JP7171201B2 - 製造物品および方法 - Google Patents

製造物品および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7171201B2
JP7171201B2 JP2018020626A JP2018020626A JP7171201B2 JP 7171201 B2 JP7171201 B2 JP 7171201B2 JP 2018020626 A JP2018020626 A JP 2018020626A JP 2018020626 A JP2018020626 A JP 2018020626A JP 7171201 B2 JP7171201 B2 JP 7171201B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
brazing
metal powder
components
brazing film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018020626A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018188727A (ja
Inventor
デチャオ・リン
デビッド・ビンセント・ブッチ
スリカーンス・チャンドルドゥ・コッティリンガム
ヤン・ツイ
デビッド・エドワード・シック
エリック・アイシャー・マコーネル
デビッド・アレン・シングレタリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2018188727A publication Critical patent/JP2018188727A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7171201B2 publication Critical patent/JP7171201B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233—Sheets, foils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233—Sheets, foils
    • B23K35/0238—Sheets, foils layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3046—Co as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

本発明は、表面処理された物品、および付加製造によって少なくとも部分的に形成される表面処理された物品を製造する方法に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、タービンエンジンの燃焼器構成要素のような構成要素および物品、さらに具体的には、性能向上および部品寿命の延長のために表面粗さを減少させる表面処理を有する、マイクロミキサ管およびそのアセンブリに関する。
金属付加製造方法により、製造者は従来の機械加工および鋳造技術を用いて製造されたものより優れていることが多い最終使用金属物品を作製することができる。これらの方法はまた、従来の方法では製造することができない部品の製造を可能にし得る。また、方法には製造コストを大幅に削減できるという利益がある。これらの物品は、最終使用のために設置されると、軽量、高強度、および正確なフィット感の１つまたは複数により低コスト化に貢献する。タービン、特にガスまたは蒸気タービンに関しては、たとえば、高温ガス経路構成要素、シュラウド、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、およびシールからなる群から選択されるタービン構成要素を含む、様々な構成要素またはその一部を付加製造することができる。いくつかの特定の例では、燃焼器構成要素および高温ガス経路構成要素は、付加プロセスによって製造することができ、これらに限定されないが、ノズルバー、マイクロミキサプレナム、燃焼フレックスチップ、およびマイクロチャネル冷却シュラウドを含む、広範な後加工を必要としない複雑な幾何学的形状を形成することを可能にする。
