一种工件基体表面涂层的去除方法与流程

1.本技术涉及表面处理技术领域，尤其涉及一种工件基体表面涂层的去除方法。


背景技术：

2.航空发动机热端部件在服役中，承受着高温、高压的恶劣环境，目前国内外使用镍基高温合金来制作热端动叶和静叶，并在表面涂镀高温防护涂层进行保护，以增加抗氧化腐蚀性能，提高叶片寿命。
3.在新叶片制备出现质量缺陷和旧叶片服役修理时，需将表面的涂层剥离后重镀表面涂层；但现有涂层去除工艺有着涂层去除不均匀的缺点，也容易腐蚀基体材料造成基体损伤，影响涂层重镀后的叶片性能。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的问题，本技术提供了一种工件基体表面涂层的去除方法，操作简单便捷，能够有效去除基体表面的涂层，去除效率高，同时避免对工件基体的损伤。所述技术方案如下：
5.本技术提供了一种工件基体表面涂层的去除方法，包括：
6.通过酸性溶液对工件进行浸泡处理；所述酸性溶液包括硝酸、盐酸、钼酸盐和水。
7.进一步地，所述硝酸在所述酸性溶液中的浓度为100～300ml/l。
8.进一步地，所述盐酸在所述酸性溶液中的浓度为30～200ml/l。
9.进一步地，所述钼酸盐的浓度为5～100g/l。
10.进一步地，所述酸性溶液的ph为0.5～2.5。
11.进一步地，所述浸泡处理的温度为25～60℃。
12.进一步地，所述浸泡处理的时间为5～70min。
13.进一步地，在所述通过酸性溶液对工件进行浸泡处理之前，所述方法还包括：
14.对所述工件进行表面预处理。
15.进一步地，所述表面预处理包括喷砂处理，所述喷砂处理的喷砂压力为0.1～0.4mpa，喷砂时间为30～120s。
16.进一步地，所述工件的基体材料为镍基高温合金，所述残余涂层为渗铝涂层。
17.实施本技术，具有如下有益效果：
18.1、本技术采用包括硝酸、盐酸和钼酸盐在内的酸性溶液对工件进行浸泡处理，在酸性环境中将涂层材料中的金属元素溶解，同时通过钼酸盐提供的钼酸根离子加速金属元素的溶解，操作简单便捷，能够在避免工件基体损伤的情况下，有效去除基体表面的涂层，最快能够在10mi n内将涂层去除干净，去除效率高。
19.2、本技术通过表面预处理将工件表面可能存在的氧化层去除，并形成粗糙面，增大工件表面涂层与酸性溶液的接触面积，使得涂层更易被溶解去除，提升去除效率和去除有效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所使用的附图作简单的介绍，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
21.图1为本技术的一种可能的实施方式中工件表面涂层的去除方法的逻辑结构图；
22.图2为本技术的另一种可能的实施方式中工件表面涂层的去除方法的逻辑结构图；
23.图3为本技术提供的一个具体实施例中k465镍基高温合金的局部sem图；
24.图4为实施例1提供的经过不同时间的浸泡处理后工件的金相图；
25.图5为实施例2提供的经过不同时间的浸泡处理后工件的金相图；
26.图6为实施例3提供的经过不同时间的浸泡处理后工件的金相图。
具体实施方式
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了下述图示或下述描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.实施例1
30.本技术提供一种工件基体表面涂层的去除方法，如图1所示，该去除方法包括：
31.s1，通过酸性溶液对工件进行浸泡处理；所述酸性溶液包括硝酸、盐酸、钼酸盐和水。
32.具体地，在一个可选实施例中，该去除方法用于高温防护涂层，该工件为以镍基高温合金为基体材料、渗铝涂层为涂层的工件；其中，镍基高温合金中镍元素的质量分数大于等于50％，该镍基高温合金在650～1100℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化能力以及抗燃气腐蚀能力，且镍基高温合金不易被酸性溶液腐蚀，使得工件浸泡于酸性溶液中能够快速溶解涂层而避免对基体材料的腐蚀，极大地避免了工件基体的损伤。
33.具体地，渗铝涂层包括简单渗铝层和改性渗铝层，该渗铝涂层的主体组分包括ni-al化合物，该ni-al化合物为铝涂层/铝镀层与基体中的镍元素在高温下相互扩散形成的复合物集合体，在酸性溶液提供的酸性环境中，渗铝涂层中ni-al化合物与硝酸根发生反应，在氯离子的促进作用下，有利于反应正向进行，促进镍元素和铝元素溶解，以有效溶解ni-al化合物；同时，通过钼酸盐提供的钼酸根离子(moo
