タービン構成部品からエンジンデポジットを除去する方法及びそれに使用する組成物
【課題】タービン構成部品からエンジンデポジットを除去する方法を提供する。
【解決手段】洗浄組成物は、実質的に酢酸を含まない水溶液を含み、該水溶液は、硝酸イオンの重量で４７０〜７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で０．５〜１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む。デポジット除去方法は、その上にエンジンデポジット５８が付着した表面１４を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属５０を含むタービン構成部品１０を準備する段階と、タービン構成部品１０の表面１４を洗浄組成物で処理して、実質的に該タービン構成部品１０のベース金属５０をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジット５８を除去可能なスマットに転換する段階とを含む。
【解決手段】洗浄組成物は、実質的に酢酸を含まない水溶液を含み、該水溶液は、硝酸イオンの重量で４７０〜７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で０．５〜１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む。デポジット除去方法は、その上にエンジンデポジット５８が付着した表面１４を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属５０を含むタービン構成部品１０を準備する段階と、タービン構成部品１０の表面１４を洗浄組成物で処理して、実質的に該タービン構成部品１０のベース金属５０をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジット５８を除去可能なスマットに転換する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは洗浄組成物を用いてタービン構成部品、特にタービンディスク及びタービンシャフトからエンジンデポジットを除去する方法に関する。本発明はさらに、広くは本方法で用いる、硝酸イオン源及び酸性フッ化物イオン源を含む水溶液を含む洗浄組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機ガスタービンエンジンでは、空気は、エンジンの前部内に吸い込まれ、シャフト支持した圧縮機によって加圧され、かつ燃料と混合される。混合気は燃焼され、高温排気ガスが、同じシャフト上に支持されたタービンを通って流れる。燃焼ガスの流れは、タービンブレードの翼形部に対して衝突することによってタービンを回転させ、タービンがシャフトを回転させかつ圧縮機に動力を与える。高温排気ガスは、エンジンの後部から流出して、エンジン及び航空機を前方に駆動する。燃焼及び排気ガスが高温になればなるほど、ジェットエンジンの作動はより効率的になる。従って、燃焼ガス温度を高めようとする動機が存在する。
【０００３】
タービンエンジンは、タービンディスク（「タービンロータ」と呼ぶこともある）及び／又はタービンシャフトと、タービンディスク／シャフトに取付けられかつ該タービンディスク／シャフトから半径方形外向きにガス流路内に延びる多数のブレードと、ブレード及びベーンのような一部の構成部品を冷却するのに用いる空気流を導く回転及び固定シール要素とを含む。タービンエンジンの最高作動温度が上昇すると、タービンディスク／シャフト及びシール要素はより高温を受ける。その結果、ディスク／シャフト及びシール要素の酸化及び腐食がより大きな関心事となってきている。
【０００４】
最高作動温度で用いるタービンディスク／シャフト及びシール要素は一般的に、良好な高温強靭性及び耐疲労性で選択したニッケル及び／又はコバルト基超合金で作られている。これらのタービンディスク／シャフト及びシール要素は、酸化及び腐食損傷に対して耐性があるが、その耐性は、現在達している作動温度においてそれらを保護するのには十分ではない。時間の経過と共に、主として酸化ニッケル及び／又は酸化アルミニウムの形態でのエンジンデポジットが、これらのタービン構成部品の表面上に皮膜又は層を形成するおそれがある。これらのエンジンデポジットは一般的に、洗浄して取除くか又は他の方法で除去する必要がある。
【特許文献１】米国特許第５，９５７，５６７号公報
【特許文献２】米国特許第６，５２１，１７５号公報
【特許文献３】米国特許第５，１００，５００号公報
【特許文献４】米国特許第４，３１４，８７６号公報
【特許文献５】米国特許第５，１２６，００５号公報
【特許文献６】米国特許第４，９００，３８９号公報
【特許文献７】米国特許第５，７２３，０７８号公報
【特許文献８】米国特許第３，０６１，４９４号公報
【特許文献９】米国特許第４，５２５，２５０号公報
【特許文献１０】米国特許第５，３９３，４４７号公報
【特許文献１１】米国特許第５，４１７，８１９号公報
【特許文献１２】米国特許第６，２８４，７２１Ｂ１号公報
【特許文献１３】米国特許第６，２９４，０７２Ｂ１号公報
【特許文献１４】米国特許第６，４０７，０４７Ｂ１号公報
【特許文献１５】米国特許第６，４４０，２２４Ｂ１号公報
【特許文献１６】米国特許第６，５０３，５６５Ｂ１号公報
【特許文献１７】米国特許第６，５７９，３７７Ｂ２号公報
【特許文献１８】米国特許第６，５７９，４３９Ｂ１号公報
【特許文献１９】米国特許公開第２００４／００４５９３６Ａ１号公報
【特許文献２０】米国特許公開第２００４／００６５３４６Ａ１号公報
【非特許文献１】Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒの化学工学エンサイクロペディア第３編、１２巻４１７〜４７９ページ（１９８０）及び１５巻７８７〜８００ページ（１９８１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、エンジンデポジット、特に金属酸化物を含むエンジンデポジットを、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品から効果的かつ効率的に洗浄しかつ除去することができることが望ましいといえる。このようなエンジンデポジットを、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を過度に又は実質的に取去らないか又は変えない方法で洗浄しかつ除去することができることが特に望ましいといえる。このようなエンジンデポジットを洗浄しかつ除去するのに効果的かつ効率的である組成物を調製することができることがさらに望ましいといえる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、広くは以下の段階を含む方法を目的とし、すなわち（ａ）その上にエンジンデポジットが付着した表面を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品を準備する段階と、（ｂ）実質的に酢酸を含まずかつ硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む水溶液を含む組成物でタービン構成部品の表面を処理して、実質的に該タービン構成部品のベース金属をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジットを除去可能なスマットに転換する段階とを含む。
【０００７】
本発明はさらに、広くは組成物を目的とし、本組成物は、実質的に酢酸を含まずかつ硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む水溶液を含む。
【０００８】