付加製造で実現される多くの利益が存在するが、いくつかの従来の製造技術とは対照的に、付加製造される物品は、洗練されていないか滑らかさが劣る表面特徴を有し得る。付加製造プロセスの一部のアーチファクトは、粗く不規則な表面を含み、亀裂、隙間および他の欠陥を含むか、または含み易い。このように、付加製造によって多くの利点を達成することができるが、得られる粗い表面が流れの力学と漏れの両方の点で性能に悪影響を及ぼすことがあり、場合によっては、隙間や亀裂により流れの完全性が損なわれて部品が使用できなくなるという欠点がある。製造プロセスのこの側面は、コストに関連するいくつかの利益を少なくとも部分的に回避し、また、製造物品の微細構造および複雑な幾何学的形状の保存に悪影響を及ぼし得る後加工手順を必要とする。
したがって、付加製造された物品の構造的特徴を明らかに変更することなく、表面粗さを減少させる後加工処理の必要性が当該技術分野において存在する。
本発明の一態様によれば、物品は、表面処理を有する付加形成された構成要素または構成要素の一部を含み、表面処理は、少なくとも１つのろう付けフィルムを含む。形成された構成要素または一部は、たとえば、１つまたは複数の様々な金属粉末などの材料の連続的に接合された層を含み、表面処理は、少なくともろう付けされたコーティングを含む。ある特定の実施形態では、金属粉末は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびそれらの組み合わせのうちの１つから選択される。いくつかの例示的な実施形態では、印刷された構成要素の材料は、ＣｏＣｒＭｏ（Ｃｏ－２８Ｃｒ－６Ｍｏ）およびＨａｙｎｅｓ２８２（Ｎｉ－２０Ｃｒ－１０Ｃｏ－８Ｍｏ－１．５Ａｌ－２Ｔｉ）から選択され、ろう付けされたコーティングは、ニッケルおよびコバルト基超合金、合金ならびにそれらの組み合わせを含む、金属合金および超合金で形成される。様々な実施形態において、構成要素またはその一部は、タービン構成要素、およびいくつかの特定の実施形態では、たとえば、ノズルバー、マイクロミキサ管または燃焼フレックスチップなどの燃焼器構成要素から選択することができる。
本発明の別の態様によれば、構成要素またはその一部を製造するための方法は、金属粉末の少なくとも一部を接合するのに十分な温度に加熱された少なくとも１つの金属粉末を提供するステップを含み、プロセスは、複数の層を形成するために反復される。ある特定の実施形態では、金属粉末は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される様々な金属粉末の１つまたは複数から選択される。方法は、付加製造された構成要素または構成要素の一部の内部および外部表面の１つまたは複数のすべてまたは少なくとも一部に表面処理を適用することをさらに含み、処理は、ろう付けされたコーティングを形成するためにろう付け合金の適用を含み、方法は、随意的に、構成要素またはその一部に直接隣接する少なくとも１つのボンディングコート層を適用することをさらに含み、その上にろう付けされた層が適用される。方法は、随意的に、耐腐食性合金および耐摩耗性合金の１つまたは複数の少なくとも１つの追加の層を適用することを含む。様々な実施形態において、構成要素またはその一部は、タービン構成要素、およびいくつかの特定の実施形態では、たとえば、ノズルバー、マイクロミキサ管または燃焼フレックスチップなどの燃焼器構成要素から選択することができる。
本発明の他の特徴および利点は、以下の好ましい実施形態のさらに詳細な説明を、本発明の原理を例として示している添付の図面と併せて検討することにより、明らかになるであろう。
本開示の一実施形態による、処理された部分の概略図である。
