JP6496482B2 - ろう付け方法 - Google Patents

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Description

本発明は、金属及び金属部品に関連する方法、材料及び製品に関する。より具体的には、本発明は、ろう付け方法、ろう付け配置及びろう付け物品に関する。
ろう付けは、２つの部品／材料を共に接合するのに有効な方法である。しかしながら、ろう付けは、表面の酸化及び／又は作業者の過失に起因して欠陥を生じる可能性がある。例えば、作業者が、誤った材料の量を使用し、ろう付けされた部品に望ましくない特性をもたらす場合がある。
加えて、ろう付け法は、ろう付けペーストのような特殊材料に左右される可能性がある。ろう付けペーストを用いると、ろう付け法が高価なものとなる。ろう付けペースト自体は、保存可能期間が短い場合があるので、例えば、ろう付け位置へのアクセスがペーストに限定される場合には特に、粘稠性、量及び位置を制御することは難しい。塗布されるろう付けペーストの量が少なすぎた場合には、部品を再加工することが必要となるか又は現場で故障する可能性がある。塗布されるろう付けペーストの量が多すぎた場合には、ろう付けペーストが部品の望ましくない区域に達し、現場での故障につながる可能性がある。加えて、ろう付けペーストの使用は、ろう付け法において不整合性を生じ、これにより製造又は補修中の非均一な部品をもたらす可能性がある。その上、ろう付けペーストの塗布が順序通りでない場合には、例えば、ろう付けペーストが意図せずに望ましくない場所に塗布された場合、廃棄部品となる可能性がある。
上記の欠点の１以上を生じないろう付け方法、ろう付け配置及びろう付け物品が、当該技術分野において望ましいことになる。
米国特許第７７８９２８８号明細書
例示的な実施形態では、ろう付け方法は、ろう付け配置を用いて物品をろう付けするステップを含む。ろう付け配置は、第１の融点を有する第１のろう付け材料と、第１の融点とは異なる第２の融点を有する第２のろう付け材料とを含む。第１のろう付け材料が第１のろう付け領域を形成し、第２のろう付け材料が第２のろう付け領域を形成する。
別の例示的な実施形態では、ろう付け配置は、第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料を含む。第１のろう付け材料は第１の融点を有し、第２のろう付け材料は第１の融点とは異なる第２の融点を有する。第１のろう付け材料が第１のろう付け領域を形成し、第２のろう付け材料が第２のろう付け領域を形成する。第１のろう付け材料は、物品の処理領域内に第１のろう付け材料を形成するように構成される。
別の例示的な実施形態では、ろう付け物品は、処理領域と、処理領域内に配置される第１のろう付けされる材料と、第１のろう付けされる材料と比べて物品から遠位に配置される第２のろう付けされる材料とを含む。第１のろう付けされる材料が第１のろう付け材料により形成され、第２のろう付けされる材料が第２のろう付け材料により形成され、第１のろう付け材料が第１の融点を有し、第２のろう付け材料が、第１の融点とは異なる第２の融点を有する。
本発明の他の特徴及び利点は、例証として本発明の原理を示す添付図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
本開示による例示的なろう付け方法のフロー図。 本開示の例示的なろう付け方法に従ってろう付けされるろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け配置の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け物品の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け物品の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け物品の概略図。 本開示の一実施形態に係る例示的なろう付け物品の概略図。
可能な限り、図面全体を通じて同じ要素を示すために同じ参照符号が使用される。
上記の欠点の１以上を生じない、例示的なろう付け方法、ろう付け配置及びろう付け物品が提供される。本開示の実施形態は、本明細書で開示される１以上の特徴を含まない方法及び物品と比べて、物品中の欠陥の低減を可能にし、材料の再加工の低減又は排除を可能にし、このような材料が無いか又は実質的に無いことによる、特殊材料（ろう付けペーストなど）の低減又は排除を可能にし、より均一な製造及び補修を可能にし又はこれらの組合せを可能にする。
図１は、本開示によるろう付け方法１００を示す。ろう付け方法１００は、配置ステップ（ステップ１０２）を含む。図２〜１６を参照すると、配置ステップ（１０２）は、ろう付けすべき物品２００などの対象物を所定の位置（真空チャンバ２０２内など）に調整及び配向するステップを含む。所定の配置は、例えば、ろう付けボール２１２（図２を参照）及び／又は粉体金属など、第１のろう付け材料３０２（図３〜１６を参照）及び第２のろう付け材料３０４（図３〜１６を参照）を有するろう付け配置２０４内に物品２００が配置された状態の好適な向きにある。物品２０は、あらゆる好適な構成要素である。一実施形態では、物品２００は、ブレード、ブレードのダブテール、シュラウド、ノズル、バケット又はこれらの組合せからなる群から選択された高温ガス経路タービン構成要素のような、タービンの構成要素である。例えば、一実施形態では、バケットの鋳造法による開口／アパーチャが方法１００に従って塞がれる。
