RU2467098C1 - Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals - Google Patents
Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467098C1 RU2467098C1 RU2011116352/02A RU2011116352A RU2467098C1 RU 2467098 C1 RU2467098 C1 RU 2467098C1 RU 2011116352/02 A RU2011116352/02 A RU 2011116352/02A RU 2011116352 A RU2011116352 A RU 2011116352A RU 2467098 C1 RU2467098 C1 RU 2467098C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- electrolyte
- coating
- parts
- coatings
- Prior art date
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии электролитно-плазменного удаления защитных покрытий из нитрида титана с поверхности деталей из титановых сплавов и может быть использовано при восстановлении деталей турбомашин, в частности рабочих и направляющих лопаток паровых турбин, лопаток газоперекачивающих установок и компрессоров газотурбинных двигателей.The invention relates to a technology for electrolyte-plasma removal of protective coatings from titanium nitride from the surface of parts made of titanium alloys and can be used to restore parts of turbomachines, in particular working and guide vanes of steam turbines, blades of gas pumping units and compressors of gas turbine engines.
Лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) и газотурбинной установки (ГТУ), а также паровых турбин в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, а также коррозионному и эрозионному разрушению. Исходя из предъявляемых к эксплуатационным свойствам требований для изготовления лопаток компрессора газовых турбин применяются титановые сплавы, которые по сравнению с техническим титаном имеют более высокую прочность, в том числе и при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость (например, титановые сплавы марок ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ18У, ВТ3-1, ВТ22 и др.). Кроме того, для обеспечения повышенных эксплуатационных свойств на поверхность пера лопатки наносят защитные покрытия из нитрида титана. Однако наличие такого покрытия на лопатках турбомашин вызывает проблемы удаления покрытия с технологическими или эксплуатационными дефектами при повторном его нанесении, в том числе и при ремонте.The blades of the compressor of a gas turbine engine (GTE) and gas turbine installation (GTU), as well as steam turbines, are exposed to significant dynamic and static loads during operation, as well as corrosion and erosion destruction. Based on the performance requirements for the manufacture of gas turbine compressor blades, titanium alloys are used, which, compared to technical titanium, have higher strength, including at high temperatures, while maintaining a sufficiently high ductility and corrosion resistance (for example, titanium alloys grades VT5, VT6, VT8, VT18U, VT3-1, VT22, etc.). In addition, to ensure enhanced performance properties, titanium nitride protective coatings are applied to the surface of the blade pen. However, the presence of such a coating on the blades of turbomachines causes problems in removing the coating with technological or operational defects during repeated application, including during repair.
Традиционно защитные ионно-плазменные покрытия, в частности покрытия из нитрида титана, удаляют химическим травлением.Traditionally, protective ion-plasma coatings, in particular titanium nitride coatings, are removed by chemical etching.
Известен раствор для травления титановых сплавов (АС СССР №1194907, C23F 1/26, 1983), содержащий, мас.%: хлористо-водородную кислоту 10,0-15,0; фтористый аммоний 2,0-4,0; хлористый натрий 0,05-1,0; уксуснокислый натрий 0,05-0,5; воду - остальное.Known solution for the etching of titanium alloys (USSR AS No. 1194907, C23F 1/26, 1983), containing, wt.%: Hydrochloric acid 10.0-15.0; ammonium fluoride 2.0-4.0; sodium chloride 0.05-1.0; sodium acetate 0.05-0.5; water - the rest.
Снятие покрытия с использованием известного раствора приводит к ухудшению качества поверхностного слоя, формируется неоднородная поверхность, и, кроме того, такой способ характеризуется невысокой скоростью удаления покрытия.Stripping using a known solution leads to a deterioration in the quality of the surface layer, an inhomogeneous surface is formed, and, moreover, this method is characterized by a low rate of coating removal.
Известен также раствор для удаления покрытий из нитрида и карбонитрида титана (Патент РФ №2081207, C23F 1/44, 1/26, 1997 г.), содержащий, г/л: плавиковую кислоту - 70-100; соляную кислоту - 40-80; фосфорную кислоту - 100-290; воду - остальное, а также состав для очистки поверхностей из стали и титановых сплавов от комплексных нитридных покрытий (Патент РФ №2151821, C23G 1/02, 2000 г.), содержащий, г/л: азотную кислоту - 28,0-32,0; тетрафтороборат калия - 26,0-30,0; полифосфат натрия - 0,5·10-3-1,5·10-3; воду - остальное.Also known is a solution for removing coatings from titanium nitride and carbonitride (RF Patent No. 2081207, C23F 1/44, 1/26, 1997), containing, g / l: hydrofluoric acid - 70-100; hydrochloric acid - 40-80; phosphoric acid - 100-290; water - the rest, as well as a composition for cleaning surfaces of steel and titanium alloys from complex nitride coatings (RF Patent No. 2151821, C23G 1/02, 2000), containing, g / l: nitric acid - 28.0-32, 0; potassium tetrafluoroborate - 26.0-30.0; sodium polyphosphate - 0.5 · 10 -3 -1.5 · 10 -3 ; water - the rest.