平滑性が向上した処理表面を有する構成要素またはその一部を含む物品、およびその製造方法が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される特徴の１つまたは複数を使用しない構成要素および方法と比較して、製造プロセスのアーチファクトである表面欠陥の解決を達成することができる付加製造された構成要素およびその一部を提供し、冷却孔および他の構成要素の構造的特徴の平滑化を達成し、構成要素の耐食性、耐酸化性および耐熱性を向上させ、部品の動作寿命を延長させ、後加工の必要性を最小限に抑え、構成要素がより効率的になることを可能にし、より安価な基礎部品材料の使用を可能にし、向上した流量を達成し、印刷された構成要素の漏れを低減または排除し、およびこれらの組み合わせを提供する。さらに、本開示によれば、流れ要件を満たすことができない構成要素は、熱間静水圧プレスおよび押出ホーニングのような他の方法によって適切に修復することができない適切な表面特性を達成するために加工されてもよい。
本開示によれば、構成要素またはその一部、たとえば燃焼器構成要素の表面平滑性を向上または改善するための方法が提供される。本明細書に開示される方法の１つまたは複数に従って形成された構成要素またはその一部は、内部および外部の１つまたは複数である任意の構成要素表面を含む。様々な実施形態によれば、構成要素は、たとえば、直接金属レーザ溶融（「ＤＭＬＭ」）により作製された構成要素などの様々な付加製造方法の１つまたは複数によって形成される。構成要素の代表的な例は、これらに限定されないが、燃焼器、燃焼ライナ、トランジションピース、高温ガス経路構成要素、シュラウド、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シール、およびそれらの組み合わせの任意の１つまたは複数を含む、付加製造された（たとえば、ＤＭＬＭによって）ガスまたは蒸気タービン構成要素を含む。いくつかの例では、構成要素は、ハニカム、バケットチップ、シール、およびフィンを含む。いくつかの特定の例では、燃焼器構成要素および高温ガス経路構成要素は、付加プロセスによって製造することができ、これらに限定されないが、ノズルバー、マイクロミキサプレナム、燃焼フレックスチップ、およびマイクロチャネル冷却シュラウドを含む、広範な後加工を必要としない複雑な幾何学的形状、特にマイクロチャネルおよび冷却のための他の複雑な内部通路を有する構成要素を形成することを可能にする。
いくつかの特定の例では、表面処理は、これに限定されないが、少なくとも１，５００°Ｆの温度のような高温にさらされる構成要素表面に特に適している。いくつかの特定の実施形態では、適切な構成要素は、高温ガス経路構成要素、燃焼構成要素、およびいくつかの特定の実施形態では、たとえば、ノズルバー、マイクロミキサ管、または燃焼フレックスチップ、ならびにそれらの様々な組み合わせから選択される燃焼器構成要素を含む。たとえば、１つの適切な構成要素は、火炎接触面である高温表面を有するマイクロミキサ管アセンブリを含む。
本開示によれば、構成要素またはその一部は、付加または「三次元」印刷プロセスによって形成される。付加製造された構成要素または一部は、ろう付け被膜の適用によってさらに加工され、被覆は、特に支持基板と直接接触しない構成要素部分に見られる典型的な粗い表面仕上げおよび表面欠陥を克服するために設けられ、未処理のものは、粗さに関連する隙間に起因する漏れを含む性能問題を引き起こす可能性がある。方法によれば、ろう付け被膜は、任意の適切なろう付け技術によって提供される。
付加製造方法は、一般に、ネットまたはニアネット形状構造を製造および／または形成するためのいずれかの製造方法を含む。本明細書で使用する場合、「ニアネット」という語句は、構造、たとえば構成要素が、構造の最終的な幾何学的形状およびサイズと酷似した幾何学的形状およびサイズで形成され、付加方法後に機械加工および加工処理をほとんどまたは全く必要としないことを指す。本明細書で使用する場合、「ネット」という語句は、機械加工および加工処理を必要としない幾何学的形状およびサイズで形成される構造を指す。付加製造方法によって形成された構造は、これらに限定されないが、正方形、長方形、三角形、円形、半円、楕円、台形、八角形、ピラミッド形、そこに形成された特徴を有する幾何学的形状、いずれかの他の幾何学的形状、またはそれらの組み合わせなどの任意の適切な幾何学的形状を含む。たとえば、付加方法は、冷却特徴部を形成することを含むことができる。
