專利名稱：從連接組件中有選擇性地去掉纖焊組合物的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種從底層組件中有選擇性地去掉釬焊組合物的方法，更具體地說，涉及一種從鎳基合金元件中有選擇性地去掉鎳合金釬焊組合物的方法。
金屬元件通常用釬焊來連接。釬焊化合物具有的熔點(diǎn)比要連接材料的熔點(diǎn)低。當(dāng)在連接處一起加熱要被連接的金屬組件和釬焊化合物時(shí)，釬焊化合物會熔化，并在毛細(xì)作用下流入連接處。
修理釬焊組件通常需要去掉釬焊化合物以使連接的組件分離。從汽輪發(fā)動機(jī)定子中去掉釬焊的慣用的方法需要在連續(xù)超聲波攪拌、高溫(200°F)下，浸泡在腐蝕性化學(xué)溶液中120小時(shí)或更長的時(shí)間。此方法需要使用絡(luò)合物的且非循環(huán)的剝脫溶液，并常常對元件產(chǎn)生有害的的侵蝕。
很明顯，仍然需要一種不使用腐蝕性剝脫溶液等就能從鎳基合金元件中有選擇性地去掉釬焊組合物的改進(jìn)的方法以提供對環(huán)境更友好的方法。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供這樣一種方法。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供這樣一種方法，其中材料可以循環(huán)使用以減小對環(huán)境的影響并同時(shí)降低成本。
下面將會看出其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，容易達(dá)到上述目的和優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法，其包括以下步驟形成釬焊組件，其包含用鎳合金釬焊組合物連接的鎳基合金元件；將所說組件浸于電解質(zhì)中；向電解質(zhì)施加一定數(shù)值的電位，其中所說的鎳基合金元件是電化學(xué)惰性的，而所說的鎳基合金釬焊組合物溶解，從而從所說的元件中去掉所說的釬焊組合物。
附圖簡述對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述如下，參考附圖，其中

圖1a、b和c示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的方法；
圖2說明相對于銀/氯化銀電極的電位與鎳合金釬焊組合物(AMS 4777)和鎳基合金元件(INCO X-750)電流密度之間的關(guān)系；圖3說明本發(fā)明的去釬焊鍍層操作的電化學(xué)記錄；和圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明，對定子槽(圖a)和葉片柱(圖4b)進(jìn)行選擇性處理的結(jié)果。
詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種從鎳基合金元件中有選擇性地去掉鎳合金釬焊組合物的方法。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)研究了這樣的方法，有選擇性地去掉釬焊組合物而不侵蝕或損壞底層元件，并且無需在高溫下有腐蝕性的化學(xué)藥品。而且，本方法無需使用非循環(huán)的去鍍層溶液。
使用本發(fā)明方法的一個(gè)典型的環(huán)境是從釬焊的組件中去掉釬焊組合物，其中幾個(gè)鎳基合金元件是通過釬焊組合物而連接到一起的。所需要的是去掉釬焊組合物以獲得清潔且可再用的底層元件，并且不損壞底層元件。
釬焊組合物具有的熔點(diǎn)比元件材料的熔點(diǎn)低。
根據(jù)本發(fā)明，通過將包括元件和釬焊組合物在內(nèi)的整個(gè)組件浸于合適的電解質(zhì)或含電解質(zhì)的溶液中，并向電解質(zhì)施加選定數(shù)值的電位以溶解釬焊組合物而有選擇性地去掉釬焊組合物，同時(shí)底層元件是電化學(xué)惰性的，從而去掉了釬焊組合物而基本不損壞底層元件。
釬焊組合物和元件材料特別合適的組合包括鎳鉻合金釬焊組合物和鎳鉻合金元件。
釬焊組合物更優(yōu)選的是含硼、硅、鐵和少量碳的鎳鉻合金，例如，表1中所述的合金表1Cr 7.0％wt.
B 3.10％wt.
Si 4.50％wt.
Fe 3.0％wt.
C 最多0.06％wt.
