(57)【要約】従来技術においては、工作物中の孔をろう粉末で完全に充填する際、特にその孔が大きい場合、その充填すべき容積が大きいことから、ろう付け後の冷却時にろうの内部に裂け目が生ずる。本発明による工作物（１）の凹部（４、５）の閉鎖方法では、このような間隙を生じることなく凹部（４、５）の開口部をろう箔（７）だけを用いて閉鎖することができる。このろう箔（７）はろう材に加えて非融解の材料を含んでおり、ろう材の融解時も高い粘度を示し、その結果裂け目を生じることがない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２）の表面範囲内に少なくとも１つの凹部（４）が存在し、この凹部（４）に、外側から見てこの基体（２）と物質的に結合し、少なくとも一部がろう材でできた閉鎖部が存在する基体（２）から構成された工作物（１）において、凹部４の閉鎖部が、部分的にろう材からなるろう箔（７）のみで形成されたことを特徴とする工作物。
【請求項２】
凹部（４）が盲孔（５）であることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項３】
凹部（４）が貫通孔（１３）であることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項４】
工作物（１）がタービン翼を形成することを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項５】
工作物（１）が高温の環境で使用されることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項６】
工作物（１）が腐食性及び浸食性の環境で使用されることを特徴とする請求項１、４又は５記載の工作物。
【請求項７】
ろう箔（７）が、ろう付け温度で非融解の材料、特に工作物（１）の基本材料と融解するろう材との混合物から成ることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項８】
非融解の材料の分量が、ろう箔（７）中のろう材の分量を上回っており、特にほぼ７０％を占めることを特徴とする請求項１又は７記載の工作物。
【請求項９】
ろう箔（７）の厚さが４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、７又は８記載の方法。
【請求項１０】
基体（２）の基本材料が、ニッケル基超合金であることを特徴とする請求項１、４、５又は６記載の工作物。
【請求項１１】
ろう箔（７）が、凹部（４、５）を完全に満たすことを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項１２】
表面近傍にある凹部（４、５、１３）が、周りを取囲む踊場形のくぼみ断面（１０）を有し、ろう箔（７）が、このくぼみ断面（１０）の土台上の少なくとも一部に載っていることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項１３】
工作物（１）の表面（６）にある凹部（４、５、１３）の少なくとも１つの開口部（３）を閉鎖する方法であって、前記凹部（４、５、１３）をろう箔（７）のみで覆うか、少なくとも部分的に満たし、その後少なくとも一部工作物（１）とろう付けする方法において、
前記ろう箔（７）が部分的にろう材からなることを特徴とする方法。
【請求項１４】
ろう付けに必要な熱を、この工作物（１）の熱処理、特に工作物（１）の析出硬化又は溶体化処理により調達することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に基づく工作物と該工作物の凹部の閉鎖方法に関する。
【０００２】
ろう箔は、米国特許第５５５７８３７号明細書から公知であるように、例えば部材を物質的に結合するのに使用される。その場合、その融点が明らかに互いに接合しようとする両部材の融点以下であるろう材からなるろう箔を融解し、相手方の部材の凹部内に差し込まれた、融解しない差込部品と接合する。
【０００３】
