(57)【要約】  本発明は、超合金からなる部品（１、２）の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための複合金属粉末に関し、粉末は、ＮｉＣｒＢ１０５５型拡散ロウ付け金属の粉末（４）とアストロロイ型ベースメタルの粉末（３）を混合することによって形成されている。複合粉末は、シリコンを含まず、６５重量％〜７０重量％の範囲のアストロロイおよび３０重量％〜３５重量％の範囲のＮｉＣｒＢ１０５５を含む。
2013540590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超合金からなる部品（１、２）の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための複合金属粉末であって、粉末は、ＮｉＣｒＢ１０５５型拡散ロウ付け金属の粉末（４）とアストロロイ型ベースメタルの粉末（３）を混合することによって形成されており、粉末は、シリコンを含まず、６５重量％〜７０重量％の範囲のアストロロイおよび３０重量％〜３５重量％の範囲のＮｉＣｒＢ１０５５を含むことを特徴とする、複合金属粉末。
【請求項２】
約６７．５重量％のアストロロイおよび約３２．５重量％のＮｉＣｒＢ１０５５を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合粉末。
【請求項３】
アストロロイ粉末およびＮｉＣｒＢ１０５５粉末の両方が、６０μｍ〜７０μｍの範囲、好ましくは６３μｍ程度の粒子サイズを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の複合粉末。
【請求項４】
超合金部品（１、２）の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の複合粉末の使用。
【請求項５】
超合金部品（１、２）が、ニッケル系であることを特徴とする、請求項４に記載の使用。
【請求項６】
複合粉末が、１１８０℃〜１２００℃の範囲の温度に５分〜３０分の範囲の期間加熱されることを特徴とする、請求項４または５に記載の使用。
【請求項７】
超合金部品（１、２）が、タービン機関の要素、例えば、ノズルセクターに装着され、低圧または高圧タービン用アルミ被覆によって保護されたニッケル系部品であることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超合金部品の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための複合粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロウ付けは、２つの金属部品を、部品の材料の融点よりかなり下の融点を有する溶加材によってともに組み立てることに通常ある方法であり、２つの金属部品は、同一または異なっていてもよい材料からなる。溶加材は、液体状態にされ、部品は溶加材によって加熱されるが、それら部品は固体のままである。
【０００３】
一般論では、拡散ロウ付けは、一時的な液相接合としても知られ、ロウ付けと類似する２つの金属部品をともに組み立てるための操作であるが、ともに組み立てるための溶加材と部品との組成差は、拡散熱処理によって次第に吸収される。熱処理は、化学的にほとんど均質で、ともに組み立てるための部品の特性に近い特性を示す、形成された接合をもたらす。したがって、拡散ロウ付けは、拡散処理が加えられた従来のロウ付けであると考えられる。
【０００４】
２つの部品がともに組み立てられる間に、ともに組み立てるための部品に近い化学組成を有するが低い溶融温度を有する化学組成を有する溶加材が利用されている。拡散ロウ付けの間に、溶加材は、溶融し、ともに組み立てられる部品の表面を濡らし、次いで、部品の材料中に拡散する溶加材中の添加要素によって等温で凝固し、それによって、それらの組成を変更して、ロウ付けのビードの組成がこのように形成されて均質になる。拡散ロウ付けの最終段階では、溶加材は、部品の材料と一体で区別できない。
【０００５】
上記のように、そのような方法は、ともに組み立てられた部品およびそれらの接続に元の部品の特性に匹敵する機械および金属特性を付与しながら、複数の部品をともに組み立てることを可能にする。そのような方法で使用される温度は、また、特に航空分野でそのような部品を作製するために従来使用される超合金と適合する。
【０００６】
拡散ロウ付けの使用は、部品がともに組み立てられる間に、部品間の隙間によって特に限定される。隙間が大きすぎる場合、そのとき、ロウ付けによってなされた接続の強度は弱すぎるので、必要な規格を満たすことができない。
【０００７】
