JPH04254544A - 改良型高温ろう付け合金及びその使用法 - Google Patents
改良型高温ろう付け合金及びその使用法Info
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- JPH04254544A JPH04254544A JP3133397A JP13339791A JPH04254544A JP H04254544 A JPH04254544 A JP H04254544A JP 3133397 A JP3133397 A JP 3133397A JP 13339791 A JP13339791 A JP 13339791A JP H04254544 A JPH04254544 A JP H04254544A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C11/00—Alloys based on lead
-
- 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
-
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- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は合金製物品の補修方法、
特に運転によって誘発された損傷をもつガスタービンノ
ズルの補修に利用される活性化拡散修復法に使用される
ろう付け合金組成物に関する。
特に運転によって誘発された損傷をもつガスタービンノ
ズルの補修に利用される活性化拡散修復法に使用される
ろう付け合金組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼器、タービン羽根、ノズル等を包含
する高温作動ガスタービンエンジン構成部材の製造及び
補修の両目的のために多数のコバルト基合金が使用され
ている。
する高温作動ガスタービンエンジン構成部材の製造及び
補修の両目的のために多数のコバルト基合金が使用され
ている。
【０００３】超合金製物品の製造及び／又は補修用に使
用されるコバルト基合金の代表的な例は米国特許第４，
８３０，９３４号、同第４，６１４，２９６号、同第４
，３８１，９４４号、同第４，２８５，４５９号、同第
４，０５８，４１５号、同第３，３５５，２８７号、同
第３，２７６，８６５号、同第３，２７１，１４０号及
び同第４，３９６，５７７号明細書に記載されている。
用されるコバルト基合金の代表的な例は米国特許第４，
８３０，９３４号、同第４，６１４，２９６号、同第４
，３８１，９４４号、同第４，２８５，４５９号、同第
４，０５８，４１５号、同第３，３５５，２８７号、同
第３，２７６，８６５号、同第３，２７１，１４０号及
び同第４，３９６，５７７号明細書に記載されている。
【０００４】かゝる構成部材の高温作動条件下での作動
中に種々の型の損傷又は劣化が生じ得る。たとえば、亀
裂は熱サイクル、外部からの物体の衝撃及び／又は腐食
によって生じ得る。勿論、これらの構成部材のコストが
比較的高いこと及びそれ故にこれらの部材を交換するよ
りも補修することがより望ましいことは周知である。
中に種々の型の損傷又は劣化が生じ得る。たとえば、亀
裂は熱サイクル、外部からの物体の衝撃及び／又は腐食
によって生じ得る。勿論、これらの構成部材のコストが
比較的高いこと及びそれ故にこれらの部材を交換するよ
りも補修することがより望ましいことは周知である。
【０００５】
【発明の概要】本発明は腐食性の高温条件に長時間暴露
された環境による損傷を受けたガスタービン構成部材の
補修用の改良型ろう付け合金組成物に関するものである
。これらのろう付け合金組成物は活性化拡散修復法にお
いて、たとえばノズルを、該ろう付け合金及びノズルの
基礎金属の微粒子状の混合物をろう付けすることによっ
て補修再生するために特に適するものである。特定的に
いえば、補修はろう付け合金粉末及び基礎合金粉末の混
合物を含む付着層をろう付けすることによって達成され
る。真空ろう付けサイクルはろう付け合金を溶融させか
つこれを基礎合金粉末及び基礎合金製基体表面と合金化
せしめる。ついで、ろう付け後の拡散加熱処理サイクル
を施して一層の相互拡散を促進させる。得られる補修領
域の機械的性質は基礎合金のそれにほとんど等しい。
された環境による損傷を受けたガスタービン構成部材の
補修用の改良型ろう付け合金組成物に関するものである
。これらのろう付け合金組成物は活性化拡散修復法にお
いて、たとえばノズルを、該ろう付け合金及びノズルの
基礎金属の微粒子状の混合物をろう付けすることによっ
て補修再生するために特に適するものである。特定的に
いえば、補修はろう付け合金粉末及び基礎合金粉末の混
