专利名称：多步骤电化学去金属涂层方法
技术领域：
本发明涉及一种以电化学方式从零件上去除金属涂层的方法。
背景技术：
出于对零件的保护等原因，有时会在零件表面镀上一层金属涂层，例如涡轮机的叶片上一般都会镀有一层金属涂层。而当镀有金属涂层的零件在经过一段时间使用后，往往会出现一定程度的损伤，如此就需要将损伤的金属涂层去除掉，以便可以镀上新的金属涂层。目前，电化学去涂层方法已被用来进行零件金属涂层的去除。请参考图1，为一种现有的电化学去涂层系统I的示意图，该系统I包括一装有电解液3的容器2、一阴极部件4及一直流电源5。当应用该系统I对镀有金属涂层的零件6进行去涂层操作时，将该阴极部件4电性连接至该直流电源5的负极后浸入该电解液3内，将该零件6作为阳极部件电性连接至该直流电源5的正极后浸入该电解液3内。然后，启动该直流电源5使该阴极部件4与该零件6之间形成一回路，如此即可将零件6上的金属涂层去除掉。上述系统I通常上是应用一步(或一次)电化学操作来进行金属涂层的去除，这往往不能精确的将金属涂层全部从零件6上去除掉，或者全部去除掉后却一定程度上破坏了零件6本身的衬底材料，从而使后续修复存在瑕疵，甚至零件6无法继续使用。所以，需要提供一种新的电化学去涂层方法来解决上述问题。
发明内容
现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。本发明的一个方面在于提供一种多步骤电化学去金属涂层方法，用于对一零件进行去涂层操作，该方法包括:(a):在一参比电极与该零件之间提供一预设的电势，该参比电极与该零件浸入一电解液中；(b):记录流经该零件的峰值电流；(c):当流经该零件的电流在峰值过后下降至一第一预设电流值时，停止提供电压给该零件；⑷:更新该电解液；(e):重新在该参比电极与该零件之间提供该预设的电势，并保持一预设时间后再次停止提供电压给该零件，在此预设时间内判断流经该零件的电流是否小于一第二预设电流值，如果不小于该第二预设电流值，返回步骤d ;及(f):如果小于该第二预设电流值，停止提供电压给该零件，其中该第一预设电流值大于该第二预设电流值。
通过应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法，可有效地控制每一步电化学操作的程度并可精确的控制去金属涂层操作完成的时间，如此，大大提高了去涂层操作的精度，保证了产品的品质。
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:图1为一种现有电化学去金属涂层系统的示意图。图2为应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法的电化学去金属涂层系统的较佳实施方式的示意图。图3为应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法的电化学去金属涂层系统的另一较佳实施方式的不意图。图4为图2中电化学去金属涂层系统中控制电路的较佳实施方式的模块示意图。图5为本发明多步骤电化学去金属涂层方法的较佳实施方式的流程图。图6为一待去除涂层零件的金属涂层与衬底材料在电解液中所对应的电流密度与该零件和电极间电压差之间的函数关系图。图7为应用现有单步骤电化学去金属涂层方法及应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法去除金属涂层后的涡轮机叶片的比对示意图。
具体实施例方式以下将描述本发明的具体实施方式
