MXPA06005999A - Polvo de superaleacion - Google Patents

Abstract

La invención tiene por objeto un polvo de superaleación a base de Ni o Co, enriquecido con al menos un elemento fundente, B, de manera que cada grano de polvo comprende dicho al menos un elemento fundente repartido entre los otros elementos de superaleación. Tal polvo tiene ya la composición final requerida, tanto en término de elementos constitutivos de superaleación como en término de elemento(s) fundente(s). En particular, la proporción de B y, eventualmente de Si se adapta para un uso del polvo sin etapa previa de mezcla con otro polvo. El uso de este polvo es para la realización de piezas, en particular placas, por sinterización, ya sea mezclado con un cemento, ya sea como constituyente de una mezcla para moldeado por inyección de polvos metálicos.

Description

POLVO DE SUPERALEACION La invención tiene por objeto un polvo de superaleación . En el campo de la aeronáutica o turbinas industriales, las condiciones severas de funcionamiento impuestas a ciertas piezas, como las alabes y distribuidores de turbinas, han ocasionado el realizar estas piezas de superaleación a base de Ni o CO. O, para ensamblar estas piezas o para repararlas por recarga (es decir, por depósito localizado de materia sobre la pieza), las técnicas corrientes de soldadura con fusión se revelan inadaptadas, ciertamente inutilizables . También, como se explica en el documento FR 2 822 741, se han desarrollado procedimientos de soldadura-difusión utilizando mezclas, dichas bicomponentes, de dos polvos metálicos. Estas mezclas comprenden: - un primer polvo de superaleación de composición química semejante a aquella del material a reparar, y un segundo polvo a base de níquel (Ni) o de cobalto (Co) conteniendo 2 a 6% en peso de elementos fundentes tales como el boro (B) o silicio ( Si ) . La presencia de elementos fundentes en el segundo polvo permite disminuir el punto de fusión de aquel y trabajar a una temperatura a la cual el segundo polvo es líquido, mientras que el primer polvo permanece en estado sólido. Estas mezclas bicomponentes presentan sin embargo inconvenientes como la dificultad de realizar- una mezcla homogénea de dos polvos, los problemas de segregación de polvos cuando la reserva de la mezcla,- o los problemas de dosificación de las proporciones de cada polvo en la mezcla. Por ejemplo, cuando se sinteriza una mezcla bicomponente y cuando la cantidad de fundente en ciertas regiones de la mezcla no es suficiente, se obtiene una frita porosa. Por el contrario, un exceso de fundente en ciertas regiones de la mezcla provoca una sobrefusión ocasionando la deformación de la frita, que no responde entonces a los costos deseados. Para superar estos problemas, una solución descrita en FR 2 822 741, prevé incrustar los granos del segundo polvo en los granos del primer polvo, por mecano-síntesis. Esta técnica de incrustación se comprueba, sin embargo, limitada en la práctica: esta técnica se revela muy difícil de emplear, en particular en razón de la fineza del segundo polvo empleado, que causa los problemas de higiene. Además esta técnica no mejora más que parcialmente la homogeneidad. Es igualmente conocido cubrir, por vía química, los granos del polvo de superaleación mediante capas de Ni-B y/o Ni-Si. Desde un punto de vista industrial, este método es difícilmente utilizable ya que es muy largo y muy difícil de emplear cuando las aleaciones se constituyen de un número consecuente de elementos, en baja proporción . La invención tiene por objetivo proponer una alternativa a las soluciones existentes, ofreciendo buenos resultados en término de homogeneidad de repartición del o los elementos fundentes dentro del polvo, lo que se traduce, notablemente, por la ausencia de deformación de piezas realizadas por sinterización. Para lograr este objetivo, la invención tiene por objeto un polvo de superaleación según la reivindicación 1 o según la reivindicación 5. No es necesario mezclar el polvo de la invención con otro polvo como en FR 2 822 741, ya que el polvo de la invención ya tiene la composición final que se necesita, tanto en términos de elementos constitutivos de la superaleación como en