(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面からアルミニドコーティングを除去する方法であって、当該方法が、
（１）脂肪族スルホン酸と（２）１種類以上の添加剤とを含む１種以上のストリッピング組成物を基体の表面と接触させる段階、及び
コーティングを除去する段階
を含んでなり、前記添加剤が、以下の（ａ）〜（ｃ）：
（ａ）硝酸、塩酸、リン酸、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、硫酸、ホウ酸、次亜リン酸及びこれらの組合せからなる群から選択される第二の酸、
（ｂ）ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、置換芳香族化合物であってニトロ、ヒドロキシ、カルボキシル及び硫酸置換基を有するもの、及び置換アルキルカルボン酸からなる群から選択される錯化剤、並びに
（ｃ）アルカリ土類水酸化物、Ａｌ（ＯＨ）3、ホウ酸塩、リン酸塩、次亜リン酸ナトリウム、ケイ酸塩、アルミン酸塩、Ｎａ3ＡｌＦ6、Ｎａ2ＳｉＦ6及びＮａ2ＳｉＯ3からなる群から選択される還元剤
からなる群から選択される、方法。
【請求項２】
第二の酸が０．１〜１０．０重量％の量でストリッピング組成物中に存在する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
還元剤が０．１〜１０重量％の量で存在する、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
ストリッピング溶液がアルコール類、置換アルキルエーテル類、置換ケトン類及びグリコール類からなる群から選択される溶媒を含んでなる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
アルミニドコーティングが白金アルミニド領域と白金を含まない白金不含アルミニド領域とを含んでいる、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概括的には冶金プロセスに関するものであり、具体的には金属基体の処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温に暴露される金属部品、例えば超合金製金属部品を保護するため、特別に処方された各種のコーティングが多用される。例えば、超合金に耐酸化性と耐食性を付与するためアルミニドコーティングが多用されるが、これは超合金基体と遮熱コーティング（ＴＢＣ）とのボンド層として機能し得る。
【０００３】
アルミニドコーティングを施工する一つの方法では、まず電気メッキによって基体表面に白金の非常に薄い層（例えば、約１〜６ミクロン）を施工し、次いで蒸着プロセスによってアルミニド材料を付着させる。アルミニウムは白金及び基体材料（例えばニッケル）と反応して、白金アルミニドやニッケルアルミニドのような各種金属間化合物を形成する。酸化雰囲気に暴露されると、アルミニド表面に酸化アルミニウム（アルミナ）薄膜が生成し、これが周囲の環境成分との反応を防ぐバリアとして機能し、基体の健全性を維持する。
【０００４】
時としてアルミニドコーティングを補修する必要が生じる。例えば、タービンエンジン部品表面に施工されたコーティングはタービン自体のオーバーホール時に補修されることが多い。補修プロセスには、アルミニドコーティングのストリッピング及び損傷部における新アルミニドコーティングの付着を始めとする様々な段階が含まれる。現状では、基体からのアルミニド材料のストリッピングは、塩酸、硝酸又はリン酸等の酸に暴露することによって行われることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上述の各種ストリッピング組成物の使用に伴う短所を認めるに至った。大抵は、手順全体に時間がかかり、ストリッピング組成物及び濯ぎ液と４〜６時間接触させておく必要がある。さらに、ストリッピング組成物の種類によってはアルミニド材料が十分に除去されないものがあり、完全に除去するのにさらに時間と労力が必要とされる。さらに、ストリッピング組成物には選択性の低いものがあり、基体の母材を侵食したり、母材基体を点食したり、粒間侵食によって金属に損傷を与えることが見受けられる。
【０００６】
加えて、現在用いられているストリッピング組成物の多くは高温、例えば約７７℃以上で使用する必要がある。かかる温度での作業では、部品の所定部分（例えば翼のルート部や内部表面）の保護に用いられるマスク材料を侵食しかねず、エネルギーコストが増大すると共に余計な安全対策が必要になる可能性がある。
【０００７】
さらに、従来技術のプロセスの幾つかは、ストリッピング組成物への暴露の戦後に、基体表面を粗面化するためのグリットブラスト処理を必要とする。かかる段階は時間がかかり、また基体を損傷して部品寿命を制限しかねない。
【０００８】
