Способ удаления покрытий из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов
Владельцы патента RU 2471017:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)
Изобретение относится к технологии снятия защитных покрытий, в частности для удаления покрытия из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток компрессора. Способ включает предварительное измерение микротвердости покрытия и последующую обработку в растворе состава, мас.%: азотная кислота 38,5-40,5, плавиковая кислота 59,2-61,4, фениламин 0,1-0,3. При этом обработку в указанном растворе выполняют до разрыхления покрытия без его полного удаления, после чего обработанное покрытие удаляют путем механического полирования, при этом о разрыхлении покрытия из нитрида титана судят по величине его микротвердости Н исходя из следующей зависимости: Н/Н0=k, где k=0,45-0,55 - эмпирический коэффициент, Н0 - исходная микротвердость покрытия до погружения в травильный раствор, кгс/мм2. В результате обработки достигается повышение качества поверхности при удалении покрытия из нитрида титана с поверхности изделий из титановых сплавов с обеспечением шероховатости подложки Ra 0,2…0,4 мкм. 1 пр.
Изобретение относится к технологии снятия защитных покрытий, в частности для удаления покрытия из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток компрессора.
Известен способ удаления поверхностного слоя с изделия [патент РФ №2071507, C23F 4/00, 1997 г.], включающий воздействие на покрытие струи жидкости, вытекающей из сопла под давлением 1406,2…4218,6 кг/см2, причем в качестве жидкости используется вода или жидкость на основе воды, имеющая вязкость 0,25…0,50 сП, при температуре от 25°С и давлении 1 атм. Струя в процессе обработки подается на изделие под углом 20…90°.
Недостатком указанного способа является его применимость только для удаления тех покрытий, прочность которых значительно меньше прочности подложки. В случае удаления покрытия из нитрида титана с поверхности титановых сплавов прочность покрытия сравнима с прочность подложки.
Известен способ удаления покрытия с металлической подложки [патент РФ №2094546, C25F 5/00, 1997 г.], включающий анодную обработку в нагретом электролите, содержащем неорганическую аммонийную соль с добавкой вещества органической и/или неорганической соли, при этом обработку ведут в течение 4…7 мин при 320…360 К, напряжении 180…340 В и плотности тока 1500…5000 А/дм2.
Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость ремонтного производства, связанная с использованием источников электропитания большой мощности и проведением процесса при высоких температурах рабочего электролита. Кроме того, в процессе такой анодной обработки может происходить не только окисление покрытия, но и активное окисление подложки детали, выполненной из вентильных металлов, таких как титан, цирконий, алюминий, магний и др., что приводит к ухудшению качества поверхностного слоя и изменению геометрических параметров детали.
Наиболее близким по технической сущности является способ удаления покрытий из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов [патент РФ №2396372, C23F 1/26, 1/44, 2010 г.], включающий обработку деталей с покрытием из нитрида титана в растворе состава, мас.%: азотная кислота - 38,5…40,5; плавиковая кислота - 59,2…61,4; фениламин - 0,1…0,3. Обработка выполняется 1…4 мин, при этом обеспечивается полное удаление покрытия и шероховатость поверхности подложки Ra 1,6…3,0 мкм.
Недостатком прототипа является невозможность обеспечить шероховатость подложки на уровне Ra 0,2…0,4 мкм, требуемую техническими условиями на изготовление лопаток компрессора, что вызвано активным взаимодействием компонентов предлагаемого травильного раствора с компонентами титанового сплава, из которого изготовлена деталь.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение качества поверхности при удалении покрытия из нитрида титана с поверхности титановых изделий за счет исключения контакта травильного раствора с подложкой.
Задача решается таким образом, что в способе удаления покрытий из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов, включающем погружение в раствор состава, мас.%: азотная кислота - 38,5…40,5; плавиковая кислота - 59,2…61,4; фениламин - 0,1…0,3, согласно изобретению обработку в указанном растворе выполняют только для разрыхления покрытия без его полного удаления, после чего обработанное покрытие удаляют путем механического полирования. О разрыхлении покрытия из нитрида титана судят по величине его микротвердости Н исходя из следующей зависимости:
H/H0=k,
где эмпирический коэффициент k=0,45…0,55;
Н0 - исходная микротвердость покрытия до погружения в травильный раствор.
Предлагаемый способ позволяет повысить качество поверхности ремонтируемых деталей из титановых сплавов при удалении покрытия из нитрида титана.
Предложенный способ может быть использован для удаления покрытия из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов, применяемых для изготовления лопаток компрессора авиационных двигателей и рабочих лопаток паровых турбин.
Пример конкретной реализации способа.
Рабочие лопатки компрессора из титанового сплава ВТ-6 с покрытием из нитрида титана подвергали химическому травлению. Перед проведением травления поверхность замковой части лопаток изолировали от воздействия травильного раствора путем нанесения на соответствующие поверхности не менее трех слоев кислотостойкого лака. На перовой части лопаток проводили измерение микротвердости, которая составила Н0=3000…3200 кгс/мм2. Далее лопатку погружали в раствор следующего состава, мас.%: азотная кислота (плотностью 1,4 г/см3) - 39; плавиковая кислота (плотность 1,155 г/см3) - 60,8; фениламин - 0,2 и выдерживали в нем до момента, когда выполнилось условие:
H/H0=k,
где эмпирический коэффициент k=0,50;
Н0 - исходная микротвердость покрытия до погружения в травильный раствор,
при этом измерение микротвердости Н проводилось периодически на лопатках, которые вынимали из травильного раствора. Далее лопатки нейтрализовали в щелочном растворе, промывали в проточной горячей и холодной воде. Для полного удаления обработанного покрытия лопатки подвергали механическому полированию войлочным кругом. По окончании полирования проводили визуальный контроль для определения отсутствия покрытия, с помощью профилометра измеряли шероховатость поверхности сплава. Измерениями установлено, что покрытие на поверхности лопаток отсутствует полностью, а шероховатость поверхности Ra составляет 0,2…0,4 мкм.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет за счет контроля микротвердости в процессе обработки деталей в травильном растворе достичь полного удаления покрытия из нитрида титана с поверхности деталей их титановых сплавов с обеспечением шероховатости поверхности Ra 0,2…0,4 мкм.
Способ удаления покрытий из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов, включающий обработку детали в травильном растворе состава, мас.%: азотная кислота 38,5-40,5, плавиковая кислота 59,2-61,4, фениламин 0,1-0,3, отличающийся тем, что обработку детали в указанном растворе проводят с измерением микротвердости покрытия до его разрыхления без полного удаления, после чего обработанное покрытие удаляют путем механического полирования, при этом о разрыхлении покрытия из нитрида титана судят по величине его микротвердости Н, исходя из следующей зависимости:
Н/Н0=k,
где k=0,45-0,55 - эмпирический коэффициент;
Н0 - исходная микротвердость покрытия до погружения в травильный раствор, кгс/мм2.