términos del (los) elemento (s) fundente (s). En particular, la proporción B y, eventualmente, Si se adapta para un uso del polvo sin etapa previa de mezcla con otro polvo (como se explica anteriormente, la proporción de elementos fundentes tiene una influencia determinante sobre el comportamiento del polvo cuando el tratamiento térmico de aquel) . Además, en el polvo de la invención, dicho elemento fundente forma parte integral de la superaleación: no se deposita químicamente o se incrusta mecánicamente en la superficie de los granos de superaleación, como en las técnicas conocidas, precedentemente evocadas. En fin, en el polvo de la invención, los elementos constitutivos de superaleación, comprendiendo el elemento fundente, se presentan en cada grano de polvo y, por consecuencia, se reparten dentro del polvo de manera perfectamente homogénea. Se evitan así los problemas de porosidad y de sobrefusión localizados relacionados con una proporción muy baja, o demasiado importante, de elemento fundente en ciertas regiones del polvo. Ventajosamente, para realizar el polvo de la invención, se ha recurrido a una técnica de atomización de una mezcla líquida precursora, comprendiendo los elementos de dicha superaleación y dicho al menos un elemento fundente. La invención y sus ventajas se comprenderán mejor con la lectura de la siguiente descripción detallada. Esta descripción hace referencia a las figuras anexas en las cuales: la figura 1 es una fotografía de una placa realizada por sinterización a partir de un polvo según la invención; y la figura 2 es una fotografía de una placa realizada por sinterización a partir de una mezcla de polvos bicomponente . Cualquiera que sea el tipo de polvo según la invención, proporcionado a manera de ejemplo a continuación, cada polvo es un polvo de superaleación de base de Ni o Co, que comprende al menos los tres elementos Ni, Co y Cr (Cromo). Estos polvos se han realizado al utilizar una técnica de atomización a partir de una mezcla líquida precursora comprendiendo los elementos de superaleación (Ni, Co, Cr ... ) y al menos un elemento fundente (B y eventualmente, Si) . Esta mezcla líquida se ha obtenido al fundir las aleaciones por inducción, al vacío, en un crisol equipado con una bureta que deja salir la mezcla líquida a baja velocidad. Los chorros de gas inertes bajo fuerte presión, salen a una velocidad próxima a aquella del sonido, se utilizan para pulverizar la mezcla saliendo de la bureta. La mezcla se desintegra entonces en finas gotitas que toman entonces una forma esferoidal bajo el efecto de la tensión superficial y se enfrían muy rápidamente en un recinto de atomización. En nuestro caso, los gases inertes utilizados son, por ejemplo, argón o nitrógeno. De manera sorprendente, cuando el enfriamiento, no existe separación del o los elementos fundentes con los otros elementos de la aleación. Todos estos elementos permanecen dentro de cada una de las gotitas, y por lo tanto de cada grano de polvo. Salvo precisión contraria, los porcentajes proporcionados a continuación son los porcentajes en peso.

Según un primer tipo de polvo de superaleación de la invención, de base de Ni, la superaleación enriquecida con elementos fundentes, comprende esencialmente: 14 a 19.6% de Co; 8.2 a 15.3% de Cr; 2.6 a 4.7% de Mo; 2.25 a 3.5% de Al; 1.95 a 3.1% de Ti; 0 a 2% de Si; 0.4 a 1.3% de B, y una base de Ni. La presencia de impurezas en el polvo no se excluye (de ahí el empleo del término "esencialmente"). Por ejemplo, se podrá encontrar carbono (C), zirconio (Zr), y fósforo (P) en las proporciones mínimas, por ejemplo, del orden de, o inferiores a 0.06%. Según un primer ejemplo (a) del primer tipo de polvo de superaleación según la invención, la superaleación enriquecida con elementos fundentes, comprende esencialmente: 16.4 a 19.6% de Co; 8.2 a 12.8% de Cr; 2.6 a 4.4% de Mo; 2.25 a 3.3% de Al; 1.95 a 2.9% de Ti; 0.8 a 2% de Si; 0.5 a 1.3% de B, y una base de Ni. Según un segundo ejemplo (b) del primer tipo de polvo de superaleación según la invención, la superaleación enriquecida comprende esencialmente: 14 a 16% de Co; 12 a 15.3% de Cr; 3.35 a 4.7% de Mo; 2.9 a 3.5% de Al; 2.5 a 3.1% de Ti; 0.4 a 1% de