そこで、当技術分野において金属基体からアルミニド系材料を除去するための新たな方法があれば歓迎されることは明らかである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体からアルミニドを除去する方法に関する。本発明の一つの実施形態では、方法は、（ａ）（ｉ）脂肪族又は芳香族スルホン酸、（ii）無機酸と有機溶媒の溶液、及び（iii）硫酸又は硫酸の水溶液からなる群から選択される１種類以上のストリッピング組成物を基体表面に接触させてコーティングを脆化させる段階、及び（ｂ）脆化したコーティングを除去する段階を含んでなる。
【００１０】
後でさらに詳しく説明する一つの実施形態では、（ｉ）脂肪族又は芳香族スルホン酸を含むストリッピング組成物は、無機又は有機添加剤もさらに含んでいる。
【００１１】
以下、本発明の様々な実施形態に関する詳細を説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本明細書中で用いるアルミニドコーティングの「選択的除去」とは、含アルミニド材料の大半を除去するものの、基体材料はごく僅かしか（或いは全然）除去しないことをいう。
【００１３】
ここでいう「含アルミニド」という用語は、コーティング金属合金（特に超合金）中に常用される各種材料又はコーティングプロセス時もしくはその後に形成される各種材料を包含して意味する。非限定的な具体例には、アルミニド自体、白金アルミニド、ニッケルアルミニド、白金−ニッケルアルミニド、高融点金属添加アルミニド、又はこれらの化合物の１種類以上を含有する合金がある。本明細書では、「含アルミニド」を略して単に「アルミニド」（材料）ということもある。
【００１４】
本発明の実施形態では、幾つかの異なる種類のストリッピング組成物を使用することができる。個々の組成物の選択は、例えば、基体の種類、基体から除去すべきアルミニドコーティングの種類、目的とする基体の最終用途、及び追加処理段階（例えば、濯ぎ工程）の有無等の様々な要因に依存する。
【００１５】
第一の類のストリッピング組成物（組成物（ｉ））は脂肪族又は芳香族スルホン酸類を含んでなる。好適な脂肪族スルホン酸の例はメタンスルホン酸（ＭＳＡ）及びエタンスルホン酸であるが、メタンスルホン酸が好ましい。芳香族スルホン酸の例はベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸及びナフタレンスルホン酸である。
【００１６】
第二の類のストリッピング組成物（組成物（ii））は無機酸と有機溶媒の溶液を含んでいる。この類の組成物に対する無機酸の例は塩酸、硝酸及び過塩素酸である。
【００１７】
好ましい実施形態では、溶媒は、基体に対する無機酸の活性を低下させると共に基体に対する無機酸の濡れ性を増大させるものであるべきである。（酸と炭化水素溶媒との化学的相互作用は、同じ酸と水のような溶媒との相互作用とは異なることが多い。）無機酸と有機溶媒の組合せは、基体に悪影響を与えることなくアルミニドコーティング材料を実質的に全て除去することが判明した。本明細書で用いる「活性」という用語は、一般に、基体及び／又は基体から除去すべきアルミニドコーティングに対する酸の反応性の尺度をいう。
【００１８】
無機酸と併用される有機溶媒の例には、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、塩素化アルコール、ケトン類、ニトリル系溶媒、ニトロ化炭化水素溶媒、ニトロベンゼンのようなニトロ化芳香族溶媒、塩素化炭化水素、アミン類、及びこれらいずれかの混合物がある。
【００１９】
脂肪族アルコールの具体例を幾つか挙げると、メタノール、エタノール及びイソプロパノールである。混合アルコールも使用し得る。芳香族アルコールの具体例はフェノール類及び置換フェノール類である。
【００２０】
組成物（ii）の無機酸と溶媒との重量比は、通常約２０：８０〜約８０：２０の範囲、好ましくは約３５：６５〜約７５：２５の範囲にある。具体的な比は使用する酸と溶媒の種類、存在する基体の種類、基体から除去すべきアルミニド化合物の種類、及び酸の反応性（すなわち、腐食電位）等の様々な要因によって変わる。この類の組成物の具体例の一つは塩酸とエタノールの混合物からなる。かかる混合物における塩酸とエタノールの重量比は通常約３５：６５〜約６５：３５の範囲にある。
【００２１】
本発明の第三のストリッピング組成物（組成物（iii））は硫酸又は硫酸の水溶液からなる。水溶液の場合、酸と水の比は通常約１０：９０〜約６５：３５の範囲にある。好ましい実施形態では、この比は約１５：８５〜約４０：６０の範囲にある。さらに、後で述べる通り、このタイプのストリッピング組成物には普通湿潤剤を使用する。
【００２２】
ストリッピング剤の選択は上述の通り様々な要因に依存する。一例を挙げると、塩酸とエタノールの混合物（例えば重量比約５０／５０のもの）は基体からのアルミニドの除去に有効である。かかる混合物を用いると、時として、基体のごく僅かな点食又は少量の腐食が起こり得る。ただし、いかなる腐食も実質的に均一である。本明細書中で用いる「均一な腐食」とは、基体の薄い層（通常は厚さ約２ミクロン未満）が除去されることをいう。均一な腐食及び僅かな点食は基体の幾つかの最終用途には大した問題とはならない。これは（従来技術で往々にして見受けられる）ひどい「点食」の発生とは対照的であり、ひどい点食が起こると基体に穴があき、この穴は少なくとも約２５ミクロンの深さに達することが多く、通常は約２５〜約５００ミクロンの範囲の深さに達する。
