MXPA04007810A - Mejora de un recubrimiento de aluminuro en un componente de maquina de turbina usado. - Google Patents

Abstract

Un metodo para mejorar un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de maquina de turbina usado para un recubrimiento de aluminuro de platino; el metodo involucra la limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover los productos de corrosion en caliente de la superficie sin danar el recubrimiento de aluminuro; en una modalidad, el paso de limpieza involucra la inmersion del componente en una solucion calentada que comprende acido acetico mientras se agita la solucion usando energia ultrasonica; luego es depositada una capa de platino sobre la superficie limpiada del componente; un segundo recubrimiento de aluminuro es luego formado sobre la superficie del componente para mejorar el componente; la invencion tambien se relaciona a un componente de maquina de turbina, por ejemplo, un alabe de turbina, que tiene un sustrato a base de metal y recubrimiento de aluminuro de platino sobre por lo menos una superficie de este, tal recubrimiento ha sido mejorado de un recubrimiento de aluminuro original sobre el componente que usa el metodo de arriba.

Description

MEJORA DE UN RECUBRIMIENTO DE ALUMINURO EN UN COMPONENTE DE MAQUINA DE TURBINA USADO ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención está relacionada a un método para mejora de un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de máquina de turbina usado a un recubrimiento de aluminuro de platino. Más particularmente, esta invención está dirigida a un método que comprende la limpieza de por lo menos una superficie sin daño del recubrimiento de aluminuro, que deposita una capa de platino sobre la superficie limpiada, y luego forma un segundo recubrimiento de aluminuro sobre la superficie del componente. La invención también se relaciona a un componente de máquina de turbina usado mejorado. El ambiente de operación dentro de un motor de turbina de gas es hostil tanto térmica como químicamente. Se han logrado avances significantes en aleaciones para alta temperatura a través de la formulación de superaleaciones a base de hierro, níquel y cobalto, a pesar de que los componentes formados de tales aleaciones a menudo no pueden resistir exposiciones de servicio prolongadas si están localizados en ciertas secciones de una máquina de turbina, tales como la turbina, la cámara de combustión y el aumentador. Una solución común es proteger las superficies de tales componentes con un recubrimiento ambiental que es resistente a la oxidación y corrosión en caliente. Los recubrimientos que han encontrado amplio uso para este propósito incluyen recubrimientos de aluminuro de difusión y recubrimientos de revestimiento tales como MCrAIY (donde M es hierro, níquel y/o cobalto), los cuales pueden ser revestidos con un recubrimiento de aluminuro difundido. Durante la exposición a altas temperaturas en aire, estos recubrimientos forman una incrustación de óxido de aluminio (alúmina) protectora que inhibe la oxidación del recubrimiento y el sustrato esencial. Los recubrimientos de aluminuro de difusión son particularmente útiles para proveer protección ambiental a componentes equipados con conductos de enfriamiento internos, tales como alabes de turbina de alta presión, porque los recubrimientos de aluminuro delgados están disponibles para proveer protección ambiental sin reducción significante de la sección transversal de los conductos de enfriamiento. Los recubrimientos de aluminuro de platino se han desarrollado para además mejorar la resistencia al daño por corrosión y oxidación. La corrosión en caliente de los componentes de máquina de turbina de gas generalmente ocurre cuando el azufre y el sodio reaccionan durante la combustión para formar sulfato de sodio (Na2S04), el cual condensa encima y subsecuentemente ataca las superficies de los componentes. Las fuentes de azufre y sodio para tales reacciones incluyen impurezas en el combustible que es quemado así como la entrada de polvo cargado de sodio y/o ingestión de sal de mar. En la situación última, la corrosión en caliente ocurre tradicionalmente sobre los alabes y aspas de una turbina de sección caliente bajo condiciones dónde la sal se deposita sobre la superficie como un sólido o líquido. Los depósitos de sal pueden hacer fallar la incrustación de alúmina protectora sobre los recubrimientos de aluminuro, resultando en un ataque rápido del recubrimiento. Durante el rejuvenecimiento, resurgimiento o mejora de los componentes de máquina de turbina usados, los recubrimientos de aluminuro tradicionalmente son removidos completamente para permitir reparar el componente por soldadura o soldadura con latón o para reemplazar los recubrimientos dañados. Un recubrimiento de aluminuro nuevo puede luego ser aplicado mediante cualquier procedimiento apropiado. Cualquiera de los productos de corrosión en caliente presentes sobre el recubrimiento es removido con el recubrimiento. Una desventaja de remover completamente un recubrimiento de aluminuro de un componente de máquina de turbina, es que una porción del metal de sustrato es removido con el recubrimiento, lo cual puede acortar significativamente la vida útil del componente. Como un resultado, han sido propuestas nuevas tecnologías de reparación mediante las cuales los recubrimientos de aluminuro de difusión no son removidos, sino en su lugar son rejuvenecidos para restaurar el recubrimiento de aluminuro y la protección del medio ambiente provista por los recubrimientos. Sin embargo, las tecnologías de rejuvenecimiento de recubrimiento para reparar alabes y aspas de turbina no pueden ser usadas en la presencia de productos de corrosión en caliente, los cuales atacan el recubrimiento rejuvenecido sobre expuesto a temperaturas de la máquina.