42-)加速镍元素和铝元素的溶解，在酸
性条件以及氯离子存在的条件下，促使渗铝涂层中的金属镍与钼酸根离子以及硝酸根发生反应生成三价镍离子(ni
3+
)，金属铝与钼酸根离子以及硝酸根发生反应生成铝离子(al
3+
)，大大提升涂层去除的有效性和效率。
34.可选地，改性渗铝层包括ptal涂层、alsiy涂层、mcraly涂层；其中，m为ni、co、cr、nico或nicr。
35.具体地，酸性溶液的ph为0.5～2.5，以使得钼酸根离子能够分别与金属铝和金属镍反应，有效转化为二氧钼根(moo
22+
)，加速镍元素与铝元素的溶解；可选地，酸性溶液的ph为0.8～2.2；还可选地，酸性溶液的ph为0.8～1.9；优选地，酸性溶液的ph为0.8～1.2，在强酸性环境中，能够进一步促进反应正向进行，提升反应速率，即提升涂层的溶解速率，涂层去除效果好，去除效率高。
36.具体地，硝酸在酸性溶液中的浓度为100～300ml/l，即硝酸在最终配制完成的酸性溶液中的浓度为100～300ml/l，能够有效溶解涂层，极大地降低涂层残留；可选地，硝酸在酸性溶液中的浓度为130～300ml/l；还可选地，硝酸在酸性溶液中的浓度为130～260ml/l。
37.具体地，配制酸性溶液的硝酸为浓硝酸，该浓硝酸的质量分数为60～75％；可选地，浓硝酸的质量分数为65～75％；还可选地，浓硝酸的质量分数为65～70％；例如，在一个具体实施例中，配制酸性溶液时采用质量分数为68％的浓硝酸，根据浓硝酸的质量分数与硝酸在酸性溶液中的浓度，确定浓硝酸的预设体积，并采用预设体积的浓硝酸进行酸性溶液的配制，以提升酸性溶液中硝酸浓度的精确性，有利于提升涂层去除的精确性与可靠性。
38.具体地，盐酸在酸性溶液中的浓度为30～200ml/l，即盐酸在最终配制完成的酸性溶液中的浓度为30～200ml/l，能够有效促进涂层的溶解，加速涂层去除，大大提升去除有效性和去除效率；可选地，盐酸在酸性溶液中的浓度为50～150ml/l；还可选地，盐酸在酸性溶液中的浓度为60～125ml/l。
39.具体地，配制酸性溶液的盐酸为浓盐酸，该浓盐酸的质量分数为30～45％；可选地，浓盐酸的质量分数为35～45％；还可选地，浓盐酸的质量分数为35～40％；例如，在一个具体实施例中，配制酸性溶液时采用质量分数为37％的浓盐酸，根据浓盐酸的质量分数与盐酸在酸性溶液中的浓度，确定浓盐酸的预设体积，并采用预设体积的浓盐酸进行酸性溶液的配制，以提升酸性溶液中盐酸浓度的精确性，能够配合硝酸进一步提升涂层去除的效率、精确性与可靠性。
40.在一个可选实施例中，钼酸盐包括钼酸锌、钼酸钠、钼酸镁和钼酸铵中的任一种；优选地，钼酸盐为钼酸铵，在酸性环境中发生反应生成气体溢出，避免金属离子在涂层或者基体表面的附着；例如，在一个具体实施例中，钼酸铵可选为四水钼酸铵，原料易得，成本低。
41.具体地，钼酸盐的浓度为5～100g/l，该钼酸盐的浓度为钼酸盐在配制的酸性溶液中的浓度，以使得钼酸盐能够有效与涂层中的金属发生反应，保证涂层能够完全被去除；可选地，钼酸盐的浓度为10～80g/l；还可选地，钼酸盐的浓度为10～60g/l；例如，在一个具体实施例中，钼酸盐为四水钼酸铵，该四水钼酸铵的浓度为20～40g/l，能够有效将涂层去除干净，反应效率也高。
42.另外，钼酸盐还能够在一定程度上对基体材料起到钝化保护作用，以避免酸性溶
液腐蚀基体；在其他可选实施例中，酸性溶液还包括基体保护组分，该基体保护组分用于对工件的基体材料进行钝化保护，以进一步保护基体材料不会被酸性溶液腐蚀，提升涂层去除的精确性与可靠性。
43.具体地，浸泡处理的温度为25～60℃，温度要求较低，易于调节；可选地，浸泡处理的温度为30～60℃；还可选地，浸泡处理的温度为30～50℃，操作简单方便，涂层去除效果好。
44.在一个选实施例中，浸泡处理的温度通过加热装置进行控制，该加热装置包括感应加热装置、换热装置、水热装置、蒸汽加热装置与红外加热装置中的任一种，例如，在一个具体实施例中，通过加热线圈对酸性溶液进行加热，控温方便且精度高，灵敏度也高，也有利于降低成本。
45.具体地，浸泡处理的时间为5～70mi n；可选地，浸泡处理的时间为8～60mi n；还可选地，浸泡处理的时间为8～45mi n；优选地，浸泡处理的时间为8～30mi n；例如，在一个具体实施例中，浸泡时间可选为20mi n，既能够有效将涂层去除干净，又避免耗时过长，节省时间、能源和成本。
46.具体地，如图2所示，在一个可选实施例中，在所述通过酸性溶液对工件进行浸泡处理之前，所述方法还包括：
