(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械ノズルの２つのブレードを組み立てるための方法（１０）であって、
第１のブレード（２１）の第１の面（２０）および第２のブレード（２３）の第２の面（２２）を互いに面するように配置するステップ（１５）であって、前記第１の面（２０）および第２の面（２２）が、組立間隙（Ｅ）によって互いから離隔配置されるステップと、
組立間隙（Ｅ）をアルミニウム付着物で充填するように、第１の面（２０）および第２の面（２２）を気相アルミニウムで覆うステップ（１７）と
を含む、組み立てるための方法。
【請求項２】
配置するステップ（１５）およびアルミニウムで覆うステップ（１７）との間に位置決めを保つように、第１の面（２０）および第２の面（２２）の中にはんだビーズを埋め込むステップ（１６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項３】
アルミニウムで覆うステップ（１７）に続いて、拡散ステップ（１８）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項４】
配置するステップ（１５）の前に、アルミニウムで覆うステップを促進する層を付着するステップ（１３）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項５】
層が、電解手法によって得られることを特徴とする、請求項４に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項６】
層が、物理蒸着法によって得られることを特徴とする、請求項４に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項７】
配置するステップ（１５）の前に、アルミニウムで覆うステップを促進するために第１の面（２０）および第２の面（２２）の表面を洗浄する、第１の面（２０）および第２の面（２２）の表面処理ステップ（１２）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項８】
表面処理ステップ（１２）が、超音波撹拌下で、アセトンによって第１の面（２０）および第２の面（２２）を脱脂するステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項９】
配置するステップ（１５）の前に、第１のブレード（２１）の少なくとも１つの領域をマスクするステップ（１１）を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の組み立てるための方法（１０）。
【請求項１０】
配置するステップ（１５）の前に、組立間隙（Ｅ）を決定するステップ（１４）を含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の組み立てるための方法（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空学の一般的分野に関する。本発明は、ノズルの翼を製造するための方法に関し、より詳細にはノズルを形成する２つのブレードを組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の鋳造技術では、一体式単結晶ノズルを得ることができない。したがって、２つのブレード鋳型を別々に組み立てて、ノズルを形成することが従来型である。組立は、超合金でできている部品を組み立てるために最も広範に使用されている方法である、ろう付けおよび拡散方法によって一般的に実施される。
【０００３】
ろう付けおよび拡散技術は、一体に接合する部品間に配置される粉またはストリップの形態の溶加材を使用して、一般的に金属である部品を組み立てることにある。溶加材の溶融温度は、一体に接合する部品の溶融温度よりも低い。ろう付けとして公知である第１のステップは、部品および溶加材をろう付け温度にさらすことにある。ろう付け温度は、一体に接合する部品の溶融温度未満であるように決定される。ろう付け温度に到達するための温度の上昇は、段階的に実施される。次いで部品および溶加材は、数十分間ろう付け温度に保たれる。ろう付け中に、２つの部品を繋ぐろう付けされる接合部を形成する領域内に、原子拡散が発生する。拡散ステップと呼ばれる第２のステップは、ろう付けされる接合部のレベルに位置する材料の十分な均一化を保証するために、数時間の間、制御された雰囲気下で、オーブン内で拡散熱処理を実施することにある。
【０００４】
ターボ機械の部品が操作中に被る厳しい熱力学的状態を鑑みて、２つのブレードを組み立てるために最も適切な溶加材は、ＮｉＣｏＳｉＢ１０６０という組成から成る。この溶加材の特性は、組み立てるブレード間の良好な化学的結合を保証するシリコンおよびボロンを含有することである。
