JP2007210032A - ニオブ基部品から中子を除去する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ニオブ基部品(50)からイットリア基中子(78)を除去するに当たり、イットリア基中子(78)を、塩酸、硝酸、リン酸、硝酸/リン酸、硫酸及び酢酸からなる群から選択される1種以上の酸を含む組成物の有効量に接触させる。イットリア基中子材料(78)は、部品(50)の性質又は表面に悪影響を与えずに、ニオブ基部品(50)から迅速に除去される。
【選択図】 図3
Description
別の例では、いずれもタービンエンジンにおける材料としての使用に望ましい組成及び密度を有する同じ寸法のイットリア基棒材及びNbSi合金片を、以下の表に示す通り、濃度69wt%の硝酸中に浸漬した。イットリア棒材は115℃で1時間後に実質的に溶解したのに対して、115℃で24時間後に観察されたNbSi合金への侵食はごく限られていた。上記の95℃での例に比べると、イットリア基材料の溶解速度は実質的に増加したのに対して、合金の溶解速度はさほど変化しなかった。相対溶解速度はイットリア基材料では高く、合金では低かったが、これは硝酸が合金をさほど侵食せずにイットリア基材料を除去するのに有用であることを示している。自明であろうが、他の濃度、温度及び圧力パラメーターも想定され、本発明の技術的範囲に属する。
さらに別の例では、いずれもタービンエンジンで有用な組成及び密度を有する同じ寸法のイットリア基棒材及びNbSi片を、以下の表に示す通り、濃度10wt%及び20wt%の塩酸中に浸漬した。イットリア基棒材は95℃で2時間後に実質的に溶解したのに対して、95℃で24時間後に観察されたNbSi合金への侵食はごく限られていた。塩酸が10wt%のとき、相対溶解速度はイットリア基中子材料では高く、合金部品材料では低かった。20wt%の高い酸濃度では、合金の溶解速度は増加したが、それでもイットリア基中子材料の溶解速度よりも格段に低かった。10wt%の塩酸は、ニオブ基合金材料にさほど作用せずにイットリア基中子材料を除去するのに特に有用である。部品の寸法が小さく、接触時間を短縮すると、20wt%の高い濃度でも部品のニオブ基材料をさほど侵食せずにイットリア基中子材料を効果的に除去した。10wt%及び20wt%の酸濃度は例示にすぎず、本発明はこれらの濃度に限定されない。
さらに別の例では、いずれもタービンエンジンの製造に一般に用いられる組成及び密度を有する同じ寸法のイットリア基中子材料棒材及びNbSi合金部品材料片を、以下の表に示す通り、濃度20wt%及び70wt%の1:1リン酸/硝酸混合物中に浸漬した。イットリア基中子材料棒材は95℃で2時間後に実質的に溶解したのに対して、95℃で24時間後に観察されたNbSi部品材料への侵食はごく限られていた。1:1リン酸/硝酸含有量が70wt%のとき、相対溶解速度はイットリア基材料では高く、合金では低かった。20wt%の低い酸濃度ではイットリア基材料の溶解速度は減少したが、溶解速度が低いとはいっても、イットリア基材料の除去速度は部品材料の合金の溶解速度よりも数桁高かった。70wt%の1:1リン酸/硝酸混合物は、部品材料の合金をさほど侵食せずにイットリア基中子材料を除去するのに特に有用であることが分かる。部品からの中子材料の除去時間がほとんど或いは全く問題にならない場合には、20wt%の低い濃度も部品材料をさほど侵食せずにイットリア基材料を除去するのに有効に使用できる。自明であろうが、20wt%及び70wt%の酸濃度並びに混合物の1:1リン酸/硝酸比は例示のためのものであり、本発明を限定するものではない。