Однако известные способы удаления покрытий из нитрида титана не позволяют обработать детали из титана или титанового сплава без значительного растравливания материала поверхностного слоя. Кроме того, известные способы используют травящие растворы, состав которых неэкологичен.However, the known methods for removing coatings from titanium nitride do not allow processing parts from titanium or a titanium alloy without significant etching of the material of the surface layer. In addition, the known methods use etching solutions, the composition of which is not environmentally friendly.
В связи с тем что лопатки турбин компрессоров и паровых турбин из титана и титановых сплавов обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжения, возникновение дефектов при снятии с них покрытий недопустимо, поскольку в процессе эксплуатации дефекты, образованные на поверхности лопаток, приводят к их разрушению. Поэтому развитие способов снятия покрытий, позволяющих получать высококачественные поверхности деталей турбомашин при высокой экологичности и производительности процесса удаления покрытия, является весьма актуальной задачей.Due to the fact that the blades of turbines for compressors and steam turbines made of titanium and titanium alloys are highly sensitive to stress concentrators, the occurrence of defects during removal of coatings from them is unacceptable, since during operation defects formed on the surface of the blades lead to their destruction. Therefore, the development of coating removal methods, allowing to obtain high-quality surfaces of turbomachine parts with high environmental friendliness and performance of the coating removal process, is a very urgent task.
Наиболее перспективными методами обработки лопаток турбомашин являются электрохимические методы (Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Влияние на свойства металлов. Л.: Машиностроение, 1987), при этом наибольший интерес для рассматриваемой области представляют методы электролитно-плазменной обработки деталей (например, Патент ГДР (DD) №238074 (A1), МПК C25F 3/16, опубл. 06.08.86, а также Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, Бюл. №3).The most promising methods for processing turbomachine blades are electrochemical methods (Griliches S.Ya. Electrochemical and chemical polishing: Theory and practice. Influence on the properties of metals. L .: Mashinostroyenie, 1987), while electrolytic-plasma processing methods are of the greatest interest. details (for example, Patent GDR (DD) No. 238074 (A1), IPC C25F 3/16, publ. 06.08.86, as well as Patent RB No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, Bull. No. 3).
Известен способ обработки металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите (Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, Бюл. №3), а также способ электрохимической обработки (Патент США N 5028304, МПК B23H 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.91).A known method of processing metal surfaces, including anode processing in an electrolyte (Patent RB No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, Bull. No. 3), as well as a method of electrochemical processing (US Patent N 5028304, IPC B23H 3/08, C25F 3 / 16, C25F 5/00, publ. 02.07.91).
Однако известные способы электрохимической обработки не позволяют производить удаление нитридных покрытий с поверхности деталей из титана и титановых сплавов.However, the known methods of electrochemical processing do not allow the removal of nitride coatings from the surface of parts made of titanium and titanium alloys.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ электролитно-плазменной обработки поверхности детали из титана или титановых сплавов, включающий погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала (Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16. Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов. Бюл №32, 2009).Closest to the claimed technical solution is a method of electrolyte-plasma surface treatment of a part made of titanium or titanium alloys, comprising immersing the part in an electrolyte, forming a vapor-gas shell around the workpiece surface and igniting a discharge between the workpiece and the electrolyte by applying an electric potential to the workpiece (Patent RF №2373306, IPC C25F 3/16. Method for multi-stage electrolyte-plasma polishing of products from titanium and titanium alloys. Bull №32, 20 09).
Однако известный способ (Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16) является многостадийным, что приводит с одной стороны к возрастанию сложности процесса обработки деталей, снижению качества и надежности процесса обработки из-за необходимости обеспечения большего количества параметров процесса и их соотношений, а также к повышению его трудоемкости. Кроме того, предназначением этого способа является не удаление покрытий, а полирование поверхностей.However, the known method (RF Patent No. 2373306, IPC C25F 3/16) is multi-stage, which leads, on the one hand, to an increase in the complexity of the part processing process, a decrease in the quality and reliability of the processing process due to the need to provide more process parameters and their ratios, and also to increase its complexity. In addition, the purpose of this method is not to remove coatings, but to polish surfaces.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка процесса удаления нитридных покрытий, позволяющего получать высококачественные поверхности деталей турбомашин при высокой производительности процесса удаления покрытия с поверхности деталей из титана и титановых сплавов.The problem to which the invention is directed, is to develop a process for removing nitride coatings, which allows to obtain high-quality surfaces of parts of turbomachines with high performance of the process of removing coatings from the surface of parts from titanium and titanium alloys.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение качества удаления нитридных покрытий с деталей из титана и титановых сплавов при повышении производительности процесса обработки.The technical result of the present invention is to improve the quality of removal of nitride coatings from parts of titanium and titanium alloys while increasing the productivity of the processing process.
