專利名稱：等離子噴射涂料層及燒結涂料層的液體射流清除法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用液體射流清除防護涂層物的技術，特別適用于可研磨的、抗磨及絕熱防護層物質的清除，這些涂層通常由粉末或維維燒結而成或通過離子噴射而成。
各種防護涂層料和燒結材料被廣泛應用于多種用途。例如在渦輪發(fā)動機中使用它們以提高效率和/或防止機件過熱或磨損。涂層物種類包括隔熱的、磨料的、可研磨火漆和堅硬涂料，下文稱之為涂料。
因為渦輪發(fā)動機中葉片—殼體和圓盤—翼之間的間隙過量會引起氣體外滲，從而降低發(fā)動機效率，因此可使用可研磨火漆來減小轉動與非轉動部件之間的間隙?？墒褂酶魺岵牧贤苛戏乐箼C械部件過熱?？墒褂媚チ贤苛戏乐褂泻Φ南嗷ツΣ磷饔茫⒖墒褂脠杂餐苛蠈觼頊p少磨損。
一些涂料靠離子噴涂或火焰噴涂，使粒子(通常是粉末狀的)進入到熱氣流或火焰(相應地)中，粒子附著到基面上后粘結成涂層。在基面上，將粒子(即AB-1)或短金屬絲(即商標為Feltmetal)通過預燒或部份燒結然后再進行釬焊，能制成研磨涂層，它包括粘結的顆粒和金屬絲或者粉末和孔穴。粘附層(直接與基面接觸的一層涂層)可以通過離子噴射或噴鍍形成。通常在應用離子噴射和噴鍍工藝時使用粘附屋。粘附層是一層在噴涂層時先噴到基面上的含金屬的混合物涂層。美國專利3,542,530，3,676,085，3,754,903，3,879,831，3,928,026，和4,704,332(綜述于此做為參考文件)中描述了各種涂料。而美國專利3,413,136，4,055,705，和4,321,311(綜述于此做為參考文件)中描述了上述涂料的應用技術。
這些種類涂料的普遍特性是涂料的粘合強度相對較低，被噴涂的離子或被部份燒結的粒子相互粘結不牢，通常多孔率較高，從而涂層的強度低于基面的強度。
在發(fā)動機進行保養(yǎng)時，這些涂料常需要除掉。由于清除工藝不易控制，常常引起基面損傷。各種技術被用來清除涂料機械方法、化學方法、先機械后化學清除法(例如美國專利4,339,282，4,425,185)和砂噴凈法。例如，先機械后化學清除法要求機件被夾持固定，先用機械工具除去其上的大部份涂料，然后使用化學溶液，通常使用強酸或強堿來解體遺留的涂料。此種方法要求較高的精確性因為在機械刮除階段如果沒有適當?shù)膶蕶C械構件，將會損傷基面材料；而在使用化學溶液時又很可能產生對基面的腐蝕。此工藝方法也耗費時間與勞力，以外，在化學清除階段還能產生有害的廢物。單獨使用機械或化學清除法也存在上述的問題。
其它常用的磨擦或砂噴凈法也經(jīng)常引起與機件的損傷磨擦顆粒被拋入壓縮空氣氣流，氣流射向涂料層，一旦基面暴露噴射必須立即停止以免傷損基面，這對操縱者的技能要求很高。
據(jù)我們所知，高于10,000psi(磅/平方英寸)壓力的液體射流還沒有在清除料層的技術領域中使用過。壓力較低的氣流，2,000-3,000psi，已經(jīng)應用于清洗、清除核污染、混凝土翻松、清除茗荷介和船殼污物等方面。
本發(fā)明的目的是要提供一種簡單可行、化費少并且于環(huán)境無害的清除機件上涂層的方法。
本發(fā)明是關于用液流噴射清除涂料層的方法。液流往返移動于涂料層區(qū)域上方以一定角度沖擊涂層將其清除。使用不同的液流壓力，可清除可研磨火漆/絕熱層而不損傷粘附層(如果有的話)，或者可以將可研磨火漆/絕熱層和粘附層全部同時清除而不傷損基面。
本發(fā)明方法可清除等離子噴射及燒結涂層，這些涂層的粘結強度明顯小于基面的強度。
本發(fā)明的上述和其它的特點及優(yōu)越性通過下面結合附圖的說明就會更清楚。


圖1是本發(fā)明的基本實施例。
圖1A是圖1的斷面，示出了涂層的不同疊層。
圖2示出了用不同壓力液體射流取得的效果。