第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、１以上の好適なろう付け構造体である。一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）であり、例えば、ＰＳＰろう付けボール、ＰＳＰチクレット、ＰＳＰフォイル、他の好適なＰＳＰ構造又はこれらの組合せがある。一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、各層内に異なる材料で層状にされる。
第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、ろう付け可能な好適な１種以上の材料である。第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４又は第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の層は、以下に掲げる組成の群から選択されたあらゆる組合せである。同様に、物品２００は、以下に掲げる組成の群から選択された組成物を有するあらゆる好適な材料を含む。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約５．４％〜約５．７％のＡｌ、約０．０６％〜約０．０９％のＣ、約８．０％〜約８．５％のＣｒ、最大約０．１％のＭｎ（有り又は無しの場合がある）、最大約０．２５％のＳｉ（有り又は無しの場合がある）、不可避的不純物及び残部のＮｉである。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１３％〜約１５％のＣｒ、約９％〜約１１％のＣｏ、約３．２％〜約３．８％のＡｌ、約２．２％〜約２．８％のＴａ、約２．５％〜約３．０％のＢ、最大約０．１０％のＹ（有り又は無しの場合がある）、不可避的不純物及び残部のＮｉである。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約５％のＢ／Ｓｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約５％のＢ／Ｓｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約３％〜約１０％のＴｉ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約５％のＢ／Ｓｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約３％〜約１０％のＴｉ、約１％〜約３％のＴａ、約０．５％〜約３％のＺｒ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約５％のＢ／Ｓｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約３％〜約１０％のＴｉ、約１％〜約１５％のＣｏ及び残部のＮｉである。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約２％のＢ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約３％〜約１０％のＴｉ、約１％〜約３％のＴａ、約０．５％〜約３％のＺｒ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約２％〜約５％のＳｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約３％〜約１０％のＴｉ、約１％〜約３％のＴａ、約０．５％〜約３％のＺｒ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１０％〜約１５％のＰｄ、約３％〜約５％のＳｉ、約１５％〜約２８％のＴｉ、約１０％〜約１８％のＺｒ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１２％〜約２０％のＰｄ、約０．１％〜約５％のＢ／Ｓｉ、約２％〜約１６％のＡｌ、約７％〜約１５％のＣｒ、約０．５％〜約２．５％のＴａ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約６．４％のＡｌ、約９．３％のＣｏ、約１５．６％のＣｒ、約０．９％のＭｏ、約１．０％のＴａ、約６％のＴｉ、約１．３％のＷ、約０．５％のＣ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１５％〜約０．１９％のＣ、約１３．７％〜約１４．３％のＣｒ、約９．０％〜約１０．０％のＣｏ、約４．８％〜約５．２％のＴｉ、約２．８％〜約３．２％のＡｌ、約３．７％〜約４．３％のＷ、約３．７％〜約４．３％のＭｏ（約７．７％の最小Ｗ及びＭｏの組合せ）及び残部のＮｉである。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、最大約０．０２％〜約０．０５％のＣ（又はより具体的には、０％のＣ）、約８％〜約２３％のＣｒ（又はより具体的には、約１４．８％〜約１５．８％のＣｒ、もしくは約１５．３％のＣｒ）、約４％〜約１８％のＣｏ（又はより具体的には、約９．５％〜約１１．０％のＣｏ、もしくは約１０．２５％のＣｏ）、約１．５％〜約６．０％のＴａ（又はより具体的には、約３．