(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合プリフォームの製造方法であって、
リン、ホウ素、フッ素、塩素又はカリウムの１種以上を含む自溶接合合金を印刷するステップであって、自溶接合合金を印刷するステップが、自溶接合合金の複数の層を印刷するステップをさらに含んでおり、上記複数の層の各々が異なるリンの割合を有する、ステップと、
無リン接合合金を印刷するステップと、
無リン接合合金が自溶接合合金によって包まれるまで、自溶接合合金を印刷するステップを繰り返すステップと
を含んでおり、
自溶接合合金を印刷するステップと無リン接合合金を印刷するステップの両方が付加製造プロセスによって実行される、方法。
【請求項２】
自溶接合合金が、ＢＣｕＰ合金、ＣｕＰ合金、ＣｕＳｎＰ合金、ＣｕＳｎＮｉＰ合金又はＣｕＡｇＰ合金の１種以上である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
無リン接合合金が、ＢＡｇ合金、ＢＮｉ合金、ＢＡｕ合金の１種以上である、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
自溶接合合金を印刷するステップが、
接合されるべき部品上に自溶接合合金を印刷するステップ
をさらに含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
接合プリフォームが、円筒、ディスク、シート又はワッシャのうちの少なくとも１つへと形成される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
複数の層が複数の内側層及び複数の外側層からなり、外側層が内側層とは異なるリンの割合を有している、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
複数の層が複数の内側層及び複数の外側層からなり、外側層が内側層の融点とは異なる融点を有している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
接合プリフォームの製造方法であって、
無リン接合合金を印刷するステップと、
無リン接合合金上に、リン、ホウ素、フッ素、塩素又はカリウムの１種以上を含む自溶接合合金を印刷するステップであって、自溶接合合金を印刷するステップが、自溶接合合金の複数の層を印刷するステップをさらに含んでおり、上記複数の層の各々が異なるリンの割合を有する、ステップと
を含んでおり、
無リン接合合金を印刷するステップと自溶接合合金を印刷するステップの両方が付加製造プロセスによって実行される、方法。
【請求項９】
自溶接合合金が、ＢＣｕＰ合金、ＣｕＰ合金、ＣｕＳｎＰ合金、ＣｕＳｎＮｉＰ合金又はＣｕＡｇＰ合金の１種以上である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
無リン接合合金が、ＢＡｇ合金、ＢＮｉ合金又はＢＡｕ合金の１種以上である、請求項８又は請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
無リン接合合金を印刷するステップが、
接合されるべき部品上に無リン接合合金を印刷するステップ
をさらに含む、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
接合プリフォームが、円筒、ディスク、シート又はワッシャのうちの少なくとも１つへと形成される、請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
複数の層が複数の内側層及び複数の外側層からなり、
外側層が、内側層よりも高いリンの割合を有している、請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
複数の層が複数の内側層及び複数の外側層からなり、外側層が、内側層の融点とは異なる融点を有している、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ろう付けプリフォームの製造方法であって、