Поставленная задача решается тем, что способ электролитно-плазменного удаления покрытий из нитрида титана или нитридов соединений титана с металлами с поверхности деталей из титана и титановых сплавов, включающий погружение детали в электролит, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала, отличается тем, что к обрабатываемой детали прикладывают электрический потенциал от 320 B до 340 B, а в качестве электролита используют 2-7% водный раствор смеси NH4F и KF, при их содержании, вес.%: NH4F от 16% до 26%, KF - остальное, причем удаление покрытия ведут при величине тока от 0,2 А/дм2 до 0,8 А/дм2, при температуре от 70°C до 90°C до полного снятия покрытия, при этом возможно использование следующих вариантов: удаление покрытия с деталей ведут с площади от 1 см2 до 4000 см2, а в качестве удаляемого покрытия из нитридов титана и нитридов соединений титана с металлами используют покрытие TiN, TiN2 или Ti-Me-N, где Me - Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo или их сочетание, N - азот; в качестве деталей используют лопатки турбомашины; в состав электролита дополнительно вводят поверхностно-активные вещества в концентрации, вес.%: 0,4-0,8; в состав электролита дополнительно вводят TiF4, вес.%: от 0,3 до 0,8; перед удалением покрытия с деталей, по тем же режимам, что и режимы удаления покрытия с деталей, удаляют аналогичные покрытия со вспомогательных элементов из титана или титанового сплава со смывом образовавшегося осадка в электролит, причем удаление покрытия со вспомогательных элементов ведут до стабилизации процесса удаления покрытия.The problem is solved in that the method of electrolyte-plasma removal of coatings from titanium nitride or nitrides of titanium compounds with metals from the surface of parts made of titanium and titanium alloys, comprising immersing the part in an electrolyte, forming a vapor-gas shell around the workpiece surface and igniting a discharge between the workpiece and electrolyte by supplying an electric potential to a workpiece, characterized in that an electric potential of 320 is applied to the workpiece B to 340 B, and a 2-7% aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF is used as the electrolyte, when their content, wt.%: NH 4 F is from 16% to 26%, KF is the rest, and removal of the coating is the current value from 0.2 A / dm 2 to 0.8 A / dm 2 , at a temperature of 70 ° C to 90 ° C until the coating is completely removed, while the following options are possible: removal of the coating from parts is carried out from an area of 1 cm 2 up to 4000 cm 2 , and as a removable coating from titanium nitrides and nitrides of titanium compounds with metals, a TiN, TiN 2 or Ti-Me-N coating is used, where Me is Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo or combination, N - az t; as parts use the blades of a turbomachine; surfactants are additionally introduced into the electrolyte composition in a concentration, wt.%: 0.4-0.8; TiF 4 is additionally introduced into the electrolyte composition, wt.%: from 0.3 to 0.8; Before removing the coating from the parts, in the same modes as the modes of removing the coating from the parts, similar coatings are removed from auxiliary elements from titanium or a titanium alloy with a washout of the precipitate formed in the electrolyte, and removal of the coating from auxiliary elements is carried out until the process of coating removal is stabilized.