采用通常使用的技術清除涂層較難、且不精確，對技術人員的技術水平要求很高，費時，設備昂貴，而且還常常損傷機件。
采用液流噴射清除技術可除去涂層、粘附層或者二者而不傷害基面材料，因而用該方法來代替現(xiàn)有技術是可行的。
據(jù)上所述，本發(fā)明是用液流噴射工藝清除涂層，其主要參數(shù)(見圖1)為噴嘴與涂層的距離及液流的壓力。噴嘴可離涂層約6-12英寸，這取決于設備和壓力制約情況。但距離小更好，最好在1/4-3/4英寸之間。
液體射流與涂層接觸角度可以選擇可采用20°-90°角度，30°-90°角度更好一些，而采用45°角最好(見圖1)。角度并不是關鍵參數(shù)，它只起到液體使碎片易被沖走的作用。轉動方向對涂層碎片的沖離有影響，最好的轉動方向是在轉動機件時，使其朝著能使液流與機件之間夾角變?yōu)樽钚〉姆较蜻M行。盡管這只是可選擇的因素，正確的轉動方向是有助于從工作區(qū)域將碎片沖開從而消除工藝進行中的障礙。
液流可選用在1個大氣壓下，粘性在0.25-5.00厘泊間的任何對粘附層或基面材料無損害的液體，包括以水為主的液體。粘度過大會在高壓噴射方面產生問題，而粘度低的液體難于加壓，這都可能引起設備投資的增加。在25℃和1個大氣壓下，水的粘性為約0.95厘泊，因而用水既經(jīng)濟也有利于廢物清除。諸如潤濕劑或各種能腐蝕涂層而于機件無損的化學添加劑也可以使用。
水射流的壓力必須充分大到能除去涂層和/或粘附層，而超過60,000psi的壓力又會損害大多數(shù)渦輪發(fā)動機機件的基面材料，所以必須選用必要的、較低的壓力。適當?shù)膲毫Ψ秶羌s20,000-60,000psi，最好的壓力范圍為約25,000-約40,000psi。確切壓力的選取則取決于要除掉的涂料種類以及該涂層要被清除至粘附層還是基面(見圖1A，涂層(1)和粘附層(2))。確切的極限壓力還與噴嘴的幾何尺寸、距離及特定的基面有關。實際操作中，熟練的技術人員可以立即確定能引起基面損傷的壓力和/或能使粘附層剝落的壓力，因而可將壓力調整到適當?shù)拇笮　?br> 圖2示出了使用本發(fā)明工藝方法時壓力變化產生的不同效果。從(A)到(D)順序使用的壓力由大到小，清除深度變小，在D處，可研磨火漆/隔熱層被清除而對粘附層無傷損。
本發(fā)明將通過下述的實施例給出更清楚易懂的說明。
實施例1下述程序用于從基面上除掉由等離子噴射而成的堅硬涂層，涂層及粘附層(包括20V/O的80鎳20鉻合金，余量為碳化鉻)。
1.具有涂層的機件與水流噴嘴安裝成了以相對移動的形式。
2.噴嘴的安裝應使其出口端與涂層相距1/4英寸，射流與涂層交角為45°(見圖1)。
3.水射流壓力為40,000psi。
4.射流與涂層相對運動如此進行隨涂層被剝離，要被剝離的涂層部位前進與射流接觸。
5.清除時間取決于涂層面積，對典型的渦輪發(fā)動機機件，時間為大約5-10分鐘。
實施例2一種燒結而成的可研磨涂料層(包括約65V/O鎳，35V/O鉻，余下為鋁)可以用上例步驟清除，只需將上述步驟了中的壓力從40,000改為35,000psi。
此工藝程序可用于任何強度小于基面強度的涂層。通過調整射流壓力以使在清除涂層時不傷及粘附層，或清除粘附層時不傷及基面物質。
盡管本發(fā)明已通過實施例進行詳盡的描述，該技術領域技術人員懂得，根據(jù)本發(fā)明要點，在權利要求范圍內還存在著多種形式和細節(jié)不同的可能實施方式。
權利要求
1.一種用液體射流清除機件上涂層的方法，所述的液體射流具有裝置，包括引導水流的裝置，使水流產生足夠噴射壓力以清除涂層的裝置，使液流與涂層產生相對運動的裝置及供應液體的裝置，所述的方法包括a.產生足夠壓力以剝落涂層；b.使涂層與射流產生相對運動；c.液體供應；d.使液體沖擊涂層，至使涂層剝落至粘附層暴露等等措施，在上述措施中粘附層和基面不受傷損，可重復使用。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述的涂層屬于等離子噴射、火焰噴涂及燒結而成涂層中的一種。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述涂層是可研磨的。