０％〜約３．８％のＴａ、もしくは約３．４％のＴａ）、約１．０％〜約６．０％のＡｌ（又はより具体的には、約３．２％〜約３．７％のＡｌ、もしくは３．４５％のＡｌ）、約０．３％〜約１．５％のＢ（又はより具体的には、約０．８％〜約１．２％のＢ、もしくは１．０％のＢ）、約２．０％〜約６．０％のＳｉ（又はより具体的には、約３．５％〜４．１％のＳｉ、もしくは約３．８％のＳｉ）、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１１．４５％〜約１２．０５％のＣｏ、約６．６％〜約７．０％のＣｒ、約５．９４％〜約６．３％のＡｌ、約１．３％〜約１．７％のＭｏ、約４．７％〜約５．０％のＷ、約６．２％〜約６．５％のＴａ、約２．６％〜約３．０％のＲｅ、約１．３％〜約１．７％のＨｆ、約０．１０％〜約０．１４％のＣ、最大約０．０２％のＴｉ残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１３％〜約０．１９％のＣ、約１３．７％〜約１４．３％のＣｒ、約９．０％〜約１０．０％のＣｏ、約４．６％〜約５．２％のＴｉ、約２．８％〜約３．２％のＡｌ、約０．５％〜約０．８％のＢ、約４．２％〜約４．８％のＳｉ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、最大約０．０１％のＣ、約１８．５％〜約１９．５％のＣｒ、最大約０．０３％のＢ、約９．８％〜約１０．３％のＳｉ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約８％〜約２３％のＣｒ、約４％〜約１８％のＣｏ、約１．５％〜約６．０％のＴａ、約１．０％〜約６．０％のＡｌ、約０．３％〜約１．５％のＢ、約２．０％〜約６．０％のＳｉ、最大約０．２％のＣ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１５％〜約０．１９％のＣ、約１３．７％〜約１４．３％のＣｒ、約９．０％〜１０．０％のＣｏ、約４．８％〜約５．２％のＴｉ、約２．８％〜約３．２％のＡｌ、約３．７％〜約４．３％のＷ、約３．７％〜約４．３％のＭｏ（又はより具体的には、約７．７％のＷ及びＭｏの組合せよりも多い）、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１０％〜約０．１４％のＣ、約６．６％〜約７．０％のＣｒ、約１１．４５％のＣｏ、最大約０．２％のＴｉ、約６．２％〜約６．５％のＴａ、約５．９４％〜約６．３％のＡｌ、約４．７％〜約５．０％のＷ、約１．３％〜約１．７％のＭｏ、約１．３％〜約１．７％のＨｆ、約２．６％〜約３．０％のＲｅ残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．０１〜約０．０３％のＣ、約７．４％〜約７．８％のＣｒ、約２．９％〜約３．３％のＣｏ、約５．３％〜約５．６％のＴａ、約７．６％〜約８．０％のＡｌ、約３．７％〜約４．０％のＷ、約０．０１％〜約０．０２％のＢ、約０．１２％〜約０．１８％のＨｆ、約１．５％〜約１．８％のＲｅ、約０．５％〜約０．６％のＳｉ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、最大約０．０５％のＣ、約１４．８％〜約１５．８％のＣｒ、約９．５％〜約１１．０％のＣｏ、約３．０％〜約３．８％のＴａ、約３．２％〜約３．７％のＡｌ、約２．１％〜約２．５％のＢ残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、最大約０．０１％のＣ、約１８．５％〜約１９．５％のＣｒ、最大約０．０３％のＢ、約９．８％〜約１０．３％のＳｉ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約５０．２５％のＮｉ、約４２％のＦｅ、約４．５％のＳｉ、約３．２５％のＢ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１５．０％〜約１７．０％のＭｏ、約１４．５％〜約１６．５％のＣｒ、約４．０％〜約７．０％のＦｅ、約３．０％〜約４．５％のＷ、最大約２．５％のＣｏ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約９％〜約１１％のＣｏ、約７％〜約９％のＣｒ、約９％〜約１１％のＷ、約２．５％〜約３．５％のＴａ、約５％〜約６％のＡｌ、約０．５％〜約１．５％のＴｉ、約０．６％〜約０．８％のＭｏ、約１．３％〜約１．７％のＨｆ、約０．０３％〜約０．０８％のＺｉ、約０．０１％〜約０．０２％のＢ、約０．１３％〜約０．１７％のＣ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１９％〜約２１％のＣｒ、約２．５％〜約３．５％のＴａ、約２．５％〜約３．５％のＢ、約０．００３％〜約０．００５％のＹ残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１％のＣ、約２２％のＣｒ、約９％のＭｏ、約０．５％のＷ、約１％のＣｏ、約１９％のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約０．１％のＣ、約２２％のＣｒ、約２％のＭｏ、約１４％のＷ、約０．３％のＡｌ、約０．５％のＭｎ、約０．４％のＳｉ、約０．