Заявляемый способ электролитно-плазменного удаления покрытий из нитрида титана или нитридов соединений титана с металлами с поверхности деталей из титана и титановых сплавов осуществляется следующим образом. Обрабатываемую деталь из титана или титанового сплава с покрытием из нитрида титана или нитридов соединений титана с металлами погружают в ванну с водным раствором электролита, прикладывают к изделию положительный электрический потенциал, а к электролиту -отрицательный, в результате чего достигают возникновения разряда между обрабатываемым изделием и электролитом. Процесс электролитно-плазменного удаления покрытия осуществляют при электрическом потенциале от 320 B до 340 B, а в качестве электролита используют 2-7% водный раствор смеси KF и NH4F, при их содержании, вес.%: 80% KF и 20% NH4F. Удаление покрытия, в зависимости от параметров детали (при площади полирования от 1 см2 до 4000 см2) и заданной микрогеометрии поверхности ведут при величине тока от 0,2 А/дм2 до 0,5 А/дм2, при температуре от 70°C до 90°C, до полного снятия покрытия. Обрабатываемой деталью может быть лопатка турбомашины. Для повышения качества снятия покрытия в состав электролита могут быть дополнительно введены поверхностно-активные вещества в концентрации, вес.%: от 0,4 до 0,8% и/или TiF4, вес.%: от 0,3 до 0,8%. Перед удалением покрытия с деталей, по тем же режимам, что и режимы удаления покрытия с деталей, удаляют аналогичные покрытия со вспомогательных элементов из титана или титанового сплава со смывом образовавшегося осадка в электролит, причем удаление покрытия со вспомогательных элементов ведут до стабилизации процесса удаления покрытия. Удаление покрытия ведут в среде электролита при поддержании вокруг детали парогазовой оболочки. В качестве ванны используют емкость, выполненную из материала, стойкого к воздействию электролита. Величина pH электролита находится в пределах 4-9. Температура электролита - в диапазоне 70-90°C.The inventive method of electrolyte-plasma removal of coatings from titanium nitride or nitrides of titanium compounds with metals from the surface of parts made of titanium and titanium alloys is as follows. A workpiece made of titanium or a titanium alloy coated with titanium nitride or nitrides of compounds of titanium with metals is immersed in a bath with an aqueous electrolyte solution, a positive electric potential is applied to the product, and a negative potential is applied to the electrolyte, as a result of which a discharge arises between the workpiece and the electrolyte . The process of electrolyte-plasma removal of the coating is carried out at an electric potential from 320 V to 340 V, and a 2-7% aqueous solution of a mixture of KF and NH 4 F is used as the electrolyte, with their content, wt.%: 80% KF and 20% NH 4 F. Removal of the coating, depending on the parameters of the part (with a polishing area of 1 cm 2 to 4000 cm 2 ) and a given surface microgeometry, are carried out with a current value from 0.2 A / dm 2 to 0.5 A / dm 2 , at temperature from 70 ° C to 90 ° C, until complete removal of the coating. The workpiece may be a turbomachine blade. To improve the quality of coating removal, surfactants can be added to the electrolyte composition in a concentration, wt.%: From 0.4 to 0.8% and / or TiF 4 , wt.%: From 0.3 to 0.8 % Before removing the coating from the parts, in the same modes as the modes of removing the coating from the parts, similar coatings are removed from auxiliary elements from titanium or a titanium alloy with a washout of the precipitate formed in the electrolyte, and removal of the coating from auxiliary elements is carried out until the process of coating removal is stabilized. Removing the coating is carried out in an electrolyte medium while maintaining a vapor-gas shell around the part. As a bath, a container made of a material resistant to electrolyte is used. The pH of the electrolyte is in the range of 4-9. The electrolyte temperature is in the range of 70-90 ° C.
При осуществлении способа возникают следующие процессы. Под действием протекающих токов происходит нагрев поверхности детали и образование вокруг нее парогазовой оболочки. Излишняя теплота, возникающая при нагреве детали и электролита, отводится через систему охлаждения. При этом поддерживают заданную температуру процесса. Под действием электрического напряжения (электрического потенциала между деталью и электролитом) в парогазовой оболочке возникает разряд, представляющий из себя ионизированную электролитическую плазму, обеспечивающую протекание интенсивных химических и электрохимических реакций между обрабатываемой деталью и средой парогазовой оболочки.When implementing the method, the following processes occur. Under the influence of flowing currents, the surface of the part is heated and a vapor-gas shell forms around it. Excessive heat arising from the heating of the part and the electrolyte is removed through the cooling system. At the same time, the set process temperature is maintained. Under the action of electric voltage (electric potential between the part and the electrolyte), a discharge appears in the vapor-gas shell, which is an ionized electrolytic plasma, which ensures the occurrence of intense chemical and electrochemical reactions between the treated part and the medium of the gas-vapor shell.
При подаче положительного потенциала на деталь, в процессе протекания указанных реакций, происходит анодирование поверхности детали с одновременным химическим травлением образующегося окисла. Причем при анодной поляризации парогазовый слой состоит из паров электролита, анионов и газообразного кислорода. Поскольку травление происходит, в основном, на микронеровностях, где образуется тонкий слой окисла, а процессы анодирования продолжаются, то в результате совместного действия этих факторов происходит удаление покрытия с обрабатываемой поверхности деталей.When a positive potential is applied to the part, during the course of these reactions, the surface of the part is anodized with simultaneous chemical etching of the formed oxide. Moreover, with anodic polarization, the vapor-gas layer consists of electrolyte vapors, anions, and gaseous oxygen. Since etching occurs mainly on microroughnesses, where a thin oxide layer is formed, and anodizing processes continue, as a result of the combined action of these factors, the coating is removed from the workpiece surface.
