JP2002161755A - 積層耐熱合金板及びその製作方法 - Google Patents

積層耐熱合金板及びその製作方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン、ジェットエンジンの燃焼器等
に適用される積層耐熱合金板及びその製造方法に関す
る。 【解決手段】 (1) 細溝を一定間隔で多数形成したＮｉ
合金板に、有機バインダを含まず非晶質の箔状Ｎｉろう
材を介して該合金板と同一または異なる材質の板を接合
してなることを特徴とする積層耐熱合金板及び(2) 細溝
を一定間隔で多数形成したＮｉ合金板に、有機バインダ
を含まず非晶質の箔状Ｎｉろう材を介して該合金板と同
一または異なる材質の板を接合することを特徴とする積
層耐熱合金板の製作方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン、ジェ
ットエンジンの燃焼器等に適用される積層耐熱合金板及
びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１はガスタービンやジェットエンジン
の燃焼器の内筒及び尾筒に適用される積層耐熱冷却合金
板の一例である。同図において、細溝Ａが加工され、冷
却穴Ｂが設けられた耐熱合金板１のフィン部の上面には
同一または異なる材質の冷却穴Ｃのみが設けられた耐熱
合金板２がニッケルろう材（図示省略）を介してろう付
されている。このような構成により、冷却空気が冷却穴
Ｃから細溝Ａ内に流入し冷却穴Ｂを通って燃焼器内部へ
送られる間に耐熱合金板１及び２を対流冷却する。な
お、図２は図１の側断面の一部を拡大した図である。こ
のような積層耐熱冷却合金板をガスタービンの燃焼器内
筒等に使用することにより、少量の冷却空気で効率のよ
い冷却が行えるといった効果を奏する。
【０００３】以上のような積層耐熱冷却合金板は所定
幅のカッタを使用して適当な厚さのＮｉ合金板に細溝を
加工し、前記細溝板と同一または異なる材質の板の上
に前記細溝板をＮｉろう材を介して重ね、上記溝が下方
に向くように載置し、細溝板の上に３０ｇｒ／ｃｍ2
以上の均一な負荷荷重を負荷面積１５ｃｍ2 以下の小ブ
ロックに分割して加え、不活性雰囲気または真空中で
１０００±２０℃の加熱処理を５〜６０分施し、その
後、１０５０〜１１５０℃で１５〜１６分、さらに、
１０６０〜１１４０℃で２時間以上加熱処理を施す工程
を経て製作されていた（特公平６−６７５５１号公報参
照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、ガスタービン燃
焼器の内筒等に使用するため必要とされる積層耐熱冷却
合金板はサイズが小さく、せいぜい３００ｍｍ×３００
ｍｍ程度であった。３００ｍｍ×３００ｍｍ程度の積層
耐熱冷却合金板のろう接合については、上記したような
負荷荷重条件および不活性雰囲気または真空中での加熱
温度、時間で十分な強度のろう付が可能であった。しか
し、近年、ガスタービン入口温度の上昇に伴い、ガスタ
ービン燃焼器中の冷却必要領域が拡大してきている関係
から、４００ｍｍ×４００ｍｍ以上の大きさの積層耐熱
冷却合金板を使用する要求が強くなってきている。この
大きさの積層耐熱冷却合金板を従来の方法で製作した場
合、ろう付け部分の強度が不十分となり、剥離等が多発
する恐れがあった。
【０００５】また、従来、ろう材としてＪＩＳ規格Ｚ３
２６５によるＮｉろうＢＮｉ−２などの粉末に結合剤と
してアクリル樹脂を重量比で１０：１で混合しシート状
に固めたものを使用していたが、ろう材シートの厚みを
均一化することが困難であり、また熱処理中のガスの発
生に起因する内部欠陥が残りやすいため、３００ｍｍ×
３００ｍｍ程度の大きさの積層耐熱冷却合金板を製作す
るに際しても、ろう接合に当たっては３０ｇｒ／ｃｍ2
以上の負荷荷重に対して負荷面積を１５ｃｍ2以上に分
割しなければ剥離が生ずるといった問題があった。
【０００６】本発明は上記技術水準に鑑み、ガスタービ
ン燃焼器の冷却必要領域の拡大という課題を解決するに
足る広面積の積層耐熱冷却合金板及びその製作方法を提
供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）細溝を一
定間隔で多数形成したＮｉ合金板に、有機バインダを含
まず非晶質の箔状Ｎｉろう材を介して該合金板と同一ま
たは異なる材質の板を接合してなることを特徴とする積
層耐熱合金板、（２）細溝を一定間隔で多数形成したＮ
ｉ合金板に、有機バインダを含まず非晶質の箔状Ｎｉろ
う材を介して該合金板と同一または異なる材質の板を接
