專利名稱：去除NiAl/AlSi涂層的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鈦合金零件表面處理技術領域，特別地，涉及一種去除NiAl/AlSi涂層的方法。
背景技術：
航空發(fā)動機鈦合金零件上NiAl/AlSi涂層具有保護鈦合金零件的作用，提高了鈦合金零件耐腐蝕和耐高溫的能力。但是NiAl/AlSi涂層長期使用后產(chǎn)生磨損或脫落，導致鈦合金零件不能滿足尺寸要求。目前常采用機械加工法去除NiAl/AlSi涂層，再涂上一層新的NiAl/AlSi涂層保證防護效果。但是采用機械車削法去除NiAl/AlSi涂層，不能完全將底層涂層去掉，造成重新噴涂后，涂層結合力達不到技術要求，導致在試車時涂層脫落，存 在嚴重質(zhì)量隱患。同時，對于帶螺紋的表面噴涂NiAl/AlSi涂層的零件，若單獨采用機械車削法，既損壞了螺紋又不能將螺紋表面的涂層去除干凈，嚴重影響了鈦合金的性能。目前，國內(nèi)外對NiAl/AlSi涂層的去除與修復技術并沒有一個完整的工藝，修復后的鈦合金涂層的質(zhì)量也沒有得到有效的保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種去除NiAl/AlSi涂層的方法，以解決現(xiàn)有技術中螺紋表面上噴涂的NiAl/AlSi涂層采用機械加工法無法去除干凈，再修復涂層后的結合力低的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種去除NiAl/AlSi涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟I)對器件上的NiAl/AlSi涂層進行機械車削，得到第一半成品；2)對第一半成品進行堿溶液處理，然后用熱水清洗，再用水清洗得到第二半成品;3)對第二半成品進行酸溶液處理，然后用水清洗得到第三半成品；4)將第三半成品進行除氫處理得到第四半成品；5)將第四半成品進行吹砂處理，將NiAl/AlSi涂層從器件上去除。進一步地,堿溶液處理步驟是將第一半成品浸泡在濃度為150 200g/L的氫氧化鈉溶液中，調(diào)節(jié)溫度為50 60°C，待無化學反應為止后取出。進一步地，酸溶液處理步驟是將第二半成品浸泡在體積百分比為50%的硝酸溶液中，調(diào)節(jié)溫度為45 65°C，待無化學反應后取出。進一步地，除氫步驟是將第三半成品在溫度為47(T480°C，真空度為彡lX10_2Pa條件下放置3h 4h。進一步地，吹砂步驟是將第四半成品用70 140目的石英砂，在壓力為O. 3^0. 6MPa下進行吹砂處理。本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明提供的一種去除NiAl/AlSi涂層的方法，采用化學法去除NiAl/AlSi涂層，既不損壞螺紋又能將表面涂層去除干凈，修復涂層具有良好的結合力，鈦合金材料性能不受影響。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。


構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限 定。在附圖中圖I是本發(fā)明優(yōu)選實施例的機加后螺紋部位涂層形貌的電鏡照片；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的堿液腐蝕后螺紋部位涂層形貌的電鏡照片；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的酸洗腐蝕后螺紋部位形貌的電鏡照片；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的堿液處理后殘余涂層50倍金相剖切檢查螺紋部位涂層形貌的電鏡照片；圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的堿液處理后殘余涂層100倍金相剖切檢查螺紋部位涂層形貌的電鏡照片；圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的為酸液處理后螺牙部位形貌的電鏡照片；圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的為酸液處理后螺紋底部形貌的電鏡照片；圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例的進行完堿液和酸液處理后基體無腐蝕的電鏡照片。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。本發(fā)明提供了一種去除鈦合金零件上NiAl/AlSi涂層的方法，NiAl/AlSi涂層是一種雙層結構，下層覆蓋硅化鋁涂層，然后在硅化鋁涂層上覆蓋鋁化鎳涂層。去除鈦合金零件上NiAl/AlSi涂層包括以下步驟I)對鈦合金零件上的NiAl/AlSi涂層進行機械車削，得到第一半成品。2)對第一半成品進行堿溶液處理，然后用熱水清洗，再用水清洗得到第二半成品。3)對第二半成品進行酸溶液處理，然后用水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品進行除氫處理得到第四半成品。5)將第四半成品進行吹砂處理，將殘余物從器件上去除。本發(fā)明根據(jù)NiAl/AlSi涂層的化學性質(zhì)，采用酸堿處理法去除NiAl/AlSi涂層，既不損害鈦合金的螺紋表面，又能保證涂層去除干凈，修復涂層具有良好的結合力，鈦合金材料性能不受影響，相對于現(xiàn)有的單獨采用機械車削法去除涂層的方法更簡單，效果更佳。首先對鈦合金零件上NiAl/AlSi涂層進行機械車削步驟去除螺紋面層涂層。