JP2010137285A - 鋳造基体からの金属物質の除去方法及び組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体金属冷却によって方向性凝固法で鋳造する際に侵入した金属汚染物を、鋳造基体、例えば、タービンエンジン部品の表面から金属物質を除去するのに有効な方法及び組成物を提供する。
【解決手段】鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法は、金属物質を式HxAF6の酸又はその前駆体を含有する水性組成物と接触させる工程を含む。式中のAはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaからなる群から選択され、xは1〜6である。
【選択図】なし

Description

本発明は一般に、鋳造品に関する。特に、鋳造基体、例えば、タービンエンジン部品の表面から金属物質を除去するのに有効な方法及び組成物に関する。
最先端ガスタービンの超合金部品その他の工業用部品の高勾配鋳造品を形成するのに、液体金属冷却が多用される。冷却プロセスの際に、鋳造品の冷却に用いられる溶融金属の一部が、鋳造容器を突き抜け、鋳造品の表面に汚染物として堆積することがある。鋳造品は通常、一連の加熱製造及び熱処理サイクルに付され、有効な鋳造品になる。金属汚染物が存在すると、熱加工サイクルの際に鋳造品の表面下に拡散し、完成品の表面品質及びバルク特性に深刻な影響を及ぼす。
米国特許第2501349号明細書 米国特許第3373114号明細書 米国特許第3458353号明細書 米国特許第3514407号明細書 米国特許第3607398号明細書 米国特許第3622391号明細書 米国特許第3779879号明細書 米国特許第3833414号明細書 米国特許第3986970号明細書 米国特許第4004956号明細書 米国特許第4148936号明細書 米国特許第4339282号明細書 米国特許第4425185号明細書 米国特許第5585086号明細書 米国特許第5674610号明細書 米国特許第5962145号明細書 米国特許第6283715号明細書 米国特許第6833328号明細書 米国特許第5993559号明細書 米国特許出願公開第2003/0143398号明細書 米国特許出願公開第2005/0067935号明細書 米国特許出願公開第2005/0127351号明細書 米国特許出願公開第2007/0029911号明細書 特開昭56−096083号公報 英国特許出願公開第2026038号明細書 英国特許出願公開第2115013号明細書 国際公開第9113186号 欧州特許出願公開第1050604号明細書 国際公開第9303198号 欧州特許出願公開第277890号明細書 国際公開第2002/072287号 英国特許出願公開第2223764号明細書 欧州特許出願公開第1162286号明細書
したがって、このような金属汚染物を効果的に除去する方法が必要とされている。除去方法が、許容レベルを超える量の有害なフュームを生成しないことも望ましい。除去方法がある程度の選択性を示す必要もある。例えば、鋳造基体を実質的に保存しながら、金属汚染物を効果的に除去する方法でなければならない。
本発明の一実施形態では、鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法は、金属物質を式HxAF6の酸又はその前駆体を含有する水性組成物と接触させる工程を含む。式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaから選択され、xは1〜6である。
別の実施形態では、鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法は、a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaから選択され、xは1〜6である。)の酸と、(b)約0.1M〜約20Mの含リン化合物又はこれらの混合物と、(c)約0.3M〜約1Mの塩化水素酸又は硝酸とを含む水性組成物に鋳造基体を浸漬する工程を含む。
他の実施形態では、鋳造基体の表面から金属物質を除去する水性組成物は、(a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaから選択され、xは1〜6である。)の酸と、(b)約0.1M〜約1Mの含リン化合物と、(c)約0.3M〜約1Mの塩化水素酸又は硝酸とを含む。