【００２３】
基体のいかなる点食も許されない最終用途には、別のストリッピング組成物を用いることができる。例えば、ＨＣｌ−アルコールほど除去速度は速くはないが、メタンスルホン酸は基体からアルミニドを除去するのに有効である。メタンスルホン酸の際だった利点は、均一な腐食以上に実質的な悪影響を基体に及ぼすことがないということである。
【００２４】
幾つかの実施形態ではストリッピング組成物はさらに湿潤剤も含む。湿潤剤は組成物の表面張力を低下させ、基体とアルミニド系コーティングとの接触性を高める。代表的な湿潤剤はポリアルキレングリコール、グリセロール、脂肪酸、石鹸、乳化剤及び界面活性剤である。通常湿潤剤は、組成物の全重量を基準にして約０．１〜約５重量％の範囲の量で存在する。
【００２５】
場合によっては、その他の添加剤がストリッピング組成物に用いられる。例えば、プロトン濃度を下げて組成物中の酸の活性を低下させるために抑制剤が使用されることもある。活性が低下すると基体表面の点食の危険性が下がる。抑制剤の例は硫酸ナトリウムの硫酸溶液又は塩化ナトリウムの塩酸溶液である。使用する抑制剤の量は通常ストリッピング組成物全体の重量を基準にして約１〜約１５重量％である。さらに、還元性環境の形成を防止するためにストリッピング組成物に酸化剤が使用されることもある。例としては、過酸化物（例えば過酸化水素）、過塩素酸塩、硝酸塩、過マンガン酸塩、クロム酸塩及びオスミウム酸塩（例えば四酸化オスミウム）がある。酸化剤の使用量は通常ストリッピング組成物全体の重量を基準にして約０．０１〜約５重量％である。ある実施形態では、酸化剤を、還元剤であるような酸（例えば塩酸）と共に用いる。
【００２６】
第一類のストリッピング組成物において、ストリッピング組成物の作用の有効性を増大させるため、脂肪族又は芳香族酸を１種類以上の添加剤と組み合わせてもよい。添加剤は第二の酸、還元剤、錯化剤及び酸化剤を始めとする無機成分でもよいし、有機溶媒及び錯化剤を始めとする有機成分でもよい（錯化剤は有機でも無機でもよい）。添加剤は、ストリッピング組成物の特性、特にプロトン活性に作用するのが望ましい。例えば、第二の酸は溶液中のプロトン濃度（ｐＨ）を増大させることでコーティングの除去速度を増大し得る。還元剤及び酸化剤は溶液の活性又は電位を変える。錯化剤は、溶液中の成分、例えばアルミニドコーティングの成分の酸化によって生成する金属イオンと錯体を形成することでプロトン濃度を変化させる。
【００２７】
かかる添加剤を第一類の特定の酸、例えばＭＳＡ（メタンスルホン酸）と組み合わせて使用すると有利であることがある。実施例に関連してさらに詳しく述べる通り、ＭＳＡ水溶液を含むストリッピング溶液は含白金アルミニドの除去に特に有効であった。この第一類の酸の有効性は添加剤の使用によって一段と向上させることができ、特に、白金を含まないアルミニドコーティング（すなわち白金のないアルミニドコーティング領域）を除去する際の有効性を高めることができる。白金を含まないアルミニドは、基体のある領域（例えば、最初に白金層の堆積を行わない公知の溶接技術で補修したタービンブレードの翼先端部分）に沿って存在することがある。以下の添加剤はそれぞれのカテゴリー内で、或いはカテゴリーを超えて組み合わせて使用し得る。
【００２８】
溶媒添加剤には、アルコール類（例えばエタノール、イソプロパノール等）、置換アルキルエーテル（例えばジヒドロキシエチルエーテル、ジ（プロピレン／エチレングリコール）メチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等）、置換ケトン（例えばアセトン、１，５−ジヒドロキシペンタン−３−オン、１−メチル−２−ピロリドン等）又はグリコール（例えばポリエチレングリコール、グリセロール、ジメチレングリコール、エチレングリコール等）がある。ある実施形態では、溶媒添加剤は、ストリッピング組成物全体の約１〜５５重量％、例えば約１０〜４０重量％、特に約２０〜３５重量％の量で存在する。
【００２９】
酸化剤添加剤には、硝酸塩、亜硝酸塩、塩化物塩、水素化物塩、フッ化物塩、硫酸塩、亜硫酸塩、硫化物塩、リン酸塩、亜リン酸塩、ホウ酸塩、フルオロアルミン酸塩、クロロアルミン酸塩、オキシハロゲン化物塩、過酸化物、クロム酸塩及びマンガン酸塩がある。ある実施形態では、酸化剤添加剤は、（酸化剤の濃度１００％を基準にして）ストリッピング組成物全体の約１〜３０重量％、例えば約２〜２０重量％、特に約２〜１５重量％の量で存在する。
【００３０】
有機錯化剤添加剤には２種類あり、その一つは置換芳香族化合物（例えば、芳香環の様々な位置にニトロ、ヒドロキシ、カルボキシル及び硫酸置換基を有するもの、並びにそれらの組合せ）、もう一方は置換アルキルカルボン酸（例えば、酒石酸、クエン酸、シュウ酸）である。無機錯化剤添加剤としては、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、硫酸塩、リン酸塩及び硝酸塩がある。ある実施形態では、有機又は無機錯化剤添加剤は、ストリッピング組成物全体の約１〜１０重量％、例えば約１〜５重量％の量で存在する。
【００３１】