Los componentes de una máquina de turbina usados que han sido recubiertos con recubrimientos de aluminuro pueden ser recubiertos con recubrimientos de aluminuro de platino para mejorar la resistencia a la corrosión y la oxidación. Sin embargo, los procedimientos actuales para recubrimiento tradicionalmente involucran la remoción del recubrimiento de aluminuro mediante escarpado químico, limpieza con granalla mineral y otros medios mecánicos. Como se notó arriba, estos procedimientos a menudo resultan en la remoción de una porción del metal de substrato, el cual puede reducir la resistencia y la vida útil del componente. Así, hay una necesidad continua por un método para mejorar un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de máquina de turbina usado para un recubrimiento de aluminuro de platino sin dañar el recubrimiento o remoción de una cantidad significante del metal de sustrato.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un aspecto, la invención se refiere a un método para mejorar un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de máquina de turbina usado para un recubrimiento de aluminuro de platino, el método comprende: a) limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover los productos de corrosión en caliente de la superficie sin dañar el recubrimiento de aluminuro; b) depósito de una capa de platino sobre la superficie limpiada del componente; y luego c) formación de un segundo recubrimiento de aluminuro sobre la superficie del componente. En otro aspecto, la invención se relaciona a un método para mejora de un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de máquina de turbina usado para un recubrimiento de aluminuro de platino, el método comprende: a) limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover los productos de corrosión en caliente de la superficie sin dañar el recubrimiento de aluminuro mediante inmersión del componente en una solución que comprende ácido acético; b) depósito de una capa de platino que tiene un espesor desde alrededor de 2 a alrededor de 20 micrones sobre la superficie limpiada del componente; y luego c) formación de un segundo recubrimiento de aluminuro que tiene un espesor desde alrededor de 10 a alrededor de 100 micrones sobre la superficie del componente. En todavía otro aspecto, la invención se relaciona a un componente de máquina de turbina que tiene un sustrato a base de metal y un recubrimiento de aluminuro de platino sobre por lo menos una superficie de estos, el recubrimiento ha sido mejorado de un recubrimiento de aluminuro originalmente sobre el componente que usa el método de arriba.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Como se usó aquí, el término "recubrimiento de aluminuro" quiere decir que incluye una variedad de materiales tradicionalmente usados en aleaciones de metal de recubrimiento (especialmente superaleaciones), o los cuales son formados durante o después del procedimiento de recubrimiento. Los ejemplos no limitativos incluyen aluminuro simple, aluminuro de níquel, aluminuro de cobalto, aluminuro impurificado con refractario, o aleaciones que comprenden uno o más de estos compuestos. Un "recubrimiento de aluminuro de platino" puede ser cualquier recubrimiento de aluminuro que comprenda además platino. El sustrato de la presente invención puede ser cualquier material metálico o aleación tradicionalmente protegida por un recubrimiento de aluminuro. Como se usó aquí, "metálico" se refiere a sustratos que primariamente están formados de metal o aleaciones de metal, pero las cuales también pueden incluir algunos componentes no metálicos. Sin limitación los ejemplos de materiales metálicos comprenden por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de hierro, cobalto, níquel, aluminio, cromo, titanio, y mezclas de estos (por ejemplo, acero inoxidable). A menudo, el sustrato es una aleación resistente al calor, por ejemplo, un material a base de níquel o un material a base de cobalto. Tales materiales están descritos en varias referencias, incluyendo Patentes de EUA Nos. 5,399,313 y 4,1 16,723. El tipo de sustrato puede variar ampliamente, pero a menudo está en la forma de una parte de máquina de chorro, tal como un componente de la superficie aerodinámica. Como otro ejemplo, el sustrato puede ser la cabeza de pistón de una máquina de diesel, o cualquier otro sustrato que requiere un recubrimiento de resistencia al calor o resistencia a la oxidación. El sustrato también puede estar en la forma de un artículo para el hogar (por ejemplo, utensilios de cocina), u otra utilería metálica industrial o equipo. El material metálico a menudo es una superaleación, tradicionalmente a base de níquel, cobalto o hierro, aunque las aleaciones a base de níquel y cobalto son preferidas para aplicaciones de alto desempeño. El elemento base, tradicionalmente níquel o cobalto, es el elemento más grande único en la superaleación en peso. Las superaleaciones a base de níquel usualmente incluyen por lo menos alrededor del 40% de Ni, y por lo menos un componente seleccionado del grupo que consiste de cobalto, cromo, aluminio, tungsteno, molibdeno, titanio, y hierro. Los ejemplos de superaleaciones a base de níquel están diseñados por los nombres comerciales de Inconel®, Nimonic®, y René®, e incluye superaleaciones solidificadas direccionalmente y de cristal único. Las superaleaciones a base de cobalto usualmente incluyen por lo menos alrededor de 30% de Co y por lo menos un componente del grupo que consiste de níquel, cromo, aluminio, tungsteno, molibdeno, titanio, y hierro. Los ejemplos de superaleaciones a base de cobalto están diseñados por los nombres comerciales Haynes®, Nozzaloy®, Stellite® y Ultimet®.

