[发明专利]用于从金属底材上选择性除去涂层的方法

说明书

技术领域

本发明一般性涉及从底材上除去涂层的方法。更具体地，本发明涉及从金属底材例如超耐热合金元件上去除贫铝(Al)含量的涂层。

背景技术

多种涂层被用来为金属制品，例如涡轮发动机元件提供抗氧化和隔热性能。目前用在燃气轮机受热部分的元件例如叶片、喷嘴、燃料室和转换块上的涂层通常属于扩散涂层或覆盖涂层(overlay coating)两种之一。现有技术的扩散涂层通常是由铝化物型合金，例如铝化镍、铝化铂或者铝化镍铂所形成的。

覆盖涂层典型地具有MCrAl(X)组成，其中M是来自Ni、Co、Fe和其组合的元素，X是来自Y、Ta、Si、Hf、Ti、Zr、B、C和其组合的元素。扩散涂层是通过沉积该涂层的组成组分到制品上并通过高温扩散使这些组分与该制品涂料下面底材的元素进行反应来形成所述涂层而形成的。与之对比，覆盖涂层通常原样进行沉积，而不与下面的底材反应。

当燃气轮机进行维修保养时，保护性涂层通常必须从各种元件上除去来允许对下面的底材进行检查和可能的维修。涂层去除典型地是通过将元件浸入到剥离溶液中来进行。目前可以采取多种剥离技术来从金属底材上除去不同类型的涂层。所述的技术通常必须表现出相当高的选择性来仅仅除去目标材料，同时通常保存元件的期望结构。

以前已经描述过通过将涂层与水性组合物相接触来选择性除去Al基涂层的方法，所述水性组合物包含具有式H_xAF₆的酸。通常，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga；x是1-6。这些方法通常在从底材材料上选择性除去Al基覆盖涂层和扩散涂层时是有效的。

已经公认具有小于大约12重量％Al的MCrAl(X)涂层较之具有更高Al含量的那些涂层能够具有更好的抗高温(例如在2000°-2100范围内)蠕变和抗应力断裂性，这导致更多地使用具有小于大约12重量％Al的MCrAl(X)涂层。但是，这些贫Al涂层对前述的选择性剥离方法的耐受性非常强。由于没有一种有效的选择性剥离方法来除去这些贫Al涂层，因此必须依靠非选择性的方法，例如非常强的非选择性酸或侵入性的机械方法，这两者都会导致底材损伤。为了减少在涂层去除过程中损伤底材的危险，所需要的是一种用来从底材上选择性除去贫Al涂层的有效方法。

发明内容

本发明的实施方案通过一种用于从底材上选择性除去涂层的方法解决了上述挑战，其中将铝扩散到该涂层中。

将所述涂层与一种水性组合物相接触，该水性组合物包括具有式H_xAF6的酸和该酸的前体中的至少一种，A选自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x为1-6。

从随后通过与之相关的附图一起提供的对本发明实施方案的详细说明将更加容易理解这些和其他的优点和特征。

附图说明

图1是依照本发明一个实施方案构造的选择性剥离系统的图示。

具体实施方式

如上所述，贫铝涂层，例如组成为MCrAl(X)的那些涂层，其中M是选自Ni、Co、Fe及其组合的元素，X是选自Y、Ta、Si、Hf、Ti、Zr、B、C及其组合的元素，并且其中Al含量小于大约12重量％，对已知的选择性剥离方法的耐受性非常高。但是，通过将附加的Al扩散到该贫Al涂层中，就可以通过选择性剥离将该贫Al涂层去除。

在一种实施方案中，通过用包括胶体二氧化硅和铝基粉末颗粒的浆料处理该贫Al涂层而将Al扩散到该贫Al涂层中。术语“胶体二氧化硅”意在包括在水或另一溶剂介质中的二氧化硅细小颗粒的任意分散体。酸性或者碱性形式的胶体二氧化硅分散体可以由各化学品制造商获得。而且，可以使用不同形状的二氧化硅颗粒，例如球形、空心状、多孔状、棒状、板状、薄片或者纤维状以及无定形二氧化硅粉末。经常使用球形二氧化硅颗粒。所述颗粒通常具有大约10纳米到大约100纳米的平均颗粒尺寸。

组合物中存在的胶体二氧化硅的量取决于多种因素。所述因素包括，例如：所用铝基粉末的量；和如下所述的有机稳定剂的存在及其量。工艺条件也是一个考虑因素，例如如何形成浆料和将其施用到涂层上。通常，胶体二氧化硅以大约5重量％到大约20重量％存在，基于二氧化硅固体作为整个组合物的百分数计。在一些实施方案中，该量为大约10重量％到大约15重量％。