專利名稱：除去構(gòu)件層區(qū)域的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及除去構(gòu)件(Bauteil)層區(qū)域(Schichtbereich)的方法。
在當(dāng)今現(xiàn)代發(fā)電設(shè)備，例如燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中，效率扮演著一個(gè)重要角色，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)設(shè)備的運(yùn)行成本可藉此降低。
提高效率并借此降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本的可能性在于提高燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部燃燒氣的進(jìn)氣溫度。
出于這一理由發(fā)展出陶瓷隔熱層，其被涂于例如由超合金構(gòu)成的受熱的構(gòu)件上，所述受熱的構(gòu)件不能再單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)受高入內(nèi)溫度。
在這一復(fù)合或?qū)酉到y(tǒng)中，陶瓷隔熱層基于其陶瓷特性提供抗高溫的好處，并且金屬基質(zhì)提供良好機(jī)械特性的好處。典型地是在陶瓷隔熱層的基質(zhì)之間涂上一層具有MCrAlY成分(主要成分)的固著的中介樣層，其中M的意思是使用選自鎳、鉻或鐵的金屬。
MCrAlY層的成分可以變化，然而盡管有位于上面的陶瓷層，所有MCrAlY層仍然遭受氧化、硫化或其它化學(xué)和/或機(jī)械攻擊的腐蝕。
此外MCrAlY層比金屬基質(zhì)(例如Ni-，Co基的超合金)以更經(jīng)常的程度更經(jīng)常地剝蝕，也就是說，由基質(zhì)和層組成的復(fù)合系統(tǒng)的壽命由MCrAlY層的壽命所決定。
在長(zhǎng)時(shí)間的使用后，MCrAlY層只是還相對(duì)有條件地運(yùn)轉(zhuǎn)良好，與此相反基質(zhì)則還完全運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
還存在如下需求，即在使用期間清理剝蝕的構(gòu)件，例如渦輪機(jī)轉(zhuǎn)葉或?qū)~，或燃燒室部分，其中為了有可能涂上新MCrAlY層或其它保護(hù)層和/或重新涂上一層隔熱層，被腐蝕的MCrAlY層或基質(zhì)的層或區(qū)域必須被除去。利用現(xiàn)有的、已使用的基質(zhì)導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的成本降低。
此外，必須注意的是，渦輪機(jī)葉片和導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)不能被改變，也就是說，要進(jìn)行材料的均勻表面除去。此外，不應(yīng)遺留任何腐蝕產(chǎn)物，所述腐蝕產(chǎn)物可能在新涂的一層MCrAlY層和/或一層另外的保護(hù)層和/或一層陶瓷隔熱層期間造成誤差，或?qū)е逻@些層的較差附著。
EP 759 098 B1顯示清洗渦輪機(jī)葉片的方法，所述方法使用氫氧化鉀。
正如從US-PS 5,944,909中所認(rèn)識(shí)到的，通過酸剝離除去腐蝕層同樣是現(xiàn)有技術(shù)。
已知方法常常導(dǎo)致無法去除或不均勻的去除，并且也非常耗時(shí)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是克服這些問題。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法解決了這一任務(wù)，所述方法在一次酸處理前在一個(gè)鹽浴中進(jìn)行所述構(gòu)件的處理。
從屬權(quán)利要求中列出另外的有利的方法步驟。
其顯示
圖1一個(gè)構(gòu)件。
圖2一個(gè)層系統(tǒng)。
圖3用來實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)裝置。
圖4一個(gè)用根據(jù)本發(fā)明的方法處理過的構(gòu)件。
圖1顯示一個(gè)構(gòu)件1，所述構(gòu)件應(yīng)該用根據(jù)本發(fā)明的方法處理。
該構(gòu)件1，所述構(gòu)件1由例如金屬或一種金屬合金組成，顯露出一個(gè)表面區(qū)域10，所述表面區(qū)域例如被腐蝕、氧化或以別的方式被剝蝕，并且應(yīng)該被除去。
表面區(qū)域10由例如一種由高溫情況下產(chǎn)生的氧化物組成。
同樣，沒有剝蝕的區(qū)域也可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法除去。
圖2顯示另外的構(gòu)件1，其是用根據(jù)本發(fā)明的方法處理。
構(gòu)件1由一個(gè)基質(zhì)4(例如鎳、鈷基的超合金)和一個(gè)層7(例如MCrAlY)組成，所述層7是被剝蝕的，應(yīng)該用根據(jù)本發(fā)明的方法除去。
同樣，基質(zhì)4也可以是被剝蝕的，其中基質(zhì)4的所述被剝蝕區(qū)域此后例如同樣地被除去。
