JP2009107020A - ろう材組成物及びその製造及び使用方法 - Google Patents

ろう材組成物及びその製造及び使用方法 Download PDF

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Abstract

【課題】超合金と相溶性がよく、高強度のろう付け区域を形成し、得られるろう付け物品の機械的特性への悪影響がほとんどない、超合金のろう付けに適当な新規なろう材組成物を提供する。
【解決手段】超合金用ろう材組成物は、ニッケル、クロム、任意のコバルト、任意のアルミニウム、任意のホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度が約１１８０℃以下、液相線温度が約１２５０℃以下であるろう付け方法。ろう材組成物は、良好な延性を有するが頑強で、脆弱相がほとんどなく、その他の原因でろう付け一体性が損なわれることもほとんどない。
【選択図】なし

Description

本発明は、ろう材組成物、特に超合金物品用のろう材組成物に関する。
ろう付けは２つの金属部品を互いに接合し、クラックその他の表面欠陥及び損傷を補修し、また表面を肉盛りして所望の寸法を復元したり、金属部品上に保護皮膜を形成したりするプロセスである。代表的には、ろう材組成物を、接合すべき部品間に介在させるか、補修すべき部品に適用し、ろう材組成物の融点より高い温度に加熱してろう材組成物を溶融する。但し、加熱温度は、ろう付けする部品の固相線温度より十分に低くして、ろう付け中の部品の損傷及び／又は部品の所望の特性の低減を避ける。溶融したろう材は接合もしくは補修すべき部品と反応するので、ろう付け部品の冷却時には、強固な接合が形成される。下地部品は溶融されないが、下地部品とろう材との間には拡散が生じる。
ろう材組成物は代表的にはろう付けすべき部品と同様な組成と特性を有するが、ろう付けする部品と低融点共晶を形成するために、１種又は２種以上の融点降下剤を含有するように変更されている。ろう付け接合部又は補修区域に下地部品と同じ特性を持たせるのは困難である。
超合金は、ガスタービンエンジンの高温部品を形成するのによく用いられている。ある種の合金をろう付けしようとする際に遭遇する難問の一つに、ある種の融点降下剤がろう付け接合部又は補修区域に脆弱相を形成する傾向がある。凝固時に、ろう材が脆い共晶相を形成することが多い。
超合金基材向けのろう材組成物用の融点降下剤としてホウ素を用いることができる。しかし、ホウ素はろう付け部に脆弱相を形成する原因となりうる。ホウ素は原子半径が小さく、接合部又は補修区域から粒界に沿って超合金下地金属中に大幅に拡散し、金属間ホウ化物を形成し、その結果脆弱相を形成し、そして高温での荷重下で破断を招く。
米国特許出願公開第２００２／０１８５１９８号（２００２年１２月１２日出願）に、単結晶ニッケル基超合金物品の補修方法が記載されている。この方法では、単結晶ニッケル基超合金の部品の少なくとも１部分に補修合金を適用し、補修合金の付着した部品を、単結晶ニッケル基超合金の再結晶及び補修区域の初期溶融を回避する温度に加熱する。補修材料は２つのニッケル基合金、即ち、第１の低融点ニッケル基ろう付け合金と第２の高融点ニッケル基合金のブレンドであるのが好ましい。
米国特許出願公開第２００２／０１８５１９８号明細書 米国特許第６５２０４０１号明細書
超合金と相溶性がよく、高強度のろう付け区域を形成し、得られるろう付け物品の機械的特性への悪影響がほとんどない、超合金のろう付けに適当な新規なろう材組成物を得ることができれば望ましい。
本発明の一実施形態に係る超合金用ろう材組成物は、ニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度が約１１８０℃以下、液相線温度が約１２５０℃以下である。
本発明の別の実施形態に係る超合金用ろう材組成物は、ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
本発明の他の実施形態に係る超合金用ろう材組成物の製造方法は、ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを配合する工程を含む。
本発明のさらに他の実施形態に係る超合金基材のろう付け方法は、ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、この際ろう材組成物がニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度約１１８０℃以下、液相線温度約１２５０℃以下である。
本発明のさらに他の実施形態に係る超合金基材のろう付け方法は、ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、この際ろう材組成物が、ろう材合金の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
上述した種々の実施形態は、融点降下及び超合金との良好な相溶性を有する改良された頑強なろう材組成物を提供する。凝固後に、ろう材は所望のレベルの強度、延性及び耐酸化性を有し、脆弱相がほとんどなく、その他の原因でろう付け一体性が損なわれることもほとんどない。
単数表現は、文脈上特記されない限り、複数要素を含む。同じ特性に関するすべての範囲の上下限点はそれぞれ独立に組合せ可能で、また表記した上下限点を含む。引用文献はすべて本発明の先行技術として援用する。
量に関連して用いる修飾語「約」は、表示値を含み、その文脈で規定される意味をもつ（例えば、特定の量の測定に伴う公差範囲を含む）。
「任意の」又は「所望に応じて」は、後述する事象や状況が起こっても起こらなくてもよいこと、また後述する材料が存在してもしなくてもよいことを意味し、関連する説明は事象が起こる（材料が存在する）場合と事象が起こらない（材料が存在しない）場合両方を包含する。