本発明の方法及び組成物は、このようなエンジンデポジットをニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品、特にタービンディスク及びタービンシャフトから除去するのに幾つかの大きな利点をもたらす。本発明の方法及び組成物は、このようなエンジンデポジットをニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品から妥当な時間の範囲内で効果的かつ効率的に除去する。本発明の方法及び組成物はまた、このようなエンジンデポジットを、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を実質的に取去らないか又は変えない方法で除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書で用いる場合、「タービン構成部品」という用語は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含む多種多様なタービンエンジン（例えば、ガスタービンエンジン）部品及び構成部品を意味し、これら部品及び構成部品は、除去を必要とすることにある、正常エンジン作動時にその表面上に形成されたエンジンデポジットを有する可能性がある。これらのタービンエンジン部品及び構成部品には、ガスタービンエンジンのタービンディスク及びシャフトと、タービンブレード及びベーンのようなタービン翼形部と、タービンシュラウドと、タービンノズルと、ライナ、デフレクタ及びそれぞれのドーム組立体のような燃焼器構成部品と、オーグメンタ金属部品となどが含まれることになる。本発明の方法及び組成物は、エンジンデポジットをタービンディスク及びタービンシャフトの表面から除去するのに特に有用である。
【００１０】
本明細書で用いる場合、「ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属」という用語は、ニッケル、コバルト、ニッケル及びコバルト合金、並びにニッケル及び／又はコバルトと鉄、タングステン、モリブデン、クロム、マンガン、チタン、アルミニウム、タンタル、ニオビウム、ジルコニウムなどのような他の金属との合金を含むベース金属を意味する。通常、ベース金属は、主金属又は金属合金としてニッケル及び／又はコバルトを典型的には重量で少なくとも約４０％の量、より典型的には重量で少なくとも約５０％の量で含む。これらのニッケル及び／又はコバルトベース金属は典型的には、例えば同一出願人の１９９０年９月１８日登録の米国特許第５，９５７，５６７号（Ｋｒｕｅｇｅｒ他）及び２００３年２月１８日登録の米国特許第６，５２１，１７５号（Ｍｏｕｒｅｒ他）のような様々な参考文献に開示されているニッケル及び／又はコバルト超合金を含み、これら特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。ニッケル及び／又はコバルト超合金はまた、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒの化学工学エンサイクロペディア第３編、１２巻４１７〜４７９ページ（１９８０）及び１５巻７８７〜８００ページ（１９８１）に全体的に記載されている。例示的なニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属超合金は、商品名Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）（例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８）、Ｎｉｍｏｎｉｃ（登録商標）、Ｒｅｎｅ（登録商標）（例えば、Ｒｅｎｅ（登録商標）８８、Ｒｅｎｅ（登録商標）１０４合金）及びＵｄｉｍｅｔ（登録商標）で指定される。例えば、タービンディスク及びタービンシャフトを作るのに用いることができるベース金属は、商品名Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８で入手可能なニッケル超合金であり、このＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８は、重量で５２．５％のニッケル、１９％のクロム、３％のモリブデン、３．５％のマンガン、０．５％のアルミニウム、０．４５％のチタン、５．１％のタンタラム及びニオビウム混合物、並びに０．１％又はそれ以下の炭素と残部が鉄の公称組成を有する。
【００１１】
本明細書で用いる場合、「エンジンデポジット」という用語は、ガスタービンエンジンの作動中に時間の経過と共にタービン構成部品の表面上に形成される、皮膜、層、外皮などのようなその付着物を意味する。これらのエンジンデポジットは一般的に、例えば酸化ニッケル、酸化コバルトなどのようなベース金属の酸化物、例えば酸化アルミニウムなどのような他の金属混合成分の酸化物、又はそれらの組合せを含む。
【００１２】
本明細書で用いる場合、「スマット（ｓｍｕｔ）」という用語は、タービン構成部品の表面から除去可能であり、かつタービン構成部品の表面上のエンジンデポジットを本発明の洗浄（清浄化）組成物で処理した時に形成され、生成され、作り出されるなどする転換生成物、組成物などを意味する。この除去可能なスマットは一般的に、例えば酸化ニッケル、酸化コバルトなどのようなベース金属の酸化物を含むが、他の金属酸化物、ナトリウム塩、イオウ化合物などを含む場合もある。
【００１３】
本明細書で用いる場合、「実質的にベース金属をエッチングせずに」という用語は、タービン構成部品のベース金属表面のエッチングが最小であるか又は全くないことを意味する。このエッチングは一般的に、適当な倍率（例えば１０００倍）の下で見ると、タービン構成部品のベース金属の表面の又は該表面内の腐食或いは孔食としてその中に溝、チャネル、割れ目などを形成するようにエッチング自体が現れる。
【００１４】
本明細書で用いる場合、「実質的にその表面を変えない方法で」という用語は、タービン構成部品の表面からのベース金属のストック喪失が約０．０５ミル（１ミクロン）又はそれ以下であることを意味する。
【００１５】
本明細書で用いる場合、「ストック喪失」という用語は、タービン構成部品の表面からのベース金属の減少又は喪失を意味する。
【００１６】
本明細書で用いる場合、「実質的に酢酸を含まない」という用語は、組成物が多くても微量の酢酸、例えば約０．５％又はそれ以下の酢酸、より典型的には約０．１％又はそれ以下の酢酸を含むことを意味する。
【００１７】
本明細書で用いる場合、「含む」という用語は、本発明において様々な組成物、化合物、構成部品、段階などを共に用いることができることを意味する。従って、「含む」という用語は、さらに限定的な用語である「本質的にから成る」及び「から成る」を包含する。
【００１８】
本明細書で用いる総量、部、割合、百分率などは、その他の定めがない限り容積当たりの重量によるものである。
【００１９】
本発明は、その表面上のエンジンデポジットを除去するためにタービンエンジン構成部品を洗浄（清浄化）する従来の化学的方法が、特にこのタービン構成部品がニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含む場合に、洗浄したタービン構成部品のベース金属の特性に悪影響を与え又は特性を変えることが多いという発見に基づいている。これら従来の化学的洗浄プロセスはまた通常、タービン構成部品の適切な清浄な表面状態を得るために、数回繰り返されなければならないか及び／又は例えば強力なグリットブラストによる過度な研磨的機械的清浄化を化学的に処理した構成部品が必要とする。しかしながら、過度の化学的洗浄は、所望の表面状態を達成するための処理時間が長くなると同時に、強力な研磨的機械的清浄化は、労働集約的でありかつタービン構成部品の所望の寸法形状を変える可能性がある表面ベース金属の過度の除去を回避するために非常に慎重な注意を必要とすることが分かった。
【００２０】