合物を含む付着層をろう付けすることによって達成され
る。真空ろう付けサイクルはろう付け合金を溶融させか
つこれを基礎合金粉末及び基礎合金製基体表面と合金化
せしめる。ついで、ろう付け後の拡散加熱処理サイクル
を施して一層の相互拡散を促進させる。得られる補修領
域の機械的性質は基礎合金のそれにほとんど等しい。
【０００６】本発明に従うろう付け合金は高いクロム含
量をもちかつ融点降下剤としてＢ及びＳｉをさらに含有
するコバルト基合金である。融点降下剤は基礎合金成分
を溶融することなしにろう付け合金を溶融せしめるため
に必要である。
量をもちかつ融点降下剤としてＢ及びＳｉをさらに含有
するコバルト基合金である。融点降下剤は基礎合金成分
を溶融することなしにろう付け合金を溶融せしめるため
に必要である。
【０００７】本発明のコバルト基合金はさらに主たるＭ
Ｃ−形成性元素タリウム及びハフニウムを配合したこと
を特徴とする。
Ｃ−形成性元素タリウム及びハフニウムを配合したこと
を特徴とする。
【０００８】したがって、本発明の好ましい一態様によ
ると、重量で、 ニッケル 約８．５％ないし約
１２．５％クロム 約２４
％ないし約４０％タングステン 約０％
ないし約９％炭素 約
０．０３％ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マ
ンガン 約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジル
コニウム 約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバル
ト 残部を含有してなるろう付
け合金が提供される。
ると、重量で、 ニッケル 約８．５％ないし約
１２．５％クロム 約２４
％ないし約４０％タングステン 約０％
ないし約９％炭素 約
０．０３％ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マ
ンガン 約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジル
コニウム 約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバル
ト 残部を含有してなるろう付
け合金が提供される。
【０００９】本発明のろう付け合金は高温度（１２００
−１９００°Ｆ）に耐性でありかつ上記温度範囲におい
て優れた機械的性質ならびに酸化及び腐食抵抗性を与え
る。
−１９００°Ｆ）に耐性でありかつ上記温度範囲におい
て優れた機械的性質ならびに酸化及び腐食抵抗性を与え
る。
【００１０】本発明のその他の目的及び利点は以下の詳
細な開示から明らかになるであろう。
細な開示から明らかになるであろう。
【００１１】
【発明の詳細な開示】本発明のろう付け合金は重量でつ
ぎの組成： Ｎｉ １０％Ｃｒ
２９％Ｗ
７％Ｃ
０．３５％Ｂ
０．０１５％Ｓｉ
０．１％Ｍｎ
０．１％Ｈｆ
１％Ｔａ
０．５％Ｚｒ
０．５％Ｔｉ
０．２％Ｃｏ
残部をもつ既知のコバルト基超合金製タービンノ
ズルに対して使用するに特に適するものである。
ぎの組成： Ｎｉ １０％Ｃｒ
２９％Ｗ
７％Ｃ
０．３５％Ｂ
０．０１５％Ｓｉ
０．１％Ｍｎ
０．１％Ｈｆ
１％Ｔａ
０．５％Ｚｒ
０．５％Ｔｉ
０．２％Ｃｏ
残部をもつ既知のコバルト基超合金製タービンノ
ズルに対して使用するに特に適するものである。
【００１２】本発明のろう付け合金はまた重量で、Ｎｉ
１０％Ｃｒ
２９％Ｗ
７％Ｃ
０．２５％Ｓｉ
０．９％Ｍｎ
０．６％Ｃｏ
残部を含有してなる別の改良型コバルト
基超合金製基体物質と相容性であるように調製される。
１０％Ｃｒ
２９％Ｗ
７％Ｃ
０．２５％Ｓｉ
０．９％Ｍｎ
０．６％Ｃｏ
残部を含有してなる別の改良型コバルト
基超合金製基体物質と相容性であるように調製される。
【００１３】これらの各場合における主たる目的は上記
の“基礎”合金の機械的性質及び環境抵抗性を保有しつ
つ、しかも（基礎合金ではなく）本発明のろう付け合金
の溶融温度を低下させて良好なろう付け特性を付与する
ことである。
の“基礎”合金の機械的性質及び環境抵抗性を保有しつ
つ、しかも（基礎合金ではなく）本発明のろう付け合金
の溶融温度を低下させて良好なろう付け特性を付与する
ことである。
【００１４】本発明は具体的には、重量で、ニッケル
約８．５％ないし約１２．５％
クロム 約２４％ないし約
４０％タングステン 約０％ないし約９
％炭素 約０．０３％
ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マンガン
約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジルコニウム
約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバルト
残部の組成範囲をもつコバルト基合金
を提供する。
約８．５％ないし約１２．５％
クロム 約２４％ないし約
４０％タングステン 約０％ないし約９
％炭素 約０．０３％
ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マンガン
約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジルコニウム
約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバルト
残部の組成範囲をもつコバルト基合金
を提供する。
【００１５】本発明に従うろう付け合金の最初の例はつ
ぎの組成： ニッケル １０％クロム
２９％タングステン
７％ 炭素 ０．１％ホウ素
２．５％珪素
２．５％マンガン
０．６％ハフニウム
２％ タンタル ２％ジルコニウム
０％ チタン ０％コバルト
残部を有する。
ぎの組成： ニッケル １０％クロム
２９％タングステン
７％ 炭素 ０．１％ホウ素
２．５％珪素
２．５％マンガン
０．６％ハフニウム
２％ タンタル ２％ジルコニウム
０％ チタン ０％コバルト
残部を有する。
【００１６】本発明に従うろう付け合金の第二の例はつ
ぎの組成： ニッケル １０％クロム
２９％タングステン
３．５％炭素
０．１％ホウ素 １％珪素
７％マンガン
０．６％ハフニウム
０．１％タンタル ４％
ジルコニウム ０％ チタン ０％コバルト
残部を有する。
ぎの組成： ニッケル １０％クロム
２９％タングステン
３．５％炭素
０．１％ホウ素 １％珪素
７％マンガン
０．６％ハフニウム
０．１％タンタル ４％
ジルコニウム ０％ チタン ０％コバルト
残部を有する。
【００１７】前記したごとく、本発明のろう付け合金は
融点降下剤としてホウ素及び珪素を配合したものである
。これはろう付け工程中にろう付け合金混合物を溶融せ
しめるが、基礎合金は溶融しないようにするために必要
である。ホウ素はこの点で有利であるが、良好な耐酸化
性の観点からは有害である。したがって、本発明のろう
付け合金はさらに主たるＭＣ−形成性元素としてタンタ
ル及びハフニウムを配合して増強された耐酸化性を付与
するものである。これらの耐熱性元素（Ｚｒ及びＴｉも
含めて）はまたもっとも熱力学的に安定なホウ化物形成
剤としても知られているので、ろう付け領域中にＭＢ２
又はＭＢ型の耐火性ホウ化物が個々に分離した粒子と
して生成する。これはろう付け領域からのホウ素のマイ
グレーションを抑制するおそれがあるが、強度及び延性
を損なうようなスクリプト又は共晶様ホウ化物構造体の
生成を最小限に阻止するであろう。
融点降下剤としてホウ素及び珪素を配合したものである
。これはろう付け工程中にろう付け合金混合物を溶融せ
しめるが、基礎合金は溶融しないようにするために必要
である。ホウ素はこの点で有利であるが、良好な耐酸化
性の観点からは有害である。したがって、本発明のろう
付け合金はさらに主たるＭＣ−形成性元素としてタンタ
ル及びハフニウムを配合して増強された耐酸化性を付与
するものである。これらの耐熱性元素（Ｚｒ及びＴｉも
含めて）はまたもっとも熱力学的に安定なホウ化物形成
剤としても知られているので、ろう付け領域中にＭＢ２
又はＭＢ型の耐火性ホウ化物が個々に分離した粒子と
して生成する。これはろう付け領域からのホウ素のマイ
グレーションを抑制するおそれがあるが、強度及び延性
を損なうようなスクリプト又は共晶様ホウ化物構造体の
生成を最小限に阻止するであろう。
【００１８】使用に際しては、本発明のろう付け合金粉
末及び基礎合金粉末の混合物をその場で真空ろう付けし
て運転によって誘発された損傷をもつタービンノズル（
又はその他の部材）を補修再生せしめる。真空ろう付け
は本発明のろう付け合金を基礎合金粉末及び基礎合金製
基体表面に融着せしめる。ついで慣用のろう付け後の拡
散加熱処理サイクルを施して一層の相互拡散ならびにろ
う付け領域からのホウ素のマイグレーションを促進せし
める。かくして表面の腐食抵抗性に対するホウ素の作用
を最小限に抑制する。
末及び基礎合金粉末の混合物をその場で真空ろう付けし
て運転によって誘発された損傷をもつタービンノズル（
又はその他の部材）を補修再生せしめる。真空ろう付け
は本発明のろう付け合金を基礎合金粉末及び基礎合金製
基体表面に融着せしめる。ついで慣用のろう付け後の拡
散加熱処理サイクルを施して一層の相互拡散ならびにろ
う付け領域からのホウ素のマイグレーションを促進せし
める。かくして表面の腐食抵抗性に対するホウ素の作用
を最小限に抑制する。
【００１９】本発明のろう付け合金を使用した場合の補
修領域の機械的性質は基礎合金のそれにほゞ等しい。
