Научная статья на тему 'Механизм растворения защитных металлических покрытий при химической обработке деталей энергомашин'

Механизм растворения защитных металлических покрытий при химической обработке деталей энергомашин Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
68
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЖАРОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ / ХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ / РАСТВОР ТРАВЛЕНИЯ / МЕХАНИЗМ УДАЛЕНИЯ АЛЮМИНИДНЫХ ПОКРЫТИЙ / HEAT-RESISTANT COATINGS / CHEMICAL ETCHING / ETCHING SOLUTION / ALUMINIDE COATING REMOVAL MECHANISM

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Смольникова О.Г., Беляева Л.С.

Цель на основе анализа экспериментальных данных по удалению алюминидных покрытий сформировать представление о процессах, протекающих на поверхности обрабатываемой детали при химическом травлении. Алюминидные покрытия представляют собой совокупность интерметаллидных фаз (NixAly, MxCly, MxSiy) и элементов различной химической активности (α-Cr, α-W, Si, Y). Эффективность удаления дефектных покрытий (скорость процесса, качество обработанных деталей) определяется соотношением компонентов раствора, стимулирующих или замедляющих электрохимические реакции в системе «раствор покрытие сплав». Показано, что ионы Clспособствуют активному растворению матрицы покрытия NixAly, тогда как адсорбция (NO3)может быть как стимулирующей, так и пассивирующей. Скорость растворения фазы β-NiAl определяется скоростью выхода в раствор наиболее активного компонента покрытия ионов Al3+. Растворение фазы γ΄-Ni3Al лимитируется образованием гидратированных ионов Ni2+. Удаление коррозионностойких фаз MxCly,MxSiy происходит вследствие ослабления их связи с матрицей покрытия. Поведение ионов (Cr2O7)2соответствует классическим представлениям: являясь эффективным деполяризатором, ускоряет процесс травления покрытий; адсорбируясь на поверхности никелевого сплава, предотвращает его растравливание. Высокие скорости растворения покрытий в присутствии (NH4)6Mo7O24, не обладающего ярко выраженными окислительными свойствами, обусловлены возможными превращениями (NH4)6Mo7O24 до (MoO2)2+ и (MoO4)2с последующим восстановлением до MoO2 и дальнейшим его окислением до (MoO2)2+.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Смольникова О.Г., Беляева Л.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE DISSOLUTION MECHANISM OF PROTECTIVE METAL COATINGS DURING THE CHEMICAL ETCHING OF HEAT ENGINE COMPONENTS

The aim of this research is to analyse processes occurring on the surface of engine components during their chemical etching. The study is based on experimental data on the removal of aluminide coatings. Aluminide coatings consist of intermetallic phases (NixAly, MxCly, MxSiy) and compounds exhibiting various levels of chemical activity (α-Cr, α-W, Si, Y). The efficiency of removing defective coatings (the rate of the process and the quality of etched surfaces) is determined by the ratio of components in the etching solution, which either stimulate or inhibit electrochemical reactions within the «solution-coating-alloy» system. It is shown that Clions contribute to the active dissolution of the NixAly coating matrix, whereas the adsorption of (NO3)can have either a stimulating or a passivating effect. The dissolution rate of the β-NiAl phase is determined by the release of Al3+ ions into the etching solution. These ions are known to be the most electrochemically-active component of aluminide coatings. The dissolution of the γ΄-Ni3Al phase is limited by the formation of hydrated Ni2+ ions. The removal of the corrosion-resistant MxCly and MxSiy phases occurs due to the weakening of their adhesion to the coating matrix. The behaviour of (Cr2O7)2ions is shown to be in excellent agreement with classical chemical concepts. Acting as effective depolarizers, (Cr2O7)2ions accelerate the etching process; however, they also inhibit the etching of the nickel alloy by being adsorbed on its surface. The high dissolution rates of coatings in the presence of (NH4)6Mo7O24, which does not exhibit pronounced oxidizing properties, are explained by a possible transformation of (NH4)6Mo7O24 into (MoO2)2+ and (MoO4)2-, followed by its reduction to MoO2 and subsequent oxidation to (MoO2)2+.