例如，在最初的操作步驟中，可通過粗的機(jī)械預(yù)清洗，例如噴砂處理或流體磨削，以進(jìn)行所要被除去的層區(qū)域7，10和/或還有置于層7上方的陶瓷隔熱層的最初除去。
用噴砂處理和/或流體磨削進(jìn)行處理也可以在各個(gè)鹽和酸處理之間或之后，或者在最后進(jìn)行。
隨后將構(gòu)件1，特別是所要除去的層區(qū)域7，10在液態(tài)鹽浴(Salzbad)(熔鹽液)中處理，其中至少使構(gòu)件1的區(qū)域7，10被浸入所述液態(tài)鹽浴。
概念“鹽”(Salz)可此外理解為例如由金屬(金屬離子)和酸根(少一個(gè)氫離子的酸)，也就是說例如NaHCO3、Na2CO3、CaCO3......，和/或堿根組成的化合物。
將一種這樣的化合物用于所述鹽浴是以所述鹽對(duì)所述構(gòu)件1發(fā)生化學(xué)攻擊為先決條件。
也可以將可能配備有掩蔽物(Maskierung)的全部構(gòu)件1浸入鹽浴。
所述鹽浴由例如氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)組成(也就是說例如熔鹽浴，也就是說在高溫和室溫條件下是液態(tài)的)。兩種鹽也可被同時(shí)使用，并且于是特別指出是50∶50體積百分比的混合比例。
另外的鹽浴是可設(shè)想的。
同樣例如可在上面提到的鹽中添加氧化鈉(NaO2)作為氧供應(yīng)體(Sauerstofflieferant)，其對(duì)所要除去的區(qū)域增強(qiáng)化學(xué)攻擊。另外的氧供應(yīng)體也是可設(shè)想的，例如一種氧供應(yīng)體，氧化物或金屬氧化物。
也可在不同鹽浴中相繼地對(duì)構(gòu)件1進(jìn)行處理。
例如在一次，例如在每次在鹽浴中處理之后，進(jìn)行一次沖洗和/或干燥。在這種情況下，利用例如鹽浴和沖洗介質(zhì)之間的溫度差進(jìn)行熱休克，從而對(duì)所要除去的層區(qū)域通過形成裂縫機(jī)械地進(jìn)行削弱。
在至少一次鹽浴處理后，在一個(gè)至少第一酸浴(Surebad)中進(jìn)行一次酸處理，所述酸浴由一種酸或一種酸混合物組成。
與此同時(shí)在一個(gè)第一步驟中例如用硝酸HNO3和/或磷酸H3PO4進(jìn)行一次酸處理。
另外的酸(例如硫酸、亞硫酸、亞硝酸、碳酸、氫氟酸......)和/或酸混合物也是可用的，并與相應(yīng)的酸浴相一致。
在一次可能的另外沖洗和干燥后，進(jìn)行例如仍然一個(gè)至少一次的用鹽酸HCl作為第二酸浴的處理。
對(duì)所述可能的第二酸浴也可用另外的酸，然而是不同于第一酸浴的酸。
例如在一次，例如在每次用酸處理后，進(jìn)行一次沖洗和/或干燥。
各個(gè)處理步驟(在所述處理步驟中所述構(gòu)件與所述鹽浴或所述不同酸接觸)以及沖洗和干燥各可多次重復(fù)。
圖3顯示一個(gè)裝置22，可用所述裝置實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
裝置22由一個(gè)容器19組成，在所述容器中存在有一種液態(tài)鹽或者鹽混合物，或者一種酸。
構(gòu)件1被浸入這一液體。
當(dāng)一個(gè)超聲探頭16在所述浴13中存在并被運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該方法可以縮短，或者更確切地說可改善。
圖4顯示一個(gè)構(gòu)件1，所述構(gòu)件已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的方法處理過。
該構(gòu)件1不再顯露被腐蝕的區(qū)域。
下面列出了示例性的處理順序1.流體磨削2.鹽浴或者鹽混合物浴1.0小時(shí)，3.磷酸浴1.0小時(shí)，4.噴砂處理5.鹽酸浴1.5小時(shí)，6.沖洗和/或干燥7.鹽酸浴1.5小時(shí)，8.用絡(luò)合物成形劑超聲清洗1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.磷酸浴1.0小時(shí)，4.流體磨削5.鹽酸浴2.0小時(shí)，6.沖洗和/或干燥7.鹽酸浴2.0小時(shí)，8.用絡(luò)合物成形劑超聲清洗1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.磷酸浴1.0小時(shí)，4.流體磨削
5.用絡(luò)合物成形劑超聲清洗6.鹽酸浴2.0小時(shí)，9.沖洗和/或干燥7.鹽酸浴2.0小時(shí)1.鹽浴1.0小時(shí)，2.磷酸浴1.0小時(shí)，1.鹽浴2.磷酸浴3.沖洗4.磷酸浴1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.磷酸/硝酸浴1.0小時(shí)1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.磷酸/硝酸浴1.0小時(shí)4.鹽酸浴1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.磷酸浴1.0小時(shí)4.鹽酸浴1.噴砂處理2.鹽浴1.0小時(shí)，3.硝酸浴1.0小時(shí)，4.鹽酸浴所述流體磨削(參見DE 199 02 422 A1)特別適用于構(gòu)件1，尤其用于具有內(nèi)腔的渦輪機(jī)葉片，在所述葉片中剝蝕區(qū)域存在于內(nèi)腔。