機械車削步驟為首先測量鈦合金零件尺寸，根據(jù)鈦合金零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層，嚴格控制車削涂層的尺寸，保證鈦合金零件表面的螺紋完好無損。將經(jīng)過車削處理后的第一半成品進行堿溶液處理，堿溶液中的氫氧根離子(0H_)離子可以與NiAl/AlSi涂層中鋁離子(AL3+)發(fā)生化學反應產(chǎn)生白色氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁沉淀繼續(xù)與堿溶液中0H_反應，直至沉淀消失，去除了 NiAl/AlSi涂層中的AL3+。待反應完成后先用熱水清洗鈦合金表面，由于表面還殘存有部分白色氫氧化鋁沉淀，而氫氧化鋁沉淀對熱不穩(wěn)定，先用熱水清洗表面，能將表面涂層中的白色氫氧化鋁沉淀溶解并清洗干凈。然后再用流動冷水清洗涂層表面殘留的堿溶液，保證鈦合金不被堿溶液腐蝕，防止多余的堿溶液與酸溶液發(fā)生化學反應。將經(jīng)過堿溶液處理后的第二半成品進行酸溶液處理，鈦合金零件上NiAl/AlSi涂層中的鎳離子與酸溶液發(fā)生化學反應，去除了鈦合金表面涂層中的鎳元素，達到完全去除鈦合金表面涂層的目的。然后對鈦合金零件進行流動冷水清洗，將殘余的酸液清洗干凈，保證酸溶液對鈦合金表面無腐蝕。經(jīng)過堿溶液和酸溶液處理后的第三半成品，當鈦合金表面光滑，顏色為深灰色時，則認為NiAl/AlSi涂層清除干凈。然后對第三半成品進行除氫處理，由于NiAl/AlSi涂層與酸溶液和堿溶液反應過程中產(chǎn)生了析氫現(xiàn)象，氫離子滲透到鈦合金基體中，造成氫脆的 發(fā)生，導致鈦合金在使用過程中發(fā)生斷裂，有嚴重的安全隱患。為了防止氫脆現(xiàn)象的發(fā)生，本發(fā)明將第三半成品進行除氫處理，保證鈦合金在使用過程中的安全。經(jīng)過除氫處理后的第四半成品，表面還有未被清理的NiAl/AlSi涂層殘余物，以及經(jīng)過酸堿反應得到的產(chǎn)物。為了保證鈦合金表面干凈，再次噴涂涂層時與鈦合金表面具有良好的結合力，本發(fā)明將鈦合金零件進行吹砂處理，可以將鈦合金表面的殘余物除去。最后對干凈的鈦合金零件進行重新噴涂NiAl/AlSi涂層處理，實施工藝與常規(guī)工藝相同。進一步地,堿溶液處理步驟為將第一半成品浸泡在濃度為150 200g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為50 60°C下進行化學反應,待無化學反應為止后取出。NiAl/AlSi涂層在濃度為150 200g/L的氫氧化鈉溶液中，溫度為50 60°C，反應速度最快，反應效果最明顯。氫氧化鈉溶液能與NiAl/AlSi涂層中的AL3+發(fā)生能發(fā)生化學反應去除NiAl/AlSi涂層中的AL元素，并且對鈦合金表面腐蝕小；若氫氧化鈉溶液濃度過高，則容易對鈦合金表面造成腐蝕；若氫氧化鈉溶液濃度過低，則反應較慢，影響了處理效率。反應溫度過高或過低，均影響化學反應的效果，導致涂層清除不干凈，效果不明顯。進一步地，酸溶液處理的步驟為將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的硝酸溶液中，溫度為45 65°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出。NiAl/AlSi涂層在濃度為50%的硝酸溶液中，溫度為45 65°C，反應速度最快，反應效果最明顯。硝酸溶液能與NiAl/AlSi涂層中的鎳離子發(fā)生能發(fā)生化學反應去除NiAl/AlSi涂層中的鎳元素，并且對鈦合金表面腐蝕?。蝗粝跛崛芤簼舛冗^高，則鎳容易發(fā)生鈍化，不再與任何濃度的硝酸發(fā)生反應，導致涂層更難去除；若硝酸溶液濃度過低，則反應較慢，影響了處理效率。反應溫度過高或過低，均影響化學反應的效果，導致涂層清除不干凈，效果不明顯。進一步地，除氫步驟在真空爐中進行，將第三半成品在溫度為47(T480°C，真空度(1\10_午&條件下放置3 41!。由于除氫步驟在空氣中進行容易變色，為了防止變色，本發(fā)明在真空下對鈦合金零件進行析氫處理，在溫度為47(T480°C放置3 4h能保證除氫完全。真空度為I X 10_2Pa時，能保證除氫效果，真空度越小，則除氫效果越好。進一步地，吹砂步驟為將第四半成品用70 140目的石英砂在壓力為O. 3^0. 6MPa下進行吹砂步驟，能將鈦合金表面的黑色沉淀處理干凈，保證重新噴涂NiAl/AlSi涂層后對鈦合金的結合力強，防止涂層脫落。實施例以下實施例中所用的材料均為市售。實施例II)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為150g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為55°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O