El recubrimiento de aluminuro en el sustrato puede ser aplicado en una variedad de lugares en un componente. En el caso de un motor de turbina, el recubrimiento es a menudo aplicado sobre los forros de la cámara de combustión, los domos de la cámara de combustión, aros de refuerzo, superficies aerodinámicas, que incluyen paletas o álabes, toberas, y aspas. El recubrimiento puede ser encontrado sobre las áreas planas de los sustratos, así como sobre las superficies curveadas o irregulares. El recubrimiento también puede ser formado sobre las superficies de las cavidades internas en los sustratos, por ejemplo, dentados, regiones huecas, o agujeros. Por ejemplo, las cavidades pueden estar en la forma de agujeros de enfriamiento radial o pasos de serpentín, las cuales pueden tener una longitud general de más de alrededor de 76.2 cm en superficies aerodinámicas de máquinas de turbina. El espesor del recubrimiento de aluminuro dependerá de una variedad de factores. Estos incluyen lo prolongado del tiempo de servicio para el componente, su historia térmica, y la composición particular del recubrimiento y sustrato. Usualmente el recubrimiento tiene un espesor en la escala desde unos pocos micrones a alrededor de 150 micrones, tradicionalmente desde alrededor de 10 micrones a alrededor de 100 micrones y más a menudo desde alrededor de 25 micrones hasta alrededor de 75 micrones. La presente invención provee un método para mejora de un recubrimiento de aluminuro sobre la superficie de un componente de máquina de turbina de gas usado para un recubrimiento de aluminuro de platino. Tales componentes de máquina de turbina incluyen las toberas y alabes de turbina de alta y baja presión, aros de refuerzo, forros de la cámara de combustión y hardware del aumentador de las máquinas de turbina de gas. Aunque las ventajas de esta investigación serán descritas con referencia a los componentes de máquina de turbina de gas, la invención es aplicable generalmente a cualquier componente que tiene un recubrimiento de aluminuro que puede beneficiarse de estar mejorado a un recubrimiento de aluminuro de platino sin la primera remoción del recubrimiento de aluminuro. El método de esta invención comprende el paso de limpieza de la superficie del componente para remover los productos de corrosión en caliente de la superficie del componente sin dañar el recubrimiento de aluminuro. El paso de limpieza puede incluir acondicionamiento o activación de la superficie a ser limpiada mediante procesamiento a través de una autoclave cáustica u operaciones de limpieza con granalla mineral, inmersión del componente en una solución líquida calentada que comprende un ácido débil, y/o agitación de las superficies del componente mientras éste permanece inmerso en la solución. De esta manera, los productos de corrosión en caliente sobre las superficies del componente pueden ser removidos sin dañar o remover el recubrimiento de aluminuro de difusión. La limpieza de la superficie del componente puede ocasionalmente resultar en picar la superficie finamente, o en una cantidad pequeña de corrosión del sustrato, lo cual es tradicionalmente completamente uniforme. Como se usó aquí, "corrosión uniforme" se refiere a la remoción de una capa continua muy delgada del sustrato, usualmente menos que alrededor de 2 micrones de espesor. La corrosión uniforme y el picar la superficie finamente no son una desventaja significante para algunos usos terminales del sustrato. Esto está en contraste como la ocurrencia de "picar la superficie" severamente, lo cual resulta en agujeros en el sustrato, a menudo para una profundidad de por lo menos alrededor de 25 micrones, y usualmente para una profundidad en la escala desde alrededor de 25 micrones hasta alrededor de 500 micrones. Las composiciones de limpieza usadas aquí pueden ser aplicadas al componente en una variedad de formas. En algunas modalidades, el componente es inmerso, ya sea parcial o completamente, en un baño de la composición. La inmersión de esta manera (en cualquier tipo de recipiente) a menudo permite grados más grandes de contacto entre la composición y los productos de corrosión en caliente que son removidos. El componente puede ser bajado en un baño que usa un soporte apropiado (por ejemplo, uno que tiene una superficie de polipropileno u otra no conductora) que puede ser elevada para remover el componente después de que el tiempo de inmersión deseado es alcanzado. El tiempo de inmersión y la temperatura del baño dependerán de muchos de los factores descritos arriba, tales como el tipo de productos de corrosión que son removidos y el ácido (o ácidos) que es usado en el baño. Los baños que comprenden la composición de limpieza a menudo son agitados o se agitan de otra manera mientras el procedimiento se lleva a cabo para permitir el contacto máximo entre la composición de limpieza y los productos de corrosión que son removidos. Pueden ser usadas una variedad de técnicas conocidas para este propósito, tal como el uso de impulsores, agitación ultrasónica, agitación magnética, burbujeo de gas, o bombas de recirculación. El tiempo de inmersión en el baño vanará con base en muchos de los factores discutidos arriba. En una escala comercial, el tiempo de inmersión usualmente estará en la escala desde alrededor de 1 hora hasta alrededor de 10 horas, el cual puede ser dividido entre dos o más pasos. En algunas modalidades, el tiempo de inmersión total será desde alrededor de 1.5 hasta alrededor de 5 horas, tradicionalmente desde alrededor de 2 hasta alrededor de 4 horas. Los tiempos más grandes dentro de la escala mencionada promueven una remoción más completa de los productos de corrosión pero pueden provocar daño al recubrimiento y/o sustrato. Así, el tiempo, la concentración del ácido en la composición, y la temperatura de la composición son seleccionadas para proveer el balance deseado entre la remoción máxima de los productos de corrosión y el daño mínimo a un recubrimiento particular y sustrato de metal. En una modalidad, una solución de ácido débil, tal como una solución de ácido acético, por ejemplo, vinagre blanco, el cual tradicionalmente comprende desde alrededor de 2% hasta alrededor de 10% de ácido acético, más tradicionalmente desde alrededor de 4% hasta alrededor de 8% de ácido acético, en peso, es usado para remover los productos de corrosión á ciertas temperaturas, acompañado con agitación suficiente que sigue una condición de superficie o paso de activación. Ventajosamente, tales soluciones de ácido acético débil no atacan los recubrimientos de aluminuro, permiten el rejuvenecimiento de recubrimientos de aluminuro en lugar de la remoción completa del recubrimiento y aplicación de un nuevo recubrimiento. Otra ventaja de esta invención es que el ácido acético no contamina las instalaciones de tratamiento de agua de desecho, y puede ser desechado sin tener que ver por exceder niveles permitidos para concentraciones de ión metálico en agua de desecho. De conformidad, el tratamiento de esta invención es amigable con el medio ambiente. Mientras el vinagre es generalmente preferido como la solución de tratamiento de esta invención debido a la disponibilidad y costo, es