リンを含んでおり、ＢＣｕＰ合金、ＣｕＰ合金、ＣｕＳｎＰ合金、ＣｕＳｎＮｉＰ合金又はＣｕＡｇＰ合金の１種以上である自溶ろう付け合金を印刷するステップであって、自溶ろう付け合金を印刷するステップが、自溶ろう付け合金の複数の層を印刷するステップをさらに含んでおり、上記複数の層の各々が異なるリンの割合を有する、ステップと、
ＢＡｇ合金である無リンろう付け合金を印刷するステップと、
無リンろう付け合金が自溶ろう付け合金によって包まれるまで、自溶ろう付け合金を印刷するステップを繰り返すステップと
を含んでおり、
自溶ろう付け合金を印刷するステップと無リンろう付け合金を印刷するステップの両方が付加製造プロセスによって実行され、ろう付けプリフォームが、円筒、ディスク、シート又はワッシャのうちの少なくとも１つへと形成される、方法。
【請求項１６】
自溶ろう付け合金を印刷するステップが、
ろう付けされるべき部品上に自溶ろう付け合金を印刷するステップ
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数の層が複数の内側層及び複数の外側層からなり、外側層が内側層とは異なるリンの割合を有し、外側層が内側層とは異なる融点を有している、請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の発明は、広くには、接合に関する。より具体的には、本発明は、付加製造（additive manufacturing）を使用してはんだ付け及びろう付けプリフォームを印刷する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の発電機の固定子巻線を、水冷式とすることが可能である。電機子巻線が、各々の端部において銅製又はステンレス鋼製のフィッティング並びに水冷接続部によって接続されて連続的な水の巻線回路を形成するハーフコイル又は固定子バーの配列（「固定子バー」又は「バー」と総称される）を備える。水冷の電機子巻線バーは、バーを形成するように配置された複数の細い矩形の中実及び中空の銅ストランドで構成される。矩形の銅ストランドは、一般に、矩形の束にて配置される。中空のストランドの各々は、バーを通って冷却剤を導くための内部ダクトを有する。ストランドの端部は、それぞれ対応する水ヘッダクリップ（hydraulic header clip）へとろう付けされる。水ヘッダクリップは、電機子巻線バーのための電気及び冷却流の両方の接続部として機能する。
【０００３】
水ヘッダクリップは、典型的には脱イオン水である冷却液の進入又は流出のための囲まれたチャンバを含む中空のコネクタである。クリップは、一方の開いた端部において、電機子巻線バーの銅ストランドの端部を囲む。ろう付け用合金が、ストランドの端部を互いに接合するとともに、水ヘッダクリップへと接合する。隣接するストランド端部の間及びストランド端部とクリップとの間のろう付け接合部は、巻線の耐用年数の間、水圧に関する完全性及び電気的な完全性を保持しなければならない。巻線の典型的な寿命は、数十年程度になる。
【０００４】
クリップとストランドの端部との間のろう付け接合部の内面は、クリップ及び中空のストランドを通って流れる酸素を含む脱イオン水に、絶えず曝されている。さらに、液体で満たされた多数の他の導管が、位相リード、直列ループ、接続リング、ブッシング、並びにこれらの導管の接続に必要な多数のフィッティングなど、水へと暴露されるろう付け接合部を備えている。ろう付けされた表面の冷却剤／水への暴露は、導管の腐食につながる可能性がある。リン、腐食性フラックス残留物、銅、適切な腐食開始場所、及び水など、特定の条件が、ろう付け接合部におけるすき間腐食を促進する。
【０００５】
腐食のプロセスは、ろう付けの接合面が、接合部の表面又は表面付近における表面の割れ目、ピンホール、又は多孔性、並びに腐食を促す重大な水化学の状態を含む場合に、開始しうる。腐食のプロセスは、とりわけ重大な割れ目の形状及び水化学の状態が存在する場合に、ろう付け接合部を通って進行しうる。ろう付け接合部における多孔性が、腐食を加速させる可能性がある。接合部を通って進行できる場合、腐食は、最終的に、ろう付け接合部の有効長の全体を通る水漏れにつながり、液体で満たされた導管の水圧に関する完全性を損なう。したがって、耐食性のろう付け接合部が必要とされる。耐食性のろう付け接合部の利点は、改善された発電機の入手可能性及び発電機の信頼性を含むと期待される。
