用于從金屬基材去除氧化物的方法和裝置與流程

本發明涉及用于從金屬基材去除氧化物的方法和裝置。

背景技術：

在很多行業，都需要從金屬基材去除氧化物。例如，在維修燃氣輪機中機翼組件上的裂紋之前，必須要先從其表面去除氧化物。

現有的用于從金屬基材去除氧化物的方法及裝置不盡如人意。

因此，需要新的用于從金屬基材去除氧化物的方法和裝置。

技術實現要素：

一方面，本發明的實施例涉及一種用于從金屬基材去除氧化物的方法，包括：提供三氟化硼流；在第一溫度加熱所述金屬基材；及，在不同于所述第一溫度的第二溫度加熱所述金屬基材。

另一方面，本發明的實施例涉及一種用于從金屬基材去除氧化物的裝置，包括：氣源，其用來提供三氟化硼流；以及加熱設備，其用于在第一溫度加熱所述金屬基材，再在不同于所述第一溫度的第二溫度加熱所述金屬基材。

附圖說明

參考附圖閱讀下面的詳細描述，可以幫助理解本發明的特征、方面及優點，其中：

圖1是本發明的一些實施例所涉及的用于從金屬基材去除氧化物的方法的流程示意圖。

圖2所示為對比例1中清洗后的基材的照片。

圖3所示為例1中的加熱溫度和時間。

圖4所示為例1中GTD-222基材分別在加熱前和清洗后的掃描電子顯微鏡截面圖。

具體實施方式

除非本發明中清楚另行定義，用到的科學和技術術語的含義為本發明所屬技術領域的技術人員所通常理解的含義。本發明中使用的“包括”、“包含”、“具有”、或“含有”以及類似的詞語是指除了列于其后的項目及其等同物外，其他的項目也可在范圍以內。

本發明中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于所述具體數量，還包括與所述數量接近的、可接受的、不會導致相關基本功能的改變的修正的部分。相應的，用“大約”、“約”、“左右”等修飾一個數值，意為本發明不限于所述精確數值。一些實施例中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。本發明中的數值范圍可以合并及/或互換，除非另行清楚說明，數值范圍包括其所涵蓋的所有數值子范圍。

在說明書和權利要求中，除非清楚地另外指出，所有項目的單復數不加以限制。“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的參數、實施例等。

除非上下文另外清楚地說明，術語“或”、“或者”并不意味著排他，而是指存在提及項目(例如材料)中的至少一個，并且包括提及項目的組合可以存在的情況。

本發明說明書中提及“一些實施例”等等，表示所述與本發明相關的一種特定要素(例如特征、結構和/或特點)被包含在本說明書所述的至少一個實施例中，可能或不可能出現于其他實施例中。另外，需要理解的是，所述發明要素可以任何適合的方式結合。

在下文中，將參照附圖說明本發明的實施方式，將不會詳細描述眾所周知的步驟、功能和結構，以避免因不必要的細節而使本發明顯得令人費解。

圖1是本發明的一些實施例所涉及的用于從金屬基材去除氧化物的方法的流程示意圖。所述方法1包括：2.提供三氟化硼流；3.在第一溫度加熱所述金屬基材；及，4.在不同于所述第一溫度的第二溫度加熱所述金屬基材。

所述金屬基材可以包括任何類型的金屬材料。所述金屬基材可以由金屬或者合金組成，但也可以含有非金屬成分。所述金屬基材可以包括鐵、鈷、鎳、鋁、鉻、鈦或者它們的任意組合。一些實施例中，所述金屬基材可包括不銹鋼。

一些實施例中，所述金屬基材可包含超合金，其中超合金含量最高的元素為基本元素。基本元素的示例包括鎳、鈷或鐵。換句話說，所述超合金可包括鎳基、鈷基或鐵基超合金。

一些實施例中，鎳基超合金包括至少百分之四十重量百分比的鎳以及鈷、鉻、鋁、鎢、鉬、鈦和鐵中的至少一種。一些鎳基超合金的示例可用其商用名稱代指，例如和GTD。所述鎳基超合金可具有各向等大、定向凝固的單晶。一些實施例中，所述超合金可包含GTD-111、GTD-222、GTD-444、或者一些實施例中，所述超合金包括多于百分之十重量百分比的鉻。

