[发明专利]从陶瓷基体复合材料去除阻隔涂层、粘合涂层和氧化物层的方法

说明书

本公开总体上涉及去除陶瓷基体复合材料的涂层和粘合涂层的方法。更具体地，本公开涉及例如通过使陶瓷基体复合材料与至少一种氢氧化物在特定温度下接触并从所述陶瓷基体复合材料去除粘合涂层，从陶瓷基体复合材料去除粘合涂层的方法。

背景

本发明涉及从暴露于高温的组件去除防护涂层，例如燃气涡轮发动机组件。

对于燃气涡轮发动机，持续寻求较高的运行温度以便提高它们的效率。然而，当运行温度增加时，发动机组件的高温耐久性必须相应增加。在这方面，含硅材料作为基体材料或增强材料，目前用于高温应用，例如燃烧室和燃气涡轮发动机的其它热区段组件，因为这些硅材料在较高温度下运行的良好能力。

这样的高温材料，例如陶瓷、合金和金属间化合物，为用于设计为在例如燃气涡轮发动机、换热器和内燃机的应用中在高温下使用的结构提供有吸引力的性质。然而，这些应用的环境特征通常包含反应性物类例如水蒸汽，其在高温下可能导致材料结构的显著劣化。例如，水蒸汽已经显示导致含硅材料的显著表面凹陷和质量损失。水蒸汽与结构材料在高温下反应以形成挥发性含硅物类，通常导致不可接受的高凹陷速率。

暴露于这些高温的组件，例如燃气涡轮发动机内的组件，通常包括防护涂层。例如，涡轮机叶片、涡轮机叶轮和叶片外的空气密封通常包括一个或多个保护组件免受侵蚀、氧化、腐蚀等的涂层，从而提高耐久性和/或保持发动机的高效运行。

将环境阻隔涂层(EBC)涂敷到含硅材料及容易受反应性物类例如高温水蒸汽侵蚀的其它材料。EBC通过阻止环境和材料表面之间的接触而提供保护。涂敷到含硅材料的EBC例如设计成在高温含水蒸汽环境中相对化学稳定。如U.S. 6,410,148所描述，一个示例性常规EBC系统包含涂敷到含硅基材的硅或二氧化硅粘合层；沉积在粘合层上方的包含富铝红柱石或富铝红柱石-碱土铝硅酸盐混合物的中间层；和沉积在中间层上方的包含碱土铝硅酸盐的顶层。在另一个实例中，U.S. 6,296,941，顶层是硅酸钇层而不是铝硅酸盐。示例性粘合层或粘合涂层公开于U.S. 6,299,988。

虽然已经用阻隔涂层材料和生产耐环境粘合涂层和阻隔涂层两者的方法实现显著进步，但还有在特定情况下去除和替代阻隔涂层和粘合涂层的不可避免的需求。例如，可能由于在发动机运行期间对陶瓷层的侵蚀或撞击破坏，或由于需要修复某些特征（例如涡轮机叶尖长度）而需要去除。还可能在组件制造期间需要去除阻隔涂层和/或粘合涂层以解决问题，例如涂层缺陷、装运损坏，和需要重复与无涂层相关的制造操作，所述制造操作需要去除阻隔涂层和/或粘合涂层，例如放电加工(EDM)操作。

当前技术的修复方法通常导致去除整个阻隔涂层系统，即阻隔涂层和粘合涂层两者，其后必须再沉积粘合涂层和阻隔涂层。现有技术的用于去除阻隔涂层的研磨工艺通常涉及喷砂、气流珩磨和玻璃丸喷丸，每一种都是缓慢、劳动密集的工艺过程，其侵蚀阻隔涂层和粘合涂层以及涂层下面的基材表面。在重复使用中，这些去除方法最终通过降低组件壁厚度而破坏组件。

因此，尤其需要新的和改进的方法，用于快速去除阻隔涂层和粘合涂层而不损伤下面的基材，例如陶瓷基体复合材料基材，例如燃气涡轮发动机组件。

概述

本发明涉及用于暴露于高温的组件（例如燃气涡轮发动机组件）的防护涂层。更特别地，本发明涉及从陶瓷基体复合材料去除防护涂层，特别是这种涂层的快速化学去除。

本公开的一个方面是从陶瓷基体复合材料去除粘合涂层的方法，所述方法包含：使包含粘合涂层的陶瓷基体复合材料与至少一种氢氧化物，经过使所述氢氧化物反应所必需的足够时间；和从所述陶瓷基体复合材料去除粘合涂层。在一个实施方案中，基本上全部粘合涂层从陶瓷基体复合材料组件去除，而不损伤陶瓷基体复合材料组件。在另一个实施方案中，氢氧化物选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化锂和氢氧化四甲铵。在一个具体实施方案中，氢氧化物是氢氧化钠。在一个实施方案中，氢氧化物不是超临界流体。