JP2002361479A - ニッケル、コバルト、又は鉄をベースとする合金製部品のための拡散−ろう付け充填粉末 - Google Patents

ニッケル、コバルト、又は鉄をベースとする合金製部品のための拡散−ろう付け充填粉末

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】拡散ろう付け法に用いる粉末の提供 【解決手段】ニッケル、コバルト、又は鉄をベースとす
る合金Ａから製造された部品のための拡散−ろう付け充
填粉末であって、前記部品の適用部位に適合させた特異
的な機能特性を有する合金物質Ｂの粒子を含む拡散−ろ
う付け充填粉末。前記粒子は実質的に球状であり、外被
の形態として、それらの表面上に、ホウ素及びケイ素か
ら成る群から選択された少なくとも一つのフラクシング
元素を含む添加物を有する。これらの外被を形成する添
加物物質はまた前記粉末中にも遊離状態で存在する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に航空分野にお
ける、多結晶又は単結晶構造を持つ、ニッケル、コバル
ト、又は鉄をベースとする合金製部品のための、拡散−
ろう付け充填粉末（diffusion-brazing filler powde
r）に関する。また、本発明は、前記粉末から得られる
成形体充填物（compact fill-in）に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、工業用タービンやターボ機械の
ブレード等の作動条件は苛酷であって、特に、卓越した
高温酸化抵抗及び／又は卓越した腐食抵抗が、良好な耐
クリープ性等の良好な高温機械特性と供に要求されるこ
とから、ニッケル、コバルト、又は鉄をベースとする超
合金が用いられるようになった。組立部品の生産やオー
バーレイの修理を行うためには、標準的な溶接技術はこ
れらの物質には不適当であることがわかっており、しば
しば実行が不可能な複雑な加工操作が要求される。
【０００３】ある用途、特に、航空分野における部品の
修理においては、充填材は、Ｃｒ、Ａｌ、及びＹを含む
ＭＣｒＡｌＹ型（ここで、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、又はＦを
表す）の合金を用いて製造される。
【０００４】それ故に、拡散−ろう付け法がとられてき
た。これらの方法は、物質の冶金的な構造を大きく変え
ずに、化学的な見地及び構造上の見地からも均一な結合
を得ることを目的としている。これは、例えば、ＥＰ−
Ａ−０ ０７５ ４９７等に例示されている。
【０００５】オーバーレイの修理を行うためには、特
に、 ・修理すべき物質の化学組成に近い組成を持つ超合金粉
末 ・ホウ素又はケイ素等のフラクシング元素（fluxing el
ements）を重量比で２〜６％含むニッケル又はコバルト
をベースとする合金 を、アルゴン中で噴霧することで得られる２種の粉末の
混合物から成るいわゆる２成分ろう付け粉末（brazing
powder）を使用することが知られている。
【０００６】拡散−ろう付け法は、使用する超合金の融
点以下と成るように選択された、１０５０℃〜１２２０
℃の温度で実行される。前記操作温度においては、超合
金粉末は固形状態のままでいるが、フラクシング元素を
含んでいる粉末は液体になる。このことは、混合物の流
動性及び超合金粉末粒子のお互いへのろう付けを確実に
し、結果として高密度化されると供にフラクシング元素
の拡散によりろう付け温度で前記液体の接合部位（liqu
id joint）が等温凝固する。ろう付けした繋ぎ目とベー
ス金属の超合金との間の相互拡散は化学組成が均一にな
ることを確実にする。通常の加熱処理後に、拡散−ろう
付けにより上塗りされた部分は、その部品の基体物質の
高温機械的特性に非常に近い所望の高温機械的特性を有
する。更に、高温酸化耐性及び腐食耐性を改良するため
の公知の被膜も適用し得る。
【０００７】しかしながら、２成分粉末を用いる公知の
拡散−ろう付け法は、下記の制約や不利益を伴う： ・２粉末の混合操作は冗長で時間がかかる； ・混合物の化学組成を均一にする操作は難しくて行うの
