专利名称：高温合金表面铝硅渗层去除液及应用方法
技术领域：
本发明涉及一种高温合金表面铝硅渗层的去除液及其应用方法。
背景技术：
近年来，世界上先进的主战机推重比越来越大，因此要求发动机热端部件的抗高温氧化及耐热腐蚀的性能也越来越高。特别是发动机的低压涡轮，高、低压导向器叶片采用了一种新的防护措施——熔烧型渗铝硅工艺。这种经1000℃真空热扩散的铝硅渗层中含铝约25％，含硅2％。主要形成的防护性组织是β-NiAl相，有关的高温分解试验研究表明，在900℃温度下经历5000h的热作用，NiAl相发生分解的量几乎为零，说明渗层有相当好的防护性能。
为了延长上述叶片的使用寿命，现有技术中对铝硅渗层局部残损的叶片采用去除和重新渗层的办法。其具体作法是一是对铝硅渗层局部残损的叶片采用局部机械抛磨的方法。这种去除方法虽然可以去掉部分渗层，但是存在着明显的残余渗层过度区，在进行局部重渗时，过度区的铝硅渗层会较新渗的区域厚5μm，而经长期使用及再次的高温扩散重渗时，叶片原有的铝硅渗层中起防护(抗高温氧化)作用的β-Ni-Al相中金属铝的浓度会从28％降低到10％。渗层的抗高温氧化及抗热腐蚀能力明显下降，并且渗层会产生龟裂或局部的再脱渗；二是目前国际上已有采用化学去除铝硅渗层，然后再进行重渗层的方法。采用这种方法，首先要选配好去除铝硅渗层的去除液。如俄罗斯“萨留特厂关于涡轮输叶片保护层的修复”去除СДП-2涂层工艺，去除液是由硝酸、氢氟酸、铁粉配制而成，而去除ВСДП-11涂层工艺，去除液是由硝酸、氢氟酸、铬酐配制而成。上述两种去除液在去除渗层时，虽然都能清除热扩散铝硅渗层，但是对基体材料的过腐蚀是相当难控制，特别是当渗层厚度差异较大时，较厚的渗层还没有彻底去除，局部较薄的地方基体已显露，极易造成基体过腐蚀。目前，国内外所涉及的清除高温合金的各类涂、渗层配方都采用了硝酸、氢氟酸、氧化铬。在应用中不但易造成基体过腐蚀，而且对环境造成严重的破坏，也增加了“三废”处理难度。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺陷，研制确定一种新的不含硝酸、氢氟酸、氧化铬等成分的去除液，不但可以彻底去除叶片残余的铝硅渗层，而且基体材料在腐蚀液中4小时不发生过腐蚀现象，达到工艺简单，可操作性强，能大幅度降低修理成本，同时减小对环境的污染。
实现本发明目的的技术方案是研制出一种用于去除铝硅渗层的去除液，其组成成分为盐酸120～180g/L，组合添加剂6.0～8.0g/L，其余为水。
组合添加剂是由4-甲基咪唑和六亚甲基四胺(两种化学物品均为市售产品)组配而成，其重量配比是4-甲基咪唑∶六亚甲基四胺为＝30％∶70％。
去除液的应用方法是首先按上述去除液组成配比配制去除液，将带有高温合金表面铝硅热扩散渗层部件浸泡在其中，加热溶液，控制温度为50～60℃，浸泡时间为60～80min；其间要间断地用风搅拌和间断地将部件取出溶液，除去表面形成的浮灰。
上述部件在浸泡过程中是每隔8～10min进行一次风搅拌；同时在浸泡过程中从溶液中取出1～3次，清除部件表层面形成的浮灰。
去除液应用过程中，去除液的优选组成配比是盐酸150g/L，组合添加剂7g/L，其余为水。溶液温度控制优选56℃。
与已有技术相比较，本发明其显著的特点和产生有益的效果是1)工艺配方中不含铬酐，氢氟酸等对环境有极大破坏作用的成分，克服了硝酸、氢氟酸易挥发，浓度不易控制，基体极易发生过腐蚀而报废等弊端。