Текст научной работы на тему «Механизм растворения защитных металлических покрытий при химической обработке деталей энергомашин»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ/ CHEMICAL SCIENCES Оригинальная статья / Original article УДК 621.438:669

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-4-24-31

МЕХАНИЗМ РАСТВОРЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ ЭНЕРГОМАШИН

© О.Г. Смольникова, Л.С. Беляева

Уфимский государственный авиационный технический университет 450000, Российская Федерация, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

РЕЗЮМЕ. Цель - на основе анализа экспериментальных данных по удалению алюминидных покрытий сформировать представление о процессах, протекающих на поверхности обрабатываемой детали при химическом травлении. Алюминидные покрытия представляют собой совокупность интерметаллид-ных фаз (NixAly, MxCly, MxSiy) и элементов различной химической активности (a-Cr, a-W, Si, Y). Эффективность удаления дефектных покрытий (скорость процесса, качество обработанных деталей) определяется соотношением компонентов раствора, стимулирующих или замедляющих электрохимические реакции в системе «раствор - покрытие - сплав». Показано, что ионы СГ способствуют активному растворению матрицы покрытия NixAly, тогда как адсорбция (NO3)~ может быть как стимулирующей, так и пассивирующей. Скорость растворения фазы в-NiAl определяется скоростью выхода в раствор наиболее активного компонента покрытия - ионов Al3+. Растворение фазы Y'-Ni3Al лимитируется образованием гидратированных ионов N?+. Удаление коррозионностойких фаз MxCly, MxSiy происходит вследствие ослабления их связи с матрицей покрытия. Поведение ионов (Cr2O7)2' соответствует классическим представлениям: являясь эффективным деполяризатором, ускоряет процесс травления покрытий; адсорбируясь на поверхности никелевого сплава, предотвращает его растравливание. Высокие скорости растворения покрытий в присутствии (NH4)6Mo7O24, не обладающего ярко выраженными окислительными свойствами, обусловлены возможными превращениями (NH4)6Mo7O24 до (MoO2)2+ и (MoO4)2' с последующим восстановлением до MoO2 и дальнейшим его окислением до (MoO2)2+. Ключевые слова: жаростойкие покрытия, химическое травление, раствор травления, механизм удаления алюминидных покрытий.

Информация о статье: Дата поступления 14 июня 2018 г.; дата принятия к печати 25 ноября 2018 г.; дата онлайн-размещения 29 декабря 2018 г.

Для цитирования: Смольникова О.Г., Беляева Л.С. Механизм растворения защитных металлических покрытий при химической обработке деталей энергомашин // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. Т. 8, N 4. С. 24-31. DOI: 10.21285/2227-2925-2018-8-4-24-31

THE DISSOLUTION MECHANISM OF PROTECTIVE METAL COATINGS DURING THE CHEMICAL ETCHING OF HEAT ENGINE COMPONENTS

© O. G. Smolnikova, L. S. Belyaeva

Ufa State Aviation Technical University

12, K. Marx St., Ufa, 450000, Russian Federation

ABSTRACT. The aim of this research is to analyse processes occurring on the surface of engine components during their chemical etching. The study is based on experimental data on the removal of aluminide coatings. Aluminide coatings consist of intermetallic phases (NixAly, MxCly, MxSiy) and compounds exhibiting various levels of chemical activity (a-Cr, a-W, Si, Y). The efficiency of removing defective coatings (the rate of the process and the quality of etched surfaces) is determined by the ratio of components in the etching solution, which either stimulate or inhibit electrochemical reactions within the «solution-coating-alloy» system. It is shown that Ci ions contribute to the active dissolution of the NixAly coating matrix, whereas the adsorption of (NO3)- can have either a stimulating or a passivating effect. The dissolution rate of the fi-NiAl phase is determined by the release of At3* ions into the etching solution. These ions are known to be the most electrochemically-active component of aluminide coatings. The dissolution of the Y'-Ni3Al phase is limited by the formation of hydrated Ni2+ ions. The removal of the corrosion-resistant MxCly and MxSiy phases occurs due to the weakening of their adhesion to the coating matrix. The behaviour of (Cr2Oj)2' ions is shown to be in excellent agreement with classical chemical concepts. Acting as effective

2

depolarizers, (Cr2O7) ' ions accelerate the etching process; however, they also inhibit the etching of the nickel alloy by being adsorbed on its surface. The high dissolution rates of coatings in the presence of (NH4)6Mo7O24, which does not exhibit pronounced oxidizing properties, are explained by a possible transformation of (NH4)6Mo7O24 into (MoO2)2+ and (MoO4)2', followed by its reduction to MoO2 and subsequent oxidation to (MoO2)2+. Keywords: heat-resistant coatings, chemical etching, etching solution, aluminide coating removal mechanism

Information about the article: Received June 14, 2018; accepted for publication November 25, available online December 29, 2018.

