JPH04263100A

JPH04263100A - チタン基剤金属支持体から金属被覆を剥離するための電解方法

Info

Publication number: JPH04263100A
Application number: JP3299520A
Authority: JP
Inventors: Jiinjen A Sue; ジーンジェン・アルバート・スー
Original assignee: Union Carbide Coatings Service Technology Corp; Union Carbide Coatings Service Corp
Current assignee: Praxair ST Technology Inc; Praxair Surface Technologies Inc
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1992-09-18
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2757084B2; US5062941A; DE69131889T2; EP0482565A2; SG44686A1; CA2053784C; EP0482565B1; CA2053784A1; DE69131889D1; EP0482565A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、チタンないしチタン合金のベースメタルから
、該ベースメタルへの化学的攻撃を伴わずに金属被覆特
に周期律表第ＩＶＢ族または第ＶＩＢ族金属の化合物を
選択的に除去ないし剥離するための電解方法に関する。

【０００２】発明の背景圧縮機翼、軸受、ギヤ、羽根車及び案内羽根の如き航空
エンジンターボマシンの高性能部品は代表的には、それ
らの耐摩耗性を改良し且つ浸食保護をもたらすべくチタ
ン、ジルコニウム、クロムまたはタングステンの金属化
合物で被覆される。エンジン部品は超合金、ステンレス
鋼、合金鋼またはチタン合金から鋳造ないし別態様で成
形ないし機械加工され、而してそれは非常に高価な精密
部品を意味する。被覆をその下にあるベースメタルから
剥離することは、該被覆に欠陥が発見されたときに必要
であり、また（或は）疲労部品を回復させるのに必要で
ある。保護被覆をその下にあるベースメタルから、該メ
タルへの有害な攻撃を何ら伴うことなく除去することは
不可欠である。

【０００３】チタン、ジルコニウム、ハフニウム、クロ
ム、モリブデン及びタングステンを含む周期律表第ＩＶ
Ｂ族または第ＶＩＢ族金属の金属化合物をチタン合金ベ
ースメタルから選択的に除去ないし剥離することは、ベ
ースメタル及び被覆双方の高い耐蝕性における類似性に
因り特に困難である。

【０００４】メタル支持体からの金属被覆の電気化学的
剥離はよく知られており、基本的には電着の逆である。米国特許第４，３５６，０６９号には、クロム酸、過酸
化物、硫酸及び水の水溶液を用いて亜鉛、鋼、アルミニ
ウム、真鍮または銅からクロムないしニッケル被覆を除
去するための逆電流剥離方法が開示されている。また、
米国特許第４，１２８，４６３号には、チタンないしチ
タン合金支持体から炭化タングステンの如き金属炭化物
の被覆を剥離するための逆電流剥離方法が教示されてい
る。電解液の組成は、クロム酸またはクロム酸塩イオン
生成物質及び随意成分としての硫酸塩イオン（硫酸とし
て加えられる）の水溶液を含む。米国特許第３，１５１
，０４９号及び同第４，８８６，５８８号には、アルカ
リ電解質を用いてベースメタルから金属含有耐火性被覆
を電解剥離する方法が教示されている。

【０００５】チタンないしチタン合金のベースメタルか
ら、該ベースメタルの侵食を伴わずに或はベースメタル
表面に望ましくない腐食ピットを残さずに例えばチタン
ないしはジルコニウム化合物の如き第ＩＶＢ族または第
ＶＩＢ族金属の金属化合物被覆を剥離するには、従来法
のいずれも適していない。本発明の電解方法はベースメ
タルの化学的攻撃を伴わずに或は腐食ピットをベースメ
タル表面に形成せずにチタン金属ないし合金のベースメ
タルからチタン若しくはジルコニウム化合物或は第ＩＶ
Ｂ族または第ＶＩＢ族のいずれかの金属化合物を剥離す
るのに特に適している。

【０００６】発明の概要本発明は、チタンまたはチタン合金のベースメタルから
周期律表第ＩＶＢ族または第ＶＩＢ族金属化合物を除去
するのに特に適した方法を提供する。本発明の方法に従
えば、ベースメタルは、酸化試薬と、４．５未満の溶液
ｐＨをもたらす濃度の酸を含む水溶液を電解液として用
いた電解槽内のアノードを構成し、而して約５０℃〜７
０℃範囲の浴温度において所定時間２０〜７００アンペ
ア／ｍ２　の電流密度で約６〜４０ボルトＤＣ範囲の電
圧を印加する。ベースメタルの有害な侵食は何ら生じな
いと判った。また、ピットはベースメタル表面に何ら観
察されなかった。

【０００７】本発明の概念は、金属被覆化合物との反応
を惹起して金属被覆中の金属と酸化物を形成する酸化試
薬の使用を基礎とする。金属被覆から新たに形成された
酸化物フィルムの層毎の分離が、ベースメタルの侵食を
伴うことなく、被覆が除去されるまで生起する。剥離速
度は主に、被覆を介した溶液からの酸素イオンの拡散に
より制御される。酸化試薬は、空気の如き任意の酸素給
源またはＨ２　Ｏ２　の如き酸素生成化合物でありうる
。