【０００６】
例えば、付加製造プロセスが、一般に、減法的（subtractive）製造法とは対照的に、１種以上の材料を積み重ねることによって正味又はほぼ正味の形状の物体を形成することを含むことができる。「付加製造」は工業規格の用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、付加製造は、自由形状製作（freeform fabrication）、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング／ツーリング（rapid prototyping/tooling）など、種々の名称で知られる種々の製造及び原型製作の技術を包含する。付加製造技術は、幅広くさまざまな材料から複雑な部品を製作することができる。一般に、独立した物体を、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから製作することができる。１つの典型的な付加製造プロセスは、例えば電子ビーム又はレーザビームなどの電磁放射線などのエネルギビームを使用して、粉末材料を溶解（例えば、焼結又は溶融）させ、粉末材料の粒子が結合してなる中実な三次元の物体を生み出す。例えばエンジニアリングプラスチック、熱可塑性エラストマ、金属、及びセラミックスなど、種々の材料系を使用することができる。レーザ焼結又は溶融が、機能しうる原型及びツールの迅速な製作のための１つの典型的な付加製造プロセスである。
【０００７】
レーザ焼結は、レーザビームを使用して細かい粉末を焼結又は溶融させることによって三次元（３Ｄ）の物体を製造することを指すことができる。具体的には、焼結が、粉末材料の融点よりも低い温度で粉末の粒子を塊状にすることを必要とすることができる一方で、溶融は、粉末の粒子を完全に融解させて中実かつ均質な塊を形成することを必要とすることができる。レーザ焼結又はレーザ溶融に関する物理的なプロセスは、粉末材料へと熱を伝えることで粉末材料を焼結又は融解させることを含む。レーザ焼結及び溶融プロセスは、幅広い範囲の粉末材料に適用可能であるが、例えば焼結又は溶融速度などの製造経路の科学的及び技術的側面、並びに層製造プロセスの最中の微細構造の発達への処理パラメータの影響が、さまざまな製造上の考慮事項につながりうる。例えば、この製造方法には、熱、質量、及び運動量の移動、並びに化学反応の多数の態様が付随しうる。
【０００８】
レーザ焼結／溶融技術は、とくには、基板（例えば、ビルドプレート）上の制御された量の粉末材料（例えば、粉末金属材料）へとレーザビームを投じることで、融着した粒子又は融解した材料の層を基板上に形成することを伴うことができる。レーザビームを所定の経路（多くの場合、走査パターンと称される）に沿って基板に対して移動させることにより、レーザを、基板上の２つの寸法（例えば、「ｘ」及び「ｙ」方向）において定めることができ、層の高さ又は厚さ（例えば、「ｚ」方向）は、部分的には、レーザビーム及び粉末材料のパラメータによって決定される。走査パターンは、走査ベクトル又はハッチ線とも称される平行な走査線を含むことができ、２本の隣接する走査線の間の距離を、ハッチ間隔と称することができ、ハッチ間隔は、粉末材料の完全な焼結又は溶融を保証するための充分な重なり合いを達成するために、レーザビーム又は溶融プールの直径よりも小さくてよい。走査パターンのすべて又は一部に沿ったレーザの移動を繰り返すことで、材料のさらなる層の堆積及びその後の焼結又は溶融を促進することにより、三次元の物体を製作することができる。
【０００９】
例えば、レーザ焼結及び溶融技術は、１０６４ｎｍ又はその付近で動作するＮｄ：ＹＡＧレーザなどの連続波（ＣＷ）レーザの使用を含むことができる。そのような実施形態は、補修の用途や、仕上げられた物体を実現するために後の機械加工作業が容認される場所にとくに適した比較的高い材料堆積速度を促進することができる。これに代え、或いはこれに加えて、例えばパルスレーザ、異なる種類のレーザ、異なる出力／波長パラメータ、異なる粉末材料、又は種々の走査パターンなど、他のレーザ焼結及び溶融技術を、１つ以上の三次元の物体の製造を促進するために利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００６８６２９号明細書