０２％のＬａ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１０％のＷ、約１０％のＣｏ、約８％のＣｒ、約５％のＡｌ、約３％のＴａ、約１％のＨｆ、約１％のＴｉ、約０．７％のＭｏ、約０．２％のＣ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１５．０％〜約１７．０％のＭｏ、約１４．５％〜約１６．５％のＣｒ、約４．０％〜約７．０％のＦｅ、約３．０％〜約４．５％のＷ、最大約２．５％のＣｏ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１６％のＣｒ、約１６．５％のＭｏ、約４％のＷ、約５．５％のＦｅ、約１％のＣｏ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１９％〜約２１％のＣｒ、約２．５％〜約３．５％のＴａ、約２．５％〜約３．５％のＢ、約０．００３％〜約０．００５％のＹ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４の組成は、重量で、約１９．７％のＣｒ、約３．１％のＴａ、約３．１％のＢ、約０．００１％のＹ、残部のＮｉ及び不可避不純物である。
加えて又は代替の組成として、第１のろう付け材料３０２、第２のろう付け材料３０４、物品２００の材料、追加のろう付け材料用の材料（第３のろう付け材料又は第４のろう付け材料）、或いは、これらの組合せは、好適な特性及び／又は特徴に基づいて異なる。好適な特性は、限定ではないが、融点、ミクロ組織、密度、所与の温度での粘度（液体状態時）、粘性（液体状態時）、延性、耐疲労性、接着性、沸点及び／又は昇華特性、量及び／又は体積、溶液濃度、液体から固体への拡散率、固体への拡散距離又はこれらの組合せを含む。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び第２のろう付け材料３０４は、融点が、約５０℃、１００℃、１５０℃、約５０℃〜約１００℃、約５０℃〜約１５０℃、約１００℃〜約１５０℃又は好適な組合せ、部分的組合せ、範囲又は部分的範囲で異なる。一実施形態では、第１のろう付け材料３０２又は第２のろう付け材料３０４は、約１１００℃〜約１１５０℃、約１１２０℃〜約１１３０℃、約１１２２℃又は好適な組合せ、部分的組合せ、範囲又は部分的範囲の融点を有する。一実施形態では、第１のろう付け材料３０２又は第２のろう付け材料３０４は、約１４００℃〜約１５００℃、約１４２５℃〜約１４７５℃、約１４４０℃〜約１４６０℃、約１４５３℃又は好適な組合せ、部分的組合せ、範囲又は部分的範囲の融点を有する。
一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び第２のろう付け材料３０４は、ろう付け配置２０４内の量及び／又は体積が異なる。好適な体積比は、限定ではないが、第１のろう付け材料３０２が約９５％及び第２のろう付け材料３０４が約５％、第１のろう付け材料３０２が約９０％及び第２のろう付け材料３０４が約１０％、第１のろう付け材料３０２が約８０％及び第２のろう付け材料３０４が約２０％、第１のろう付け材料３０２が約７５％及び第２のろう付け材料３０４が約２５％、第１のろう付け材料３０２が約７０％及び第２のろう付け材料３０４が約３０％、第１のろう付け材料３０２が約６０％及び第２のろう付け材料３０４が約４０％、第１のろう付け材料３０２が約５０％及び第２のろう付け材料３０４が約５０％、第１のろう付け材料３０２が約４０％及び第２のろう付け材料３０４が約６０％、第１のろう付け材料３０２が約３０％及び第２のろう付け材料３０４が約７０％、第１のろう付け材料３０２が約２５％及び第２のろう付け材料３０４が約７５％、第１のろう付け材料３０２が約２０％及び第２のろう付け材料３０４が約８０％又は好適な組合せ、部分的組合せ、範囲又は部分的範囲を含む。
図３に示すように、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４を囲んで構成される。別の実施形態では、図４に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４により囲まれる。
図５に示すように、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４と等しいか又は実質的に等しい量及び／又は体積であり、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００から遠位の位置にあるように構成される。別の実施形態では、図６に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００により近位に配置される。
図７に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４よりも小さい量及び／又は体積、例えば、約１／３〜約２／３の体積比であり、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００に対して近位又は遠位の位置にあるように構成される。別の実施形態では、図８に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４よりも大きい量及び／又は体積、例えば、約１／３〜約２／３の体積比であり、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００に対して近位又は遠位の位置にあるように構成される。
