JP4874512B2 - 基材からアルミノケイ酸塩物質を除去する方法及びそれに用いる組成物 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、種々の基材からアルミノケイ酸塩型物質を除去するための方法に関する。特定の実施形態においては、アルミノケイ酸塩物質は、タービンエンジン部品上に蓄積する堆積物の形態である。例えば、除去されるアルミノケイ酸塩物質は、エーロフォイル表面上又は内部冷却流路内に存在する場合がある。

セラミック皮膜は、燃焼器等のタービンエンジン部品の種々の部分を断熱するために用いられる場合が多い。皮膜により、エンジンは高温下で効率良く作動することができる。このような皮膜の一例は、断熱皮膜（ＴＢＣ）であり、これはジルコニア系である場合が多く、イットリアのような材料で安定化される。このような皮膜は、熱伝導率が低く、部品に強固に付着し、多数回の加熱及び冷却サイクルにわたって付着したままである必要がある。

ＴＢＣは、金属性のボンド皮膜でもって基材に緊密に保持される場合が多い。通常、ボンド皮膜は、２つの種類、即ち、拡散皮膜又はオーバーレイ皮膜のうちの一方に属する。一般に、最新の拡散皮膜は、ニッケルアルミナイド、プラチナアルミナイド、又はニッケルプラチナアルミナイド等のアルミナイド型合金から形成される。典型的に、オーバーレイ皮膜は、ＭＣｒＡｌＹ組成を有するが、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、又はそれらの幾つかを組み合わせたものである。

ＴＢＣが曝される可能性がある高温かつ過酷な作動条件を考慮して、ＴＢＣは時々補修又は交換する必要がある。特許文献１に説明されているように、ＴＢＣは種々の状況で除去する必要がある。一例として、エンジン作動時の損傷、皮膜欠損、取扱い損傷等を挙げることができる。

ＴＢＣによって保護されている部品を補修するための最新の方法の幾つかは、全ＴＢＣシステム、即ちセラミック皮膜並びに下層のボンド皮膜の両方を除去するという結果を招く。通常、この２つの皮膜は、その後、再付着させる必要がある。

更に、グリットブラスト等の皮膜を除去するのに用いられる手法は、時間及び手間がかかる場合がある。また、これらの手法は、制御が難しく、ボンド皮膜の下の基材表面を損傷させる場合もある。繰返して用いることで、これらの処置は、部品の壁厚を減少させ、最終的に部品を破壊する場合もある。

ボンド皮膜が拡散皮膜である場合、他の潜在的な問題がある。例えば、拡散アルミナイド型皮膜（例えばプラチナアルミナイド）は、部品の基材表面に広がる拡散ゾーンを含む。この種類のボンド皮膜の損傷は、拡散ゾーン又はオーバーレイ付加ゾーン内の脆性相の割れによって生じる場合がある。更に、拡散−アルミナイド皮膜の繰り返される剥離及び再塗布は、部品の厚さを不適切に変える場合がある。

これらの問題への対応として、ＴＢＣを除去するための非摩耗性プロセスが開発されている。例えば、オートクレーブプロセスが用いられる場合があり、本プロセスでは、ＴＢＣはアルカリ化合物の存在下で高温高圧で処理される。他のプロセスとしては、フッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）等のハロゲン含有粉末又はガスの使用を挙げることができる。

セラミック皮膜を除去するための特に有効なプロセスは、特許文献１に説明されている。本プロセスにおいて、ＴＢＣは、腐食抑制剤と共に、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）等の酸性フッ化物を含有する水溶液で処理される。本プロセスは、基材、又は存在できる任意のボンド皮膜に損傷を与えることなく、部品の種々の表面からＴＢＣ材料を効率良く除去する。（ＴＢＣの除去後、ボンド皮膜は公知の方法で直ぐに再生して、その酸化保護を修復することができる）。更に、本プロセスは、タービンエーロフォイルに一般に存在する冷却孔等の部品の任意の空洞部からＴＢＣを除去するのに有効である。