第二の無機酸添加剤には、硝酸、塩酸、リン酸、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸、並びにこれらの組合せがある。ある実施形態では、第二の無機酸添加剤は、（濃度１００％を基準にして）ストリッピング組成物全体の約０．１〜１０重量％の量で存在する。第二の無機酸と組み合わせて還元剤も配合し得る。ある実施形態では、還元剤添加剤には、高い酸化還元電位を有する物質、例えばアルカリ土類水酸化物、Ａｌ（ＯＨ）3、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、Ｎａ3ＡｌＦ6、Ｎａ2ＳｉＦ6及びＮａ2ＳｉＯ3があり、０．１〜１０重量％、例えば０．１〜５重量％の量で存在する。具体例は次亜リン酸ナトリウムのような次亜リン酸塩である。
【００３２】
一般に、上記添加剤は第一類の酸の１種類以上を含有する水溶液に添加する。ある実施形態では、酸は、添加物を含めたストリッピング組成物全体の約１０〜８０重量％、例えば約３０〜４５重量％の範囲内でストリッピング組成物中に存在する。
【００３３】
個々のストリッピング組成物は、様々な方法で基体に塗布し得る。例えば、表面に刷毛塗り又はスプレー塗装し得る。大抵は、ストリッピング組成物の浴に基体を浸漬するのが最も実用的な技術である。浴は基体浸漬時に約１７０°Ｆ（７７℃）以下の温度に維持するのが好ましい。ある具体的な実施形態では、浴を約１３０°Ｆ（５４℃）以下の温度に維持する。このプロセスは室温でも実施し得るが、室温が変動しかねない場合にはプロセスの一貫性を確保するためもっと高い温度域に保つのが普通であろう。（上記の上限内で）高めの温度を用いるとアルミニドコーティングの除去が速くなることがある。
【００３４】
ただし、一般に本発明の実施形態の利点の一つは、浴温が従来技術よりも低いことである。本発明の方法に従って低い温度を用いると、上述の通り、多用されるマスク材料が保護される。温度が低いと、エネルギー利用の点でコスト節減にもなり、高温浴に付随する幾つかの安全上の問題（例えば浴に揮発性成分が存在する状況での問題）も減る。
【００３５】
ストリッピング組成物を含む浴は、ストリッピング剤と除去すべきコーティングとが最大限に接触するように、プロセス実施中に攪拌その他の方法で攪拌することが多い。かかる目的には各種の公知技術を使用でき、例えば、インペラ、超音波攪拌、磁気攪拌、ガスバブル又は循環ポンプ等が使用できる。浴浸漬時間は上述の幾多の要因によって変わる。商業規模では、浸漬時間は通常約１５〜約４００分の範囲である。幾つかの実施形態では浸漬時間は約１５０分以下である。具体的な実施形態では浸漬時間は約７５分以下である。
【００３６】
ストリッピング組成物に暴露すると基体表面のアルミニドコーティングが脆化する。図１の顕微鏡写真にみられる通り、コーティング中に深い亀裂が顕著にみられ、その一体性が低下しており、基体に接着性が実質的に低下している。ある実施形態では、次の段階で、その表面を例えば水又は水溶液に約１分未満浸漬することによって簡単に濯ぐ。
【００３７】
次いで、基体に損傷を与えることなく、脆化コーティングを除去する。ある実施形態では、この段階は基体表面の研磨によって行う。従来技術のプロセスとは対照的に、この実施形態は「穏やかな」研磨段階であり、基体の損傷が最小限となる。一例を挙げると、炭化ケイ素粒子を含有する加圧空気流を約８０ｐｓｉ未満、好ましくは約６０ｐｓｉ未満、例えば約４０ｐｓｉ未満の圧力で表面に当てることによって、軽くグリットブラスト処理できる。グリットブラスト処理には、各種の砥粒、例えばアルミナのような金属酸化物、炭化ケイ素のような炭化物、混合金属酸化物、窒化物、ガラスビーズ、粉砕ビーズ、炭酸ナトリウム、又は粉砕コーンコブが使用できる。平均粒度は約５００ミクロン未満、好ましくは約１００ミクロン未満である。
【００３８】
グリットブラスト処理は脆化コーティングの除去に十分な時間行う。この実施形態におけるグリットブラスト処理の時間は様々な要因で変わる。約５０〜約１００ミクロンの厚さに堆積したアルミニドコーティングの場合、グリットブラスト処理は、約２０〜約３０ｐｓｉの空気圧を利用して約１００ミクロン未満のグリット粒子を用いるときは、通常約６０〜約１２０秒間実施される。これらのパラメーターは上記の種々のストリッピング組成物の各々に対して適切な指針となる。
【００３９】
グリットブラストの代わりに、表面を軽く研磨するための他の公知技術も使用し得る。例えば、繊維パッド、例えばポリマー繊維、金属繊維又はセラミック繊維のパッドを用いて手で表面を擦ることができる。別法として、アルミナ又は炭化ケイ素の粒子が埋め込まれた柔らかいホイール又はベルトで表面を研磨することもできる。ホイール又はベルトには別法として液体研磨材を用いることもできる。例えば、これら液体はベーパーホーニングプロセスでホイール上に噴霧することができる。（摩耗材料は基体に悪影響を与えないものでなければならない。）これらの代替技術は、基体表面に対する接触力が上記の穏やかなグリットブラスト技術で用いる力以下に保たれるように調節する。
【００４０】
研磨に代えて他の技術を脆化材料の除去に使用することができる。一例は表面のレーザーアブレーションである。別法として、脆化材料を表面から掻き取ることもできる。さらに別法として、音波（例えば超音波）を表面に当てもよい。音波は、超音波ホーンで発生させることができ、振動を生じさせ、脆化材料を揺すってその結合を緩める。
