专利名称：仅利用盐酸去除构件表面涂层的方法
仅利用盐酸去除构件表面涂层的方法本发明涉及一种去除构件表面涂层的方法。在翻新过程中必须将燃气轮机叶片的内表面以及外表面清理干净并且去除涂层， 这是执行后续维修工作(例如钎焊或焊接)的重要前提条件。如果太多的氧化残留物或者原有内侧或外侧渗铝的较高含铝量的残留层留在构件表面上，则后续的裂纹清洗工艺 (HF-清洗或者FIC)可能无法深入到裂纹尖端，因为要耗费很多工艺气体才能转化残留的表面氧化物和残留层。这尤其在构件的内表面上很难处理，因为常规机械喷砂工艺很难进入这些部位，因此无法以机械方式破坏或去除工作过程中在内侧渗铝表面上产生的氧化层。按照以前的假设，这又会限制化学腐蚀剂进入较高含铝量的扩散区。由熔融盐浴和酸浴清洗法组合而成的应用工艺首先通过在强碱液中氧化物的碱性溶解，然后通过内侧渗铝层的较高含铝量的扩散区的酸性溶解，但是只能部分或者不能充分彻底地以化学方式清洗内表面。总共需要三种不同的湿化学工艺，需要使用高温、高浓度的盐溶液、碱以及酸，并且包括各种不同的冲洗和干燥步骤。因此本发明的任务在于在经济和工艺技术上简化上述问题。采用权利要求1所述仅使用盐酸的方法，即可解决这一任务。从属权利要求所述均为其它有益的措施，可以将其任意组合使用，以实现更多的优点。附
图1所示为高温合金清单，附图2所示为一个涡轮叶片。以下将根据实施例对本发明进行详细解释。镍基或钴基高温合金(附图1)制成的涡轮叶片120、130(附图2)内侧通常要经过渗铝处理，以使其内侧受到保护，因为要利用热蒸汽冷却涡轮叶片120、130的内侧。渗铝
层大部分或者完全是一种扩散层。在翻新过程中应去除渗铝层，以便能够重新进行渗铝处理，或者只是去除受损的涂层区域。按照本发明所述，仅仅使用盐酸清洗内部或一般而言清洗表面，并不使用酸混合物，也不使用熔融盐(K0H，Na0H)或利用其进行预处理。同样也不采用FIC清洗法来去除渗招层。盐酸(HCl)的浓度优选为15% 30%，更优选为20% 25%。优选按照重量百分比计算HCl的含量。优选进行最多八次酸处理，尤其至少进行两次酸处理。优选进行2 6 次酸处理，更优选进行3 4次酸处理。这取决于渗铝层以及构件120、130的使用持续时间。酸浴处理时间尤其至少为2小时，尤其为2 2. 5小时。由于采用单独在盐酸中进行腐蚀的方式，因此省去了以往工艺中需要大量能源或化学品的两道工艺步骤。甚至可以以有利的方式在进行外侧清洗(去除MCrAlY)的同时进行内侧清洗，这有助于发挥额外的协同作用。尤其可在化学腐蚀工艺之前，或者在化学腐蚀的两次酸处理之间安排一道机械喷砂工艺。优选采用内部真空喷砂法(通过空气负压吸入磨蚀剂经过构件的空腔)或者使低粘度磨蚀液体流过构件(例如使用含有磨蚀颗粒的喷水束进行清洗)。同样优选在酸处理之间进行水洗。内侧渗铝层在工作过程中会产生很多损伤(例如裂纹、剥落等等)。这些损伤点都是酸的侵蚀部位。这些损伤部位也可能会游移到完好无损的内侧渗铝层部位的后面，从而使其脱离基材(镍基高温合金)而脱落。盐酸浴的温度优选至少为室温，更优选为60°C 70°C。所谓“酸处理”指的是构件在酸浴中停留一段时间，直至将其取出，然后例如进行水洗、内侧喷砂、检查(涂层去除程度)，或者将其浸没在新鲜的新酸浴之中。附图2所示为涡轮机中沿着纵轴线121延伸的动叶片120或导叶130的透视视图。
所述涡轮机可以是飞机或发电厂用于发电的燃气轮机、蒸汽轮机或者压缩机。叶片120、130具有沿着纵轴线121依次排列的固定部分400、与该固定部分相邻的叶片缘板403以及叶片406和叶片顶部415。作为导叶130的叶片130可以在其叶片顶部415具有另一个缘板(未示出)。在固定部分400中构成叶根183，该叶根用来将动叶片120、130固定在轴或涡轮盘上(未示出)。例如，可以将叶根183设计成锤头形状，也可以将其设计成揪树形或燕尾形。叶片120、130具有进气边409和排气边412，其用于从叶片406上流过的介质。就常规叶片120、130而言，在叶片120、130的所有区域400、403、406中均例如使
