釬焊組合物、釬焊方法和釬焊制品與流程

本發(fā)明涉及釬焊組合物、釬焊方法和釬焊制品。更具體地，本發(fā)明涉及釬焊糊膏以及用該釬焊糊膏形成釬焊制品的方法。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪包括部件，例如葉片（動(dòng)葉）、噴嘴（靜葉）、燃燒器、護(hù)罩和其它熱氣路徑部件，其涂覆有熱阻擋涂層以保護(hù)部件免受在燃?xì)鉁u輪內(nèi)發(fā)現(xiàn)的極端溫度、化學(xué)環(huán)境和物理?xiàng)l件。粘結(jié)涂層可以施加在部件和熱阻擋涂層之間，所述粘結(jié)涂層提高熱阻擋涂層對(duì)部件的粘結(jié)強(qiáng)度并提供額外的保護(hù)。這種粘結(jié)涂層通常在燃?xì)鉁u輪部件的制造方法中應(yīng)用。

然而，許多燃?xì)鉁u輪部件在其壽命周期期間的某一點(diǎn)被改造。例如，一些部件被改造以在投入使用之前調(diào)整形狀和/或幾何形狀。在已經(jīng)投入使用以替換材料和/或改變部件的幾何形狀之后，可以改造其它部件。在許多情況下，部件的這種改造包括接合或添加材料，其通常在除去粘結(jié)涂層和/或熱阻擋涂層之后，且接著再涂覆。

粘結(jié)涂層和/或熱阻擋涂層的除去和再涂覆，例如通過用酸剝離，延長了部件的改造周期的持續(xù)時(shí)間。另外，剝離和再涂覆提高了改造的成本，通常占改造成本的超過30%至40%。因此，在避免剝離和再涂覆方面將存在相當(dāng)大的成本和時(shí)間節(jié)省潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在例示性實(shí)施方案中，釬焊組合物包括濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金和濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金，及其組合。

在另一個(gè)例示性實(shí)施方案中，釬焊方法包括形成釬焊糊膏，將釬焊糊膏釬焊到部件的一部分，和使釬焊糊膏成形以形成釬焊制品。所述釬焊糊膏包括濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金和濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金，以及其組合。

在另一個(gè)例示性實(shí)施方案中，釬焊制品包括包含沉積在其上的返回工作的(servicereturned)涂層的部件和釬焊到所述部件上的釬焊組合物，所述釬焊組合物包括濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金和濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金，及其組合。

在另一個(gè)例示性實(shí)施方案中，將釬焊制品覆蓋在動(dòng)葉上而不剝離并再涂覆現(xiàn)有的粘結(jié)涂層。

本發(fā)明還涉及以下實(shí)施方案：

1.一種釬焊組合物，包括：

濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金及其組合；和

濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金。

2.實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述mcraly合金和所述鎳基合金形成釬焊糊膏。

3.實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述mcraly合金以重量計(jì)具有約30%至約35%鎳、約20%至約25%鉻、約8%至約12%鋁、約0.1%至約0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)的組成。

4.實(shí)施方案3的釬焊組合物，其中所述mcraly合金以重量計(jì)具有32%鎳、21%鉻、10%鋁、0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)的組成。

5.實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述鎳基合金以重量計(jì)具有約68%至約74%鎳、約17%至約21%鉻，以及約8%至約12%硅的組成。

6.實(shí)施方案5的釬焊組合物，其中所述鎳基合金具有71重量%鎳、19重量%鉻和10重量%硅的組成。

7.實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述釬焊組合物包括約2175℉至約2250℉的釬焊溫度。

8.一種釬焊方法，包括：

形成釬焊糊膏，包括：

濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金及其組合；和

濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金；

將釬焊糊膏釬焊到部件的一部分；和

使釬焊糊膏成形以形成釬焊制品。

9.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊和所述成形形成修復(fù)方法。

10.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊和所述成形形成制造方法。

11.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中所述部件是燃?xì)鉁u輪機(jī)部件。

12.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊在約2175℉至約2250℉的溫度下進(jìn)行。