【００４１】
幾つかの事例では、脆化コーティングは、激しい攪拌、例えば超音波技術自体で生じる力よりも大きな力での攪拌によって除去できる。例えば、メカニカルスターラーで急速に攪拌（すなわち、「全体的攪拌」）するとともに超音波攪拌（すなわち「局部攪拌」）もおこなっている浴に基体を浸漬することができる。攪拌は、脆化材料が振動してその結合が緩まるまで行うことになろう。
【００４２】
これらの代替技術のいずれについても、当業者は、（研磨技術の場合と同様に）基体に加えられる力を調節して基体表面の損傷を最小にするための作業調節法に通じているであろう。
【００４３】
場合により幾つかの実施形態では、段階（ａ）と段階（ｂ）の間に濯ぎ段階を追加するのが望ましい。この段階では、水と上述の湿潤剤とを含む水溶液に脆化アルミニドコーティングを接触させる。この段階での好ましい湿潤剤はポリエチレングリコールのようなポリアルキレングリコールである。これらは通常、濯ぎ液の全重量を基準にして約０．１〜約５重量％の量で存在する。濯ぎは各種技術で実施でき、通常は攪拌している濯ぎ液の浴に約１〜約３０分間基体を浸漬することによって行う。
【００４４】
図２を参照すると、追加の濯ぎ段階により、図１に示したアルミニド粒子の塊が除去されていることが分かる。この場合、より強く密着して残留しているアルミニドの薄い層はその後グリットブラストのような研磨段階によって除去される。追加の濯ぎ段階を使用することにより、通常、研磨段階を行うのに要する時間が短縮される。この時間は、上述の代表的なグリットブラストパラメーターの組に対して、例えば約５〜約４５秒短縮し得る。上述の通り、段階（ｂ）の代替技術を使用すると研磨段階はすべて省略できる。
【００４５】
グリットブラスト処理後、通常は圧縮空気を基体全体に吹き付けて残留アルミニド粒子又は砥粒をすべて除去する。基体は所望の材料で再塗装できる。例えば、コーティング補修の前段階で実質的影響を受けていない超合金の高品質表面に、エンジン部品用の白金−アルミニド保護コーティングを再施工し得る。
【００４６】
本発明の幾つかの実施形態では、基体表面を２種類のストリッピング組成物と順次接触させる。第一の組成物は、アルミニドを極めて迅速に除去し始めるものである。具体例は、上述の通り、無機酸と、その無機酸の基体に対する活性を低下させる溶媒との混合物である。このタイプの代表的な組成物は塩酸とエタノール等のアルコール、及び硫酸と水である。
【００４７】
第二のストリッピング組成物は、上述の通り、均一な腐食を起こす可能性がある点を除き、基体に対して点食も侵食も起こさないでアルミニドを（第一のストリッピング組成物）よりゆっくりと除去することができるものである。一つの例は、上述の通り、メタンスルホン酸のようなアルカンスルホン酸を主体とするストリッピング組成物である。
【００４８】
一般に、各ストリッピング組成物は、基体を浸漬することができる浴の形態で使用する。接触時間と浴温は、上述の多くの要因、例えば除去する必要のあるアルミニドの種類と量によって変わる。通常、第一の浴は約０〜約４０℃の範囲の温度に維持し、浸漬時間は約５〜約２０分である。第二の浴は通常約４０〜約６０℃の範囲の温度に維持し、浸漬時間は約３０〜約１２０分である。
【００４９】
上記の実施形態と同様に、表面は次に穏やかな研磨段階（又は類似の技術）に付して、脆化コーティングを、例えば軽いグリットブラストにより除去することができる。さらに、幾つかの実施形態では、やはり上述の通り研磨段階の前に追加の濯ぎ段階を行うことができる。一般に、この実施形態は、基体に対して悪影響を全く与えることなく比較的短いプロセス時間とアルミニドの高い除去速度とを必要とする状況で有用である。これらはストリッピング組成物による処理に二段階の手順が許容され得る状況でもある。
【００５０】
アルミニドコーティングの施工される基体は、通常遮熱コーティングにより保護される金属材料又は合金のいずれであることもできる。基体は、ニッケル基、コバルト基及び鉄基高温超合金を始めとする超合金のような耐熱合金であることが多い。通常、超合金は、ニッケル又はコバルトが合金中の最も多い単一元素であるようなニッケル基材料又はコバルト基材料である。代表的なニッケル基合金はＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）、Ｎｉｍｏｎｉｃ（登録商標）、Ｒｅｎｅ（登録商標）（例えば、Ｒｅｎｅ  ８０−、Ｒｅｎｅ  １２５、Ｒｅｎｅ  １４２、及びＲｅｎｅ  Ｎ５）、並びにＵｄｉｍｅｔ（登録商標）という商品名で呼ばれている。基体の種類は多岐にわたるが、翼形部パーツのようなジェットエンジン部品の形態であることが多い。別の例として、基体はディーゼルエンジンのピストンヘッドであってもよいし、その他実質的に平滑な面をもつ耐熱性バリヤーコーティングを必要とする他の表面でもよい。
【００５１】
【実施例】
以下の実施例は本発明の若干の実施形態を例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５２】
