专利名称：从连接组件中有选择性地去掉纤焊组合物的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种从底层组件中有选择性地去掉钎焊组合物的方法，更具体地说，涉及一种从镍基合金元件中有选择性地去掉镍合金钎焊组合物的方法。
金属元件通常用钎焊来连接。钎焊化合物具有的熔点比要连接材料的熔点低。当在连接处一起加热要被连接的金属组件和钎焊化合物时，钎焊化合物会熔化，并在毛细作用下流入连接处。
修理钎焊组件通常需要去掉钎焊化合物以使连接的组件分离。从汽轮发动机定子中去掉钎焊的惯用的方法需要在连续超声波搅拌、高温(200°F)下，浸泡在腐蚀性化学溶液中120小时或更长的时间。此方法需要使用络合物的且非循环的剥脱溶液，并常常对元件产生有害的的侵蚀。
很明显，仍然需要一种不使用腐蚀性剥脱溶液等就能从镍基合金元件中有选择性地去掉钎焊组合物的改进的方法以提供对环境更友好的方法。
因此，本发明的主要目的是提供这样一种方法。
本发明进一步的目的是提供这样一种方法，其中材料可以循环使用以减小对环境的影响并同时降低成本。
下面将会看出其它目的和优点。
发明概述根据本发明，容易达到上述目的和优点。
根据本发明，提供一种方法，其包括以下步骤形成钎焊组件，其包含用镍合金钎焊组合物连接的镍基合金元件；将所说组件浸于电解质中；向电解质施加一定数值的电位，其中所说的镍基合金元件是电化学惰性的，而所说的镍基合金钎焊组合物溶解，从而从所说的元件中去掉所说的钎焊组合物。
附图简述对本发明优选实施方案的详细描述如下，参考附图，其中
图1a、b和c示意性地说明根据本发明的方法；
图2说明相对于银/氯化银电极的电位与镍合金钎焊组合物(AMS 4777)和镍基合金元件(INCO X-750)电流密度之间的关系；图3说明本发明的去钎焊镀层操作的电化学记录；和图4显示了根据本发明，对定子槽(图a)和叶片柱(图4b)进行选择性处理的结果。
详细描述本发明涉及一种从镍基合金元件中有选择性地去掉镍合金钎焊组合物的方法。根据本发明，已经研究了这样的方法，有选择性地去掉钎焊组合物而不侵蚀或损坏底层元件，并且无需在高温下有腐蚀性的化学药品。而且，本方法无需使用非循环的去镀层溶液。
使用本发明方法的一个典型的环境是从钎焊的组件中去掉钎焊组合物，其中几个镍基合金元件是通过钎焊组合物而连接到一起的。所需要的是去掉钎焊组合物以获得清洁且可再用的底层元件，并且不损坏底层元件。
钎焊组合物具有的熔点比元件材料的熔点低。
根据本发明，通过将包括元件和钎焊组合物在内的整个组件浸于合适的电解质或含电解质的溶液中，并向电解质施加选定数值的电位以溶解钎焊组合物而有选择性地去掉钎焊组合物，同时底层元件是电化学惰性的，从而去掉了钎焊组合物而基本不损坏底层元件。
钎焊组合物和元件材料特别合适的组合包括镍铬合金钎焊组合物和镍铬合金元件。
钎焊组合物更优选的是含硼、硅、铁和少量碳的镍铬合金，例如，表1中所述的合金表1Cr 7.0％wt.
B 3.10％wt.
Si 4.50％wt.
Fe 3.0％wt.
C 最多0.06％wt.