13.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中在所述釬焊期間在所述部件上存在涂層。

14.實(shí)施方案13的釬焊方法，其中所述涂層選自粘結(jié)涂層、熱阻擋涂層及其組合。

15.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中所述mcraly合金以重量計(jì)具有約30%至約35%鎳、約20%至約25%鉻、約8%至約12%鋁、約0.1%至約0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)的組成。

16.實(shí)施方案8的釬焊方法，其中實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述鎳基合金以重量計(jì)具有約68%至約74%鎳、約17%至約21%鉻，和約8%至約12%硅的組成。

17.一種釬焊制品，包括：

包括在其上沉積的返回工作的涂層的部件；和

釬焊到部件的釬焊組合物，所述釬焊組合物包含：

濃度為50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m選自鎳、鈷、鐵、其合金及其組合；和

濃度為30重量%至50重量%的鎳基合金。

18.實(shí)施方案17的釬焊制品，其中所述mcraly合金以重量計(jì)具有約30%至約35%鎳、約20%至約25%鉻、約8%至約12%鋁、約0.1%至約0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)的組成。

19.實(shí)施方案17的釬焊制品，其中實(shí)施方案1的釬焊組合物，其中所述鎳基合金以重量計(jì)具有約68%至約74%鎳、約17%至約21%鉻，和約8%至約12%硅的組成。

20.實(shí)施方案17的釬焊制品，其中所述部件是燃?xì)鉁u輪機(jī)部件。

結(jié)合附圖從優(yōu)選實(shí)施方案的以下更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的，附圖通過示例示出了本發(fā)明的原理。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案，在釬焊方法期間的部件的透視圖。

圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案，在圖1的釬焊方法期間部件的一部分的截面圖。

圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案，在釬焊方法期間的部件的透視圖。

圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案，在圖3的釬焊方法期間的部件的一部分的截面圖。

只要可能，在所有附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分。

具體實(shí)施方式

提供了例示性釬焊組合物、釬焊方法和釬焊制品。與不使用本文所述的一個(gè)或多個(gè)特征的方法和制品相比，本公開的實(shí)施方案提供了一種用于同時(shí)接合和涂覆制品的方法，減少釬焊加工時(shí)間，減少釬焊加工成本，減少或消除現(xiàn)有涂層在釬焊之前從部件的剝離，減少或消除部件在釬焊之后的再涂覆，允許釬焊而不除去現(xiàn)有的部件涂層，提供即用型部件而沒有后續(xù)涂覆，提供提高氧化保護(hù)而不施加額外涂層的釬焊組合物，提高部件壽命周期，或其組合。本文公開的實(shí)施方案可以用于各種不同的目的，包括但不限于燃?xì)鉁u輪1級(jí)葉尖修復(fù)，以及在使用暴露之后的覆蓋mcraly氧化涂覆，這提高了動(dòng)葉在返回使用時(shí)的性能和壽命周期。

來看圖1，在一個(gè)實(shí)施方案中，釬焊方法100包括制造方法110。在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造方法110包括將釬焊組合物104施加到部件101的部分103，然后在部件101上使釬焊組合物104成形。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在施加釬焊組合物104之前，制造方法包括例如通過形成、清潔、涂覆和/或定位部件101來制備部件101。另外地或可替換地，根據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，部件101包括在釬焊方法100期間和之后保留在部件101上的返回工作的涂層。

釬焊組合物104的施加包括用于將釬焊組合物104固定到部件101以形成釬焊制品105的任何合適的方法。用于施加釬焊組合物104的合適的方法包括但不限于釬焊、焊接、燒結(jié)或其組合。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，釬焊組合物104的施加包括將釬焊組合物104釬焊到部件101的部分103。釬焊將釬焊組合物104固定到部件101以形成釬焊制品105。