さらに他の実施形態では、鋳造基体の表面から金属物質を除去する水性組成物は、(a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaから選択され、xは1〜6である。)の酸と、(b)約0.3M〜約1Mの硝酸とを含む。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明は、鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法を提供する。本方法は、金属物質を水性組成物と接触させる工程を含む。ここで用いる用語「金属物質」は、金属又は金属合金を主成分とし、鋳造基体中に存在できる量を超えて鋳造基体表面上に堆積する物質である。金属物質の例としては、スズ、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン及びこれらのいずれかを含有する混合物から選択される1以上の元素を含む物質、例えばステンレス鋼があるが、これらに限らない。金属物質は、金属又は金属合金とともに堆積する、ケイ素、ジルコニウム、イットリウム及び酸素などの別の改質成分を含んでもよい。
ここで用いる用語「金属物質の除去」は、金属物質を激しく分解し、下側の基体表面に弱く付着した金属物質残留物だけをせいぜい残すことを意味する。残留物は後述する「スマット除去」などの従来技術によって簡単に後で除去することができる。
多くの実施形態で、本発明の方法は非常に望ましいレベルの選択性をもつ。換言すれば、鋳造基体に悪影響やダメージを与えずに、鋳造基体表面から効果的に金属物質を除去することができる。これは、鋳造基体の構造的完全性や寸法を保存するのに重要な効果である。さらに、本発明の処理組成物は、無機酸を主成分とする組成物に比べ比較的環境にやさしい。
基体表面に堆積する金属物質の厚さは、種々の要因、例えば鋳造基体の種類、使用する鋳造技術、使用する材料などに依存する。一実施形態では、金属物質の厚さは約2μm〜約2000μmである。別の実施形態では、金属物質の厚さは約5μm〜約1000μmである。また、他の実施形態では、金属物質の厚さは約10μm〜約500μmである。
一実施形態では、鋳造プロセス中に液体金属が侵入する結果として、金属汚染物が鋳造基体の表面に堆積する。液体金属の侵入が起こるのは、鋳造基体の入っている鋳型がまだ液体金属浴中に浸されている間に鋳型にクラックが生じる場合である。まだ液体金属浴中にある間に鋳型が冷却されクラックを発生すると、液体金属が、鋳型のクラックに沿って流れ、最終的に鋳型内部の鋳造基体の表面と接触するおそれがある。液体金属は、鋳型のクラックに沿って流れている間に鋳型の内部と反応したり、鋳造基体の表面と接触している間に基体材料と反応するおそれがある。このため、侵入した液体金属と鋳型及び鋳造基体材料との相互作用により、鋳型及び鋳造基体双方の元素の一部が金属汚染物中に存在することもある。
本発明の水性組成物は、式HxAF6の酸を含む。式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaから選択される。xは1〜6、より典型的には、1〜3の数である。この種の物質は、市販品を入手でき、また簡単に調製できる。化合物HxAF6(本明細書で、「第1の酸」と呼ぶことがある。)は、好ましくはH2SiF6又はH2ZrF6又はこれらの混合物である。ある実施形態では、H2SiF6が特に好ましい。化合物H2SiF6は、「フルオケイ酸」、「ケイフッ化水素酸」、「フルオロケイ酸」及び「ヘキサフルオロケイ酸」などの幾つかの名前で呼ばれる。
酸HxAF6の前駆体を用いることもできる。ここで用いる用語「前駆体」は、組合せて酸HxAF6又はそのジアニオンAF6 -2を生成したり、反応性の条件下、例えば熱、撹拌、触媒などの作用で酸HxAF6又はそのジアニオンになる化合物又は化合物の群をいう。したがって、例えば反応容器内で酸を生成することができる。
例として、前駆体は、ジアニオンAF6 -2がイオン結合した金属塩、無機塩又は有機塩とすることができる。具体例としては、Ag、Na、Ni、K及びNH4 +の塩及び有機塩、例えば第4級アンモニウム塩があるが、これらに限らない。これらの塩の水溶液中での解離により酸を生じる。H2SiF6の場合、使用できる適当な塩はNa2SiF6である。
一実施形態では、例えば含ケイ素化合物と含フッ素化合物の反応によりその場でH2SiF6を生成することができる。含ケイ素化合物の例にはSiO2があり、一方含フッ素化合物の例にはフッ化水素酸、即ち、フッ化水素水溶液がある。
酸HxAF6は、単一の酸として使用した場合、クロマイド(chromide)皮膜を除去するのにある程度有効である。用いる酸の好ましいレベルは、種々の要因、例えば除去する皮膜の種類及び量、皮膜物質の基体上での位置、基体の種類、基体及び皮膜の熱履歴、具体的には相互拡散のレベル、基体を以下に説明するような処理組成物にさらす方法、処理時間及び温度、及び溶液中での酸の安定性に依存する。
