(57)【要約】  プロセスは、コア合金の少なくとも１つのコアをろう付け結合剤と一緒に攪拌して、ろう付け結合剤の第１の層でコーティングされた少なくとも１つのコアを含む、少なくとも１つの被覆コアを形成することを含む。プロセスはまた、少なくとも１つの被覆コアを、第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末を含む粉末組成物と一緒に攪拌して、第１の合金および第２の合金の第１の粉末の組成物層を有するグリーンプリフォームを形成することを含む。プロセスはさらに、グリーンプリフォームを焼結して、少なくとも１つのハイブリッド予備焼結プリフォームを形成することを含む。グリーンプリフォームは、コア、コア上にコーティングされたろう付け結合剤の第１の層、および第１の層上にコーティングされた粉末組成物を含む。ハイブリッド予備焼結プリフォームは、コアおよびコアに焼結された第１の層を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア合金の少なくとも１つのコア（１０）をろう付け結合剤（１４）と一緒に攪拌して、前記ろう付け結合剤（１４）の第１の層でコーティングされた前記少なくとも１つのコア（１０）を含む、少なくとも１つの被覆コア（２２）を形成することと、
前記少なくとも１つの被覆コア（２２）を、第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末を含む粉末組成物（３４）と一緒に攪拌して、前記第１の合金および前記第２の合金の第１の粉末（３０）の組成物層を有するグリーンプリフォーム（４０）を形成することと、
前記グリーンプリフォーム（４０）を焼結して、少なくとも１つのハイブリッド予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）（６０）を形成することと
を含む、プロセス。
【請求項２】
前記第１の合金が少なくとも約２４００°Ｆの第１の融点を有し、前記第２の合金が約２３５０°Ｆ未満の第２の融点を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ろう付け結合剤（１４）がろう付け結合剤（１４）のゲルである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記グリーンプリフォーム（４０）を前記ろう付け結合剤（１４）と一緒に攪拌して、ろう付け結合剤被覆グリーンプリフォームを形成し、前記ろう付け結合剤被覆グリーンプリフォームを前記第１の金属粉末および前記第２の金属粉末と一緒に攪拌して、粉末被覆グリーンプリフォーム（５０）を形成することをさらに含み、前記焼結が前記粉末被覆グリーンプリフォーム（５０）の焼結である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコア（１０）が球状である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記コア合金が、重量で、約８％〜約１０％のモリブデン、約２０．５％〜約２３％のクロム、約１７％〜約２０％の鉄、約０．２％〜約１％のタングステン、約０．５％〜約２．５％のコバルト、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約１％以下のケイ素、約１％以下のマンガン、約０．０１％以下のホウ素、約０．０４％以下のリン、約０．０３％以下の硫黄、不可避不純物、および残部のニッケルの組成物を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記第１の合金が、重量で、約９．３％〜約９．７％のタングステン、約９．０％〜約９．５％のコバルト、約８．０％〜約８．５％のクロム、約５．４％〜約５．７％のアルミニウム、約３．２％のタンタル、約１．４％のハフニウム、約０．２５％以下のケイ素、約０．１％以下のマンガン、約０．０６％〜約０．０９％の炭素、不可避不純物、および残部のニッケルの組成物を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記第２の合金が、重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、不可避不純物、および残部のニッケルの組成を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記第１の金属粉末および前記第２の金属粉末が、９０：１０から４５：５５の範囲の重量比で前記粉末組成物（３４）の中に存在する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
通路（８０）を密封するために前記通路（８０）内に前記少なくとも１つのハイブリッドＰＳＰの１つをろう付けすることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記通路（８０）がガスタービンバケットのバケットボールシュートである、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