，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。请参考图2，为应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法的一种电化学去金属涂层系统10的较佳实施方式的示意图， 该电化学去金属涂层系统10包括一装有电解液30的容器20、一电极40、一控制电路50、一待去涂层的零件60及一参比电极70。其中，该电极40可作为阴极使用，而该零件60则对应作为阳极使用。其他实施方式中，该电极40也可作为阳极使用，而该零件60则对应作为阴极使用。该参比电极70用于提供一个参比电压，例如通过接收外部电源(未示出)。当对该零件60进行去涂层操作时，该电极40、零件60及参比电极70被浸入该电解液30中并与该控制电路50电性耦合，该控制电路50通过在该电极40与该零件60之间提供一个槽压(cell voltage)来控制该零件60与参比电极70之间的电势位于一预设的电压范围。如此，在该电极40与零件60之间则建立了一个期望的电场，以将该零件60表面的金属涂层蚀刻掉，该电极40及参比电极部件70 —般为在去涂层过程中自身不会损坏可保持完整性的器件。图2所示的实施方式中仅给出了一个电极40，在其他实施方式中，还可以包括多个电极40来同时配合零件60 工作，以提高工作效率。该电极40可以是任何合适的形状，以配合零件60形成适合的电场，例如可以是平板型、圆柱形等等。该容器20为任何适合的非反应容器，该容器20的形状、容积均可调整，以便可以较好的放置该电解液30、该电极40、该零件60、该参比电极70等。在非限定的实施方式中，该电解液30为卤化物盐溶液。该电解液30可以是直接倒入该容器20内的，也可以是通过其他方式置入的。例如，请参考图3，该电解液30可以是通过水泵设备90置入该容器20的，在此实施方式中，还包括一个电解液池21，其可容纳足够多的电解液31，该电解液31与该电解液30相同。具体地，该水泵设备90通过水管55从该电解液池21中抽取电解液31，然后通过水管56向容器20内注入电解液31。同时，该容器20内的电解液31也通过水管57向电解液池21中注入电解液30 (可通过现有的控制阀门等控制)，如此则形成了一个电解液循环，这样做的好处可以加速电解液的更新，提高电解效率。在一个非限定实施方式中，该电解液循环的循环速率大概为100ml/min-800ml/min。请参考图4，该控制电路50的较佳实施方式包括一控制器51、一与该电极40电性相连的第一电压调整器52、一与该零件60表面电性相连的第二电压调整器53、一串联在该第二电压调整器53与该零件60之间的电流传感器54。该第一电压调整器52用于在控制器51的控制下调整电极40的电压，该第二电压调整器53用于在控制器51的控制下调整零件60表面的电压。该电流传感器54用于感测流经该零件60的电流信号，且在整个去涂层操作中该电流信号始终被该控制器51所接收。该控制器51还接收该参比电极70上的参比电压。该控制器51可以选用任何合适的可编程设备，例如微控制器等。该第一电压调整器52及第二电压调整器53可以是任何合适的电路配置，只要满足可以根据控制信号调整电压即可，例如变压器等。该第一电压调整器52及第二电压调整器53也可整合为一个单独的电压调节器。其他实施方式中，该电极40也可接收固定的电压值(例如接地)，从而可以省略该第一电压调整器52。请参考图5，为本发明多步骤电化学去金属涂层方法的较佳实施方式的流程图。该电化学去金属涂层系统10应用本发明多步骤电化学去金属涂层方法可获得比应用单一步骤去金属涂层方法较佳的去涂层效果。在该多步骤电化学去金属涂层过程中，很多去涂层参数也决定了去涂层效果。例如，这些去涂层参数可包括电极40与参考电极70的形状、参考电极70与零件60之间的电势、参考电极70的材料、电解液30的特性、电极40与零件60之间的距离、电解液30的温度等等。这些去涂层参数可以在操作范围内调整，例如，该参考电极70与零件60之间的电势可从零伏特调整到30伏特，该电极40与零件60之间的距离可从0.1英寸调整到10英寸，该电解液30的温度可从20摄氏度调整至60摄氏度，等等。在一个实施方式中，该零件60可以为一个涡轮机叶片，该涡轮机叶片上金属涂层的材料包括钼招合金(platinum aluminide, PtAl),该润轮机叶片的衬底材料包括镍基合金。在其他实施方式中，该零件60也可以选用其他材料，例如金属涂层还可以包括铝、镍铝合金、钼镍铝合金，或者他们的组合，该衬底材料还可以包括钴基合金及铁基合金等。该电解液30的组分(charge-carrying components)可以选用下表列出的组分，该电解液30的溶剂(solvent)可以选用蒸懼水(distilled water)或非蒸懼水(tapwater)。
