TWI241935B - Selective removal of brazing compound from joined assemblies - Google Patents

Description

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發明背景 本發明係關於-種自下面組件選擇性移除焊接化合物 <万法，更特別關於一種自以鎳為主之合金元件選擇性移 除鎳合金坪接組合物之方法。 金屬元件通常由焊接連接。焊接化合物比要連接的材料 具有更低熔點。在接近連接處用焊接化合物加熱將要連接 的至屬組件時，該焊接化合物熔化，且在毛細管作用下注 入連接處。 t理、，二焊接組件經常需要除去焊接化合物，以便能夠將 所連接元件分離。自燃氣輪機恒定器移除焊料之習知化學 万法可能需要在連續超聲波攪摔下於高溫（2〇〇卞）暴露於 侵蝕化學溶液120小時或更長時間。該方法需要使用複雜和 不可回收的溶離溶液，且經常對元件產生有害腐蝕。 很明顯，現仍需要一種改良選擇性方法，該方法在不使 用腐蝕性落離溶液及類似物下自以鎳為主之合金元件移除 合金焊接組合物，從而提供對環境更溫和之方法。 因此，提供這樣一種方法為本發明之基本目的。 本發明另一目的為提供一種其中可將所用材料回收以 減少環境影響及成本之方法。 下文將顯現其他目的及益處。 發明概要 根據本發明，可很容易達到前述目的及益處。 本發明提供這樣一種方法，其包括以下步驟，提供一種 經焊接組件，該組件包括由鎳合金焊接組合物連接的以鎳 -4 - 本紙張尺度適财lig家料((：奶）A4規格(21GX 2ί^公货y

1241935 五、發明説明（2 為主〜σ盘元件，將该組件浸入一種電解質；並跨該電解 質施加一定大小電壓，其中該以鎳為主之合金元件為電化 學純性，而該鎳合金焊接組合物溶解，藉以自該元件移除 該組物。 W式之簡單說明 本1明〈較佳具體實施例參考附圖詳細說明，其中·· 圖1 a、b及c圖解說明本發明之方法· 圖2說明鎳合金焊料組合物(AMS 4777)及以鎳為主之人 金元件X-750)所用對於銀/氯化銀電極之電壓和; 流密度間之關係； 圖3圖不電化學記錄根據本發明之焊料溶離試驗。 圖4a及b顯示根據本發明之選擇性方法對恒定器 (圖a)及葉片殘段（圖4b)之結果。 3 發明詳細說明 本發明係關於一種自以鎳為主之合金元件選擇性移除 錄合金焊接組合物之方法。本發明已開發這樣_種方法’，、 孩:法在高溫選擇性移除該洋接組合物’而不腐蚀或損害 下w兀件，且無需侵蝕性化學品。此外’本方法 不可回收的溶離溶液。 # &用 用於本發明方法之一環境為自焊接組件移除焊接組合 物，其中由焊接組合物將數個以鎳為主之合金元件連接在 -起。理想在不損害下面元件下移除該焊接組合物 到乾淨且可再使用的下面元件。 于 孩焊接組合物具有低於元件材料之熔點。 -5- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) X 297公釐） 1241935 A7 B7 五、發明説明（3 ) 根據本發明，為選擇性移除該焊接組合物，可將該包括 元件及焊接組合物之整個組件浸入一種適合電解質或含電 解質之溶液，並跨電解質施加所選擇一定大小電壓，以在 該下面元件為電化學鈍件時溶解該焊接組合物，藉以在不 實質損害下面元件下移除該焊接組合物。 焊接組合物及元件材料之特別適用組合包括鎳-鉻合金 焊接組合物及鎳-鉻合金元件。 該焊接組合物更佳為一種包含硼、矽、鐵及少量碳之鎳 -鉻合金，如表1中所述： 表1