フッ化水素アンモニウムプロセスは、種々の表面からのセラミック皮膜の除去において多くの利点を有する。しかし、本プロセスは、セラミック表面上に存在する可能性がある汚染物の存在下で作用しない場合がある。タービンエンジンの場合、汚染物は高速運転時の種々のエンジン堆積物として形成される場合が多い。これは「ＣＭＡＳ」（カルシウムマグネシウム・アルミノケイ酸塩）と呼ばれる場合もある。フッ化水素アンモニウム溶液の効力を妨げるのに加え、ＣＭＡＳ（最初に溶融した形態にある）は、タービンエンジン部品のＴＢＣに浸透して損傷を与える場合がある。更に、微細な粉末状のＣＭＡＳは、部品の種々の冷却流路内に捕捉される場合もある。これらの領域にＣＭＡＳが存在すると冷却効率が不適切に低下する場合がある。
特開２００１−２８８５５２号公報

従って、本技術分野において、種々の基材からアルミノケイ酸塩物質を効率良く除去するためのプロセスが望まれることは明らかであろう。また、本プロセスは、冷却流路といった基材内の空洞部からアルミノケイ酸塩物質を除去できる必要もある。更に、これらの新しい洗浄手法は、基材に悪影響を与えてはいけない。また、保護皮膜が保持されることが意図されている場合、本手法は、基材に施された何れの皮膜にも悪影響を与えてはいけない。また、本プロセスは、作業場に許容できない量の有害ガスを放出してはならず、又は簡単に処理できない廃水を流出してはならない。更に、本処理プロセスは、ＴＢＣ及び／又はボンド皮膜材料の除去のための剥離プロセス等の、利用されている他の手法に適合する必要がある。

本発明の第１の実施形態は、基材からアルミノケイ酸塩系物質を除去する方法である。この方法は、アルミノケイ酸塩系物質を、化学式Ｈ_XＡＦ₆を有する少なくとも１つの酸又は該酸の前駆物質を含有する水性組成物と接触させる段階を含み、式中ＡはＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、及びＧａからなる群から選択され、ｘは１−６である。以下に説明するように、アルミノケイ酸塩系物質は、「ＣＭＡＳ」で表される場合が多い混合物である。本明細書の説明において、一般にこれらの用語は共通に用いられる。更に、タービンエンジン技術において、ＣＭＡＳは「汚染物」と呼ばれる場合もある。

材料の多くの実施形態に好適なＨ_XＡＦ₆化合物は、Ｈ₂ＳｉＦ₆、Ｈ₂ＺｒＦ₆、又はこれら２つの酸の混合物である。以下に説明するように、これらの酸は、その場で水性組成物中に形成できる。Ｈ_XＡＦ₆化合物材料は、一般に約０．０５Ｍから約５Ｍの濃度で用いられる。基材の処理は、水性液浴への浸漬によって行われる場合が多い。以下に説明するように、液浴は、Ｈ_XＡＦ₆化合物よりも強い第２の酸を所定量だけ含み得る場合もある。また、本発明のプロセスは、ガスタービン部品の冷却孔といった基材内の空洞部からのＣＭＡＳ型物質を除去するのに非常に有効である。

本明細書で説明する処理溶液は、セラミック皮膜されたタービンエンジン部品からＣＭＡＳ物質を除去するのに非常に有効である。この場合、ＴＢＣを処理するのに用いるフッ化水素アンモニウムプロセスといったセラミック皮膜を除去し交換するプロセスは、結果的に効率良く実施することができる。従って、本発明の別の実施形態は、汚染物に覆われたセラミック皮膜の少なくとも一部を金属性基材から除去するための方法に関し、本方法は、
（ａ）化学式Ｈ_XＡＦ₆を有する少なくとも１つの酸を含有する水性組成物を用いて基材を処理する段階と、
（ｂ）酸性フッ化塩及び腐食抑制剤を用いて基材を処理する段階と、
を含み、組成物中の酸性フッ化塩の量はセラミック皮膜を侵食するのに十分な量であり、組成物中の腐食防止剤の量は、酸性フッ化塩の侵食から金属性基材を保護するのに十分な量である。

本発明の別の実施形態は、基材からアルミノケイ酸塩系物質を除去するための水性剥離用組成物に関する。本組成物は、少なくとも１つのＨ_XＡＦ₆酸を所定量だけ含有する。本組成物は、種々の他の添加剤と共に、少なくとも１つの比較的強い酸を含有することもできる。