用实心金属材料，尤其是高温合金。例如EP 1 204 776B1、EP 1 306 454、EP 1 319 729AU WO 99/67435 或者 WO 00/44949就公开了这样的高温合金。可以采用铸造法、也可以利用定向凝固法、锻造法、铣削法或者组合运用这些方法来制造叶片120、130。具有单晶结构的工件用作在工作中承受高机械负荷、热负荷以及/或者化学负荷的机械构件。例如，可通过由熔体定向凝固的方法来制造此类单晶工件。所涉及的是铸造法，其中使得液态金属合金凝固成单晶结构，即单晶工件，或定向凝固。其间使枝晶沿着热流方向对齐，要么形成柱状晶粒结构(即沿着工件全长分布的柱状晶粒，一般称作定向凝固)，或者形成单晶结构，即整个工件由一个单一晶体构成。采用这些方法时，必须避免转变成球状 (多晶)凝固，因为非定向生长必须会形成横向与纵向晶界，从而使定向凝固的构件或单晶构件的良好特性遭到破坏。一般而言的所谓定向凝固结构，指的既是没有晶界或最多具有小角晶界的单晶，也指那些既没有纵向延伸的晶界，也没有横向晶界的柱晶结构。第二种晶体结构也称作定向凝固结构。US-PS 6，024，792 和 EP 0 892 090A1 已公开了这些方法。叶片120、130同样也可具有防腐或防氧化涂层，例如MCrAlX涂层，M表示铁(Fe) 钴(Co)镍(Ni)族中的至少一种元素，X为活性元素，表示钇(Y)和/或者硅或至少一种稀土元素，或者铪(Hf)。EP 0 486 489BU EP 0 786 017B1、EP 0 412 397B1 或 EP 1 306 454A1已公开了此类合金。
密度优选为理论密度的95%。在MCrAlX涂层上(作为中间层或者作为最外层)形成保护性氧化铝层(TG0 =热生长氧化物层)。涂层组成优选为Co-30Ni-28Cr-8Al-0. 6Y-0. 7Si 或者 Co-28Ni-24Cr-10Al_0· 6Y。 除了这些钴基保护涂层之外，也优选使用镍基保护层，例如Ni-10Cr-12Al-0. 6Y_3Re或者 Ni-12Co-21Cr-llAl-0. 4Y_2Re 或者 Ni-25Co-17Cr-10Al_0. 4Y-1. 5Re。在MCrAlX上还可以有隔热层，该隔热层优选是最外层，并且例如由
构成，即由于氧化钇和/或氧化钙或氧化锰而使其具有不稳定、部分稳定或完全稳定的特性。隔热层覆盖整个MCrAlX涂层。通过适当的涂层法，例如电子束蒸发法(EB-PVD)，在隔热层中形成柱状晶粒。可想而知也可使用其它涂层方法，例如常压等离子喷涂(APS)、LPPS, VPS或者 CVD。隔热层可以具有多孔的、含微裂纹或宏观裂纹的晶粒，以获得更好的抗热冲击性能。隔热层的孔隙度优选大于MCrAlX涂层。翻新表示构件120、130在经过使用后，任选地必须清除保护层(例如采用喷砂法)。然后清除防腐层和/或氧化层或氧化产物。任选地也可对构件120、130中的裂纹进行修补。然后对构件120、130重新涂层，然后重新使用构件120、130。叶片120、130可以是空心或实心构造。如果要对叶片120、130进行冷却，则为空心构造，并且任选地具有膜冷却孔418 (以虚线表示)。
权利要求
1.去除渗铝表面，尤其是构件、尤其是涡轮叶片(120，130)内表面的涂层的方法，其中仅仅使用盐酸(HCl)对渗铝表面区域进行化学处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中盐酸(HCl)的浓度在15% 30%之间，尤其在 20% 25%之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用盐酸(HCl)进行处理的时间至少为2小时，尤其为2 2. 5小时。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中进行最多八次酸处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其中进行2 6次酸处理，尤其进行3 4次酸处理。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中在酸处理之间进行中间清洗。
7.根据权利要求1所述的方法，其中去除涡轮叶片(120，130)、尤其是内侧渗铝的涡轮叶片的涂层。
8.根据权利要求6所述的方法，其中执行机械工艺尤其是喷砂工艺作为中间清洗。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的方法，其中所述渗铝表面是经过渗铝处理的镍基或钴基高温合金。
10.根据权利要求1、3、4、5、6、7、8或9所述的方法，其中盐酸的温度为60V 70°C。
11.根据权利要求1、7或9所述的方法，其中涡轮构件具有镍基基材。
12.根据权利要求1、6或8所述的方法，其中不使用盐熔体来去除涂层。
13.根据权利要求1、2、3、4或6所述的方法，其中至少进行两次、尤其至少进行三次酸处理。
全文摘要
在构件处在使用状态之后，通常利用不同的酸浴和盐熔体将其涂层去除。本发明所述的涂层去除方法仅包括使用盐酸。
文档编号F01D5/00GK102203321SQ200980144346
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月10日 优先权日2008年11月5日
发明者J·施泰因巴赫, J·比克纳, R·威尔肯赫纳 申请人:西门子公司