For citation: Smolnikova O. G., Belyaeva L. S. The dissolution mechanism of protective metal coatings during the chemical etching of heat engine components. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2018, vol. 8, no 4, pp. 24-31. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2018-8-4-24-31

ВВЕДЕНИЕ

Одним из способов защиты деталей энергетических машин от газовой коррозии является нанесение на их поверхность жаростойких покрытий на основе интерметаллических соединений никеля или кобальта с алюминием (алюминидные покрытия) [1-3]. Изменения химического и структурно-фазового состава в процессе эксплуатации снижает защитные свойства покрытий. Продление срока эксплуатации изделия обеспечивается за счет восстановительного ремонта деталей, включающего удаление отработавших свой ресурс покрытий различными методами: механическим, электрохимическим, электролитно-плазменным, обработкой концентрированными потоками энергии и наиболее простым, не требующим специального аппаратурного оформления - химическим методом [4, 5].

Химический метод основан на взаимодействии компонентов раствора травления с поверхностью ремонтируемой детали и переводе основных и легирующих элементов покрытия в ионное состояние. Для удаления жаростойких алюминидных покрытий разработаны составы/растворы травления на основе неорганических кислот (HCl, HNO3, HF) с различными добавками (FeCl3, CrO3, CuSO4 и др.), позволяющими регулировать скорость растворения покрытий и качество обрабатываемой поверхности [6-8]. В предыдущих исследованиях, например в статье [9], было показано, что в растворе состава HCl - HNO3 - K2Cr2O7 - (NH4)6Mo7O24 качество поверхности никелевых сплавов (R, мкм) после удаления покрытий соответствует регла-

ментируемым значениям; длительный контакт (30-50 мин) никелевых сплавов с раствором травления после удаления покрытия не ухудшает механические свойства обрабатываемых деталей. Повышение эффективности процесса травления неразрывно связано с необходимостью изучения механизма растворения дефектных покрытий и выявления действия компонентов раствора травления на основу детали.

Цель работы - сформировать представление о процессах, протекающих на поверхности деталей газовых турбин при удалении алюминидных покрытий в растворе травления HCl-HNO3-K2Cr2O7-(NH4)6Mo7O24.

Достижение цели потребовало решения следующих задач:

- проанализировать полученные ранее результаты исследований по удалению алюми-нидных покрытий;

- изучить влияние компонентов раствора травления на защищаемый сплав.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Объекты исследования - диффузионные алюминидные покрытия: Al-Si-Y, Al-Si, Pt-Al-Cr, материал защищаемой основы - никелевые сплавы. Для достижения поставленной цели анализировались результаты предыдущих исследований [9]: составы растворов травления, скорость удаления покрытий (W, мг/см2 мин), глубина рас-травов (R, мкм). Экспериментальные данные представлены в табл. 1. Температура обработки составляла 18-25 °С. Эксперименты проводились на образцах, вырезанных из деталей ротора газовых турбин.

Концентрация компонентов Параметры обработки системы покрытие/сплав

№ HNO3, HCl, K2C2O7, (NH4)6Mo7O24, Al-Si-Y/Ni5CrsW4Ta4Re1,8Nb Al-Si/ Ni^C^Ti

мл/л мл/л г/л г/л W, мг/см2 мин R, мкм W, мг/см2 мин R, мкм

1 360 180 - - 0,6/0,06 8,0 0,29/0,52 4,3

2 360 180 - 120 1,9/0,05 9,0 0,75/0,25 5,5

3 360 180 160 - 1,5/0,03 2,3 0,35/0,22 3,4

Таблица 1

Влияние состава раствора травления на скорость (W, мг/(см2мин)) и качество (R, мкм) обработки деталей

Table 1

Etching solution composition effect on rate (W, mg/(cm •min)) and workpiece finish (R, ym)

Скорость удаления покрытий определялась гравиметрическим методом; качество обработки поверхности оценивалось по глубине растравов (Я, мкм) на поперечных микрошлифах. Микроструктура защитных покрытий и сплавов изучалась на растровом электронном микроскопе JSM-6490LV (JEOL).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В работе обсуждается механизм растворения диффузионных алюминидных покрытий, обладающих сходной системой легирования и идентичным структурно-фазовым составом. Микроструктура защитных покрытий представлена на рис. 1.

