PROCEDIMIENTO PARA ELIMINAR EL RECUBRIMIENTO DE BARRERA TÉRMICA.
Un procedimiento de eliminación de al menos una porción de un recubrimiento cerámico (18) de un componente (10),
comprendiendo el procedimiento la etapa de exponer la porción del recubrimiento cerámico (18) a una disolución acuosa que comprende bifluoruro de amonio en una cantidad de 20 a 70 gramos por litro de disolución y ácido acético en una cantidad de 10 a 20 gramos por litro de disolución
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E01300342.
Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: Brooks,William Clarke.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 16 de Enero de 2001.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C23C4/02 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 4/00 Revestimiento por pulverización del material de revestimiento en estado fundido, p. ej. por pulverización a la llama, con plasma o por descarga eléctrica (soldadura de recarga B23K, p. ej. B23K 5/18, B23K 9/04). › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. por revestimiento de partes determinadas de la superficie.
- C23G1/10 C23 […] › C23G LIMPIEZA O DESENGRASADO DE MATERIALES METALICOS POR METODOS QUIMICOS NO ELECTROLITICOS (composiciones de pulimento C09G; detergentes en general C11D). › C23G 1/00 Limpieza o decapado de materiales metálicos con soluciones o sales fundidas (con solventes orgánicos C23G 5/02). › otros metales pesados.
Clasificación PCT:
- C23F1/44 C23 […] › C23F LEVANTAMIENTO NO MECANICO DE MATERIAL METALICO DE LAS SUPERFICIES (trabajo del metal por electroerosión B23H; despulido por calentamiento a la llama B23K 7/00; trabajo del metal por láser B23K 26/00 ); MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS; MEDIOS PARA IMPEDIR LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL (tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F ); PROCESOS EN MULTIPLES ETAPAS PARA EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE MATERIALES METALICOS UTILIZANDO AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO POR LA CLASE C23 Y AL MENOS UN PROCESO CUBIERTO BIEN POR LA SUBCLASE C21D BIEN POR LA SUBCLASE C22F O POR LA CLASE C25. › C23F 1/00 Decapado de materiales metálicos por medios químicos. › Composiciones para el levantamiento de materiales metálicos de un sustrato metálico de composición diferente.
- C23G1/10 C23G 1/00 […] › otros metales pesados.
- F01D5/28 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR. › F01D MAQUINAS O MOTORES DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO, p. ej., TURBINAS DE VAPOR (motores de combustión F02; máquinas o motores de líquidos F03, F04; bombas de desplazamiento no positivo F04D). › F01D 5/00 Alabes; Organos de soporte de álabes (alojamiento de los inyectores F01D 9/02 ); Calentamiento, aislamiento térmico, refrigeración, o dispositivos antivibración en los álabes o en los órganos soporte. › Empleo de materiales específicos; Medidas contra la erosión o la corrosión.
Clasificación antigua:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2362862_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
La presente invención se refiere a procedimientos para eliminar recubrimientos cerámicos. Más particularmente, la presente invención se refiere a un procedimiento para eliminar una capa de material cerámico termoaislante, tal como circonia estabilizada por itria (YSZ), de la superficie de un componente previsto para servicio a altas temperaturas tal como un componente de motor de turbina de gas.
Los componentes localizados en ciertas secciones de motores de turbina de gas tales como la turbina, el combustor y el incrementador están frecuentemente térmicamente aislados con una capa cerámica con el fin de reducir sus temperaturas de servicio, que permite que el motor opere más eficientemente a mayores temperaturas. Estos recubrimientos, frecuentemente denominados en lo sucesivo recubrimientos de barrera térmica (TBC), deben tener baja conductividad térmica, adherirse fuertemente al artículo y seguir siendo adherentes durante muchos ciclos de calentamiento y refrigeración.
Los sistemas de recubrimiento que pueden satisfacer los requisitos anteriores normalmente incluyen un recubrimiento de enlace metálico que adhiere la capa cerámica termoaislante al componente. Se han empleado generalizadamente óxidos metálicos tales como circonia (ZrO2) parcialmente o completamente estabilizada por itria (Y2O3), magnesia (MgO) u otros óxidos como el material para la capa cerámica termoaislante. La capa cerámica se deposita normalmente por pulverización de plasma en aire (APS), pulverización de plasma a baja presión (LPPS) o una técnica de deposición física de vapor (PVD) tal como deposición física de vapor por haz de electrones (EBPVD) que proporciona una estructura de grano columnar tolerante a la tensión. Los recubrimientos de enlace están normalmente formados de un recubrimiento por difusión resistente a la oxidación tal como un aluminuro de difusión
o aluminuro de platino, o una aleación resistente a la oxidación tal como MCrAlY (en la M es hierro, cobalto y/o níquel). Los recubrimientos de aluminuro se diferencian de los recubrimientos de MCrAlY en que los primeros son principalmente compuestos intermetálicos de aluminuro, mientras que los últimos son una disolución sólida metálica que contiene una mezcla de fases que incluye βNiAl.