さらに別の例では、いずれもタービンエンジンにおける材料としての使用に有用な組成及び密度を有する同じ寸法のイットリア基中子材料棒材及びNbSi合金部品材料片を、以下の表に示す通り、濃度20wt%及び70wt%のリン酸中に浸漬した。密度69%のイットリア基棒材は95℃で2時間後に実質的に無傷であったのに対して、NbSi合金は95℃で24時間後に実質的に侵食された。高密度イットリアの溶解速度は、合金の溶解速度よりも数桁高かった。濃度70wt%のリン酸は、高密度(密度69%)のイットリア基材料の溶解作用は低かったが、低密度(密度56%)のイットリア棒材の除去には有用であることが判明した。70wt%の酸を95℃で24時間使用したときの低密度イットリア基材料の溶解速度は合金の溶解速度よりも数桁高かった。したがって、部品の寸法が部品の酸暴露時間を短縮できるほど十分に小さい場合には、70wt%のリン酸は合金をさほど損なわずに低密度イットリアを除去するのに有効に使用できる。自明であろうが、他の酸濃度、イットリア基材料密度並びに作業温度及び圧力も想定され、本発明の技術的範囲に属する。
別の例では、タービンに関する組成及び密度を有する同じ寸法の部材であるイットリア基中子材料とNbSi合金部品材料を、以下の表に示す通り、濃度20wt%及び50wt%の硫酸に付した。20wt%の硫酸を使用したとき、イットリア基中子材料は95℃で2時間後に部分的に溶解したのに対して、95℃で24時間後に観察されたNbSi部品材料への侵食は限られていた。部材を20wt%の硫酸に付したときのイットリア基材料及び部品材料の溶解速度は中程度であった。20wt%の酸濃度では、イットリア基材料の溶解速度はNbSiの溶解速度よりも依然数桁高かった。部品の酸暴露時間を短縮すると、20wt%濃度は合金をさほど侵食せずにイットリア基材料を除去するのに有効に使用できる。
さらに別の例では、ジェットエンジン用タービンブレードの製造に有用なニッケル基超合金を95℃の68wt%硝酸中に99時間浸漬した。試料を酸から取り出して、研磨切片を調製して、試料の表面粗さを走査電子顕微鏡で検査して未処理の合金試料と比較した。酸処理表面は激しく点食され、通常のジェットエンジン構造には不適格であった。
78 イットリア基中子
Claims (10)
- ニオブ基部品(50)からイットリア基中子(78)を除去する方法であって、
イットリア基中子(78)を、塩酸、硝酸、リン酸、硝酸/リン酸、硫酸及び酢酸からなる群から選択される1種以上の酸を含む組成物の有効量に接触させる段階を含んでなる方法。 - さらに、前記組成物をイットリア基中子(78)を溶解するのに有効な温度に加熱する段階を含む、請求項1記載の方法。
- 前記温度が選択した圧力での酸組成物の沸点である、請求項2記載の方法。
- さらに、酸を含む組成物とイットリア基中子(78)との界面を攪拌する段階を含む、請求項1記載の方法。
- ニオブ基部品(50)がケイ化ニオブ材料からなる、請求項1記載の方法。
- イットリア基中子(78)が、イットリア並びにイットリアとマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ニオブ、ケイ素、ハフニウム、ジルコニウム、チタン、ランタニド系列の希土類金属及びこれらの組合せの1種以上の酸化物との混合物からなる群から選択される材料からなる、請求項1記載の方法。
- さらに、前記組成物の温度を約50℃と組成物の沸点付近との間に維持する段階を含む、請求項1記載の方法。
- イットリア基中子(78)を、濃度約5〜約91%の硝酸、濃度約2〜約37%の塩酸(HCl)、濃度約50〜約85%のリン酸、濃度約5〜約30%の硫酸、及び濃度約30〜約90%の酢酸の1種以上で溶解する段階を含む、請求項1記載の方法。
- 前記ニオブ基部品(50)がタービン構成部品である、請求項1記載の方法。
- さらに、約50〜約100%の密度を有するようにイットリア基中子(78)を形成する段階を含む、請求項1記載の方法。
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