以下の試験試料１〜５は各々厚さ０．１２５インチ（０．３２ｃｍ）、直径１インチ（２．４ｃｍ）のニッケル基超合金Ｒｅｎｅ（登録商標）Ｎ−５から製造したボタンである。アルミニドコーティングの堆積前にボタンをアルミナでグリットブラストし清浄化した。各ボタンの表面に白金を約７．５ミクロンの深さで電気メッキした後表面を約５０ミクロンの深さで拡散アルミナイジングした。
【００５３】
例１
試料１は、ストリッピング組成物を含む２つの段階を含む従来技術のプロセスに従って処理した。第一の段階ではボタンの一つを、硝酸とリン酸の５０：５０（重量）混合物から形成した浴に浸漬した。浴は約１７０〜１９０°Ｆ（７７〜８８℃）の温度に維持した。２〜４時間後試料を浴から取り出し、水中で２０分間濯いだ。次にボタンを２０〜４０％（重量）塩酸水浴に浸漬し、約１５０〜１６５°Ｆ（６６〜７４℃）に維持した。第二の浴の浸漬時間は約３０〜６０分であった。第二の浴から取り出した後試料を再び水中で約２０分間濯ぎ、その後検査した。
【００５４】
例２
試料２は、本発明の一実施形態に従って処理した。ボタンの一つを、メタンスルホン酸と水の５０：５０（重量）混合物から形成した浴に浸漬した。浴は１２０°Ｆ（４９℃）の温度に維持した。４５分後ボタンを浴から取り出し、２０分間水中で濯いだ。次にボタンを穏やかにグリットブラストした。グリットブラストは、炭化ケイ素粒子を含有する加圧空気流を約２０ｐｓｉの圧力でボタン表面全体に当てることによって行った。炭化ケイ素粒子は平均粒度が５０ミクロン未満であった。その後ボタンを検査した。
【００５５】
例３
試料３は、本発明の別の実施形態に従って処理した。ボタンの一つを、塩酸（水中３７．７重量％）とエタノールの５０：５０（重量）混合物から形成した浴に浸漬した。浴は１２０°Ｆ（４９℃）の温度に維持した。４５分後ボタンを浴から取り出し、２０分間水中で濯いだ。次にボタンを穏やかにグリットブラストした。グリットブラストは、試料２について記載したのと同様に行った。その後ボタンを検査した。
【００５６】
例４
試料４は、本発明の別の実施形態に従って処理した。ボタンの一つを、水中２５（重量）％硫酸の浴に浸漬した。浴は１２０°Ｆ（４９℃）の温度に維持した。３０分後ボタンを浴から取り出し、２０分間水中で濯いだ。次にボタンを試料２について記載したのと同様に穏やかにグリットブラストし、検査した。
【００５７】
例５
試料５は、２つの異なるストリッピング組成物を利用して本発明のさらに別の実施形態に従って処理した。まず、上述のボタンを、例３と同様に塩酸とエタノールの混合物から形成した浴に浸漬した。浴は７７°Ｆ（２５℃）の温度に維持した。１０分後ボタンを浴から取り出し、水中で２０分間濯いだ。次にボタンを例２に記載したようなメタンスルホン酸と水の浴に浸漬した。浴は７３°Ｆ（２３℃）の温度に維持した。４５分後ボタンを浴から取り出し、水中で２０分間濯いだ。次いでボタンを先の例に記載したようにして穏やかにグリットブラストし、検査した。
【００５８】
プロセスパラメーターと結果を表１に示す。「選択性」は、ストリッピング段階中に失われたコーティング材料の量の、同段階中に失われた基体材料の量に対する比として定義する。この比が高いと、望ましいことに、基体材料の除去を最小にしつつアルミニドコーティング材料が除去されることを示している。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
上記の結果は本発明の様々な実施形態の利点を立証している。従来技術を示す例１（すなわち試料１）のプロセスでは、基体表面でかなりの量の点食と粒間侵食が見られた。さらに、プロセスに要した時間も長かった。対照的に、例２〜４（試料２〜４）のプロセスの場合、要した時間はずっと少なく、使用した温度もずっと低かった。本発明の幾つかの実施形態に従う２段階ストリッピング法を利用した例５（試料５）のプロセスでも、望ましいコーティング除去及び選択性が得られ、しかも基体表面に悪影響はなかった。
【００６１】
図１は、ニッケル基超合金基体に施工された白金−アルミニドコーティングの断面の、本発明のメタンスルホン酸ストリッピング組成物による処理後の顕微鏡写真である。白金−アルミニドの層の脆化が明白である。
【００６２】
図２は、図１の断面の、脆化コーティングを水とポリエチレングリコール（ＰＥＧ１重量％）の濯ぎ液に約２０分間浸漬した後の顕微鏡写真である。この段階により、コーティング材料の大きめの塊が速やかに除去されて基体上にはアルミニドの薄い層のみが残った。
【００６３】
図３は、図２の断面の、濯いだ表面を例に記載したようにして穏やかにグリットブラストした後の顕微鏡写真である。約１２０秒未満のグリットブラストにより、残留していたアルミニドコーティングが完全に除去され、基体には損傷がなかった。
【００６４】
以下の例６〜１５は、脂肪族酸と芳香族酸を１種類以上の有機又は無機の添加剤と共に含む第一類のストリッピングコンパウンドを評価するために調製したものである。これらの例の基体は、白金を含まないアルミニド（白金不含アルミニド）コーティングと白金−アルミニドコーティングとを有するＲｅｎｅ（登録商標）８０、Ｒｅｎｅ（登録商標）１４２及びＲｅｎｅ（登録商標）Ｎ５超合金母材で構成されていた。試料は通常、１５０°Ｆ（以下）のストリッピング溶液で４時間処理した後超音波浴及びグリットダスチングで処理した。コーティングの除去の程度は熱染色法(heat tint process)と顕微鏡検査で確認した。試料は、顕微鏡を用いて母材のＩＧＡと点食について検査した。