図９〜１０を参照すると、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、第１のろう付け材料３０２及び第２のろう付け材料３０４がろう付け配置２０４の対向する側部上にあり、例えば、ろう付け配置２０４において、等しい又は実質的に等しい比（図示せず）、約１／３が第１のろう付け材料３０２で約２／３が第２のろう付け材料３０４である体積比（図９を参照）、約１／３が第２のろう付け材料３０４で約２／３が第１のろう付け材料３０２である体積比（図１０を参照）又は他の好適な体積比であるように構成される。
図１１に示すように、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４と等しい又は実質的に等しい量及び／又は体積であり及び／又は第１のろう付け材料３０２は、ろう付け配置２０４において均質又は実質的に均質に第２のろう付け材料３０４全体に分散されている。或いは、図１２に示すように、一実施形態では、第２のろう付け材料３０４と等しい又は実質的に等しい量及び／又は体積であり及び／又は第２のろう付け材料３０４は、ろう付け配置２０４において均質又は実質的に均質に第１のろう付け材料３０２全体に分散されている。
図１３に示すように、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、ろう付け配置２０４において第２のろう付け材料３０４と等しい又は実質的に等しい量及び／又は体積である。第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４と非均質に分散されており、第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００から遠位でより高濃度になっている。別の実施形態では、図１４に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４と非均質に分散されており、ろう付け配置２０４において、第１のろう付け材料３０２が、第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００に近位でより高濃度になっている。
図１５に示すように、一実施形態では、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４よりも少ない量及び／又は体積であり、例えば、約１／３〜約２／３の体積比であり、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００に対してより近位又は遠位に配置されて非均質に分散されている。別の実施形態では、図１６に示すように、第１のろう付け材料３０２は、第２のろう付け材料３０４よりも多い量及び／又は体積であり、例えば、約１／３〜約２／３の体積比であり、ろう付け配置２０４において第１のろう付け材料３０２が第２のろう付け材料３０４と比べて物品２００に対してより近位又は遠位にあるように非均質に分散されている。
再度図１を参照すると、ろう付け方法１００は更に、例えば、真空チャンバ２０２に真空を加えるステップ（ステップ１０４）を含む。一実施形態では、真空チャンバ２０２は、所定の圧力範囲内、例えば、約１０-1ｔｏｒｒ〜約１０-7ｔｏｒｒで作動する。所定の圧力範囲は、物品２００中の酸素を低減する圧力を下回る。例えば、一実施形態では、物品２００は酸化クロムを含む。この実施形態では、物品２００は、約１０-1ｔｏｒｒを下回る圧力でろう付けされる。一実施形態では、物品２００は、ニッケル系合金であり、約約１０-4ｔｏｒｒを下回る圧力でろう付けされる。別の実施形態では、アルゴン、窒素又は水素との分圧環境が使用される。
ろう付け方法１００は更に、例えば、真空チャンバ２０２、物品２００、ろう付け配置２０４、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４、或いは好適な組合せに所定の圧力で熱を加えることによる加熱ステップ（ステップ１０６）を含む。加熱ステップ（ステップ１０６）は、真空チャンバ２０２内の何れか及び／又は全ての露出表面上の酸素を清浄化し除去する。ろう付け施工温度に達すると、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４が施工される。
ろう付け材料施工温度は、好適な温度であり、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４に対応する。一実施形態では、ろう付け施工温度は、ろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約−１８℃（０°Ｆ）〜約９３℃（２００°Ｆ）、ろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約１０℃（５０°Ｆ）〜約３８℃（１００°Ｆ）、ろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約３８℃（１００°Ｆ）〜約９３℃（２００°Ｆ）、ろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約３８℃（１００°Ｆ）〜約６６℃（１５０°Ｆ）、ろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約６６℃（１５０°Ｆ）〜約９３℃（２００°Ｆ）、