3)將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的硝酸溶液中，溫度為55°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為480°C，真空度為I X IO-2Pa條件下進行除氫步驟4h得到第四半成品。5)將第四半成品用70目的石英砂在壓力為O. 3MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。對實施例I進行外觀檢測。圖I為實施例I的NiAl/AlSi涂層進行機械車削后的電鏡照片。從圖I可知，經(jīng)過機械車削處理后，鈦合金表面的螺紋縫隙內(nèi)還存在未處理完全的涂層，螺紋形貌還保持原本的形貌特征。圖2為實施例I的第一半成品經(jīng)過堿液腐蝕后螺紋部位涂層形貌的電鏡照片。從圖2可知，第一半成品經(jīng)過堿溶液處理后，螺紋部位涂層已清除了部分，但是螺紋縫隙內(nèi)還存在少許未處理的涂層，鈦合金表面的螺紋并未被堿溶液腐蝕。圖3為實施例I的第二半成品經(jīng)過酸液腐蝕后螺紋部涂層形貌照片。從圖3可知，第二半成品經(jīng)過酸溶液處理后，螺紋部位涂層已經(jīng)全部清除，鈦合金表面呈現(xiàn)深灰色，螺紋表面光滑，并未被酸溶液腐蝕。圖4為實施例I的第一半成品經(jīng)堿液處理后殘余涂層50倍金相剖切的螺紋部位涂層形貌的電鏡照片。從圖4可知，第一半成品經(jīng)過堿溶液處理后，涂層中的AL元素被堿溶液腐蝕完全，涂層中不含有AL成分。圖5為實施例I的第一半成品經(jīng)堿液處理后殘余涂層100倍金相剖切的螺紋部位涂層形貌的電鏡照片。圖5更加清晰的反映了第一半成品經(jīng)過堿溶液處理后，涂層中的AL元素被堿溶液腐蝕完全，涂層中不含有AL成分。圖6為實施例I的第二半成品經(jīng)過酸液處理后螺牙部位形貌的電鏡照片。從圖6可知，第二半成品經(jīng)過酸溶液處理后，涂層中的Ni元素被酸溶液腐蝕完全，涂層中不含有Ni成分，螺牙部位表面光滑，并未被酸溶液腐蝕。圖7為實施例I的第二半成品經(jīng)過酸液處理后螺紋底部形貌的電鏡照片。從圖7可知，第二半成品經(jīng)過酸溶液處理后，涂層中的Ni元素被酸溶液腐蝕完全，涂層中不含有Ni成分，螺紋底部表面光滑，并未被酸溶液腐蝕。圖8實施例I的鈦合金成品經(jīng)過堿液和酸液處理螺紋形貌的電鏡照片。從圖8可知，鈦合金成品經(jīng)過堿液和酸液處理后，鈦合金表面光滑，無腐蝕現(xiàn)象，呈現(xiàn)淺黃色。對實施例I中鈦合金零件和涂層的結合力進行檢測鈦合金零件重新噴涂涂層，然后進行車工磨削，在車工磨削的過程中如果涂層不脫落，則證明涂層和鈦合金表面結合力良好，如果涂層脫落則認為涂層重新噴涂后結合力不符合規(guī)定。將實施例I的鈦合金零件重新噴涂后，經(jīng)過車工磨削，鈦合金零件表面的涂層沒有出現(xiàn)脫落顯現(xiàn)，證明涂層與鈦合金表面結合良好。實施例2I)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半 成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為200g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為50°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O3)將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的硝酸溶液中，溫度為45°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為470°C，真空度< I X 10_2Pa條件下進行除氫步驟4h得到第四半成品。5)將第四半成品用140目的石英砂在壓力為O. 5MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。對實施例2的鈦合金零件進行外觀檢測，結果為鈦合金表面光滑，無未被處理的涂層，表面呈現(xiàn)淺黃色。對實施例2的鈦合金零件與涂層的結合力進行檢測按照實施例I的方法進行檢測，結果實施例2的鈦合金零件重新噴涂后，經(jīng)過車工磨削，鈦合金零件表面的涂層沒有出現(xiàn)脫落顯現(xiàn)，證明涂層與鈦合金表面結合良好。實施例3I)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為170g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為60°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O3)將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的硝酸溶液中，溫度為65°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為475°C，真空度< IX 10_2Pa條件下進行除氫步驟3. 5h得到第四半成品。5)將第四半成品用90目的石英砂在壓力為O. 4MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。對實施例3的鈦合金零件進行外觀檢測，結果為鈦合金表面光滑，無未被處理的涂層，表面呈現(xiàn)淺黃色。對實施例3的鈦合金零件與涂層的結合力進行檢測按照實施例I的方法進行檢測，結果實施例3的鈦合金零件重新噴涂后，經(jīng)過車工磨削，鈦合金零件表面的涂層沒有出現(xiàn)脫落顯現(xiàn)，證明涂層與鈦合金表面結合良好。對比例II)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為100g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為50°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O3)將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為98%的硝酸溶液中，溫度為45°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為480°C，真空度為I X 10_2Pa條件下進行除氫步驟4h得 到第四半成品。