【００６５】
例６（酸−酸混合物）
メタンスルホン酸（ＭＳＡ）、ボーメ度３８°の塩酸（ＨＣｌ）及び水の混合物（３８：１５：４７重量％）を使用して、高圧タービン（ＨＰＴ）ブレードから白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとをストリッピングして除去した。部品を超音波で攪拌している溶液に５０℃で４時間浸漬した後、超音波攪拌しつつ水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。コーティングは、熱染色法と顕微鏡検査で決定されたように完全に除去された。軽いＩＧＡがむき出しの金属顕微鏡写真に認められた。
【００６６】
例７（酸／酸／還元剤）
（白金を含まないアルミニドコーティング領域を形成する）アルミニド先端補修を既に受けた白金アルミニドコーティングをもつ様々なフィールドで運転されたＨＰＴブレードをＭＳＡ、ＨＣｌ、次亜リン酸ナトリウム及び水の混合物（４０：１０：２：４８重量％）で処理した。部品を溶液に浸漬し５０℃で４時間超音波で攪拌した後、超音波攪拌しつつ水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングの両方が完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００６７】
例８（酸／酸／錯化剤）
ニッケル基超合金上に白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとをもつ様々なフィールドで運転されたＨＰＴブレードをＭＳＡ、水、ＨＣｌ及びジニトロベンゼンスルホン酸（ＮＢＳＡ）の溶液（４１：５１：５：３重量％）でストリッピング処理した。スリトッピング溶液は超音波で攪拌しつつ５０℃に維持した後、超音波攪拌しながら水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングの両方が完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００６８】
例９（酸／酸／溶媒）
白金アルミニドコーティング又は白金を含まないアルミニドコーティングを有する各種クーポンを、ＭＳＡ、ＨＣｌ、及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）／水（３８：１５：４７重量％）を用いてストリッピング処理した。ＤＥＧ／水混合物はＤＥＧのみから水のみまで変化させた。容量で２／３ＤＥＧ、１／３水が最も有効であることが判明した。スリトッピング溶液を超音波で攪拌しつつ５０℃に維持した後、超音波攪拌しながら水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、クーポンを６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、クーポンから白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングの両方が完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００６９】
例１０（酸／酸／酸化剤）
白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとを有する様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、ＭＳＡ、水、ボーメ度７０°の硝酸、及び過酸化水素（水中濃度５０重量％）の溶液（２５：３０：２５：２０重量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、超音波で攪拌しつつ５０℃に維持した後、超音波攪拌しながら水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングとアルミニドコーティングの両方が完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００７０】
例１１（酸／酸化剤）
白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとを有する様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、ＭＳＡ、水、及び過酸化水素（水中濃度５０重量％）の溶液（３６：４４：２０容量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、超音波で攪拌しつつ５０℃に維持した後、超音波攪拌しながら水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングとアルミニドコーティングとが完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００７１】
例１２（酸／追加の酸）
