申请日2001.12.14
公开(公告)日2006.08.16
IPC分类号C25F7/02; C25F5/00
摘要
本发明涉及具有完整的水处理和酸重复利用系统的反馈控制的剥离系统。该系统包括剥离槽，它装有用于从至少一个浸在电解液中工件上去除涂层的电解液浸泡剥离溶液，同时在至少一个工件上获得关于浸泡在电解液槽中参考电极的可控制的绝对电压;清洗槽，用于在工件从剥离槽中移走后清洗工件;和蒸馏设备，用于接收来自剥离槽的含有溶解的金属的电解液，用于净化从剥离槽接收的电解液并把净化后的电解液送回到剥离槽。在优选实例中，剥离槽、清洗槽和蒸馏设备被装在导轨装置上。该系统还包括控制模块。也描述了使用该系统从工件上去除涂层的方法。
権利要求書
1.一种涂层去除系统，包括：
剥离槽，它装有用于从至少一个浸在所述电解液池中工件上去除涂层的电 解液浸泡剥离溶液，同时在所述至少一个工件上获得关于浸泡在所述电解液池 中参考电极的可控制的绝对电压;
清洗槽，它装有用于从所述至少一个工件上去除涂层完成后清洗所述至少 一个工件的清洗溶液;和
蒸馏设备，用于接收来自含有溶解的金属的剥离槽的电解液，用于净化从 所述剥离槽接收的所述电解液，并把净化后形式的所述电解液送回到所述剥离 槽。
2.按照权利要求1的涂层去除系统，其中所述剥离槽中有至少一个反电 极，用来对浸在所述剥离槽中的每个工件提供电流。
3.按照权利要求2的涂层去除系统，其中所述的至少一个反电极包括被 设计用来对每个工件提供均匀的电压分配的反电极阵列，并且其中所述反电极 阵列由导电材料形成，所述参考电极是氢参考电极阵列。
4.按照权利要求3的涂层去除系统，其中所述的反电极阵列有前壁、后 壁，两个与前后壁连接的侧壁，并且至少一个插入物伸展在所述的前后壁之间， 并且还包括用于夹住至少一个工件并把所述至少一个工件浸泡在所述的电解液 浴剥离溶液中的固定装置，和用于由所述的固定装置连接的固定在所述反电极 阵列的一个壁上的至少一个连接条，从而电流被传送到每一个所述工件。
5.按照权利要求1的涂层去除系统，其中所述的剥离槽、所述的清洗槽 和所述的蒸馏设备被安装在一个导轨上。
6.按照权利要求1的涂层去除系统，其中所述的蒸馏设备有用于从所述 的剥离槽接收用过的电解液的蒸发器并在蒸发器中蒸发所述用过的电解液留下 溶解的金属，以及用于接收所述的蒸发的电解液并把所述的电解液冷凝为净化 的液态的冷凝器，其中酸回送管把所述的冷凝器连接到所述的剥离槽，使得在 重力作用下所述净化后的电解液可以返回到所述剥离槽中，并且所述的蒸馏设 备还有用于从所述的蒸发器中提纯收集金属的螺线管激励阀，和用于控制所述 阀的无电极传导率探测器和传导率仪。
7.按照权利要求1的涂层去除系统，其中所述的清洗槽有：
用于监控所述清洗槽中的清洗溶液的品质的传导率探测器;
在清洗槽中的循环泵;和
用于从所述的清洗溶液中去除溶解的金属的过滤器。
8.按照权利要求1的涂层去除系统，还包括电源和用于测量所述的参考 电极和所述至少一个工件之间的电压并把表示所述电压的信号提供给计算机的 第一数字万用表，所述的电源具有用于维持所述参考电极和所述至少一个工件 之间的预定的目标电压的可调整的电流输出，所述的计算机被用来按照参考电 极和至少一个工件之间的电压改变的函数修正电源电流设置点。
9.按照权利要求8的涂层去除系统，还包括与所述反电极或所述剥离槽 中的至少一个工件以及电源电连接的旁路电阻;用来监控所述剥离槽中的实际 电流并把表示所述的监控的电流的信号传到所述的计算机的第二数字万用表; 和电源短路电阻，它允许随着单位电阻的增加细微的调整所述的单位电流。