釬焊組合物104的成形包括用于改造釬焊組合物104的形狀以形成具有期望的幾何形狀的涂層107的任何合適的方法。如本文所使用的，術(shù)語“期望的幾何形狀”是指涂層107的最終形狀，其匹配其上施加釬焊組合物104的部件101的部分103。用于使釬焊組合物104成形的合適方法包括但不限于機(jī)械加工、鉆孔、珩磨或其組合。例如，釬焊組合物104的成形可以包括機(jī)械加工釬焊組合物104以除去過量的材料和/或改造由釬焊組合物104形成的涂層107的表面輪廓。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，涂層107的期望的幾何形狀將取決于部件101的形狀和/或幾何形狀以及其上施加釬焊組合物104的部分103的形狀和/或幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，部件101包括任何合適的燃?xì)鉁u輪部件，例如但不限于渦輪葉片102、渦輪動(dòng)葉、噴嘴（靜葉）、燃燒器、護(hù)罩、任何其它熱氣路徑部件，或其組合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，部分103包括部件101的任何合適的部分，例如但不限于，凹槽尖端(squealertip)108、基底部分、尾榫部分、翼型部分或其組合。例如，在另一個(gè)實(shí)施方案中，涂層107在1級(jí)渦輪葉片102的凹槽尖端108上形成。

來看圖2，在一個(gè)實(shí)施方案中，部件101包括在其表面上形成的外涂層201和/或內(nèi)涂層203。外涂層201和/或內(nèi)涂層203排布和布置成為部件101提供一種或多種預(yù)定性能。例如，外涂層201可以包括減少或消除部件101的基底材料205的氧化的抗氧化涂層。與當(dāng)前的釬焊方法(其中部件101的外涂層201和/或內(nèi)涂層203在釬焊之前被除去)相比，釬焊方法100包括在不首先剝離或以其它方式除去外涂層201和/或內(nèi)涂層203的情況下，將釬焊組合物104施加到部分103。此外，釬焊方法100提供接合操作，恢復(fù)基底材料205的減少的部分，并且同時(shí)用相同的、基本上相同的或不同的涂層形成和/或替換外涂層201和/或內(nèi)涂層203，而不首先剝離或以其它方式除去現(xiàn)有的外涂層201和/或現(xiàn)有的內(nèi)涂層203。在不首先剝離或除去外涂層201和/或內(nèi)涂層203的情況下這樣施加釬焊組合物104減少或消除部件101的再涂覆，減少制造方法110的加工時(shí)間，減少制造成本，提高制造效率或其組合。

在某些實(shí)施方案中，如圖3所示，釬焊方法100包括改造方法310。在一個(gè)實(shí)施方案中，改造方法310包括除去部件101的部分103，用改造部分303代替部件的部分103，將釬焊組合物104施加到改造部分303，然后在改造部分303上使釬焊組合物104成形，以形成具有期望的幾何形狀的涂層107。例如，在另一個(gè)實(shí)施方案中，改造方法103包括從部件101上除去凹槽尖端108，焊接部件101以在部件101上形成替換的凹槽尖端304，將釬焊組合物104施加到替換的凹槽尖端304，然后使釬焊組合物104成形以在替換的凹槽尖端304上形成涂層107。

或者，改造方法310可以包括向部件101的部分103添加材料，而不首先除去部件101的部分103。在一個(gè)實(shí)施方案中，添加材料改變部分103的幾何形狀以形成改造部分303。在另一個(gè)實(shí)施方案中，材料的添加包括通過替換部分103的損失材料來形成改造部分303。例如，渦輪葉片102的維護(hù)和/或修復(fù)可包括其間通過焊接、釬焊、燒結(jié)、任何添加材料的其它方法或其組合將材料添加到凹槽尖端108的凹槽尖端108的尖端構(gòu)建。添加到凹槽尖端108的材料替換在操作期間損失的材料和/或改變凹槽尖端108的幾何形狀以用于任何其它合適的目的。在尖端構(gòu)建之后，將釬焊組合物104施加到凹槽尖端108，然后成形以在改造部分303上形成涂層107。