コア合金の少なくとも１つのコア（１０）をろう付け結合剤（１４）と一緒に前記攪拌することが、プラスチック容器内で前記少なくとも１つのコア（１０）および前記ろう付け結合剤（１４）と一緒に行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
コア合金の少なくとも１つのコア（１０）をろう付け結合剤（１４）と一緒に前記攪拌し、前記少なくとも１つの被覆コア（２２）を第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末から構成される粉末組成物（３４）と一緒に前記攪拌することが、三次元シェーカーミキサによって実行される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
コア合金のコア（１０）と、
前記コア（１０）上にコーティングされたろう付け結合剤（１４）の第１の層と、
前記第１の層にコーティングされた第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末を含む粉末組成物（３４）であって、前記第１の合金が少なくとも約２４００°Ｆの第１の融点を有し、前記第２の合金が約２３５０°Ｆ未満の第２の融点を有する、粉末組成物（３４）と
を含む、グリーンプリフォーム（４０）。
【請求項１５】
前記第１の金属粉末および前記第２の金属粉末の前記粉末組成物（３４）上にコーティングされた前記ろう付け結合剤（１４）の第２の層と、
前記第２の層にコーティングされた前記第１の合金の前記第１の金属粉末および前記第２の合金の前記第２の金属粉末の前記粉末組成物（３４）と
をさらに含む、請求項１４に記載のグリーンプリフォーム（４０）。
【請求項１６】
コア合金のコア（１０）と、
前記コア（１０）に焼結された第１の層であって、前記第１の層が第１の金属粉末からの第１の合金および第２の金属粉末からの第２の合金を含む焼結粉末組成物（６２）であり、前記第１の合金が少なくとも約２４００°Ｆの第１の融点を有し、前記第２の合金が約２３５０°Ｆ未満の第２の融点を有する、第１の層と
を含む、ハイブリッド予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）（６０）。
【請求項１７】
前記第１の層に焼結された第２の層をさらに含み、前記第２の層が、前記第１の合金および前記第２の合金の前記焼結粉末組成物（６２）を有する、請求項１６に記載のハイブリッドＰＳＰ。
【請求項１８】
前記コア（１０）が球形である、請求項１６に記載のハイブリッドＰＳＰ。
【請求項１９】
前記コア合金が、重量で、約８％〜約１０％のモリブデン、約２０．５％〜約２３％のクロム、約１７％〜約２０％の鉄、約０．２％〜約１％のタングステン、約０．５％〜約２．５％のコバルト、約０．０５％〜約０．１５％の炭素、約１％以下のケイ素、約１％以下のマンガン、約０．０１％以下のホウ素、約０．０４％以下のリン、約０．０３％以下の硫黄、不可避不純物、および残部のニッケルの組成物を含み、
前記第１の合金が、重量で、約９．３％〜約９．７％のタングステン、約９．０％〜約９．５％のコバルト、約８．０％〜約８．５％のクロム、約５．４％〜約５．７％のアルミニウム、約３．２％のタンタル、約１．４％のハフニウム、約０．２５％以下のケイ素、約０．１％以下のマンガン、約０．０６％〜約０．０９％の炭素、不可避不純物、および残部のニッケルの組成物を含み、
前記第２の合金が、重量で、約１４％のクロム、約１０％のコバルト、約３．５％のアルミニウム、約２．５％のタンタル、約２．７５％のホウ素、約０．０５％のイットリウム、不可避不純物、および残部のニッケルの組成物を含む、
請求項１６に記載のハイブリッドＰＳＰ。
【請求項２０】
前記第１の合金および前記第２の合金が、９０：１０から４５：５５の範囲の重量比で前記焼結粉末組成物（６２）の中に存在する、請求項１６に記載のハイブリッドＰＳＰ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、グリーンプリフォーム、予備焼結プリフォーム、および予備焼結プリフォームを形成し使用するプロセスに関する。より詳細には、本実施形態は、第１の合金のコアおよびコア上の粉末組成物を有するハイブリッドグリーンプリフォーム、第１の合金のコアおよびコアの表面上の予備焼結プリフォームを有するハイブリッド予備焼結プリフォーム、ならびにそのようなプリフォームを形成し使用するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ろう付けは、２つの部品または材料を一緒に結合するのに役立つプロセスである。しかしながら、ろう付けプロセスは、ろう付けペーストなどの特殊材料に依存する場合がある。ろう付けペースト自体の保管寿命は短い場合があり、たとえば、ペーストのろう付け場所へのアクセスが制限されている場合は特に、ろう付けペーストの粘稠度、量、および場所を制御することが難しい場合がある。ろう付けペーストが加えられる量が少なすぎる場合、部品の再加工が必要になる可能性がある。ろう付けペーストが加えられる量が多すぎる場合、ろう付けペーストが部品の望ましくない領域に流れ込む可能性がある。加えて、ろう付けペーストを使用すると、ろう付けプロセスに不整合が生じ、その結果、製造中または修理中の部品が不均一になる可能性がある。