本発明はさらに、タービン構成部品の表面からエンジンデポジットを洗浄しかつ除去するために用いることができる従来の化学組成物がまた、タービン構成部品を作るのに用いるニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の表面を過度にエッチングするおそれがあるという発見に基づいている。このような従来の化学的エッチング液組成物の実施例は、１９９２年３月３１日登録の米国特許第５，１００，５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ他）（重フッ化アンモニウム及び塩酸を含むチタン用ミリング液）、１９８２年２月９日登録の米国特許第４，３１４，８７６号（Ｋｒｅｍｅｒ他）（重フッ化アンモニウム及び硝酸のような硝酸イオン源を含むチタンエッチング液）に開示されている。高過ぎる酸性フッ化物イオン濃度で調製した場合のこれら従来の化学的エッチング液組成物は、タービン構成部品の表面を望ましくないほどエッチングしかつ該表面から過度のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の量を除去して、タービン構成部品のベース金属表面の腐食又は孔食を生じることが分かった。さらに、酢酸を含む化学的エッチング液組成物は、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の望ましくない粒界腐食（すなわち、結晶粒界における）を引き起こすおそれがあることが分かった。このような粒界腐食は、これらの結晶粒界においてベース金属を望ましくないほど脆弱化させることになる。
【００２１】
本発明の方法及び組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービンエンジン構成部品の表面を洗浄する際における従来の化学的方法及び従来の化学的エッチング液組成物によって生じる可能性がある課題を回避する。本発明の洗浄組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品の表面を実質的にエッチングせずにタービン構成部品の表面上のエンジンデポジットを除去可能なスマットに転換する選択した量の硝酸イオン源（例えば硝酸）及び酸性フッ化物イオン源（例えば重フッ化アンモニウム）の水溶液を含む。具体的には、本発明の洗浄組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の望ましくない粒堺腐食を引き起こす可能性がある酢酸を実質的に含まない。本発明の洗浄組成物で処理することによって形成され、生成され、作り出されたりなどしたスマットは、過度の研磨的機械的処理の必要性なしにかつ処理したタービン構成部品の表面を実質的に変えずに、続いてかつ容易に除去することができる。
【００２２】
図面を参照すると、図１は、本発明の方法及び組成物が、全体を符号１０で示しかつ全体を符号１４で示した表面を有するタービンディスクの形態において有用である代表的なタービン構成部品を示す。ディスク１０は、符号１６で示したほぼ円形の内側ハブ部分と、符号２２で示したほぼ円形の外側周囲又は直径と、その各々がタービンブレードの根元部分（図示せず）を受ける符号３０で示した複数の円周方向に間隔を置いて配置したスロットを備えた、符号２６で示した外周部とを有する。図２は、表面１４上に形成された符号５８で示したエンジンデポジットを有する符号５０で示したベース金属を含む、図１のディスク１０の断面図を示す。これらのエンジンデポジット５８は、ハブ部分１６及び外径２２の領域において、より限定的にいうと外周部２６の近傍においてディスク１０の表面１４上に形成される傾向がある。図３は、このようなエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０を示す。これらのエンジンデポジット５８は、図４に示したこのタービンディスク１０の拡大部分に具体的に示しており、典型的にはタービンディスク１０の表面１４上に暗色或いはより暗色のスケールとして現れる。
【００２３】
本発明の方法では、その表面１４上にエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０のようなタービン構成部品は、本発明の洗浄組成物で処理される。この洗浄組成物は、実質的に酢酸を含まない水溶液を含み、該水溶液は、硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットル、典型的には約５６５〜約６６５グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットル、典型的には約５〜約１０グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む。適切な硝酸イオン源は、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウムなど及びそれらの組合せを含む。典型的には、硝酸イオン源は硝酸を含む。適切な酸性フッ化物イオン源は、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、重フッ化カリウムなど及びそれらの組合せを含む。典型的には、酸性フッ化物イオン源は重フッ化アンモニウムを含む。洗浄組成物はまた、非酢酸緩衝剤、湿潤剤（例えば、界面活性剤）などのような他の任意選択的な成分を含むことができる。
【００２４】
その上にエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０の表面１４は、あらゆる適切な方法でかつ十分な時間にわたって本発明の洗浄組成物で処理して、（１）ディスク１０の表面１４上のエンジンデポジット５８を除去可能なスマットに、（２）実質的にディスク１０のベース金属５０をエッチングせずに、転換又は実質的に転換することができる。処理は、表面１４上に洗浄組成物をブラッシング、ローラー塗り、流し塗り、注入又はスプレーすることにより、或いは洗浄組成物で又は該洗浄組成物の中に表面１４をソーキング、ディッピング又は浸漬することによるなどによって、タービンディスク１０の表面１４上で実施することができる。典型的には、処理は、洗浄組成物でタービンディスク１０の表面１４をソークすることによって、又は洗浄組成物に中にタービンディスク１０の表面１４を浸漬することによって実施される。洗浄組成物での処理は、典型的には約１〜約１０分間、より典型的には約３〜約７分間実施される。処理は、室温（例えば、約２０〜約２５℃）で、或いはより高温で実施することができる。ディスク１０の表面１４には、洗浄組成物で洗浄する前に、他の前処理段階を行うことができる。例えば、ディスク１０の表面１４は、あらゆる油性又は他の炭素質のデポジットを除去又は破壊するように前処理して、本発明の洗浄組成物でのその後の処理などによって該表面１４上のあらゆるエンジンデポジット５８の破壊又は除去を助けることができる。例えば、表面１４は、水酸化ナトリウムのようなアルカリ油性洗浄剤組成物で前処理することができる。
【００２５】
洗浄を必要としないタービンディスク１０の他の部分を保護するために、洗浄組成物の成分に対して比較的化学的に耐性又は不活性であるマスキング材を、洗浄を必要としないディスク１０のそれらの部分に施工することができる。適切なマスキング材は、金属表面に施工することができかつ本発明の洗浄組成物の成分に対して化学的に耐性又は不活性である、ポリマー、化合物又は他の組成物で作られたプラスチックフィルム、皮膜又は他の材料を含み、例えばこれら材料には、エチレングリコールモノメチルエーテル系組成物、ネオプレン系ポリマーのようなゴム又は合成ゴム組成物及びポリテトラフルオロエチレンなどが含まれる。例えば、１９９２年６月３０日登録の米国特許第５，１２６，００５号（Ｂｌａｋｅ）（特に、コラム２の８〜３４行）、１９９２年３月３１日登録の米国特許第５，１００，５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ）（特に、コラム５の４９〜６３行）及び１９９０年２月１３日登録の米国特許第４，９００，３８９号（Ｃｈｅｎ）（特に、コラム２の４６〜５１行）を参照されたく、これら特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。マスキング材は、洗浄組成物から保護すべきディスク１０の部分に対して、ブラッシング、ディッピング、スプレー、ローラー塗り又は流し塗りを含むあらゆる従来型の方法で施工することができる。洗浄組成物での処理が実施されると、次にディスク１０からマスキング材を除去することができる。