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る−１８℃（０°Ｆ）、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約１０℃（５０°Ｆ）、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約３８℃（１００°Ｆ）、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約６６℃（１５０°Ｆ）、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４のろう付け温度を下回る約９３℃（２００°Ｆ）、全ての酸化部分を解消する温度より高く且つ下回る圧力で、全ての汚染物を蒸発させる温度より高く且つ下回る圧力で又は好適な組合せ又は部分的組合せである。
ろう付け材料の施工（ステップ１０８）中、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、例えば、重力によりろう付け配置２０４内から物品２００に位置が変わる。一実施形態では、物品２００は、１以上の凹部、１以上の割れ目、１以上の亀裂、１以上の継ぎ目、１以上の不揃いの当接部、他の好適な特徴部又はこれらの組合せなどの処理領域２０８を含む。第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４は、処理領域２０８の全て又は一部に接触及び／又は充填する。一実施形態では、処理領域２０８は、酸化物を形成することなく同様の領域を処理することができなかったこれまでの技術と比べて、酸化物改質が僅か又は全くなしで処理される。
ろう付け材料の施工（ステップ１０８）が起こると、物品２００のろう付けステップ（ステップ１１０）が行われる。ろう付けステップ（ステップ１１０）は、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４が処理領域２０８の一部又は全てへの溶融及び／又は融合することに基づき、ろう付け施工温度を上回るろう付け温度で行われる。一実施形態では、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４がニッケル系ろう付け合金であり、ろう付け施工温度は、約８７１℃（１６００°Ｆ）〜１２６０℃（２３００°Ｆ）
再度図２を参照すると、ろう付けステップ（ステップ１１０）に基づいてろう付け領域２０６が形成される。ろう付け領域２０６は、第１のろう付け材料３０２（図３〜１６を参照）及び／又は第２のろう付け材料３０４（図３〜１６を参照）、並びに含まれる他のろう付け材料から形成される。不純物又は他の材料（第１のろう付け材料３０２又は第２のろう付け材料３０４のような）からの蒸気２１０は、ろう付けステップ（ステップ１１０）中にろう付け配置２０４から除去される。
ろう付け領域２０６は、第１のろう付け材料３０２及び／又は第２のろう付け材料３０４に基づいた材料、耐疲労性、接着力、ミクロ組織、耐温度性又は他の特性及び／又は特徴を含む。一部の実施形態では、ろう付け領域２０６は、第１のろう付け材料３０２及び第２のろう付け材料３０４から形成された１以上の層を含む。一実施形態では、ろう付け領域２０６は、１０ｋｓｉを上回る剪断及び引張強度及び／又はろう付け温度を下回る１０９０℃（１９９４°Ｆ）又は１００℃（２１２°Ｆ）の使用温度能力を有する。
図１７に示すように、一実施形態では、ろう付け領域２０６は、第２のろう付け領域４０４（第２のろう付け材料３０４のろう付け）に等しい又は実質的に等しい体積及び／又は量の第１のろう付け領域４０２（第１のろう付け材料３０２のろう付け）を含む。一実施形態では、第１のろう付け領域４０２は、物品２００の処理領域２０８内及び／又は物品２００に当接して配置される第２のろう付け領域４０４と比較して、物品２００から遠位に配置される。代替として、図１８に示すように、一実施形態では、ろう付け領域２０６は、処理領域２０８内及び／又は物品に当接する第１のろう付け領域４０２と、第１のろう付け領域４０２と比べて物品２００から遠位に位置する第２のろう付け領域４０４とを含む。
図１９に示すように、一実施形態では、ろう付け領域２０６は、第２のろう付け領域４０４（第２のろう付け材料３０４のろう付け）よりも大きい量及び／又は体積比（１／３〜２／３など）の第１のろう付け領域４０２（第１のろう付け材料３０２のろう付け）を含む。別の実施形態では、第１のろう付け領域４０２は、第２のろう付け領域４０４と比べて物品２００に対して近位又は遠位に配置される。或いは、図２０に示すように、一実施形態では、ろう付け領域２０６は、第２のろう付け領域４０４（第２のろう付け材料３０４のろう付け）よりも小さい量及び／又は体積比（１／３〜２／３など）の第１のろう付け領域４０２（第１のろう付け材料３０２のろう付け）を含む。別の実施形態では、第１のろう付け領域４０２は、第２のろう付け領域４０４と比べて物品２００に対して近位又は遠位に配置される。
ろう付けステップ（ステップ１１０）の後、物品２００は更に、好適な方法で配置及び／又は処理される。例えば、別の実施形態では、物品２００は、例えば、研削、研磨、コーティング、その他の処理又はこれらの組合せによって仕上げ加工される。加えて又は代替として、一実施形態では、物品２００は、例えば、同様の物品と置き換えることにより、ガスタービン、風力タービン、蒸気タービン、燃焼システム又は他の好適なシステムなどのシステム内に配置することにより、もしくはこれらの組合せによって配置される。加えて又は代替として、物品２００は、例えば、試験すべき追加の領域を識別する及び／又は処理領域２０８が割れ目などの望ましくない特徴部及び／又は改質酸化物もしくはこれらの組合せが存在しないかどうかを識別するための分析技術によって分析的に試験される。