При обработке в электролите 2-7% водного раствора смеси KF и NH4F, при их содержании, вес.%: NH4F от 16% до 26%, KF - остальное, поверхность детали покрывается слоем легко растворимого налета из фтористых соединений. При напряжении от 320 B до 340 B температура разряда достаточно высока для ведения стабильного процесса удаления покрытия.When an electrolyte is treated with a 2-7% aqueous solution of a mixture of KF and NH 4 F, with their content, wt.%: NH 4 F from 16% to 26%, KF - the rest, the surface of the part is covered with a layer of easily soluble plaque of fluoride compounds. At voltages from 320 V to 340 V, the discharge temperature is high enough to conduct a stable coating removal process.
При обработке сложнопрофильных деталей из титана и титановых сплавов (например, лопаток турбомашин) целесообразно введение в состав электролита поверхностно-активных веществ (ПАВ). Введение ПАВ уменьшает коэффициент поверхностного натяжения раствора, что улучшает состояние парогазового слоя на границе «газ-жидкость». Однако не следует создавать значительных концентраций ПАВ, поскольку это может привести к образованию нежелательных несмываемых пленок на поверхности изделия. Кроме того, увеличение концентрации ПАВ может привести к обратному эффекту, т.е. увеличению величины коэффициента поверхностного натяжения раствора. Концентрация основных компонентов электролита является величиной, достаточно варьируемой. При этом нижний предел их концентрации определяется необходимостью обеспечения количественного доминирования ионов фтора над ионами кислорода как в образующейся на поверхности изделия пленке, так и в парогазовой оболочке. Верхний предел концентрации раствора электролита лимитируется увеличением количества образующихся, в процессе обработки, токсичных газообразных продуктов (F-, NH3). Для минимизации джоуль-ленцовых потерь электролит должен обладать достаточной электропроводимостью. При подборе концентрации электролита из диапазона от 2 до 7% водного раствора смеси KF и NH4F (при вес.%: NH4F от 16% до 26%, KF - остальное), а также дополнительных добавок (поверхностно-активные вещества в концентрации 0,4-0,8% или 0,3-0,8% TiF4) необходимо также учитывать возможность его продолжительного использования без дополнительной корректировки состава.When processing complex parts made of titanium and titanium alloys (for example, turbomachine blades), it is advisable to introduce surface-active substances (surfactants) into the electrolyte. The introduction of a surfactant reduces the surface tension coefficient of the solution, which improves the state of the gas-vapor layer at the gas-liquid interface. However, significant concentrations of surfactants should not be created, since this can lead to the formation of unwanted indelible films on the surface of the product. In addition, an increase in the concentration of surfactants can lead to the opposite effect, i.e. an increase in the surface tension coefficient of the solution. The concentration of the main components of the electrolyte is a fairly variable value. Moreover, the lower limit of their concentration is determined by the need to ensure the quantitative dominance of fluorine ions over oxygen ions both in the film formed on the surface of the product and in the vapor-gas shell. The upper limit of the concentration of the electrolyte solution is limited by an increase in the number of toxic gaseous products formed during processing (F - , NH 3 ). To minimize joule-loss, the electrolyte must have sufficient electrical conductivity. When selecting an electrolyte concentration from a range from 2 to 7% aqueous solution of a mixture of KF and NH 4 F (with wt.%: NH 4 F from 16% to 26%, KF - the rest), as well as additional additives (surfactants in concentration of 0.4-0.8% or 0.3-0.8% TiF 4 ) it is also necessary to take into account the possibility of its continued use without additional adjustment of the composition.
Пример. Удаление покрытий из нитрида титана толщинами от 7 мкм до 20 мкм производили с деталей из титановых сплавов марок ВТ-1, ВТ3-1, ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ8м. Обрабатываемые образцы погружали в ванну с водным раствором электролита и прикладывали к детали положительное, а к электролиту - отрицательное напряжение. Удаление покрытий проводили в среде электролитов на основе водного раствора, в состав которых входили: от 2 до 7% водного раствора смеси KF и NH4F (при вес.%: 80% KF и 20% NH4F), а также дополнительные добавки (поверхностно-активные вещества в концентрации 0,4-0,8% или 0,3-0,8% TiF4). При обработке производили циркуляционное охлаждение электролита (поддерживалась средняя температура процесса в интервале 70°…90°C).Example. Coatings were removed from titanium nitride with thicknesses from 7 μm to 20 μm from parts made of titanium alloys of grades VT-1, VT3-1, VT5, VT6, VT8, VT8m. The processed samples were immersed in a bath with an aqueous solution of electrolyte and positive voltage was applied to the part, and negative voltage was applied to the electrolyte. Removal of coatings was carried out in an electrolyte based on an aqueous solution, which included: from 2 to 7% aqueous solution of a mixture of KF and NH 4 F (at wt.%: 80% KF and 20% NH 4 F), as well as additional additives (surfactants in a concentration of 0.4-0.8% or 0.3-0.8% TiF 4 ). During processing, circulating cooling of the electrolyte was performed (the average process temperature was maintained in the range of 70 ° ... 90 ° C).