【０００３】
より詳細には、タービン部品は、特定の状況では、もはや必要でないかまたは製造後に有利に密封もしくは遮断される開口部または通路を備えて製造されることが多い。ガスタービンシステムの例には、先端プラグ、プレナム穴、およびボールシュートが含まれる。これらの開口部は、密封または遮断するためにアクセスするのが難しい場合がある。従来、そのような開口部は、予備焼結されたプリフォームボールまたはハステロイＸなどの超合金の金属ボールのいずれかをろう付けペーストと一緒にろう付けすることによって密封または遮断される。予備焼結プリフォームベンダの数は限られているので、ベンダから、予備焼結プリフォーム、特にカスタマイズされた予備焼結プリフォームを入手するには時間がかかり、費用がかかる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１５４０８２号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、プロセスは、コア合金の少なくとも１つのコアをろう付け結合剤と一緒に攪拌して、ろう付け結合剤の第１の層でコーティングされた少なくとも１つのコアを含む、少なくとも１つの被覆コアを形成することを含む。プロセスはまた、少なくとも１つの被覆コアを、第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末を含む粉末組成物と一緒に攪拌して、第１の合金および第２の合金の第１の粉末の組成物層を有するグリーンプリフォームを形成することを含む。プロセスはさらに、グリーンプリフォームを焼結して、少なくとも１つのハイブリッド予備焼結プリフォームを形成することを含む。
【０００６】
別の実施形態では、グリーンプリフォームは、コア合金のコア、コア上にコーティングされたろう付け結合剤の第１の層、ならびに第１の層にコーティングされた第１の合金の第１の金属粉末および第２の合金の第２の金属粉末を含む粉末組成物を含む。第１の合金は少なくとも約２４００°Ｆの第１の融点を有し、第２の合金は約２３５０°Ｆ未満の第２の融点を有する。
【０００７】
さらに別の実施形態では、ハイブリッド予備焼結プリフォームは、コア合金のコア、およびコアに焼結された第１の層を含む。第１の層は、第１の金属粉末からの第１の合金および第２の金属粉末からの第２の合金を含む焼結粉末組成物である。第１の合金は少なくとも約２４００°Ｆの第１の融点を有し、第２の合金は約２３５０°Ｆ未満の第２の融点を有する。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面と併せて、以下のより詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド予備焼結プリフォームを形成するプロセスを概略的に示す図である。
【図２】ハイブリッド予備焼結プリフォームをろう付けするプロセスを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
可能な限り、同じ部品を表すために図面全体にわたって同じ参照数字が使用される。
【００１１】
第１の合金のコアおよびコア上の粉末組成物を有するハイブリッドグリーンプリフォーム、第１の合金のコアおよびコアの表面上の予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）を有するハイブリッド予備焼結プリフォーム、ならびにそのようなプリフォームを形成し使用するプロセスが提供される。
【００１２】
本開示の実施形態は、たとえば、本明細書に開示される特徴のうちの１つまたは複数を含まない概念と比較して、ハイブリッドＰＳＰを提供し、ハイブリッドＰＳＰボールを提供し、著しく低いコストのハイブリッドＰＳＰを提供し、著しく低いコストのハイブリッドＰＳＰボールを提供し、ハイブリッドＰＳＰの製造のより簡単な制御を実現し、ハイブリッドＰＳＰボールの製造のより簡単な制御を実現し、製造現場でのハイブリッドＰＳＰの製造を可能にし、製造現場でのハイブリッドＰＳＰボールの製造を可能にし、タービンバケットボールシュートの閉鎖のためのハイブリッドＰＳＰボールを提供し、先端プラグの密封のためのハイブリッドＰＳＰボールを提供し、プレナム穴の遮断のためのハイブリッドＰＳＰボールを提供し、またはそれらの組合せである。
【００１３】
本明細書で使用される「Ｂ９３」は、重量で、約１３．７％〜約１４．３％のクロム（Ｃｒ）、約９．０％〜約１０．０％のコバルト（Ｃｏ）、約４．６％〜約５．０％のチタン（Ｔｉ）、約４．５％〜約４．８％のケイ素（Ｓｉ）、約３．７％〜約４．３％のモリブデン（Ｍｏ）、約３．７％〜約４．０％のタングステン（Ｗ）、約２．８％〜約３．２％のアルミニウム（Ａｌ）、約０．５０％〜約０．８０％のホウ素（Ｂ）、約０．１３％〜約０．１９％の炭素（Ｃ）、不可避不純物、および残部のニッケル（Ｎｉ）の組成物を含む合金を指す。Ｂ９３は、たとえば、エリコンメトコ（プフェフィコーン、スイス）から市販されている。
