×
10.04.2015
216.013.3897

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ НИТРИДА ЦИРКОНИЯ С ПОДЛОЖКИ ИЗ ТИТАНА ИЛИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии удаления защитных покрытий из нитрида циркония с изделий, содержащих подложку из титана или титановых сплавов, в частности лопаток газотурбинных двигателей. В способе покрытие из нитрида циркония с подложки из титана или титанового сплава удаляют путем химического травления в нагретом водном растворе, содержащем ингредиенты при следующих соотношениях, мас.%: фторид аммония 0,3-1,5, этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевая соль 3-10, перекись водорода 3-15, дистиллированная вода - остальное. Техническим результатом изобретения является сокращение энергозатрат при удалении покрытия из нитрида циркония с подложки из титана или титанового сплава. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологиям удаления защитных покрытий из нитрида циркония с изделий, содержащих подложку из титана или титановых сплавов, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток компрессора и других деталей газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

Известен способ удаления отработанного защитного покрытия из нитрида циркония при ремонте деталей газотурбинных двигателей, заключающийся в химической обработке деталей с защитным покрытием из нитрида циркония в ванне с барботажем в растворе, содержащим хромовый ангидрид, азотную и фтористоводородную кислоты, с последующим осветлением в растворе соляной кислоты и дальнейшей обработкой деталей в торовой вибрационной установке керамическими гранулами (патент РФ №2205734, опубликован 10.06.2003).

Недостатком данного способа является неудовлетворительная экологичность, связанная с использованием агрессивных концентрированных кислот: фтористоводородной и азотной, и высокая трудоемкость процесса из-за наличия дополнительных механических операций.

Известен способ удаления металлических покрытий с подложки из титановых сплавов, заключающийся в электрохимической обработке деталей в электролите, в состав которого входят реагент-окислитель (перекись водорода) и органическая кислота с карбоксильной группой (щавелевая, муравьиная) или гидроксил-карбоксильной группой (винная, молочная). Обработка деталей ведется при температуре 65-70°C, при напряжении 20-29 В в течение 10 ч и более (патент ЕР 0482565 В1, опубликован 05.01.2000).

Недостатком способа является то, что он продолжителен по времени и требует больших затрат электроэнергии.

Наиболее близким аналогом является способ удаления металлических покрытий с изделия, содержащего подложку из титана или титановых сплавов (патент РФ №2094546, опубликован 27.10.1997). Этот электрохимический способ удаления покрытия с металлической подложки, включающий анодную обработку в растворе, содержащем воду, неорганическую аммонийную соль с добавкой вещества органической природы и/или неорганической соли, при этом обработку ведут в течение 4-7 мин в нагретом растворе при температуре 47-87°C, напряжении 180-340 В и плотности тока 1500-5000 А/м2.

Недостатком указанного способа является высокая энергозатратность ремонтного производства, связанная с использованием источников электропитания большой мощности и необходимостью в сложном технологическом оборудовании.

Техническая задача, решаемая заявленным изобретением, состоит в упрощении технологии удаления покрытия из нитрида циркония с изделий, содержащих подложку из титана или титановых сплавов.

Техническим результатом настоящего изобретения является сокращение энергозатрат при удалении покрытий.

Для достижения указанного технического результата разработан способ удаления покрытия из нитрида циркония с подложки из титана или титановых сплавов, включающий его обработку путем химического травления в нагретом водном растворе, содержащем перекись водорода, фторид аммония, этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевую соль при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%: фторид аммония - 0,3-1,5, этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевая соль - 3-10, перекись водорода - 3-15, дистиллированная вода - остальное. В способе обработку покрытия в растворе можно проводить в течение Тоб=40-180 мин.

Вышеуказанный подбор ингредиентов раствора для обработки и параметров технологического процесса позволяет полностью исключить использование каких-либо электрохимических и механических процессов для удаления покрытия (полного или частичного снятия его с поверхности (если необходимо)). Удаление покрытия происходит путем его травления в вышеуказанном растворе, причем подложка изделия остается неповрежденной.

Основные особенности химических процессов, связанных с удалением покрытия, состоят в следующем. Установлено, что присутствие перекиси водорода в растворе на основе фторида аммония и этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевой соли (Na-ЭДТА) в предлагаемом количественном соотношении инициирует химическое растворение покрытия из нитрида циркония без использования электроэнергии. При разложении перекиси образуется кислород, который окисляет ионы циркония (+3) в нитриде до высшей степени окисления (+4), которые затем легко реагируют с фторидом аммония и Na-ЭДТА с образованием растворимых в воде комплексных соединений. Равномерное выделение газообразного кислорода по всему покрытию обеспечивает равномерное растворение нитрида циркония.

