專利名稱：用于從金屬底材上選擇性除去涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及M材上除去涂層的方法。更具體地，本發(fā)明涉及M
屬底材例如超耐熱合金元件上去除貧fg(Al)含量的涂層。
背景技術(shù)：
多種涂層被用來為金屬制品，例如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)元件提供抗氧化和隔熱性 能。目前用在燃?xì)廨啓C(jī)受熱部分的元1賴咖葉片、噴嘴、燃料室和轉(zhuǎn)換塊上的 涂層通常屬于擴(kuò)散涂層或覆蓋涂層(overiay coating)兩種之一。現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散 涂層通常是由鋁化物型合金，例如鋁化鎳、鋁化鈾或者鋁化鎳鈾所形成的。
覆蓋涂層典型地具有MCrAl(X)組成，其中M是來自Ni、 Co、 Fe和其組 合的元素，X是來自Y、 Ta、 Si、 Hf、 Ti、 Zr、 B、 C和其組合的元素。擴(kuò)散凃 層是ffiM沉積該涂層的組成組分到制品上并通過高溫?cái)U(kuò)散使這些組分與該制品 涂料下面底材的元素進(jìn)行反應(yīng)來形成所述涂層而形成的。與之對(duì)比，覆蓋涂層 通常原樣進(jìn)行沉積，而不與下面的底材反應(yīng)。
當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)，保護(hù)性涂層通常必須從各種元件上除去來允 許對(duì)下面的底材進(jìn)行檢查和可能的維修。涂層去除典型地是通3i將元件浸入到 剝離溶液中來進(jìn)行。目前可以釆取多種剝離技術(shù)來從金屬底材上除去不同, 的涂層。所述的技術(shù)通常必須表現(xiàn)出相當(dāng)高的選擇性來僅僅除去目標(biāo)材料，同 時(shí)通常保存元件的期望結(jié)構(gòu)。
以前已經(jīng)描述，過將涂層與水性組合物相接觸來選擇性除去Al基涂層 的方法，所必K性組合物包含具有式HAF6的酸。通常，A選自Si、 Ge、 Ti、 Zr、 Al和Ga; x是1^6。這些方法通常在A/^材材料上選擇性除去M基覆蓋 涂層和擴(kuò)散涂層時(shí)是有效的。
已經(jīng)公認(rèn)具有小于大約12重*% Al的M&A1(X)涂層較之具有更高Al含 量的那些涂層能夠具有更好的抗高溫(例如在2000。-2100。F范圍內(nèi))蠕變和艦 力斷裂性，這導(dǎo)致更多地使用具有小于大約12重量y。 Al的MCrAl(X)涂層。 但是，這些貧Al涂層對(duì)前述的選擇性剝離方法的耐受性非常強(qiáng)。由于沒有一 種有效的選擇性剝離方法來除去這些貧Al涂層，因此必須依靠非選擇性的方
法，例如非常強(qiáng)的非選捧性酸或侵入性辦;iM方法，這兩者齢導(dǎo)i(^才損傷。 為了減少在涂層去除過程中損傷底材的危險(xiǎn)，所需要的是一種用來^材上選
擇性除去貧Al涂層的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案通過一種用于M材上選擇性除去涂層的方法解決了上 ^t兆戰(zhàn)，其中將鋁擴(kuò)散到該涂層中。
將所述涂層與一種水性組合物相接觸，該水性組合物包括具有式HAF6 的酸和該酸的前體中的至少一種，A選自Si、 Ge、 Ti、 Zr、 Al和Ga， x為l-6。
從隨后通過與之相關(guān)的附圖一起提供的對(duì)本發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)說明將更 加容易理解這些和其他的優(yōu)點(diǎn)和特征。


圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)g案構(gòu)造的選擇性剝離系統(tǒng)的圖示。
具體實(shí)施例方式
如上所述，貧鋁涂層，例如組成為MQA1(X)的那些涂層，其中M是選自 Ni、 Co、 Fe及其組合的元素，X ,自Y、 Ta、 Si、 Hf、 Ti、 Zr、 B、 C及其 組合的元素，并且其中Al含量小于大約12重量％，對(duì)已知的選擇性錄嗨方法 的耐受性非常高。但是，fflil將附加的Al擴(kuò)散到該貧Al涂層中，就可以il31 選擇性剝離將該貧A1涂層去除。
在一種實(shí)施方案中，通過用包括膠體二氧化硅和鋁基粉末顆粒的漿料處理 該貧Al涂層而將Al擴(kuò)散到該貧Al涂層中。術(shù)語"膠體二氧化硅"意在包括在 水或另一溶劑介質(zhì)中的二氧化硅細(xì)小顆粒的任意分散體。酸性或者堿性形式的 膠體二氧化硅分散體可以由各化學(xué)品制造商獲得。而且，可以使用不同形狀的