【００２６】
本発明の洗浄組成物によるタービンディスク１０の処理の後に、ディスク１０の表面１４上の洗浄組成物のあらゆる残留物は、当業者に公知の方法によって洗い落とされ（例えば、水で）、中和され或いは他の方法で除去することができる。典型的には、ディスク１０を水に浸漬し、続いて高圧水洗浄処理し、該ディスクを乾燥させることによって、表面１４からあらゆる残留洗浄組成物が除去される。これに代えて、洗浄組成物によるディスク１０の処理は、ディスク１０の表面１４上の残留洗浄組成物を洗い落とし及び／又は中和しながら、定期的に（例えば、約３〜約５分毎に）中断することができる。ディスク１０に施工したあらゆるマスキング材もまた、ディスク１０を使用に戻す準備ができるように、例えば表面から剥離（マスキング材用の溶媒で処理して又は処理せずに）させることによって或いは当業者に公知の他の方法によって除去することができる。
【００２７】
本発明の洗浄組成物でのタービンディスク１０の処理により、一般的には処理したディスク１０の表面１４上に除去可能なスマットの比較的薄い残留フィルム、層などが形成又は生成される。形成されたこのスマットは、ディスク１０の表面１４を実質的に変えることのないあらゆる方法で、ディスク１０の表面１４から除去又は実質的に除去することができる。例えば、このスマットの層又はフィルムは、同様のスマット層又はフィルムを穏やかに除去するための当業者に公知の従来型の方法によって除去することができる。適切な除去方法は、グリットブラストを行う必要がない表面をマスキングした状態で或いはマスキングしない状態で比較的穏やかなグリットブラストを含む。１９９８年３月３日登録のＮａｇａｒａｊ他の米国特許第５，７２３，０７８号、特にコラム４の４６〜６７行からコラム５の第３行及び１４〜１７行を参照されたく、この特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。本発明の洗浄組成物で処理した後でかつ形成されたスマットを除去した後のタービンディスク１０は一般的に、実質的にエンジンデポジットがない、すなわち表面１４上に目に見える暗色又はより暗色のスケールが存在しない。本発明の洗浄組成物で本発明の方法を用いて表面１４を洗浄した後の実質的にエンジンデポジット５８がないタービンディスク１０を示す図５を参照されたい。
【００２８】
本発明の洗浄組成物（例えば、硝酸及び重フッ化アンモニウム）を含む成分又は材料は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属のエッチング液となる可能性があり、従って特に硝酸イオン濃度が低過ぎ（すなわち、約４７０グラム／リットル以下）、酸性フッ化物イオン濃度が高過ぎ（すなわち、約１５グラム／リットル以上）かつベース金属表面が洗浄組成物で長過ぎる時間（例えば、約１０分以上）にわたって処理された場合には、タービン構成部品のベース金属の過度のエッチングを引き起こすおそれがある。ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属表面のこの過度のエッチングの可能性を図６に例証しており、この図は、約４７０グラム／リットル以下の硝酸イオン濃度をもたらす硝酸と、約１５グラム／リットル以上の酸性フッ化物イオン濃度をもたらす購入可能な重フッ化アンモニウム製品（すなわち、さらに酢酸を含むＴｕｒｃｏ４１０４）とによって調製した溶液で３０分間処理したタービン構成部品表面の拡大画像を示す。図６から分かるように、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属表面は、外見上極度に穴が開きかつ腐食されており、この溶液によるベース金属表面の過度のエッチングを示している。
【００２９】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく本発明に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の組成及び方法が有用である代表的なタービンディスクを示す図。
【図２】その表面上のエンジンデポジットを示す、図１のタービンディスクの一部分の拡大断面図。
【図３】その表面上にエンジンデポジットを有する、図１のタービンディスクの一部分を示す図。
【図４】図３のタービンディスクの拡大部分を示す図。
【図５】本発明の組成物及び方法の実施形態によって洗浄した後の、図１のタービンディスクの一部分を示す図。
【図６】低過ぎる硝酸イオン濃度及び高過ぎる酸性フッ化物イオン濃度で調製した溶液で長過ぎる時間にわたって処理した場合におけるタービン構成部品のベース金属の表面の過度のエッチングを示す拡大画像（１０００倍）。
【符号の説明】
【００３１】
１０ タービンディスク
１４ 表面
１６ ハブ部分
２２ 外径
２６ 外周部
３０ スロット
５０ ベース金属
５８ エンジンデポジット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは洗浄組成物を用いてタービン構成部品、特にタービンディスク及びタービンシャフトからエンジンデポジットを除去する方法に関する。本発明はさらに、広くは本方法で用いる、硝酸イオン源及び酸性フッ化物イオン源を含む水溶液を含む洗浄組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機ガスタービンエンジンでは、空気は、エンジンの前部内に吸い込まれ、シャフト支持した圧縮機によって加圧され、かつ燃料と混合される。混合気は燃焼され、高温排気ガスが、同じシャフト上に支持されたタービンを通って流れる。燃焼ガスの流れは、タービンブレードの翼形部に対して衝突することによってタービンを回転させ、タービンがシャフトを回転させかつ圧縮機に動力を与える。高温排気ガスは、エンジンの後部から流出して、エンジン及び航空機を前方に駆動する。燃焼及び排気ガスが高温になればなるほど、ジェットエンジンの作動はより効率的になる。従って、燃焼ガス温度を高めようとする動機が存在する。
【０００３】
タービンエンジンは、タービンディスク（「タービンロータ」と呼ぶこともある）及び／又はタービンシャフトと、タービンディスク／シャフトに取付けられかつ該タービンディスク／シャフトから半径方形外向きにガス流路内に延びる多数のブレードと、ブレード及びベーンのような一部の構成部品を冷却するのに用いる空気流を導く回転及び固定シール要素とを含む。タービンエンジンの最高作動温度が上昇すると、タービンディスク／シャフト及びシール要素はより高温を受ける。その結果、ディスク／シャフト及びシール要素の酸化及び腐食がより大きな関心事となってきている。
【０００４】
最高作動温度で用いるタービンディスク／シャフト及びシール要素は一般的に、良好な高温強靭性及び耐疲労性で選択したニッケル及び／又はコバルト基超合金で作られている。これらのタービンディスク／シャフト及びシール要素は、酸化及び腐食損傷に対して耐性があるが、その耐性は、現在達している作動温度においてそれらを保護するのには十分ではない。時間の経過と共に、主として酸化ニッケル及び／又は酸化アルミニウムの形態でのエンジンデポジットが、これらのタービン構成部品の表面上に皮膜又は層を形成するおそれがある。これらのエンジンデポジットは一般的に、洗浄して取除くか又は他の方法で除去する必要がある。
【特許文献１】米国特許第５，９５７，５６７号公報
【特許文献２】米国特許第６，５２１，１７５号公報
【特許文献３】米国特許第５，１００，５００号公報
【特許文献４】米国特許第４，３１４，８７６号公報
【特許文献５】米国特許第５，１２６，００５号公報
【特許文献６】米国特許第４，９００，３８９号公報
【特許文献７】米国特許第５，７２３，０７８号公報
【特許文献８】米国特許第３，０６１，４９４号公報
【特許文献９】米国特許第４，５２５，２５０号公報
【特許文献１０】米国特許第５，３９３，４４７号公報
【特許文献１１】米国特許第５，４１７，８１９号公報
【特許文献１２】米国特許第６，２８４，７２１Ｂ１号公報