【０００５】
しかしながら、この構成要素の主な欠点は、機械的抵抗性および耐環境性が低い領域を形成することである。耐環境性は、酸化および腐食に耐える能力を意味すると考えられる。しかし、この種の機械的および環境的損傷の両方は、非常に有害であり、ろう付けされた接合部の劣化をもたらし、２つのブレードの分解をもたらす。
【０００６】
破断は、一般的にろう付けされた接合部から１ミリメートル未満に位置するが、しかし接合部上に位置することは稀である。この局在化は、１００ミクロンを超える可能性がある、接合部の両側の拡散現象に繋がる。多結晶質超合金の場合のように、ブレードを構成する超合金が粒子結合を有する場合、拡散が顕著に悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許発明第１４３３４９７号明細書
【特許文献２】仏国特許発明第２９５０３６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、機械的抵抗性および耐環境性が低い領域を形成することを回避する、２つのブレードを組み立てるための方法を提案することによって、前述の問題への解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ターボ機械ノズルの２つのブレードを組み立てるための方法であって、第１のブレードの第１の面および第２のブレードの第２の面を互いに面するように配置するステップであって、前記第１の面および第２の面が、組立間隙によって互いから離隔配置されるステップと、組立間隙を充填するように、第１の面および第２の面を気相アルミニウムで覆うステップとを含む組み立てるための方法に実質的に関する。
【００１０】
本発明による方法は、アルミニウムで覆うステップを含む。アルミニウムで覆う技術は、一般的に酸化から部品を保護するために使用される。この技術は公知であり、仏国特許発明第１４３３４９７号明細書に対して特に参照が成され得る。本発明は、ハロゲン化合物および希釈ガスまたはキャリアガスなど、アルミニウム化合物を含む混合ガスが循環するチャンバ内に保護するべき部品を配置するステップにある。ハロゲン化合物は、例えば塩素またはフッ素などのハロゲンと、例えば、保護するべき部品の材料の１つまたは複数の金属成分を含むアルミニウムの金属合金など、アルミニウムを含む金属ドナーとの間の反応によって生成される。キャリアガスは、部品の表面上に付着または被覆を形成するために、ハロゲン化合物を部品に接触させる混合ガスの希釈および運送を保証する。形成された被覆は、酸化から保護する特性を有する。一般的に使用されるキャリアガスは、アルゴンであることに留意されたい。
【００１１】
アルミニウムで覆うステップの間、アルミニウムの均一的な付着が第１のブレード上および第２のブレード上に形成され、特に第１の面および第２の面上に形成される。アルミニウムで覆うステップの最後に、最初の組立間隙がこれらの付着物によって充填される。
【００１２】
したがって、本発明による方法は、ブレード間の化学的結合を可能にし、シリコンまたはボロンを含む溶加材を使用する必要性はもはやなくなる。したがって、ボロンまたはシリコンに起因する、機械的抵抗性および耐環境性の低い領域を形成することが回避される。
【００１３】
さらに、追加の利点は、アルミニウムで覆うステップの最後に、２つのブレードが組み立てられることによって形成されるノズルが、抗酸化物被覆材によって被覆されるということである。
【００１４】
上記のパラグラフの中で述べた特性から離れて、本発明による方法は、個別に、またはその任意の技術的に可能な組合せに従って考えられる、とりわけ以下の１つまたは複数の追加の特徴を含むことができる。
【００１５】
限定しない実施形態では、方法は、配置するステップおよびアルミニウムで覆うステップとの間に位置決めを保つように、第１の面および第２の面の中にはんだビーズを埋め込むステップを含む。限定しない実施形態では、前記ビーズはニッケルから構成される。
【００１６】
限定しない実施形態では、アルミニウムで覆うステップに続いて、方法は拡散ステップを含む。これは、化学量論的に過剰なアルミニウム相の形成を回避することを可能にする。実際に、そのような相は脆い。
【００１７】
限定しない実施形態では、方法は、アルミニウムで覆うステップを促進する層を付着するステップを含む。この層は、アルミニウムの付着を促進するように意図される。
【００１８】
限定しない実施形態では、層が、例えばプラチナまたはパラジウムでできた電解手法によって得られる。
【００１９】
限定しない実施形態では、層が物理蒸着によって得られる。
【００２０】
限定しない実施形態では、本発明による方法は、配置するステップの前に、第１の面および第２の面を表面処理をするステップを含む。この表面の準備は、アルミニウムで覆うステップを促進するために、第１の面および第２の面を準備し、洗浄するように意図される。