合することを特徴とする積層耐熱合金板の製作方法、
（３）板厚０．５乃至５．０ｍｍのＮｉ合金板に、細溝
を一定間隔で多数形成し、この細溝板と同一または異な
る材質の上板を有機バインダを含まず非晶質の箔状Ｎｉ
ろう材を介して上記溝に蓋をするように重ね、上記溝が
下方に向くように載置し、細溝板の上に３０ｇｒ／ｃｍ
2 以上の均一な負荷荷重を負荷面積３０ｃｍ2 以下の小
ブロックに分割して加え、不活性雰囲気または真空中で
９８０乃至１０２０℃で５〜６０分、その後１０５０〜
１１５０℃で２時間以上、さらに、１１００〜１２００
℃の範囲内かつ前記２時間以上加えた温度以上の温度で
１５〜６０分加熱処理を施すことを特徴とする積層耐熱
合金板の製作方法、及び（４）Ｎｉ合金板または上板の
接合面の端部にろう流れ防止剤を塗布することを特徴と
する上記（２）または（３）に記載の積層耐熱合金板の
製作方法である。
【０００８】すなわち、本発明はサイズが従来の３００
ｍｍ×３００ｍｍ程度の積層耐熱冷却合金板を含め、例
えば４００ｍｍ×４００ｍｍ以上のサイズの積層状態が
従来の小サイズのものと同程度の積層耐熱冷却合金板を
提供するもので、しかも該合金板を従来の比較的小サイ
ズの積層耐熱冷却合金板の製作方法よりも効率よく製作
しうる方法を提供するものである。
【０００９】前記従来の小サイズの積層耐熱冷却合金板
の製作に際しては、細溝付合金板と上板合金板とのろう
付に際して負荷面積１５ｃｍ2 以下当たりに３０ｇｒ／
ｃｍ 2 以上の荷重を加えなければならないので製作効率
が好ましいものでなかったが、本発明においては３０ｇ
ｒ／ｃｍ2 以上の荷重を加える負荷面積を３０ｃｍ2ま
で拡大することができるようになり、その製作効率が向
上した。
【００１０】これは従来のろう材が例えばＪＩＳ規格Ｚ
３２６５のニッケルろうＢＮｉ−２と結合剤としてのア
クリル樹脂を重量比で約１０：１の割合で混合したもの
を使用しているため、それをシート状にしたものは均一
な厚さのシートにはなり難く、そのため負荷面積を小さ
くする必要があったからである。この従来の方法に対し
て、本発明では非晶質で箔状ろう材（例えばＪＩＳ規格
Ｚ３２６５のニッケルろうＢＮｉ−２を急冷してシート
状にしたろう材）を用いているために、箔状ろう材は均
一な厚さをもっているため、負荷面積を３０ｃｍ2 まで
拡げることができるようになったのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明で使用される非晶質で、か
つ有機バインダを含まない箔状ろう材は、Ｎｉろう材と
して使用される組成のものを溶融し、その溶融液を水冷
ロールによって急冷して箔状にすることによって製造し
うる。箔状ろう材の厚さは４０〜５０ｍμの範囲が好ま
しい。ろう材として使用しうる組成は前記ＪＩＳ規格Ｚ
３２６５のニッケルろうＢＮｉ−２（重量％で、Ｃｒ：
６〜８％、Ｓｉ：４〜５％、Ｂ：２．７５〜３．５％、
Ｆｅ：２．５〜３．５％、Ｃｏ：０．０６％以下、Ｐ：
０．０２％以下、その他の不可避的元素：０．５％以
下、Ｎｉ：残）があげられる。
【００１２】以下、本発明を図３によって説明する。図
３において、１は細溝Ａを有する細溝板、２は細溝板１
を覆う上板、３は非晶質で、かつ有機バインダを含まな
い箔状Ｎｉろう材、４は負荷ブロックであり、ろう流れ
防止剤は細溝板１と上板２の間の非晶質で、かつ有機バ
インダを含まない箔状ろう材３のまわりに塗布されてい
る（図示省略）。細溝板と上板との間に前記非晶質で、
かつ有機バインダを含まない箔状ろう材を介在させ、ろ
う接合面内の端部にろう流れ防止剤を塗布したうえ、上
板が下側になるように載置して加圧、加熱処理を行う。
これはろう材が細溝内に流れ込んだり、外部にろう材が
流れ出すのを防止するためである。
【００１３】次に、細溝板の上から３０ｇｒ／ｃｍ2 以
上の均一な負荷荷重を負荷面積３０ｃｍ2 以下のブロッ
クに分割して加え、不活性雰囲気または真空中で１００
０±２０℃で５〜６０分（第１熱処理）、その後１０５
０〜１１５０℃で２時間以上（第２熱処理）、さらに１
１００〜１２００℃の温度のうち、第２熱処理温度以上
の温度で１５〜６０分（第３熱処理）の加熱処理を施
す。
【００１４】第１の熱処理は加熱室内の各部分の昇温の
遅れの差を取り戻して均一な温度にするとともに、板材
表面に吸着していたガス成分を放散させるためである。
第２の熱処理はＮｉろう材を融点以上として、ろう接合
するためであり、第３の熱処理はろう材を十分に拡散処
理させて、Ｎｉ−ＳｉやＮｉ−Ｂの共晶組織を消滅させ
るためである。
【００１５】
