） ＵＶ ＭＡＳＫＡＮＴ−２９６０５（ＤＹＭＡＸ社製）などのＵＶ硬化性マスキング材料２が、タービンブレードやベーンなどの、タービンエンジン部品のエアフォイル部４の後縁部分２２の上に配置される。ＵＶ硬化性マスキング材料２は、後縁の窓部６のいずれも覆うことが好ましい。ＵＶ硬化性マスキング材料の適用範囲は部分の形状に依存する。ＵＶマスキング材料は、クリップ３０をその上に配置できるように適用することが重要である。通常、ＵＶ硬化性マスキング材料は、凹面側の後縁から０．２インチ（５．０８ｍｍ）までを覆う。適用後、マスキング材料２をＵＶオーブン中で硬化させ、適用範囲の完全性を確認する。その後、好ましくはチタン基材料からなる導電性部材１０を、エアフォイル４の後縁部分２２のマスキング材料２の上に配置する。チタン基材料からなるような導電性材料１０の使用は、マスキング領域が完全にストリッピングされるのを防ぐのに役立ち、また、割目腐食の防止を補助するため、トレンチの発生を防止することができることが見出された。これは、導電性部材１０がマスキング材の下の被膜や拡散層が除去されるのを防ぐ電流シーフ（ｔｈｉｅｆ）又は電流シールドとして機能するためである。

本発明のマスキング法を使用することにより、完全にストリッピングされたタービンエンジン部品を形成するベース材料と完全に保護された被膜の間で円滑な変り目を有するような、タービンエンジン部品のエアフォイル部分の後縁に残存する被膜を得ることができる。そのような変り目は、急激なへり（縁）を排除するのに必要なその後の被膜の配合を十分に低減又は排除することから、変り目が円滑であることが望ましい。

図３に示すように、導電性部材１０は、ボルト１６で相互にボルト留めされ、かつ、適用されたＵＶ硬化性マスキング材料２を有する後縁２２の対向する面１８，２０にわたって配置された、チタン基材料からなる２つのバー１２，１４からなるものであってよい。あるいは又、図４に示すように、部材１０は、タービンエンジン部品のエアフォイル部の後縁部分２２に対して、１つ又はより多くの固定要素３２、又は摩擦力によって保持されたチタン箔部材又はクリップ３０で構成することもできる。固定要素３２は、腐食しない伝導性材料から形成することができる。各要素３２の材料としてはチタンが好ましい。チタンクリップ３０を使用する場合、クリップ３０は０．０２０〜０．０３０インチ（０．５０８〜０．７６２ｍｍ）の範囲にある厚さを有するものであってよい。

図５〜図７は、ＵＶマスキング材料を用いずに使用することができるクリップ３０の好ましい形状を示している。図から明らかなように、クリップ３０は、シリコーンゴムなどの絶縁材料からなる折り重ね部品５０を有する。部品５０は、部分に合致しており、その下で被膜がストリッピングされる際に連続して部分をシールする。これによりトレンチが形成される可能性が低くなる。絶縁材料部品に加えて、その上にチタン基材料などの導電性材料から形成された、１対の離間した板などの層５２，５４が設けられる。２つの層５２，５４は蝶番構造体５６によって相互に接合されている。蝶番構造体５６によって、層５２，５４はそれぞれを相対的に動かすことができる。クリップ３０をタービンエンジン部品のエアフォイル部の後縁２２に配置する場合、１つ又はより多くの、様々に配置可能なＣ字形の固定部材５８を層５２，５４の上に設けることができる。必要に応じて、固定部材５８をプラスチック材料で形成することも可能である。さらには又、ＵＶ硬化性マスキング材料を、必要に応じてクリップ３０の下に使用することもできる。

導電性部材１０又はクリップ３０を適用する前、あるいはそれに続いて、タービンエンジン部品の根元部分をマスキングしてわずかなエッチングや点腐食でさえも防ぐことができる。根元部分のマスキングは、ＤＹＫＥＭ（ダイケム）レイアウトインクフルイドなどの希薄塗料に浸せきするか、又は適当なラッカー材などのマスキング材を手動で塗布することによって行うことができる。好ましくは、根元部分に２種の被膜マスキング材を適用すべきである。根元部分にマスキング材を適用した後、根元部分のマスキング材の性質によるが、タービンエンジン部品を乾燥処理に供することができる。

前述したように、好ましくはチタン基材料からなる導電性部材１０又はクリップ３０を使用することでトレンチを防止することができる。また、本発明の使用により、タービンエンジン部品の後縁部分の被膜とその下方の基体の間におけるより滑らかな変り目が提供される。

２つの高圧タービンブレードを、４．７容積％の塩酸溶液中、おおよそ２０℃でストリッピングした。ストリッピングの設定電位は、Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極で０．０８Ｖであった。タービンブレードを２時間ストリッピングし、水圧噴射を行ってさらに２時間ストリッピングして、バーンアウト、グリットブラスト、かつ加熱着色した。ブレードの全てについて、その根元と先端部をＤｙｍａｘ Ｘ−３９１−１７Ａでマスキングした。一方のブレードは、本発明によって後縁に適用されたＵ字型チャネルのマスキングを有するものであった。他方のブレードは、本発明により後縁に適用された蝶番クリップを有するものであった。試験は、後縁に割目腐食が存在しないことを示していた。