様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、塩酸、硝酸、乳酸及び酢酸の溶液（３０：１０：３０：３０容量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、５０℃で機械的に攪拌した後、超音波攪拌しつつ水で１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとが完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００７２】
例１３（酸／酸／酸化剤）
様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、ＭＳＡ、ＨＣｌ、過マンガン酸カリウムの溶液（３６：４４：１０：１０重量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、５０℃で超音波攪拌した後、超音波攪拌しつつ水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとが完全に除去されたことを示していた。顕微鏡検査により、ＨＰＴ部品のダブテール部分にＩＧＡが起こったことを示していた。
【００７３】
例１４（酸／酸化剤）
様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、ＭＳＡ、水、塩化鉄（III）の溶液（４０：５０：１０重量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、５０℃で超音波攪拌した後、超音波攪拌しつつ水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとが完全に除去されたことを示していた。顕微鏡検査により、ダブテール上にいくらかのＩＧＡが認められた。
【００７４】
例１５（酸／酸／酸化剤）
様々なフィールドで運転されたＨＰＴ部品を、ＭＳＡ、水、ＨＣｌ、フッ化アルミニウムナトリウムの溶液（３７：４５：１５：３重量％）を用いてストリッピング処理した。部品をストリッピング溶液に浸漬し、５０℃で超音波攪拌した後、超音波攪拌しつつ水／ポリエチレングリコールで１５分間濯いだ。次に、部品を６０ｐｓｉでグリットブラストして、脆化コーティングを除去した。熱染色と顕微鏡検査はいずれも、部品から白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングとが完全に除去され、しかもベースの金属には全く侵食がなかったことを示していた。
【００７５】
本発明の実施形態による酸系は、ベースの金属には比較的影響を与えることなく拡散白金アルミニドコーティングと白金を含まないアルミニドコーティングの両方を除去する際に望ましい選択性を示す。例６のＭＳＡ／ＨＣｌ溶液、例１３のＭＳＡ／ＨＣｌ／ＫＭｎＯ4溶液、及び例１４のＭＳＡ／ＦｅＣｌ3溶液は、母材に対して生じさせるＩＧＡがごく僅かであり、単結晶部品又は多少のＩＧＡが許容される場合には有効な溶液である。例６〜１５の組成物はいずれも白金を含まないアルミニドコーティングと白金アルミニドコーティングをストリッピング除去するのに有効であったが、例７と１５の組成物は特に有効であった。
【００７６】
本発明の実施形態によると、白金アルミニドコーティング及び白金を含まないアルミニドコーティングは低温で短時間のうちに除去され、そのためマスク材料に対する侵食が回避された。加えて、低温で実施し、そして揮発性成分を低くして実施することにより、本発明の実施形態では蒸発に起因する溶液の損失が低かった。したがって、使用中水と酸を頻繁に添加する必要がない。
【００７７】
以上の説明は一般的にアルミニドコーティングのような層を除去するものであるが、特定の一つの組成物ＭＳＡは他の材料の除去にも使用できる。特に、ＭＳＡは、ガスタービンエンジンの実際の使用中に堆積した酸化物をタービンエンジン部品から除去するのに有効であることが判明した。このような酸化物は、アルミニド層の除去に先立つクリーニング段階中に除去されるのが通常である。従来このような酸化物はＣＭＡＳ（カルシウム、マグネシウム、アルミニウム及びケイ素）酸化物といわれている。一つの方法では、水中に濃度５０％のＭＳＡを含有するクリーニング組成物を約６０℃で約１時間部品に接触させる。
【００７８】
以上、本発明の様々な実施形態について説明した。しかし、本明細書の開示内容は特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を制限するものと考えるべきではない。すなわち、本発明の範囲から外れることなく様々な変更、適用及び代替が当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】超合金基体表面に施工された白金−アルミニドコーティングの断面の、一つの処理段階後の顕微鏡写真である。
【図２】図１の断面の別の処理段階後の顕微鏡写真である。
【図３】図２の断面の別の処理段階後の顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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