二氧化硅顆粒，例如球形、空心狀、多孑L狀、棒狀、板狀、薄片或者纖維狀以 及無定形二氧化硅粉末。經(jīng)常使用球形二氧化硅顆粒。所，粒通常具有大約 10納米到大約100納米的平均顆粒尺寸。
組⑩中存在的膠體二氧化硅的量取決于多種因素。所述因素包括，例如 所用鋁基粉末的量；和如下所述的有機(jī)穩(wěn)定劑的存在及其量。工藝條件也是一 個(gè)考慮因素，例如如何形成漿料和將其施用到涂層上。通常，膠體二氧化硅以 大約5重量％到大約20重量％存在，基于二氧化硅固體作為整個(gè)組合物的百分
數(shù)計(jì)。在一些實(shí)施方案中，該量為大約10重量％到大約15重量％。
所述漿料組合物進(jìn)一步包括鋁基粉末。這種粉末作為擴(kuò)散到涂層中的鋁 源。該鋁 末可以從多種商業(yè)渠道獲得，例如Valimet Corporation, Stockton, 加利福尼亞。所述粉末通常為球形顆粒。但是，也可以是其他皿，例如上述 用于膠體二氧化硅的那些皿，或者是金屬絲，例如金屬絲網(wǎng)的形式。
可以使用多種標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鋁基粉末顆粒。所述粉末顆粒的尺寸將取決于幾 個(gè)因素，例如涂層鄉(xiāng)、漿料施用到涂層所用的技術(shù)、漿料中所存在的其他組 分的種類和這些組分的相對(duì)量。通常，該粉末顆粒具有大約0.5微米到大約200 的平均顆粒尺寸。在一些實(shí) 案中，該粉末顆粒具有大約1微米到大約 50微米的平均顆粒尺寸。在另外的實(shí)施方案中，平均顆粒尺寸是大約1微米到 大約20微米。經(jīng)常通過氣皿化方法來生產(chǎn)該粉末顆粒，盡管也可以使用其 他的技術(shù)，例如旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)來生產(chǎn)。
在此^ffl盼'鋁S^末"定義為基于所存在的全部元^i十包含至少大約75重
STo的鋁的粉末。例如，該粉末可以包含至少一種鉑;^^屬，例如鈾、鈀、釕、
銠、！辯卩銥。稀土金屬也是可能的，例如鑭系金屬例如鑭、鈰和鉺。還可以包 括化學(xué)上類似于鑭系金屬的元素，例如鈧和釔。在一些情況中，可能還需包括 鐵、鉻和鈷中的一種或多種。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解鋁基粉末還可以 包含雜質(zhì)量級(jí)的、例如小于大約1重量％的各種其他元素和其他材料。用于制 備由上述任選元素的任何組合構(gòu)成的粉末的技術(shù)也是本領(lǐng)域公知的。
所述鋁基粉末的組成和所述漿料的組成主要取決于應(yīng)用于所述涂層所需的 鋁量。漿料中鋁量通常為大約0.5重量％到大約45重量％。在另外的實(shí)施方案 中，鋁的量為大約30重量％至1汰約40重量％。取決于對(duì)凃?qū)蛹雌浔砻鎱^(qū)域的 具體要求，這些鋁量可以調(diào)整。
在一種實(shí)齢案中，所述鋁是以^硅合金的形式存在。經(jīng)常地，該合金為 粉末形式，并且可以從諸如Valimet Corporation等公司購到。這種類型的合金 粉末通常具有上述用于鋁基粉末的顆粒尺寸范圍。它們經(jīng)常由氣皿化方法而 形成。
如下所述，f^硅合金中的硅部分用于降低該合金的熔點(diǎn)，由此便利所述的 鋁化過程。在一些實(shí)施方案中，所述硅是以足以陶氐合金的熔點(diǎn)到大約610°C 以下的量而存在。通常，該合金中的硅量為大約1重量％到大約20重量％，基
于硅和鋁的合計(jì)量計(jì)。在一些其他的實(shí)施方案中，硅的存在量為大約10重量 %到大約15重量％。
如同J^粉末時(shí)的情況一樣，該塔硅合金也可以包含一種或多種賦予各種 期望特性的其他元素。例賴?yán)ㄣK族金屬、稀土金屬(以及Sc和Y)、鐵、鉻、 鈷等等。少量雜質(zhì)有時(shí)候也存在。
在另一實(shí)施方案中，除了膠體二氧化硅和鋁(或^圭)組分之外，所述槳料 還包括有機(jī)穩(wěn)定劑。該穩(wěn)定劑^含至少兩個(gè)羥基基團(tuán)的有機(jī)化合物。在其他 的實(shí)施方案中，該穩(wěn)定劑包含至少三個(gè)羥基基團(tuán)。有時(shí)也可以使用水混溶性穩(wěn) 定劑，雖然這經(jīng)常并非是關(guān)鍵的要求。此外，兩種或多種有機(jī)化合物的組合也 可以用作該穩(wěn)定劑。