一般に、酸HxAF6は、処理組成物中に約0.05M〜約5Mの範囲のレベルで存在する。但し、Mはモル濃度を示す。酸溶液を調製しやすいようにモル濃度を重量%又は体積%に換算するのは簡単である。通常、酸のレベルは約0.2M〜約3.5Mの範囲である。H2SiF6の場合、好ましい濃度範囲が、約0.2M〜約2.2Mであることが多い。以下に説明するように、処理時間を長くしたり、処理温度を高くしたりすると、低い酸レベルを補うことができ、その逆も言える。以下に説明するように酸HxAF6及び他の成分の量は、特定の組成物が基体から皮膜を除去する効果を観察することにより容易に調整することができる。
好ましい実施形態では、処理組成物は1種以上の追加の酸、即ち「第2の酸」又はその前駆体も含有する。追加の酸、即ち第2の酸は、含リン化合物又は硝酸であることが好ましい。リン化合物の例には、リン酸及び亜リン酸、並びにこれらの混合物があるが、これらに限らない。一般に、リン化合物は市販されており、硝酸も市販されている。これらの化合物は周知の方法で合成することもできる。
当業者であれば、観察された効果及び他の要因、例えば入手しやすさ、第1の酸との適合性、コスト及び環境への配慮に基づいて、最も適切な追加の酸を選ぶことができる。さらに、第1の酸について前述したように、酸の前駆体、例えば塩を使用することができる。大抵の実施形態で、好ましい追加の酸は、リン化合物であり、リン酸が特に好ましい。
リン化合物及び硝酸の予期しない効果に関しては、理論に束縛されるものではない。しかし、これらの酸は、酸の能力を発揮して、金属物質中の金属を速やかに酸化するようである。その結果、金属物質が、可溶化され、鋳造基体表面領域から離れやすくなると考えられる。
追加の酸、即ちリン化合物又は硝酸の使用量は、酸自体、並びに第1の酸の種類及び前述の多くの要因に依存する。リン化合物は通常、約0.1M〜約20Mの範囲のレベルで組成物中に存在する。好ましい実施形態では、例えばリン酸の場合、好ましい範囲は約0.5M〜約5Mである。さらに好ましい実施形態では、範囲は約2M〜約4Mである。
追加の酸として硝酸を用いる場合、硝酸は本発明に従って処理される鋳造基体の劣化を出来るだけ小さくするレベルで存在する。通常、このレベルは約1.2M以下である。好ましい実施形態では、この範囲は約0.3M〜約1Mである。
ある実施形態では、処理組成物は少量の第3の酸を含有する。この成分は通常、純水中でpH約3.5未満の強酸である。したがって、第2の酸がリン化合物の場合、第3の酸は硝酸にすることができる。他の無機強酸の例としては、硫酸、塩化水素酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、過塩素酸、アルキルスルホン酸及びこれらのいずれかの混合物が挙げられるが、これらに限らない。強酸は、鋳造基体中に拡散した金属物質の部分を除去するのに特に有効であると考えられる。
一実施形態では、第3の酸には塩化水素酸、硝酸又はこれらの混合物が挙げられる。好ましい実施形態では、第3の酸は塩化水素酸である。通常、酸を水溶液の形態、例えば、35〜38%の塩酸水溶液で供給し、使用するのが有利である。
第3の酸の使用量は、第1の酸及び第2の酸の種類及び前述した多くの要因に依存する。基体の劣化を出来るだけ小さくするために、第3の酸は硝酸について前述したレベルで存在することが好ましい。したがって、処理組成物中の第3の酸の濃度は通常、約1.2M以下であり、好ましくは約0.3M〜約1Mの範囲である。簡単な実験で、第3の酸の最適レベルを決定することができる。本発明の方法は一般に、比較的多量の強酸を必要とする方法に通常伴う問題を生じない。
本発明の水性組成物は、種々の機能を果たす様々な添加剤を含有することもできる。これらの添加剤の例として、抑制剤、分散剤、界面活性剤、キレート化剤、湿潤剤、解膠剤、安定剤、沈降防止剤、還元剤及び消泡剤が挙げられるが、これらに限らない。このような添加剤の特定の種類及び効果的な使用レベルに当業者は精通している。本組成物用の抑制剤の例には、酢酸などの比較的弱い酸がある。このような物質は本組成物中の第1の酸の活性を下げる傾向がある。これは、場合によっては望ましく、例えばある種の鋳造基体の表面が本処理組成物と接触した場合、表面の孔食が起こる可能性を低減するのに望ましい。
鋳造基体を水性組成物で処理するのに様々な方法を用いることができる。例えば、様々な種類のスプレーガンを用いて、鋳造基体に組成物を連続的に吹きつけることができる。単一のスプレーガンを用いることができる。また、一列に並べたスプレーガンを用いることもでき、一列のスプレーガン又は複数の列のスプレーガンの横又は間に鋳造基体を通過させることができる。他の実施形態では、酸化物除去組成物を鋳造基体上に流し、連続的に再循環させることができる。