同様に、間隙又は開口部をろう粉末で充填することも公知であり、その場合、例えば米国特許第４０９８４５０号明細書から公知のように、ろう粉末を間隙又は開口部の上方に盛り上げ、次いで熱の供給により融解させて間隙又は開口部内に流し込む。特に満たすべき凹部が大きい場合、ろう材がその冷却時に凝固収縮し、容易に間隙が生じる。閉鎖すべき孔を備える空洞体（例えば空洞のあるタービン翼）の場合、このろうは、その空洞体の内部に不所望に侵入することになり得る。
【０００４】
同様に、米国特許第５９６８２９９号明細書から、ろう箔を素材の被覆に使用することも公知である。
【０００５】
特に、例えばタービン翼のように鋳込まれ、方向性をもって凝固され、単結晶体化される鋳造部品の場合、しばしば製造条件に応じ閉鎖すべき盲孔又は貫通孔が生じ、もし閉鎖しなければ、例えば不所望に冷風がタービン翼の内部からこれらの孔を経て流出し、タービンの効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明の課題は、各種の工作物の凹部が間隙のない閉鎖部を持つように改善し、かつ簡単な方法で実施できる工作物中の凹部の閉鎖方法を提供することにある。
【０００７】
この課題は、工作物に関しては、請求項１記載の特徴事項により解決される。有利な実施態様は従属請求項に示す。凹部の閉鎖方法は、本発明に従い請求項１３の特徴を有し、更に請求項１４の特徴により有利な方法で展開可能である。
【０００８】
本発明では、上記工作物が、凹部の各開口部を覆い、工作物の表面にある凹部の少なくとも縁範囲で基体とろう付けされるろう箔を持つ。その際ろう付け後の凝固時に、ろう付け面に裂け目が生じるのを回避すべく、一部だけろう材で作ることが重要である。
【０００９】
凹部は、盲孔又は貫通孔でよく、従って種々の形の凹部をろう箔で密に閉鎖できる。
【００１０】
工作物は、腐食性又は浸食性の環境内でタービン又はガスタービンの高温範囲での使用に有利なタービン翼であり得る。
【００１１】
基本材料とろうから成るろう箔の組成は、凹部が工作物の使用時常に閉鎖した儘であるよう、工作物及びその凹部に各々予定される作動条件又は凹部の大きさに適合させる。
【００１２】
このろう箔は、十分な機械的安定性を保証し、かつ大きな孔でもこのろう箔により緊密に閉鎖できるように、４ｍｍまでの厚さであると有利である。
【００１３】
凹部を閉鎖する、即ちこの工作物の熱処理の進行中にろう材を融解する熱の供給は、特に工作物の析出硬化又は溶体化処理の進行中に行われ、従ってろう箔と工作物を接合するための特別な処理工程を必要としない。
【００１４】
本発明による工作物又は本発明方法の複数の実施例を図示し、本発明のその他の詳細を以下に記載する。
【００１５】
図１ａは、少なくとも１つの凹部４、例えば盲孔５を持つ基体２から成る工作物１を示す。
【００１６】
この工作物１の表面６にある盲孔５の上方に、ろう箔７が載っている。該ろう箔７は、その後より高温で行う処理で、ろう箔７と工作物１、即ち基体２との間に物質的に結合した閉鎖が生ずるよう、その表面６上にろう付けられる。
【００１７】
図１ｂは、ろう箔７を上に載せた図１ａの凹部４、５の平面図を示す。盲孔４、５の開口断面又は開口部３を破線で示す。このろう箔７の外側輪郭は盲孔４、５の開口断面に適合し、その上載せ範囲８内の表面上に載るよう、盲孔５の開口断面より少なくとも一部突出している。ろう付け後、この範囲８内にろう箔７と工作物１の良好な接合が生ずる。
【００１８】
図１ｃは、盲孔５が、その製造中又は製造後に既に組込まれた例えば階段状の断面拡張部１０を表面近傍範囲に持ち、図１ａに由来したもう１つの実施例を示す。断面拡張部１０に合わせてろう箔７が嵌め込まれており、それ故ろう箔７は、このように形成された例えば環状に周りを取囲む窪みの土台上に、ろう付け後に再び平滑な表面６が生じるよう、少なくとも部分的に載っている。薄く仕上げられ、従って凹部４、５を満たす充填物よりも著しく僅少量の材料からなるろう箔７は、冷却時、即ち収縮時に裂け目を生じない。
【００１９】
図２は、本発明による工作物のもう１つの実施例を示す。図１ａと異なり、この工作物１は盲孔ではなく貫通孔１３を持ち、その開口部３は、ろう箔７により閉鎖される。
【００２０】
図３ａ〜３ｃは、工作物１の凹部４、５を閉鎖する処理工程を図示する。
【００２１】