Основной структурной составляющей внешней зоны (I) является фаза )8-№А1, легированная различными элементами: Сг, W, Со, Ta, Y, Mo, Si, Re, Т и др. Хром и вольфрам присутствуют в виде а-твердых растворов, кремний - в виде твердых растворов замещения и силицидов MxSiy. Внутренняя переходная зона (II) состоит преимущественно из фазы у-№3А1, армированной карбидами легирующих элементов. Карбидные фазы (ТС, ТаС, Сг23С6, №;^3С), образуя барьерный слой на границе внешней и внутреней зон, препятстуют взаимной диффузии компонен-

тов покрытия и сплава в процессе эксплуатации. Основа деталей - никилиевые сплавы (III), представляют собой /-твердый раствор никеля, упрочненный частицами y'-NhAl, карбидами и бори-дами легирующих элементов. Объекты исследования имеют разную степень деградации структуры покрытия, обусловленную условиями и временем эксплуатации деталей.

Растворению покрытий способствует ряд факторов. Во-первых, в состав покрытия входят металлы, склонные к электрохимической коррозии. Во-вторых, структурная неоднородность, посторонние включения, дефекты кристаллической структуры и др., возникающие в процессе изготовления деталей, облегчают процесс химического удаления дефектных покрытий. В-третьих, в состав растворов травления входят стимуляторы электрохимической коррозии - ионы Cl- и пассиваторы металла - H2O, (NO3)-, (СГ2О7)2- [10].

Представим алюминидное покрытие как совокупность интерметаллидных фаз (NixAly, МХСУ MxSiy) и элементов (a-Cr, a-W, Y, Si) различной химической активности. Молекулы воды, адсорбируясь на поверхности, образуют с основными и легирующими компонентами покрытия пассивирующие комплексы (рис. 2, А).

Рис. 1. Микроструктура покрытий (I - внешняя зона; II - внутренняя зона;Ш - зона сплава): а - Al-Si-Y; b - Al-Si; c - Al-Si (наработка 10 тыс. ч); d - Pt-Al-Cr (наработка 56 тыс. ч)

Fig. 1. Coating microstructure( 1 - outer zone; 2 - inner zone; 3 - alloy zone): а - Al-Si-Y; b - Al-Si; c - Al-Si (running 10 000 hours); d - Pt-Al-Cr(running 56 000 hours)

neNixAly

► [МхА1утСПадс Ni + AI + тСГ + ne

+ m(NO3)" ,. Д1 /111Л

растворение

Ni2+ + m(N03)"+ne

растворение

пассивация

А

Б

В Г

д

Е

Рис. 2. Взаимодействие алюминидного покрытия с основными компонентами раствора травления

Fig. 2. Interaction between aluminum coating and master components of etching solution 26 ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Миграция анионов-активаторов в полость микротрещин вызывает растворение кристаллической решетки и переход в раствор ионов А13+, 1\Л2+ (рис. 2, Б).

Адсорбция иона (И03)- в зависимости от прочности связи металл - (И03) в образуемом комплексе может быть как стимулирующей, так и пассивирующей (рис. 2, В, Г). Нарушение пассивности может быть связано с растворением образующихся оксидных пленок (рис. 2, Д) либо с вытеснением с поверхности покрытия молекул или ионов-пассиваторов металла (рис. 2, Е). В обоих случаях инициаторами являются ионы С1-. Адсорбируясь на активной поверхности кристаллической решетки покрытия, ионы С1- способствуют ее дальнейшему растворению.

Установлено [11], что время, необходимое для растворения внешней зоны алюминидных покрытий, составляет ~35-45% от времени удаления всего покрытия (рис. 3, а). Можно предположить, что растворение внешней (I) и внутренней (II) зон алюминидного покрытия происходит согласно механизму Я.М. Колотыркина [10].