一般に、付加製造プロセスは、支持体または基板／基部上の選択された領域に材料を分布させ、レーザもしくは電子ビーム、または同等のプロセスで材料を選択的に溶融または焼結することを含む。所定の設計ファイルまたは三次元ファイルの二次元スライスを、たとえば、構成要素または一部の形成のためのコンピュータ支援設計プログラムから利用することができる。材料は、霧化粉末の形態であってもよい。付加製造、または三次元印刷のプロセスの例は、これらに限定されないが、ＤＭＬＭ、直接金属レーザ焼結（「ＤＭＬＳ」）、選択的レーザ焼結（「ＳＬＳ」）、選択的レーザ溶融（「ＳＬＭ」）、および電子ビーム溶融（「ＥＢＭ」）のような当業者に公知のプロセスを含む。本明細書で使用する場合、「三次元印刷プロセス」という用語は、材料を層ごとに積み重ねることを含む上述のプロセスならびに他の適切な現在または将来のプロセスを指す。三次元印刷プロセスに適した材料は、これらに限定されないが、プラスチック、熱可塑性プラスチック、金属、金属材料、セラミック材料、他の適切な材料、またはそれらの組み合わせを含むことができる。特定の例では、霧化粉末に適した材料は、これらに限定されないが、ステンレス鋼、工具鋼、コバルトクロム、チタン、ニッケル、アルミニウム、それらの合金、およびそれらの組み合わせを含むことができる。
したがって、本開示による構成要素または一部を製造する方法は、様々な例において、金属粉末を基板表面に塗布することと、金属粉末の少なくとも一部を接合して初期層を形成するのに十分な温度に金属粉末を加熱することと、形成された構成要素またはその一部を形成するために初期層の上に追加の層を順次形成することとを含む。金属粉末の加熱は、たとえば、集束エネルギー源を金属粉末の方へ制御可能に誘導するなどの、任意の適切な方法を含む。適切な集束エネルギー源は、これらに限定されないが、レーザ装置、電子ビーム装置、またはそれらの組み合わせを含む。集束エネルギー源のパラメータは、形成された構成要素または一部を形成するために使用される金属粉末の材料および／または構築物の各層の所望の厚さに依存する。
いくつかの特定の実施形態では、金属粉末に適した材料は、これらに限定されないが、金属、金属合金、超合金、鋼、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル、コバルト、クロム、チタン、アルミニウム、またはそれらの組み合わせのような、付加製造によって接合することができる任意の材料を含む。たとえば、一実施形態では、金属粉末の材料は、これに限定されないが、７０Ｃｏ－２７Ｃｒ－３Ｍｏなどのコバルト（Ｃｏ）－クロム（Ｃｒ）－モリブデン（Ｍｏ）合金を含む。
いくつかの特定の実施形態では、霧化粉末の材料は、ニッケルおよびコバルト基超合金、ステンレスおよび合金鋼、ならびにチタン、アルミニウムおよびバナジウム合金を含む金属合金を含むことができる。コバルト基合金の適切な例は、Ｃｏ０．３９～０．４１、Ｃｒ０．１９～０．２１、Ｎｉ０．１４～０．１６、Ｆｅ０．１１３～０．２０５、Ｍｏ０．０６～０．０８、Ｍｎ０．０１５～０．０２５（Ｃｏ－Ｃｒ－Ｎｉ合金として市販されている）の式（質量％）を有することができる。ニッケル基合金の適切な例は、Ｎｉ０．５０～０．５５、Ｃｒ０．１７～０．２１、Ｆｅｂａｌａｎｃｅ、Ｍｏ０．０２８～０．０３３、Ｎｂ０．０４７５～０．０５５、Ｃｏ０．０１、Ｍｎ０．００３５、Ｃｕ０．００２～０．００８、Ａｌ０．００６５～０．０１１５、Ｔｉ０．００３（Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８として市販されている）の式（質量％）、またはＮｉｂａｌａｎｃｅ、Ｃｒ０．２０～０．２３、Ｆｅ０．０５、Ｍｏ０．０８～０．１０、Ｎｂ＋Ｔａ０．０３１５～０．０４１５、Ｃｏ０．０１、Ｍｎ０．００５、Ａｌ０．００４、Ｔｉ０．００４（Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５として市販されている）の式（質量％）を有することができる。チタン基合金の適切な例は、商標名Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖａおよびアルミニウム６０６１によって公知のものを含む。様々な非限定的な例において、構成要素は、任意の適切な材料、たとえば、ステンレス鋼、ニッケル基合金、鉄基合金、または任意の他の適切な金属もしくは金属材料を含むことができる。一実施形態では、構成要素またはその一部は、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｘなどのステンレス鋼および／またはニッケル基合金で形成され、前述の材料は、単なる例示であって限定ではないものとして本明細書で論じられている。いくつかの例示的な実施形態では、印刷された構成要素の材料は、ＣｏＣｒＭｏ（Ｃｏ－２８Ｃｒ－６Ｍｏ）およびＨａｙｎｅｓ ２８２（Ｎｉ－２０Ｃｒ－１０Ｃｏ－８Ｍｏ－１．５Ａｌ－２Ｔｉ）から選択される。