一実施形態では、超合金用ろう材組成物は、ニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度が約１１８０℃以下、液相線温度が約１２５０℃以下である。
ろう材組成物は、ろう付け工程中に形成されるホウ化物もしくは金属間化合物による脆性が低減され、ろう付け部は延性など優れた機械的特性を有する。
ろう材組成物は、固相線温度が約１１８０℃以下である。一実施形態では、固相線温度が約１１２０℃〜約１１８０℃である。別の実施形態では、固相線温度が約１１４０℃〜約１１７０℃であり、他の実施形態では、固相線温度が約１１６０℃である。
ろう材組成物は、液相線温度が約１２５０℃以下である。一実施形態では、液相線温度が約１１９０℃〜約１２５０℃である。別の実施形態では、液相線温度が約１２００℃〜約１２３０℃であり、他の実施形態では、液相線温度が約１２０５℃である。
ろう材組成物は、超合金基材と相溶性であり、融点降下剤を含む以外、同様の基本組成を有する。一実施形態では、融点降下剤はハフニウム、タンタル及び所望に応じてホウ素を含む。融点降下剤はろう材組成物の融点を下げる。一実施形態では、ろう材組成物はニッケル、クロム、ハフニウム、タンタル、及び任意のホウ素、任意のコバルト及び任意のアルミニウムを含有する。
一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約５〜約３０重量％のクロムを含有する。別の実施形態では、クロムの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１０〜約３０重量％であり、また約１８〜約２７重量％である。
ろう材組成物はコバルトを含有することができる。一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約２０重量％以下のコバルトを含有する。別の実施形態では、コバルトの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１〜約１０重量％であり、また約１〜約６重量％である。
ろう材組成物はアルミニウムを含有することができる。一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約５重量％以下のアルミニウムを含有する。別の実施形態では、アルミニウムの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約４重量％以下であり、また約３重量％以下である。他の実施形態では、アルミニウムの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１〜約５重量％である。
ろう材組成物はホウ素を含有することができる。一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約４重量％以下のホウ素を含有する。別の実施形態では、ホウ素の量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約０．５〜約２．５重量％であり、また約０．５〜約１．８重量％である。他の実施形態では、ホウ素の量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約０．５〜約１．２重量％である。
一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１〜約１５重量％のハフニウムを含有する。別の実施形態では、ハフニウムの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１〜約１０重量％であり、また約２〜約８重量％である。他の実施形態では、ハフニウムの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約３〜約７重量％である。
一実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて、約０．５〜約２０重量％のタンタルを含有する。別の実施形態では、タンタルの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１〜約２０重量％であり、また約５〜約２０重量％である。他の実施形態では、タンタルの量は、ろう材組成物の重量に基づいて、約１０〜約１７重量％である。
ろう材組成物は他の元素、例えばチタン、ジルコニウム、炭素、タングステン、モリブデン、鉄、ニオブ、バナジウム、レニウム、マンガン及びケイ素を含有してもよい。ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約０．１重量％以下の炭素を含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約１重量％以下のジルコニウムを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約５重量％以下のチタンを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約５重量％以下のタングステンを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約５重量％以下のモリブデンを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約１０重量％以下の鉄を含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約８重量％以下のニオブを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約５重量％以下のバナジウムを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約７重量％以下のレニウムを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約２重量％以下のマンガンを含有してよい。別の実施形態では、ろう材組成物は、ろう材組成物の重量に基づいて約１重量％以下のケイ素を含有してよい。