多種有機(jī)化，可以用作該穩(wěn)定劑。非限制性的例子包括烷二斷有時(shí)稱為 "二羥醇")例如乙二醇、丙二醇、丁二醇和環(huán)戊二醇。(這些二羥醇中的某些被 稱為"二元醇'，例如乙二醇、丙二醇和二甘斷。所述二醇可以用不同的有機(jī)基 團(tuán)進(jìn)行取代，例如用烷基或者芳基基團(tuán)。所述取代二醇非限定性的例，括2-甲蟇l，2-丙二醇、2，3-二甲蟇2,3-丁二醇、1-苯基1>乙二醇和l-苯基l〉丙二 醇。該有機(jī)穩(wěn)定齊U另一例子是丙三醇C晶(OH)3。該化糊有時(shí)被稱為"甘油"。 丙三醇可以容易地湖旨肪即甘油酯而獲得。還可以使用包含大于三個(gè)羥基基團(tuán)
的化劊勿(其中某些被稱為"糖Sr)。作為例子，季戊四醇C(CH2OH)4可以是合 適的穩(wěn)定劑。山梨糖醇和類似的多羥醇代表了其他的例子。
各種包含至少兩個(gè)羥基i團(tuán)的聚合物材料也可用作該有機(jī)穩(wěn)定劑。非限定 性的例子包括多種脂肪(甘油酯)，例如磷脂^(磷酸甘油酯)。碳水化，代表了 另一可用的廣泛種類的材料。術(shù)語"碳水化合物"意思是包括多羥基醛、多羥基 酮或者可以水解為它們的化合物。該術(shù)i跑括諸如乳糖以及娜，例如葡萄糖、 蔗糖和果糖的物質(zhì)。許多相關(guān)的化合物也可以使用，例如多糖像纖維素和淀粉, 或者在多糖中的成分，例如直鏈淀粉。這些化合物中任意一個(gè)的水溶性衍生物 也是本領(lǐng)域公知的，并且可以用在這里。基于例如成本、可獲得性和有效性等 因素考慮，丙三醇和諸如二醇的二羥醇經(jīng)常被用作該有機(jī)穩(wěn)定劑。
有機(jī)穩(wěn)定齊y應(yīng)當(dāng)?shù)挠昧咳Q于多種因素。這些因素包括所用穩(wěn)定劑的具
體類型、該穩(wěn)定劑的羥基含量、它的7K可混溶性、該穩(wěn)定劑對(duì)所述漿料組合物 粘度的影響、漿料組合物中存在的鋁量、鋁的顆粒尺寸、鋁顆粒的表面與體積
的比、用于制備該漿料的具體工藝和其他可能在該漿料組合物中存在的組分的種類。
在一些實(shí)施方案中，所述有機(jī)穩(wěn)定劑以在與水或任何其他水性組分接觸過 程中足以化學(xué)穩(wěn)定鋁或M組分的量而存在。此處4頓的術(shù)語"化學(xué)穩(wěn)定指的 是漿料保持基本上沒有不期望的化學(xué)反應(yīng)。這些不期望的化學(xué)反應(yīng)是指會(huì)^^f
述組，的粘度和/^as提高到無法接受的程度的那些反應(yīng)。例如，、鵬或粘 度無法接受的增加是指能阻止將漿料組合物容易施用到底材上(例如通過噴 涂)的這些增加。通常，漿料組合物中的有機(jī)穩(wěn)定劑的存在量是大約0.1重量
%到大約20重量％，基于該組合物的總重量計(jì)。在其他實(shí)施方案中為大約0.5 重量％到大約15重量％。
如上所述，所述漿料通常是水性的。換句話說，它包括液體載體，主要是 水，即膠體二氧化硅經(jīng)常置于其中的介質(zhì)。此處^ffi的"水性"指其中至少大約 65%的揮發(fā)性組分為水的組合物。在一些實(shí)施方案中，至少大約80%的揮發(fā)性 組分是水。因此，有限量的其他液體可以和水混合使用。其他液體或'載體"非 限定性的例刊括醇，例如在主鏈中具有14個(gè)碳原子的低級(jí)醇如乙醇。卣代 烴溶劑是另一例子。具體載體組合物的選擇將取決于多種因素，例如在用漿 料處理底材過程中所要求的揮^I度、載體對(duì)漿料與底材間粘合性的影響、添 力口劑和其他組分在該載體中的溶解性、粉末在該載體中的"分散能力"、載體潤 濕涂層和改 料流變性的能力、以及操作要求、成本要求和環(huán)敏安全因素。 本領(lǐng)域普通M^人員通過考慮這些因素可以選擇最合適的載體組分。
所用液體載體的量通常為足以保持漿料的固體組皿浮的最小量。取決于 用來將漿料施用到涂層上的工藝，大于該程度的量可以用來調(diào) 料的粘度。 通常，液體載體占至拴部漿料的大約30重1%到大約70重 %。
多種其他組分可以用在該漿料中。它們中的大部分是化學(xué)加工和陶瓷加工 領(lǐng)域公知的。這些添加劑非限定性的例子是增稠劑、分散劑、抗絮凝劑、防沉 劑、消泡劑、粘結(jié)劑、增塑劑、軟化劑、表面活性劑和潤滑劑。通常，該添加 劑以大約0.01重量％到大約10重量％的量使用，基于全部漿料的重量計(jì)。
對(duì)于其中漿料基于膠體二氧化硅和鋁魂合金的實(shí)駄案，在制備所職料 中不存在關(guān)鍵的步驟。可以使用常規(guī)的混合設(shè)備，并且可以艦液體載體的添 加來調(diào)節(jié)剪切粘度。所述成分的混合可以在室溫下，或者在高到大約60°C的 7鵬下，例如4頓熱水浴或其to:藝進(jìn)行。進(jìn)行混合直到得至啲漿料均勻。如 果^頓上面提到的添加劑，則它們通常是在主要成分混合之后再進(jìn)行加入，盡 管這將部分地取決于所述添加劑的性質(zhì)。