【０００８】発明の詳細な説明及び例本発明は特に、チタンないしチタン合金のベースメタル
から金属被覆を除去するための電解方法に関する。本方
法は、酸化物形成のため酸素と結合する任意の金属被覆
に適用性を有するけれども、チタン、ジルコニウム、ハ
フニウム、クロム、モリブデン及びタングステンを含む
周期律表第ＩＶＢ族または第ＶＩＢ族金属の金属化合物
の金属被覆を除去するとき用いるのに特に適している。チタン化合物の例として窒化チタン、ほう化チタン及び
炭化チタンが挙げられる。チタン合金ベースメタルの代
表的例はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（ＡＭＳ４９２８）である
。ベースメタル上に被覆を形成するのに任意の被覆方法
が用いられうる。

【０００９】電解槽の形状は標準的であり、従って特に
図示しない。アノードを形成すべくチタンないしチタン
合金ベースメタルを水性電解液中に支持または懸吊する
。カソードは、電解液に不活性な任意の適当な導体好ま
しくは非磁性ステンレス鋼でありうる。ベースメタル上
に被覆を形成するのに任意の被覆方法を用いることがで
きる。水性電解質剥離溶液を介して直流回路を形成すべ
くアノードからカソードにＤＣ電源を接続する。加電圧
は、２０〜７００アンペア／ｍ２　の電流密度で６〜４
０ボルト好ましくは８〜３０ボルト範囲に固定する。

【００１０】水性電解質は酸化試薬としての酸素給源と
、溶液ｐＨを４．５以下好ましくは０．５〜４．５範囲
に調節する濃度の酸を含む。酸素の給源は溶液中所望さ
れる酸素容量％をもたらす制御流量で溶液に供給される
空気であり得、或は過酸化水素または、例えば過ほう酸
塩、ペルオキシジホスフェート、ペルオキシスルフェー
ト等の別の均等過酸化物給源の如き、水と反応して酸素
を放出する酸素生成化合物から供給されうる。

【００１１】溶液の酸性度を制御するのに任意の酸が４
．５以下のｐＨを維持する濃度で加えられる。好ましい
酸は乳酸、蓚酸、酒石酸、ぎ酸、ピロピオン酸またはく
えん酸の如き有機カルボキシルないしカルボキシル−ヒ
ドロキシル基酸である。別法として、希無機酸例えば酢
酸、硝酸、ＨＣｌまたはＨ２　ＳＯ４　を用いることが
できる。好ましいｐＨ範囲は０．５〜４．５、最適範囲
は１〜３．５範囲である。電解液の温度は５０〜８５℃
範囲に保持すべきであり、好ましくは５０〜７０℃範囲
である。下記例は本発明を具体化する。

【００１２】例　　ＩＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ及びＴｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ
−２Ｍｏチタン合金ベースメタルクーポン（１．５０×
２５×５０ｍｍ）を１２μｍＴｉＮ被膜で覆い、電解質
剥離槽内のＨ２　Ｏ−（０．０５〜０．７５）重量％く
えん酸−（２．６〜４．３）重量％Ｈ２　Ｏ２　の電解
液に浸漬した。クーポンの被覆表面をステンレス鋼の如
き導電性物質から製造されたカソードリングで囲繞した
。アリゲータークリップを介しアノードとしてのクーポ
ンからカソードリングへと、ＤＣ電源からの電気的接続
を行った。電解液は３〜３．５範囲のｐＨ値を有し、こ
れを５０〜７０℃範囲の浴温度で攪拌保持した。クーポ
ンとカソードリングとの間に８〜２５ボルトＤＣ範囲の
電位がもたらされるように電源を調節した。電流密度は
２０〜１６０アンペア／ｍ２　であった。１２０分後、
被覆は、その下にあるクーポンのベースメタルを損なう
ことなく溶液に完全に溶解した。

【００１３】例　　ＩＩ電解液、ｐＨ及び操作条件を変えたほかは例Ｉに記載の
電解剥離技法を用いてＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ圧縮機翼から
１０μｍＺｒＮ被覆を除去した。その結果を次表に要約
する。被覆は、ベースメタルへの化学的攻撃を何ら伴わ
ずに１時間で完全に除去された。

【００１４】

【表１】

【００１５】例　　ＩＩＩ　２５μｍ厚のＴｉＢ２　−Ｎｉ被膜で覆ったＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖクーポン（１．５０×２５×５０ｍｍ）を、６
％Ｈ２　Ｏ２　、１％蓚酸及び９３％Ｈ２　Ｏ（重量％
）からなるｐＨ＝１．５の電解液に６５℃で１２０分間
浸漬した。剥離準備については例Ｉに記載されている。加電圧は６ボルトＤＣとし、電流密度は７００アンペア
／ｍ２　未満とした。被覆は支持体から、該支持体を何
ら損なうことなく完全に除去された。