Aunque se han hecho avances significativos con materiales de recubrimiento y procedimientos para producir tanto el recubrimiento de enlace medioambientalmente resistente como la capa cerámica termoaislante, en ciertas circunstancias existe el requisito inevitable de eliminar y sustituir la capa cerámica. Por ejemplo, la eliminación puede exigirse por daño por erosión o impacto a la capa cerámica durante la operación del motor o por un requisito de reparar ciertas características tales como la longitud de la punta de un álabe de turbina. La eliminación de la capa cerámica también puede exigirse durante la fabricación de componentes para tratar tales problemas como defectos en el recubrimiento, daño por manipulación y la necesidad de repetir operaciones de fabricación no relacionadas con el recubrimiento que requieren la eliminación de la cerámica, por ejemplo, operaciones de mecanizado por descarga eléctrica (EDM).
Los actuales procedimientos de reparación del estado de la técnica producen frecuentemente la eliminación del sistema de TBC completo, es decir, tanto la capa cerámica como el recubrimiento de enlace, tras lo cual el recubrimiento de enlace y la capa cerámica deben redepositarse. Un procedimiento tal es usar abrasivos en procedimientos tales como granallado, bruñido al vapor y limpieza a presión con perlas de vidrio, cada uno de los cuales es un procedimiento lento y laborioso que erosiona la capa cerámica y el recubrimiento de enlace, además de la superficie del sustrato debajo del recubrimiento. Con uso repetido, estos procedimientos destruyen eventualmente el componente reduciendo el espesor de pared del componente. Esta desventaja es particularmente grave con recubrimientos de enlace de aluminuro de difusión que tienen una zona de difusión que se extiende en la superficie del sustrato del componente. El daño a los recubrimientos de enlace de aluminuro de difusión generalmente se produce por la fractura de fases frágiles en la zona de difusión tales como las fases de PtAl2 de un recubrimiento de enlace de aluminuro de platino, o en la capa de aditivos que es la capa de recubrimiento de enlace externa que contiene una fase intermetálica medioambientalmente resistente MAI en la que M es hierro, níquel o cobalto, dependiendo del material del sustrato. El daño es particularmente probable cuando se trata un componente refrigerado con aire tal como un álabe de turbina cuyas superficies aerodinámicas incluyen orificios de refrigeración de los que se descarga aire de refrigeración para refrigerar las superficies externas del álabe.
Por consiguiente, se han realizado grandes esfuerzos para desarrollar procedimientos no abrasivos para eliminar recubrimientos cerámicos. Un procedimiento tal es un procedimiento en autoclave en que el recubrimiento cerámico se expone a temperaturas y presiones elevadas en presencia de un compuesto cáustico. Se ha encontrado que este procedimiento debilita suficientemente el enlace químico entre las capas cerámica y de óxido de recubrimiento de enlace para permitir la eliminación de la capa cerámica, mientras que dejan la capa de enlace intacta. Sin embargo, un equipo de autoclave adecuado es caro y las técnicas de tratamiento en autoclave no han podido eliminar la cerámica de los orificios de refrigeración de un álabe de turbina refrigerado con agua.
El documento US 3.622.391 desvela un procedimiento de desprendimiento de recubrimientos de aluminuro de aleaciones basadas en cobalto y níquel en el que uno de los productos químicos utilizados es bifluoruro de amonio. Se desvela un procedimiento de volver a recubrir el que precisamente se eliminan el óxido u otros productos de corrosión, mientras que queda un recubrimiento por difusión residual intacto.
Por consiguiente, lo que se necesita es un procedimiento que pueda eliminar una capa cerámica de un componente sin dañar un sustrato subyacente que incluye cualquier recubrimiento de enlace usado para adherir la capa cerámica.
Según un primer aspecto de la invención se proporciona un procedimiento de eliminación de al menos una porción de un recubrimiento cerámico de un componente, comprendiendo el procedimiento la etapa de exponer la porción del recubrimiento cerámico a una disolución acuosa que comprende bifluoruro de amonio en una cantidad de 20 a 70 gramos por litro de disolución y ácido acético en una cantidad de 10 a 20 gramos por litro de disolución.
La etapa de exposición puede comprender sumergir el componente en la disolución.
La etapa de exposición puede comprender adicionalmente dirigir energía ultrasónica al recubrimiento cerámico mientras que el componente está sumergido en la disolución.
La disolución puede comprender 0,05 a 0,2 por ciento en volumen de agente humectante.
El agente humectante puede comprender aproximadamente 1 a 3 por ciento en peso de polietilenglicol, siendo el resto esencialmente octilfenoxipolietoxietanol.
La etapa de exposición puede comprender adicionalmente calentar el componente y la disolución a aproximadamente 60ºC a aproximadamente 68ºC.
El componente puede comprender adicionalmente un recubrimiento de enlace metálico que adhiere el recubrimiento cerámico al componente, y en el que la disolución puede no eliminar el recubrimiento de enlace.