previsible que soluciones de ácido acético más fuertes y más débiles derivadas por otros métodos puedan ser usadas. El procedimiento de esta invención tradicionalmente comprende el procesamiento de un componente a través de un pre-tratamiento de superficie apropiado, la inmersión del componente en una solución de ácido acético a temperaturas desde alrededor de 166°C a alrededor de 79°C, aunque temperaturas entre alrededor de 49°C y alrededor de 93°C se cree que son apropiadas. Aunque diferentes fuerzas de solución son posibles, las concentraciones de ácido acético para la solución son tradicionalmente desde alrededor de 4% a alrededor de 6%, en peso. La inmersión completa del componente asegura que todas las superficies incluyendo cualquiera de las superficies internas tales como aquellas formadas por los pasos de enfriamiento, son contactadas por la solución. Las superficies del componente son luego agitadas, como por energía ultrasónica, para desalojar los productos de corrosión en caliente de las superficies del componente. Los parámetros apropiados para una operación de limpieza ultrasónica pueden ser fácilmente establecidos por aquellos expertos en la técnica con duraciones más cortas siendo posible cuando el componente está sometido a niveles de energía ultrasónicos más altos. Generalmente, una duración de dos horas usando un limpiador ultrasónico disponible comercialmente es suficiente para remover una mayoría de los productos de corrosión en caliente químicamente enlazados a un recubrimiento de aluminuro. Un tiempo de tratamiento desde alrededor de dos hasta alrededor de cuatro horas a menudo asegura remoción completa de los productos de corrosión en caliente. Siguiendo a la limpieza ultrasónica, el componente es tradicionalmente enjuagado con agua u otro enjuague apropiado para remover la solución de ácido acético de las superficies internas y externas del componente. En una modalidad, la composición de limpieza además comprende un agente de humidificación. El agente de humidificación reduce la tensión de la superficie de la composición, para permitir mejor contacto con el sustrato y el recubrimiento de aluminuro, particularmente en las superficies internas de las partes de metal, para mejorar la limpieza del recubrimiento de aluminuro. Los agentes de humidificación apropiados incluyen polialquilen glicoles, glicerol, ácidos grasos, jabones, emulsificadores, y tensoactivos. El agente de humidificacióri usualmente está presente en un nivel en la escala desde alrededor de 0.1 % en peso hasta alrededor de 5% en peso, basado en el peso total de la composición. La remoción de los productos de corrosión en caliente sin daño del recubrimiento de aluminuro puede estar acompañada por otros varios métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, los productos de corrosión pueden ser removidos por erosión de la superficie, así como por uso de un paso de abrasión suave que minimice el daño al recubrimiento. Como un ejemplo, la limpieza con granalla mineral ligera puede ser llevada a cabo dirigiendo una corriente de aire presurizado que comprende partículas de óxido de aluminio a través de la superficie a una presión de menos de alrededor de 2.8 Kgf/cm2, comúnmente menos que alrededor de 1.4 kgf/cm2. Varias partículas abrasivas pueden ser usadas para la limpieza de granalla mineral, por ejemplo, partículas de óxido de metal tal como alúmina, así como carburo de silicio, cuentas de cristal, vidrio triturado, carbonato de sodio, y mazorca triturada. El tamaño de partícula promedio usualmente es menor que alrededor de 500 micrones, y comúnmente menor que alrededor de 100 micrones. La limpieza con granalla mineral se lleva a cabo por un período de tiempo suficiente para remover los productos de corrosión. La duración de la limpieza con granalla mineral en esta modalidad dependerá de varios factores. En el caso de un recubrimiento de aluminuro que tiene un espesor desde alrededor de 50 micrones hasta alrededor de 100 micrones, la limpieza con granalla mineral usualmente se llevará a cabo desde alrededor de 60 segundos hasta alrededor de 120 segundos, cuando se utiliza una presión de aire desde alrededor de 1.4 Kgf/cm2 hasta alrededor de 2.1 Kgf/cm2 y partículas de granalla mineral que tienen un tamaño de partícula promedio de menos que alrededor de 100 mícrones. Alternativamente, algunos procedimientos usan limpieza con granalla mineral antes del tratamiento con ácido para pretratar y activar la superficie, y después de la exposición a la composición de limpieza para remover el material degradado residual. Un cuidado especial se puede necesitar para prevenir daño de la limpieza con granalla mineral al recubrimiento protector de aluminuro. Más aún, la limpieza con granalla mineral generalmente no puede ser usada para remover productos de corrosión de pasos internos o cavidades en partes de metal. Por ejemplo, la limpieza con granalla mineral puede no ser apropiada para uso en los pasos de enfriamiento internos de los álabes de la turbina de alta presión donde las partículas de granalla mineral pueden bloquear los pasos internos. Otras técnicas conocidas para abrasión ligera de la superficie pueden ser usadas en lugar de la limpieza con granalla mineral. Por ejemplo, la superficie puede ser restregada manualmente con una almohadilla de fibra, por ejemplo, una almohadilla con fibras poliméricas, metálicas o cerámicas. Alternativamente, la superficie puede ser pulida con una rueda flexible o banda en el cual las partículas de carburo de aluminio o silicio han sido empotradas. Los materiales abrasivos líquidos pueden ser usados en las ruedas o bandas. Por ejemplo, pueden ser rociados sobre una rueda en un procedimiento de afilado de vapor. Estas técnicas alternativas pueden ser controladas para mantener una fuerza de contacto contra la superficie del sustrato que no es mayor que la fuerza usada en la técnica de limpieza con granalla mineral suave discutida arriba. Pueden ser empleadas otras técnicas para remover los productos de corrosión. Un ejemplo es la ablación de láser de la superficie. Alternativamente, el material degradado puede ser escarpado de la superficie. En otra modalidad, las ondas sonoras (por ejemplo, ondas ultrasónicas), que pueden originarse de un horno ultrasónico, pueden ser dirigidas contra la superficie para provocar vibraciones que puedan sacudir el material degradado suelto. En algunos ejemplos, los productos de corrosión pueden ser removidos por una agitación más agresiva, por ejemplo, agitación con una fuerza más grande que aquella producida cuando se usa la técnica ultrasónica por ella misma. Por ejemplo, el sustrato puede ser inmerso en un baño que es agitado rápidamente con un agitador mecánico (esto es, "agitación general"), y que también es agitada ultrasónicamente (esto es, por "agitación local"). La agitación puede ser llevada a cabo hasta que el material degradado es aflojado sacudiéndolo. Para cada una de estas técnicas alternativas, aquellos expertos en la técnica pueden ser familiares con los ajustes de operación que pueden ser hechos para controlar la fuerza relevante aplicada al sustrato para minimizar el daño al recubrimiento de aluminuro.