外部區(qū)域主要是噴砂處理，其中在那里使用例如氧化鋁。
與此同時(shí)特別地必須調(diào)整射束材料的最大射束壓力和顆粒大小，使其不損傷基質(zhì)。
對(duì)鹽浴而言特別使用Degussa公司的一種鹽，所述鹽以商品名DUFERRIT RS DGS被大量銷售。
鹽浴所取出的構(gòu)件的氧化物轉(zhuǎn)化成具有更好的酸溶解性的富含氧化物的化合物。
氧化物和金屬的膨脹系數(shù)在一般情況下是不同的。通過將所述構(gòu)件l從一個(gè)熱鹽浴移入一個(gè)激冷的水浴引起一種熱休克，其中在所要除去的區(qū)域(7，11)中產(chǎn)生裂縫，并且例如通過擴(kuò)大鹽和/或酸攻擊面這些被機(jī)械性地削弱。
這些熱休克被作為清洗的附加效果而使用。
在淬火處理期間注意不要超越構(gòu)件的一定溫度梯度，以使其在基質(zhì)或構(gòu)件中不產(chǎn)生裂縫。
使用EDTA二銨作為絡(luò)合物成形劑。絡(luò)合物成形劑可結(jié)合金屬，從而將這些除去。用絡(luò)合物成形劑處理可在各個(gè)鹽和酸處理之間、之前或之后進(jìn)行。
此外在此，也同樣可將浴13中的一個(gè)超聲探頭16和絡(luò)合物成形劑一起使用，以加快所述操作步驟。
權(quán)利要求
1.除去構(gòu)件(1)的層區(qū)域(7，10)的方法，其中使用酸，其特征在于，構(gòu)件(1)首先在至少一種鹽浴(13)中處理，并且然后在另一個(gè)操作步驟中至少一次用至少一種第一酸或至少一種第一酸混合物處理，其中所述構(gòu)件(1)在一個(gè)中間或終末步驟中用一種絡(luò)合物成形劑處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，鹽浴(13)使用氫氧化鈉(NaOH)和/或氫氧化鉀(KOH)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，對(duì)于鹽浴(13)，使用混合比例1∶1(體積％)的氫氧化鉀和氫氧化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用硝酸(HNO3)或磷酸(H3PO4)或其混合物作為用于所述至少第一酸浴(13)的酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用兩種不同酸浴(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用鹽酸(HCl)作為用于所述第二酸浴(13)的酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，首先使用硝酸(HNO3)或磷酸(H3PO4)或其混合物，并且然后使用鹽酸(HCl)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在所述浴(13)中使用超聲探頭(16)，以加快所述操作步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在構(gòu)件(1)在鹽浴(13)中處理之前，和/或在鹽浴(13)中處理之后，和/或在所述第一酸處理之后，和/或在隨后的另一種酸處理之后，構(gòu)件(1)與所要除去的層區(qū)域(7，10)一起進(jìn)行噴砂處理，或者將構(gòu)件(1)進(jìn)行流體磨削。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，向鹽浴添加至少一種氧供應(yīng)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述至少一種氧供應(yīng)體是氧化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其特征在于，所述至少一種氧供應(yīng)體是金屬氧化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述金屬氧化物是氧化鈉(NaO2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在至少一個(gè)中間步驟中對(duì)構(gòu)件(1)進(jìn)行沖洗和/或干燥。
全文摘要
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)除去構(gòu)件層區(qū)域的方法(剝離)導(dǎo)致不良的結(jié)果，因?yàn)槔缫圆痪鶆虻姆绞竭M(jìn)行除去。此外，已知方法耗時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的用來除去構(gòu)件層區(qū)域的方法包括，將所要除去的層區(qū)域首先用鹽浸液然后用酸處理，其中在一個(gè)中間或終末步驟中將該構(gòu)件用絡(luò)合物成形劑處理。
文檔編號(hào)C23G1/32GK1688749SQ03823835
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者邁克爾·奧特, 拉爾夫·賴歇, 奈杰爾-菲利普·考克斯, 尤塔·梅爾, 羅納德·齊默 申請(qǐng)人:西門子公司