SE427676B - Forfarande for avskiljning av volframkarbid fran substrat av titan eller titanlegering - Google Patents

Description

7812201-7 2 rata behållare. I den första behållaren inkopplas arbetsstycket såsom katod i cellen, och i den andra behållaren inkopplas arbets- stycket såsom anod i cellen. I detta fall utgöres elektrolyten av en lösning av natriumdikromat och fluorvätesyra. Temperaturen hos elektrolytlösningen är cirka 85°C och spänningen från 6-l7 volt vid 20 A. Strömtätheten vid den katodiska cykeln varierar från lO till 110 A/dm2, och vid den anodiska cykeln bör strömtätheten vara mellan 8 äch 110 A/dmz. Exponeringstiden är cirka 5 minuter vid 21,5 A/dm .

Enligt en annan process vid vilken man använder en titanbas- metall användes elektrolytisk strippning såsom anges i den amerikanska patentskriften 3.793.172. Denna process avser stripp- ning av koppar-nickel-krom-beläggningar från titan. Strippnings- badets sammansättning innefattar vattenlösningar av fluorbor- syra (HBF4), fosforsyra (H3Pg4) och vatten. Vid användning är strömtätheten cirka 250 A/cm med en arbetsspänning av 7,5 volt likström. Strippningstiden är i allmänhet mindre än cirka 3 minuter.

I allmänhet har tidigare kända processer baserats på avlägsnande av plätering eller mekanisk lösgöring av skikt eller oxidskikt med elektrolytiskt genererad vätgas med användning av arbets- stycket såsom en av elektroderna i en förutbestämd elektrolyt- komposition. Vid avlägsnande av plätering har de föremål som befriats från plätering utgjorts av elementära metaller. Enligt föreliggande uppfinning utgöres det material som avlägsnas eller strippas från titan eller titanlegering av volframkarbid, Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för avlägsnande av volframkarbid från arbetsstycken av titan eller titanlege- ring. Enligt uppfinningen inkopplas arbetsstycket såsom anod i en elektrolyscell med användning såsom elektrolyt av en vattenlösning av kromsyra, företrädesvis innehållande sulfatjon.

Den normala arbetsspänningen är från 6 till 9 volt vid en ström- täthet av från cirka 0,4 till cirka l A/dm2 under en tidrymd av minst cirka 45 minuter och vid en temperatur av cirka 38°C.

Med denna metod undergår substratet icke någon skadlig inverkan. få " äë miiäffv 3 Volframkarbidbeläggningen avlägsnas fullständigt utan inverkan på basmetallen. Förfarandet enligt uppfinningen är snabbare än tidigare kända metoder, kräver icke någon övervakning eller ytterligare hantering tills avlägsnande av beläggningen erhållits.

Strippningen âstadkommes inom ett vidsträckt intervall av lös- ningskoncentrationer, och föremålen kan neddoppas helt eller del- vis utan nâgra inverkningar på ytan. En missfärgning av ytan kan uppkomma, som lätt kan avlägsnas genom neddoppning av före- målet i en lösning av salpetersyra och fluorvätesyra under några få sekunders tid. En annan fördel med förfarandet enligt upp- finningen är att strippningsprocessen rengör alla neddoppade ytor och avlägsnar eventuella ytterligare beläggningar som kan närvara.

På den bifogade ritningsfiguren visas skissartat en elektrolys- cell som är användbar enligt uppfinningen för strippning av volframkarbid från arbetsstycken av titan eller titanlegering.

Det visade arbetsstycket är ett gasturbinblad med volframkarbid såsom hårt ytmaterial pâfört på mittsidesytor (midspan) av titan för åstadkommande av nötningsbeständighet. Det finns behov av att avlägsna denna beläggning när den blir felaktig eller för- sliten och arbetsstycket skall rekonditioneras eller behandlas på nytt. .

De volframkarbidbeläggningar som påföres på olika sätt, exempel- vis med plasmaflamsprutningsmetoder, har en tjocklek av från cirka 0,25 till 0,39 mm för att ge en hård yta för lång nötnings- livslängd. Om beläggningen är felaktig, exempelvis ofullständig, eller är nött, så att den kräver utbyte, måste den tidigare be- läggningen avlägsnas eller strippas från ytan. Vidare måste denna strippning genomföras utan något angrepp på substratet av titan eller titanlegering. Även om ren titanmetall kan användas såsom material för framställning av ledskovlar eller bladelement till reamotorer användes vanligen en legering. Ett typiskt exempel på en titanlegering som är användbar vid framställning av delar till flygplan är känd under beteckningen titanlegering Ti-6Al- 4V (AMS 4928). '7812201-7 Vid formning på det sätt som visas på den bifogade ritnings- figuren belägges mittspannytorna 12 och 14 vid de distala ändar- na såsom visas vid 16, med volframkarbid. Denna beläggning ger en hård yta med mycket goda nötningsegenskaper och utgör den ytbeläggning som måste avlägsnas för avlägsnande av volframkar- biden före förnyad beläggning eller återvinning av substratet av titan eller titanlegering för upparbetning.