本発明の種々の特徴に関する更なる詳細は、本明細書の残りの部分に見いだすことができる。

本発明によって除去される「汚染物」は、主としてカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素の酸化物、及びこれらの混合物を含む混合物である。前述のように、この混合物は、本明細書に引用によって組み込まれる特表平１０−５０２３１０号公報に説明されている「ＣＭＡＳ」として記載される場合が多い。ＣＭＡＳは、例えば、混合物の全重量の約１０重量％未満である小量の他の元素を含有することができる。他の元素としては、ニッケル、鉄、チタン、クロム、バリウム、及びアルカリ金属を挙げることができる。また、これら元素の種々の化合物も存在できる。ＣＭＡＳの形成に寄与する汚染物質は、酸化物、リン酸塩、炭酸塩、塩類、及びそれらの混合物といった種々の形態であり得る。

アルミノケイ酸塩物質の具体的な組成は、主として、基材を使用する環境に依存する。タービンエンジン部品の場合、特表平１０−５０２３１０号公報に説明されるように、アルミノケイ酸塩混合物は、種々の環境汚染物質の一部から形成される。そのような汚染物質の供給源としては、砂、土、火山灰、飛灰、セメント、滑走路粉塵、基材不純物、燃料及び空気汚染要因源、エンジン部品からの酸化生成物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。ＣＭＡＳの１つの多少具体的な種類としては、約５重量％から約３５重量％の酸化カルシウム、約２重量％から約３５重量％の酸化マグネシウム、約５重量％から約１５重量％の酸化アルミニウム、及び約５重量％から約５５重量％の酸化ケイ素を挙げることができる。

本発明の処理組成物は、化学式Ｈ_XＡＦ₆を有する酸を含む。この化学式において、ＡはＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、及びＧａからなる群から選択される。下付文字ｘは１から６の数であり、典型的には１から３である。この種類の化合物は市販されているが、簡単に調製できる。好適な酸は、Ｈ₂ＳｉＦ₆又はＨ₂ＺｒＦ₆である。特定の実施形態において、Ｈ₂ＳｉＦ₆は特に好適である。最後に記載した化合物は、「ケイフッ化水素酸」、「フッ化水素酸」、及び「ヘキサフッ化水素酸」といった様々な名称で呼ばれている。

また、Ｈ_XＡＦ₆酸の前駆物質を使用できる。本明細書で用いる場合、「前駆物質」は、熱、攪拌、触媒等の作用といった反応条件下で結合して酸又はそのジアニオンＡＦ₆ ^-2を形成することができるか、又は酸又はそのジアニオンに変わることができる、任意の化合物又は化合物の群を呼ぶ。従って、例えば、酸は、その場において反応槽内に形成することができる。

１つの例示として、前駆物質は、ジアニオンがイオン結合された金属塩、無機塩、又は有機塩であってもよい。非限定的な実施例としては、Ａｇ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｋ、及びＮＨ₄ ⁺の塩、並びに４級アンモニウム塩といった有機塩を挙げることができる。水溶液内での塩の解離は、酸を生じる。Ｈ₂ＳｉＦ₆の場合、使用可能な好都合な塩はＮａ₂ＳｉＦ₆である。更に、Ｈ₂ＳｉＦ₆化合物は、Ｓｉ含有化合物（例えばＳｉＯ₂）とフッ素含有化合物（例えば水性フッ化水素）との反応によって形成することができる。

使用するＨ_XＡＦ₆酸の好ましいレベルは、種々の因子に基づく筈である。それらの因子としては、以下に説明するように、除去されるアルミノケイ酸塩物質の量及び種類、アルミノケイ酸塩物質の基材領域上又は基材領域内での位置；基材及びそれに塗布される保護皮膜の種類；基材の熱履歴；基材を処理組成物（以下に説明）に曝すための手法；処理時間及び温度；処理組成物のメンテナンス；溶液中でのＨ_XＡＦ₆の安定性；及び追加の酸の有無を挙げることができる。