【実施例】表１のＡの組成からなるＮｉ合金薄板を上板
及び細溝板として積層耐熱合金板を作成した。板の大き
さは、上板、細溝板とも４００ｍｍ×４２０ｍｍとし、
板厚は上板１．６ｍｍ、細溝板３．２ｍｍとした。細溝
は幅１．６ｍｍ、深さ１．６ｍｍのとし、カッタにより
加工した。なお、細溝の裕度は幅±０．１ｍｍ、深さ±
０．４ｍｍが与えられる。
【００１６】非晶質で、かつ有機バインダを含まない箔
状ろう材（前記組成のＪＩＳ規格Ｚ３２６５のニッケル
ＢＮｉ−２）を使用し、上板、箔状ろう材、細溝板の順
に積層した後、該積層板の細溝が下方に向くように載置
し、同積層板を面積３０ｃｍ 2 に分割して５０ｇｒ／ｃ
ｍ2 の均一な負荷を加えながら、ろう付け熱履歴を施し
た。熱履歴は１０００℃で３０分、次いで１１００℃で
４時間、さらに１１５５℃で１５分施した。なお、上板
の冷却穴などの穴まわりまたは細溝板のろう接合面の端
部にはろうの漏れを防止するためのろう流れ防止剤（メ
チルエチルケトン：４０％、ＢＮ粉末：６０％よりなる
日本黒鉛社製Ｌ−ＢＮスプレー）を塗布し、余剰のろう
材による治具との固着が生ずるのを防いだ。
【００１７】その結果、図４に示すように、上板、細溝
板間のろう材接合部には空穴などが発生せず、完全な接
合が行われた。これに対して、従来法ではろう材シート
に有機バインダが含まれているため、ガスの発生がみら
れることがあり、その結果、図５に示すように、ろう材
接合部には空穴が発生することがあり、上板と細溝板の
完全な接合には疑問である場合があった。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明の方法を採用することにより、比
較的大きな合金板であってもろう付け不良が発生せず、
品質のよい積層耐熱合金板を作成することができるよう
になる。また、製造効率も飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービンやジェットエンジンの燃焼器の内
筒及び尾筒に適用される積層耐熱冷却合金板の斜視図。
【図２】同積層耐熱冷却合金板の側断面の一部の拡大
図。
【図３】本発明の積層耐熱冷却合金板の製作に際する負
荷状態を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例における積層耐熱冷却合金板の
ろう材接合部の状態を示す図。
【図５】従来法の一態様における積層耐熱冷却合金板の
ろう材接合部の状態を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｃ Ｄ // Ｂ２３Ｋ 103:08 Ｂ２３Ｋ 103:08 (72)発明者 杉本 裕策 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 長谷川 数彦 兵庫県姫路市林田町下伊勢970 金属技研 株式会社姫路工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細溝を一定間隔で多数形成したＮｉ合金
    板に、有機バインダを含まず非晶質の箔状Ｎｉろう材を
    介して該合金板と同一または異なる材質の板を接合して
    なることを特徴とする積層耐熱合金板。
  2. 【請求項２】 細溝を一定間隔で多数形成したＮｉ合金
    板に、有機バインダを含まず非晶質の箔状Ｎｉろう材を
    介して該合金板と同一または異なる材質の板を接合する
    ことを特徴とする積層耐熱合金板の製作方法。
  3. 【請求項３】 板厚０．５乃至５．０ｍｍのＮｉ合金板
    に、細溝を一定間隔で多数形成し、この細溝板と同一ま
    たは異なる材質の上板を有機バインダを含まず非晶質の
    箔状Ｎｉろう材を介して上記溝に蓋をするように重ね、
    上記溝が下方に向くように載置し、細溝板の上に３０ｇ
    ｒ／ｃｍ2 以上の均一な負荷荷重を負荷面積３０ｃｍ2
    以下の小ブロックに分割して加え、不活性雰囲気または
    真空中で９８０乃至１０２０℃で５〜６０分、その後１
    ０５０〜１１５０℃で２時間以上、さらに、１１００〜
    １２００℃の範囲内かつ前記２時間以上加えた温度以上
    の温度で１５〜６０分加熱処理を施すことを特徴とする
    積層耐熱合金板の製作方法。
  4. 【請求項４】 Ｎｉ合金板または上板の接合面の端部に
    ろう流れ防止剤を塗布することを特徴とする請求項２ま
    たは３に記載の積層耐熱合金板の製作方法。
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