一旦形成されると、構成要素またはその一部は、ろう付けコーティングの適用によってさらに加工される。本明細書で使用される「ろう付け」「ろう付けする」「ろう付けフィルム」および「ろう付けコーティング」という用語は、マイクロミキサ管のような構成要素または一部の表面処理に関するものであり、プロセスは、接合材を含まず、むしろろう付け材料をマイクロミキサ管の表面に直接付着させて、得られるろう付けフィルムによって与えられる利益を達成するために行われることを理解されたい。
本発明によるいくつかの実施形態では、真空ろう付けの技術が使用される。本明細書で使用する場合、真空ろう付けは、清浄で優れたフラックスフリーの、高い完全性および強度のろう付け接合部および表面を設ける利点を提供するプロセスを意味し、指す。プロセスは、８ｘ１０－４ｔｏｒｒ以下の圧力で約１０～３０分の時間、真空チャンバ容器内で行われ、典型的には約１５００°Ｆ～約２３００°Ｆの範囲の温度均一性が連続的な熱下でワークピース上に維持され、それにより加熱および冷却サイクルが起こり得る他の方法によって導入され得る応力を低減または排除する。
したがって、１つの非限定的な例では、ろう付けは、８ｘ１０－４ｔｏｒｒ以下の圧力で、単一ステップの真空ろう付けとして達成され、ろう付け温度は、約１５００°Ｆ～約２３００°Ｆ、約１５００°Ｆ～約１８００°Ｆ、約２０００°Ｆ～約２３００°Ｆ、約１８００°Ｆ～約２３００°Ｆ、約１８００°Ｆ～約２１００°Ｆ、またはその中の任意の適切な組み合わせ、部分組み合わせ、範囲、もしくは部分範囲である。１つの非限定的な実施形態では、ろう付け時間は、約１分～約３０分、約５分～約３０分、約１５分～約３０分、約２０分～約３０分、約１０分、約１５分、約２０分、約３０分、またはその中の任意の適切な組み合わせ、部分組み合わせ、範囲、もしくは部分範囲である。
ここで図面を参照すると、図１は、本開示に従って処理された構成要素１００の一部を示す概略図である。この代表的な例によれば、表面処理１２０が、構成要素または構成要素１００の少なくとも一部、たとえば、少なくとも１つのマイクロミキサ管に適用され、処理は、ろう付け材料の１つまたは混合物を適用し、続いて真空ろう付けを行うことによる、ろう付けされたコーティングを含む。構成要素またはその一部１００は、いくつかの例では、金属基板１４０の内部表面および外部表面のいずれか１つまたは複数に適用される表面処理１２０を有するものとして特徴付けられ、表面は、平面、コーナー、曲線、および輪郭のいずれか１つまたは複数を含むことができ、表面に亀裂または他の隙間１１０をさらに含み、基板１４０内に浸透することができる。再び図１を特に参照すると、構成要素１００の基板１４０は、隙間（亀裂）１１０ならびに外部および内部表面を含む。方法によれば、図１に示すように、表面処理１２０は、構成要素１００の基板１４０の内部および外部表面を平滑化するように適用され、亀裂１１０を少なくとも部分的に充填し、すべての処理された平面、コーナー、曲線および輪郭を平滑化することを含む。
方法によれば、ろう付け材料は、公知または新規の低融点材料を含み、特に、ステンレス鋼で形成された管での使用のために、ろう付け材料は、特にそのような管ベースの材料と適合性がある。例によれば、ろう付け被膜表面処理のために選択されたろう付け粉末の材料は、これらに限定されないが、ニッケルおよびコバルト基超合金、合金ならびにそれらの組み合わせを含む、金属合金および超合金を含む任意の適切なろう付け材料とすることができる。ニッケル基合金の適切な例は、Ｎｉ０．６７１５、Ｃｒ０．１４、Ｂ０．０２７５、Ｃｏ０．１、Ａｌ０．０３５、Ｔａ０．０２５、Ｙ０．００１（ニューヨーク州ウエストベリー所在のＳｕｌｚｅｒ ＭｅｔｃｏからＡｍｄｒｙ ＤＦ４Ｂとして市販されている）の式（質量％）、またはＮｉ０．７１、Ｃｒ０．０．１９、Ｓｉ０．１０（ミシガン州マディソンハイツ所在のＷａｌｌ Ｃｏｌｍｏｎｏｙを含む、多くのプロバイダからＢＮｉ－５として市販されている）の式（質量％）を有することができる。当然のことながら、他の基部材料を付加製造によって構成要素を形成するために使用することができ、そのようなものとして、低融点または低融点以外の他のろう付け材料が選択されてもよく、ろう付けの方法は真空ろう付け以外の方法であってもよいことを理解されたい。