Условия обработки по предлагаемому способу: электрический потенциал (напряжение) от 320 B до 340 B; электролит - 2-7% водный раствор смеси KF и NH4F, при их содержании, вес.%: NH4F от 16% до 26%, KF - остальное; добавки в электролит - поверхностно-активные вещества в концентрации 0,4-0,8% или 0,3-0,8% TiF4; величина тока от 0,2 А/дм2 до 0,8 А/дм2, при температуре от 70°C до 90°C, время обработки - до полного удаления покрытия, при площади обработки от 1 см2 до 4000 см2. Перед удалением покрытия с деталей, по тем же режимам (электрический потенциал от 320 B до 340 B), что и режимы удаления покрытия с деталей, удаляли аналогичные покрытия со вспомогательных элементов из титана или титанового сплава со смывом образовавшегося осадка в электролит, причем удаление покрытия со вспомогательных элементов проводили до стабилизации процесса удаления покрытия. Кроме того, исследовались электролиты: от 2% до 7% (1% - неудовлетворительный результат (Н.Р.); 2%; 3%; 5%; 7%; 8% - (Н.Р.) водный раствор смеси KF и NH4F, при их содержании, вес.%: NH4F от 16% до 26% (14% - (Н.Р.); 16%; 20%; 24%; 26%; 28% - (Н.Р.)), KF - остальное. В качестве удаляемого покрытия из нитридов титана и нитридов соединений титана с металлами использовались детали с покрытиями: TiN, TiN2 или Ti-Me-N, где Me - Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo или их сочетание, N - азот.Processing conditions for the proposed method: electrical potential (voltage) from 320 V to 340 V; electrolyte - 2-7% aqueous solution of a mixture of KF and NH 4 F, when their content, wt.%: NH 4 F from 16% to 26%, KF - the rest; additives to the electrolyte - surfactants in a concentration of 0.4-0.8% or 0.3-0.8% TiF 4 ; the current value is from 0.2 A / dm 2 to 0.8 A / dm 2 , at a temperature of 70 ° C to 90 ° C, the processing time is until the coating is completely removed, with a processing area of 1 cm 2 to 4000 cm 2 . Before removing the coating from the parts, in the same modes (electric potential from 320 V to 340 V) as the modes of removing the coating from the parts, similar coatings from auxiliary elements were removed from titanium or a titanium alloy with a washout of the precipitate formed in the electrolyte, and removal of the coating from auxiliary elements was carried out until stabilization of the coating removal process. In addition, electrolytes were studied: from 2% to 7% (1% - unsatisfactory result (N.R.); 2%; 3%; 5%; 7%; 8% - (N.R.) aqueous solution of KF mixture and NH 4 F, at their content, wt.%: NH 4 F from 16% to 26% (14% - (НР); 16%; 20%; 24%; 26%; 28% - (Н .Р.)), KF - the rest. As a removable coating from titanium nitrides and nitrides of titanium compounds with metals, parts with coatings were used: TiN, TiN 2 or Ti-Me-N, where Me is Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo or a combination thereof, N is nitrogen.
По сравнению с известным способом удаления нитридного покрытия (Патент РФ №2151821, C23G 1/02, 2000 г.) производительность процесса по предлагаемому способу удаления нитридных покрытий возросла, в среднем, в 7-9 раз, а средние значения шероховатости поверхности от Ra 0,65…0,45 мкм для предлагаемого способа улучшаются до Ra 0,09…0,05 мкм.Compared with the known method for removing nitride coatings (RF Patent No. 2151821, C23G 1/02, 2000), the productivity of the process according to the proposed method for removing nitride coatings increased, on average, by 7-9 times, and the average surface roughness from Ra 0 , 65 ... 0.45 microns for the proposed method are improved to Ra 0.09 ... 0.05 microns.