В начальной стадии травления р-фазы алюминий, благодаря своей высокой химической активности, переходит в раствор с большей скоростью, оставляя на поверхности атомы N (рис. 3, Ь). Раствор в полости микротрещины обогащается ионами алюминия за счет электрохимической реакции

А1 = А13+ - 3ё, (1)

а также за счет растворения А1203. При снижении концентрации алюминия во внешней зоне в раствор начинают переходить лишенные связей с соседями атомы N1 Чем выше скорость растворения алюминия, тем больше вероятность потери атомами никеля соседей, и тем больше скорость их выхода из кристаллической решетки. Таким образом, скорость травления фазы ^-Ы1А1 в этом случае определяется скоростью растворения алюминия. Слияние многочисленных пит-тингов (микротрещин), образующихся при травлении фазы Д-№А1, приводит к удалению внешней зоны покрытия.

При переходе к травлению внутренней зоны (II) скорость процесса заметно падает (см. рис. 3, а). Отличия в механизме и скорости травления фазы №зА1 связаны с разным соотношением никеля и алюминия во внутренней зоне (рис. 3, с). В начальных стадиях травления поверхность сильно обогащается никелем, а алюминий, вследствие малой концентрации, растворяется сразу после попадания на поверхность. Таким образом, скорость растворения фазы у'-№зА1 определяется кинетикой растворения никеля.

Включения кремния и образуемые им силициды легирующих элементов (Мх81у), а также карбиды тугоплавких элементов (МхСу) выполняют роль катодных участков. Пассивность силицидов

металлов в кислых средах обусловлена пленкой на основе 8Ю2. Удаление вторичных фаз на основе кремния возможно либо в процессе ослабления связи матрица - силицид:

Р-Ы1А1 - пё^ №2++ А13+, (2)

либо в процессе селективного растворения металлов из решетки силицидов [12]. Дисперсионно упрочняющие карбиды тугоплавких элементов, формирующие внутреннюю зону покрытия, являются кислотостойкими и травлению не подвергаются, вытравливается лишь обезлегированное пространство вокруг фаз, вследствие чего они выпадают в раствор:

Y'-Ni3Al - пё^ 3М2++ А13+. (3)

Согласно экспериментальным данным (см. табл. 1), введение добавок дихромата калия и геп-тамолибдата аммония интенсифицирует процесс травления алюминидных покрытий. Известно, что дихромат-ионы способны формировать защитные пленки на поверхности ряда металлов и их сплавов (Ре, А1, 2п, Мд) [13, 14]. Являясь эффективным деполяризатором в кислых средах, дихроматы ускоряют растворение алюминидных покрытий по реакции:

(Сг207)2- + 14Н+ + 6ё ^ 2Сг3+ +7Н20. (4)

На участках, освобожденных от покрытия, дихромат-ионы образуют пассивный слой, предотвращающий растравливание никелевого сплава согласно реакции:

Мтв. р-р +(СГ207)2- ^ (5)

[ЩС^Г ]адс ~ Р0,СГ203, СЮ^адс

Восстановление происходит лишь в начальный момент контакта металла с раствором, после чего устанавливается равновесие между соединениями Сг(Ш) и адсорбированными дихромат-ионами [15].

Соединения молибдена (VI) уступают дихроматам по окислительным свойствам, однако скорость растворения алюминидных покрытий при использовании добавки гептамолибдата аммония оказывается в 4-5 раз выше.

На сегодняшний день отсутствует единое мнение по вопросу о природе изополисоедине-ний молибдена (VI), существующих в растворе при различных значениях рН. Возможные трансформации Мо (VI) в водных растворах, согласно [16, 17], а также процессы, протекающие при удалении алюминидных покрытий, отражены в следующих уравнениях:

Мо7О246- рН=4'4» рН=2'2 » Н2М08026 2- рН= ^ (6) Н2М00Л 1-0»9 Мо022+;

2AI, Cr +3H2MoO4 + 6HCl ^ (7)

2AICI3, СгС1з + ЗМ0О2 + 6H2O;

MoO2(NO3)2 + Ni +4HCl^ (8)

NiMoO4 +2NO + 2H2O;

3NiMoO4 + 2Al + 12HCl^ (9)

2AICI3 + NiCI2 + 3MoO2 + 6H2O;

3MoO2 + 2HNO3+ 6HCI ^ (10)

3MoO2CI2 +2NO + 4H2O.