47.s201，对所述工件进行表面预处理。
48.其中，表面预处理的对象为工件的涂层表面，即对涂层进行表面预处理，该表面预处理用于去除涂层表面可能存在的涂层氧化物，尤其是经过高温(1000℃以上)服役后的涂层表面，避免涂层氧化物影响浸泡处理过程中涂层的溶解，极大地提升去除效率与去除有效性，提升去除可靠性。
49.表面预处理还用于活化涂层表面，增加涂层表面的微观表面面积，使得涂层表面更加毛糙，形成粗糙面，使该涂层的材料更易溶解于酸性溶液中，有利于缩短浸泡处理的耗时，降低浸泡处理的难度，提升去除有效性，也节省成本。
50.具体地，表面预处理包括喷砂处理，通过该喷砂处理能够有效去除涂层表面的氧化物并活化涂层表面；可选地，喷砂处理的喷砂压力为0.1～0.4mpa，喷砂时间为30～120s，快速有效地去除表面氧化物并形成粗糙面；还可选地，喷砂处理的喷砂压力为0.15～0.35mpa，喷砂时间为30～105s；优选地，第一表面喷砂处理的喷砂压力为0.15～0.3mpa，喷砂时间为30～90s。
51.具体地，喷砂处理的喷砂方式可选为干喷砂，喷砂颗粒的主体材料可选地包括氧化铝，耐高温性能好；优选地，喷砂颗粒包括白刚玉和棕刚玉中的至少一种。
52.可选地，喷砂处理的喷砂颗粒粒径为80～160目；还可选地，喷砂颗粒粒径为100～150目。
53.可选地，喷砂处理的喷砂角度为20～60
°
，喷砂工作距离为8～12cm。
54.具体地，在所述通过酸性溶液对工件进行浸泡处理之前，所述方法还包括：
55.对所述工件进行第一清洁处理。
56.进一步地，在对工件进行表面预处理之前，对工件进行第一清洁处理。
57.其中，第一清洁处理用于去除工件表面的灰尘和污渍等杂质，即去除涂层表面的灰尘和污渍，避免涂层表面沾染杂质而影响后续涂层的有效去除；在一个可选实施例中，通
过洗涤剂对该工件进行第一清洁处理，时间为15～45min，以充分去除涂层表面的杂质，可靠性好；还可选地，第一清洁处理的时间为20～40min。
58.具体地，在所述通过酸性溶液对工件进行浸泡处理之后，所述方法还包括：
59.对所述工件进行第二清洁处理，得到工件基体。
60.其中，第二清洁处理用于去除工件表面残留的酸性溶液，以得到去除涂层后洁净的工件基体；在一个可选实施例中，第二清洁处理采用冷水和热水，冷水的温度为0～20℃，热水的温度为70～80℃；通过冷水和热水分别对该浸泡处理后的工件进行浸泡和冲洗，洗去浸泡处理后的工件表面残留的酸性溶液，清洁效率高，清洁效果好，且成本低。
61.在一个具体实施例中，如图3所示，选择基体材料为k465镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金、涂层为alsiy涂层的高压涡轮叶片作为待处理的工件，其中，图3底部为工件的基体，基体上层为基体与涂层的互扩散层，互扩散层上方为涂层的富铝层，按照上述工件表面涂层的去除方法进行处理，具体步骤如下：
62.采用工业洗涤剂对高压涡轮叶片进行第一清洗处理，时间为30min；
63.采用150目白玉刚和干喷砂方式，对该工件的表面进行第一表面喷砂处理，喷砂压力0.2mpa，喷砂角度45
°
，喷砂时间45s；
64.通过酸性溶液对高压涡轮叶片进行浸泡处理，温度为40℃，时间为60mi n；其中，酸性溶液包括200m l/l浓硝酸(68％)、90ml/l浓盐酸(37％)、25g/l四水钼酸铵和水；
65.通过冷水和热水浸泡冲洗，得到工件基体。
66.分别在浸泡时间为10mi n、20mi n、30mi n和60mi n时取样，对取样的样品进行金相检测，以检测工件表面涂层的去除情况以及基体的腐蚀情况，检测结果如图4所示，可见，在10mi n时，涂层只有极少量的残留，残留量可忽略不计，在20mi n内涂层已完全去除，而直至浸泡60mi n时，仍未出现基体的腐蚀。
67.实施例2
68.选择基体材料为k465镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金、涂层为al siy涂层的高压涡轮叶片作为待处理的工件，按照上述工件表面涂层的去除方法进行处理，具体步骤如下：
69.采用工业洗涤剂对高压涡轮叶片进行第一清洗处理，时间为30mi n；
70.采用150目白玉刚和干喷砂方式，对该工件的表面进行第一表面喷砂处理，喷砂压力0.2mpa，喷砂角度45
°
，喷砂时间45s；
71.通过酸性溶液对高压涡轮叶片进行浸泡处理，温度为38℃，时间为60mi n；其中，酸性溶液包括155m l/l浓硝酸(68％)、75ml/l浓盐酸(37％)、26g/l四水钼酸铵和水；