ろう付け層は、たとえば、マイクロミキサ管の表面とプレート開口の内側表面との間などの、構成要素と隣接する構成要素との間の適合公差を約０．０１ｍｍ～約０．２０ｍｍの間にすることが可能である。したがって、様々な実施形態によれば、適合公差は、約０．０１ｍｍ～約０．２０ｍｍの範囲とすることができ、様々な実施形態において、適合公差は、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、および０．２０ｍｍ、ならびにそれらの間の画分とすることができる。ろう付け表面処理は、小さな隙間、亀裂および表面欠陥を充填することを含み、付加製造されて同様に処理されない従来のマイクロミキサ管と比較して、硬さ、耐摩耗性、耐熱性および耐食性を含む表面特性の向上をもたらす、付加製造された構成要素に対する表面平滑性の向上を達成するために特に適している。
方法によれば、表面平滑性の向上は、約０．０１ｍｍ～約１．００ｍｍの範囲のろう付けコーティング厚さを提供し、約５０～約５ミクロン、より具体的には約３０～約１０ミクロンの表面粗さの変化を与える。したがって、様々な実施形態によれば、ろう付けコーティングは、約０．０１ｍｍ～約１．００ｍｍの厚さの範囲とすることができ、様々な実施形態において、厚さは、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１０、０．２０、０．３０、０．４０、０．５０、０．６０、０．７０、０．８０、０．９０、および１．００ｍｍ、ならびにそれらの間の画分とすることができる。
さらに、表面粗さの減少は、少なくとも５～約５０ミクロンで達成することができる。したがって、様々な実施形態において、構成要素の処理された表面は、約５ミクロン～約５０ミクロンの範囲の表面粗さの正味の減少によって特徴付けられ、その変化は、それらの間の１ミクロンの増分を含め、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０および２０～５０ミクロンとすることができる。
上記によれば、開示された方法による処理は、ろう付けフィルムを処理された構成要素の表面に設け、フィルムは、処理前の表面組織の変化によって影響を受ける、構成要素表面の一部分から別の部分に変化する厚さを有する。したがって、様々な実施形態において、構成要素またはその一部に適用されるフィルム厚さは、約５～約５０ミクロンの範囲で変化し得る。
様々な実施形態によれば、表面処理は、印刷されたＤＭＬＭ構成要素と比較して、表面粗さが大幅に減少した構成要素を提供する。処理はまた、ＤＭＬＭプロセスのアーチファクトである外部および内部表面に存在する表面亀裂をシールする。処理された構成要素は、腐食、酸化、および浸食に対する耐性を向上させる表面特性の向上を示す。
したがって、本発明の表面処理の技術的利点は、付加製造された部品の長寿命化を含む。別の利点は、修理に関連するコストの削減である。さらに別の利点は、付加製造された部品のための代替の基部材料を選択する選択肢が、より高温の材料で本開示に従って表面処理されて、性能を向上させることができるＣｏＣｒＭｏ部品を含むことである。
本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために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属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
１００ 構成要素またはその一部
１１０ 隙間、亀裂
１２０ 表面処理
１４０ 金属基板