При приготовлении растворов для удаления покрытия из нитрида циркония использовали следующие ингредиенты: дистиллированная вода по ГОСТ 6709, фторид аммония (NH4F) по ГОСТ 4518-75, перекись водорода (Н2О2) по ГОСТ 10929-76, этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевая соль (Na-ЭДТА) по ГОСТ 10652-73. Составы растворов приведены в таблице 1.

Порядок приготовления раствора был следующий: навеску фторида аммония и Na-ЭДТА растворяли в половине количества дистиллированной воды, нагревали до нужной температуры, затем вводили необходимое количество перекиси водорода и оставшуюся порцию дистиллированной воды.

Таблица 1
Составы приготовленных растворов
Наименование состава раствора Содержание ингредиентов, мас.%
NH4F Н2O2 Na-ЭДТА Вода
1 2 3 4 5
Состав 1 0,1 3 5 остальное
Состав 2 0,3 5 1 остальное
Состав 3 1,0 20 3 остальное
Состав 4 0,8 10 3 остальное
Состав 5 1,0 10 10 остальное
Состав 6 0,3 1 8 остальное
Состав 7 1,5 5 8 остальное
Состав 8 2,0 10 5 остальное
Состав 9 0,8 20 8 остальное
Состав 10 1,0 10 6 остальное

Обработка образцов велась в растворах, нагретых до температур Тоб в интервале от 50° до 80°C включительно. В ходе испытаний, например, использовались образцы с общей площадью покрытия 30 см2 на титановой подложке с толщиной в Н=18-20 мкм, с которых растворяли покрытие из нитрида циркония с использованием 100 г раствора. Результаты обработки образцов в растворе представлены в таблице 2.

Использовались также образцы из титана (типа ВТ1-00, ВТ1-0 по ГОСТ 19807-91) и других титановых сплавов, на которых были получены результаты, полностью идентичные результатам, приведенным в таблице 2.

Таблица 2
Результаты обработки образцов
Составы растворов Время обработки, мин Образцы
Титановый сплав ВТ-6 (ГОСТ 19807-91), площадь покрытия 30 см2, толщина покрытия 18 мкм Титановый сплав ВТ-8 (ГОСТ 19807-91), площадь покрытия 30 см2, толщина покрытия 20 мкм
1 180 Растворение покрытия отсутствует Растворение покрытия отсутствует
2 180 Растворение покрытия отсутствует Растворение покрытия отсутствует
3 60 Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки
4 60 Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений
5 40 Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений
6 180 Растворение покрытия отсутствует Растворение покрытия отсутствует
7 50 Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений
8 60 Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки
9 60 Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки Покрытие растворено неравномерно, на месте сколов идет травление подложки
10 60 Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений Покрытие растворено равномерно, подложка без изменений

По данным таблицы видно, что растворение покрытия отсутствует при содержании в растворе фторида аммония меньше 0,3%, Na-ЭДТА меньше 3%, перекиси водорода меньше 3%. При содержании в растворе перекиси водорода более 15% и фторида аммония более 1,5% происходит травление титановой подложки образцов. Повышение температуры раствора ускоряет процесс растворения покрытия, однако нагрев раствора более 80°C не целесообразен, так как кипение может привести к преждевременному разложению перекиси водорода и быстрой выработке раствора. Ведение процесса растворения при температурах ниже 50°C приводит к длительному (несколько часов) и неравномерному растворению покрытия.

Таким образом, по результатам испытаний наиболее эффективными будут растворы, содержащие в массовом отношении 0,3-1,5% фторида аммония, 3-10% Na-ЭДТА и 3-15% перекиси водорода, остальное - дистиллированная вода.

Предлагаемый способ позволяет вести процесс удаления защитного покрытия из нитрида циркония с деталей из титана и титановых сплавов без затрат электрической энергии, упростить ремонтную технологию и одновременно проводить обработку большого количества деталей.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 356.
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.670a

Способ получения монокристаллических изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией

Изобретение относится к металлургии. Способ включает отливку монокристаллической заготовки произвольной кристаллографической ориентации, ее травление на макроструктуру, определение ориентации заготовки как угла между ее геометрической осью и плоскостью выбранной кристаллографической ориентации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492025
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
Показаны записи 1-10 из 233.
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.670a

Способ получения монокристаллических изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией

Изобретение относится к металлургии. Способ включает отливку монокристаллической заготовки произвольной кристаллографической ориентации, ее травление на макроструктуру, определение ориентации заготовки как угла между ее геометрической осью и плоскостью выбранной кристаллографической ориентации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492025
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
+ добавить свой РИД