【００１４】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−２」は、重量で、約７％のＣｒ、約４．５％のＳｉ、約３％のＢ、約３％の鉄（Ｆｅ）、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−２は、たとえば、ルーカスミルハウプト社（カダヒー、ウィスコンシン州）から市販されている。
【００１５】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−３」は、重量で、約４．５％のＳｉ、約３％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−３は、たとえば、ルーカスミルハウプト社から市販されている。
【００１６】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−５」は、重量で、約１９％のＣｒ、約１０％のＳｉ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−５は、たとえば、ルーカスミルハウプト社から市販されている。
【００１７】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−６」は、重量で、約１１％のリン（Ｐ）、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−６は、たとえば、ルーカスミルハウプト社から市販されている。
【００１８】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−７」は、重量で、約１４％のＣｒ、約１０％のＰ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−７は、たとえば、ルーカスミルハウプト社から市販されている。
【００１９】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−９」は、重量で、約１５％のＣｒ、約３％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−９は、たとえば、ルーカスミルハウプト社から市販されている。
【００２０】
本明細書で使用される「ＢＮｉ−１０」は、重量で、約１６％のＷ、約１１．５％のＣｒ、約３．５％のＳｉ、約３．５％のＦｅ、約２．５％のＢ、約０．５％のＣ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＮｉ−１０は、たとえば、安徽華中溶接製造有限公司（合肥市、中国）から市販されている。
【００２１】
本明細書で使用される「ＢＲＢ」は、重量で、約１３．０％〜約１４．０％のＣｒ、約９．０％〜約１０．０％のＣｏ、約３．５％〜約３．８％のＡｌ、約２．２５％〜約２．７５％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＢＲＢは、たとえば、エリコンメトコから市販されている。
【００２２】
本明細書で使用される「Ｄ１５」は、重量で、約１４．８％〜約１５．８％のＣｒ、約９．５％〜約１１．０％のＣｏ、約３．２％〜約３．７％のＡｌ、約３．０％〜約３．８％のタンタル（Ｔａ）、約２．１％〜約２．５％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。Ｄ１５は、たとえば、エリコンメトコから市販されている。
【００２３】
本明細書で使用される「ＤＦ４Ｂ」は、重量で、約１３．０％〜約１５％のＣｒ、約９．０％〜約１１．０％のＣｏ、約３．２５％〜約３．７５％のＡｌ、約２．２５％〜約２．７５％のＴａ、約２．５％〜約３．０％のＢ、約０．０１％〜約０．１０％のイットリウム（Ｙ）、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。ＤＦ４Ｂは、たとえば、エリコンメトコから市販されている。
【００２４】
本明細書で使用される「ＧＴＤ１１１」は、重量で、約１３．７０％〜約１４．３０％のＣｒ、約９．０％〜約１０．０％のＣｏ、約４．７％〜約５．１％のＴｉ、約３．５％〜約４．１％のＷ、約２．８％〜約３．２％のＡｌ、約２．４％〜約３．１％のＴａ、約１．４％〜約１．７％のＭｏ、約０．３５％のＦｅ、約０．３％のＳｉ、約０．１５％のニオブ（Ｎｂ）、約０．０８％〜約０．１２％のＣ、約０．１％のマンガン（Ｍｎ）、約０．１％の銅（Ｃｕ）、約０．０４％のジルコニウム（Ｚｒ）、約０．００５％〜約０．０２０％のＢ、約０．０１５％のＰ、約０．００５％の硫黄（Ｓ）、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００２５】