對(duì)于使用與鋁基粉末和膠體二氧化硅協(xié)同的有機(jī)穩(wěn)定劑的實(shí)施方案，通常 <柳確定的混合順序。例如，在鋁基粉末和水性載體的樹可有意義的接觸之前， 有機(jī)穩(wěn)定劑通常首先與鋁基粉末進(jìn)行混合。此時(shí)可以包括一個(gè)有限部分的膠體 二氧化硅例如配方量的一半或更少，(并緩慢添加)來提高該混合物的剪切特性。 在不存在大量的任何水性組分情況下，穩(wěn)定劑和鋁的初始接觸大大增加了這種 ^M^料的穩(wěn)定性。
然后加入剩余部分的膠體二氧化硅并充分混入到所述混合物中。其他任選 的添加齊他可以此時(shí)加入。在一些例子中，在加入乘除的膠體二氧化硅之前，
可能理想的是等候一段時(shí)間，例如達(dá)到大約24小時(shí)或更長。這個(gè)等候時(shí)期可 以增強(qiáng)穩(wěn)定劑對(duì)氧化鋁的"潤濕"，但是并非總是必需的。本領(lǐng)域技術(shù)人員無需 進(jìn)行過多試驗(yàn)就可以確定割疾時(shí)期對(duì)漿料穩(wěn)定性的影響。混合溫度如上所述。
上面所討論的順序可以應(yīng)用到使用有機(jī)穩(wěn)定劑的漿料。但是，其他用來混 合所述成分的工藝也是可能的。例如，如果全部的主要成分被一起快速混合， 那么鋁組分和膠體二氧化硅之間的逆反應(yīng)就會(huì)被防止或最小化。但是對(duì)該方法 應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密監(jiān)控發(fā)生突然的驗(yàn)和Mf占度增加。
所述的漿料可以通過本領(lǐng)域公知的多種技術(shù)施用到涂層上。該漿料可以例 如被滑移澆鑄、刷涂、浸涂、噴凃、傾注、滾涂^J5I涂至餘層上。噴i^圣常是
最容易的將漿料施用到制品例如機(jī)翼的方法。該漿料的粘度可以通過e^所用 的液體載體的量而輕易的進(jìn)行調(diào)整來用于噴涂。噴涂設(shè)備是本領(lǐng)域公知的。任 何涂覆用的噴槍應(yīng)當(dāng)是合適的，包括手動(dòng)或自動(dòng)的噴槍型式、空氣噴和重力注
入型式等等。調(diào)整不同的噴槍設(shè)置(例如壓力和漿料體積)可以容易i艦行來滿 ，具體的漿料晚凃操作的需要。
所述漿料可以施用一層或多層。多層有時(shí)可能是傳輸期望量的鋁到涂層所 必需的。如果使用一系列的涂層，可以在每一涂層沉積之后進(jìn)行熱處理來加速 漿料揮發(fā)性組分的去除。在全部厚度的漿料施用后，可以進(jìn)行一個(gè)另外的、非 必要的熱處理 —步除去揮發(fā)性材料像有機(jī)溶劑和水。該熱處理的條件部分 地取決于漿料中的揮發(fā)性組分的種類。示例性的加熱范圍是在大約80°C到大
約200°C的旨范圍內(nèi)加熱大約5 ^中到大約120射中。更長的加熱時(shí)間可以 補(bǔ)償更低的加熱溫度，^亦然。
然后將經(jīng)干燥的漿料加熱到足以將鋁擴(kuò)散到涂層的期望部分中，即擴(kuò)散到 全部表面或其某些部分的溫度。這^S化步驟所需的旨將取決于多種因素， 包括涂層和底材的組成、漿料的具體組戯卩厚度和期望的提高鋁濃度的深度。 擴(kuò)敞鵬通常在大約650°C至IJ大約1100°C的范圍內(nèi)，而另夕卜的實(shí)臉案f頓 大約800°C至i汰約950°C的鵬。這些鵬te夠高來完全除去所存在的任何 有機(jī)化合物，例如穩(wěn)定劑如丙三醇。所述擴(kuò)散熱處理可以通過任何常規(guī)工藝， 例如在真空或氬氣下在爐中加熱，行。
擴(kuò)散熱處理所需的時(shí)間將取決于戰(zhàn)的許多因素。通常，該時(shí)間從大約30 併中到大約8小時(shí)。在一，仔中，逐步的熱M是理想的。作為一個(gè)非常普 通的例子，該溫度可以升高到大約650°C，在這里保持一段時(shí)間，然后逐步升 高到大約850°C?；蛘撸摐囟茸畛蹩梢陨叩揭粋€(gè)開始溫度，如650°C,然 后連續(xù)地升高，例如每辦中1°C，在200併中內(nèi)超IJ大約850°C的、鵬。本領(lǐng) 域技術(shù)人員(例如工作在包裝鋁處理領(lǐng)域的技術(shù)人員)將能夠選擇最合適的用于 所給涂層和漿料的時(shí)間-、驢范圍。戰(zhàn)方法在將觀廣散到預(yù)先已經(jīng)存在的涂層 中時(shí)非常有效。所述的將餅廣縱I俊A1涂層中增加了該涂層的A1含量，使得 足以,有利地不對(duì)底材產(chǎn)生不利相互作用的具體剝離方法來使得該涂層可被 除去。由此，本領(lǐng)域明顯魏于其成本的降低和元州頓壽命的增加。用于新 用鋁浸過的涂層的剝離方法在下面進(jìn)，f^述。