【発明の概要】
【００１１】
本発明の一態様において、接合、ろう付け、又ははんだ付けプリフォームの製造方法は、自溶（self-fluxing）接合合金を印刷する印刷ステップを含む。自溶接合、ろう付け、又ははんだ付け合金は、リン、ホウ素、フッ素、塩素又はカリウムの１種以上を含む。別の印刷ステップが、無リン接合合金を印刷する。反復ステップが、無リン接合合金が自溶接合合金によって実質的に包まれるまで自溶接合合金を印刷するステップを繰り返す。両方の印刷ステップは、付加製造プロセスによって実行される。
【００１２】
本発明の別の態様において、接合プリフォームの製造方法は、無リン接合合金を印刷する印刷ステップを含む。別の印刷ステップが、無リン接合合金上に自溶接合合金を印刷する。自溶接合合金は、リン、ホウ素、フッ素、塩素又はカリウムの１種以上を含む。両方の印刷ステップは、付加製造プロセスによって実行される。
【００１３】
本発明のさらに別の態様において、ろう付けプリフォームの製造方法は、自溶ろう付け合金を印刷する印刷ステップを含む。自溶ろう付け合金は、リンを含む。例として、自溶ろう付け合金は、ＢＣｕＰ合金、ＣｕＰ合金、ＣｕＳｎＰ合金、ＣｕＳｎＮｉＰ合金、又はＣｕＡｇＰ合金の１種以上である。別の印刷ステップが、ＢＡｇ合金である無リンろう付け合金を印刷する。反復ステップが、無リンろう付け合金が自溶ろう付け合金によって実質的に包まれるまで自溶ろう付け合金を印刷するステップを繰り返す。どちらの印刷ステップも、付加製造プロセスによって実行され、ろう付けプリフォームは、円筒、ディスク、シート、又はワッシャのうちの少なくとも１つへと形成される。本方法を、ろう付けされるべき部品上に自溶ろう付け合金を印刷するために使用することができる。自溶ろう付け合金を印刷するステップを、自溶ろう付け合金の複数の層を印刷するために使用することができ、複数の層の各々は、異なるリンの割合を有する。複数の層は、複数の内側層及び複数の外側層を有することができ、外側層は、内側層とは異なるリンの割合を有し、外側層は、内側層とは異なる融点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の態様に係るタービン、ターボ機械、又は発電機の構成部品のためのろう付けプリフォームを製造するための付加製造法のフロー図を示している。
【図２】本発明の態様に係る図１の付加製造法によって製作されたろう付けプリフォームを示している。
【図３】本発明の態様に係る切断線３−３に沿った図２のろう付けプリフォームの断面図を示している。
【図４】本発明の態様に係る図３の切断線４−４に沿った図２のろう付けプリフォームの断面図を示している。
【図５】本発明の態様に係るろう付けプリフォームの断面図を示している。
【図６】本発明の態様に係るろう付けされるべき部品へと印刷されたろう付けプリフォームの斜視図を示している。
【図７】本発明の態様に係る図６に示す部品及びろう付けプリフォームの矢視７−７断面図である。
【図８】本発明の態様に係るシートの形態のろう付けプリフォームの斜視図である。
【図９】ディスクの形態のろう付けプリフォームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１つ以上の具体的な態様が、以下で説明される。それらの態様の簡潔な説明を提供する努力において、必ずしも実際の実施例におけるすべての特徴は、明細書において説明されないことがある。そのようなあらゆる実際の実施例の開発においては、あらゆる工学プロジェクトと同様に、実施例ごとにさまざまでありうる機械関連、システム関連、及び事業関連の制約の順守などの開発者の具体的な目標を達成するために、実施例に特有の多数の決定を行わなければならないことを、理解すべきである。さらに、そのような開発の努力が、複雑かつ時間を必要とするものでありうるが、それでもなお本明細書の開示の恩恵を被る当業者にとって計画、製作、及び製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを、理解すべきである。
【００１６】