本明細書で使用される「ＧＴＤ４４４」は、重量で、約９．７５％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約４．２％のＡｌ、約３．５％のＴｉ、約４．８％のＴａ、約６％のＷ、約１．５％のＭｏ、約０．５％以下のＮｂ、約０．２％以下のＦｅ、約０．２％以下のＳｉ、約０．１５％以下のハフニウム（Ｈｆ）、約０．０８％以下のＣ、約０．００９％以下のＺｒ、約０．００９％以下のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００２６】
本明細書で使用される「ハステロイＸ」は、重量で、約８％〜約１０％のＭｏ、約２０．５％〜約２３％のＣｒ、約１７％〜約２０％のＦｅ、約０．２％〜約１％のＷ、約０．５％〜約２．５％のＣｏ、約０．０５％〜約０．１５％のＣ、約１％以下のＳｉ、約１％以下のＭｎ、約０．０１％以下のＢ、約０．０４％以下のＰ、約０．０３％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００２７】
本明細書で使用される「ヘインズ１８８」は、重量で、約２１％〜約２３％のＣｒ、約２０％〜約２４％のＮｉ、約１３％〜約１５％のＷ、約３％以下のＦｅ、約１．２５％以下のＭｎ、約０．２％〜約０．５％のＳｉ、約０．０５％〜約０．１５％のＣ、約０．０３％〜約０．１２％のランタン（Ｌａ）、約０．０２％以下のＰ、約０．０１５％以下のＢ、約０．０１５％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＣｏの組成物を含む合金を指す。
【００２８】
本明細書で使用される「ヘインズ２３０」は、重量で、約２２％のＣｒ、約２％のＭｏ、約０．５％のＭｎ、約０．４％のＳｉ、約１４％のＷ、約０．３％のＡｌ、約０．１％のＣ、約０．０２％のＬａ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００２９】
本明細書で使用される「インコネル７３８」は、重量で、約１５．７％〜約１６．３％のＣｒ、約８．０％〜約９．０％のＣｏ、約３．２％〜約３．７％のＴｉ、約３．２％〜約３．７％のＡｌ、約２．４％〜約２．８％のＷ、約１．５％〜約２．０％のＴａ、約１．５％〜約２．０％のＭｏ、約０．６％〜約１．１％のＮｂ、約０．５％以下のＦｅ、約０．３％以下のＳｉ、約０．２％以下のＭｎ、約０．１５％〜約０．２０％のＣ、約０．０５％〜約０．１５％のＺｒ、約０．０１５％以下のＳ、約０．００５％〜約０．０１５％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３０】
本明細書で使用される「Ｌ６０５」は、重量で、約１９％〜約２１％のＣｒ、約１４％〜約１６％のＷ、約９％〜約１１％のＮｉ、約３％以下のＦｅ、約１％〜約２％のＭｎ、約０．０５％〜約０．１５％のＣ、約０．４％以下のＳｉ、約０．０４％以下のＰ、約０．０３％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＣｏの組成物を含む合金を指す。
【００３１】
本明細書で使用される「ＭａｒＭ２４７」は、重量で、約９．３％〜約９．７％のＷ、約９．０％〜約９．５％のＣｏ、約８．０％〜約８．５％のＣｒ、約５．４％〜約５．７％のＡｌ、場合によっては約３．２％のＴａ、場合によっては約１．４％のＨｆ、約０．２５％以下のＳｉ、約０．１％以下のＭｎ、約０．０６％〜約０．０９％のＣ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３２】
本明細書で使用される「ＭａｒＭ５０９」は、重量で、約２２．５％〜約２４．２５％のＣｒ、約９％〜約１１％のＮｉ、約６．５％〜約７．５％のＷ、約３％〜約４％のＴａ、約０．３％以下のＴｉ（たとえば、約０．１５％〜約０．３％のＴｉ）、約０．６５％以下のＣ（たとえば、約０．５５％〜約０．６５％のＣ）、約０．５５％以下のＺｒ（たとえば、約０．４５％〜約０．５５％のＺｒ）、不可避不純物、および残部のＣｏの組成物を含む合金を指す。
【００３３】
本明細書で使用される「ＭａｒＭ５０９Ｂ」は、重量で、約２２．００％〜約２４．７５％のＣｒ、約９．０％〜約１１．０％のＮｉ、約６．５％〜約７．６％のＷ、約３．０％〜約４．０％のＴａ、約２．６％〜約３．１６％のＢ、約０．５５％〜約０．６４％のＣ、約０．３０％〜約０．６０％のＺｒ、約０．１５％〜約０．３０％のＴｉ、約１．３０％以下のＦｅ、約０．４０％以下のＳｉ、約０．１０％以下のＭｎ、約０．０２％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＣｏの組成物を含む合金を指す。ＭＭ５０９Ｂは、たとえば、ＷＥＳＧＯ  Ｃｅｒａｍｉｃｓから市販されている。