【特許文献１３】米国特許第６，２９４，０７２Ｂ１号公報
【特許文献１４】米国特許第６，４０７，０４７Ｂ１号公報
【特許文献１５】米国特許第６，４４０，２２４Ｂ１号公報
【特許文献１６】米国特許第６，５０３，５６５Ｂ１号公報
【特許文献１７】米国特許第６，５７９，３７７Ｂ２号公報
【特許文献１８】米国特許第６，５７９，４３９Ｂ１号公報
【特許文献１９】米国特許公開第２００４／００４５９３６Ａ１号公報
【特許文献２０】米国特許公開第２００４／００６５３４６Ａ１号公報
【非特許文献１】Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒの化学工学エンサイクロペディア第３編、１２巻４１７〜４７９ページ（１９８０）及び１５巻７８７〜８００ページ（１９８１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、エンジンデポジット、特に金属酸化物を含むエンジンデポジットを、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品から効果的かつ効率的に洗浄しかつ除去することができることが望ましいといえる。このようなエンジンデポジットを、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を過度に又は実質的に取去らないか又は変えない方法で洗浄しかつ除去することができることが特に望ましいといえる。このようなエンジンデポジットを洗浄しかつ除去するのに効果的かつ効率的である組成物を調製することができることがさらに望ましいといえる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、広くは以下の段階を含む方法を目的とし、すなわち（ａ）その上にエンジンデポジットが付着した表面を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品を準備する段階と、（ｂ）実質的に酢酸を含まずかつ硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む水溶液を含む組成物でタービン構成部品の表面を処理して、実質的に該タービン構成部品のベース金属をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジットを除去可能なスマットに転換する段階とを含む。
【０００７】
本発明はさらに、広くは組成物を目的とし、本組成物は、実質的に酢酸を含まずかつ硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む水溶液を含む。
【０００８】
本発明の方法及び組成物は、このようなエンジンデポジットをニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品、特にタービンディスク及びタービンシャフトから除去するのに幾つかの大きな利点をもたらす。本発明の方法及び組成物は、このようなエンジンデポジットをニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品から妥当な時間の範囲内で効果的かつ効率的に除去する。本発明の方法及び組成物はまた、このようなエンジンデポジットを、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を実質的に取去らないか又は変えない方法で除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書で用いる場合、「タービン構成部品」という用語は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含む多種多様なタービンエンジン（例えば、ガスタービンエンジン）部品及び構成部品を意味し、これら部品及び構成部品は、除去を必要とすることにある、正常エンジン作動時にその表面上に形成されたエンジンデポジットを有する可能性がある。これらのタービンエンジン部品及び構成部品には、ガスタービンエンジンのタービンディスク及びシャフトと、タービンブレード及びベーンのようなタービン翼形部と、タービンシュラウドと、タービンノズルと、ライナ、デフレクタ及びそれぞれのドーム組立体のような燃焼器構成部品と、オーグメンタ金属部品となどが含まれることになる。本発明の方法及び組成物は、エンジンデポジットをタービンディスク及びタービンシャフトの表面から除去するのに特に有用である。
【００１０】
本明細書で用いる場合、「ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属」という用語は、ニッケル、コバルト、ニッケル及びコバルト合金、並びにニッケル及び／又はコバルトと鉄、タングステン、モリブデン、クロム、マンガン、チタン、アルミニウム、タンタル、ニオビウム、ジルコニウムなどのような他の金属との合金を含むベース金属を意味する。通常、ベース金属は、主金属又は金属合金としてニッケル及び／又はコバルトを典型的には重量で少なくとも約４０％の量、より典型的には重量で少なくとも約５０％の量で含む。これらのニッケル及び／又はコバルトベース金属は典型的には、例えば同一出願人の１９９０年９月１８日登録の米国特許第５，９５７，５６７号（Ｋｒｕｅｇｅｒ他）及び２００３年２月１８日登録の米国特許第６，５２１，１７５号（Ｍｏｕｒｅｒ他）のような様々な参考文献に開示されているニッケル及び／又はコバルト超合金を含み、これら特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。ニッケル及び／又はコバルト超合金はまた、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒの化学工学エンサイクロペディア第３編、１２巻４１７〜４７９ページ（１９８０）及び１５巻７８７〜８００ページ（１９８１）に全体的に記載されている。例示的なニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属超合金は、商品名Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）（例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８）、Ｎｉｍｏｎｉｃ（登録商標）、Ｒｅｎｅ（登録商標）（例えば、Ｒｅｎｅ（登録商標）８８、Ｒｅｎｅ（登録商標）１０４合金）及びＵｄｉｍｅｔ（登録商標）で指定される。例えば、タービンディスク及びタービンシャフトを作るのに用いることができるベース金属は、商品名Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８で入手可能なニッケル超合金であり、このＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）７１８は、重量で５２．５％のニッケル、１９％のクロム、３％のモリブデン、３．５％のマンガン、０．５％のアルミニウム、０．４５％のチタン、５．１％のタンタラム及びニオビウム混合物、並びに０．１％又はそれ以下の炭素と残部が鉄の公称組成を有する。
【００１１】
本明細書で用いる場合、「エンジンデポジット」という用語は、ガスタービンエンジンの作動中に時間の経過と共にタービン構成部品の表面上に形成される、皮膜、層、外皮などのようなその付着物を意味する。これらのエンジンデポジットは一般的に、例えば酸化ニッケル、酸化コバルトなどのようなベース金属の酸化物、例えば酸化アルミニウムなどのような他の金属混合成分の酸化物、又はそれらの組合せを含む。
【００１２】
本明細書で用いる場合、「スマット（ｓｍｕｔ）」という用語は、タービン構成部品の表面から除去可能であり、かつタービン構成部品の表面上のエンジンデポジットを本発明の洗浄（清浄化）組成物で処理した時に形成され、生成され、作り出されるなどする転換生成物、組成物などを意味する。この除去可能なスマットは一般的に、例えば酸化ニッケル、酸化コバルトなどのようなベース金属の酸化物を含むが、他の金属酸化物、ナトリウム塩、イオウ化合物などを含む場合もある。