Såsom visas på ritningsfiguren stödes arbetsstycket av titan eller titanlegering 10 i en elektrolyscell ll och är anslutet med en lämplig stödfixtur 13 till en likströmskälla såsom anod. 7 Katoden kan utgöras av någon lämplig ledare som icke angripes av elektrolyten, exempelvis bly, kol, titan eller någon annan ledare som är inert gentemot elektrolyten. ' Elektrolyten utgöres av en vattenlösning av kromoxid (Cr03) eller något annat material som kan ge kromatjoner i lösning.

Sålunda kan man i stället för kromsyra använda lösliga kroma- ter och bikromater, och dessa kan anses ekvivalenta med krom- syra på stökiometrisk basis. Uttrycket "kromsyraekvivalent" i samband med föreliggande uppfinning avser att innefatta krom- syra i sig (CrO3) samt stökiometriskt ekvivalenta viktmängder av lösliga kromater och bikromater. Kommersiell CrO3 innehåller en ringa mängd sulfat som antages ha en gynnsam inverkan även om den icke är väsentlig för förfarandet enligt uppfinningen.

Sammansättningen av elektrolyten kan variera i hög grad.

I allmänhet utgöres elektrolyten av en vattenlösning, exempel- vis en lösning i vattenledningsvatten, av kromsyra eller ett ekvivalent kromatjonbildande material, exempelvis natriumbi- kromat i en stökiometriskt ekvivalent mängd, i en mängd varie- rande från cirka 4 till cirka 40 viktprocent kromat (CIO3).

Vattnet kan vara destillerat eller ledningsvatten. Elektrolyten kan eventuellt innehålla från cirka 0,03 till cirka l,O vikt- procent av sulfatjon totalt tillsatt såsom svavelsyra. Det bör observeras att kommersiellt tillgänglig Cr03 kan innehålla en ringa mängd S04--. ._ \ ”íšiiè 201 -7 I tabell I i det följande anges typiska exempel på vattenbase- rade elektrolytlösningar som är användbara enligt uppfinningen.

Siffrorna avser viktdelar.

Elektrolytlösningar Ex. nr. H20 cro3 112504 (totalt so42-) l 128 6 --- 2 128 l7 0,045 3- 128 ' za 1,5 4 128 33 1,0 5 128 40 0,3 6 128 50 1,8 7 128 80 0,045 De bästa resultaten har uppnåtts med exempel 4 i det föregående vid en temperatur av 55-60°C under 60-80 minuters tid vid en strömtätnet av från o,4 till o,9 (0,4:-o,a6) A/amz. Blykatod i ett glaskärl användes. Fullständigt avlägsnande av en volfram- karbidbeläggning på mittspanndelarna av ett titanlegeringsblad av det slag som visas på ritningsfiguren erhölls.

Vid användning sjunker gradvis koncentrationen av kromatjon på grund av reaktion med volframkarbid. En fällning bildas som avsättes på bottnen av cellen och som kan avlägsnas tidvis efter önskan. Under sådana betingelser har exponeringstiden benägenhet att öka med användningen. Vid lägre koncentrationer av Cr03 blir sålunda uppehållstiden i elektrolyscellen längre för lägre koncentrationer än för högre koncentrationer. Även närvaron av sulfatjon bidrar uppenbarligen till att katalysera avlägsnandet av volframkarbiden från arbetsstyckets yta. Det har vidare visat sig att ju tjockare volframkarbidbeläggningen är, desto längre tid erfordras för fullständigt avlägsnande från arbetsstyckets yta. Sedan avlägsnandet av volframkarbiden avslutats medför ytterligare uppehâllstid i elektrolytbadet .icke någon skada på underlagsmaterialet. Det finns därför icke någon övre gräns för tiden för exponering för avlägsningsbe- tingelserna. 7s122ø1-7 6 Temperaturen hos elektrolyten i elektrolyscellen under drift av denna hålles lämpligen över cirka 32°C upp till cirka 82°C.