使用水性組^l皿擇性的從底材上剝離所述新用鋁浸過的涂層。用于一 些實(shí)施方案的水性組合,括具有式的酸。在該化學(xué)式中，A選自Si、 Ge、 Ti、 Zr、 AI和Ga。下標(biāo)x是l-6的數(shù)，并且更典型地為1-3。這種類型的 材料是市售的，或者無需過多的努力就可以制備。在一些實(shí)施方案中，使用酸 H2SiF6或H2ZrF6。在另外的實(shí)施方案中，使用H2SiF6。最后提到的材料具有幾 個(gè)名稱，例如"氫氟硅酸"、"氟硅酸"和"六氟硅酸'。
還可以使用酸的前體。此處使用的"前體"指的是任何肖辦被結(jié)合以 形成所述的酸或它的二價(jià)陰離子/JV2的化合物或者化合物類，或者在反應(yīng)性 剝牛下，例如熱、攪拌、催化齊轉(zhuǎn)等作用下肖鵬化為該酸或者它的二價(jià)陰離子 的化糊或者化溯類。因此，例如所述的酸可以在鵬器中原位形成。
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作為一個(gè)例子，所述的前體可以是金屬鹽、無機(jī)鹽或有機(jī)鹽，其中二價(jià)陰
離子是離子鍵合的。非限定性的例子包括Ag、 Na、 Ni、 K和NH/的鹽以及有 機(jī)鹽，例如季銨鹽。所述的鹽在水溶液中分解產(chǎn)生所述的酸。在H2SiF6的情況 中，可以使用的一種方便的鹽是Na2SiFe。
本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉在水性組，導(dǎo)致形成HAF6的化，的4頓。例如, H2SiF6可以通過含硅化合物和含氟化合物的反應(yīng)原位形成。含硅化合物的一個(gè) 例子是&02，而含氟化，的一種仔氫氟酸(即水性氟化氫)。
當(dāng)作為單一的酸使用時(shí)，酸對(duì)于除去上述涂層是有效的，而對(duì)底材 沒有不利影響。通常，所用酸的量取決于多種因素例如要除去的涂層的組成和 量、涂層材料在底材上的位置、底材的，、底材和涂層的熱史(例如內(nèi)部擴(kuò) 散的程度)、底材曝露于處理組合物所使用的工藝、處理所用時(shí)間和，和該酸 在溶液中的穩(wěn)定性。
通常，水性組合物中存在的HAF6酸的量是大約0.05M到大約5M，這里 IVH撥摩爾濃度。通常，該量為大約0,2M到大約3.5M。在H2SiFe的情況中， 濃度經(jīng)常為大約0.2M至l汰約2.2M。 HAF6酸和其他下述的組分的量可以Mil 觀察具體組^tM材上除去涂層的效果而容易地調(diào)整。
所述水性組合物可以包含至少一種附加酸，即除了所述的"主"酸HAF6外 的酸。附加酸的4頓有時(shí)提高了從底材較不易接近區(qū)域的涂層除去，該區(qū)敏頃 向于貧所述酸溶液。在一些實(shí)施方案中，附加酸在純水中具有小于大約3.5的 pH。在另外的實(shí)施方案中，附加酸具有小于主酸(即HAF6材料)的pH(在純 水中)的pH。因此，在H2SiF6的情況中，所述的附加酸可以是具有pH小于大 約1.3的一種酸。
不同類型的酸可以用作該附加酸，例如無機(jī)酸棘機(jī)酸。非限定性的例子 包括磷酸、硝酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸、氫溴酸、氫碘酸、乙酸、高氯酸、亞 磷酸、次膦酸、烷基磺酸(例如甲磺酸)，及前述任何的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人 員根據(jù)所觀察到的有效性和其他因素例如可獲得性、與主酸的相容性、成本和 環(huán)?？紤]，可以選擇最適的附加酸。財(cái)卜，如同上面對(duì)主酸的前體所述的那樣, 可以使用該酸的前俠例如鹽)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，附加酸選自磷酸、 硝酸、硫酸、鹽酸、氮氟艦其混合物。在另外的實(shí) 教例如當(dāng)主酸為1^『6 時(shí))中，附加酸可以是磷酸。附加酸的用量將取決于主酸的特性，以及取決于許多上述的因素。通常，
附加酸在組糊中以大約O,IM至l汰約20M的量存在。在一些實(shí)駄案中(例 如在磷酸的情況)，該范圍為大約0.5M到大約5M。 It&卜，其他實(shí)施方案所包 括的附加酸為大約2M到大約4M的量。更長的處理時(shí)間和/或更高的MMJt 可以補(bǔ)償更低量的酸，^t亦然。很容易進(jìn)行i^^確定最適的附加酸的量。