に多くのチェックが必要であるが、当該操作は不可欠で
ある； ・混合物のいかなる分離も避けるためには特殊な貯蔵条
件が必要とされる； ・混合物中の２種の粉末の割合は、更に、オーバーレイ
の性質、また特に、修理すべき割れ目の幅に応じて調整
しなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、上述の欠点を有さず、また、特に、上記の型の拡散
−ろう付け法を実行するのに用いることができる充填粉
末を得ることである。
【０００９】本発明により、ニッケル、コバルト、又は
鉄をベースとする合金Ａから製造された部品に用いる拡
散−ろう付け充填粉末であって、前記部品の適用部位に
適合させた特異的な機能特性を持つ合金物質Ｂの粒子を
含んで成る拡散−ろう付け充填粉末が提供される。前記
粒子は実質的に球状であり、それらの表面上に外被の形
態としてホウ素及びケイ素から成る群から選択された少
なくとも一つのフラクシング元素を含む添加物を有す
る。外被を形成するこれら添加物物質はまた当該粉末中
にも遊離状態で存在する。
【００１０】前記充填粉末を、特に、昇温速度、温度、
及びホールド時間について特定の条件下での焼結加熱処
理サイクルにさらすことで、その微細構造は、微細孔の
均一な分布を有し、共晶相の数が非常に少なく、存在す
る共晶相は小さくて非クラスターでり、及び１つ以上の
フラクシング元素に基づく硬化相の微細分散を有する微
細構造と成り得る。従って、ニッケル、コバルト、又は
鉄をベースとする超合金Ａから製造された部品用の成形
体充填物（compact fill-in）を得ることができる。
【００１１】図１は、本発明による拡散−ろう付け充填
粉末の標本の走査型電子顕微鏡で得られた３５００倍の
顕微鏡写真を示している。
【００１２】図２は、本発明による充填粉末を用いて得
られた成形体充填物の微細構造を例示する顕微鏡写真を
示している。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明によるろう付け充填粉末の
構造は図１に示す顕微鏡写真でみることができる。粒子
１は合金Ａから成っており、それは、例えば、ニッケル
ベース合金であり得る。粒子１の表面上の外被を形成す
る添加物２は、ホウ素又はケイ素等の少なくとも一つの
フラクシング元素をベースとする合金から成る。合金粒
子１の間で遊離状態にある小粒子３も一つ以上のフラク
シング元素を含む前記合金から形成される。
【００１４】このように形成された粉末は、合金Ｂと一
つ以上のフラクシング元素を含む合金から成る粉末混合
物を、プラネタリ型、水平型、又は振動型の既知の任意
の型のボールミル内の容器に入れることによる、それ自
体既知の機械的合成技術で得られる。
【００１５】このようにして得られた充填粉末は、特に
航空分野において、ニッケル、コバルト、又は鉄をベー
スとする合金製の部品の製造又は修理において適用され
るいかなる拡散−ろう付け法にも使用することができ
る。これには、部品の連結、部品の割れ目やひびの充
填、又は部品の幾何学的な寸法を回復させる目的で部品
の表面を上塗りすることが含まれる。
【００１６】充填粉末は用途によっていろいろな方法で
適用できる。当該粉末は、添加物、特に既知の型のバイ
ンダを添加して直接使用することができる。この粉末
は、テープの形状に製造してから使用することもでき
る。
【００１７】注目すべきことに、本発明により、ある種
の用途において、特に部品の表面上塗りの場合には、充
填材は成形体充填物の形状として製造することができ
る。
【００１８】前記成型体充填物は、それ自体既知の製造
技術を用いて、特に焼結加熱処理サイクルで圧縮成形す
ることにより、上記粉末から得られる。
【００１９】特に、成形体充填物は、１１６０℃〜１２
００℃の温度で５分間〜１時間保持することで得られ
る。得られる部品の細孔量は４％以下である。
【００２０】図２に、得られた結果の例を示す。この結
果は、その微細構造によって注目すべきものである。当
該微細構造は、特に、制御された量の微細に分散したフ
ラクシング元素、特にホウ化物又はケイ化物をべースト
