RU2844663C1 - Способ удаления жаростойких и теплозащитных покрытий с деталей газотермических двигателей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области химической обработки металлов и может быть использовано при ремонте деталей машиностроения из никелевых и кобальтовых сплавов. Способ удаления жаростойких и теплозащитных покрытий с деталей газотермических двигателей включает травление деталей в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорное железо и воду. Детали подвергают обработке в течение 1-15 циклов, причем в процессе каждого цикла проводят сначала химическое травление в течение 3-5 часов, затем нейтрализацию в щелочном растворе, промывку, сушку и абразивную обработку детали электрокорундом при давлении 2-6 бар. Травление осуществляют в растворе следующего состава, мас. %: соляная кислота 20-37, хлорное железо (III) 0,9-2,5, вода - остальное, при температуре 20-50 °С. Поверхность деталей, не подлежащую травлению, изолируют при помощи износостойкого лака. Обеспечивается увеличение скорости процесса удаления покрытия при исключении растравливания основы изделия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Description

Изобретение относится к области химической обработки металлов и может быть использовано при ремонте деталей машиностроения из никелевых и кобальтовых сплавов.

Существуют способы удаления жаростойких и теплозащитных покрытий в растворах, содержащих азотную и фтористо-водородную кислоты (US 3622391, МПК C23F 1/44, опубликовано 23.11.1971); азотную, фтористоводородную кислоты с добавлением порошка железа (SU 1784661, МПК C23F 1/28, опубликовано 30.12.1992) и оксида хрома (VI) (RU 2200211, МПК C23F 1/16, опубликовано 10.03.2001). Недостатком этих способов является наличие в растворе фтористо-водородной кислоты и шестивалентного хрома, приводящих к дополнительным затратам при утилизации отработанных растворов.

Известны способы удаления покрытий, содержащих одновременно азотную и соляную кислоты (RU 1324344, МПК C23F 1/20, опубликовано 27.11.2001 и RU 2339738, MПKC23F 1/16, опубликовано 27.11.2008). Недостатком данных способов является растравливание поверхности основы изделия в местах с меньшей толщиной покрытия.

В качестве ближайшего аналога предлагается способ удаления жаростойких покрытий (SU1494565, МПК C23F 1/00, опубликовано 27.11.2001), включающий травление деталей в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорное железо и воду. Такой раствор не оказывает растравливающего воздействия на материал основы изделия.

Недостатком данного способа является низкая активность раствора и снижение скорости удаления покрытия после 4… 5 часов выдержки изделия в растворе травления.

Желаемым техническим результатом, на решение которого направлено настоящее изобретение, является увеличение скорости процесса удаления покрытия при исключении растравливания основы изделия.

Предложен способ удаления жаростойких и теплозащитных покрытий с деталей газотермических двигателей, включающих травление деталей в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорное железо и воду.

Желаемый технический результат достигается тем, что изделие подвергают обработке в течение 1-15 циклов, причем в процессе каждого цикла проводят сначала химическое травление в течение 3-5 часов, затем нейтрализацию в щелочном растворе, промывку, сушку и абразивную обработку изделия электрокорундом при давлении 2-6 бар, при этом травление производят в растворе следующего состава, мас. %: соляная кислота - 33,0…34,7%; хлорное железо (III) - 0,9…2,5%, вода - остальное, а поверхность изделия, не подлежащую травлению, изолируют при помощи износостойкого лака.

Изделие предварительно могут очищать от нагара.

При наличии на изделии керамического слоя предварительно могут его удалить механическим способом.

Процесс химического травления в заявленном водном растворе в пределах каждого цикла проводится не более 5 часов. Превышение этого времени приводит к торможению процесса травления удаляемого покрытия из-за возникновения на его поверхности продуктов взаимодействия с компонентами раствора (образование шлама). После нейтрализации остатков кислотного раствора, промывки и сушки изделия удаление образовавшегося шлама и активация поверхности удаляемого покрытия для дальнейшего травления производится механическим путем абразивоструйной обработкой электрокорундом.

Хлорное железо (III) обладает окисляющими свойствами, и его введение в солянокислый раствор травления приводит к увеличению скорости удаления покрытия.

Повышение температуры раствора травления до 50°С увеличивает скорость травления, поэтому в данных температурных условиях можно снижать концентрацию соляной кислоты до 20 вес. % без потери скорости удаления покрытия.

Использование раствора соляной кислоты в диапазоне концентраций 20…37 вес. % с добавлением 0,9…2,5 вес. % хлорного железа (III) при температуре 20… 50°С позволяет удалять жаростойкие и теплозащитные покрытия, не приводя к растравливанию основы изделия.

Таким образом, задача интенсификации процесса удаления жаростойкого и теплозащитного покрытия решается за счет введения в схему операций нескольких циклов химико-механической обработки, включающей 3…5 ч травления в растворе на основе соляной кислоты с добавлением хлорного железа (III) при температуре 20…50°С и абразивную обработку поверхности покрытия электрокорундом для удаления образовавшихся продуктов взаимодействия и активации металлической поверхности. Количество циклов определяется толщиной удаляемого покрытия.