Гептамолибдат аммония растворяется в избытке сильных минеральных кислот HCl и HNO3 (рН < 1) с образованием катиона (МоО2)2+ (6). Соединения MoO2Cl2 и MoO2(NO3)2 не являются окислителями, но проявляют кислотные свойства, образуя с основными компонентами покрытия растворимые в кислых окислительных средах молибдаты (8). Увеличение скорости травления может быть связано с восстановлением молибдат-ионов (МоО4)2- до Мо (IVJ и последующим окислением до катиона (МоО2)2+ (9), (10).

Действие растворов травления на микроструктуру никелевых сплавов показано на рис. 4.

ß-NiAI - пё Ni2++ AI3

3

2 I

1

Y'-Ni- пё^№2+

30

90

130 т, мин

А\ AI - Зё -K(MxSiy)\ (N03)" + Зё +4Н+ -»NO + 2Н20

А\ Ni -2ё-> Ni K(MXCV): (N03)' + Зё +4Н+ ->N0 + 2Н20 с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 3. Травление алюминидного покрытия в растворе HCI - HNO3: а - скорость удаления структурных зон покрытия Al-Si-Y со сплавов Ni5Cr8W4Ta4Re18Nb (А) и Ni9Cr11W2Ti12Nb (Б) [11]; b - травление фазы в - NiAl; c - травление y '- Ni3Al

Fig. 3. Etching of aluminide coating in HCl - HNO3 solution: a - removal rates of structuralcoverage area Al-Si-Y from alloys Ni5Cr8W4Ta4Re1SNb (А) and Ni9Cr11W2Ti12Nb (Б) [11]; b - stage etching в - NiAl; c - Ni3AI etching

а b c

Рис. 4. Микроструктура никелевого сплава Ni9Cr11W2Ti12Nb после химической обработки в растворах травления: а - HCl - HNO3; b - HCl - HNO3 - (NH4)6Mo7O24; c - HCl - HNO3 - K2Cr2O7

Fig. 4. Microstructure of nickel alloy Ni9Cr11W2Ti12Nb after chemical treatment in etching solution: а - HCl - HNO3; b - HCl - HNO3 - (nH^)6Mo7O24; c - HCl - HNO3 - K2Cr2O7

4

0

b

а

Как видно из представленных на рис. 4 фото, в системе HCl - HNO3 травление происходит по междендритным пространствам (рис. 4, а). Добавление (NH4)6Mo7O24 провоцирует крупные растравы по границам «стыковки» нескольких дендри-тов (рис. 4, b). В растворе с добавкой K2Cr2O7 наблюдается лишь слабое подтравливание областей вокруг карбидных выделений (рис. 4, с).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, механизм травления диффузионных алюминидных покрытий включает следующие стадии:

1) анодное растворение матрицы покрытия (фаз ß-NiAl и y'-Ni3Al) с участием компонентов

раствора травления С!-, Н20, (Сг207)-, (N0^, (МоО2);

2) восстановление на катодных участках -включениях силицидов и карбидов легирующих элементов - анионов (Сг207)2-, (N0^

Показано, что скорость травления внешней зоны определяется скоростью растворения более активного компонента фазы ¿8-№А1 - алюминия. Скорость травления внутренней зоны, представленной фазой у'-№3А1, лимитируется образованием гидратированных ионов №2+.

Удаление вторичных фаз (силицидов М^у и карбидов МХСУ легирующих элементов) происходит в результате ослабления связей №А! - М>^у, и Y'-Ni3Al - МХСУ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Абраимов Н.В., Елисеев Ю.С. Химикотер-мическая обработка жаропрочных сталей и сплавов. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. 620 с.

2. Мубояджян С.А., Галоян А.Г. Диффузионные алюминидные покрытия для защиты поверхности внутренней полости монокристаллических лопаток турбин из рений- и ренийрутенийсодер-жащих жаропрочных сплавов. Часть I // Металлы. 2012. N 5. C. 10-19.

3. He L., Yu C.H., Leyland A., Wilson A.D. A comparative study of the cyclic thermal oxidation of PVD nickel aluminide coatings // Surface and Coatings Technology. 2002. Vol. 155. P. 67-79.

4. Панков В.П., Павлоградский С.А., Панков Д.В. Удаление покрытий с рабочих лопаток ГТД // Ремонт, восстановление, модернизация. 2006. N 4. С. 33-37.

