Раствор для очистки от высокотемпературных отложений деталей из сплавов титана

 

Изобретение относится к области химической очистки металлических поверхностей, в частности, для очистки деталей газотурбинных двигателей. Для очистки поверхностей деталей из сплавов титана используют водный раствор, содержащий 180,0-200,0 г/л серной кислоты; 20,0-70,0 г/л персульфата аммония и 2·10^-5-8·10^-5г/л диоксида теллура. Предложенный раствор позволяет за 10-15 мин при 40-50°С полностью очистить поверхности деталей. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области химической очистки металлических поверхностей, преимущественно очистке деталей из сплавов титана от высокотемпературных отложений, в частности, к растворам для очистки деталей, газотурбинных двигателей (ПГД).

При эксплуатации ГТД детали из сплавов титана, расположенные в проточной части двигателя, контактируют с газовым потоком при высокой температуре. Так, например, заслонка из сплава ВТ-8 при работе двигателя нагревается до 250^oC. Продукты неполного сгорания топлива и оксиды образуют плотные высокотемпературные отложения на поверхности деталей. В процессе ремонта ГТД возникает необходимость удаления высокотемпературных отложений для восстановления параметров деталей из сплавов титана и повторного их использования.

Известен состав для очистки поверхности деталей из титана и его сплавов от оксидных пленок (А.с. N 1294872, М. кл.⁴ C 23 G 1/28, 1987), представляющий собой расплав персульфата аммония. Процесс очистки, включающий 4 операции, проводят при нагревании 300 - 340^oC в расплаве персульфата аммония, затем проводят промывание водой для удаления застывшего расплава персульфата аммония, затем помещают в ванну с 30 - 40% раствором серной кислоты при 60 - 70^oC.

Однако для очистки от высокотемпературных отложений деталей из сплавов титана указанный состав неприменим, так как высокотемпературные отложения не растворяются полностью в расплавленном персульфате аммония. Кроме того, недостатком указанного состава является то, что его применение требует использования серной кислоты повышенной концентрации, выполнения большого числа операций, необходимости нагревания до 300 - 340^oC, что не исключает возможности воспламенения титановых деталей.

Известен раствор для электрохимического полирования титановых сплавов, включающий серную и плавиковую кислоты, глицерин, хромин и оксипропилированный продукт оксиэтилирования этилендиамина (А.с. N 1186713, М. кл.⁴ C 25 F 3/18, 1985). Однако для химической очистки поверхности деталей из сплавов титана он неприменим, так как высокотемпературные отложения не удаляются после обработки в указанном растворе. Кроме того, недостатком указанного раствора является многокомпонентность и наличие сложных органических соединений, а также необходимость использования электрического тока и сложных устройств.

В настоящее время на ремонтных предприятиях очистку деталей из титановых сплавов проводят в растворе лабомида 203 (100 г/л) (Руководство по ремонту двигателей ТВ2-117А. - М.: Машиностроение, 1974 г.). Однако при использовании указанного раствора качество очистки недостаточное, процент полностью очищенных от высокотемпературных отложений деталей не превышает 70% и на очищенных деталях имеется белый налет.

Известен раствор для электрохимической обработки сплавов титана, включающий (г/л): серную кислоту 220 - 250, соляную кислоту 30 - 50, тиомочевику 0,1 - 0,3, селенистую кислоту 0,03 - 0,05 (A.c. N 1370158, М. кл.⁴ C 25 F 3/00, 1978). Однако как для химической, так и для электрохимической очистки от высокотемпературных отложений деталей из титановых сплавов указанный раствор неприменим, так как высокотемпературные отложения не растворяются и поверхность деталей полностью не очищается.

Наиболее близким к заявляемому является водный раствор для обработки деталей из сплавов титана, содержащий по крайней мере 25 г/л серной кислоты и по крайней мере 5 г/л плавиковой кислоты. (Заявка PCT 89/11554, кл. C 23 G 1/10, 1989).

Предлагаемое изобретение направлено на повышение качества очистки от высокотемпературных отложений поверхности деталей из сплавов титана.

Это достигается тем, что предлагаемьй водный раствор, содержащий серную кислоту, дополнительно содержит персульфат аммония, диоксид теллура и воду при следующем соотношении компонентов (г/л): Серная кислота - 180,0-200,0 Персульфат аммония - 20,0 - 70,0 Диоксид теллура - 2·10^-5-8·10^-5 Качественный и количественный состав раствора выбран на основе экспериментальных результатов и обусловлен наличием преимуществ перед прототипом - обеспечением 100% очистки деталей от высокотемпературных отложений. Введение диоксида теллура и персульфата аммония в указанных соотношениях способствует размягчению высокотемпературных отложений. Диоксид теллура действует, таким образом, при малых концентрациях, предупреждая образование оксидной пленки на поверхности очищаемой детали. При содержании диоксида теллура менее 2·10^-5 г/л и персульфата аммония менее 20,0 г/л высокотемпературные отложения не удалялись. Содержание диоксида теллура более 8·10^-5 г/л и персульфата аммония более 70,0 г/л нецелесообразно, так как это не влияет далее на качество очистки. Серная кислота взаимодействует с высокотемпературными отложениями в присутствии диоксида теллура и персульфата аммония. При содержании серной кислоты менее 180,0 г/л высокотемпературные отложения не удалялись полностью, добавление серной кислоты более 200,0 г/л вызывало коррозию основного материала. Температура раствора обусловлена свойствами предлагаемого состава. При температуре ниже 40^oC удаление высокотемпературных отложений не происходит полностью, повышение температуры раствора более 50^oC вызывало коррозию основного материала.

Пример. Были приведены сравнительные испытания предлагаемого и известных составов. Предлагаемый водный раствор готовили простым смешением компонентов, соотношение которых указано в таблице. Затем детали из сплавов титана помещали в раствор при температуре от 35 до 55^oC, выдерживали от 3 до 15 минут (таблица), извлекали из раствора, промывали в воде. Степень очистки оценивали с помощью поляризационного микроскопа.

Сравнительная оценка очистки показывает, что известные составы не удаляют полностью высокотемпературные отложения с поверхности деталей из сплавов титана. Даже повторная очистка не дала положительных результатов при использовании известных составов.

Полученные результаты подтверждают, что предлагаемый раствор для очистки от высокотемпературных отложений из сплавов титана более эффективен и обеспечивает технический результат - повышение качества очистки.

Предлагаемый водный раствор при оптимальном соотношении компонентов (г/л): серная кислота - 180,0 - 200,0; персульфат аммония - 20,0 - 70,0; диоксид теллура - 2·10^-5 - 8·10^-5, позволяет осуществить химическую очистку деталей от высокотемпературных отложений по простой технологии на стандартном оборудовании, используя доступные недорогостоящие реагенты. При этом получается светлая, чистая, без отложений поверхность, степень очистки составляет 100% за 5-10 минут при 40 - 50^oC.

Предлагаемый состав для очистки деталей из сплавов титана может быть использован при ремонте двигателей на предприятиях авиационной промышленности, в металлургии и других отраслях, использующих сплавы титана.

Раствор для очистки деталей из сплавов титана прошел испытания на ремонтном авиапредприятии. Претензий к состоянию поверхности деталей после очистки не было.

Формула изобретения

Водный раствор для очистки от высокотемпературных отложений деталей из сплавов титана, содержащий серную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит персульфат аммония и диоксид теллура при следующем соотношении компонентов, г/л: Серная кислота - 180,0 - 200,0 Персульфат аммония - 20,0 - 70,0 Диоксид теллура - 2 · 10^-5 - 8 · 10^-5

РИСУНКИ

Рисунок 1