2)50～60min能将镍基高温合金上20～45μm铝硅渗层完全除掉；基体材料在该去除液中浸泡4小时不产生过腐蚀现象。由于工艺简单，生产时槽液易控制，可操作性强。不必破坏性地解剖零件，大幅度降低了发动机修理成本。可用于低压涡轮叶片、组合型的高、低压导向器叶片上铝硅渗层的去除。
3)本去除液(盐酸+组合添加剂)及其应用的方法，在去除渗层过程中，对基体的力学性能无不良影响。
4)本发明能产生有效的侵蚀作用，其原因除了与除渗层溶液和参数选择合理有关外，去除液中配制有组合添加剂这是本发明一个重大突破。在退层过程中，当基体材料局部或全部裸露后，组合添加剂会立即吸附在基体表面对基体起到缓蚀、钝化作用。双组份的添加剂比单一的添加剂缓蚀效果有明显的提高，主要是因为两者之间发生了协同作用。另外有效地控制去除液的温度也是本发明一个重要技术特征。特别是在高温下缓蚀效果比常温下要好，原因可能是当温度升高时，液体表面张力降低，活性增强，缓蚀剂有浓集于工作表面层的趋势，在固体表面将有可能形成一致密的分子膜，对新鲜金属基体表面有着更好的物理屏蔽作用，从而避免了基体材料的额外溶解和腐蚀的发生。
具体实施例方式
下面各实施例中，所试验的高温合金表面铝硅热扩散渗层的部件，均选用一种发动机中的低压涡轮叶片，高、低压导向叶片基体材料ЖС6У合金。叶片表面采用熔烧型渗铝工艺。经1000℃真空热扩散的铝硅渗层含铝约25％，含硅为1.24～3.42％，主要形成的防护性组织是β-NiAl相，铝硅渗层厚度在25μm～35μm。
例1选取HCl 120g/L(工业HCl)，组合添加剂6g/L，其重量配比为4-甲基咪唑∶六亚甲基四胺＝30％∶70％(以下各实施例配比均相同)，其余为水，组配成去除液。将部件放入装有上述去除液的槽中浸泡，去除液温度为60℃，浸泡时间60min，浸泡过程中每隔8min用风搅拌一次。在去除渗层过程中，有残留物在部件表面形成一层黑色的浮灰，阻碍了渗层的充分溶解，要将试验部件从溶液中取出2次，刷掉该层浮灰后，继续在去除液中浸泡至渗层除净。试验结果，基体基本显露，无过腐蚀。
例2去除液配制及应用工艺条件均与例1相同，不同的是部件在去除液中浸泡时间为80min。试验结果是基体全部显露，无过腐蚀，效果好。
例3选取HCl 120g/L(工业HCl)，组合添加剂7g/L，其余为水，配制成去除液，部件在去除液中浸泡时间为60min，温度控制为55℃，其它工艺条件同例1。试验结果是基体显露，无过腐蚀，效果好。
例4所有试验条件与例3相同，不同的是部件在去除液中浸泡时间为80min。试验结果是基体显露，无过腐蚀，效果好。
例5选取HCl 150g/L(工业HCl)，组合添加剂6g/L，其余为水，组配成去除液，然后将部件放入装有去除液的槽中浸泡，控制温度为60℃，浸泡时间60min，浸泡过程中每隔9min用风搅拌一次，并将部件从溶液中取出1次，刷掉层面上的浮灰，然后继续放入去除液中浸泡除净渗层。试验结果，基体全部显露，无过腐蚀。
例6试验条件同例5，不同的是部件在去除液中浸泡时间为80min，试验结果是基体全部显露，无过腐蚀，效果好。
例7选取HCl 150g/L(工业HCl)，组合添加剂7g/L，其余为水，组配成去除液，然后将部件放入装有去除液槽中浸泡，控制温度为55℃，浸泡时间60min，浸泡过程中每隔10min用风搅拌一次，部件从溶液中取出2次，刷掉层面上的浮灰。试验结果是基体全部显露，无过腐蚀，效果好。
例8试验条件同例7，不同的是试验材料在去除液浸泡80min。试验结果，基体全部显露，无过腐蚀，效果好。