【００２１】
限定しない実施形態では、表面処理は、超音波撹拌下で、アセトンによって第１の面および第２の面を脱脂するステップを含む。
【００２２】
限定しない実施形態では、表面処理は、第１のブレードおよび第２のブレードを構成する金属の表面酸化物の化学的溶解を含む。
【００２３】
限定しない実施形態では、配置するステップの前に、第１のブレードの少なくとも１つの領域をマスクするステップを含む。これは、例えばブレード根元部など、ノズルのある領域上にアルミニウムが付着することを回避することを可能にする。
【００２４】
限定しない実施形態では、方法は、配置するステップの前に、組立間隙を決定するステップを含む。実際に、機械的特性が低減されることを回避するために、アルミニウムのバインダ層は厚くなりすぎてはならない。時間、温度および圧力のパラメータに応じて、付着された厚さの変化が、放物線則に従うことに留意されたい。組立間隙は、数十マイクロメートル程度である。
【００２５】
本発明およびその様々な応用が、以下の説明を読み、添付の図面を吟味することによってより良く理解されるであろう。
【００２６】
図面は表示する目的のためにのみ提示されるのであり、本発明を限定することは全くない。図面は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ノズルの第１のブレードの概略図である。
【図２】ノズルの第２のブレードの概略図である。
【図３】図１の第１のブレードおよび図２の第２のブレードに関連して形成されたノズルの概略図である。
【図４】本発明の限定しない実施形態による、組み立てるための方法のステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
別段の記載がない限り、異なる図面の中に現れる同じ要素は、単一の参照符号を有する。
【００２９】
図１、図２および図３を参照すると、本発明による方法は、例えば、民生用および軍事用エンジンの中で使用される高圧タービンのノズルなど、ターボ機械のノズル２４を形成するために、第１のブレード２１の第１の面２０および第２のブレード２３の第２の面２２を組み立てることを目的とする。高圧タービンおよび低圧タービンの中に通常採用される合金は、ニッケル系超合金である。しかしながら、本発明による方法は、コバルト系超合金にもまた適用可能である。
【００３０】
方法は、以下に詳細に説明されるように、気相アルミニウムで覆うステップを実施する。
【００３１】
図４を参照すると、本発明による方法１０は、以下のステップを含む。
【００３２】
第１のステップ１１による、第１のブレード２１の少なくとも１つの領域、および／または第２のブレード２３の少なくとも１つの領域をマスクするステップ。実際に、例えばブレード根元など、アルミニウムで覆うステップから特定の敏感な領域を保護することが重要である。第１のステップは任意であることに留意されたく、第１のステップは本発明の別の実施形態には存在しない。使用されるマスクは、特定の領域を覆い、アルミニウムで覆うステップに対して封止することを保証する。本発明による気相アルミニウムで覆うステップの温度が、従来のアルミニウムで覆うステップの温度に等しいので、従来技術で従来から使用されるマスクが使用され得る。
【００３３】
第２のステップ１２による、第１の面２０および第２の面２２の表面処理。表面処理は、組み立てる表面を準備するために役立つ。表面処理は、例えば超音波撹拌下で、アセトンによって単純に脱脂するステップを含み、またはその代わりに、第１のブレード２１および第２のブレード２３を構成する金属の表面酸化物の化学的溶解を含む。化学的溶解は、酸による化学的活性化に続いて、アルカリ浴内の酸化物を調節するステップを含み、次いでアルカリ浴の中で漂白される。この第２のステップは任意であることに留意されたく、第２のステップは本発明の別の実施形態には存在しない。別の実施形態では、第２のステップ１２は第１のステップ１１の前に実施されることにもまた留意されたい。
【００３４】
第３のステップ１３による、アルミニウムで覆うステップを促進する層の付着。付着は、アルミニウムの付着を促進するために、例えばプラチナまたはパラジウムの電解手法、あるいは公知の任意の他の組合せの電解手法によって得られる。層は、物理蒸着によって付着されることも可能であり、またはストラップの形態を取ることができる。第３のステップは任意であることに留意されたく、第３のステップは本発明の別の実施形態には存在しない。
【００３５】