Claims (5)

  1. 構成要素（１００）の製造方法であって、当該方法が、
    金属粉末を基部材料に塗布するステップと、
    前記金属粉末の少なくとも一部を接合して初期層を形成するのに十分な温度に前記金属粉末を加熱するステップと、
    前記金属粉末を分散させた層を、該金属粉末を分散させた層の少なくとも一部を接合して形成される追加の層を下層に接合するのに十分な温度に、加熱することによって、前記初期層の上に追加の層を順次形成するステップと、
    既に形成された層の上に前記追加の層を順次形成するステップを繰り返して、前記構成要素（１００）の形成される部分を形成するステップと、
    前記形成された構成要素（１００）又はその一部（１００）の内側及び外側表面の１以上の少なくとも一部に、厚さ０．０１ｍｍ～１．００ｍｍのろう付けフィルムを適用するステップと
    を含み、前記ろう付けフィルムの表面粗さが、該ろう付けフィルムが配置される構成要素（１００）の表面の表面粗さよりも小さく、前記ろう付けフィルムを適用するステップが、前記ろう付けフィルムを適用した後で真空ろう付けすることを含む、方法。
  2. 前記基部材料が、前記構成要素（１００）の一部である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記構成要素（１００）が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金及びそれらの組合せからなる群から選択される金属粉末から形成される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記ろう付けフィルムが、前記構成要素の表面の部分毎に変化する厚さを有し、各部分のろう付けフィルムの厚さが１以上の他の部分と５ミクロン～５０ミクロンの範囲内で変化する、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ろう付けフィルムが、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、質量組成式Ｎｉ０．６７１５Ｃｒ０．１４Ｂ０．０２７５Ｃｏ０．１Ａｌ０．０３５Ｔａ０．０２５Ｙ０．００１、質量組成式Ｎｉ０．７１Ｃｒ０．１９Ｓｉ０．１０又はこれらの組合せからなる群から選択される組成を有する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
JP2018020626A 2017-02-16 2018-02-08 製造物品および方法 Active JP7171201B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/434,750 US10174414B2 (en) 2017-02-16 2017-02-16 Manufactured article and method
US15/434,750 2017-02-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018188727A JP2018188727A (ja) 2018-11-29
JP7171201B2 true JP7171201B2 (ja) 2022-11-15