所述的水性組合物可以包括多種其他起至懷同作用的添加劑。這些添加劑 非限定性的例子是抑制劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、潤濕劑、抗絮凝劑、 穩(wěn)定劑、防沉劑和消泡劑。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉這樣添加劑的具體， 和它們的有效用量。用于該組合物的抑制劑的一個(gè)例子是相對(duì)較弱的酸像上面 提到的乙酸。這種材料傾向于陶氐組合物中主酸的活性。這在某些情況下是理 想的，例如為斷te材表面蝕損的可能性。
不同的技術(shù)可以用來以所述水性組合物處理制品。例如，可以使用不同類 型的噴槍用該組合物連續(xù)噴涂制品。可以使用單個(gè)噴槍?；蛘?，可以使用一排 槍，制品可以從這一排槍(或多排槍)旁邊或從其中通過。在另外的可選實(shí)施方 案中，該涂層去除組合物可以傾注到制品上(并i^賣兩盾用。
在一些實(shí)施方案中，將制品浸入到水性組合物浴中。以這種方式的浸A(在 任何容器中)通常允許水性組合物和被除去的涂層之間最大程度的相互劍蟲。浸 入時(shí)間和浴溫將取決于上述許多因素，例如被除去的涂層的類型和在浴液中使 用的酸(或多種酸)。通常，當(dāng)?shù)追Q浸入其中時(shí)，所逾浴液保持大約室溫到大約 100°C的溫度。在另外的實(shí)施方案中，該溫度保持在大約45°C到大約90°C。 浸入時(shí)間可以相當(dāng)大地進(jìn)行改變，但皿常在大約10辦中到大約72小時(shí)的范 風(fēng)并且在一些實(shí)施方案中，為大約1小時(shí)到大約20小時(shí)。更長的浸入時(shí)間 可以補(bǔ)償更低的浴溫。在從浴液中取出后(或在通過任何上面提到的技術(shù)與涂 層接角tt后)，底材通常在水中進(jìn)行漂洗，所^K也包含其他的常規(guī)添加劑，例 如潤濕劑。
一種實(shí)施方案包括了電化學(xué)剝離系統(tǒng)來加3IA^材上的涂層去除。圖1示 意性的圖示了這樣一種系統(tǒng)10，其包括電解液浴液容器12。所述的浴液包含 電解液14，例如,6的水性組合物，連同一種或多種前述的其他添加劑。電 解液浴液容器12由任何適合的不與任何浴液組分反應(yīng)的材料構(gòu)成。只要容器12 的尺寸足以容納電極和電解液14，容器12的形狀和容量就可以根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行變化。本發(fā)明的電化學(xué)剝離系統(tǒng)包括至少一個(gè)電極。在圖1中標(biāo)出了兩個(gè)電極16禾P 18。電極的數(shù)量可以變化，這取決于多種因素，例如所處理制品的尺寸 和形狀。每個(gè)電極，16和18，被形成為合適的幾何形狀，該幾何形狀被構(gòu)造 成使電場(chǎng)指向涂覆制品20的表面。電極16和18通常是非消鄉(xiāng)的并且在整 個(gè)電化學(xué)剝離敏呈中保持完整。
制品20 (其待S31電化學(xué)剝離系統(tǒng)10而被剝離)被置于容器12中。制品 20至少部分覆蓋有一種或多種前述的涂層。將制品20置于電極16和18之間， 并定位為使得可在電極16和18以及所選擇的制品20的涂覆表面之間Kz:電 場(chǎng)。電解液14以足以淹沒部分制品20以及電極16和18的量傳輸?shù)饺萜?2 中。如果制品20的一個(gè)部分22，例如渦輪元件的楔形榫頭部分，不需剝離， 這個(gè)部分可以保持在電解液14平面之上?；蛘?，這個(gè)部分22可以被物M^ 以便屏蔽電場(chǎng)。另外的一種選擇是將這個(gè)部分22上的電場(chǎng)減到最小，例如通 過改變電極16和18的位置而減到最小。待進(jìn)行電化學(xué)剝離的部分22應(yīng)當(dāng)淹 沒到電解液14中。
電源24在該電化學(xué)剝離系統(tǒng)中M起電場(chǎng)。電源24通常為具有幵關(guān)能力 的直流(DC)。它經(jīng)常在恒定電壓模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。電源24將電流經(jīng)過線路26、 28 和30供給到電極16和18上。電極16和18連接到電源24的負(fù)極端。從制品 20上的涂層剝離包括電解液14和該涂層反應(yīng)。電| 14將電荷帶到制品20 上，并且在電流的作用下，涂層被從制品20剝離。