図３ａは、例えば盲孔５を持つ工作物１を示す。盲孔５上に、図３ｂに示す如く打ち抜き又は切断したろう箔７を室温（ＲＴ）で載せる。基体２又は工作物１の基本材料を例えば析出硬化させるべく、載置したろう箔７と共に、工作物１をより高温（ＨＴ）の熱処理に曝す。この結果ろう箔７の下に、外側に対し閉鎖した空洞１６が生ずる（図３ｃ）。
【００２２】
工作物１全体を必ずしもろう箔と共に高温の熱処理に曝す必要はない。例えば表面６上に載せたろう箔７の上載せ範囲８（図１ｂ）を、例えばレーザ処理やその他のエネルギ投入法で、ろう箔７と表面６との範囲のろう付けが起こるように加熱すれば足りる。
【００２３】
このろう箔７は、例えば高温領域内、腐食性及び／又は浸食性環境内のような工作物１の各作動条件に適合した、工作物１の基本材料とろう材とから成る。例えば圧縮され、微細な材料からなるろう箔の組成と寸法は、使用中の機械的応力に耐えるように選択する。その際このろう箔は、ろう付け条件下で融解しない基本材料又はもう１つの別の、対応する高融点の材料と、僅かな分量の融解するろう材を含む。非融解材料の体積比は、融解するろう材の分量を越え、６０％以上、特に７０％を占めるとよい。例えば８０％や９０％の高分量も考えられる。組成とろう付け温度は、丁度ろう材が融解し、ろう箔７と工作物１の良好な結合が保証されるように選択する。ろう材の融解により、ろう箔７の非融解の圧縮粉末の個々の粒子が、互いに結合される。このろう箔７は、添加した非融解性の材料により、ろう付け温度でなお粘液状であって高い粘度を持ち、従って凹部４、５、１３内に全く又は殆ど陥没することがない。しかしこのろう箔７は必ずしもこの工作物１の基本材料の一部を含む必要はない。高い分量の非融解の材料と、ろう箔７の融解性の残分とにより、特に裂け目の発生は阻止される。
【００２４】
図４ａ、ｂは盲孔５がろう箔７により完全に満たされた工作物１を示す。その際ろう箔７は例えば盲孔５内にほぼぴったり嵌め込まれ、即ちこの箔はその盲孔５の断面の寸法に合致している。このろう箔７の高さは、少なくとも一部が融解した後にろう箔７の縁範囲で、できるだけその表面６に張出すことのないように調節される（図４ｂ）。
【００２５】
しかしこのろう箔７を、必ずしも凹部４、５内に嵌め込む必要はない。このろう箔７の量は、融解したろう箔７が凹部４、５内に侵入し、凹部を充填するよう定める。この際、基本材料とろう材とから成るろう箔７と、該箔がろう付け温度で示す粘度との組み合わせでは、ろう材と基本材料が凹部４内に侵入し、完全に凹部を満たすように選択する。
【００２６】
このろう箔７の利点は、ろう箔７がペースト又は粉末に比べて極めて高密度であり、かつ使用する量を、ろう箔７の選択した寸法により極めて厳密に調節でき、しわの発生を最少に抑え、裂け目の発生を再現性よく阻止し、少なくとも低下させ得る点にある。
【００２７】
工作物１は、例えばニッケル基超合金から成り、例として挙げればタービン翼である。
【００２８】
この工作物１は、例えばその製造後又は修理（使用した工作物の修復）時に、所定の材料特性を得るべく、特別な熱処理を施さねばならない。この熱処理時に、凹部４を外側から閉鎖するか、完全にろう材で満たすべく、工作物１をろう箔７と共に加熱する際、ろう箔７の組成を、例えばろう材の溶体化処理又は析出硬化を目的とする熱処理の進行中にろう材も融解するよう選択し、もって工作物１を製造する際のろう付けのための別個の熱処理工程を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】本発明による工作物の凹部が盲孔である実施例の断面図。
【図１ｂ】図１ａの平面図。
【図１ｃ】図１ａの表面近傍範囲に階段状に拡張されたくぼみ断面のある盲孔を有する工作物の実施例の断面図。
【図２】盲孔ではなく貫通孔の凹部を有する工作物の実施例の断面図。
【図３ａ】盲孔形の凹部を有する工作物の断面図。
【図３ｂ】凹部の上方にろう箔が載っている工作物の断面図。
【図３ｃ】ろう箔の上載せ範囲をレーザ処理にて高温でろう付けした工作物の断面図。
【図４ａ】凹部を完全にろう箔で充填した工作物の断面図。