Cr : 7. 0 重量 ％ B : 3. 10 重量 ％

Si : 4. 50 重量 ％

Fe : 3. 0重量 ％ C :最大0. 06重量％

Ni :餘量 下面鎳-鉻合金元件較佳為包含鐵、鈦、鈮、鋰及鋁之 鎳-銘'合金，亦可適合包鐘、姑、碳、碎、銅及少量硫。例 如，以重量百分比計，可如表2闡明該名義組合物： 表2 名義組合物（百分比） — C Μη Si S Cr Co Nb + Ta Ni Cu Ti A1 Fe 一 最小 — - — — 14. 0 — 0. 70 70. 0 - 2. 25 0. 40 5. 0 % 最大 0. 80 1. 00 0. 50 0. 01 17. 0 1.0 1.20 — 0. 50 2. 75 1.00 9. 0 % -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 1241935 五、發明説明（4 、該含可觀量硼、矽及鐵之鎳-鉻合金及含鐵、鈦、鈮及/ 或班及鋁（鎳-鉻合金疋件之组合特別適用於本發明自元 件移除焊料之方法。 根據本發明已發現。用於自以鎳為主之合金元件移除鎳 合金焊接組合物之特理想電解質為無機酸溶液包含⑽ 、隱及類似物之溶液。根據本發明，在對仏/⑽參比處 於大於0· G及至高約1. G伏特範圍之電壓時利用此種益機酸 溶於水的5體積％濃度之溶液已得到極佳結果。 根據本發明，在下面以鎳為主之合金元件電化學鈍性時 ’跨電解質施力口電壓（例如，相對銀/氯化銀參比電極），所 加電壓大小應提供相當高的焊接組合物溶解速率。 浸潰組件及施加電壓以適合時間段進行，直至自 充分移除該焊接組合物，且較佳处 罕义佳此夠移除及分離該組件之 元件。 “當需要及/或在過程結束時’可很容易用已知技術(如， 恶餘及擴散透析）將所用溶液回收，以提供經时無機酸溶 液，供在本發明進一步處理中使用。 本方法可有利在環境溫度進行，且不需超聲波擾掉。 用通合裝置對溶液進行緩和授拌可能較理想，例如，以 =當於約15G轉/分鐘之速率攪拌。在實驗室規模下，這可 精由在電解質溶液中放置磁性攪拌棒完成。 亦可在某段時間後移除並替換該溶液。在此情況下，可 = 將所移除溶液回收’並可將新鮮或所回收溶液 k ，、中正進行處理之室或單位。 Η張尺度㈣t阳料㈣S) A4規格(21? X 297公釐） 1241935 A7 B7 五、發明説明（5 ) 圖1圖解說明根據本發明之方法。如圖1所示，提供一適 合客器1 0，並在其中放置將要被處理之組件丨2。組件丨2較 佳置於陰極14、16 (最好為石墨陰極）之間，且參比電極18 呈伸入溶液放置。 組件1·2最好在容器1〇所容納的溶液中懸浮，且懸浮組件 12所用結構應選用不受容器1〇内條件及物質影響之材料。 例如’根據本餐明’鈥線特別適用於如所需要固定組件12。 如上所述，可理想將容器10内的電解溶液攪摔，例如， 可用任何為熟諳此藝者所知之混合或攪拌裝置完成。如上 所述，在實驗室規模下可用所示磁性攪拌棒2〇進行攪拌。 如以下μ例中过明，本發明之方法有效自下面以鎳為主 之元件移除鎳焊接組合物，同時避免腐蝕或損害元件，而 且’這可用對環境溫和的可回收物質完成。 實例1 本實例說明用本發明之選擇性移除方法獲得的有益結果。 在此實例中說明的是自ΙΝ-Χ750以鎳為主之合金移除 AMS 4777鎳合金焊料。 為AMS 4777鎳合金坪料具有一種如下之組合物：