【００３４】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１０８」は、重量で、約９％〜約１０％のＣｏ、約９．３％〜約９．７％のＷ、約８．０％〜約８．７％のＣｒ、約５．２５％〜約５．７５％のＡｌ、約２．８％〜約３．３％のＴａ、約１．３％〜約１．７％のＨｆ、約０．９％以下のＴｉ（たとえば、約０．６％〜約０．９％のＴｉ）、約０．６％以下のＭｏ（たとえば、約０．４％〜約０．６％のＭｏ）、約０．２％以下のＦｅ、約０．１２％以下のＳｉ、約０．１％以下のＭｎ、約０．１％以下のＣｕ、約０．１％以下のＣ（たとえば、約０．０７％〜約０．１％のＣ）、約０．１％以下のＮｂ、約０．０２％以下のＺｒ（たとえば、約０．００５％〜約０．０２％のＺｒ）、約０．０２％以下のＢ（たとえば、約０．０１％〜約０．０２％のＢ）、約０．０１％以下のＰ、約０．００４％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３５】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１４２」は、重量で、約１２％のＣｏ、約６．８％のＣｒ、約６．４％のＴａ、約６．１％のＡｌ、約４．９％のＷ、約２．８％のレニウム（Ｒｅ）、約１．５％のＭｏ、約１．５％のＨｆ、約０．１２％のＣ、約０．０２％のＺｒ、約０．０１５％のＢ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３６】
本明細書で使用される「Ｒｅｎｅ１９５」は、重量で、約７．６％のＣｒ、約３．１％のＣｏ、約７．８％のＡｌ、約５．５％のＴａ、約０．１％のＭｏ、約３．９％のＷ、約１．７％のＲｅ、約０．１５％のＨｆ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３７】
本明細書で使用される「ＲｅｎｅＮ２」は、重量で、約１３％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約６．６％のＡｌ、約５％のＴａ、約３．８％のＷ、約１．６％のＲｅ、約０．１５％のＨｆ、不可避不純物、および残部のＮｉの組成物を含む合金を指す。
【００３８】
本明細書で使用される「Ｔ８００」は、重量で、約２７．０％〜約３０．０％のＭｏ、約１６．５％〜約１８．５％のＣｒ、約３．０％〜３．８％のＳｉ、約１．５％以下のＦｅ、約１．５％以下のＮｉ、約０．１５％以下の酸素（Ｏ）、約０．０８％以下のＣ、約０．０３％以下のＰ、約０．０３％以下のＳ、不可避不純物、および残部のＣｏの組成物を含む合金を指す。Ｔ８００は、たとえば、Ｄｅｌｏｒｏ  Ｓｔｅｌｌｉｔｅ  Ｉｎｃ．によって製造され、たとえば、ＷＥＳＧＯ  Ｃｅｒａｍｉｃｓから市販されている。
【００３９】
図１を参照すると、プロセスは、ろう付け結合剤１４とともに容器１２内にコア合金のコア１０を置くことを含む。図１のコア１０は球状である。図１の容器１２は、キャップ付きプラスチックボトルである。容器１２はミキサ２０内に置かれ、ミキサ２０は容器１２を振ってコア１０およびろう付け結合剤１４を攪拌し、各々がろう付け結合剤１４の層でコーティングされるコア１０の被覆コア２２を形成する。
【００４０】
さらに図１を参照すると、第１の合金の第１の粉末３０は、第２の合金の第２の粉末３２と混合されて、粉末組成物３４を形成する。第１の合金および第２の合金は、異なる融解温度を有する。粉末組成物３４および被覆コア２２は容器１２内に置かれる。図１の被覆コア２２および粉末組成物３４用の容器１２は、コア１０およびろう付け結合剤１４用の容器１２と同様または同一のキャップ付きプラスチックボトルであるが、好ましくは、同じ容器１２ではない。容器１２はミキサ２０内に置かれ、ミキサ２０は容器１２を振って被覆コア２２および粉末組成物３４を攪拌して、各々がろう付け結合剤１４の層に付着した未焼結状態のろう付け結合剤１４および粉末組成物３４の層でコーティングされた、コア１０のグリーンプリフォーム４０を形成する。同じミキサ２０または異なるミキサ２０が２つの攪拌に使用されてよい。
【００４１】
さらに図１を参照すると、ろう付け結合剤１４の層を塗布し、粉末組成物３４を塗布する交互のステップは、粉末被覆グリーンプリフォーム５０を形成するのに十分な量の粉末組成物３４がコア１０に塗布されるまで何度でも繰り返されてよい。図１では、粉末被覆グリーンプリフォーム５０は、２層のろう付け結合剤１４および２層の粉末組成物３４を有するが、粉末被覆グリーンプリフォーム５０は、代替として、グリーンプリフォーム４０と同じであってもよく、追加の層からの追加の粉末組成物３４を有してもよい。粉末被覆グリーンプリフォーム５０は、次いで、焼結炉５２内で焼結されて、焼結粉末組成物６２でコーティングされたコア１０のハイブリッド予備焼結プリフォーム６０を形成する。いくつかの実施形態では、焼結炉５２は真空炉である。いくつかの実施形態では、焼結は真空炉内で行われる。いくつかの実施形態では、焼結の温度は、約１１５０℃（約２１００°Ｆ）から約１２９０℃（約２３５０°Ｆ）の範囲内である。ろう付け結合剤１４は焼結中に燃え尽きる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０は、いかなる追加の処理ステップもなしに焼結直後にろう付けの準備ができている。他の実施形態では、ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０は、焼結の後だが、ろう付けまたは製造での使用の前に、表面組織または形状を変えるために研磨されてよい。いくつかの実施形態では、研磨により、ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０の外面上に滑らかな表面形状が生成される。いくつかの実施形態では、研磨により、代替または追加として、ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０の外面上に丸い形状が生成される。