一般的に、Ｈ_XＡＦ₆酸は、通常、約０．０５Ｍから約５Ｍのレベルで処理組成物中に存在するが、Ｍはモル濃度である。（溶液調製を簡単にするために、モル濃度を重量％又は容量％に変換するのは容易である）。通常、このレベルは約０．２Ｍから約３．５Ｍである。Ｈ₂ＳｉＦ₆の場合、好適な濃度範囲は、約０．２Ｍから約２．２Ｍである場合が多い。Ｈ_XＡＦ₆の量、及び以下に説明する他の成分の量の調整は、基材からの（又は基材上の皮膜からの）アルミノケイ酸塩除去についての特定の組成物の影響を観察することで簡単に行うことができる。

水性組成物は、「第1の」酸であるＨ_XＡＦ₆に加えて、少なくとも１つの追加の酸を含有することもできる。この追加の酸（「第２の」酸）の使用は、特に、酸性溶液が消耗される傾向にある基材の接近し難い領域からのアルミノケイ酸塩物質の除去を促進する場合がある。種々の異なる酸を用いることができ、通常、それらは、純水中の約７よりも低いｐＨによって特徴付けられる。追加の酸の種類及び量は、アルミノケイ酸塩物質の除去能力に依存するであろう。他の重要な考慮すべき事項は、基材又はその上に付着された何らかの皮膜（例えば、それらが皮膜システムの一部として保持される場合、ボンド皮膜及びＴＢＣである）の影響を受けるであろう。当業者であれば、基材の孔食といった強酸を用いる場合の望ましくない影響を避けるために注意する必要がある点を理解できる。

好ましい実施形態において、追加の酸は純水中で約３．５未満のｐＨを有する。特定の好ましい実施形態において、追加の酸は第1の酸、即ちＨ_XＡＦ₆材料のｐＨ（純水中での）よりも低いｐＨを有する。従って、Ｈ₂ＳｉＦ₆の場合、追加の酸は約１．３未満のｐＨを有することが好ましい。

例えば鉱酸又は有機酸といった各種の酸を用いることができる。非限定的な例としては、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、酢酸、過塩素酸、亜リン酸、ホスフィン酸、アルキルスルホン酸（例えばメタンスルホン酸）、及び前記の任意の混合物を挙げることができる。当業者であれば、観察された影響、入手可能性、第１の酸との適合性、コスト、及び環境上の配慮といった他の因子に基づいて最適な追加の酸を選択できる。更に、第１の酸に関して説明したように、酸の前駆物質（例えば塩）を用いることができる。

本発明の特定の好ましい実施形態において、追加の酸は、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ化水素酸、及びそれらの混合物からなる群から選択される。特に好ましい実施形態において、（例えば、第１の酸がＨ₂ＳｉＦ₆の場合）、追加の酸はリン酸である。

使用する追加の酸の量は、第１の酸の身元及び前述の多くの因子に依存するであろう。通常、追加の酸は、組成物中に約０．１Ｍから約２０Ｍのレベルで存在する。特定の好ましい実施形態において、（例えばリン酸の場合）、好ましい範囲は約０．５Ｍから約５Ｍである。更に、特に好ましい実施形態において、約２Ｍから約４Ｍの範囲が予想される。長い処理時間及び／又は高い処理温度は、酸の低い濃度を補うが、逆も同様である。追加の酸の最適レベルを定めるための実験を行うことは容易である。

本発明の水性組成物は、種々の機能を果たす種々の他の添加剤を含むことができる。これらの添加剤の実施例としては、反応抑制剤、分散剤、界面活性剤、キレート化剤、湿潤剤、凝集防止剤、安定剤、沈降防止剤、及び消泡剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。当業者は、このような添加剤の特定の種類及びその使用のための有効レベルに精通している。組成物のための反応抑制剤の実施例としては、前述の酢酸のような比較的弱い酸を挙げることができる。このような材料は、組成物内の第１の酸の活性を低下させる傾向がある。このことは、基材表面の孔食の可能性を低くする場合に望ましい。

種々の手法を利用して、水性組成物を用いて基材を処理できる。例えば、種々の型式のスプレーガンを用いて、組成物を基材に連続的に噴霧することができる。単一のスプレーガンを利用できる。もしくは、一列に並んだ複数のガンを利用でき、基材は、一列に並んだ複数のガン（又は複列に並んだ複数のガン）に平行に又はその中を通って通過することができる。他の実施形態において、皮膜除去用組成物は、基材の上から溢れ出ることができる（連続的に循環される）。