【００１３】
本明細書で用いる場合、「実質的にベース金属をエッチングせずに」という用語は、タービン構成部品のベース金属表面のエッチングが最小であるか又は全くないことを意味する。このエッチングは一般的に、適当な倍率（例えば１０００倍）の下で見ると、タービン構成部品のベース金属の表面の又は該表面内の腐食或いは孔食としてその中に溝、チャネル、割れ目などを形成するようにエッチング自体が現れる。
【００１４】
本明細書で用いる場合、「実質的にその表面を変えない方法で」という用語は、タービン構成部品の表面からのベース金属のストック喪失が約０．０５ミル（１ミクロン）又はそれ以下であることを意味する。
【００１５】
本明細書で用いる場合、「ストック喪失」という用語は、タービン構成部品の表面からのベース金属の減少又は喪失を意味する。
【００１６】
本明細書で用いる場合、「実質的に酢酸を含まない」という用語は、組成物が多くても微量の酢酸、例えば約０．５％又はそれ以下の酢酸、より典型的には約０．１％又はそれ以下の酢酸を含むことを意味する。
【００１７】
本明細書で用いる場合、「含む」という用語は、本発明において様々な組成物、化合物、構成部品、段階などを共に用いることができることを意味する。従って、「含む」という用語は、さらに限定的な用語である「本質的にから成る」及び「から成る」を包含する。
【００１８】
本明細書で用いる総量、部、割合、百分率などは、その他の定めがない限り容積当たりの重量によるものである。
【００１９】
本発明は、その表面上のエンジンデポジットを除去するためにタービンエンジン構成部品を洗浄（清浄化）する従来の化学的方法が、特にこのタービン構成部品がニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含む場合に、洗浄したタービン構成部品のベース金属の特性に悪影響を与え又は特性を変えることが多いという発見に基づいている。これら従来の化学的洗浄プロセスはまた通常、タービン構成部品の適切な清浄な表面状態を得るために、数回繰り返されなければならないか及び／又は例えば強力なグリットブラストによる過度な研磨的機械的清浄化を化学的に処理した構成部品が必要とする。しかしながら、過度の化学的洗浄は、所望の表面状態を達成するための処理時間が長くなると同時に、強力な研磨的機械的清浄化は、労働集約的でありかつタービン構成部品の所望の寸法形状を変える可能性がある表面ベース金属の過度の除去を回避するために非常に慎重な注意を必要とすることが分かった。
【００２０】
本発明はさらに、タービン構成部品の表面からエンジンデポジットを洗浄しかつ除去するために用いることができる従来の化学組成物がまた、タービン構成部品を作るのに用いるニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の表面を過度にエッチングするおそれがあるという発見に基づいている。このような従来の化学的エッチング液組成物の実施例は、１９９２年３月３１日登録の米国特許第５，１００，５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ他）（重フッ化アンモニウム及び塩酸を含むチタン用ミリング液）、１９８２年２月９日登録の米国特許第４，３１４，８７６号（Ｋｒｅｍｅｒ他）（重フッ化アンモニウム及び硝酸のような硝酸イオン源を含むチタンエッチング液）に開示されている。高過ぎる酸性フッ化物イオン濃度で調製した場合のこれら従来の化学的エッチング液組成物は、タービン構成部品の表面を望ましくないほどエッチングしかつ該表面から過度のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の量を除去して、タービン構成部品のベース金属表面の腐食又は孔食を生じることが分かった。さらに、酢酸を含む化学的エッチング液組成物は、タービン構成部品のニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の望ましくない粒界腐食（すなわち、結晶粒界における）を引き起こすおそれがあることが分かった。このような粒界腐食は、これらの結晶粒界においてベース金属を望ましくないほど脆弱化させることになる。
【００２１】
本発明の方法及び組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービンエンジン構成部品の表面を洗浄する際における従来の化学的方法及び従来の化学的エッチング液組成物によって生じる可能性がある課題を回避する。本発明の洗浄組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属を含むタービン構成部品の表面を実質的にエッチングせずにタービン構成部品の表面上のエンジンデポジットを除去可能なスマットに転換する選択した量の硝酸イオン源（例えば硝酸）及び酸性フッ化物イオン源（例えば重フッ化アンモニウム）の水溶液を含む。具体的には、本発明の洗浄組成物は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属の望ましくない粒堺腐食を引き起こす可能性がある酢酸を実質的に含まない。本発明の洗浄組成物で処理することによって形成され、生成され、作り出されたりなどしたスマットは、過度の研磨的機械的処理の必要性なしにかつ処理したタービン構成部品の表面を実質的に変えずに、続いてかつ容易に除去することができる。
【００２２】
図面を参照すると、図１は、本発明の方法及び組成物が、全体を符号１０で示しかつ全体を符号１４で示した表面を有するタービンディスクの形態において有用である代表的なタービン構成部品を示す。ディスク１０は、符号１６で示したほぼ円形の内側ハブ部分と、符号２２で示したほぼ円形の外側周囲又は直径と、その各々がタービンブレードの根元部分（図示せず）を受ける符号３０で示した複数の円周方向に間隔を置いて配置したスロットを備えた、符号２６で示した外周部とを有する。図２は、表面１４上に形成された符号５８で示したエンジンデポジットを有する符号５０で示したベース金属を含む、図１のディスク１０の断面図を示す。これらのエンジンデポジット５８は、ハブ部分１６及び外径２２の領域において、より限定的にいうと外周部２６の近傍においてディスク１０の表面１４上に形成される傾向がある。図３は、このようなエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０を示す。これらのエンジンデポジット５８は、図４に示したこのタービンディスク１０の拡大部分に具体的に示しており、典型的にはタービンディスク１０の表面１４上に暗色或いはより暗色のスケールとして現れる。
【００２３】
本発明の方法では、その表面１４上にエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０のようなタービン構成部品は、本発明の洗浄組成物で処理される。この洗浄組成物は、実質的に酢酸を含まない水溶液を含み、該水溶液は、硝酸イオンの重量で約４７０〜約７１０グラム／リットル、典型的には約５６５〜約６６５グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で約０．５〜約１５グラム／リットル、典型的には約５〜約１０グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源とを含む。適切な硝酸イオン源は、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウムなど及びそれらの組合せを含む。典型的には、硝酸イオン源は硝酸を含む。適切な酸性フッ化物イオン源は、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、重フッ化カリウムなど及びそれらの組合せを含む。典型的には、酸性フッ化物イオン源は重フッ化アンモニウムを含む。洗浄組成物はまた、非酢酸緩衝剤、湿潤剤（例えば、界面活性剤）などのような他の任意選択的な成分を含むことができる。
【００２４】