したがって、それは、出願人に、数ミリメートル程度のより大きな隙間を有する用途のための拡散ロウ付け方法の改良を開発させた。その方法は、特に、出願人の名義の仏国特許第２５１１９０８号明細書の主題であり、部品をともに組み立てる、およびクラックの修復の両方のために、または操作中に磨耗または破損される区域を再構成するために、または具体的にはニッケル系超合金からなるタービンノズル中でガス流れセクションを変更するために使用可能である。
【０００８】
その文献は、特に、超合金ターボジェット翼の拡散ロウ付け組立用の複合粉末の使用を説明し、粉末は、アストロロイ型またはＮＫ１７ＣＤＡＴのベースメタルの粉末と、ホウ素またはニッケル、クロムおよびホウ素、またはホウ素およびシリコンを含む拡散ロウ付け金属の粉末との混合物から構成されている。その文献で付与された例は、粉末が、特に、７５重量％のアストロロイ粉末および２５重量％のＮｉＣｒＢ１０５５粉末を含むことを記載している。
【０００９】
アストロロイ（ＮＫ１７ＣＤＡＴ）は、１６．９重量％のコバルト、１４．８重量％のクロム、３．８７重量％のアルミニウム、３．４５重量％のチタン、５．１重量％のモリブデン、および０．０１５重量％の炭素を含むニッケル系超合金である。ＮｉＣｒＢ１０５５は、また、ニッケル系超合金であり、１５重量％のクロムおよび４重量％のホウ素を含む。
【００１０】
拡散ロウ付けによる表面再形成方法の原理は、拡散ロウ付けによる組み立ての原理に類似し、特別の特徴は、溶加材が、修復するための部品の組成に近い組成のベースメタル粉末を「フラックス（ｆｏｎｄａｎｔ）」としても知られる拡散ロウ付け金属の粉末と混合することによって形成された複合粉末の形態であることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】仏国特許第２５１１９０８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０９７４４１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、特に、ロウ付け性および溶融の点で、文献の仏国特許第２５１１９０８号から分かる複合粉末の特性を改善することである。
【００１３】
さらに、タービン部品などの高酸化雰囲気中で高温で作動する特定の部品は、燃焼ガスによって引き起こされる酸化および腐食を限定するために特定の処理を必要とする。
【００１４】
その目的のために、拡散ロウ付けによって修復またはともに組み立てられたこれらの部品は、アルミニウムリッチな雰囲気中で行われる熱化学処理によってそれら自体被覆される。
【００１５】
表面処理中に、ロウ付けのビード上に発泡または小瘤が引き起こされ、そのとき、高価な機械的除去操作によって除去される必要がある。
【００１６】
本発明の他の目的は、この問題への簡単で、効果的で、安価な解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明は、超合金からなる部品の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための複合金属粉末であって、粉末は、ＮｉＣｒＢ１０５５型拡散ロウ付け金属の粉末とアストロロイ型ベースメタルの粉末を混合することによって形成されており、粉末は、シリコンを含まず、６５重量％〜７０重量％の範囲のアストロロイおよび３０重量％〜３５重量％の範囲のＮｉＣｒＢ１０５５を含むことを特徴とする複合金属粉末を提供する。
【００１８】
本発明の複合粉末を部品の表面再形成または組み立てのための溶加材として使用すると、アルミニウムリッチな雰囲気中で行われる後処理中に発泡または小瘤を生じさせない。
【００１９】
そのような発泡または小瘤が次の理由で回避されることを研究は示した。
【００２０】
先行技術では、後の表面処理中に、蒸気の状態のアルミニウムが、表面再形成または組み立ての間に予め行われるロウ付け中に拡散し、それは、低融点の共晶化合物を形成するように溶加材に含まれるシリコンに反応する。特に、それらの化合物の融点は、部品が表面処理中に受ける温度より低く、その結果、それらの共晶化合物は溶融し、冷却の際に、それらは上記発泡または小瘤を形成する。
【００２１】
処理中に、ロウ付けの共晶相が、気孔の連続的な配置が形成されることができるようになるまで取り除かれ、それは、開放気孔率を有するので、漏れるロウ付けされた接合部が得られることをもたらし、また、劣化した機械的強度をもたらす。
【００２２】
特に、それら共晶のうちの１つの融点は、６００℃〜７００℃（６６０℃で共晶）の範囲にあるのに対して、部品が処理中に受ける温度は約１１５０℃である。
【００２３】
シリコンを有さない複合粉末を溶加材として使用すると、これら低融点共晶化合物の形成を回避することが可能となり、したがって、不要な発泡または小瘤を回避することが可能となる。
【００２４】
さらに、複合粉末の特有の組成は、それに、より良好な溶融およびより良好なロウ付け性を備え、ロウ付け後のより良好な機械的特性を備える。
【００２５】