Ni 余量底层镍铬合金元件优选的是含铁、钛、铌、钽和铝的镍铬合金，也可以适当地含锰、钴、碳、硅、铜和少量硫。例如，表2中所列举的、按重量计的名义组合物表2名义组成，以％计
已经发现，此含相当量的硼、硅和铁的镍铬合金钎焊和含铁、钛、铌和/或钽和铝的镍铬合金元件的组合，特别适于用在本发明从元件中去掉钎焊的方法中。
根据本发明，已经发现用于从镍基合金元件中去掉镍合金钎焊组合物的特别合乎需要的电解质是无机酸溶液，例如含盐酸、硝酸等的溶液。根据本发明，使用5％体积浓度的无机酸水溶液，在相对于银/氯化银参比电极，从大于0.0到高达约1.0伏特的电极电位范围内，能获得优异的结果。
根据本发明，向电解质施加电位，例如，相对于银/氯化银参比电极，施加一定数值的电位，该电位使钎焊组合物有相对高的溶解速率，而底层镍基合金元件是电化学惰性的。
浸入组件并施加电位一段合适的时间，直至从各种元件中充分去掉钎焊组合物，优选的是，能够移动并分离组件上的元件。
当需要和/或在本方法终了时，可以用已知的技术，比如蒸馏和扩散渗析法容易地重复利用所使用的溶液，从而提供循环的无机酸溶液以进一步用在本发明的方法中。
本方法有利的是可以在环境温度下进行，并且不需要超声波搅拌。
也许需要使用任何合适的方法对溶液施以轻微的搅拌，例如以相当于约150rpm的速率进行混合。在实验室范围内，通过将磁力搅拌棒置于电解质溶液中而实现搅拌。
一段时间后，也需要移走并置换溶液。在这种情况下，有利的是按如上所述的方法再循环移走的溶液，可以将新鲜的或循环过的溶液输入进行此过程的电解室或电解槽内。
图1示意性地说明了本发明的方法。正如图1中所示，设置合适的容器10，待处理的组件12置于其中。组件12优选的是置于阴极14、16之间，阴极优选的是石墨阴极，参比电极18延伸至溶液中。
组件12有利的是悬挂在装在容器10内的溶液中，应该选择用于悬挂组件12的结构的材料，该材料不受容器10内的条件和材料的影响。例如，根据本发明，钛丝特别适用于按需要固定组件12。
如上所述，需要搅拌容器10内的电解质溶液，这可以通过，例如，使用所属技术领域人员都熟知的合适的混合或搅拌设备来实现。如上所述，在实验室范围内，用所示的磁力搅拌棒20来实现搅拌。
正如下面实施例中所证明的，本发明的方法能从底层镍基元件中有效去掉镍钎焊组合物，同时避免对元件的侵蚀或其它损害，而且使用对环境友好的再循环材料来实现此过程。
实施例 1此实施例说明用本发明有选择性的去除方法获得的有益结果。
在此实施例中，证明了从IN-X750镍基合金中去掉AMS 4777镍合金钎焊。
AMS 4777镍合金钎焊的组成如下Cr 7.0B 3.10Si 4.50Fe 3.0C 最多0.06Ni 余量IN-X750镍基合金的名义组成如下
参考图2，可以看出，在5体积％的盐酸水溶液中，在相对于银/氯化银参比电极0.0到0.1伏特的电位之间，IN-X750镍基合金是电化学惰性的。从同一张图中，可以看出在相同的状态下，AMS 4777钎焊化合物以相当高的速率(相当于10-2A/cm2的腐蚀电流密度)溶解。
证明了从IN-X750元件中有选择性地去掉AMS 4777钎焊。此元件是PW2000第10级HPC定子内部罩盖的一部分。
具有5个叶片柱的PW2000第10级HPC定子内部罩盖部分悬挂在图1中所示的2升的去镀层电解槽内。试样约4英寸长。蜂窝材料钎焊至试件的内径中。
起初，用直径0.010英寸的Inconel 600丝将样品悬挂于电解槽中。试验24小时后，此丝受到腐蚀并失效，换用纯度为99.997％的钛丝进行其余的试验。
电解槽装满5体积％工业级氯化氢溶液。使用轻微的磁力搅拌(150rpm)。样品极化至相对于银/氯化银参比电极的0.035V。记录操作过程中去镀层电流。
16和41小时后置换溶液。
4、8、16、24、64和89小时后去出样品并进行检查。
如图3所示，随着露出的钎焊面积减少，采自于试样中的电流降低。
剥蚀操作4小时后，钎焊凸焊缝近似它们的原始大小。在叶片柱上生成黑色的侵蚀残渣。定子基体金属发亮。
8小时后，去掉了大部分外部的钎焊。层接两块金属板(形成内部罩盖)的钎焊连接处受到侵蚀。