5. Попова С.В., Добрынин Д.А., Мубояджян С.А., Будиновский С.А. Удаление жаростойких конден-сационно-диффузионных покрытий с поверхности лопаток ГТД до и после наработки // Труды ВИАМ. 2017. N 1 (49). С. 32-40. DOI: 10.18577/2307-60462017-0-1-4-4

6. Пат. 2200211, Российская Федерация, МПК С23F1/16. Способ удаления покрытий с деталей из жаростойких сплавов / Ю.С. Елисеев, А.М. Душкин, Ю.П. Шкретов, Н.В. Абраимов; заявитель и патентообладатель ФГУП ММПП «Салют». 20011 06171/ 02; заявл. 07.03.2001, опубл. 10.03.2003. Бюл. № 27.

7. Ruud J.A, Kool L.B. Method for removing oxides and coating from a substrate. Patent of US, no. 6863738, 2005.

8. Stratton E.W. Chemical stripping composition and method. Patent of US, no. 8859479, 2014.

9. Невьянцева Р.Р., Быбин АА., Смольникова О.Г. Разработка универсального раствора для удаления алюминидных покрытий с лопаток газовых турбин и его апробация в ремонтном производстве // Вестник Уфимского государственного авиа-

ционного технического университета. 2016. Т. 20, N 1. С.26-32.

10. Семенова И.В., Хорошилов А.В, Флориа-нович Г.М. Коррозия и защита от коррозии. М.: Физматлит, 2006. 376 с.

11. Невьянцева Р.Р., Быбин АА., Смольникова О.Г. Закономерности удаления внешней и внутренней зон жаростойкого алюминидного покрытия с длительной наработкой при ремонте лопаток ТВД // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2008. Т. 10, N 1. С. 127-130.

12. Шеин А.Б., Ракитянская И.Л., Вилесов С.П. Влияние состава коррозионной среды на анодное растворение силицидов металлов триады железа // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53, N 2. C. 81-83.

13. Lukanova R., Stoyanova E., Damyanov M., Stoychev D. Formation of protective films on Al in electrolytes containing no Cr6+ ions // Bulg. Chem. Commun. 2008. Vol. 40. No. 3. P. 340-347.

14. Pandiarajan M., Rajendran S., Rathish J.R. Corrosion inhibition by potassium chromate-Zn2+ system mild steel in simulated concrete pure solution // Res. J. Chem. Sci. 2014. Vol. 4 (2). P. 49-55.

15. Кузнецов Ю.И. Физико-химические аспекты ингибирования коррозии металлов в водных растворах // Успехи химии. 2004. Т. 73. N 1. С. 79-93.

16. Сибиркин А.А., Замятин О.А., Чурбанов М.Ф. Взаимное превращение изополисоединений молибдена (VI) в водных растворах // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2008. N 5. C. 45-51.

17. Krishnan C.V., Garnett M., Hsiao B., Chu B. Electrochemical Measurements of Isopolyoxomolyb-dates: 1. pH Dependent Behavior of Sodium Molyb-date // Int. Journal Electrochem. Sci. 2007. Vol. 2. P. 29-51.

REFERENCES

1. Abraimov N.V., Eliseev Yu.S. Khimikotermi- and alloys]. Moscow: Intermet Inzhiniring Publ., 2001,

cheskaya obrabotka zharoprochnykh stalei i splavov 620 p. (In Russian)

[Chemical heat treatment of heat-resistance steels 2. Muboyadzhyan S.A., Galoyan A.G. Diffusion

aluminide coatings for internal surface of rhenium-and rhenium-ruthenium-containing single-crystal superalloys turbine blades. Part I. Metally [Russian metallurgy], 2012, no. 5, pp. 10-19. (In Russian)

3. He L, Yu C.H., Leyland A., Wilson A.D. A comparative study of the cyclic thermal oxidation of PVD nickel aluminide coatings. Surface and Coatings Technology. 2002, vol. 155, pp. 67-79.