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ且つ本発明の要素を均等物で置き換えることができる点は理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになるものとする。

Claims (12)

  1. ろう付け配置を用いて物品をろう付けするステップを含むろう付け方法であって、前記ろう付け配置が、第１の融点を有する第１のろう付け材料と、第１の融点とは異なる第２の融点を有する第２のろう付け材料とを含んでいて、第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料の一方が予備焼結プリフォームであって、第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料の一方がニッケル系合金であり、第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料の他方の一部が不純物と共に蒸発して除去され、低圧チャンバ内での加熱により、第１のろう付け材料が第１のろう付け領域を形成し、第２のろう付け材料が第２のろう付け領域を形成し、第１のろう付け材料が、前記物品の処理領域内に第１のろう付け領域を形成するよう構成されている、ろう付け方法。
  2. 前記処理領域が、１以上の割れ目、１以上の亀裂、１以上の継ぎ目、１以上の不揃いの当接部又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のろう付け方法。
  3. 前記処理領域が開口である、請求項１又は請求項２記載のろう付け方法。
  4. 第１のろう付け領域が、改質酸化物が実質的に存在しないように形成される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のろう付け方法。
  5. 第１のろう付け領域が、改質酸化物が存在しないように形成される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のろう付け方法。
  6. 前記ろう付け配置が、第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料を含む予備焼結プリフォームを含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のろう付け方法。
  7. 第１のろう付け材料が、約１１００℃〜約１１５０℃の融点を有する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のろう付け方法。
  8. 第２のろう付け材料が、約１４００℃〜約１５００℃の融点を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のろう付け方法。
  9. 第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料が、組成、ミクロ組織、密度、所与の温度での粘度、粘性、延性、耐疲労性、接着性、沸点、昇華特性、量、体積及び濃度の点で異なる、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載のろう付け方法。
  10. ａ）第１のろう付け材料が、第１のろう付け材料が第２のろう付け材料を囲むように構成されるか、又は
    ｂ）第１のろう付け材料が第２のろう付け材料と比べて前記物品から遠位に配置されるか、又は
    ｃ）第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料が、前記ろう付け配置の対抗する側部上に配置されるか、又は
    ｄ）第１のろう付け材料が、第２のろう付け材料全体にわたって均質又は実質的に均質に分散されるか、又は
    ｅ）第１のろう付け材料が、第２のろう付け材料に対して非均質に分散されるか、又は
    ｆ）第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料が、複数のろう付け層を形成するか、又は
    ｇ）第２のろう付け領域が、第１のろう付け領域と比べて前記物品から遠位に配置される、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載のろう付け方法。
  11. 第１のろう付け材料及び第２のろう付け材料が、等しい又は実質的に等しい体積比である、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のろう付け方法。
  12. 前記物品が、高温ガス経路タービン構成要素、ブレード、ダブテール、シュラウド、ノズル、バケット及びこれらの組合せからなる群から選択された構成要素の一部である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載のろう付け方法。
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