En algunas modalidades, puede ser usado un paso de enjuagado extendido para remover los productos de corrosión sin dañar el recubrimiento. Este puede involucrar contacto del material degradado con una solución acuosa que comprende un agente de humidificación, por ejemplo, un polialquilenglicol tal como polietilenglicol. El agente de humidificación usualmente está presente en un nivel desde alrededor de 0.1 % a alrededor de 5% en peso, con base en el peso total de la solución de enjuague. El enjuague puede llevarse a cabo por una variedad de técnicas, pero usualmente es emprendido por inmersión del sustrato en un baño agitado de la solución de enjuague por un período de tiempo desde alrededor de 1 minuto hasta alrededor de 30 minutos. El paso de enjuague extendido puede remover pedazos de material degradado del recubrimiento. Cualquier capa delgada remanente de material degradado coherente puede ser removida en otro paso de agitación, o por nuevo contacto del sustrato con la composición de limpieza. En otras modalidades, el recubrimiento degradado puede ser removido incluyendo el paso de contacto del recubrimiento degradado con un material cáustico. El cáustico también puede limpiar la superficie y activar la superficie para cualquiera de los pasos de procesamiento adicional, así como un segundo paso de limpieza. Ejemplos de soluciones cáusticas incluyen hidróxido de potasio (KOH), hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de amonio (NH4OH), hidróxido de litio (LiOH), trietilamina ((C2H5)3N; TEA), hidróxido de tetrametilamonio ((CH3)4NOH; TMAH), y mezclas de estos. El tiempo de contacto puede estar en la escala desde alrededor de 20 minutos hasta alrededor de 4 horas, aunque pueden ser seleccionados tiempos más grandes o más cortos dependiendo de las propiedades del cáustico particular, el recubrimiento y el metal base. El cáustico puede estar en la forma de una sal fundida, pero comúnmente está presente como una solución acuosa que comprende desde alrededor de 10% hasta alrededor de 50%, comúnmente desde alrededor del 15% hasta alrededor de 30%, más comúnmente desde alrededor de 17% hasta alrededor de 25%, de cáustico, en peso de la composición. La solución cáustica usualmente tiene una temperatura desde alrededor de 60°C hasta alrededor de 100°C, comúnmente desde alrededor de 65°C hasta alrededor de 90°C, más comúnmente desde alrededor de 70°C hasta alrededor de 85°C. La solución cáustica puede ser aplicada al sustrato en una variedad de formas, pero como se describió arriba, el sustrato está inmerso comúnmente en un baño de solución cáustica. En una modalidad, el sustrato es bajado dentro del baño usando un soporte apropiado (por ejemplo, uno que tiene una superficie de polipropileno u otra no conductora) que puede ser elevada para remover el sustrato después de que el tiempo de inmersión deseado es alcanzado. La solución cáustica comúnmente es agitada mientras está en contacto con el sustrato. En una modalidad, esta es una agitación ultrasónica. Alternativamente, puede ser usada una agitación más agresiva, tal como se describió arriba. Después de la remoción de los productos de corrosión en caliente del recubrimiento, puede ser soplado aire comprimido a través del sustrato para remover cualquier solución de limpieza residual, partículas, óxidos, o partículas abrasivas. Después de la limpieza de la superficie del componente de máquina de turbina, cualquiera de las partes usadas del componente pueden ser reparadas por soldadura, soldadura con latón u otros medios apropiados. La capa de platino es depositada luego sobre la superficie limpia del componente de máquina de turbina. La capa de platino puede ser depositada por varios métodos conocidos en la técnica, tales como electrochapado, chapado sin electro, o recubrimiento obtenido por pulverización iónica. El espesor de la capa de platino comúnmente es desde alrededor de 2 hasta alrededor de 20 micrones, por ejemplo, desde alrededor de 5 hasta alrededor de 10 micrones, lo cual es a menudo menor que el espesor del platino requerido para formar un recubrimiento de aluminuro de platino aceptable sobre un sustrato originalmente no recubierto. El depósito de la capa de platino comúnmente es acompañada por localización de una solución que comprende platino en un tanque de deposición y el platino de depósito de la solución sobre el componente en un procedimiento de electro chapado. Una solución acuosa que opera que comprende platino es Pt(NH3)4HP04 que tiene una concentración de alrededor de 4-20 gramos por litro de platino. La fuente de voltaje/corriente puede ser operada en alrededor de 0.5-10 amperios por pie cuadrado de la superficie del artículo que se recubre. La capa de platino, que comúnmente es desde alrededor de 5 hasta alrededor de 10 micrones de espesor, más comúnmente desde 5 micrones de espesor, es depositada en desde alrededor de 1 hora hasta alrededor de 4 horas a una temperatura de alrededor de 88-93°C. El componente chapado de platino opcionalmente es sometido a un ciclo de tratamiento de calor a vacío de difusión mediante el calentamiento a una temperatura desde alrededor de 927°C hasta alrededor de 1066°C desde alrededor de 0.5 hasta alrededor de 2 horas, antes de formar el segundo recubrimiento de aluminuro. El componente está luego listo para rejuvenecimiento de su recubrimiento de aluminuro por cualquier procedimiento de aluminización apropiado. Durante el rejuvenecimiento, un segundo recubrimiento de aluminuro es formado sobre la superficie del componente, por ejemplo, sobre aquellas regiones desde las cuales los productos de corrosión en caliente son removidos. Las técnicas para la aplicación del nuevo recubrimiento de aluminuro son conocidas en la técnica. Los recubrimientos de aluminuro difundidos pueden ser aplicados por una variedad de métodos incluyendo cementación en paquete, arriba el paquete, fase vapor, deposición de vapor químico, y procedimientos de recubrimiento de lodo. Por ejemplo, el componente puede ser aluminizado por un procedimiento de deposición de paquete (por ejemplo, CODEP) o un procedimiento de cubrir el paquete (por ejemplo, VPA). Las formas de recubrimiento de aluminuro de CODEP están descritas más ampliamente en Levine y colaboradores, Patente de EUA No. 3,540,878; Patente de EUA No. 3,598,638 y Patente de EUA No. 3,667,985. El recubrimiento de aluminuro también puede incluir una combinación con aluminio de uno o más elementos secundarios, por ejemplo, Pt, Rh y Pd. Tales combinaciones de recubrimientos están descritas en Patente de EUA No. 3,819,338. También son conocidas varias técnicas para la aplicación de recubrimientos de difusión, por ejemplo, recubrimientos de aluminuro de metal noble tal como aluminuro de platino o aluminuro de paladio. Un recubrimiento de aluminuro de platino puede ser aplicado por electrodeposición o pulverizado por bombardeo iónico de platino en la superficie, y luego aluminización de la superficie, difundiendo ambos el platino y el aluminio. Como un ejemplo en el caso de aluminuro de platino, el platino inicialmente puede ser electrochapado sobre el sustrato, usando sal-P, sal-Q, u otras soluciones de electrochapado de platino apropiadas. En un segundo paso, la capa de platino es tratada para difusión con vapor de aluminio para formar el recubrimiento de aluminuro de platino. En el diseño de tales componentes de máquina de turbina de gas, las propiedades de recubrimiento, que incluyen composición de recubrimiento y espesor, están especificadas en escalas seleccionadas dependiendo de la temperatura y las condiciones ambientales del componente que está proyectado para experiencia. Por ejemplo, el espesor y contenido de aluminio de un recubrimiento de aluminuro puede ser controlado por la variación del tiempo de recubrimiento, la temperatura de recubrimiento, y/o actividad del aluminio de materiales usados en el procedimiento de recubrimiento. Similarmente, la cantidad de un elemento secundario en el recubrimiento, por ejemplo Pt, puede ser controlada por variación del espesor del elemento depositado sobre una superficie previa a la alumínización de difusión. Luego pueden ser usadas varias técnicas de rocío térmico para la deposición de recubrimientos de revestimiento si se desea. Ejemplos incluyen rocío de plasma de vacío (VPS), rocío de plasma de aire (APS), y oxi-combustible de alta velocidad (HVOF). Otras técnicas de deposición pueden ser usadas tan bien, como pulverizado por bombardeo iónico y deposición de vapor físico (PVD), por ejemplo, deposición de vapor físico de transmisión de electrón (EB-PVD). En otro aspecto la invención se relaciona a un componente de máquina de turbina que tiene un sustrato a base de metal y un recubrimiento de aluminuro de platino sobre por lo menos una superficie de éste, el recubrimiento ha sido mejorado de un recubrimiento de aluminuro originalmente sobre el componente mediante un método que comprende: a) limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover productos de corrosión en caliente de la superficie sin dañar el recubrimiento de aluminuro; b) depósito de una capa de platino sobre la superficie limpiada del componente; y luego c) formación de un segundo recubrimiento de aluminuro sobre la superficie del componente. En una modalidad, los alabes de la máquina de turbina de gas de alta presión se obtiene que tienen un recubrimiento de aluminuro de difusión que ha sido atacado por corrosión en caliente (aparece como una coloración azul-gris sobre las superficies de los álabes). Cada álabe es primero pre-tratado por autoclave a una temperatura entre 150°C y 250°C y una presión de entre alrededor de 0.7 a alrededor de 21 MPa con una solución cáustica que comprende hidróxido de sodio. En tanto que la autoclave disuelve exitosamente los óxidos de la máquina de los álabes, los productos de corrosión permanecen adheridos a los recubrimientos de aluminuro, particularmente sobre las superficies cóncavas de los álabes. Los álabes de turbina son luego sumergidos con la punta hacia abajo en un contenedor de vinagre blanco no diluido a una temperatura de alrededor de 65°C. El contenedor y los álabes son luego sometidos a agitación ultrasónica por un total de dos horas, después de los cual los álabes son enjuagados con agua de grifo. Después del tratamiento de arriba, y sin ningún procesamiento adicional (por ejemplo, limpieza con granalla mineral o limpieza por agitación en tambor), el producto de corrosión en caliente coloreado de azul-gris es removido de los álabes. Puede ser usada una limpieza con granalla mineral ligera para remover cualquier remanente de productos de corrosión en caliente de los álabes. De manera importante, la solución de vinagre no ataca aquellas regiones no corroídas del recubrimiento adyacente a aquellas regiones de las cuales los productos de corrosión en caliente son removidos. En lugar de un pre-tratamiento de autoclave, cada álabe puede ser pre-tratado por una limpieza con granalla mineral para limpiar las superficies de los álabes. Luego los álabes son sumergidos con la punta hacia abajo en un contenedor de vinagre blanco no diluido a una temperatura de alrededor de 65°C, sometidos a agitación ultrasónica por un total de dos horas, y luego enjuagadas con agua de grifo, para remover los productos de corrosión de los álabes. Los álabes de turbina luego pueden ser mejorados para tener un recubrimiento de aluminuro de platino, como se describió arriba. Puesto que el método presente no remueve o daña el recubrimiento de aluminuro original, no hay ninguna o poca remoción de metal del sustrato. Los álabes de la máquina de turbina y otros componentes pueden así ir a través de ciclos múltiples de reparación sin pérdida del espesor de la pared. En adición, las propiedades de resistencia a la oxidación de recubrimientos de aluminuro de platino formados que usan el método presente generalmente son equivalentes a aquellas de recubrimientos de aluminuro de platino formadas sobre los componentes que son despojados de su recubrimiento de aluminuro original o que originalmente están descubiertos. Los siguientes ejemplos ilustran algunas modalidades de esta invención, pero no deben ser construidas para ser cualquier forma de limitación en su alcance. En los ejemplos, cada ejemplo de prueba es un álabe de turbina de alta presión que ha sido usado por algún tiempo en una máquina de turbina de gas comercial. Los álabes de turbina están hechos de una súper aleación a base de níquel, designado por el nombre comercial René® 125.