För de flesta ändamål ligger en lämplig temperatur inom inter- vallet från 49-60°C. Högre temperaturer har en benägenhet att minska uppehållstiden. Den spänning som pâlägges på cellen ”över elektroderna kan varieras inom vida gränser. I allmänhet åstadkommas snabbare stippning vid högre spänningar, och en likström med en spänning av 6-40 V har visat sig lämpad för I de flesta tillämpningarna. I ' Strömtätheten är förhållandevis låg och varierar från cirka 0,39 till cirka l,l6 A/dmz. Inom ett spänningsintervall av 6-9 V kan från cirka 25 till cirka 50 A uttagas för behandling av en yta med en storlek av cirka 56 dmz. Uppehållstiden i elektrolysbadet beror på tjockleken av den beläggning som skall avlägsnas och på övriga betingelser som nämnts i det föregående.

Tiden i en färsk elektrolytlösning för strippning av en belägg- ning med en tjocklek av 0,2-0,25 mm är från 60-80 minuter vid en spänning av 6-9 V och en strömtäthet av från 0,39 till l,l A/dmz. Spänningen och strömstyrkan kan variera under en viss strippningsoperation. Omröring av badet förbättrar den hastig- het med vilken volframkarbidbeläggningen avlägsnas. För detta ändamål kan en omröringanordning anordnas för elektrolysbadet och en kraftig, kokande omröring åstadkommas. För upprätthållande av temperaturen i badet inom det önskade intervallet kan upp- hettningsspolar eller elektriska motstândsupphettningsorgan användas. Vid användning av högre spänningar kan exponerings- tiden minskas. Vid exempelvis 40 V har cirka 30 minuter visat sig tillfredsställande. 7 För åskådliggörande av kommersiellt oacceptabelt lång uppehålls- tid vid eller nära marginella betingelser kan nämnas att en _ St-ig elektrolytlösning vid 35°C och 40 V samt strömtätheten cirka 0,54 A/dmz utan omröring icke gav fullständigt avlägsnande av volframkarbid från*en mittspanndel av ett blad under tre 30 minuters-cykler. Avlägsnandet av en viss mängd WC kunde emellertid iakttagas. Uppehållstiden kan förbättras i detta fall genom att man genomför en justering uppåt av en eller fler 78112201-'7 av dessa faktorer, exempelvis CrO3-koncentrationen, temperaturen eller strömtätheten, eller en godtycklig kombination av dessa faktorer.

Föreliggande uppfinning avser sålunda ett förbättrat förfarande för elektrokemisk strippning av volframkarbid från ett substrat av titan eller titanlegering i en elektrolyscell. Arbetsstycket kan vid avlägsnandet från cellen uppvisa en svag ytmissfärgning.

Denna kan lätt avlägsnas genom neddoppning av föremålet i en lösning av salpetersyra och fluorvätesyra under nâgra få sekun- ders tid. Det erhållna arbetsstycket blir fullständigt rent och jämnt, och även ytor som icke varit belagda med vo1fram~ karbid rengöres genom inverkan av elektrolyscellen.

Claims (9)

7312201-7 PATENTKRÄV

1. Förfarande för elektrokemisk strippning av volfram-, karbid från ett substrat av titan eller titanlegering i en elektrolyscell, k ä n n e t e c k n a t därav, att man ned- doppar ett arbetsstycke av titan med en volframkarbidbelägg- ning såsom anod i en vattenlösning av kromsyra tillsammans med en metallkatod, som är inert gentemot vattenlösningen av kromsyra, pålägger en likspänning över anoden och katoden inom omradet från 6 11111 so v med en strömtäthet .av från 0,43 till 4,3 A/dmz under en tidrymd av minst 30 minuter vid en temperatur av minst 38°C, varvid halten av kromsyra i lös- ningen är från 4 till 40 viktprocent.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att vattenlösningen även innehåller en ringa mängd sulfatjon.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att koncentrationen av sulfatjon ligger inom området från 0,03 till 1,0 viktprocent.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att metallkatoden utgöres av bly.

5. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att koncentrationen av kromsyra är från 5 till 40 viktprocent.

6. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att vattenlösningen av kromsyra omröres under stripnningsoperationen.

7. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e*t e c k - n a t därav, att exponeringstiden i elektrolysbadet är från 60 till 80 minuter.

8. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k -I 7812201-7 9 n a t därav, att badets temperatur är från 55 till 60°C.

9. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e«c k - n a t därav, att vattenlösningen av kromsyra innehåller 20 % kromsyra, från 0,03 till 0,75 % sulfatjon, att spänningen är från e till 9 v samt strömtatneten från o,43 11111 0,86 A/amz och att tidrymden är från 60 till 80 minuter samt att tempe- raturen är från 55 till 60°C.