4. Pankov V.P., Pavlogradskii S.A., Pankov D.V. Removal of coatings from the surface of GTE blades. Remont, vosstanovlenie, modernizatsiya [Repair, Reconditioning, Modernization]. 2006, no. 4, pp. 3337. (In Russian)

5. Popova S.V., Dobrynin D.A., Muboyadzhyan S.A., Budinovskii S.A. Removal of heat resisting condensation and diffusion coatings from the surface of GTE blades before and after the operating time. Trudy VIAM [Proceedings of VIAM]. 2017, no. 1 (49), pp. 32-40. (In Russian). DOI: 10.18577/2307-60462017-0-1-4-4

6. Eliseev Yu.S., Dushkin A.M., Shkretov Yu.P., Abraimov N.V. Sposob udaleniya pokrytii s detalei iz zharostoikikh splavov [A method for stripping coatings from parts made of heat-resistance alloys]. Patent of RF, no. 2200211, 2003.

7. Ruud J.A, Kool L.B. Method for removing oxides and coating from a substrate. Patent of US, no. 6863738, 2005.

8. Stratton E.W. Chemical stripping composition and method. Patent of US, no. 8859479, 2014.

9. Nev'yantseva R.R., Bybin A.A., Smolnikova O.G. The development of a universal solution to stripping aluminide coating gas turbine blades and testing in repair production. Vestnik Ufimskogo gosu-darstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo univer-siteta [Vestnik of Ufa State Aviation Technical University]. 2016, vol. 20, no. 1, pp. 26-32. (In Russian)

10. Semenova I.V., Khoroshilov A.V, Floria-novich G.M. Korroziya i zashchita ot korrozii [Corro-

Критерии авторства

Смольникова О.Г., Беляева Л.С. выполнили теоретическую работу, на основании полученных результатов провели обобщение и написали рукопись. Смольникова О.Г., Беляева Л.С. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации

Ольга Г. Смольникова

Старший преподаватель Уфимский государственный авиационный технический университет e-mail: smolnic.olga@yandex.ru

sion and corrosion protection]. Moscow: Fizmatlit Publ., 2006, 376 p. (In Russian)

11. Nev'yantseva R.R., Bybin A.A., Smolnikova O.G. Investigation of heat resistant aluminide coating outer and inner layers etching within maintenance procedures after prolonged turbine blade operation. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta [Vestnik of Ufa State Aviation Technical University]. 2008, vol. 10, no. 1, pp. 127-130. (In Russian)

12. Shein A.B., Rakityanskaya I.L., Vilesov S.P. Influence of composition of corrosion media on anode dissolution of silicides of iron triad. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedenii. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya [Russian Journal of Chemistry and Chemical Technology]. 2010, vol. 53, no. 2, pp. 8183. (In Russian)

13. Lukanova R., Stoyanova E., Damyanov M., Stoychev D. Formation of protective films on Al in electrolytes containing no Cr6+ ions. Bulg. Chem. Commun. 2008, vol. 40, no. 3, pp. 340-347.

14. Pandiarajan M., Rajendran S., Rathish J.R. Corrosion inhibition by potassium chromate-Zn2+ system mild steel in simulated concrete pure solution. Res. J. Chem. Sci. 2014, vol. 4 (2), pp. 49-55.

15. Kuznetsov Yu.I. Physico-chemical aspects of metal corrosion inhibition in aqueous solutions. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews]. 2004, vol. 73, no. 1, pp. 79-93. (In Russian)

16. Sibirkin AA., Zamyatin O.A., Churbanov M.F. Mutual transformation of molybdenum (VI) isopoly-compounds in aqueous solution. Vestnik Nizhego-rodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo [Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod]. 2008, no. 5, pp. 45-51. (In Russian)

17. Krishnan C.V., Garnett M., Hsiao B., Chu B. Electrochemical Measurements of Isopolyoxomolyb-dates: 1. pH Dependent Behavior of Sodium Molyb-date. Int. J. Electrochem. Sci. 2007, vol. 2, pp. 29-51.

Contribution

Smolnikova O. G., Belyaeva L. S. carried out the theoretical work, summarized and wrote the manuscript in accordance with the obtained results. Smolnikova O.G., Belyaeva L. S. have equal author's rights and take equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the p ublication of this article.

AUTHORS' INDEX Affiliations

Olga G. Smolnikova

Senior Lecturer

Ufa State Aviation Technical University e-mail: smolnic.olga@yandex.ru

Любовь С. Беляева

К.т.н., доцент

Уфимский государственный авиационный технический университет e-mail: lbeluevas@yandex.ru

Lubov S. Belyaeva

Ph.D. (Engineering), Associate Professor Ufa State Aviation Technical University e-mail: lbeluevas@yandex.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.