72.通过冷水和热水浸泡冲洗，得到工件基体。
73.分别在浸泡时间为15mi n、30mi n和60mi n时取样，对取样的样品进行金相检测，以检测工件表面涂层的去除情况以及基体的腐蚀情况，检测结果如图5所示，可见，在15mi n时，大部分涂层已被去除，残余少量涂层，在30mi n内涂层已完全去除，而直至浸泡60mi n时，仍未出现基体的腐蚀。
74.实施例3
75.选择基体材料为k465镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金、涂层为al siy涂层的高压涡轮叶片作为待处理的工件，按照上述工件表面涂层的去除方法进行处理，具体步骤
如下：
76.采用工业洗涤剂对高压涡轮叶片进行第一清洗处理，时间为30mi n；
77.采用150目白玉刚和干喷砂方式，对该工件的表面进行第一表面喷砂处理，喷砂压力0.2mpa，喷砂角度45
°
，喷砂时间45s；
78.通过酸性溶液对高压涡轮叶片进行浸泡处理，温度为45℃，时间为60mi n；其中，酸性溶液包括230ml/l浓硝酸(68％)、100m l/l浓盐酸(37％)、40g/l四水钼酸铵和水；
79.通过冷水和热水浸泡冲洗，得到工件基体。
80.分别在浸泡时间为10mi n、20mi n、30mi n和60mi n时取样，对取样的样品进行金相检测，以检测工件表面涂层的去除情况以及基体的腐蚀情况，检测结果如图6所示，可见，在20mi n时，涂层只有极少量的残留，在30mi n时涂层已完全去除，而直至浸泡60mi n时，仍未出现基体的腐蚀。
81.本技术采用由硝酸、盐酸、钼酸盐和水组成的酸性溶液对工件进行浸泡处理，所需温度低，浸泡时间短，能够在基体无损的情况下去除涂层，最快能够达到在10分钟内即可将涂层全部去除，高效精确，配合表面预处理，能够进一步提升涂层去除效率与去除效果。
82.以上所描述的仅为本技术的一些实施例而已，并不用于限制本技术，本行业的技术人员应当了解，本技术还会有各种变化和改进，任何依照本技术所做的修改、等同替换和改进都落入本技术所要求的保护的范围内。

技术特征：
1.一种工件基体表面涂层的去除方法，其特征在于，包括：通过酸性溶液对工件进行浸泡处理；所述酸性溶液包括硝酸、盐酸、钼酸盐和水。2.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述硝酸在所述酸性溶液中的浓度为100～300ml/l。3.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述盐酸在所述酸性溶液中的浓度为30～200ml/l。4.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述钼酸盐的浓度为5～100g/l。5.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述酸性溶液的ph为0.5～2.5。6.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述浸泡处理的温度为25～60℃。7.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述浸泡处理的时间为10～90min。8.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，在所述通过酸性溶液对工件进行浸泡处理之前，所述方法还包括：对所述工件进行表面预处理。9.根据权利要求8所述的去除方法，其特征在于，所述表面预处理包括喷砂处理，所述喷砂处理的喷砂压力为0.1～0.4mpa，喷砂时间为30～120s。10.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述工件的基体材料为镍基高温合金，所述涂层为渗铝涂层。

技术总结
本申请公开了一种工件基体表面涂层的去除方法，包括通过酸性溶液对工件进行浸泡处理；所述酸性溶液包括硝酸、盐酸、钼酸盐和水。本申请采用包括硝酸、盐酸和钼酸盐的酸性溶液对工件进行浸泡处理，在酸性环境中将涂层材料中的金属元素溶解，同时通过钼酸盐提供的钼酸根离子加速金属元素的溶解，操作简单便捷，能够在避免工件基体损伤的情况下，有效去除基体表面的涂层，去除效率高。去除效率高。去除效率高。


技术研发人员：邵明嘉 徐进 李晓
受保护的技术使用者：上海涵涌科技有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/8/5