[發明專利]從陶瓷基體復合材料去除阻隔涂層、粘合涂層和氧化物層的方法

有效

• 申請號: 201480047991.7
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105473821B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: J.韋弗;D.G.鄧
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/00
• 分類號: F01D5/00;C04B41/53;C04B41/91
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周李軍;林森

本公開總體上涉及去除陶瓷基體復合材料的涂層和粘合涂層的方法。更具體地，本公開涉及例如通過使陶瓷基體復合材料與至少一種氫氧化物在特定溫度下接觸并從所述陶瓷基體復合材料去除粘合涂層，從陶瓷基體復合材料去除粘合涂層的方法。

背景

本發明涉及從暴露于高溫的組件去除防護涂層，例如燃氣渦輪發動機組件。

對于燃氣渦輪發動機，持續尋求較高的運行溫度以便提高它們的效率。然而，當運行溫度增加時，發動機組件的高溫耐久性必須相應增加。在這方面，含硅材料作為基體材料或增強材料，目前用于高溫應用，例如燃燒室和燃氣渦輪發動機的其它熱區段組件，因為這些硅材料在較高溫度下運行的良好能力。

這樣的高溫材料，例如陶瓷、合金和金屬間化合物，為用于設計為在例如燃氣渦輪發動機、換熱器和內燃機的應用中在高溫下使用的結構提供有吸引力的性質。然而，這些應用的環境特征通常包含反應性物類例如水蒸汽，其在高溫下可能導致材料結構的顯著劣化。例如，水蒸汽已經顯示導致含硅材料的顯著表面凹陷和質量損失。水蒸汽與結構材料在高溫下反應以形成揮發性含硅物類，通常導致不可接受的高凹陷速率。

暴露于這些高溫的組件，例如燃氣渦輪發動機內的組件，通常包括防護涂層。例如，渦輪機葉片、渦輪機葉輪和葉片外的空氣密封通常包括一個或多個保護組件免受侵蝕、氧化、腐蝕等的涂層，從而提高耐久性和/或保持發動機的高效運行。

將環境阻隔涂層(EBC)涂敷到含硅材料及容易受反應性物類例如高溫水蒸汽侵蝕的其它材料。EBC通過阻止環境和材料表面之間的接觸而提供保護。涂敷到含硅材料的EBC例如設計成在高溫含水蒸汽環境中相對化學穩定。如U.S. 6,410,148所描述，一個示例性常規EBC系統包含涂敷到含硅基材的硅或二氧化硅粘合層；沉積在粘合層上方的包含富鋁紅柱石或富鋁紅柱石-堿土鋁硅酸鹽混合物的中間層；和沉積在中間層上方的包含堿土鋁硅酸鹽的頂層。在另一個實例中，U.S. 6,296,941，頂層是硅酸釔層而不是鋁硅酸鹽。示例性粘合層或粘合涂層公開于U.S. 6,299,988。

雖然已經用阻隔涂層材料和生產耐環境粘合涂層和阻隔涂層兩者的方法實現顯著進步，但還有在特定情況下去除和替代阻隔涂層和粘合涂層的不可避免的需求。例如，可能由于在發動機運行期間對陶瓷層的侵蝕或撞擊破壞，或由于需要修復某些特征（例如渦輪機葉尖長度）而需要去除。還可能在組件制造期間需要去除阻隔涂層和/或粘合涂層以解決問題，例如涂層缺陷、裝運損壞，和需要重復與無涂層相關的制造操作，所述制造操作需要去除阻隔涂層和/或粘合涂層，例如放電加工(EDM)操作。

當前技術的修復方法通常導致去除整個阻隔涂層系統，即阻隔涂層和粘合涂層兩者，其后必須再沉積粘合涂層和阻隔涂層。現有技術的用于去除阻隔涂層的研磨工藝通常涉及噴砂、氣流珩磨和玻璃丸噴丸，每一種都是緩慢、勞動密集的工藝過程，其侵蝕阻隔涂層和粘合涂層以及涂層下面的基材表面。在重復使用中，這些去除方法最終通過降低組件壁厚度而破壞組件。

因此，尤其需要新的和改進的方法，用于快速去除阻隔涂層和粘合涂層而不損傷下面的基材，例如陶瓷基體復合材料基材，例如燃氣渦輪發動機組件。

概述

本發明涉及用于暴露于高溫的組件（例如燃氣渦輪發動機組件）的防護涂層。更特別地，本發明涉及從陶瓷基體復合材料去除防護涂層，特別是這種涂層的快速化學去除。

本公開的一個方面是從陶瓷基體復合材料去除粘合涂層的方法，所述方法包含：使包含粘合涂層的陶瓷基體復合材料與至少一種氫氧化物，經過使所述氫氧化物反應所必需的足夠時間；和從所述陶瓷基體復合材料去除粘合涂層。在一個實施方案中，基本上全部粘合涂層從陶瓷基體復合材料組件去除，而不損傷陶瓷基體復合材料組件。在另一個實施方案中，氫氧化物選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鋰和氫氧化四甲銨。在一個具體實施方案中，氫氧化物是氫氧化鈉。在一個實施方案中，氫氧化物不是超臨界流體。