來看圖4，在一個(gè)實(shí)施方案中，在開始改造方法310之前，部件101包括具有在其表面上形成的外涂層201和/或內(nèi)涂層203的任何新的或使用過的部件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在改造方法310期間形成的改造部分303沒有外涂層201和/或內(nèi)涂層203。在另一個(gè)實(shí)施方案中，由釬焊組合物104形成的涂層107提供在改造部分303上的外涂層201和/或內(nèi)涂層203。

涂層107在改造部分303上形成，而不從部件101的其余部分除去外涂層201和/或內(nèi)涂層203。通過形成涂層107而不除去外涂層201和/或內(nèi)涂層203，改造方法310減少或消除部件101的再涂覆，減少制造方法110的加工時(shí)間，減少制造成本，提高制造效率或其組合。另外，與外涂層201和/或內(nèi)涂層203相比，在改造方法310期間形成的涂層107可以提供一種或多種期望的性能。與外涂層201和/或內(nèi)涂層203相比，涂層107的期望的性能包括但不限于提高的壽命周期、提高的溫度性能、提高的氧化性能、提高的磨損性能或其組合。

根據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，釬焊組合物104包括第一合金和第二合金的組合。第一合金以50重量%至70重量%的濃度存在于釬焊組合物104中。第二合金以30重量%至50重量%的濃度存在于釬焊組合物104中。當(dāng)組合時(shí)，釬焊組合物104的第一合金和第二合金形成任何合適類型的材料，例如但不限于釬焊糊膏、釬焊帶、預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件或其組合。

釬焊組合物104的釬焊溫度取決于第一合金和第二合金的濃度和/或組成，并且包括基于部件101和/或其上施加釬焊組合物104的部件101的部分103的材料的任何合適的釬焊溫度。用于釬焊組合物104的合適的釬焊溫度包括將釬焊組合物104釬焊到部件101上或高于其的任何溫度，例如但不限于至少2000℉、至少2100℉、至少2150℉、至少2175℉、2000℉至2500℉、2100℉至2350℉、2150℉至2250℉、2175℉至2250℉，或其任何組合、子組合、范圍或子范圍。

在一個(gè)實(shí)施方案中，第一合金與部件101的外涂層201類似或基本類似。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一合金不同于部件101的外涂層201。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一合金包括但不限于高熔點(diǎn)合金，例如mcraly粘結(jié)涂覆材料，其中m是鎳、鈷、鐵、其合金或其組合。例如，合適的第一合金包括但不限于nicraly合金、nicocraly合金、cocraly合金、fecraly合金或其組合。

一種合適的第一合金以重量計(jì)包括約30%至約35%鎳、約20%至約25%鉻、約8%至約12%鋁、約0.1%至約0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)。另一種合適的第一合金以重量計(jì)包括32%鎳、21%鉻、10%鋁、0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質(zhì)。另一種合適的第一合金以重量計(jì)包括29%鉻、16%鋁、1%釔以及余量的鈷。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，第一合金不限于上述合金，并且可以包括適合于提供部件101的期望性質(zhì)的任何其它合金。

第二合金包括適合與第一合金一起使用的任何低熔點(diǎn)合金。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，第二合金包括釬焊填料，例如低熔點(diǎn)鎳基合金。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二合金以重量計(jì)具有約68%至約74%鎳、約17%至約21%鉻和約8%至約12%硅的組成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二合金以重量計(jì)具有71%鎳、19%鉻和10%硅的組成。

第一合金和第二合金一起允許將釬焊組合物104直接施加在部分103和/或改造部分303上，而不除去沉積在部件101的剩余部分上的任何外涂層201和/或內(nèi)涂層203。此外，如上所述，包括第一合金和第二合金的釬焊組合物104向在部分103和/或改造部分303上形成的涂層107提供一種或多種期望的性能。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變并且可以用其要素替換等價(jià)物。另外，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多修改以使特定情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明旨在不限于作為實(shí)施本發(fā)明所考慮的最佳模式公開的具體實(shí)施方案，而是本發(fā)明將包括落入隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。