10.按照权利要求8的涂层去除系统，还包括在所述的剥离槽中用于监控 电解质槽的电传导率和温度的第一传导率探测器，用于从所述的第一传导率探 测器接收数据的数据获取系统，所述的计算机被连接到所述的数据获取系统并 被编程以确定剥离槽中的酸的浓度，在所述清洗槽中用来监控清洗槽中的清洗 溶液的品质并用于产生表示所述清洗液品质的第二信号的第二传导率探测器， 并且所述的数据获取系统从所述的第二传导率探测器接收所述第二信号并告知 操作者所述清洗液的品质。
11.按照权利要求1的涂层去除系统，其中所述的剥离槽中的电解液池包 含体积从3%到15%的从由硝酸或盐酸组成的组中选择的酸。
12.使用电化学溶液从工件上去除涂层并产生和重复利用所述的电化学溶 液的方法，包括步骤：
通过把工件浸泡在所述电化学溶液中足够从工件上去除涂层的一段时间来 从工件上剥离涂层，同时电化学溶液中的工件被维持在关于参考电极的可控制 的绝对电压;和
通过气体蒸馏再产生所述的电化学溶液。
13.按照权利要求12的方法，其中所述的再产生步骤包括：
把用过的电解液从所述的包含溶解的金属的溶液中引入到蒸发器;
在蒸发器中蒸发所述的用过的电解液同时留下溶解的金属;
冷凝所述的蒸发的电解液，使所述的电解液返回到液态;以及
再把所述的电解液引入到所述的电化学溶液中。
14.按照权利要求13的方法，还包括从所述的蒸发器中把所述的溶解的 金属提纯为浓缩型。
15.按照权利要求12的方法，还包括涂层的剥离完成后从所述的电化学 溶液中移动所述的工件并把所述的工件浸泡在清洗槽中的清洗液中;监控清洗 溶液品质并当所述的品质不可接受时告知操作者;通过调整向装有所述工件和 所述电化学溶液的槽中的工件和电极阵列提供电流的电源的电流输出，在剥离 步骤中保持预定的目标电压;和监控所述的装有所述的工件和所述的电化学溶 液的槽中的单位电流。
16.按照权利要求15的方法，其中所述的单位电流监控步骤包括提供旁 路电阻和用数字万用表测量通过所述的旁路电阻的电压。
17.按照权利要求16的方法，还包括提供短路电阻和使用所述的短路电 阻使所述的单位电流随着单位电阻的增加有较好的调整。
18.按照权利要求15的方法，还包括监控所述的电化学溶液的传导率和 温度并确定装载到使用所述监控的传导率和温度的所述电化学溶液中的金属。
说明书
具有水处理和酸重复利用 系统的反馈控制的翼片剥离系统
技术领域
本发明涉及具有完整的水处理和酸重复利用系统的从工件上剥离涂层的系 统以及使用该系统的方法。
背景技术
飞机上的燃气涡轮发动机以定期的时间间隔从运行状态取出并对发动机进 行定期维护检修。对这些发动机的轮叶和叶片(单独或合起来在下文中称为“翼 片”)的定期修理程序部分包括除去并接着替换它们表面的磨损的涂层。这些 涂层通常是铝化物涂层或MCrAlY涂层。翼片下面的基部金属通常由镍合金或 钴合金制成。这些涂层给翼片带来在其运行的热腐蚀性环境中的屏障。
过去，通过把这些零件在高温下浸泡在高酸性浓度的硝酸溶液(去除铝化 物型涂层)或盐酸溶液(去除MCrAlY型涂层)中直到6小时，把这些铝化物 和MCrAlY涂层从翼片上去除。该浸泡处理有与其相关的一些缺点。
该浸泡处理极端劳动力密集型并会产生不一致和不可预测的结果。如果该 浸泡处理被不正确地执行，会损害或破坏翼片。而且，每个翼片部分需要很大 的掩蔽来保护对易受酸性浸泡溶液破坏的区域。这样的区域包括翼片的内表面 和根部剖面。这些掩蔽操作是昂贵的，加上重要的维修处理的时间，并且如果 没有正确地执行，会造成损害的或破坏的零件。进而，这些浸泡处理会造成大 量的酸性的废料溶液并且要求相当大量的能量来加热酸性溶液，这些溶液必须 被正确地处理，也需要很长的循环时间。