Cr 7. 〇 B 3. 10 Si 4. 50

Fe 3· 〇 C 0· 06最大 Ni REM -8- 木紙張尺度it财國國家標準(CNS)l4規格(21G x挪公费） 1241935

五、發明説明（6 Γ_ II合」 物： 一 ·._ C Μη Si s Cr Co Nb + Ta Ni Cu Τι A1 17 p 最小 - - - ~ 14. 0 — 0. 70 70. 0 2. 25 0. 40 Γ c 5. 0 % 最大 —--- 0. 80 1. 00 0. 50 0. 01 17. 〇 」.0 1. 20 — 0. 50 2. 75 1.00 9. 0 % q义丁 7斤次 IN-X750基礎金屬在對銀/氯化銀參比電極處於〇· 〇和〇·丄伏 特間之電壓時為電化學鈍性。自同一圖可以看到，在此相 同方式下，該AMS 4777焊接化合物以相當高速率溶解（對應 於約UT2安培/釐米2之侵蝕電流密度）。 一 實例顯示IN-X 750元件選擇移除AMS 4777焊料。元件為 PW2000第1〇級HPC恒定器内遮罩之片段。 如圖1中所述，具有5個葉片殘段之PW2000第1〇級内遮罩 片段懸浮於一個2升溶離池中。該樣品接近4英寸長。有蜂 窩狀物質焊到該工件内徑。 最初用0· 010英寸直徑因科合金（Inconel) 6〇〇線將樣品 懸浮於池中。在試驗24小時後，該線腐蝕並損壞，用99. 997% 純度鈦線代替進行其餘試驗。 用5體積％工業級HC1之溶液填充該池。使用緩和磁力攪 掉（15 0轉/分鐘）。將樣品極化到相對於銀/氯化銀參比電極 〇· 0 35伏特之電壓。在試驗期間記錄溶離電流。 在1 6及41小時後，替換該溶液。 在4、8 ' 16、24、64及89小時後移出及檢查樣品。 如圖3中所示，由樣品引起的電流隨暴露焊料面積降低 而減小。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐,) 1241935 A7 B7 五、發明説明（ 在落離循環4小時後，焊料圓角接近其最初大小。葉片 歹欠ί又上產生一黑色汙斑。愷定器基礎金屬變亮。 8小時後，很多外部焊料除去。層合雨片形成内遮罩金 屬片之焊料連揍處被腐蝕。 1 6小時後，〇d上的所有外部焊料除去，焊料圓角恒定器 0D落離洗掉。樣品上的棕色鱗屑除去，所刻的系列數位可 見。經加工、平滑ΙΝ-Χ750表面沒有侵蝕跡象。 41小時後，焊料連接處被溶離達到槽窩約5〇%深度。 64小時後，一個葉片輕微達到手指壓力。即使在重複壓 縮2氣氣喷後，在所有焊料槽窩中均觀察到清洗水。可以 推斷，所有葉片槽窩焊料連接處已穿孔到下面蜂窩狀物， 此時，水被截留在池中，且可通過葉片槽窩芯吸利用。為 對j進行#定，將葉片娃出切口，手銼切口過程在所有5 個葉片片段中產生運動。經加工、平滑ΙΝ_χ75〇表面仍沒有 侵触跡象。 89小時後，自以器槽窩手工去除葉片。用手輕壓即自 内遮罩分離蜂葛狀物。遮罩的加工邊緣保持反光整飾。 圖4 a及4 b分別顯示在本發明處理後的恒定器槽窩及葉 片殘段4圖所示’該恒定器槽窩不含殘餘焊料，且葉片 殘段乾淨地自恒定器槽窩去除。 本實例說明用不同酸的電流密度與溶解速率成比例。 在四種無機酸ΟΙΠ，四〇3，H2S⑴及H3p〇4)中以5、1〇及15% 體積。/。濃工業級試劑三種不同濃度對焊料AMS 4777進行電 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公發）

装 訂

線

Claims (1)

1241935 申請專利範圍 L 一種自一以鎳為主之合金元件選擇性移除—錄合金产 接組合物之方法，其包括以下步驟·· ^ 提供-種焊接组件，該組件包括由鎳合金焊接組合物 連接的以鎳為主之合金元件； 將該組件浸入一種電解質；及 -跨電解質施加一定大小電壓’其中該以鎳為主之合人 兀件為電化學鈍性’而該鎳合金焊接組合物溶解， 自該元件移除該焊接組合物。 曰以 其中該電解質包括〜 其中该無機酸溶凌為 其中該電壓係相對: 2·根據申請專利範圍第1項之方法 種無機酸溶液。 3·根據申請專利範圍第2項之方法 一鹽酸溶液。 4·根據申請專利範圍第1項之方法 Ag/AgCl參比電極大於〇· 〇且至高約丨· 〇伏特。 具 5. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該焊接組合物 有低於該元件之熔點。 包 金 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該焊接組含物 括鎳-鉻合金焊接組合物，且其中該元件包括鎳―鉻人 元件。 U 7. 根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該焊接組合物 有一種如下組合物： Cr : 7. 0 重量 ％ B : 3. 10 重量 ％ Si : 4. 50 重量 ％ -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公#) 1241935 C8 D8 六、申請專利範圍 Fe : 3. 0 重量 ％ C :最大0. 06重量％ Νι :餘量。 8.根據申請專利範圍第7項之方法，其中該以鎳為主之合 金元件係自一種具有一如下名義組合物之物質提供： — C Μη Si s Cr Co Nb+Ta Ni Cu Ti A1 Fe 一 最小 - 一 - - 14. 0 - 0, 70 70. 0 - 2. 25 0. 40 5. 0 % 最大 0. 80 1. 00 0. 50 0. 01 17. 0 1. 0 1. 20 — 0. 50 2. 75 1. 00 9. 0 °/o 9. 恨據申請專利範圍第1項之方法，其中該以鎳為主之合 金元件係自一種具有一如下名義組合物之物質提供： — C Μη Si s Cr Co Nb+Ta Ni Cu Ti A1 Fe - 最小 — 一 — - 14. 0 — 0. 70 70. 0 - 2. 25 0. 40 5. 0 °/o 最大 0. 80 1. 00 0. 50 0. 01 17. 0 1. 0 1. 20 一 0. 50 2. 75 1. 00 9· 0 % 10·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該焊接組合物為 一種含硼、矽及鐵之鎳-鉻合金，而該以鎳為主之合金 元件係由一種包含鐵、鈥、銳和赵之一、及铭鎳-絡合 金提供。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 x 297公釐）