16小时后，去掉了OD上所有外部的钎焊，并且变圆的钎焊凸焊缝与定子OD一起进行剥离清洗。去掉试样上的棕色氧化皮，并刻上可见的系列号。机加工光滑的表面IN-X750没有腐蚀的痕迹。
41小时后，钎焊连接处剥离至槽的约50％的深度。
64小时后，指压叶片有些轻微的松动。甚至在反复吹压缩空气后，也在所有的钎焊槽中观察到清洗水。结论是，所有的叶片槽钎焊连接处已经穿孔至底层蜂窝，其中水留在电解槽中并穿过叶片槽到芯部。对叶片锉口以分辨它们。在所有的5个叶片截面中，手工锉口过程都产生位移。机加工光滑的表面IN-X750没有腐蚀的痕迹。
89小时后，用手就能从定子的槽上取下叶片。轻轻用手的力量就能从内部罩盖中卸出蜂窝结构。罩盖的的机加工边缘保持了光亮的反射抛光层。
图4a和4b分别显示了进行本发明的过程后的定子槽和叶片柱。正如所示，定子槽没有残余的钎焊，从而叶片柱干净地从定子槽上取下。
实施例2此实施例说明使用不同的酸的情况下的电流密度，该电流密度与溶解速率成正比。
在四种无机酸(HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4)中，每种在5、10和15体积％浓度的浓缩工业级试剂中对钎接材料AMS 4777进行电化学测量。在EG&G平板式电解槽中，对试样的1cm2暴露面积进行测量。控制相对于Ag/AgCl参比电极的电位并以高密度石墨棒作为相对电极。在所有试验中，相对于开路电位，极化扫描从-0.3V到1.2V。所有试验中扫描速率都是1V/小时。
对于不同的酸，Iconel X-750的惰性区域内的电流密度(其与AMS 4777的溶解速率成正比)如下HCl 10-100mA/cm2HNO32-30mA/cm2H2SO45-20mA/cm2H3PO42-6mA/cm2可以看出，盐酸提供的溶解速率比其它酸大得多，这使得盐酸特别适合用在本发明中。
可以容易地看出，本发明的方法提供有利的有选择性地去掉钎焊组合物而不损坏底层元件，而且在苛刻的条件下不使用非再循环的材料。
要理解的是，本发明并不限于此处所描述和显示的发明，该说明仅仅是对实施本发明最佳方式的说明，并能改进形状、大小、各部分的排列和操作的细节。本发明旨在包括所有这些如权利要求所限定的精神和范围内的改进。
权利要求
1.一种从镍基合金元件中有选择性地去掉镍合金钎焊组合物的方法，包括以下步骤提供钎焊组件，其包含用镍合金钎焊组合物连接的镍基合金元件；将所说组件浸于电解质中；和向电解质施加一定数值的电位，其中所说的镍基合金元件是电化学惰性的，而所说的镍基合金钎焊组合物溶解，从而从所说的元件中去掉所说钎焊组合物。
2.权利要求1的方法，其中所说的电解质含无机酸溶液。
3.权利要求2的方法，其中所说的无机酸溶液是盐酸。
4.权利要求1的方法，其中所说的电位相对于Ag/AgCl参比电极，从大于0.0到高达约1.0伏特。
5.权利要求1的方法，其中所说的钎焊组合物的熔点比所说的元件的熔点低。
6.权利要求1的方法，其中所说的钎焊组合物包括镍铬合金钎焊组合物，而且其中所说的元件包括镍铬合金元件。
7.权利要求1的方法，其中所说的钎焊组合物的组成如下Cr 7.0％wt.B 3.10％wt.Si 4.50％wt.Fe 3.0％wt.C 最多0.06％wt.Ni 余量。
8.权利要求7的方法，其中所说的镍基合金元件由具有如下名义组成的材料形成
9.权利要求1的方法，其中所说的镍基合金元件由具有如下名义组成的材料形成
10.权利要求1的方法，其中所说的钎焊组合物是含硼、硅和铁的镍铬合金，所说的镍基合金元件由含铁、钛、铌和钽两者中的至少一种和铝的镍铬合金形成。
全文摘要
一种从镍基合金元件中有选择性地去掉镍合金钎焊组合物的方法,包括以下步骤:提供钎焊组件,其包含用镍合金钎焊组合物连接的镍基合金元件;将所说组件浸于电解质中;和向电解质施加一定数值的电位,其中所说的镍基合金元件是电化学惰性的,而所说的镍基合金钎焊组合物溶解,从而从所说的元件中去掉所说的钎焊组合物。
文档编号C25F5/00GK1385271SQ0212187
公开日2002年12月18日 申请日期2002年5月3日 优先权日2001年5月4日
发明者M·R·雅沃洛夫斯基, M·A·克里兹曼 申请人:联合工艺公司