【００４３】
図２を参照すると、プロセスは、コア１０および焼結粉末組成物６２を含むハイブリッド予備焼結プリフォーム６０を、部品７０の通路８０内のコア１０の周りに置くことを含む。ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０は、次いで、部品の通路８０内で部品７０にろう付けされる。いくつかの実施形態では、ろう付けの温度は、約１１５０℃（約２１００°Ｆ）から約１２９０℃（約２３５０°Ｆ）の範囲内である。いくつかの実施形態では、ろう付けの時間は、約１０分から約３０分の範囲内である。コア１０、ろう付け接合部９０、部品７０、および通路８０はすべて、図２の最後の画像で見ることができ、コア１０の直径は約５．７ｍｍ（約０．２３インチ）である。
【００４４】
コア１０は、約２．５ｍｍ（約０．１インチ）から約１９．１ｍｍ（約０．７５インチ）、あるいは約１２．７ｍｍ（約０．５インチ）から約１９．１ｍｍ（約０．７５インチ）、あるいは約２．５ｍｍ（約０．１インチ）から約１２．７ｍｍ（約０．５インチ）、あるいは約３．８ｍｍ（約０．１５インチ）から約１０．２ｍｍ（約０．４インチ）、あるいは約５．１ｍｍ（約０．２インチ）から約７．６ｍｍ（約０．３インチ）、あるいは約５．１ｍｍ（約０．２インチ）から約６．４ｍｍ（約０．２５インチ）の範囲、またはその間の任意の値、範囲、もしくはサブ範囲の最大長さ寸法（球形の場合は直径）を有してよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、コア１０のコア合金は超合金である。コア合金には、１つもしくは複数の耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン−アルミニウム超合金、鉄基合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ハステロイＸ、ヘインズ１８８、ヘインズ２３０、またはそれらの組合せが含まれてよい。いくつかの実施形態では、コア合金は予備焼結プリフォームではない。
【００４６】
ろう付け結合剤１４は、コア１０上にコーティング層を形成する任意の結合剤組成物であってよく、ろう付けの前にコア１０上に粉末組成物３４を保持し、ろう付けステップ中に燃え尽きる。ろう付け結合剤１４は、溶媒内に結合剤成分を含むことが好ましい。いくつかの実施形態では、ろう付け結合剤１４はゲルの粘稠度を有する。いくつかの実施形態では、ろう付け結合剤１４は結合剤のゲルである。いくつかの実施形態では、結合剤のゲルは従来の結合剤のゲルである。いくつかの実施形態では、ろう付け結合剤はいかなるろう付け金属または合金も含まない。
【００４７】
いくつかの実施形態では、粉末組成物３４は、別個の相として互いに混合された第１の合金および第２の合金を含む。第１の合金は第２の合金よりも高い融解温度をもつ。第１の合金は高融点合金粉末であり、少なくとも約１３２０°Ｃ（約２４００°Ｆ）の第１の融点を含む場合があり、第２の合金は低融点合金粉末であり、約１２９０°Ｃ（約２３５０°Ｆ）未満の第２の融点を含む場合がある。
【００４８】
第１の合金には、１つもしくは複数の耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、チタン−アルミニウム超合金、鉄基合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、Ｔ８００、ＧＴＤ１１１、ＧＴＤ４４４、ヘインズ１８８、ヘインズ２３０、インコネル７３８、Ｌ６０５、ＭａｒＭ２４７、ＭａｒＭ５０９、Ｒｅｎｅ１０８、Ｒｅｎｅ１４２、Ｒｅｎｅ１９５、ＲｅｎｅＮ２、またはそれらの組合せが含まれてよい。
【００４９】
第２の合金には、１つもしくは複数のろう付け合金、鉄基合金、鋼合金、ステンレス鋼合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、チタン基合金、ＤＦ４Ｂ、Ｄ１５、ＭａｒＭ５０９Ｂ、Ｂ９３、ＢＮｉ−２、ＢＮｉ−３、ＢＮｉ−５、ＢＮｉ−６、ＢＮｉ−７、ＢＮｉ−９、ＢＮｉ−１０、ＢＲＢ、またはそれらの組合せが含まれてよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、粉末組成物３４は、限定はしないが、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チタン、またはそれらの組合せなどの、１つまたは複数のセラミック添加剤をさらに含む。