EJEMPLO 1 Dos álabes de turbina de alta presión, originalmente recubiertos con recubrimiento de aluminuro CODEP y regresados para servicio, son limpiados para remover productos de corrosión en caliente por Inmersión en una solución acuosa que comprende alrededor de 4-8% de ácido acético por alrededor de 2 horas. La solución tiene una temperatura de alrededor de 66-77°C y es agitada usando energía ultrasónica. Una capa de platino es luego depositada sobre los álabes que usan un procedimiento de electrochapado, como se describió arriba. El espesor de la nueva capa de platino depositada sobre la parte superior del recubrimiento de CODEP existente es alrededor de 5 a 10 micrones. Los álabes chapados de platino son luego tratados en caliente a alrededor de 1038°C a 1066°C por 35 minutos en un horno de vacío de manera que el platino se ínterdifunde con el material base. Un segundo recubrimiento de aluminuro es luego formado sobre los álabes por un procedimiento de cementación de paquete a alrededor de 1038°C por 2 horas usando aluminuro de titanio donador como fuente de aluminio. El espesor de este segundo recubrimiento de aluminuro es de alrededor de 30 micrones. Los álabes muestra recubiertos por este procedimiento son sometidos a pruebas de oxidación en aire estático a alrededor de 1 121 °C por 47 horas. El examen metalográfico de las muestras demostró que tienen resistencia a la oxidación equivalente a aquella de los álabes reparados por despojo completo del recubrimiento de aluminuro original y depósito de un recubrimiento de aluminuro de platino por los métodos convencionales.