本発明の種々の態様の構成要素を紹介するとき、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、その構成要素が１つ以上存在することを意味するように意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包含であるように意図され、そこに挙げられた構成要素以外のさらなる構成要素が存在してもよいことを意味する。動作パラメータ、材料、及び／又は環境条件のいかなる例も、開示される実施形態の他のパラメータ／材料／条件を排除するものではない。さらに、本発明の「一実施形態」、「一態様」、又は「実施形態」、或いは「態様」への言及が、そこで述べられている特徴をやはり備えるさらなる実施形態又は態様の存在を排除するものとして解釈されるようには意図されていないことを、理解すべきである。
【００１７】
次に図１を参照すると、本明細書に開示のとおりのタービン、ターボ機械、又は発電機の構成部品のための接合プリフォームを製造するための付加製造法１００が示されている。用語「接合」は、ろう付け及びはんだ付けを含むが、これらに限られるわけではない。ろう付けは、材料をろう付け温度へと加熱すること、及び８４０°Ｆ（４５０℃）よりも上かつベース金属の固相線よりも下の液相線を有するフィラー金属（はんだ）を使用することによって、材料の癒着を生じさせる一群の接合プロセスである。はんだ付けは、使用されるフィラー金属が８４０°Ｆ（４５０℃）よりも下かつベース金属の固相線よりも下の液相線を有するという事実を除き、ろう付けと同じ定義を有する。本明細書に記載される発明は、接合、ろう付け、及びはんだ付けに適用可能である。
【００１８】
付加製造法１００は、一般に、自溶ろう付け（又は、接合）合金層及び無リンろう付け（又は、接合）合金層を印刷することによって付加材料の複数の層を繰り返し融着させることでろう付け（又は、接合）プリフォームを形成することを含む。いくつかの実施形態では、ろう付け／接合プリフォームを、タービン、ターボ機械、又は発電機の構成部品上に直接的に形成／印刷することができる。
【００１９】
一例として、付加製造法１００は、自溶ろう付け／接合合金を印刷する第１の印刷ステップ１１０を含む。自溶ろう付け／接合合金は、リンを含み、リンは、フラックスとして機能する。リンは、ろう付け／接合合金が最初に溶融して流れるときに酸素の干渉を防ぐことによってろう付けの際に役に立つ。しかしながら、リンが凝固した接合部に閉じ込められると、リンが水腐食に対する接合部の感受性を高めるため、問題となりうる。これに鑑み、リンの量が減ると腐食の機会が減る点で、使用されることができるリンが少ない方がより良好である。本明細書において使用されるとき、「印刷」、「付加材料の複数の層を繰り返し融着させる」、又は「付加製造」は、三次元の物体をもたらすプロセスであって、物体の形状を一度に１層ずつ順次に形成するステップを含むあらゆるプロセスを指す。第２の印刷ステップ１２０は、自溶ろう付け／接合合金上に無リンろう付け／接合合金を印刷する。ステップ１１０及び１２０を、無リンろう付け／接合合金が自溶ろう付け／接合合金によって実質的に包まれるまで、又は所望のろう付け／接合プリフォームが得られるまで、繰り返す（ステップ１３０）ことができる。例えば、ろう付け／接合プリフォームがさらなる層を必要とする場合、付加製造法１００は、ステップ１１０及び／又はステップ１２０を繰り返す。ろう付け／接合プリフォームがさらなる層を必要としない場合、付加製造法１００は、終了することができ、或いは随意により接合プロセスへと進むことができる。印刷ステップ１１０及び１２０はどちらも、付加製造プロセスによって実行される。
【００２０】
付加製造プロセスは、粉末材料を繰り返し融着させるためのレーザ又は電子ビームの使用などによる粉末床付加製造及び粉末供給付加製造プロセスを含むが、これらに限られるわけではない。付加製造プロセスは、例えば三次元印刷、レーザ・エンジニアリング・ネット・シェイピング（ＬＥＮＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、プラズマ移行アーク、自由形状製作（ＦＦＦ）などを含むことができる。付加製造プロセスの１つの典型的な種類は、（例えば、粉末床プロセスを使用して）粉末材料を融着（例えば、焼結又は溶融）させるためにレーザビームを使用する。付加製造プロセスは、原材料として粉末材料又はワイヤを使用することができる。さらに、付加製造プロセスは、一般に、物体（物品、部品、部分、製品など）を製造するための迅速なやり方であって、複数の薄い単位層を順次に形成することで物体を生み出すやり方に関する。例えば、粉末材料の層を設け（例えば、横たわらせ）、エネルギビーム（例えば、レーザビーム）で照射することで、各層内の粉末材料の粒子を順次に融着（例えば、焼結又は溶融）させ、層を凝固させることができる。