【００５１】
いくつかの実施形態では、粉末組成物３４は、約９０重量％の第１の合金と約１０重量％の第２の合金、あるいは約８０重量％の第１の合金と約２０重量％の第２の合金、あるいは約７０重量％の第１の合金と約３０重量％の第２の合金、あるいは約６０重量％の第１の合金と約４０重量％の第２の合金、あるいは約５０重量％の第１の合金と約５０重量％の第２の合金、あるいは約４５重量％の第１の合金と約５５重量％の第２の合金、またはそれらの間の任意の値、範囲、もしくはサブ範囲の混合を含む。いくつかの実施形態では、第１の合金はＭａｒＭ２４７である。いくつかの実施形態では、第２の合金はＤＦ４Ｂである。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ろう付け結合剤１４の各層は、ろう付け結合剤１４のあらゆる他の層と同じ組成を有する。いくつかの実施形態では、粉末組成物３４の各コーティングは、粉末組成物３４のあらゆる他のコーティングと同じ組成を有する。いくつかの実施形態では、粉末組成物３４のコーティングの少なくとも１つの組成は、粉末組成物３４の少なくとも１つの他のコーティングの組成とは異なる。いくつかの実施形態では、第１の合金または第２の合金は、コーティングの少なくとも１つが異なる。いくつかの実施形態では、第１の合金はコーティングのすべてで同じであり、第２の合金はコーティングのすべてで同じであるが、第１の合金と第２の合金の相対量は異なる。いくつかの実施形態では、コーティングは、最も内側のコーティングから最も外側のコーティングまでのコーティングの中の第１の合金と第２の合金の相対量に勾配を提供する。いくつかの実施形態では、第１の合金の第２の合金に対する比は、最も内側のコーティングから最も外側のコーティングまで減少する。
【００５３】
コア１０は図面では球体として示されているが、コア１０は、限定はしないが、球形、卵形、円筒形、円錐形、立方形、長方形、またはテーパを含む、通路内に置かれ、開口部を密封する助けとなる、任意の形状を有することができる。
【００５４】
容器１２は、任意のサイズおよび形状を有することができ、ろう付け結合剤１４または粉末組成物３４の均一または実質的に均一なコーティングがコア１０の外面に塗布されるように、攪拌ステップ中にコア１０およびろう付け結合剤１４または粉末組成物３４のいずれかを含むことができる任意の材料から作られてよい。
【００５５】
コア１０に対するろう付け結合剤１４の比および量は、好ましくは、１回目／奇数回目の攪拌によってコア１０上にろう付け結合剤１４の均一または実質的に均一な層を被覆コア２２に提供するように選択される。
【００５６】
同様に、被覆コア２２に対する粉末組成物３４の比および量は、好ましくは、２回目／偶数回目の攪拌によってグリーンプリフォーム４０上の粉末組成物３４の均一または実質的に均一なコーティングをグリーンプリフォーム４０に提供するように選択される。
【００５７】
攪拌は手動で行われてもよいが、自動化されることが好ましい。攪拌は、コア１０と塗布されたろう付け結合剤１４または粉末組成物３４との混合をもたらす容器１２の任意の振動運動を含んでよい。いくつかの実施形態では、攪拌は三次元シェーカーミキサ内で行われる。いくつかの実施形態では、シェーカーミキサは、ＴＵＲＢＵＬＡ（登録商標）シェーカーミキサ（Ｗｉｌｌｙ  Ａ．Ｂａｃｈｏｆｅｎ  ＡＧ、バーゼル、スイス）である。いくつかの実施形態では、攪拌は二次元シェーカーテーブル上で行われる。
【００５８】
焼結の後、ハイブリッド予備焼結プリフォーム６０は、ろう付け処理機内で直ちに使用されてもよく、ろう付けまたは製造での使用の前に研磨されてもよい。
【００５９】
１つまたは複数の実施形態を参照して本発明が記載されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、それらの要素に対して様々な変更が行われてよく、均等物が置き換えられてよいことが当業者なら理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるために、多くの修正が行われてよい。したがって、本発明は、本発明の遂行について考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。加えて、発明を実施するための形態において識別されたすべての数値は、あたかも正確な値および近似値が両方とも明示的に識別されたものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  コア
１２  容器
１４  ろう付け結合剤
２０  ミキサ
２２  被覆コア
３０  第１の粉末
３２  第２の粉末
３４  粉末組成物
４０  グリーンプリフォーム
５０  粉末被覆グリーンプリフォーム
５２  焼結炉
６０  ハイブリッド予備焼結プリフォーム
６２  焼結粉末組成物
７０  部品
８０  通路
９０  ろう付け接合部
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2020530065.tif 000006