する硬化相５及び微細孔４の均一な分布を有している。
また、共晶相がないことも注目すべきである。
【００２１】本発明による充填粉末の使用全てにおい
て、連結か修理か上塗りのいずれであろうと、また、い
ずれの使用形態（バインダの添加による直接的使用、又
は、テープの形状若しくは成形体充填物の形状への中間
的加工処理後の使用）であろうと、ニッケル、コバル
ト、又は鉄をベースとする合金から製造された部品の使
用挙動（service behavior）が著しく改善されることが
証明された。
【００２２】部品上で、拡散−ろう付けして充填した領
域、又は結合させた領域においてみられる微細構造は、
本発明の充填粉末から得られる明らかな特性を示す。
【００２３】特に、細孔がほとんど存在せず、又は、存
在したとしても寸法が小さく、均一に分布し且つ非クラ
スターであることは注目すべきである。これは、部品に
おける断裂開始部位を排除したり減らしたりすることと
なり、それにより、金属疲労耐性に優れた部品が得られ
る。
【００２４】同様に、共晶相の数が少なく、寸法が小さ
く、且つ非クラスターであるので、部品の高温挙動が改
善される。
【００２５】更に、ホウ化物やケイ化物等の少なくとも
一つのフラクシング元素をベースとする硬化相が均一且
つ微細に分布しているので、結晶転位の移動が防止さ
れ、断裂の出現を遅延させることで金属疲労耐性が改善
される。
【００２６】これらの全ての条件は、高温且つ酸化／腐
食条件下での苛酷な環境下、特に航空分野、また、機械
的強度特性が望まれる場合に、部品の劣化に対する耐性
を改善する。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による拡散−ろう付け充填粉末
の標本の走査型電子顕微鏡で得られた３５００倍の顕微
鏡写真を示している。
【図２】図２は、本発明による充填粉末を用いて得られ
た成形体充填物の微細構造を例示する顕微鏡写真を示し
ている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチヤン・ミシエル フランス国、86100・シヤテルロー、リ ユ・アレクサンドル・デユマ、65 (72)発明者 フレデリク・ジヤコ フランス国、86100・シヤテルロー、リ ユ・デ・メザンジユ、８ Ｆターム(参考） 3G002 EA06 4K018 BA04 BA13 BC28 BD10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ニッケル、コバルト、又は鉄をベースと
    する合金Ａから製造された部品のための拡散−ろう付け
    充填粉末であって、前記部品の適用部位に適合させた特
    異的な機能特性を持つ合金物質Ｂの粒子を含んで成り、
    前記粒子は実質的に球状であり、それらの表面上に外被
    の形態としてホウ素及びケイ素から成る群から選択され
    た少なくとも一つのフラクシング元素を含む添加物を有
    し、外被を形成する前記添加物物質はまた当該粉末中に
    も遊離状態で存在する、前記粉末。
  2. 【請求項２】 合金Ｂが合金Ａと同一である、請求項１
    に記載の拡散−ろう付け充填粉末。
  3. 【請求項３】 合金Ｂが、Ｃｒ、Ａｌ、及Ｙを含んで成
    るＭＣｒＡｌＹ型（ここで、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、又はＦ
    を表す）の合金である、請求項１に記載の拡散−ろう付
    け充填粉末。
  4. 【請求項４】 ニッケル、コバルト、又は鉄をベースと
    する超合金Ａから製造された部品用としての成形体充填
    物であって、請求項１の充填粉末を、昇温速度、温度、
    及びホールド時間について特定の条件下での焼結加熱処
    理サイクルにさらすことで得られ、その微細構造が、微
    細孔の均一な分布及び１つ以上のフラクシング元素をベ
    ースとする硬化相の微細分散を有しているが、共晶相は
    有さない、成形体充填物。
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