一些實施例中，所述鈷基超合金包括至少百分之三十重量百分比的鈷以及鎳、鉻、鋁、鎢、鉬、鈦和鐵中的至少一種。一些鈷基超合金的例子可用其商用名稱代指，例如和

一些實施例中，所述金屬基材包括燃氣輪機中機翼組件。

所述氧化物可包含金屬基材上的任何氧化物。一些實施例中，所述氧化物包括金屬氧化物的混合物，例如，氧化鋁和氧化鉻的混合物。一些實施例中，使用傳統方法/裝置很難清理掉所述氧化物。一些實施例中，所述氧化物位于所述金屬基材的表面上。一些實施例中，所述氧化物位于包括如燃氣輪 機中機翼組件等的金屬基材的裂縫中。一些實施例中，所述氧化物位于所述金屬基材的各種孔中。

三氟化硼可以從任何氣源以任何方式來提供。一些實施例中，所述氣源可與所述氧化物分離放置。

一些實施例中，所述三氟化硼流由三氟化硼前驅體當場產生。所述三氟化硼前驅體可以與所述氧化物分離放置。所述氣源可包括三氟化硼前驅體。所述氣源可包括從所述三氟化硼前驅體提供三氟化硼流的任意設備。一些實施例中，所述氣源包括盛所述三氟化硼前驅體的容器。一些實施例中，所述三氟化硼前驅體施加到所述金屬基材上，但不與所述氧化物接觸。所述前驅體可包含任意可以提供三氟化硼的材料、組成或組合。一些實施例中，所述前驅體包括氟硼酸鉀、氟硼酸鈉、或其任意組合。

一些實施例中，所述三氟化硼流從存儲/傳輸三氟化硼的氣體存儲/傳輸設備提供，例如氣體容器/氣體傳輸管道。相應的，所述氣源可包括氣體存儲設備及/或氣體傳輸設備。

所述三氟化硼流可以和惰性氣體和/或還原性氣體一起提供，例如氬氣、氮氣和氫氣。所述三氟化硼流可以被提供到所述金屬基材所在的真空環境中。

在含有三氟化硼的環境中，用加熱設備分別在第一溫度和第二溫度加熱所述金屬基材一段時間。所述加熱設備可以為任何能提高所述金屬基材溫度的設備，例如爐子、窯、烤箱、火炬、或其任意組合。所述第二溫度可以高于或低于所述第一溫度。一些實施例中，所述第一溫度在300℃至700℃的范圍。一些實施例中，所述第二溫度在750℃至1150℃的范圍。

一些實施例中，所述第一溫度為混合物中一些金屬氧化物會與三氟化硼發生反應的溫度或溫度范圍。一些實施例中，所述第二溫度為混合物中剩下的金屬氧化物會與三氟化硼發生反應的溫度或溫度范圍。一些實施例中，在第二溫度處理后，仍然有剩余的金屬氧化物，可以在有三氟化硼的環境在其它溫度繼續加熱所述金屬基材或用其它方式去除所述金屬基材上剩余的氧化 物。

在加熱處理后，可用酸和/或超聲波清洗所述金屬基材從而使其處理后的表面露出來。所述酸可包含鹽酸、氟硅酸、磷酸、或其任意組合。

實驗示例

以下實驗示例可以為本領域技術人員實施本發明提供參考。這些例子并不限制權利要求的范圍。

對比例1

一個表面有約50微米厚的氧化物層的氧化的GTD-222鎳基超合金基材放置在管式爐中。三氟化硼流和氬氣流一并提供到所述管式爐中。

所述管式爐加熱到950℃并且保持8小時以加熱所述基材。然后將所述基材取出，在超聲波中用10％濃度的鹽酸清洗15分鐘。

圖2為清洗后的基材的照片，可以看見所述基材上仍然有氧化物層。

例1

一個表面有約50微米厚氧化物層的氧化的GTD-111、GTD-222、GTD-444或者René-108鎳基超合金基材放置在管式爐中。三氟化硼流和氬氣流一并提供到所述管式爐中。

用如圖3所示的加熱溫度和時間，先后在500℃和950℃對所述管式爐中的所述基材進行加熱。在加熱后，將所述基材從所述管式爐中取出，并且在超聲波中用濃度10％的鹽酸清洗15分鐘。

用基材的掃描電鏡截面圖來檢驗所述氧化物的去除效率。結果顯示所述氧化物層被完全去除，并且沒有發生基礎金屬損耗或者晶間腐蝕。例如，圖4所示為GTD-222基材分別在加熱前和清洗后的掃描電子顯微鏡截面圖，可見加熱前存在的所述氧化物被完全去除了。

雖然結合特定的實施例對本發明進行了說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。