修領域の機械的性質は基礎合金のそれにほゞ等しい。
【００２０】したがって、本発明のろう付け合金は約１
２００−１９００°Ｆの温度範囲にわたって優れた酸化
及び腐食抵抗性ならびに優れた機械的性質を与え、それ
故タービンノズル（又はその他の部材）の補修領域は基
礎合金と同等の機械的性質を保有する。
２００−１９００°Ｆの温度範囲にわたって優れた酸化
及び腐食抵抗性ならびに優れた機械的性質を与え、それ
故タービンノズル（又はその他の部材）の補修領域は基
礎合金と同等の機械的性質を保有する。
【００２１】以上、本発明を現在もっとも実用的なかつ
好ましい実施態様と考えられる事例について具体的に説
明したが、本発明はこれらの実施態様に限定されるべき
ものではなく、特許請求の範囲に示した技術思想の範囲
に含まれる種々の変形及び等価的な改良のすべてを包含
することを意図するものであることは勿論である。
好ましい実施態様と考えられる事例について具体的に説
明したが、本発明はこれらの実施態様に限定されるべき
ものではなく、特許請求の範囲に示した技術思想の範囲
に含まれる種々の変形及び等価的な改良のすべてを包含
することを意図するものであることは勿論である。
Claims (9)
- 【請求項１】 重量で、 ニッケル 約８．５％ないし約
１２．５％クロム 約２４
％ないし約４０％タングステン 約０％
ないし約９％炭素 約
０．０３％ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マ
ンガン 約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジル
コニウム 約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバル
ト 残部を含有してなるコバル
ト基高温ろう付け合金。 - 【請求項２】 重量で、 ニッケル １０％；クロム
２９％；タングステル
７％； 炭素 ０．１％；ホウ
素 ２．５％；珪素
２．５％；マンガン
０．６％；ハフニウム
２％；タンタル ２％
；及びコバルト 残部；から本
質的になることを特徴とする請求項１記載の合金。 - 【請求項３】 重量で、 ニッケル １０％；クロム
２９％；タングステン
３．５％；炭素
０．１％；ホウ素
１％；珪素 ７％；マ
ンガン ０．６％；ハフニウム
０．１％；タンタル
４％；及びコバルト
残部；から本質的になることを特徴とする請求項１
記載の合金。 - 【請求項４】 コバルト基超合金製基体を補修するに
際し、 （ａ）重量で、 ニッケル 約８．５％ないし約
１２．５％クロム 約２４
％ないし約４０％タングステン 約０％
ないし約９％炭素 約
０．０３％ないし約０．６％ホウ素
約０．０１％ないし約３．５％珪素
約０．１％ないし約１１％マ
ンガン 約２％までハフニウム
約０．１％ないし約３％タンタル
約０．１％ないし約８％ジル
コニウム 約０％ないし約１％チタン
約０％ないし約１％コバル
ト 残部から本質的になる粉末
状のろう付け合金組成物及び前記コバルト基超合金の粉
末の混合物を調製し；そして（ｂ）該混合物を補修すべ
き前記コバルト基超合金製基体の領域上に真空蒸着し、
それによって前記ろう付け合金粉末を溶融させそして前
記コバルト基超合金粉末及び前記コバルト基超合金製基
体と合金化せしめる；工程を行なうことを特徴とするコ
バルト基超合金製基体の補修方法。 - 【請求項５】 さらに（ｃ）かく補修された領域を熱
処理して相互拡散及び該領域からのホウ素のマイグレー
ションを助長せしめる工程を行なう請求項４記載の方法
。 - 【請求項６】 ろう付け合金組成物が、重量で、Ｎｉ
１０％；Ｃｒ
２９％；Ｗ
７％；Ｃ
０．１％；Ｂ
２．５％；Ｓｉ
２．５％；Ｍｎ
０．６％；Ｈｆ
２％；Ｔａ
２％；及びＣｏ
残部から本質的になるものである請
求項４記載の方法。 - 【請求項７】 ろう付け合金組成物が、重量で、Ｎｉ
１０％；Ｃｒ
２９％；Ｗ
３．５％；Ｃ
０．１％；Ｂ
１％；Ｓｉ
７％；Ｍｎ
０．６％；Ｈｆ
０．１％；Ｔａ
４％；及びＣｏ
残部から本質的になるものである請
求項４記載の方法。 - 【請求項８】 コバルト基超合金製基体が、重量で、
Ｎｉ １０％；Ｃ
ｒ ２９％；Ｗ
７％；Ｃ
０．３５％；Ｂ
０．０１５％；Ｓｉ
０．１％；Ｍｎ
０．１％；Ｈｆ
１％；Ｔａ
０．５％；Ｚｒ
０．５％；Ｔｉ
０．２％；及びＣｏ
残部から本質的にな
る組成をもつものである請求項４記載の方法。 - 【請求項９】 コバルト基超合金製基体が、重量で、
Ｎｉ １０％Ｃｒ
２９％Ｗ
７％Ｃ
０．２５％Ｓｉ
０．９％Ｍｎ
０．６％Ｃｏ
残部から本質的になる組成をもつも
のである請求項４記載の方法。
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