好ましい実施形態では、鋳造基体を水性組成物浴中に浸す。任意の容器中でこのような浸漬を行うと、水性組成物と除去すべき金属物質間の接触が最大になることが多い。浸漬時間及び浴温は種々の要因に依存する。これらの要因には、上述したもののほかに、除去すべき金属物質の特定の種類、浴に用いる酸及び器具の能力がある。通常、基体を浴に浸漬している間、浴は室温程度〜約100℃の範囲の温度に維持される。好ましい実施形態では、浴温は約45℃〜約95℃の範囲に維持される。
浴中への浸漬時間は、広い範囲で変えることができるが、通常、約10分〜約72時間、好ましくは約1時間から約20時間の範囲である。浸漬時間を長くすると低い浴温を補うことができる。
ストリッピング浴中で鋳造基体を処理すると、除去すべき金属物質の一体性が著しく損なわれる(分解される)。分解後の金属物質を「スマット」又は「金属物質残留物」と本明細書では呼ぶ。金属物質残留物はしばしば、下側の鋳造基体又は下層に弱く付着し続ける。したがって、この処理後に、ストリッピング後工程を通常行う。ストリッピング後工程は、「スマット除去」操作とも言い、当業界で周知であり、種々の文献に記載されている。この工程は、下側の鋳造基体又は下層へのダメージを出来るだけ小さくする軽い研磨工程の形態で行うことができる。1例として、酸化アルミニウム粒子を含有する加圧空気の流れを基体表面に吹き付けることによりグリットブラストを行うことができる。空気圧は通常約100psi未満である。グリットブラストは分解後の皮膜を除去するのに十分な時間行う。この実施形態でのグリットブラストの時間は種々の要因、例えばスマット層の厚み及び特定の組成、グリット材の寸法及び種類などに依存する。この工程は通常約30秒〜約3分間行う。
グリットブラストの代わりに、表面を研磨する別の公知の方法を用いてもよい。例えば、基体表面を繊維パッド、具体的にはポリマー繊維、金属繊維又はセラミック繊維のパッドで手動で擦ることができる。また、例えばアルミナ又は炭化ケイ素粒子を埋め込んだ柔軟なホイール又はベルトで基体表面を磨くことができる。ホイール又はベルト上に液体研磨剤を用いることもできる。基体表面に対する接触力が上記のグリットブラスト法で用いる接触力より大きくならないようにこれらの代替方法をコントロールする必要がある。
研磨の代わりに別の方法又は方法の組合せを用いて、分解後の金属物質を除去することができる。例には、基体表面のレーザアブレーション又は湿式バレル研磨などの鋳造基体のバレル研磨(タンブリング)がある。また、分解後の物質を基体表面から擦り取ることもできる。別の例としては、音波、例えば超音波を表面にかけて、振動により分解物質を揺らしばらばらにすることができる。各代替方法について、当業者は、操作上の調整に精通しており、研磨法の場合と同様に、鋳造基体の表面にかかる力をコントロールし、保存すべき基体又は下層へのダメージを出来るだけ小さくするように調製を行う。この工程後に、例えば、水又は水と湿潤剤の組合せを用いて鋳造品をリンスすることもある。
この方法で除去される金属物質は、種々の鋳造基体の表面に堆積したものである。鋳造基体は金属又は金属合金を含む。一実施形態では、鋳造基体は、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン及びこれらのいずれかを含む混合物又は合金を含み、例えばステンレス鋼がある。
多くの場合、鋳造基体は超合金である。超合金は、通常、ニッケル、コバルト又は鉄基合金であるが、ニッケル及びコバルト基合金が高性能用途には好ましい。ニッケル基超合金は、具体的には約40重量%以上のNiとコバルト、クロム、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン及び鉄から選択される1以上の成分とを含有する。コバルト基超合金は、具体的には約30重量%以上のCoとニッケル、クロム、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン及び鉄から選択される1以上の成分とを含有する。
本発明の別の実施形態が、鋳造基体表面から金属物質を除去するストリッピング組成物に関することは上記の説明より明らかである。ここで示したように、鋳造基体はタービンエンジンの部品、例えば、エアーホイル、ブレード又はバケットである。処理組成物は上述の化合物HxAF6を含有する。好ましい実施形態では、処理組成物は、含リン化合物も含有し、塩化水素酸などの強酸を一定限度量含む。種々の別の添加剤も組成物に存在することができる。処理組成物は通常、浴の形態で用い、処理する部品を浴中に浸す。
以下の実施例は、例示にすぎず、本発明の要旨を制限するものではない。
実施例1