B; y una base de Ni. En el ejemplo (b), B es el único elemento fundente. Según un segundo tipo de polvo de superaleación según la invención, de base de Co, la superaleación enriquecida comprende esencialmente: 17.2 a 22.2% de Cr; 26.75 a 30% de Ni; 0 a 1.5% de Si; 0.8 a 1% de B; 0.1 a 0.5% de C; 0 a 0.37% de Zr; 0 a 3% de Ta; y una base de Co. Los polvos de base de cobalto del segundo tipo pueden comprender impurezas, como el fósforo P, en las proporciones mínimas, por ejemplo, del orden de, o inferiores a 0.04%. La siguiente tabla 1 toma las composiciones de los ejemplos de los polvos (a) y (b), precitados, y de un ejemplo del polvo (c) correspondiente al segundo tipo de polvo de superaleación según la invención. Tabla 1 Todos estos ejemplos de polvo de superaleación pueden utilizarse en el empleo de todo procedimiento de soldadura-difusión aplicado cuando la fabricación o la reparación de piezas de aleación a base de níquel, cobalto, notablemente en el campo aeronáutico. Se puede tratar de un ensamblaje de piezas, de un taponado de caletas, o fisuras, sobre pieza o de una recarga de superficie de pieza para corregir una falla superficial o restaurar ciertas propiedades o dimensiones geométricas de aquel. Siguiendo las aplicaciones, la colocación del polvo de adición puede efectuarse de diferentes maneras. Para el taponado de caletas, el polvo bruto puede utilizarse mezclado con un cemento, por ejemplo del tipo Nicrobaz 320. Se observará que la mezcla obtenida puede utilizarse bajo forma de cordones . En ciertas aplicaciones, y notablemente en el caso de recarga de superficie de pieza, una adición puede efectuarse bajo forma de una pieza de adición compacta. Dicha pieza de adición compacta se obtiene a partir del polvo ya sea por una técnica de fabricación asegurando una compactación por sinterizado de aquel, ya sea por la desviación de las técnicas de moldeo por inyección de polvos metálicos. La figura 1 muestra un ejemplo de pieza de adición compacta realizada por sinterizado a partir de un polvo de superaleación según la invención. Se trata de una placa destinada a utilizarse para ' recarga de la superficie de una pieza . Esta placa se ha realizado a partir de un polvo del primer tipo precitado, según las siguientes etapas: colocar en la estufa el polvo bruto; repartir este en un molde adaptado a las dimensiones y el espesor de la frita deseada; colocar el molde en un horno para someterlo a un tratamiento térmico. Como ejemplo de tratamiento térmico, se puede efectuar (para una presión del horno de 0.13) una aumento de temperatura progresivo hasta 1160°C, después se mantiene a esta temperatura durante aproximadamente 10 min, seguido de un enfriamiento progresivo. Comparativamente, se ha realizado una pieza de adición compacta por sinterizado a partir de una mezcla de polvo bicomponente del tipo conocido, la figura 2 muestra la pieza obtenida. En la práctica, se ha podido constatar que la invención permitirá evitar la gestión y la reserva de varias referencias de polvos, y evitar toda etapa de mezcla de polvos, crítica desde un punto de vista de higiene y seguridad. Además, debido al uso de un polvo único contenido en cada grano, la composición necesaria para la realización de una placa (es decir, todos los elementos de superaleación y al menos un elemento fundente), la temperatura de sinterizado se disminuye netamente con respecto a la temperatura necesaria para una mezcla bicomponente. Gracias a la homogeneidad del polvo y a la disminución de la temperatura de sinterizado, se obtiene una mejora notable de la homogeneidad de las propiedades de la placa sinterizada y una buena conservación de las dimensiones y de la forma de aquella, en particular un respeto de los lados deseados y una buen plano. La figura 2 ilustra, por el contrario, los problemas de deformación que pueden encontrarse cuando el sinterizado de una mezcla bicomponente . La homogeneidad del polvo de superaleación de la invención se traduce igualmente por una mejora de las propiedades mecánica de la zona recargada con dicha placa. Según otro ejemplo de utilización del polvo de la invención, se puede realizar una pieza de adición compacta con la ayuda de las