【００２１】
融着した付加材料は、例えば付加製造法の種類及び／又はろう付けプリフォームの個々の用途に依存することができる種々の異なる潜在的な材料を含むことができる。例えば、付加材料は、レーザビーム又は他のエネルギ源によって融着（例えば、焼結）させることができる任意の材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、付加材料は、粉末金属を含むことができる。そのような粉末金属として、これらに限られるわけではないが、コバルト−クロム合金、銅合金、ニッケル合金、スズ合金、銀合金、アルミニウム及びその合金、チタニウム及びその合金、ニッケル及びその合金、ステンレス鋼、タンタル、ニオブ、或いはこれらの組合せを挙げることができる。
【００２２】
図２が、本発明の態様に係る付加製造プロセスによって製作されたろう付け／接合プリフォーム２００を示している。ろう付けプリフォーム２００は、円柱又はワッシャの形態であり、外側の自溶ろう付け／接合合金層２１０と、内側の無リンろう付け／接合合金層２２０とを含んでいる。内側の無リンろう付け合金層２２０は、自溶ろう付け合金層２１０によって実質的又は完全に包まれてよい。あくまでも例として、自溶ろう付け合金２１０は、ＢＣｕＰ合金、ＣｕＰ合金、ＣｕＳｎＰ合金、ＣｕＳｎＮｉＰ合金、ＣｕＡｇＰ合金、リン、ホウ素、フッ素、塩素、カリウム、或いは任意の他の適切な自溶ろう付け／接合材料又は合金からなってよい。さらなる例として、無リンろう付け合金２２０は、ＢＡｇ−８、ＢＡｇ−１８、又はＢＡｇ−２４などのＢＡｇ合金、ＢＮｉ合金、ＢＡｕ合金、或いは任意の他の適切な無リンろう付け／接合合金であってよい。ＢＡｇ−１８合金は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、及びスズ（Ｓｎ）からなり、約１１１５°Ｆの融点を有し、約１３２５°Ｆの液相温度を有し、典型的には１３２５°Ｆを上回る温度でろう付けされる。ＢＡｇ−２４合金も、無リンろう付け合金として使用でき、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなり、約１２２０°Ｆの融点及び約１３０５°Ｆの液相温度を有する。
【００２３】
図３が、図２の切断線３−３に沿ったろう付け／接合プリフォーム２００の断面図を示している。無リンろう付け合金２２０が、ろう付けプリフォーム２００の真ん中に位置している。自溶ろう付け合金２１０が、無リンろう付け合金２２０を囲んでおり、無リンろう付け合金２２０を実質的に包むことができる。図４が、図３の切断線４−４に沿ったろう付けプリフォーム２００の断面図を示している。無リンろう付け合金２２０が、自溶ろう付け合金２１０によって囲まれており、したがってリンを含有している自溶ろう付け合金２１０がろう付けプリフォーム２００のすべての外面に露出していることを、見て取ることができる。
【００２４】
図５が、図４の図と同様のろう付け／接合プリフォーム５００の断面図を示している。ろう付けプリフォーム５００は、図１〜４に示したものと同様の無リンろう付け合金２２０からなる中心部を有している。しかしながら、自溶ろう付け合金が、複数の層５１０、５１２、５１４、５１６にて印刷されている。層５１０、５１２、５１４、５１６の各々は、リン又は他の構成元素の割合が違っていてよく、各々の層は、異なる融点を有してもよい。あくまでも一例として、自溶ろう付け合金層５１０、すなわち最も外側層は、１５％の銀（Ａｇ）、８０％の銅（Ｃｕ）、及び５％のリン（Ｐ）であるＢＣｕＰ−５からなってよい。次の層５１２は、わずか３％のリンを有するＢＣｕＰ層であってよく、わずか２％のリンを有するＢＣｕＰ層である層５１４が続き、最終的に層５１６が、わずか１％のリンを有するＢＣｕＰ層である。