EJEMPLO 2 Dos álabes son procesados como se describió en el Ejemplo 1 excepto que el procedimiento de aluminización es un procedimiento sobre el paquete que usa aluminio-cromo donador a alrededor de 1079°C por 6 horas (procedimiento VPA). Los álabes recubiertos por este método también tienen resistencia a la oxidación equivalente a aquella de los álabes despojados de sus recubrimientos de aluminuro original y luego recubiertos por un procedimiento de aluminuro de platino convencional.

EJEMPLO 3 Dos álabes son limpiados, chapados con platino y tratados con aluminuro como se describió en el Ejemplo 1 , excepto que no se realizó el paso de tratamiento de calentamiento a vacío de difusión. Dos álabes adicionales son limpiados, chapadas con platino y tratados con aluminuro como se describió en el Ejemplo 2, excepto que no se realizó el paso de tratamiento de calentamiento a vacío de difusión. Los álabes de muestra recubiertos por estos métodos son oxidados en aire estático a alrededor de 1 121 °C por 47 horas. Los álabes tienen resistencia a la oxidación equivalente a aquella de los alabes despojados de sus recubrimientos de aluminuro y recubiertos por procedimientos de aluminuro de platino convencionales. Varias modalidades de esta invención han sido descritas. Sin embargo, este desglose no debe ser considerado para ser una limitación del alcance de la invención. De conformidad, varias modificaciones, adaptaciones, y alternativas pueden suceder para un experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención reivindicada.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un método para mejorar un recubrimiento de aluminuro sobre un componente de máquina de turbina usado para un recubrimiento de aluminuro de platino, dicho método comprende: a) limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover los productos de corrosión en caliente de la superficie sin dañar el recubrimiento de aluminuro; b) depósito de una capa de platino sobre la superficie limpiada del componente; y luego c) formación de un segundo recubrimiento de aluminuro sobre la superficie del componente.