4.按權利要求1中所述的方法，其特征在于所述涂層是隔熱的。
5.按權利要求1中所述的方法，其特征在于所述涂層是磨料。
6.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述涂層是堅硬涂料。
7.按權利要求1所述的方法，其特征在于液流壓力約為20,000psi-60,000psi。
8.按權利要求1所述的方法，其特征在于使用噴嘴引導液流流動方向。
9.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述液體是從下述液體選出所有的對粘附層無降解損傷，并且粘度在1個大氣壓下，在25℃時在約0.25厘泊—約5.00厘泊之間的液體。
10.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述液體可以是以水為主的液體。
11.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述液體是水。
12.按權利要求1所述的方法，其特征在于液體射流與涂層夾角在20°-70°之間，此角度可使液流清洗掉涂層碎片。
13.一種使用液體射流清除機件上的粘附層的方法，所述液體射流裝置包括引導射流的裝置、產生足夠液體壓力以剝除附層的裝置、使射流與粘附層產生相對運動的裝置、液體供應的裝置，所述的方法包括使液體射流沖擊粘附層，使粘附層剝離而基面暴露但不受損傷的措施。
14.按權利要求13所述的方法，其特征在于所述的粘附層是通過等離子噴射或噴鍍而成。
15.按權利要求13所述的方法，其特征在于所述液流壓力范圍為約20,000psi-約60,000psi。
16.按權利要求13所述的方法，其特征在于液流流動及導向是通過使用噴嘴實現(xiàn)的。
17.按權利要求13所述的方法，其特征在于所述液體可以是所有的對基面不傷損、在1個大氣壓及25℃時粘度在約0.25-5.00厘泊之間的液體。
18.按權利要求13所述的方法，其特征在于所述液體可以是以水為主的液體。
19.按權利要求13所述的方法，其特征在于所述液體為水。
20.按權利要求13所述的方法，其特征在于液體射流與粘附層間的交角在20°-70°范圍內，以使射流能沖掉涂層碎片。
21.一種產品，它有粘附層，當除掉可研磨涂層后粘附層暴露，其特征在于其基面與粘附層沒有被傷損，可重復使用。
22.一種產品，具有粘附層，當除掉可隔熱涂層時粘附層暴露，其特征在于其基面與粘附層沒有被傷損，可重復使用。
23.一種產品，它具有粘附層，當除掉磨料涂層時粘附層暴露，其特征在于基面和粘附層沒有被傷損，可重復使用。
24.一種產品，它具有粘附層，當除掉堅硬涂料層后粘附層暴露，其特征在于其基面與粘附層沒有被傷損，可以重復使用。
全文摘要
渦輪發(fā)動機機件上的涂料層在機器進行維修、保養(yǎng)時經(jīng)常需要清除，傳統(tǒng)的技術包括機械清除方法、化學清除法、先機械后化學方法、及噴砂法。上述方法經(jīng)常引起機件的毀壞或損傷?？梢圆捎靡后w射流來清除火漆、涂料層或它們的部分而不損傷發(fā)動機機件。
文檔編號B23P17/00GK1052264SQ9010962
公開日1991年6月19日 申請日期1990年11月27日 優(yōu)先權日1989年11月27日
發(fā)明者查爾斯·C·麥康馬斯, 小約翰·W·阿普爾比, 杰勒德·A·西里奧, 赫伯特·R·巴林杰, 邁克爾·J·佩特里 申請人:聯(lián)合工藝公司