Preview

Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology

Advanced search

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

https://doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-4-24-31

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 (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 Cl- 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 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)2- ions is shown to be in excellent agreement with classical chemical concepts. Acting as effective depolarizers, (Cr2O7)2- 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+.

About the Authors

O. G. Smolnikova
Ufa State Aviation Technical University
Russian Federation


L. S. Belyaeva
Ufa State Aviation Technical University
Russian Federation


References

1. Абраимов Н.В., Елисеев Ю.С. Химикотермическая 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 ренийрутений содержащих 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. V. 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 конденсационно-диффузионных покрытий с поверхности лопаток ГТД до и после наработки // Труды ВИАМ. 2017. N 1(49). С. 32-40. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-1-4-4

6. Пат. 2200211, Российская Федерация, МПК С23F1/16. Способ удаления покрытий с деталей из жаростойких сплавов / Ю.С. Елисеев, А.М. Душ-кин, Ю.П. Шкретов, Н.В. Абраимов; заявитель и па-тентообладатель 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. Невьянцева Р.Р., Быбин А.А., Смольникова О.Г. Разработка универсального раствора для уда-ления алюминидных покрытий с лопаток газовых турбин и его апробация в ремонтном производстве // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2016. Т. 20, N 1. С. 26-32.

9. Семенова И.В., Хорошилов А.В, Флорианович Г.М. Коррозия и защита от коррозии. М.: Физматлит, 2006. 376 с.

10. Невьянцева Р.Р., Быбин А.А., 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.

11. 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.

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

13. 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. V. 4 (2). P. 49-55.

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

15. 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.

16. Krishnan C.V., Garnett M., Hsiao B., Chu B. Electrochemical Measurements of Isopolyoxomolybdates: 1. pH Dependent Behavior of Sodium Molybdate // Int. J. Electrochem. Sci. 2007. V. 2. P. 29-51.


Review

For citations:


Smolnikova O.G., Belyaeva L.S. THE DISSOLUTION MECHANISM OF PROTECTIVE METAL COATINGS DURING THE CHEMICAL ETCHING OF HEAT ENGINE COMPONENTS. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2018;8(4):24-31. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-4-24-31

Views: 222


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)