Примеры конкретной реализации

Пример 1. Процесс удаления теплозащитного покрытия на никелевой основе с поверхности ремонтной лопатки, изготовленной из сплава CMSX-4 (Ni - основа; 6,4…6,6 Сr; 9,3… 10 Со; 5,5…5,8 А1; 6,2…6,6 W; 0,9… 1,1 Ti; 6,3…6,7 Та; 0,5…0,7 Мо). Предварительно осуществлялись удаление нагара в щелочном растворе при 80… 90°С в течение 3 ч, удаление керамического слоя с помощью абразивной обработки электрокорундом и изолирование поверхности лопатки, не подлежащей травлению, с помощью кислотостойкого лака. Металлический подслой теплозащитного покрытия удалялся в соответствии с прототипом (SU1494565) путем химической обработки в растворе, мас. %: соляная кислота 34; хлорное железо (III) 2,5, вода - до 100%, при температуре 20…25°С в течение 24 ч. По завершении времени травления лопатка извлекалась и погружалась в ванну с нейтрализующим щелочным раствором на 5 мин, затем промывалась в теплой воде. Травильный шлам удалялся металлической корщеткой.

Для определения убыли массы лопатку взвешивали на аналитических весах до и после химического травления.

Визуальный контроль и контроль химического состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора с целью определения полноты удаления покрытия показали наличие остатков покрытия.

Остатки покрытия удалялись аналогичным образом. Время травления в кислотной ванне составляло 17 ч.

Полнота удаления покрытия подтвердилась по результатам рентгенофлуоресцентного анализатора соответствием химического состава рабочей поверхности лопатки составу ее основы. Общее время травления составило 41 ч.

Пример 2. Процесс удаления теплозащитного покрытия с поверхности ремонтной лопатки, изготовленной из сплава CMSX-4 (Ni - основа; 6,4…6,6 Сr; 9,3…10 Со; 5,5…5,8 Аl; 6,2…6,6 W; 0,9…1,1 Ti; 6,3…6,7 Та; 0,5…0,7 Мо). Предварительно осуществлялись удаление нагара в щелочном растворе при 80… 90°С в течение 3 ч, удаление керамического слоя с помощью абразивной обработки электрокорундом и изолирование поверхности лопатки, не подлежащей травлению, с помощью кислотостойкого лака. Металлический подслой теплозащитного покрытия удалялся путем химико-механической обработки. Один цикл обработки состоял из следующих этапов:

- химическое травление удаляемого покрытия в растворе, мас. %:

соляная кислота 34; хлорное железо (III) 2,5, вода - до 100%, при температуре 20…25°С в течение 4 ч;

- нейтрализация в щелочном растворе;

- промывка;

- сушка;

- абразивная обработка удаляемого покрытия электрокорундом при давлении 4 бара;

- визуальный контроль и контроль химического состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора с целью определения полноты удаления покрытия.

Цикл химико-механической обработки повторяли 3 раза.

Для определения убыли массы лопатки за один цикл химико-механической обработки лопатку взвешивали на аналитических весах до и после каждого цикла.

Отсутствие растрава поверхности при полном удалении покрытия подтверждалось разрушающим методом металлографического контроля (Рис. 1)

Пример 3. Процесс удаления жаростойкого покрытия на никелевой основе с поверхности ремонтной лопатки, изготовленной из сплава IN738 (Ni - основа; 16 Сr; 8,5 Со; 3,4 А1; 2,6 W; 3,4 Ti; 1,8 Та; 1,8 Мо; 0,9 Nb). Предварительно осуществлялись удаление нагара в щелочном растворе при 80… 90°С в течение 3 ч и изолирование поверхности лопатки, не подлежащей травлению, с помощью кислотостойкого лака. Жаростойкое покрытие удалялось путем химико-механической обработки. Один цикл обработки состоял из следующих этапов:

- химическое травление удаляемого покрытия в растворе, мас. %: соляная кислота 20; хлорное железо (III) 2,5, вода - до 100%, при температуре 50…52°С в течение 4 ч;

- нейтрализация в щелочном растворе;

- промывка;

- сушка;

- абразивная обработка удаляемого покрытия электрокорундом при давлении 4 бара;

- визуальный контроль и контроль химического состава поверхности с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора с целью определения полноты удаления покрытия.

Цикл химико-механической обработки повторяли 6 раз.

Для определения убыли массы лопатки за один цикл химико-механической обработки лопатку взвешивали на аналитических весах до и после каждого цикла.

Отсутствие растрава поверхности при полном удалении покрытия подтверждалось методом разрушающего металлографического контроля (Рис. 2)

Данные по удалению покрытий с ремонтных лопаток представлены в таблице.

Claims (3)

1. Способ удаления жаростойких и теплозащитных покрытий с деталей газотермических двигателей, включающий травление деталей в растворе, содержащем соляную кислоту, хлорное железо и воду, отличающийся тем, что детали подвергают обработке в течение 1-15 циклов, причем в процессе каждого цикла проводят сначала химическое травление в течение 3-5 часов, затем нейтрализацию в щелочном растворе, промывку, сушку и абразивную обработку детали электрокорундом при давлении 2-6 бар, при этом травление производят в растворе следующего состава, мас. %: соляная кислота 20-37, хлорное железо (III) 0,9-2,5, вода - остальное, при температуре 20-50 °С, а поверхность деталей, не подлежащую травлению, изолируют при помощи износостойкого лака.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно детали очищают от нагара.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предварительно удаляют керамический слой механическим способом.