好ましい実施形態において、基材は水性組成物の液浴内に浸漬される。本方式の浸漬（任意の形式の容器内での）は、水性組成物と、除去されることになるアルミノケイ酸塩物質との間の最大限の接触を可能にする場合が多い。浸漬時間及び液浴温度は、存在するアルミノケイ酸塩物質の特定のタイプ及び液浴内で使用される酸といった前述の多数の因子に依存するであろう。通常、液浴は、基材の浸漬中には、ほぼ室温から約１００℃の温度に保たれる。好ましい実施形態において、温度は約４５℃から約９０℃に保たれる。浸漬時間は大幅に変わる場合があるが、通常、約１０分から約７２時間であり、好ましくは約１時間から約２０時間である。浸漬時間が長くなると、低い液浴温度を補うことができる。液浴から取出した後（又は本明細書に記載されている他の任意の手法による処理終了後）、通常、基材は水中で洗浄されるが、水は、湿潤剤等の他の従来形の添加剤を含有できる。

付加的な洗浄効率は、基材の処理中の水性組成物の攪拌によって得られる場合がある。特に、処理される部品が液浴に浸漬されている場合、本技術分野では、攪拌を可能にする多くの方法を利用できる。非限定的な実施例としては、攪拌装置、振とう装置、又は超音波装置の使用を挙げることができる。例えば、超音波装置は、水性組成物に振動エネルギーを与えるために使用できる（もしくは、基材自体を振動させるために振動装置を使用できる）。超音波プロセス、並びに他の振動手法は本技術分野では公知である。非限定的な実施例として、それらいくつかは、特開２００１−２８８５５２号公報及び米国特許第６，２１０，４８８号（Ｒ．Ｂｒｕｃｅ）、並びに特開２００１−２２６７８４号公報に説明されている。これらの文献は引用によって本明細書に組み込まれている。組成物の振動は、除去されるアルミノケイ酸塩物質が冷却孔等の基材の空洞部内に存在する場合に有用である。

本発明により除去されるアルミノケイ酸塩物質は、種々の基材上に存在できる。通常、基材は金属性材料である。本明細書で用いる場合、「金属性」は、主として金属又は合金で形成されるが、幾つかの非金属性成分を含むことができる基材を呼ぶ。金属性材料の非限定的な実施例としては、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、及び前述の任意のものを含む混合物（例えばステンレス鋼）からなる群から選択される少なくとも１つの元素を含有する。

特にタービンエンジン部品の場合、金属性材料は超合金である場合が非常に多い。そのような材料は、引張り強度、耐クリープ性、耐酸化性、及び耐腐食性についての耐熱性能が知られている。一般に、超合金は、ニッケル系、コバルト系、又は鉄系合金であるが、高性能な用途には、ニッケル系及びコバルト系合金が好ましい。基本元素は、超合金中で最も重量が大きい単一元素である。

例示的なニッケル系超合金は、少なくとも４０％のニッケル（Ｎｉ）と、コバルト、クロム、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、及び鉄からなる群から選択される少なくとも１つの成分とを含有する。ニッケル系超合金の一例は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）、Ｎｉｍｏｎｉｃ（登録商標）、Ｒｅｎｅ（登録商標）（例えば、Ｒｅｎｅ８０（登録商標）、Ｒｅｎｅ９５（登録商標）、Ｒｅｎｅ１４２（登録商標）、及びＲｅｎｅＮ５（登録商標）合金）、及びＵｄｉｍｅｔ（登録商標）の商標名で表され、一方向凝固超合金及び単結晶超合金を含む。例示的なコバルト系超合金は、少なくとも約３０重量％のコバルト（Ｃｏ）と、ニッケル、クロム、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、及び鉄からなる群から選択される少なくとも１つの成分とを含有する。コバルト系超合金の一例は、Ｈｅｙｎｅｓ（登録商標）、Ｎｏｚｚａｌｏｙ（登録商標）、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ（登録商標）、及びＵｔｉｍｅｔ（登録商標）の商標名で表される。