Таким образом, проведенные исследования показали, что применение предлагаемого способа электролитно-плазменного удаления покрытий из нитрида титана или нитридов соединений титана с металлами с поверхности деталей из титана и титановых сплавов позволяет повысить, по сравнению с известным способом удаления нитридных покрытий (Патент РФ №2151821, C23G 1/02, 2000 г.), качество обработки деталей из титановых сплавов ВТ-1, ВТ3-1, ВТ5, ВТ6, ВТ8 и ВТ8м с вышеприведенными нитридными покрытиями, при повышении производительности обработки деталей.Thus, the studies showed that the application of the proposed method of electrolyte-plasma removal of coatings from titanium nitride or nitrides of titanium compounds with metals from the surface of parts made of titanium and titanium alloys can be increased, compared with the known method of removing nitride coatings (RF Patent No. 2151821, C23G 1/02, 2000), the quality of processing parts from titanium alloys VT-1, VT3-1, VT5, VT6, VT8 and VT8m with the above nitride coatings, while increasing the productivity of processing parts.
Использование способа электролитно-плазменного удаления покрытий из нитрида титана или нитридов соединений титана с металлами с поверхности деталей из титана и титановых сплавов, включающего следующие существенные признаки: погружение детали в электролит; формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала; приложение к обрабатываемой детали электрического потенциала от 320 B до 340 B; использование в качестве электролита 2-7% водного раствора смеси NH4F и KF, при их содержании, вес.%: NH4F от 16% до 26%, KF - остальное; удаление покрытия при величине тока от 0,2 А/дм2 до 0,8 А/дм2, при температуре от 70°C до 90°C до полного снятия покрытия; удаление покрытия с деталей с площади от 1 см2 до 4000 см2; использование в качестве удаляемого покрытия из нитридов титана и нитридов соединений титана с металлами покрытие TiN, TiN2 или Ti-Me-N, где Me - Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo или их сочетание, N - азот; использование в качестве деталей лопатки турбомашины; введение в состав электролита дополнительно поверхностно-активных веществ в концентрации, вес.%: 0,4-0,8; введение в состав электролита дополнительно TiF4, вес.%: от 0,3 до 0,8; перед удалением покрытия с деталей, по тем же режимам, что и режимы удаления покрытия с деталей, удаление покрытия из нитрида титана со вспомогательных элементов из титана или титанового сплава со смывом образовавшегося осадка в электролит, при удалении покрытия со вспомогательных элементов до стабилизации процесса удаления покрытия, позволяет достичь технического результата заявляемого способа - повысить качество удаления нитридных покрытий с деталей из титана и титановых сплавов при повышении производительности процесса обработки.Using the method of electrolyte-plasma removal of coatings from titanium nitride or nitrides of titanium compounds with metals from the surface of parts made of titanium and titanium alloys, which includes the following essential features: immersion of the part in electrolyte; forming a vapor-gas shell around the workpiece surface and igniting a discharge between the workpiece and the electrolyte by applying an electric potential to the workpiece; application to the workpiece of electric potential from 320 V to 340 V; use as a electrolyte of a 2-7% aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF, when their content, wt.%: NH 4 F from 16% to 26%, KF - the rest; removal of coating at a current value of 0.2 A / dm 2 to 0.8 A / dm 2 , at a temperature of 70 ° C to 90 ° C until complete removal of the coating; removal of coating from parts from an area of 1 cm 2 to 4000 cm 2 ; use as a removable coating of titanium nitrides and nitrides titanium compounds with metals coating TiN, TiN 2 or Ti-Me-N, where Me is Zr, Al, W, Mo, AlZr, AlZrMo or a combination thereof, N is nitrogen; the use of turbomachine blades as parts; the introduction of an additional electrolyte surfactants in a concentration, wt.%: 0.4-0.8; the introduction of an additional electrolyte of TiF 4 , wt.%: from 0.3 to 0.8; before removing the coating from the parts, in the same modes as the modes of removing the coating from the parts, removing the coating from titanium nitride from auxiliary elements from titanium or a titanium alloy with washing out the precipitate formed in the electrolyte, when removing the coating from auxiliary elements to stabilize the process of removing the coating , allows to achieve a technical result of the proposed method is to improve the quality of removal of nitride coatings from parts of titanium and titanium alloys while increasing the productivity of the processing process.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116352/02A RU2467098C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116352/02A RU2467098C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011116352A RU2011116352A (en) | 2012-10-27 |
| RU2467098C1 true RU2467098C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47147065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116352/02A RU2467098C1 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467098C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550393C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for electrolyte-plasma treatment of metal surface |