この例では、外側層において内側層よりもリンの割合が高い。層５１０、５１２、５１４、５１６は、無リンろう付け合金２２０に向かって内側へと進むときに、リンの割合を徐々に、又は急激に、増加又は減少させることができる。この構成は、リンを、酸素と接触する外側部分において必要とされる場所だけに位置させる。全体としてのろう付けプリフォーム５００において、リンの程度が低くなり、将来の接合部の腐食の可能性が大幅に低減される。別の例として、層５１０が、リンを含む唯一の層であってもよい。或いは、外側層において内側層よりもリンの割合が低くてよい。リンの割合の変化は、種々の層を横切って線形又は指数関数的に変化してもよい。
【００２５】
自溶ろう付け合金層５１０、５１２、５１４、５１６は、異なる融点を有することもできる。例えば、層５１０が、約１１９０°Ｆの融点及び約１３００°Ｆの液相温度を有することができ、層５１２が、約１１８０°Ｆの融点及び約１２９０°Ｆの液相温度を有することができ、層５１４が、約１１７０°Ｆの融点及び約１２８０°Ｆの液相温度を有することができ、層５１６が、約１１６０°Ｆの融点及び約１２７０°Ｆの液相温度を有することができる。この例では、外側層（５１０、５１２）が、内側層（５１４、５１６）の融点よりも高い融点を有する。個々の用途において所望されるとおりに、層５１０、５１２、５１４、５１６は、高くなる融点又は低くなる融点を有するように構成されてよく、４つよりも多数又は少数の層を採用することができる。
【００２６】
図６は、本発明の態様に従ってろう付け／接合されるべき部品６００へと印刷されたろう付けプリフォーム２００の斜視図を示している。部品６００は、パイプ又はフィッティングであってよく、ろう付けプリフォーム２００は、層ごとに部品６００へと印刷される。部品６００は、ろう付けを必要とするターボ機械又は発電機の任意の部分又は構成部品であってよい。図７は、図６に示す矢視７−７断面図である。ろう付けプリフォーム２００は、部品６００に接触した内側の自溶ろう付け合金層２１０と、中間の無リンろう付け合金層２２０と、外側の自溶ろう付け合金層２１０とを有する。
【００２７】
充分な熱が加えられると、３つのろう付け合金層２１０、２２０、及び２１０のすべてが溶解する。銅製の部品に接触するリン含有層２１０が、ろう付けの際に自ら流動し、部品への良好な接着をもたらす。間に位置するリンを含んでいない層２２０が、リンを豊富に含む層２１０を希釈し、腐食攻撃のための場所として機能しかねない冶金学的な相である接合部におけるＣｕ3Ｐ相の残存を、最小限にする。得られるろう付け接合部は、流れる流体（例えば、冷却水又は任意の冷却媒体）との接触の地点において、向上した腐食防止を提供する。
【００２８】
図８が、シートの形態のろう付け／接合プリフォーム８００の斜視図である。外側層は、自溶ろう付け合金２１０である。内側層（図示されていない）を、無リンろう付け合金２２０で形成することができる。図９が、ディスクの形態のろう付け／接合プリフォーム９００の斜視図である。外側層は、自溶ろう付け合金２１０である。内側層（図示されていない）を、無リンろう付け合金２２０で形成することができる。
【００２９】
本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製作及び使用並びにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、又は特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００３０】
１００  付加製造法
１１０  第１の印刷ステップ
１２０  第２の印刷ステップ
１３０  繰り返すステップ
２００  ろう付け／接合プリフォーム
２１０  自溶ろう付け／接合合金
２２０  無リンろう付け／接合合金層
５００  ろう付け／接合プリフォーム
５１０、５１２、５１４、５１６  層
６００  部品
８００  ろう付け／接合プリフォーム
９００  ろう付け／接合プリフォーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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