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso a) comprende inmersión del componente en una solución que comprende ácido acético, preferentemente de 4% a 8% de ácido acético.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el componente es inmerso en la solución por al menos dos horas, y la solución es agitada usando energía ultrasónica, y preferiblemente la solución tiene una temperatura desde 66°C a 77°C.

4. El método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones que preceden, caracterizado además porque la capa de platino es calentada a una temperatura desde 927°C a 1066°C desde 0.5 hasta 2 horas antes de formar el segundo recubrimiento de aluminuro.

5. - El método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones que preceden, caracterizado además porque la capa de platino depositada sobre la superficie del componente tiene un espesor desde 5 hasta 10 micrones.

6. - El método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones que preceden, caracterizado además porque el segundo recubrimiento de aluminuro tiene un espesor desde 25 hasta 75 micrones.

7. - Un componente de máquina de turbina que tiene un sustrato a base de metal y un recubrimiento de aluminuro de platino sobre por lo menos una superficie de este, el recubrimiento ha sido mejorado de un recubrimiento de aluminuro original sobre el componente por un método que comprende: a) limpieza de por lo menos una superficie del componente para remover los productos de corrosión en caliente de la superficie sin dañar el recubrimiento de aluminuro; b) depósito de una capa de platino sobre la superficie limpiada del componente; y luego c) formación de un segundo recubrimiento de aluminuro sobre la superficie del componente.

8. - El componente de máquina de turbina de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el paso a) comprende inmersión del componente en una solución que comprende ácido acético, preferentemente de 4% a 8% de ácido acético por al menos dos horas.

9. - El componente de máquina de turbina de conformidad con la reivindicación 7 u 8, caracterizado además porque la capa de platino depositada sobre la superficie del componente tiene un espesor desde 5 hasta 10 micrones.

10. El componente de máquina de turbina de conformidad con la reivindicación 7, 8 o 9, caracterizado además porque el segundo recubrimiento de aluminuro tiene un espesor desde 25 hasta 75 micrones.