técnicas conocidas de moldeado por inyección de polvo metálico. Estas técnicas permiten generalmente obtener piezas de forma más compleja que aquellas realizadas por simple moldeo seguido de un sinterizado. Para hacer esto, el polvo se mezcla con un enlazador en una máquina. El enlazador comprende, por ejemplo, polipropileno, etileno, acetato de vinilo y parafina. El tiempo de amasado debe ser tal que se obtiene una plastificación de la mezcla. La mezcla se enfría enseguida antes de triturarse. Los granulados así obtenidos pueden introducirse en la tolva de una prensa y la inyección puede realizarse en los moldes de dimensiones específicas a la pieza de adición compacta a realizar. Se libera enseguida, por vía química, el bosquejo de pieza moldeada y se sinteriza dicho bosquejo. Hemos constatado que ciertos ejemplos de polvo de la tabla 1 son más propicios a ciertos usos entre los siguientes usos a, b y c: a) uso del polvo mezclado con un cemento, por ejemplo, para el taponado de caletas; b) uso del polvo para la realización de piezas de adición compactas, en particular placas, por sinterizado; y c) uso del polvo como constituyendo una mezcla para moldeado por inyección de polvos metálicos . Los usos preferidos de cada ejemplo del polvo figuran en la siguiente tabla 2. Tabla 2

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Polvo de superaleación, caracterizado porque la superaleación se enriquece con al menos un elemento fundente: B, de manera que. cada grano de polvo comprende dicho al menos un elemento fundente repartido entre los otros elementos de superaleación, y porque esta superaleacíón se compone de, en porcentajes en peso: 14'- a 24% de Co; 8.2 a 20% de Cr; 0 a 4.7% de Mo ; 2.25 a 8% de Al; 0 a 3.1% de Ti; 0 a 3.3% de Si; 0 a 4.5% de Ta; 0 a 0.6 de Y; a lo mucho 1.3% de B; y una base de Ni. 2. Polvo de superaleación según la reivindicación 1, caracterizado porque la superaleación enriquecida con elemento fundente se compone de, en porcentajes én peso: 14 a 19.6% de Co; 8.2 a 15.3% de Cr; 2.6 a 4.7% de Mo; 2.25 a 3.5% de Al;.1.95 a 3.1% de Ti; 0 a 2% de Si; 0.4 a 1.3% de B; y una base de Ni. 3. Polvo de superaleación según la reivindicación 2, caracterizado porque la superaleación enriquecida con elemento fundente se compone de, en porcentajes en peso: 16.4 a 19.6% de Co; 8.2 a 12.8% de Cr; 2.6 a 4.4% de Mo; 2.25 a 3.3% de Al; 1.95 a
2. 2.9% de Ti; 0.8 a 2% de Si; 0.5 a 1.3% de B; y una base de Ni. 4. Polvo de superaleación según la reivindicación 2, caracterizado porque la superaleación enriquecida con elemento fundente se compone de, en porcentajes en peso: 14 a 16% de Co; 12 a 15.3% de Cr;
3. 3.35 a
4. 4.7% de Mo; 2.9 a 3.5% de Al; 2.5 a 3.1% de Ti; 0.4 a 1% de B; y una base de Ni.
5. 5. Polvo de superaleación, caracterizado porque la superaleación se enriquece con al menos un elemento fundente: B, de manera que cada grano de polvo comprende dicho al menos un elemento fundente repartido entre los otros elementos de superaleación, y porque esta superaleación se compone de, en porcentajes en peso:17.2 a 23% de Cr; 26.75 a 32.4% de Ni; 0 a 2.5% de Si; 0 a 0.5% de C; 0 a 0.4% de Zr; 0 a 3% de Ta; 0 a 0.5% de Y; 0 a 8 de Al ; a lo mucho 1.2% de B; y una base de Co.
6. 6. Polvo de superaleación según la reivindicación 5, caracterizado porque la superaleación enriquecida con elemento fundente se compone de, en porcentajes en peso:17.2 a 22.2% de Cr; 26.75 a 30% de Ni; 0 a 1.5% de Si; 0.8 a 1% de B; 0.1 a 0.5 de C; 0 a 0.37% de Zr; 0 a 3% de Ta; y una base de Co.
7. 7. Polvo de superaleación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se obtiene por atomización de una mezcla líquida compuesta de elementos de dicha superaleación y dicho al menos un elemento fundente .
8. 8. Oso de un polvo de superaleación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para la realización de piezas, en particular placas, por sinterización.
9. 9. Uso de un polvo de superaleación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 mezclado con un cemento.
10. 10. Uso de un polvo de superaleación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 como constituyente de una mezcla para moldeado por inyección de polvos metálicos.