多種參數(shù)表征這種實(shí)施方案的剝離特征。這些參數(shù)影響材料的去除速度并 因此影響該剝離方法的效率。非限定性的、示例性的參數(shù)是電極幾何形狀、 電源電壓或電流(依賴于被控參數(shù))、電解液濃度、溶劑組成、攪拌的使用、處 理時(shí)間、制品20與電極16和18之間的距離和電解液14的溫度。熟悉電化學(xué) 加工技術(shù)的技術(shù)人員將熟悉許多涉及這個(gè)實(shí)施方案的剝離參數(shù)。
剝離參數(shù)可以在操作范圍內(nèi)變化。例如，DC電源24電壓可以從微量電壓 (術(shù)語"微量"意思為小但是可測(cè)量的衝變到大約30V。電流有時(shí)為脈沖的，以 允許帶電離子副產(chǎn)物離開電極邊界層。但是，脈沖電源的使用對(duì)這個(gè)實(shí)施方案 并非關(guān)鍵。偉ij品20與電極16和18之間的距離一般在大約0.1英寸(0.25cm)到 大約10英寸(25.4cm)的范圍變化。
電解液14的,可以保持高到大約100°C。在一些實(shí)施方案中，該旨保持在大約50°C以下，在另外的實(shí)施方案中，該溫度范圍為大約5°C到大約 30°C。
剝離時(shí)間(即在電解液中的浸入時(shí)間)可以相當(dāng)大地變化。影響合適時(shí)間選 擇的因素包括要除去的涂層的組成以及它的微觀結(jié)構(gòu)、密度和厚度。對(duì)于更髙 密度和厚度的涂層，可以增加該電化學(xué)剝離的時(shí)間。通常，該時(shí)間為大約1分 鐘到大約36小時(shí)，并且在某些瞎況下，為大約5倂中到大約8小時(shí)。在一些 其他例子中，浸入時(shí)間為大約10併中到大約3小時(shí)。
通常，底材為金屬性材料。在此使用的"金屬性"指的是主要由金屬或金屬 合金形成的底材，但是其也可包括一些非金屬成分。金屬材料非限定性的例子 是包含至少一種選自鐵、鈷、鎳、鋁、鉻、鈦和包括前述任何一個(gè)的混合物(例 如不,的元素的這些材料。
很經(jīng)常地，該金屬材料是超耐熱合金。這樣的材料以拉伸強(qiáng)度、抗蠕變力、 抗氧化和耐腐蝕方面的高溫性能而為人們所知。該超耐熱合金典型地是鎳基、 鈷基或鐵基合金，盡管鎳SI卩鈷基合金在高性能應(yīng)用方面更有利?；驹兀?典型地為鎳或鈷，是超耐熱合金中單個(gè)重量最大的元素?？衫e的鎳基超耐熱 合金包括至少大約40重ftV。的Ni和至少一種來自鈷、鉻、鋁、鉤、鉬、鈦和 鐵的組分?？衫e的鈷基超耐熱合金包括至少大約30重量％的Co和至少一種 來自鎳、鉻、鎢、鉬、鉭、錳、碳和鐵的組分。
底材的實(shí)際構(gòu)造可以廣，變化。作為一般例舉，底材可以是家庭用品(例 如炊具)的形式或印刷線路板/^t^。在許多實(shí)施方案中，超耐熱合金底材為燃燒 室襯墊、燃燒室圓頂、輪蓋或者機(jī)冀的形式。機(jī)翼，包括葉片、噴嘴或翼，是 典型的可以根據(jù)本發(fā)明實(shí) 案進(jìn)行剝離的底材。本發(fā)明在用于M材的平面 區(qū)域以及從曲線或不規(guī)則表面(其可以包括凹痕、空心區(qū)域或 L(例如膜冷卻孔) 上除去涂層中是有用的。
盡管本發(fā)明僅僅就有限數(shù)量的實(shí)施方，行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)容易理 解本發(fā)明不局限于這些公開的實(shí)施方案。更合適地，本發(fā)明可以被改進(jìn)成包含 此前未述及的許多變形、改變、替代或等價(jià)設(shè)置，只要其符合本發(fā)明的主旨和 范圍。另外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的 方面可以僅僅包括所述實(shí)施方案中的一些。因此，本發(fā)明不能被視為受限于前 述的說明，而僅僅限于附加的權(quán)利要求的范圍。
零件目錄表
靴學(xué)剝離系統(tǒng)......................................................................................................10
電解鵬液容器......................................................................................................12
繊:.........................................................................................................................&