5)將第四半成品用70目的石英砂在壓力為O. 3MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。檢測對比例I的鈦合金零件的表面涂層清除情況，結果為鈦合金表面還殘存有未被處理的NiAl/AlSi涂層，同時鈦合金表面被硝酸腐蝕，螺紋形貌被破壞。對比例2I)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為150g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為60°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O3 )將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的硫酸溶液中，溫度為55 °C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為480°C，真空度為I X KT2Pa條件下進行除氫步驟4h得到第四半成品。5)將第四半成品用70目的石英砂在壓力為O. 3MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。檢測對比例2的鈦合金零件的表面涂層清除情況，結果為鈦合金表面的NiAl/AlSi涂層已經(jīng)去除，但是由于產(chǎn)生了偏硅酸沉淀，導致鈦合金表面出現(xiàn)了新的雜質(zhì)，重新噴涂層后，涂層與鈦合金表面結合差，在車工磨削的過程中出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。對比例3I)首先測量零件尺寸，根據(jù)零件噴涂前尺寸計算出螺紋表面上的實際涂層厚度，然后通過機械車削的方法慢慢去掉螺紋表層上的涂層得到第一半成品。2)將第一半成品浸泡在濃度為150g/L的氫氧化鈉溶液中，在溫度為60°C下進行化學反應，待無化學反應為止后取出，然后用熱水清洗，再用流動冷水清洗得到第二半成品O3)將第二半成品浸泡在相對水的體積百分比為50%的鹽酸溶液中，溫度為55°C下，進行化學反應，待無化學反應后取出，然后用流動冷水清洗得到第三半成品。4)將第三半成品在溫度為480°C，真空度為I X 10_2Pa條件下進行除氫步驟4h得到第四半成品。5)將第四半成品用70目的石英砂在壓力為O. 3MPa下進行吹砂步驟得到鈦合金零件成品。檢測對比例3的鈦合金零件上表面涂層清除情況，結果為鈦合金表面的NiAl/AlSi涂層已經(jīng)去除，但是在反應過程中產(chǎn)生了大量氫氣，氫氣如果濃度過高，則容易導致爆炸，使生產(chǎn)環(huán)境存在嚴重的安全隱患。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用 于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種去除NiAl/AlSi涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟 1)對器件上的NiAl/AlSi涂層進行機械車削，得到第一半成品； 2)對所述第一半成品進行堿溶液處理，然后用熱水清洗，再用水清洗得到第二半成品; 3)對所述第二半成品進行酸溶液處理，然后用水清洗得到第三半成品； 4)將所述第三半成品進行除氫處理得到第四半成品； 5)將所述第四半成品進行吹砂處理，將殘余物從所述器件上去除。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述堿溶液處理步驟是將所述第一半成品浸泡在濃度為150 200g/L的氫氧化鈉溶液中，調(diào)節(jié)溫度為50 60°C，待無化學反應為止后取出。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述酸溶液處理步驟是將所述第二半成品浸泡在體積百分比為50%的硝酸溶液中，調(diào)節(jié)溫度為45 65°C，待無化學反應后取出。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述除氫步驟是將所述第三半成品在溫度為47(T480°C，真空度為彡IX KT2Pa條件下放置3h 4h。
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述吹砂步驟是將所述第四半成品用70 140目的石英砂，在壓力為0. 3^0. 6MPa下進行吹砂處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種去除NiAl/AlSi涂層的方法，包括以下步驟對器件上的NiAl/AlSi涂層進行機械車削，得到第一半成品；對第一半成品進行堿溶液處理，然后用熱水清洗，再用水清洗得到第二半成品；對第二半成品進行酸溶液處理，然后用水清洗得到第三半成品；將第三半成品進行除氫處理得到第四半成品；將第四半成品進行吹砂處理，將殘余物從器件上去除。解決現(xiàn)有技術中螺紋表面上噴涂的NiAl/AlSi涂層采用機械加工法無法去除干凈，再修復涂層后的結合力低的技術問題。
文檔編號C23F1/00GK102766867SQ201210290859
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權日2012年8月15日
發(fā)明者李淑華 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團)有限公司