その上にエンジンデポジット５８を有するタービンディスク１０の表面１４は、あらゆる適切な方法でかつ十分な時間にわたって本発明の洗浄組成物で処理して、（１）ディスク１０の表面１４上のエンジンデポジット５８を除去可能なスマットに、（２）実質的にディスク１０のベース金属５０をエッチングせずに、転換又は実質的に転換することができる。処理は、表面１４上に洗浄組成物をブラッシング、ローラー塗り、流し塗り、注入又はスプレーすることにより、或いは洗浄組成物で又は該洗浄組成物の中に表面１４をソーキング、ディッピング又は浸漬することによるなどによって、タービンディスク１０の表面１４上で実施することができる。典型的には、処理は、洗浄組成物でタービンディスク１０の表面１４をソークすることによって、又は洗浄組成物に中にタービンディスク１０の表面１４を浸漬することによって実施される。洗浄組成物での処理は、典型的には約１〜約１０分間、より典型的には約３〜約７分間実施される。処理は、室温（例えば、約２０〜約２５℃）で、或いはより高温で実施することができる。ディスク１０の表面１４には、洗浄組成物で洗浄する前に、他の前処理段階を行うことができる。例えば、ディスク１０の表面１４は、あらゆる油性又は他の炭素質のデポジットを除去又は破壊するように前処理して、本発明の洗浄組成物でのその後の処理などによって該表面１４上のあらゆるエンジンデポジット５８の破壊又は除去を助けることができる。例えば、表面１４は、水酸化ナトリウムのようなアルカリ油性洗浄剤組成物で前処理することができる。
【００２５】
洗浄を必要としないタービンディスク１０の他の部分を保護するために、洗浄組成物の成分に対して比較的化学的に耐性又は不活性であるマスキング材を、洗浄を必要としないディスク１０のそれらの部分に施工することができる。適切なマスキング材は、金属表面に施工することができかつ本発明の洗浄組成物の成分に対して化学的に耐性又は不活性である、ポリマー、化合物又は他の組成物で作られたプラスチックフィルム、皮膜又は他の材料を含み、例えばこれら材料には、エチレングリコールモノメチルエーテル系組成物、ネオプレン系ポリマーのようなゴム又は合成ゴム組成物及びポリテトラフルオロエチレンなどが含まれる。例えば、１９９２年６月３０日登録の米国特許第５，１２６，００５号（Ｂｌａｋｅ）（特に、コラム２の８〜３４行）、１９９２年３月３１日登録の米国特許第５，１００，５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ）（特に、コラム５の４９〜６３行）及び１９９０年２月１３日登録の米国特許第４，９００，３８９号（Ｃｈｅｎ）（特に、コラム２の４６〜５１行）を参照されたく、これら特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。マスキング材は、洗浄組成物から保護すべきディスク１０の部分に対して、ブラッシング、ディッピング、スプレー、ローラー塗り又は流し塗りを含むあらゆる従来型の方法で施工することができる。洗浄組成物での処理が実施されると、次にディスク１０からマスキング材を除去することができる。
【００２６】
本発明の洗浄組成物によるタービンディスク１０の処理の後に、ディスク１０の表面１４上の洗浄組成物のあらゆる残留物は、当業者に公知の方法によって洗い落とされ（例えば、水で）、中和され或いは他の方法で除去することができる。典型的には、ディスク１０を水に浸漬し、続いて高圧水洗浄処理し、該ディスクを乾燥させることによって、表面１４からあらゆる残留洗浄組成物が除去される。これに代えて、洗浄組成物によるディスク１０の処理は、ディスク１０の表面１４上の残留洗浄組成物を洗い落とし及び／又は中和しながら、定期的に（例えば、約３〜約５分毎に）中断することができる。ディスク１０に施工したあらゆるマスキング材もまた、ディスク１０を使用に戻す準備ができるように、例えば表面から剥離（マスキング材用の溶媒で処理して又は処理せずに）させることによって或いは当業者に公知の他の方法によって除去することができる。
【００２７】
本発明の洗浄組成物でのタービンディスク１０の処理により、一般的には処理したディスク１０の表面１４上に除去可能なスマットの比較的薄い残留フィルム、層などが形成又は生成される。形成されたこのスマットは、ディスク１０の表面１４を実質的に変えることのないあらゆる方法で、ディスク１０の表面１４から除去又は実質的に除去することができる。例えば、このスマットの層又はフィルムは、同様のスマット層又はフィルムを穏やかに除去するための当業者に公知の従来型の方法によって除去することができる。適切な除去方法は、グリットブラストを行う必要がない表面をマスキングした状態で或いはマスキングしない状態で比較的穏やかなグリットブラストを含む。１９９８年３月３日登録のＮａｇａｒａｊ他の米国特許第５，７２３，０７８号、特にコラム４の４６〜６７行からコラム５の第３行及び１４〜１７行を参照されたく、この特許の関連部分は参考文献として本明細書に組み入れている。本発明の洗浄組成物で処理した後でかつ形成されたスマットを除去した後のタービンディスク１０は一般的に、実質的にエンジンデポジットがない、すなわち表面１４上に目に見える暗色又はより暗色のスケールが存在しない。本発明の洗浄組成物で本発明の方法を用いて表面１４を洗浄した後の実質的にエンジンデポジット５８がないタービンディスク１０を示す図５を参照されたい。
【００２８】
本発明の洗浄組成物（例えば、硝酸及び重フッ化アンモニウム）を含む成分又は材料は、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属のエッチング液となる可能性があり、従って特に硝酸イオン濃度が低過ぎ（すなわち、約４７０グラム／リットル以下）、酸性フッ化物イオン濃度が高過ぎ（すなわち、約１５グラム／リットル以上）かつベース金属表面が洗浄組成物で長過ぎる時間（例えば、約１０分以上）にわたって処理された場合には、タービン構成部品のベース金属の過度のエッチングを引き起こすおそれがある。ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属表面のこの過度のエッチングの可能性を図６に例証しており、この図は、約４７０グラム／リットル以下の硝酸イオン濃度をもたらす硝酸と、約１５グラム／リットル以上の酸性フッ化物イオン濃度をもたらす購入可能な重フッ化アンモニウム製品（すなわち、さらに酢酸を含むＴｕｒｃｏ４１０４）とによって調製した溶液で３０分間処理したタービン構成部品表面の拡大画像を示す。図６から分かるように、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属表面は、外見上極度に穴が開きかつ腐食されており、この溶液によるベース金属表面の過度のエッチングを示している。
【００２９】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、特許請求の範囲に記載した本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく本発明に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の組成及び方法が有用である代表的なタービンディスクを示す図。
【図２】その表面上のエンジンデポジットを示す、図１のタービンディスクの一部分の拡大断面図。
【図３】その表面上にエンジンデポジットを有する、図１のタービンディスクの一部分を示す図。
【図４】図３のタービンディスクの拡大部分を示す図。
【図５】本発明の組成物及び方法の実施形態によって洗浄した後の、図１のタービンディスクの一部分を示す図。
【図６】低過ぎる硝酸イオン濃度及び高過ぎる酸性フッ化物イオン濃度で調製した溶液で長過ぎる時間にわたって処理した場合におけるタービン構成部品のベース金属の表面の過度のエッチングを示す拡大画像（１０００倍）。
【符号の説明】
【００３１】
１０ タービンディスク
１４ 表面
１６ ハブ部分
２２ 外径
２６ 外周部
３０ スロット
５０ ベース金属
５８ エンジンデポジット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に酢酸を含まない水溶液を含む組成物であって、前記水溶液が、