El recubrimiento de enlace puede ser un aluminuro de difusión.
El procedimiento puede comprender adicionalmente la etapa de depositar un material cerámico sobre una superficie del componente expuesto cuando se eliminó la porción del recubrimiento cerámico.
El componente puede ser un componente de un motor de turbina de gas.
Según un segundo aspecto de la invención se proporciona un procedimiento de eliminación de una capa de YSZ termoaislante de un componente de motor de turbina de gas sin eliminar un recubrimiento de enlace metálico sobre una superficie del componente que adhiere la capa de YSZ al componente, comprendiendo el procedimiento la etapa de sumergir el componente en una disolución acuosa que comprende bifluoruro de amonio en una cantidad de 20 a 70 gramos por litro de disolución, 10 a 20 gramos de ácido acético por litro de disolución y un agente humectante que contiene 1 a 3 por ciento en peso de polietilenglicol,... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento de eliminación de al menos una porción de un recubrimiento cerámico (18) de un componente
(10), comprendiendo el procedimiento la etapa de exponer la porción del recubrimiento cerámico (18) a una
disolución acuosa que comprende bifluoruro de amonio en una cantidad de 20 a 70 gramos por litro de disolución y
5 ácido acético en una cantidad de 10 a 20 gramos por litro de disolución.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de exposición comprende sumergir el componente (10) en la disolución.
3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa de exposición comprende además dirigir energía ultrasónica al recubrimiento cerámico (18) mientras que el componente (10) está sumergido en la disolución. 4. Un procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la disolución comprende además un agente humectante en una cantidad de 0,05 a aproximadamente 0,2 por ciento en volumen.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que el recubrimiento cerámico comprende una capa de YSZ termoaislante (18) sobre un componente de motor de turbina de gas (10) y un recubrimiento de enlace metálico (16) sobre una superficie del componente (10) que adhiere la capa de YSZ (18) al componente (10), comprendiendo el procedimiento además la etapa de sumergir el componente (10) en la disolución acuosa, conteniendo el agente humectante 1 a 3 por ciento en peso de polietilenglicol, siendo el resto esencialmente octilfenoxipolietoxietanol, llevándose a cabo el procedimiento sin eliminar el recubrimiento de enlace metálico.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la disolución comprende 30 a 40 gramos de bifluoruro de amonio por litro de disolución y 0,1 a 0,2 por ciento en volumen de agente humectante. 7. Un procedimiento según la reivindicación 5 ó 6, en el que la etapa de inmersión comprende además calentar el componente (10) y la disolución a una temperatura en el intervalo de 60ºC a 68ºC.
Patentes similares o relacionadas:
Elemento deslizante y método de producción de elemento deslizante, del 1 de Abril de 2020, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Un elemento deslizante caracterizado por que el elemento deslizante comprende: una capa de soporte compuesta de un primer material metálico basado en Fe; […]
Método para producir un material de embalaje recubierto, del 28 de Agosto de 2019, de MAYR-MELNHOF KARTON AG: Método para producir un material de embalaje recubierto , en particular un laminado, que comprende al menos las etapas de: a) proporcionar un sustrato […]
Procedimiento de fabricación de una pieza de aeronave que incluye un substrato y una pieza que incluye un substrato cubierto con una capa de recubrimiento, del 14 de Agosto de 2019, de Safran Landing Systems: Procedimiento de fabricación de una pieza que incluye un substrato metálico (Sub) al menos parcialmente cubierto con una capa de recubrimiento […]
Procedimiento para la deposición galvánica de revestimientos de cinc y de aleación de cinc a partir de un baño de recubrimiento alcalino con degradación reducida de aditivos de baño orgánicos, del 15 de Mayo de 2019, de DR.ING. MAX SCHLÖTTER GMBH & CO. KG: Procedimiento para la deposición galvánica de revestimientos de cinc-níquel a partir de un baño de recubrimiento alcalino con electrolitos de cinc-níquel y aditivos […]
Pulverización térmica de materiales cerámicos, del 29 de Noviembre de 2018, de SERAM COATINGS AS: Un proceso para pulverizar térmicamente partículas cerámicas recubiertas con óxido metálico sobre un sustrato que comprende: (i) obtener una pluralidad […]
Sistema de protección balística, del 15 de Noviembre de 2018, de RHEINMETALL WAFFE MUNITION GMBH: Utilización de una capa de cermet, aplicada sobre el material de base y/o el sustrato , como capa de protección de efecto balístico en un sistema de protección balística […]
Cuerpo base de un objeto revestido, del 29 de Noviembre de 2017, de Swiss Diamond International SA: Cuerpo base de un objeto , preferentemente metálico, provisto de un revestimiento , en particular, utensilio de cocina ,caracterizado […]
Útil de bruñido, del 28 de Junio de 2017, de Hahn, Karlheinz: Útil de bruñido con un porta-rodillos que sobresale en una dirección de avance (V), en el que en una dirección circunferencial están dispuestos […]