【図４ｂ】ろう箔の一部が融解し、その表面の突出分が解消されて表面と一致した状態の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  工作物、２  基体、３  開口部、４、５、１３  凹部、盲孔、貫通孔、６  基体の表面、７  ろう箔、８  上載せ範囲、１０  踊場形に拡張されたくぼみ断面、１６  空洞、ＲＴ  室温、ＨＴ  高温
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
2005527373.tif 000005
【図２】
2005527373.tif 000006
【図３ａ】
2005527373.tif 000007
【図３ｂ】
2005527373.tif 000008
【図３ｃ】
2005527373.tif 000009
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月6日(2004.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２）の表面範囲内に少なくとも１つの凹部（４）が存在し、この凹部（４）に、外側から見てこの基体（２）と物質的に結合し、少なくとも一部がろう材でできた閉鎖部が存在する基体（２）から構成された工作物（１）において、
凹部４の閉鎖部が、部分的にろう材からなるろう箔（７）のみで形成され、かつ
前記ろう箔（７）がろう付け温度において融解しない材料と融解するろう材との混合物であることを特徴とする工作物。
【請求項２】
凹部（４）が盲孔（５）であることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項３】
凹部（４）が貫通孔（１３）であることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項４】
工作物（１）がタービン翼を形成することを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項５】
工作物（１）が高温の環境で使用されることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項６】
工作物（１）が腐食性及び浸食性の環境で使用されることを特徴とする請求項１、４又は５記載の工作物。
【請求項７】
非融解材料の分量が、ろう箔（７）中のろう材の分量を上回っていることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項８】
ろう箔（７）の厚さが４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は７記載の工作物。
【請求項９】
基体（２）の基本材料が、ニッケル基超合金であることを特徴とする請求項１、４、５
又は６記載の工作物。
【請求項１０】
ろう箔（７）が、凹部（４、５）を完全に満たすことを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項１１】
表面近傍にある凹部（４、５、１３）が、周りを取囲む踊場形のくぼみ断面（１０）を有し、ろう箔（７）が、このくぼみ断面（１０）の土台上の少なくとも一部に載っていることを特徴とする請求項１記載の工作物。
【請求項１２】
工作物（１）の表面（６）にある凹部（４、５、１３）の少なくとも１つの開口部（３）を閉鎖する方法であって、
前記凹部（４、５、１３）をろう箔（７）のみで覆うか、少なくとも部分的に満たし、その後少なくとも一部工作物（１）とろう付けし、
前記ろう箔（７）がろう付け温度において融解しない材料と、融解するろう材とからなることを特徴とする方法。
【請求項１３】
ろう付けに必要な熱を、工作物（１）の熱処理の際に調達することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この課題は、工作物に関しては、請求項１記載の特徴事項により解決される。有利な実施態様は従属請求項に示す。凹部の閉鎖方法は、本発明に従い請求項１２の特徴を有し、更に請求項１３の特徴により有利な方法で展開可能である。
【国際調査報告】
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