例9选取HCl 180g/L(工业HCl)，组合添加剂6g/L，其余为水，组配成去除液，然后将部件放入装有去除液槽中浸泡，控制温度为50℃，浸泡时间80min，浸泡过程中每隔8min用风搅拌一次，部件从溶液中取出3次，刷去层面上的浮灰。试验结果，基体全部显露，无过腐蚀。
例10选取HCl 18g/L(工业HCl)，组合添加剂7g/L，其余为水，组配成去除液，然后将部件放入装有去除液的槽中浸泡，控制温度为60℃，浸泡时间60min，浸泡过程中每隔10min用风搅拌一次，部件从溶液中取出2次，刷掉层面上的浮灰。试验结果，基体全部显露，无过腐蚀，效果好。
例11选取HCl 180g/L(工业HCl)，组合添加剂8g/L，其余为水，组配成去除液，然后将部件放入装有去除液的槽中浸泡，控制温度为55℃，浸泡时间60min，其它条件同例10。试验结果个别区域有不连续渗层，无过腐蚀。
权利要求
1.一种高温合金表面铝硅渗层的去除液，其特征在于该去除液的组成成分是盐酸120～180g/L，组合添加剂6.0～8.0g/L，其余为水。
2.按照权利要求1高温合金表面铝硅渗层的去除液，其特征在于组合添加剂是由4-甲基咪唑和六亚甲基四胺组配而成。
3.按照权利要求1或2所述的高温合金表面铝硅渗层的去除液，其特征在于组合添加剂组成重量配比是4-甲基咪唑∶六亚甲基四胺＝30％∶70％。
4.按照权利要求1所述高温合金表面铝硅渗层的去除液，其特征在于去除液的优选组成成分是盐酸150g/L，组合添加剂7g/L，其余为水。
5.按照权利要求1所述的高温合金表面铝硅渗层去除液的应用方法，其特征在于首先按组成成分为盐酸120～180g/L，组合添加剂6.0～8.0g/L，其余为水配制成去除液，然后将带有高温合金表面铝硅渗层的部件浸泡在去除液中，控制温度为50～60℃，浸泡时间为60～80min；浸泡过程中要间断搅拌和间断地将部件从去除液中取出，除去表面形成的浮灰。
6.按照权利要求5所述的高温合金表面铝硅渗层的去除液的应用方法，其特征在于部件浸泡在去除液过程中的间断搅拌，采用风搅拌，每隔8～10min搅拌一次。
7.按照权利要求5所述的高温合金表面铝硅渗层的去除液的应用方法，其特征在于间断地将部件从去除液中取出次数为1～3次。
8.按照权利要求5所述的高温合金表面铝硅渗层的去除液的应用方法，其特征在于去除液的控制温度优选56℃。
全文摘要
本发明涉及一种高温合金表面铝硅渗层去除液及应用方法，去除液是由盐酸120～180g/L，组合添加剂6.0～8.0g/L，其余为水组配而成，其中组合添加剂组成成分(按重量计)4－甲基咪唑为30％，六亚甲基四胺70％，去除液的应用方法是将上述配制好的去除液，加热至50～60℃，再将要去除铝硅渗层的部件浸泡在其中60～80min；其间要每隔8～10min进行一次风搅拌，并在浸泡过程中要将部件取出1～3次，除去表层面形成的浮灰，其结果可以使基体材料全部显露，零部件在去除液中4小时不发生过腐蚀现象，其工艺简单，可操作性强，能大幅度降低修理成本，并减小对环境的污染。
文档编号C23F1/16GK1605655SQ20041008755
公开日2005年4月13日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者周英杰, 满江娜 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司