Family

ID=61167948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018020626A Active JP7171201B2 (ja) 2017-02-16 2018-02-08 製造物品および方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10174414B2 (ja)
EP (1) EP3363585B1 (ja)
JP (1) JP7171201B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11077512B2 (en) * 2019-02-07 2021-08-03 General Electric Company Manufactured article and method
US11571762B2 (en) 2019-11-15 2023-02-07 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Printing method to selectively deposit braze powders at one or more predetermined locations on a surface
US11565336B2 (en) 2019-11-15 2023-01-31 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Method of selectively bonding braze powders to a surface
US11298768B2 (en) 2019-11-15 2022-04-12 Rolls-Royce Corporation Method of preparing a surface for diffusion bonding and method of diffusion bonding
US11420279B2 (en) 2019-11-15 2022-08-23 Rolls-Royce Corporation Method of selectively bonding braze powders to a surface
US11377750B1 (en) * 2020-09-08 2022-07-05 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Ductile coatings on additive manufactured components
US20220212260A1 (en) * 2021-01-05 2022-07-07 GE Precision Healthcare LLC System and method for mitigating metal particle leakage from additive three-dimensional printed parts

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276072A (ja) 2003-03-17 2004-10-07 Nhk Spring Co Ltd 異種金属複合体
JP2016069729A (ja) 2014-09-25 2016-05-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 物品及び物品の製造方法
WO2016075423A1 (fr) 2014-11-14 2016-05-19 Snecma Procédé d'élaboration d'une pièce de turbomachine
JP2017008929A (ja) 2015-06-07 2017-01-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 付加製造方法及びろう付け可能な付加構造体を用いたハイブリッド物品

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6612480B1 (en) * 2000-11-21 2003-09-02 C.A. Patents, L.L.C. Method of forming preforms for metal repairs
DE10065406A1 (de) * 2000-12-27 2002-07-04 Alstom Switzerland Ltd Verfahren zum Reparieren von Schadstellen an einem Metallbauteil
US20090068446A1 (en) * 2007-04-30 2009-03-12 United Technologies Corporation Layered structures with integral brazing materials
US8491837B2 (en) * 2007-09-03 2013-07-23 Ihi Corporation Ni-based brazing composition, braze repair method, and braze-repair structure
US20090286102A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Tubine Overhaul Services Pte Ltd. Induced capillary action brazing using metallic foam matrix
US20140017415A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 General Electric Company Coating/repairing process using electrospark with psp rod
US9776282B2 (en) * 2012-10-08 2017-10-03 Siemens Energy, Inc. Laser additive manufacture of three-dimensional components containing multiple materials formed as integrated systems
US20150321289A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-12 Siemens Energy, Inc. Laser deposition of metal foam
US20160069184A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Rolls-Royce Corporation Method of blade tip repair
US9931814B2 (en) 2014-09-25 2018-04-03 General Electric Company Article and method for making an article
US9849510B2 (en) 2015-04-16 2017-12-26 General Electric Company Article and method of forming an article

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276072A (ja) 2003-03-17 2004-10-07 Nhk Spring Co Ltd 異種金属複合体
JP2016069729A (ja) 2014-09-25 2016-05-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 物品及び物品の製造方法
WO2016075423A1 (fr) 2014-11-14 2016-05-19 Snecma Procédé d'élaboration d'une pièce de turbomachine
JP2017008929A (ja) 2015-06-07 2017-01-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 付加製造方法及びろう付け可能な付加構造体を用いたハイブリッド物品

Also Published As

Publication number Publication date
US20180230584A1 (en) 2018-08-16
EP3363585A1 (en) 2018-08-22
JP2018188727A (ja) 2018-11-29
EP3363585B1 (en) 2020-07-29
US10174414B2 (en) 2019-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7171201B2 (ja) 製造物品および方法
JP6885674B2 (ja) 部品及びその製造方法
EP3693105B1 (en) Method for manufacturing an article
JP7423176B2 (ja) 方法およびプリント物品
JP6739914B2 (ja) 物品及び物品の製造方法
JP5791882B2 (ja) 冷間溶射を用いたタービンローターの製作
JP6595593B2 (ja) タービンエンジン部品の製造方法
US11090770B2 (en) Method of forming a component
US5890274A (en) Method of producing a coating layer on a localized area of a superalloy component
JP2005133715A (ja) 基体のコーティング方法
JP2001192862A (ja) 金属基材の環境保護皮膜系並びに関連方法
US20180345396A1 (en) Machine components and methods of fabricating and repairing
US9023423B2 (en) Method of deposition of metallic coatings using atomized spray
EP3475026A1 (en) Methods for repairing film holes in a surface
EP3434395A1 (en) Method for repairing a component by additive manufacturing
JP2018193609A (ja) ハイブリッド物品、ハイブリッド物品を形成するための方法、および溶接のための方法
US10828701B2 (en) Near-net shape shield and fabrication processes
JP2017207057A (ja) 物品、構成要素、および構成要素を作製する方法
US20220331914A1 (en) Methods of coating components with cold spray and brazing coated components
JP2023154992A (ja) タービン部材の製造方法およびタービン部材の補修方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190523

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220228

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220228

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220427

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220823

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220823

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220915

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7171201

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350