液体スズで冷却する方向性凝固法によりニッケル基超合金物品を鋳造する。超合金物品は7.5重量%のコバルト、7.0重量%のクロム、6.2重量%のアルミニウム、6.5重量%のタンタル、1.5重量%のモリブデン、5.0重量%のタングステン、3.0重量%のレニウム、微量のハフニウム、イットリウム、ホウ素及び炭素及び残部のニッケルを含有する。鋳造超合金基体の表面に厚さが約500μmの金属汚染物の堆積物がある。金属汚染物はスズを主成分とする。これは鋳造プロセス中の液体スズの侵入による。液体スズ冷却式方向性凝固法において、鋳造超合金基体の入っている鋳型がまだ液体スズ浴中に浸されている間に鋳型にクラックが生じた場合に、液体スズの侵入が起こる。液体スズ浴は、従来の放射冷却式方向性凝固炉より冷却効率の良い液体スズ冷却式方向性凝固炉に備えられている独特なものである。鋳型が冷却されると、まだ液体金属浴中にある間に鋳型にクラックが発現する。液体スズは、鋳型のクラックに沿って流れ、鋳型内部の鋳造基体の表面と接触する。液体スズは、鋳型のクラックに沿って流れている間に鋳型の内部と反応したり、鋳造基体表面と接触している間に超合金と反応したりするおそれがある。このため、鋳型及び鋳造基体の元素の一部が金属汚染物中に存在することもある。市販グレードの約71体積%のケイフッ化水素酸(H2SiF6)、24体積%のリン酸(H3PO4)及び5体積%の塩化水素酸(HCl)を含有する水性組成物浴中に汚染された鋳造基体を浸漬する。浴の温度を80℃に保ちながら、基体を水性組成物に4時間浸す。4時間の浸漬後、金属汚染物は水性酸組成物によりほぼ除去される。
すべての範囲は上下限の値を含み、上下限の値は互いに組合せることができる。ここで用いる用語「第1」、「第2」などは、順序、数量又は重要性を表すものではなく、ある要素を他の要素と区別するのに使用する。数量にともなう修飾語「約」は、表示値を含み、文脈で示された意味を持つ(例えば特定の数量の測定にともなう誤差を含む)。本発明を説明する文脈(特に、以下の請求項の文脈)中の単数表現は、文脈上そうでない場合又は明らかに矛盾する場合以外は、複数も含む。
以上、本発明を数多くの実施形態について詳細に説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明を変更して、本発明の要旨及び技術的範囲に相当するがこれまで説明しなかった変種、改変、置換又は均等物の組合せをいくつでも取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施形態を説明したが、本発明の態様は上記の実施形態の一部のみを含むものでもよい。したがって、本発明は前述の説明によって制限を受けるものではなく、特許請求の範囲のみによって制限を受けるものである。

Claims (10)

  1. 鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法であって、金属物質を式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaからなる群から選択され、xは1〜6である。)の酸又はその前駆体を含有する水性組成物と接触させる工程を含む方法。
  2. 水性組成物が化合物H2SiF6又はH2ZrF6を含有する、請求項1記載の方法。
  3. 水性組成物がさらに1種以上の追加の酸又はその前駆体を含有する、請求項1記載の方法。
  4. 水性組成物が第3の酸又はその前駆体を含有する、請求項3記載の方法。
  5. 鋳造基体を水性組成物浴中に浸す、請求項1記載の方法。
  6. 鋳造基体が鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン又はこれらのいずれかを含有する混合物を含む、請求項1記載の方法。
  7. 金属物質がスズ、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン又はこれらの組合せを含有する、請求項1記載の方法。
  8. 鋳造基体の表面から金属物質を除去する方法であって、
    (a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaからなる群から選択され、xは1〜6である。)の酸と、
    (b)約0.1M〜約20Mの含リン化合物又はこれらの混合物と、
    (c)約0.3M〜約1Mの塩化水素酸又は硝酸とを含む水性組成物に鋳造基体を浸漬する工程を含む方法。
  9. 鋳造基体の表面から金属物質を除去する水性組成物であって、
    (a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaからなる群から選択され、xは1〜6である。)の酸と、
    (b)約0.1M〜約1Mの含リン化合物と、
    (c)約0.3M〜約1Mの塩化水素酸又は硝酸と
    を含む水性組成物。
  10. 鋳造基体の表面から金属物質を除去する水性組成物であって、
    (a)約0.05M〜約5Mの式HxAF6(式中、AはSi、Ge、Ti、Zr、Al及びGaからなる群から選択され、xは1〜6である。)の酸と、
    (b)約0.3M〜約1Mの硝酸と