硝酸イオンの重量で４７０〜７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、
酸性フッ化物イオンの重量で０．５〜１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源と、を含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】
硝酸イオンの重量で５６５〜６６５グラム／リットルの量の前記硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で５〜１０グラム／リットルの量の前記酸性フッ化物イオン源とを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記硝酸イオン源が、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム又はそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項記載の組成物。
【請求項４】
前記酸性フッ化物イオン源が、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、重フッ化カリウム又はそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の組成物。
【請求項５】
前記硝酸イオン源が硝酸を含み、かつ前記酸性フッ化物イオン源が重フッ化アンモニウムを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の組成物。
【請求項６】
（ａ）その上にエンジンデポジット（５８）が付着した表面（１４）を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属（５０）を含むタービン構成部品（１０）を準備する段階と、
（ｂ）前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を前記請求項１から請求項５のいずれかの組成を含む洗浄組成物で処理して、実質的に該タービン構成部品（１０）のベース金属（５０）をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジット（５８）を除去可能なスマットに転換する段階と、
を具備することを特徴とするデポジット除去方法。
【請求項７】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物で１〜１０分間前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を処理することによって実施されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物で３〜７分間前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を処理することによって実施されることを特徴とする請求項７記載のデポジット除去方法。
【請求項９】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物中に前記タービン構成部品（１０）を浸漬することによって又は前記洗浄組成物で前記タービン構成部品（１０）をソークすることによって実施されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項記載のデポジット除去方法。
【請求項１０】
前記タービン構成部品（１０）の処理表面（１４）から実質的に該タービン構成部品（１０）の表面（１４）を変えない方法で前記スマットを除去するさらなる段階を含むことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項記載のデポジット除去方法。
【請求項１】
実質的に酢酸を含まない水溶液を含む組成物であって、前記水溶液が、
硝酸イオンの重量で４７０〜７１０グラム／リットルの量の硝酸イオン源と、
酸性フッ化物イオンの重量で０．５〜１５グラム／リットルの量の酸性フッ化物イオン源と、を含むことを特徴とする組成物。
【請求項２】
硝酸イオンの重量で５６５〜６６５グラム／リットルの量の前記硝酸イオン源と、酸性フッ化物イオンの重量で５〜１０グラム／リットルの量の前記酸性フッ化物イオン源とを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記硝酸イオン源が、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム又はそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項記載の組成物。
【請求項４】
前記酸性フッ化物イオン源が、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、重フッ化カリウム又はそれらの組合せを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の組成物。
【請求項５】
前記硝酸イオン源が硝酸を含み、かつ前記酸性フッ化物イオン源が重フッ化アンモニウムを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の組成物。
【請求項６】
（ａ）その上にエンジンデポジット（５８）が付着した表面（１４）を有し、ニッケル及び／又はコバルト含有ベース金属（５０）を含むタービン構成部品（１０）を準備する段階と、
（ｂ）前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を前記請求項１から請求項５のいずれかの組成を含む洗浄組成物で処理して、実質的に該タービン構成部品（１０）のベース金属（５０）をエッチングせずに該表面上のエンジンデポジット（５８）を除去可能なスマットに転換する段階と、
を具備することを特徴とするデポジット除去方法。
【請求項７】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物で１〜１０分間前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を処理することによって実施されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物で３〜７分間前記タービン構成部品（１０）の表面（１４）を処理することによって実施されることを特徴とする請求項７記載のデポジット除去方法。
【請求項９】
前記段階（ｂ）が、前記洗浄組成物中に前記タービン構成部品（１０）を浸漬することによって又は前記洗浄組成物で前記タービン構成部品（１０）をソークすることによって実施されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項記載のデポジット除去方法。
【請求項１０】
前記タービン構成部品（１０）の処理表面（１４）から実質的に該タービン構成部品（１０）の表面（１４）を変えない方法で前記スマットを除去するさらなる段階を含むことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項記載のデポジット除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１８３０４９（Ｐ２００６−１８３０４９Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−３６５８１３（Ｐ２００５−３６５８１３）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６５８１３（Ｐ２００５−３６５８１３）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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