| US11525188B1 (en) * | 2020-02-24 | 2022-12-13 | IBC Materials & Technologies, LLC. | Method and apparatus for removing electrically conductive coatings on metallic surfaces |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109202733A (en) * | 2018-09-26 | 2019-01-15 | 南京航空航天大学 | A kind of minimizing technology and device of metal component surface thermal barrier coating |
| CN115787055A (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-14 | 北京新创日诚科技有限公司 | Method and device for electrochemically removing mold inorganic coating |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2039851C1 (en) * | 1992-08-17 | 1995-07-20 | Чебоксарское производственное объединение "Химпром" | Method for removal of titanium nitride film from surface of stainless steel products |
| RU2094546C1 (en) * | 1995-04-03 | 1997-10-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Process of removal of coat from metal backing |
| RU2227181C1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-04-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method of determination of moment of termination of electrolytic plasma removal of coat |
| RU2373306C2 (en) * | 2007-06-25 | 2009-11-20 | ООО "НПП Уралавиаспецтехнология" | Method of multistage electrolyte-plasma polishing of products made of titanium and titanium alloys |
-
2011
- 2011-04-25 RU RU2011116352/02A patent/RU2467098C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2039851C1 (en) * | 1992-08-17 | 1995-07-20 | Чебоксарское производственное объединение "Химпром" | Method for removal of titanium nitride film from surface of stainless steel products |
| RU2094546C1 (en) * | 1995-04-03 | 1997-10-27 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Process of removal of coat from metal backing |
| RU2227181C1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-04-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Method of determination of moment of termination of electrolytic plasma removal of coat |
| RU2373306C2 (en) * | 2007-06-25 | 2009-11-20 | ООО "НПП Уралавиаспецтехнология" | Method of multistage electrolyte-plasma polishing of products made of titanium and titanium alloys |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550393C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-05-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for electrolyte-plasma treatment of metal surface |
| US11525188B1 (en) * | 2020-02-24 | 2022-12-13 | IBC Materials & Technologies, LLC. | Method and apparatus for removing electrically conductive coatings on metallic surfaces |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011116352A (en) | 2012-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2373306C2 (en) | Method of multistage electrolyte-plasma polishing of products made of titanium and titanium alloys | |
| RU2552202C2 (en) | Method of protecting compressor blades of gas-turbine engine made of titanium alloy from abrasive dust erosion | |
| EP2623644B1 (en) | Methods for producing a high temperature oxidation resistant MCrAlX coating on superalloy substrates | |
| JP2004143599A (en) | Method for partially stripping coating from surface of substrate, and related article and composition thereto | |
| RU2552203C2 (en) | Method of grinding parts made from titanium alloys | |
| RU2467098C1 (en) | Method of plasma-electrolytic removal of coatings from titanium nitrides or those of compounds of titanium with metals | |
| RU2552201C2 (en) | Method of improving erosion resistance of compressor blades of gas-turbine engine made of titanium alloys | |
| RU2355829C2 (en) | Method of electrolytic-plasma polishing of metals works | |
| JP2008095192A (en) | Electropolishing process for niobium and tantalum | |
| RU2461667C1 (en) | Method of electrolytic-plasma grinding of parts from titanium and its alloys | |
| RU2655563C1 (en) | Method of the gas turbine engine blisk from titanium alloys protecting against dust abrasion erosion | |
| RU2556251C1 (en) | Method for electrolyte-plasma removal of polymer coatings from surface of laminated torsion bar of helicopter main rotor | |
| RU2706263C1 (en) | Method of electrolytic-plasma polishing of articles from titanium and iron-chromium-nickel alloys | |
| US20240133073A1 (en) | A process to protect light metal substrates | |
| RU2495966C1 (en) | Method of grinding parts made from titanium alloys | |
| RU2533223C1 (en) | Method for gas turbine blade processing | |
| RU2357019C2 (en) | Method of electrolyte-plasma treatment of details | |
| RU2551344C1 (en) | Method of improvement of operation characteristics of turbine machine blades out of alloyed steels | |
| US10233558B2 (en) | Method for manufacturing a part coated with a protective coating | |
| RU2805723C1 (en) | Method for electrolyte-plasma removal of protective coating based on aluminum and nickel from surface of workpiece | |
| US20060137995A1 (en) | Method for removal of metal from a workpiece | |
| RU2566139C2 (en) | Method for electrolyte-plasma removal of polymer coatings from surface of part from alloyed steels | |
| RU2693235C1 (en) | Device for electrolytic-plasma polishing of blisk blades | |
| RU2664994C1 (en) | Electrolyte for electrolyte-plasma polishing of parts made of refractory alloys | |
| RU2806352C1 (en) | Method of electrolyte-plasma processing of turbomachine blades |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150426 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170324 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180426 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210701 |