权利要求
1.一种多步骤电化学去金属涂层方法，用于对一零件进行去涂层操作，其特征在于，该方法包括: (a):在一参比电极与该零件之间提供一预设的电势，该参比电极与该零件浸入一电解液中； (b):记录流经该零件的峰值电流； (C):当流经该零件的电流在峰值过后下降至一第一预设电流值时，停止提供电压给该零件； (d):更新该电解液； (e):重新在该参比电极与该零件之间提供该预设的电势，并保持一预设时间后再次停止提供电压给该零件，在此预设时间内判断流经该零件的电流是否小于一第二预设电流值，如果不小于该第二预设电流值，返回步骤d ;及 (f):如果小于该第二预设电流值，停止提供电压给该零件，其中该第一预设电流值大于该第二预设电流值。
2.按权利要求1所述的方法，其中该电解液包括溶解在溶剂中的组分，该溶剂为水，该组分包括第一至第三组，该第一组包括碱盐，该第二组包括铵盐，该第三组包括酸。
3.按权利要求2所述的方法，其中该第一组选自下面其一或组合:氯化钠、氯化钾、溴化钠及溴化钾；该第二组选自下面其一或组合:氯化铵及硝酸铵；该第三组选自下面其一或组合:盐酸、硫酸、硝酸及磷酸。
4.按权利要求3所述的方法，其中该第一组选自下面其一或组合:0-10wt%的氯化钠，O-1Owt %的氯化钾,O-1Owt %的溴化钠,O-1Owt %的溴化钾及3% -15wt%的硝酸钠；该第二组选自下面其一或组合=O-1Owt %的氯化铵及O-1Owt %的硝酸铵；该第三组选自下面其一或组合:0-10wt%的盐酸,O-1Owt%的硫酸,O-1Owt%的硝酸及O-1Owt%的磷酸。
5.按权利要求1至4任一所述的方法，其中该零件的金属涂层的材料选自下面其一:铝、钼铝合金、镍铝合金及钼镍铝合金，该零件的衬底材料选自下面其一:镍基合金、钴基合金及铁基合金。
6.按权利要求1所述的方法，其中该零件的金属涂层的材料为钼铝合金，该零件的衬底材料为镍基合金，该电解液包括溶解在溶剂中的组分，该溶剂为蒸馏水，该组分包括3wt %的氯化钠、5wt %的氯化铵及3wt %的磷酸,该电解液的PH值大约为0.8,该电解液的温度控制在30°C左右，该参比电极为Ag/AgCl材料，该预设的电势大约为0.2V。
7.按权利要求1或6所述的方法，其中该第一预设电流值大约为峰值电流的40%，该第二预设电流值大约为峰值电流的10%或大约为0.002A。
8.按权利要求1或6所述的方法，其中该预设时间大约为10分钟。
9.按权利要求1或6所述的方法，其中该电解液还通过一水泵设备进行更新操作。
10.按权利要求9所述的方法，其中该水泵设备控制电解液的循环速率大约为400ml/min,更新时间大约5分钟。
11.按权利要求1所述的方法，其中该预设电势的调整是通过一控制器控制置于该电解液中的电极与该零件之间的槽电压来实现的。
12.按权利要求11所述的方法，其中记录该零件的峰值电流是通过该控制器接收一电流传感器感测的电流来实现的。
全文摘要
本发明涉及一种多步骤电化学去金属涂层方法，用于对一零件进行去涂层操作，包括(a)在一参比电极与该零件之间提供一预设的电势，该参比电极与该零件浸入一电解液中；(b)记录流经该零件的峰值电流；(c)当流经该零件的电流在峰值过后下降至一第一预设电流值时，停止提供电压给该零件；(d)更新该电解液；(e)重新在该参比电极与该零件之间提供该预设的电势，并保持一预设时间后再次停止提供电压给该零件，在此预设时间内判断流经该零件的电流是否小于一第二预设电流值，如果不小于该第二预设电流值，返回步骤d；及(f)如果小于该第二预设电流值，停止提供电压给该零件，其中该第一预设电流值大于该第二预设电流值。
文档编号C25F5/00GK103088399SQ201110337199
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者徐文龙, 武颖娜, 胡登基, 徐惠宇, 魏斌, L.B.库尔, 彭志学, T.E.马特库斯基, M.K.梅耶 申请人:通用电气公司