发动机维护和修理行业需要更好的翼片剥离方法。该更好的翼片剥离方法 应当是这样一种方法，其具有缩短了的循环时间;需要更少数量的劳动力;需 要更少的掩蔽和更低的处理温度;产生危害更小的废水;需要更少的加热能量; 产生一致的和可预测的去除结果从而基本上没有零件被损害、破坏或需要再循 环。这样的剥离方法已经在1998年12月18日申请的尚未授权的美国专利申 请序列号09/216,469，题目为“翼片的反馈控制剥离”中存在。在该方法中， 通过把翼片浸入电化学的酸性电解液相当一段时间来从翼片上去除涂层，同时 保持关于翼片表面上的参考电极的受控制的绝对电压，涂层从翼片上被电化学 地剥离。
为了使剥离方法为经济的，必须处理消耗的剥离溶液和冲洗剥离溶液造成 的废水。过去这已经需要使用大型的工业废水处理厂。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有完整的水处理和电解液重复利用 系统的反馈控制的剥离系统，该系统能够用于从各种各样工件上剥离或去除涂 层。
本发明的另一个目的是提供一种利用该系统来从各种工件上剥离涂层的方 法。
前面所述的目的通过本发明的系统和方法来实现。
按照本发明，反馈控制的剥离系统具有完整的电解液重复利用系统。这使 得保护涂层从桨叶、叶片和其它工件上去除，也在冷的、稀释的酸中无掩蔽地 通过使用可控制的电压剥离使铜焊和焊料混合物从金属上去除。基于酸蒸馏的 重复利用系统的结合稳定剥离溶液的化学成分，同时最小化由处理产生的化学 废料的量。零废水排出设备的结合允许该系统设置在没有中央废水处理厂的设 备中。
本发明的涂层去除系统广泛包括剥离槽，它装有用于从至少一个浸在电解 液中工件上去除涂层的电解液浸泡剥离溶液，同时在至少一个工件上获得关于 浸泡在电解液槽中参考电极的可控制的绝对电压;清洗槽，它装有用于从至少 一个工件上去除涂层完成后清洗至少一个工件的清洗溶液;和蒸馏设备，用于 接收来自含有溶解的金属的剥离槽的用过的电解液，用于净化从剥离槽接收的 电解液并把净化后形式的电解液送回到剥离槽。在商品化的实例中，剥离槽、 清洗槽和蒸馏设备被装在导轨装置上。涂层去除系统还包括用于操作该系统的 控制模块。
使用酸浴剥离溶液从工件上去除涂层和再生剥离溶液的方法广泛地包括通 过把工件浸泡在电化学酸浴中足够从工件上去除涂层的一段时间来从工件上剥 离涂层的步骤，同时通过电化学酸浴的空气蒸馏在电化学浴中的工件维持关于 参考电极的可控制的绝对电压。
蒸馏设备有用于从所述的剥离槽接收用过的电解液的蒸发器并在蒸发器中 蒸发所述用过的电解液留下溶解的金属，以及用于接收所述的蒸发的电解液并 把所述的电解液冷凝为净化的液态的冷凝器，其中酸回送管把所述的冷凝器连 接到所述的剥离槽，使得在重力作用下所述净化后的电解液可以返回到所述剥 离槽中，并且所述的蒸馏设备还有用于从所述的蒸发器中提纯收集金属的螺线 管激励阀，和用于控制所述阀的无电极传导率探测器和传导率仪。
本发明的涂层去除系统还包括在所述的剥离槽中用于监控电解质槽的电传 导率和温度的第一传导率探测器，用于从所述的第一传导率探测器接收数据的 数据获取系统，所述的计算机被连接到所述的数据获取系统并被编程以确定剥 离槽中的酸的浓度，在所述清洗槽中用来监控清洗槽中的清洗溶液的品质并用 于产生表示所述清洗液品质的第二信号的第二传导率探测器，并且所述的数据 获取系统从所述的第二传导率探测器接收所述第二信号并告知操作者所述清洗 液的品质。
本发明的去除涂层和再生剥离溶液的方法还包括监控所述的电化学溶液的 传导率和温度并确定装载到使用所述监控的传导率和温度的所述电化学溶液中 的金属。