【００１６】例　　ＩＶ電解剥離準備は例Ｉと同じであった。水と、ｐＨ値が２
である１０重量％までのくえん酸よりなる溶液を電解質
として用いた。１２μｍＴｉＮ及び１００μｍＷＣ−Ｃ
ｏで被覆したＴｉ−６Ａｌ−４Ｖクーポン（１．５０×
２５×５０ｍｍ）を約６０℃の電解液に浸漬し、この電
解液にＮ２　−２０容量％Ｏ２　ガスを、ガス分散管を
介し０．１１ｍ３　／ｈｒの流量で導入し、被覆したク
ーポンとカソードリングとの間に１５ボルトＤＣ電位を
印加した。電流密度は４４０アンペア／ｍ２　未満であ
った。約１５０〜２１０分間で、ＴｉＮ及びＷＣ−Ｃｏ
被覆はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ支持体から、該支持体への化
学的攻撃を何ら伴うことなく除去された。

【００１７】例　　ＶＴｉＮで被覆したＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ羽根車を０．３％
くえん酸、４．２％Ｈ２　Ｏ２　及び９５．５％水（重
量％）の溶液に浸漬した。電解液はｐＨ＝３を有し、こ
れを６０℃に保持した。被覆厚は約１０μｍであった。１０ボルトＤＣ電位を羽根車とカソードとの間に印加し
た。１８０分後、被覆は、その下にある支持体から、該
支持体への化学的攻撃を何ら伴うことなく完全に除去さ
れた。

【００１８】例　　ＶＩ被覆厚１７μｍのＴｉＮ被覆Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖクーポ
ン（１．５０×２５×５０ｍｍ）を酸含有電解液に浸漬
した。１０〜１５ボルトＤＣの電位を６０℃において、
３２０アンペア／ｍ２　までの電流密度でカソードと被
覆クーポン（アノード）との間に印加した。電流密度は
典型的に、酸濃度、ｐＨ値、被覆の表面積及び加電圧に
よって異なる。被覆の酸化を容易にするために、細孔寸
法１０〜１５μｍのガス分散管からＮ２　−２０容量％
Ｏ２　ガスを供給した。ガス流量は０．０２８ｍ３　／
ｈｒであった。数時間後、被覆は支持体から、該支持体
への化学的攻撃を何ら伴うことなく完全に除去された。結果を次表に要約する：

【００１９】

【表２】

【００２０】上記結果から、４．５のｐＨ値が実際の適
用で最も高いｐＨ値であると結論することができる。

【００２１】例　　ＶＩＩ　Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖボタン（１２ｍｍ直径×２ｍｍ厚）
上１５０μｍ被覆厚の、熱散布された炭化クロム被覆、
Ｃｒ３　Ｃ２　−２０重量％ニクロム（ニクロム：Ｎｉ
−２０重量％Ｃｒ）を９重量％Ｈ２　Ｏ２　、１重量％
蓚酸及び９０重量％Ｈ２　Ｏからなる電解液に浸漬した
。５〜１０ボルトＤＣ電位をカソードと被覆ボタンとの
間に、６０〜８５℃の電解液温度で印加した。電流密度
は２５０〜２２００アンペア／ｍ２　で変動した。３０
０分後、被覆はメタル支持体から、該支持体への有害な
影響を伴うことなく完全に除去された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　チタンないしチタン合金のベースメタ
ルから周期律表第ＩＶＢ族または第ＶＩＢ族より選ばれ
る金属の金属化合物を電解槽中電気化学的に除去する方
法にして、第ＩＶＢ族または第ＶＩＢ族金属化合物の被
覆を表面に有する前記ベースメタルを、酸化試薬及び酸
を含む電解水溶液に浸漬し、但し前記酸は４．５未満の
溶液ｐＨを維持する如き濃度を有するものとし；　　前
記電解槽のアノードとしてのベースメタルと前記水溶液
中不活性な、カソードとしての金属部材とを接続し；　
　そして約５０℃〜８５℃範囲の浴温度において約６〜
４０ボルト範囲の直流電圧を前記アノードとカソードと
の間に印加する工程を含む方法。
【請求項２】　　酸化試薬が酸素の給源である、請求項
１の方法。
【請求項３】　　酸素の給源が電解液に制御速度で送風
される、請求項２の方法。
【請求項４】　　酸素の給源が、水との接触で酸素を発
生する酸素生成化合物である、請求項２の方法。
【請求項５】　　酸素の給源が、過酸化水素、過ほう酸
塩、ペルオキシジホスフェート及びペルオキシスルフェ
ートよりなる群から選ばれる、請求項４の方法。
【請求項６】　　酸が、カルボキシル基またはカルボキ
シ−ヒドロキシル基の酸類より選ばれる有機酸である、
請求項２または５の方法。
【請求項７】　　溶液ｐＨが１〜３．５範囲で調節され
る、請求項６の方法。