Ni 余量底層鎳鉻合金元件優(yōu)選的是含鐵、鈦、鈮、鉭和鋁的鎳鉻合金，也可以適當(dāng)?shù)睾i、鈷、碳、硅、銅和少量硫。例如，表2中所列舉的、按重量計(jì)的名義組合物表2名義組成，以％計(jì)
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，此含相當(dāng)量的硼、硅和鐵的鎳鉻合金釬焊和含鐵、鈦、鈮和/或鉭和鋁的鎳鉻合金元件的組合，特別適于用在本發(fā)明從元件中去掉釬焊的方法中。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于從鎳基合金元件中去掉鎳合金釬焊組合物的特別合乎需要的電解質(zhì)是無機(jī)酸溶液，例如含鹽酸、硝酸等的溶液。根據(jù)本發(fā)明，使用5％體積濃度的無機(jī)酸水溶液，在相對于銀/氯化銀參比電極，從大于0.0到高達(dá)約1.0伏特的電極電位范圍內(nèi)，能獲得優(yōu)異的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，向電解質(zhì)施加電位，例如，相對于銀/氯化銀參比電極，施加一定數(shù)值的電位，該電位使釬焊組合物有相對高的溶解速率，而底層鎳基合金元件是電化學(xué)惰性的。
浸入組件并施加電位一段合適的時(shí)間，直至從各種元件中充分去掉釬焊組合物，優(yōu)選的是，能夠移動并分離組件上的元件。
當(dāng)需要和/或在本方法終了時(shí)，可以用已知的技術(shù)，比如蒸餾和擴(kuò)散滲析法容易地重復(fù)利用所使用的溶液，從而提供循環(huán)的無機(jī)酸溶液以進(jìn)一步用在本發(fā)明的方法中。
本方法有利的是可以在環(huán)境溫度下進(jìn)行，并且不需要超聲波攪拌。
也許需要使用任何合適的方法對溶液施以輕微的攪拌，例如以相當(dāng)于約150rpm的速率進(jìn)行混合。在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，通過將磁力攪拌棒置于電解質(zhì)溶液中而實(shí)現(xiàn)攪拌。
一段時(shí)間后，也需要移走并置換溶液。在這種情況下，有利的是按如上所述的方法再循環(huán)移走的溶液，可以將新鮮的或循環(huán)過的溶液輸入進(jìn)行此過程的電解室或電解槽內(nèi)。
圖1示意性地說明了本發(fā)明的方法。正如圖1中所示，設(shè)置合適的容器10，待處理的組件12置于其中。組件12優(yōu)選的是置于陰極14、16之間，陰極優(yōu)選的是石墨陰極，參比電極18延伸至溶液中。
組件12有利的是懸掛在裝在容器10內(nèi)的溶液中，應(yīng)該選擇用于懸掛組件12的結(jié)構(gòu)的材料，該材料不受容器10內(nèi)的條件和材料的影響。例如，根據(jù)本發(fā)明，鈦絲特別適用于按需要固定組件12。
如上所述，需要攪拌容器10內(nèi)的電解質(zhì)溶液，這可以通過，例如，使用所屬技術(shù)領(lǐng)域人員都熟知的合適的混合或攪拌設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。如上所述，在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，用所示的磁力攪拌棒20來實(shí)現(xiàn)攪拌。
正如下面實(shí)施例中所證明的，本發(fā)明的方法能從底層鎳基元件中有效去掉鎳釬焊組合物，同時(shí)避免對元件的侵蝕或其它損害，而且使用對環(huán)境友好的再循環(huán)材料來實(shí)現(xiàn)此過程。
實(shí)施例 1此實(shí)施例說明用本發(fā)明有選擇性的去除方法獲得的有益結(jié)果。
在此實(shí)施例中，證明了從IN-X750鎳基合金中去掉AMS 4777鎳合金釬焊。
AMS 4777鎳合金釬焊的組成如下Cr 7.0B 3.10Si 4.50Fe 3.0C 最多0.06Ni 余量IN-X750鎳基合金的名義組成如下
參考圖2，可以看出，在5體積％的鹽酸水溶液中，在相對于銀/氯化銀參比電極0.0到0.1伏特的電位之間，IN-X750鎳基合金是電化學(xué)惰性的。從同一張圖中，可以看出在相同的狀態(tài)下，AMS 4777釬焊化合物以相當(dāng)高的速率(相當(dāng)于10-2A/cm2的腐蝕電流密度)溶解。
證明了從IN-X750元件中有選擇性地去掉AMS 4777釬焊。此元件是PW2000第10級HPC定子內(nèi)部罩蓋的一部分。
具有5個(gè)葉片柱的PW2000第10級HPC定子內(nèi)部罩蓋部分懸掛在圖1中所示的2升的去鍍層電解槽內(nèi)。試樣約4英寸長。蜂窩材料釬焊至試件的內(nèi)徑中。
起初，用直徑0.010英寸的Inconel 600絲將樣品懸掛于電解槽中。試驗(yàn)24小時(shí)后，此絲受到腐蝕并失效，換用純度為99.997％的鈦絲進(jìn)行其余的試驗(yàn)。
電解槽裝滿5體積％工業(yè)級氯化氫溶液。使用輕微的磁力攪拌(150rpm)。樣品極化至相對于銀/氯化銀參比電極的0.035V。記錄操作過程中去鍍層電流。
16和41小時(shí)后置換溶液。
4、8、16、24、64和89小時(shí)后去出樣品并進(jìn)行檢查。
如圖3所示，隨著露出的釬焊面積減少，采自于試樣中的電流降低。
剝蝕操作4小時(shí)后，釬焊凸焊縫近似它們的原始大小。在葉片柱上生成黑色的侵蝕殘?jiān)?。定子基體金屬發(fā)亮。