    を含む水性組成物。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383131B (zh) * 2011-11-03 2013-06-12 模德模具(东莞)有限公司 一种高硬度模具钢材腐蚀药水及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234357A (ja) * 1990-02-10 1991-10-18 Agency Of Ind Science & Technol 鋳型及び中子の化学的除去方法
JPH04228259A (ja) * 1990-03-30 1992-08-18 General Electric Co <Ge> 微小縮みの同定・評価・除去方法
JP2002053985A (ja) * 2000-06-09 2002-02-19 General Electric Co <Ge> 基板から皮膜を除去する方法およびそれに用いる組成物
JP2005097715A (ja) * 2003-08-19 2005-04-14 Mitsubishi Chemicals Corp チタン含有層用エッチング液及びチタン含有層のエッチング方法
JP2005248214A (ja) * 2004-03-01 2005-09-15 Aisin Keikinzoku Co Ltd アルミニウム合金の表面処理方法
JP2007182629A (ja) * 2005-12-29 2007-07-19 General Electric Co <Ge> 金属コーティングを選択的に剥離する方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1487124A (en) * 1920-12-30 1924-03-18 America Smelting And Refining Electrolytic process
US2501349A (en) * 1946-05-10 1950-03-21 Westinghouse Electric Corp Insulation for magnetic material
US3514407A (en) * 1966-09-28 1970-05-26 Lockheed Aircraft Corp Chemical polishing of titanium and titanium alloys
US3458353A (en) * 1966-11-16 1969-07-29 Alloy Surfaces Co Inc Process of removing coatings from nickel and cobalt base refractory alloys
US3373114A (en) * 1967-01-03 1968-03-12 Macdermid Inc Dry compositions for deoxidizing and desmutting aluminum and aluminum alloys
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
GB1446816A (en) * 1973-05-02 1976-08-18 Furukawa Electric Co Ltd Chemical dissolution treatment of tin or alloys thereof
US4004956A (en) * 1974-08-14 1977-01-25 Enthone, Incorporated Selectively stripping tin or tin-lead alloys from copper substrates
US4148936A (en) * 1976-12-23 1979-04-10 General Electric Company Method for diffusion coating an Fe-Ni base alloy with chromium
US4339282A (en) * 1981-06-03 1982-07-13 United Technologies Corporation Method and composition for removing aluminide coatings from nickel superalloys
US4425185A (en) * 1982-03-18 1984-01-10 United Technologies Corporation Method and composition for removing nickel aluminide coatings from nickel superalloys