本発明のマスキング法はＵＶ硬化性材料を後縁部分に適用することが好ましいが、ある種の被膜をタービンエンジン部材から除去するのに、ＵＶ硬化性材料は省いてもよい。

ＵＶ硬化性材料は、タービンエンジン部材の後縁部分の両側に適用することができるが、凹面側などの一方の側にだけ適用することも可能である。

根元部の後縁部分をマスキングした後、タービンエンジン部材を酸性浴槽内で浸せきする。浴槽は、従来技術において既知のいずれか適当なストリッピング浴槽であってよい。浸せき後、タービンエンジン部品の被膜を当業界で既知の適切な電解ストリッピング法を用いてストリッピングすることができる。特定の電解ストリッピング法が本発明の一部を構成するものではない。

本発明をタービンエンジン部品のエアフォイル部の後縁に対して配置されるマウスキング材として説明してきたが、本発明のマスキング材は、エアフォイルの前縁や先端、あるいは部材のプラットフォーム部分に適用することもまた可能である。

窓部を有する、タービンエンジン部品の後縁部を示す図。 ＵＶ硬化性マスキング材の後縁への適用を示す図。 本発明によるマスキング材の第１の実施態様を示す概略図。 本発明のクリップを示す概略図。 本発明によるクリップの代替実施態様を示す図。 本発明によるクリップの代替実施態様を示す図。 本発明によるクリップの代替実施態様を示す図。

Claims (20)

1. タービンエンジンのエアフォイル部の縁部分について設けられる導電性マスキング材を含んでなる、電解ストリッピング作業で使用されることを特徴とする、マスキング材。
2. 前記マスキング材がチタン基材料からなることを特徴とする、請求項１記載のマスキング材。
3. 前記マスキング材が、前記チタン基材料からなる、前記縁部分の対向する両側に配置され、かつ、相互にボルト留めされる２つのバーを含むことを特徴とする、請求項２記載のマスキング材。
4. 前記マスキング材が、前記縁部分にわたって配置されるチタン基材料から形成されたクリップを含むことを特徴とする、請求項２記載のマスキング材。
5. 前記マスキング材が、絶縁材料の層と、その絶縁材料の層にわたって配置される１対の離間した板を有し、それら板は蝶番によって相互に接合されていることを特徴とする、請求項２記載のマスキング材。
6. 前記板のそれぞれがチタン基材料から形成され、かつ、それら板の上に配置される少なくとも１つのＣ字型固定部材をさらに含むことを特徴とする、請求項５記載のマスキング材。
7. 導電性材料から形成されたマスキング材を、エアフォイル部の縁部分の対向する両側に配置するステップと、
   そのマスキング材と共にタービンエンジン部品を浴槽中に浸せきするステップと、
   タービンエンジン部品のマスキングしていない部分から被膜を電解ストリッピングするステップ、
   とを含んでなることを特徴とする、タービンエンジン部品のエアフォイル部から被膜を除去するための方法。
8. 前記マスキング材を配置するステップの前に、前記縁部分の少なくとも一方の側にＵＶ硬化性材料を適用することと、そのＵＶ硬化性材料の上に前記マスキング材を配置することをさらに含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 前記マスキング材を配置するステップが、前記縁部分の対向する両側にチタン基材料から形成されたマスキング材を配置することからなることを特徴とする、請求項７記載の方法。
10. 前記マスキング材を配置するステップが、前記縁部分の対向する両側にチタン基材料から形成された２つのバーを配置することと、それらバーをボルト留めすることを含んでなることを特徴とする、請求項７記載の方法。
11. 前記マスキング材を配置するステップが、前記縁部分の対向する両側にチタン基材料から形成されたクリップを配置することと、そのクリップを前記縁部分に固定することを含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。
12. 前記マスキング材を配置するステップが、絶縁材料からなる層と、それぞれがチタン基材料からなり、前記縁部分の対向する両側に設けられる１対の板を有するクリップを配置することと、そのクリップを前記縁部分に固定することを含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。
13. 前記タービンエンジンの根元部分にマスキング材を配置することをさらに含むことを特徴とする、請求項７記載の方法。
14. 前記根元部分をマスキングすることが、マスキング塗料又はラッカー材を前記根元部分に適用することを含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. タービンエンジン部品の縁部分に配置されるＵＶ硬化性材料と、
    そのＵＶ硬化性材料の上に配置される導電性部材、
    とを含んでなることを特徴とする、電解ストリッピング作業の間、タービンエンジン部品の一部をマスキングするためのシステム。
16. 前記導電性部材がチタン基材料から形成されることを特徴とする、請求項１５記載のシステム。
17. 前記導電性部材が、チタン基材料からなり、前記縁部分の対向する両側に配置される２つのバーからなることを特徴とする、請求項１６記載のシステム。
18. 前記導電性部材が、チタン基材料からなり、前記縁部分の対向する両側に配置されるクリップからなることを特徴とする、請求項１６記載のシステム。
19. 前記タービンエンジン部品の根元部分をマスキングするための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１５記載のシステム。
20. 前記マスキングするための手段が、前記根元部分に適用される塗料又はラッカー材であることを特徴とする、請求項１９記載のシステム。

Images