第４のステップ１４による、組立間隙Ｅを決定するステップであって、アルミニウムで覆うステップを受けるために前記第１の面および第２の面が互いに面している場合、前記組立間隙Ｅが、第１のブレード２１の第１の面２０と第２のブレード２３の第２の面２２とを分離する距離に相当する。組立間隙Ｅは、ブレードを構成する材料、ブレードの形状、アルミニウムで覆う処理状態などに応じて決定される。組立間隙Ｅは数十マイクロメートル程度であり、組立間隙Ｅは、例えば３０から１５０マイクロメートルの間に含まれる。組立間隙Ｅは、ニッケル系合金用ろう付け拡散操作のために保持される通常の大きさの程度であり、例えば４０から５０マイクロメートルである。
【００３６】
第５のステップ１５による、第１のブレード２１の第１の面２０および第２のブレード２３の第２の面２２を互いに面するように配置するステップであって、前記第１の面および第２の面が互いから組立間隙Ｅによって離隔配置される。
【００３７】
第６のステップ１６による、位置決めを保つように、第１の面２０および第２の面２２の中にはんだビーズを埋め込むステップ。ニッケル系超合金の場合、ビーズはニッケルから構成される。ビーズの数およびビーズ間の隙間は、組み立てるブレードの形状に依存する。この技術は、コンデンサの中に溶接電流を貯蔵することによって作用する。コンデンサの放電は、非常に急速なパルスを解放する。したがって、極めて短い時間経過の間に数１００ｋＡの極度の溶接電流を生成することが可能であり、それによって、前記ビーズが組立前の面を適切な位置に保持するために、ニッケルビーズの場合、それらビーズを融解させることができる。
【００３８】
第７のステップ１７による、組立間隙Ｅを充填するように、第１の面および第２の面を気相アルミニウムで覆うステップ。このステップは、以下のサブステップを含む。
【００３９】
第１のブレード２１、第２のブレード２３およびビーズから形成される組立体を熱化学設備に配置するステップ。チャンバと呼ばれる、この熱化学設備の中では、ハロゲン化合物、および希釈ガスまたはキャリアガスなど、アルミニウム混合物を含む混合ガスが循環する。ハロゲン化合物は、例えば塩素系および／またはフッ素系などのハロゲンと、保護するべき部品の材料の１つまたは複数の金属成分を含むアルミニウムの金属合金など、アルミニウムを含む金属ドナーとの間の反応によって生成される。本発明の一実施形態では、アルミニウムを含む金属ドナーは、重量組成ＣｒＡｌ２０またはＣｒＡｌ３０から成る。本発明の別の実施形態では、ドナーは、仏国特許発明第２９５０３６４号明細書に記載される３元系または４元系接合剤である。この場合、アルミニウムに加えて、耐酸化性に有利であるとして公知の反応性が高い元素（ハフニウム、ジルコニウムなど）によるドーピングを得ることができる。本発明の一実施形態では、ハロゲンはフッ素であり、生成されるハロゲン化合物は、ＮＨ４ＦまたはＨＦの組成から成る。本発明の一実施形態では、ハロゲンは塩素であり、生成されるハロゲン化合物は、ＮＨ４Ｃｌの組成から成る。一実施形態では、使用される希釈ガスはアルゴンである。一実施形態では、チャンバ内のアルゴンの分圧は、１００ミリバール程度である。有利なことに、この圧力は下限値である。アルミニウムで覆うステップを最適化するために、希釈ガスの分圧（バールで）、チャンバの有効体積（ｄｍ３で）およびハロゲン化合物の量（グラムで）の間で妥協点を見つけることが重要であることに留意されたい。一実施形態では、作用範囲は、１０−２から１４０ｇ／Ｂａｒ／ｄｍ３の間に含まれる。より詳細には、一実施形態では、作用範囲は、０．１から２０ｇ／Ｂａｒ／ｄｍ３の間に含まれる。
【００４０】
チャンバ内の組立部品の熱処理第３のステップが実施されない一実施形態では、熱処理が１１００℃の温度で６時間実施される。第３のステップが実施される一実施形態では、熱処理が１０８０℃の温度で６時間実施される。温度および持続時間のこれらの状態は、限定するものではない。別の実施形態では、温度は、９５０℃から１２００℃の間に含まれる。別の実施形態では、熱処理の持続時間は、２時間から１２時間の間に含まれる。熱処理の後、アルミニウムの均一的付着２５が、第１の面２０および第２の面２２上に得られ、前記付着２５は組立間隙Ｅを充填する。したがって、付着２５によって、２つのブレード２１、２３が組み立てられる。
【００４１】
第８のステップ１８による、脆い、化学量論的に過剰なニッケルアルミナイド相の形成を回避するための拡散処理。一実施形態では、拡散処理は、１時間以上の持続時間で、１１００℃の温度で真空下で実施される。この第８のステップは任意であり、第８のステップは本発明の別の実施形態には存在しないことに留意されたい。
【００４２】
したがって、方法は、ニッケルアルミナイドの被覆形成中に、ブレードを組み立てることにある。このタイプの組立は、機械的特性および耐酸化性の点から興味深い特性を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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