US5585086A (en) * 1994-09-06 1996-12-17 Rockwell International Corporation Method for enhancing digestion reaction rates of chemical systems
US5674610A (en) * 1995-03-24 1997-10-07 General Electric Company Method for chromium coating a surface and tape useful in practicing the method
DE59609489D1 (de) * 1995-10-16 2002-08-29 Siemens Ag Verfahren zur entfernung von zinn
JPH101783A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Nippon Paint Co Ltd アルミニウム表面処理剤、該処理方法及び処理アルミニウム材
US6296447B1 (en) * 1999-08-11 2001-10-02 General Electric Company Gas turbine component having location-dependent protective coatings thereon
KR100482241B1 (ko) * 2000-02-25 2005-04-13 샤프 가부시키가이샤 카본 나노튜브 및 그 제조 방법, 전자원 및 그 제조 방법및 표시 장치
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.
US20040169013A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-02 General Electric Company Method for chemically removing aluminum-containing materials from a substrate
US6953533B2 (en) * 2003-06-16 2005-10-11 General Electric Company Process for removing chromide coatings from metal substrates, and related compositions
US7239076B2 (en) * 2003-09-25 2007-07-03 General Electric Company Self-aligned gated rod field emission device and associated method of fabrication
US7459839B2 (en) * 2003-12-05 2008-12-02 Zhidan Li Tolt Low voltage electron source with self aligned gate apertures, and luminous display using the electron source
US7326328B2 (en) * 2005-07-19 2008-02-05 General Electric Company Gated nanorod field emitter structures and associated methods of fabrication

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03234357A (ja) * 1990-02-10 1991-10-18 Agency Of Ind Science & Technol 鋳型及び中子の化学的除去方法
JPH04228259A (ja) * 1990-03-30 1992-08-18 General Electric Co <Ge> 微小縮みの同定・評価・除去方法
JP2002053985A (ja) * 2000-06-09 2002-02-19 General Electric Co <Ge> 基板から皮膜を除去する方法およびそれに用いる組成物
JP2005097715A (ja) * 2003-08-19 2005-04-14 Mitsubishi Chemicals Corp チタン含有層用エッチング液及びチタン含有層のエッチング方法
JP2005248214A (ja) * 2004-03-01 2005-09-15 Aisin Keikinzoku Co Ltd アルミニウム合金の表面処理方法
JP2007182629A (ja) * 2005-12-29 2007-07-19 General Electric Co <Ge> 金属コーティングを選択的に剥離する方法

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