前述のように、ＣＭＡＳ物質の除去は、修復又は交換されるＴＢＣ等の下層のセラミック皮膜を除去するプロセスにおいて最も重要である。従って、本発明の他の態様は、汚染物（主としてＣＭＡＳ型汚染物）に覆われたセラミック皮膜の少なくとも一部を金属性基材から除去するための方法に関する。前述のように、基材は、最初に化学式Ｈ_XＡＦ₆を有する酸によって処理され、ＣＭＡＳを除去するようになっている。

次に、ジルコニア皮膜である場合が多い下層のセラミック皮膜は、酸性フッ化塩及び腐食抑制剤を含む組成物で処理できる。酸性フッ化塩の一例は、フッ化水素アンモニウム及びフッ化水素ナトリウムである。腐食抑制剤の一例は、硫酸及び１，３−ジエチルチオ尿素を含む組成物である。特定の腐食抑制剤は、メチルピリジン及びエチルピリジンといった１つ又はそれ以上のアルキルピリジンを更に含む。酸性フッ化塩は、セラミック皮膜を侵食するのに十分な量でもって存在する。腐食抑制剤は、通常、金属性基材を酸性フッ化塩の侵食から保護するのに十分な量でもって存在する。このタイプの酸性フッ化物処理に関する他の詳細内容は、先に引用した特開２００１−２８８５５２号公報に記載されている。例えば、引用特許には、処理温度やＴＢＣの除去を促進するための超音波エネルギーの使用等が説明されている。更に、引用特許には、別の種類のボンド皮膜及び安定化ジルコニア皮膜、及び種々の付着手法が説明されている。

本実施形態は、ボンド皮膜上のセラミックＴＢＣ材料を、ボンド皮膜に重度の悪影響を全く与えることなく除去するのに有用である。また、超合金タービン部品といった下層の基材は、本プロセスによって悪影響を受けない。更に、本プロセスは、例えば工具、装置、又はマスキングといったボンド皮膜が存在しない他の場所からＴＢＣ材料を除去するのに使用できる。

本発明の別の実施形態は、基材からアルミノケイ酸塩系物質を除去するための水性剥離用組成物に関する。前述のように、組成物は、化学式Ｈ_XＡＦ₆を有する少なくとも１つの酸又は該酸の前駆物質を含む。このような酸の一例は、Ｈ₂ＳｉＦ₆及びＨ₂ＺｒＦ₆である。酸の好適な量は前記に説明されている。組成物は、１つ又はそれ以上の前述の種々の添加剤、及び鉱酸又は有機酸といったＨ_XＡＦ₆酸よりも強い追加の酸を更に含むことができる。

以下の実施例は単なる例示的なものであり、本発明のクレームの範囲を限定するとものとして解釈すべきではない。

処理溶液は、２００ｍＬのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ビーカーに１５０ｍＬの２３％（重量％、水中）フルオロケイ酸を満たすことによって調製した。タービンエンジンブレードの７ｍｍ長の断片は、溶液内に浸漬させた。ブレード断片は、ニッケル系超合金材料で形成した。ブレード断片は、プラチナ−アルミナイド拡散皮膜、及びイットリア安定化ジルコニア系ＴＢＣによってコーティング済みのものであった。ブレード断片は汚染されており、その表面には相当量のＣＭＡＳを含んでいた。ブレード断片の処理時に、溶液は８０℃の温度に保ち、ゆっくりと攪拌した。エンジンブレードの隣接部分から切出した実質的に同一のブレード断片は未処理のままとした。

９０分後、処理済みブレード断片を溶液から取出して脱イオン水で洗浄した。図１は、処理済みブレード断片の隣に未処理のブレード断片（暗色）を示す。この図は、下層のＴＢＳ皮膜へ顕著な損傷を与えることなく、ＣＭＡＳが処理済みブレード断片からほぼ完全に除去されたことを示す。

別の形式のガスタービンからのタービンブレードは、前述のものと同一の処理溶液に浸漬した。同様に、ブレードはニッケル系超合金で形成したものであり、前述のブレード断片と同様の方式でコーティングした。約４時間の浸漬の後、やはりこのブレードからも全てのＣＭＡＳ物質が実質的に除去された。