8小時(shí)后，去掉了大部分外部的釬焊。層接兩塊金屬板(形成內(nèi)部罩蓋)的釬焊連接處受到侵蝕。
16小時(shí)后，去掉了OD上所有外部的釬焊，并且變圓的釬焊凸焊縫與定子OD一起進(jìn)行剝離清洗。去掉試樣上的棕色氧化皮，并刻上可見的系列號。機(jī)加工光滑的表面IN-X750沒有腐蝕的痕跡。
41小時(shí)后，釬焊連接處剝離至槽的約50％的深度。
64小時(shí)后，指壓葉片有些輕微的松動。甚至在反復(fù)吹壓縮空氣后，也在所有的釬焊槽中觀察到清洗水。結(jié)論是，所有的葉片槽釬焊連接處已經(jīng)穿孔至底層蜂窩，其中水留在電解槽中并穿過葉片槽到芯部。對葉片銼口以分辨它們。在所有的5個(gè)葉片截面中，手工銼口過程都產(chǎn)生位移。機(jī)加工光滑的表面IN-X750沒有腐蝕的痕跡。
89小時(shí)后，用手就能從定子的槽上取下葉片。輕輕用手的力量就能從內(nèi)部罩蓋中卸出蜂窩結(jié)構(gòu)。罩蓋的的機(jī)加工邊緣保持了光亮的反射拋光層。
圖4a和4b分別顯示了進(jìn)行本發(fā)明的過程后的定子槽和葉片柱。正如所示，定子槽沒有殘余的釬焊，從而葉片柱干凈地從定子槽上取下。
實(shí)施例2此實(shí)施例說明使用不同的酸的情況下的電流密度，該電流密度與溶解速率成正比。
在四種無機(jī)酸(HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4)中，每種在5、10和15體積％濃度的濃縮工業(yè)級試劑中對釬接材料AMS 4777進(jìn)行電化學(xué)測量。在EG&G平板式電解槽中，對試樣的1cm2暴露面積進(jìn)行測量。控制相對于Ag/AgCl參比電極的電位并以高密度石墨棒作為相對電極。在所有試驗(yàn)中，相對于開路電位，極化掃描從-0.3V到1.2V。所有試驗(yàn)中掃描速率都是1V/小時(shí)。
對于不同的酸，Iconel X-750的惰性區(qū)域內(nèi)的電流密度(其與AMS 4777的溶解速率成正比)如下HCl 10-100mA/cm2HNO32-30mA/cm2H2SO45-20mA/cm2H3PO42-6mA/cm2可以看出，鹽酸提供的溶解速率比其它酸大得多，這使得鹽酸特別適合用在本發(fā)明中。
可以容易地看出，本發(fā)明的方法提供有利的有選擇性地去掉釬焊組合物而不損壞底層元件，而且在苛刻的條件下不使用非再循環(huán)的材料。
要理解的是，本發(fā)明并不限于此處所描述和顯示的發(fā)明，該說明僅僅是對實(shí)施本發(fā)明最佳方式的說明，并能改進(jìn)形狀、大小、各部分的排列和操作的細(xì)節(jié)。本發(fā)明旨在包括所有這些如權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種從鎳基合金元件中有選擇性地去掉鎳合金釬焊組合物的方法，包括以下步驟提供釬焊組件，其包含用鎳合金釬焊組合物連接的鎳基合金元件；將所說組件浸于電解質(zhì)中；和向電解質(zhì)施加一定數(shù)值的電位，其中所說的鎳基合金元件是電化學(xué)惰性的，而所說的鎳基合金釬焊組合物溶解，從而從所說的元件中去掉所說釬焊組合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所說的電解質(zhì)含無機(jī)酸溶液。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所說的無機(jī)酸溶液是鹽酸。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所說的電位相對于Ag/AgCl參比電極，從大于0.0到高達(dá)約1.0伏特。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所說的釬焊組合物的熔點(diǎn)比所說的元件的熔點(diǎn)低。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所說的釬焊組合物包括鎳鉻合金釬焊組合物，而且其中所說的元件包括鎳鉻合金元件。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所說的釬焊組合物的組成如下Cr 7.0％wt.B 3.10％wt.Si 4.50％wt.Fe 3.0％wt.C 最多0.06％wt.Ni 余量。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所說的鎳基合金元件由具有如下名義組成的材料形成
9.權(quán)利要求1的方法，其中所說的鎳基合金元件由具有如下名義組成的材料形成
10.權(quán)利要求1的方法，其中所說的釬焊組合物是含硼、硅和鐵的鎳鉻合金，所說的鎳基合金元件由含鐵、鈦、鈮和鉭兩者中的至少一種和鋁的鎳鉻合金形成。
全文摘要
一種從鎳基合金元件中有選擇性地去掉鎳合金釬焊組合物的方法,包括以下步驟:提供釬焊組件,其包含用鎳合金釬焊組合物連接的鎳基合金元件;將所說組件浸于電解質(zhì)中;和向電解質(zhì)施加一定數(shù)值的電位,其中所說的鎳基合金元件是電化學(xué)惰性的,而所說的鎳基合金釬焊組合物溶解,從而從所說的元件中去掉所說的釬焊組合物。
文檔編號C25F5/00GK1385271SQ0212187
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月4日
發(fā)明者M·R·雅沃洛夫斯基, M·A·克里茲曼 申請人:聯(lián)合工藝公司