複合粉末の組成は、また、非常に密度の高い合金となるように、拡散ロウ付けの間に粒子間の隙間をすべて満たすことを可能にする。
【００２６】
好ましくは、複合粉末は、約６７．５重量％のアストロロイおよび約３２．５重量％のＮｉＣｒＢ１０５５を含む。
【００２７】
本発明の特徴によれば、アストロロイ粉末およびＮｉＣｒＢ１０５５粉末の両方は、６０μｍ〜７０μｍの範囲、好ましくは６３μｍ程度の粒子サイズを有する。
【００２８】
これは、均質で密度が高い粉末を小さな空隙率で得ることを可能にする。粉末が微細なほど粒子間の空間はより小さくなり、したがって、拡散ロウ付け後に得られた合金の密度はより大きくなる。それにもかかわらず、微細な粉末は、また、大きな比表面積も有し、それによって、汚染される粉末の危険を増大させ、それは、拡散ロウ付け後の欠陥をもたらすか可能性がある。
【００２９】
６３μｍ程度の粒子サイズは、良好な密度と、もたらされる合金における欠陥の外観との最良の妥協である。
【００３０】
本発明は、また、超合金部品の拡散ロウ付け組立または表面再形成のための上記の特定されたタイプの複合粉末の使用を提供する。
【００３１】
有利には、超合金部品はニッケル系である。
【００３２】
複合粉末は、５分〜３０分の範囲の期間、１１８０℃〜１２００℃の範囲の温度に加熱されてもよい。
【００３３】
好ましい方法では、超合金部品は、タービン機関の要素、例えば、低圧または高圧タービン用ニッケル系ノズルセクターであり、それらはアルミ被覆よって保護されている。
【００３４】
本発明は、限定しない実施例を通して添付図面を参照してなされた以下の記載を読む際に一層よく理解されることができ、本発明の他の詳細、特性、および利点が、現れる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の複合粉末を用いて得られる２つの部品間のロウ付け域の異なる連続の物理化学的状態を説明する線図である。
【図２】本発明の複合粉末を用いて得られる２つの部品間のロウ付け域の異なる連続の物理化学的状態を説明する線図である。
【図３】本発明の複合粉末を用いて得られる２つの部品間のロウ付け域の異なる連続の物理化学的状態を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１〜図３は、拡散ロウ付けでともに組み立てられたターボジェットの２つの部品１および２を示し、例えば、部品１は、高圧または低圧タービンのノズルセクター２に装着され、装着された部品１は、一例として、冷却ジャケット、回路を閉鎖するためのプレート、または空気吸気ブッシングである。部品１および２は、ニッケル系超合金からなり、それらは、アストロロイ型ベースメタルの粉末３をＮｉＣｒＢ１０５５型拡散ロウ付け金属の粉末４と混合することによって構成された複合粉末を用いてともに組み立てられる。複合粉末は、シリコンを含まず、それは、６５％〜７０重量％の範囲のアストロロイおよび３０％〜３５重量％の範囲のＮｉＣｒＢ１０５５を含む。
【００３７】
複合粉末は、好ましくは、約６７．５重量％のアストロロイおよび約３２．５重量％のＮｉＣｒＢ１０５５を有する。アストロロイ粉末およびＮｉＣｒＢ１０５５粉末の両方は、６０μｍ〜７０μｍの範囲、好ましくは約６３μｍの粒子サイズを有する。
【００３８】
ともに組み立てられる部品１および２の表面は、汚染された表面層を取り除くように調製されている。この調製は、文献の欧州特許第０９７４４１８号明細書に特に記載されている。
【００３９】
複合粉末は、次いで、ともに組み立てられる部品１および２の２つの表面間に置かれ、それは、次いで加熱される。
【００４０】
詳細には、拡散ロウ付けは、１２００℃への約３時間にわたる温度上昇、１２００℃での１２分間の第１の一時停止、その後の１１５０℃での２時間の第２の一時停止、次いで、１１５０℃〜２０℃への２時間にわたる温度低下を含んでいてもよい。
【００４１】
拡散ロウ付けの間に、拡散ロウ付け粉末４のＮｉＣｒＢ１０５５粒子は、最初に溶融する。それらが生じる液体相５は、毛管現象によって保持され、それは、図２に示されるように、部品１および２の表面、およびベース粉末３のアストロロイ粒子の表面を濡らす。
【００４２】
冷却後に、固体中間層６は、２つの部品１、２間に形成され、その層は、均質で、部品１および２の表面に拡散接合された金属組織構造を示す（図３）。
【図１】
2013540590.tif 000003
【図２】
2013540590.tif 000004
【図３】
2013540590.tif 000005
【国際調査報告】
2013540590.tif 000006
2013540590.tif 000007
2013540590.tif 000008
2013540590.tif 000009
2013540590.tif 000010
2013540590.tif 000011
2013540590.tif 000012
2013540590.tif 000013