別の処理溶液は、３００ｍＬのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ビーカーに１５０ｍＬの２３％（重量％、水中）フルオロケイ酸を満たすことによって調製した。ニッケル系超合金で形成した１．７０７６ｇの試験片は、処理溶液中に浸漬させた。試験片は、まず、クロマイド系物質でコーティングし、次に、気相アルミメッキを施した。このような試験片は、タービンエーロフォイル用の典型的な保護皮膜を表す。本実施例において、試験片は、本発明の処理が基材皮膜を溶解しないこと、又は別の方法で破壊的な化学作用を及ばさないことを検証するために使用した。

ＣＭＡＳペレット（１グラム）は、標準的な実験室の手法を用いて調製した。ペレットは１０００℃で再加熱し、次に、処理溶液のビーカーに加えた。同様に、運転されたタービンエンジンからの汚染済み（ＣＭＡＳ型汚染）エーロフォイル断片をビーカーに加えた。このエーロフォイルは、ニッケル系超合金で形成され、拡散アルミナイド型皮膜上に塗布されたＣｏＮｉＣｒＡｌＹ皮膜といった従来型の皮膜システムを用いてコーティングした。

６０℃に保持した状態での２時間の溶液の緩やかな磁気攪拌の後に、ＣＭＡＳペレットは消滅し、処理溶液がＣＭＡＳ物質を溶解させるのに有効であることが明らかになった。第２のＣＭＡＳペレットを溶液に加えたが、このペレットは同様に２時間後に溶解した。

この条件下での４時間（合計）の処理の後、エーロフォイル断片はきれいになった。図２は、未処理のエーロフォイル断片（写真中の長い断片）及び処理済みの断片（写真中の短い断片）を示す。更に、試験片の重量は１．７０７６ｇであり、試験片の重量減少は起こらなかった。このことは、本処理が皮膜又は基材に損失を全く与えなかったことを示す。

本発明の好ましい実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の概念を逸脱することなく別の実施形態を考えることができるであろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されることに留意されたい。

本発明による処理の前後におけるタービンエンジンのブレード断片の写真。 本発明による処理の前後におけるタービンエンジンのブレード断片の別の写真。

Claims (10)

1. 金属性基材からアルミノケイ酸塩系物質の汚染物で覆われたセラミック皮膜の少なくとも一部を除去する方法であって、
   （ａ）化学式Ｈ_XＡＦ₆（式中、ＡはＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、及びＧａからなる群から選択され、ｘは１−６である）を有する少なくとも１つの酸又は前記酸の前駆物質を含有する水性組成物で前記基材を処理して前記アルミノケイ酸塩系物質を除去する段階と、次いで
   （ｂ）酸性フッ化塩及び腐食抑制剤を用いて前記基材を処理して、前記酸性フッ化塩による侵食から前記金属性基材を保護しつつ、前記アルミノケイ酸塩系物質の下層のセラミック皮膜を侵食する段階と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記アルミノケイ酸塩系物質が、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、及び酸化ケイ素を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記アルミノケイ酸塩系物質が、５重量％から３５重量％の酸化カルシウム、２重量％から３５重量％の酸化マグネシウム、５重量％から１５重量％の酸化アルミニウム、及び５重量％から５５重量％の酸化ケイ素を含有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記基材がニッケル系超合金又はコバルト系超合金を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記基材がジルコニア系断熱皮膜によって覆われた超合金基材であり、前記水性組成物がＨ₂ＳｉＦ₆又はＨ₂ＺｒＦ₆の少なくとも１つを含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記超合金が、タービンエンジンの部品であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記段階（ａ）における処理が、４５℃から９０℃の範囲に保持された前記水性組成物の液浴中に前記基材を浸漬することによって行われ、前記基材が、液浴内に浸漬されている間に前記組成物がかき混ぜられ又はかき回され、前記液浴内のＨ₂ＳｉＦ₆又はＨ₂ＺｒＦ₆の濃度（合計）が０．２Ｍから３．５Ｍであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記セラミック皮膜がジルコニアを含有するものであり、前記酸性フッ化塩がフッ化水素アンモニウム又はフッ化水素ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記酸性フッ化塩がフッ化水素アンモニウムであり、前記腐食抑制剤が硫酸及び１，３−ジエチルチオ尿素を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記金属性基材と前記セラミック皮膜との間に施されたボンド皮膜が、前記処理段階（ａ）又は（ｂ）によって影響を受けないことを特徴とする請求項８に記載の方法。