..........................................................................................................................18
偉脇....................................................................................................................20
部分....................................................................................................................22
幅.....................................................................................................................24
鵷.........................................................................................................................26
線路.........................................................................................................................28
鵬.........................................................................................................................30
權(quán)利要求
1.一種用于從底材上選擇性除去涂層的方法，包括將鋁擴(kuò)散到所述涂層中；和將該涂層與水性組合物相接觸，所述水性組合物包括具有式HxAF6的酸和該酸的前體中的至少一種，A選自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x為1-6。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中將餅廣散到所述凃?qū)又邪?施用至少一層漿料到該涂層上，所述漿料基本上不含六價(jià)鉻并且包含膠體二氧化硅和鋁基粉末顆粒；和在足以從該漿料中除去揮發(fā)性組分和使鋁擴(kuò)散到所述涂層中的條件下加熱 鵬漿料。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中所述漿料進(jìn)一步包含至少一種含至少兩個(gè)羥基 基團(tuán)的有機(jī)穩(wěn)定劑。
4. 權(quán)利要求l的方法，其中所述水性組合物包含化^IH2SiFe或H2ZrF6。
5. 權(quán)利要求l的方法，其中所述底材被浸入到所述水性組合物的浴液中。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中在/^t才浸于水性組合物浴液中時(shí)，使電流^M該水性組合^T浴液。
7. 權(quán)利要求l的方法，其中所逾凃?qū)影琈QA1(X)，其中M是選自Ni、 Co、 Fe及其組合的元素；X魏自Y、 Ta、 Si、 Hf、 Ti、 Zr、 B、 C及其組合的元素。
8. 權(quán)利要求i的方法，其中所逾凃?qū)泳哂行∮诖蠹s12重ly。的鋁含量。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中所鵬材是金屬材料，餘屬材料包含至少一 種選自鐵、鈷、鎳、鋁、鉻、鈦和包括前述任何一種元素的混合物的元素。
10. 權(quán)禾腰求9的方法，其中所述金屬材料包含超耐熱合金。
全文摘要
公開了一種用于從底材上選擇性除去涂層的方法。將鋁擴(kuò)散到所述涂層中，該涂層與一種水性組合物相接觸，該水性組合物包括具有式H_xAF₆的酸和該酸前體中的至少一種，A選自Si、Ge、Ti、Zr、Al和Ga，x為1-6。被去除的涂層經(jīng)常是MCrAl(X)材料。底材是金屬，通常為超耐熱合金。
文檔編號(hào)C23C28/00GK101195914SQ20071019992
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者D·E·布丁格爾, L·B·庫爾, M·H·拉克 申請(qǐng)人:通用電氣公司