ろう材組成物の主成分はニッケルであり、ろう材組成物の残部はニッケルである。一実施形態では、ニッケルは、ろう材組成物の重量に基づいて約３０〜約７５重量％の量で存在する。別の実施形態では、ニッケルは、ろう材組成物の重量に基づいて約４０〜約７０重量％、また約４５〜約６０重量％の量で存在する。
ろう材組成物は他の添加剤、例えばフラックス剤を含有してもよい。フラックス剤は、ろう材組成物での基材の濡れを妨害するおそれのある残留表面酸化物を溶解できる濡れ剤もしくは清浄剤として作用する活性剤である。フラックス剤にはハロゲン化合物、例えばフッ化物、臭化物、塩化物又はこれらの混合物がある。一実施形態では、フラックス剤がろう材組成物の重量に基づいて約０．２５〜約２重量％の量で存在する。
接合もしくは補修すべき超合金基材はどのような種類の超合金から構成しても、その組合せでもよい。超合金は、超合金中の唯一の最大元素である基本元素をもつ。基本元素の例はニッケル、コバルト又は鉄である。一実施形態では、接合もしくは補修すべき超合金基材はニッケル基超合金である。一実施形態では、ニッケル基超合金はニッケル、コバルト及びクロムを含有する。別の実施形態では、ニッケル基超合金は約４０重量％以上のニッケルを含有する。他の実施形態では、ニッケル基超合金は約６〜約２５重量％のクロム、約１〜約２０重量％のコバルト及び約２〜約５重量％のアルミニウムを含有する。
ニッケル基超合金は、例えば商品名Ｉｎｃｏｎｅｌ、Ｎｉｍｏｎｉｃ、ＧＴＤ１１１及びＲｅｎｅ（いずれも登録商標）で表示されるものがあり、等軸、方向性凝固及び単結晶超合金を包含する。
別の実施形態では、超合金用ろう材組成物は、ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、ろう材組成物は、約９〜約１８重量％のクロム、約１〜約９重量％のコバルト、約４〜約５重量％のアルミニウム、約０．５〜約２重量％のホウ素、約１．５〜約２．２重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、ろう材組成物は、約２２〜約２５重量％のクロム、約５〜約１０重量％のコバルト、約２〜約２．５重量％のアルミニウム、約０．５〜約２．５重量％のホウ素、約４．５〜約５重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、ろう材組成物は、約６〜約１４重量％のクロム、約１〜約２０重量％のコバルト、約４．５〜約５重量％のアルミニウム、約０．５〜約２．２重量％のホウ素、約４．５〜約５重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、ろう材組成物は、約１３〜約２０重量％のクロム、約１〜約２０重量％のコバルト、約４．５〜約５重量％のアルミニウム、約０．５〜約４重量％のホウ素及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、ろう材組成物は、約１２〜約２０重量％のクロム、約１〜約２０重量％のコバルト、約２〜約３重量％のアルミニウム、約０．５〜約１．５重量％のホウ素、約３〜約５重量％のハフニウム、約１．５〜約２．５重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
別の実施形態では、超合金用ろう材組成物の製造方法は、ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを配合する工程を含む。
これらの元素をどのような順序で配合してもよい。一実施形態では、諸元素は粉末形態であり、通常の方法でドライブレンドする。粉末は粒径が約１００μｍ未満と小さく、一実施形態では約５０μｍ未満である。一実施形態では、２つ以上の元素を混合してプレミックスを形成することができ、その後プレミックスを残りの元素と配合する。諸元素を容器に入れ、元素が配合されるまで完全に混合する。一実施形態では、容器を手でもしくは自動振盪機で振盪することにより元素を混合する。
別の実施形態では、諸元素を通常の方法で溶融ブレンドするか、溶液状態でブレンドする。一実施形態では、諸元素を水やアルコールのような溶剤に分散させる。加熱又は乾燥により溶剤を気化させる。
別の実施形態による超合金基材のろう付け方法は、ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、前記ろう材組成物がニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度約１１８０℃以下、液相線温度約１２５０℃以下である。
ろう材組成物は超合金基材に通常の方法で適用する。ろう材組成物は、種々の形態、例えば溶融ブレンド、粉末、パテ、ペースト、ホイル、スラリー、塗料、テープ、リボン及びワイヤとすることができる。ろう材組成物を補修すべき基材の表面に通常の方法で適用する。補修すべき基材の表面は、亀裂、ボイドその他の異常を含むことがある。別の実施形態では、２つ以上の基材を互いに接合する際に、ろう材組成物を接合すべき表面（片面又は両面）に適用することができる。通常、ガス噴霧（微粒化）もしくは機械的粉砕により粉末を得る。粉末は粒径が約１００μｍ未満と小さく、一実施形態では約５０μｍ未満である。粉末を基材に適用するには、粉末を水やアルコールのような溶剤に分散させるか、粉末をバインダと混合してペースト、スラリーもしくは懸濁液を製造し、それをブラシ塗布、スプレー、浸漬又はテーピングにより基材の適当な部分に適用する。
粉末形態のろう材組成物をゲルバインダと混合することによりペースト又はパテを形成することができる。ゲルバインダは、当業界で周知のゲルバインダのいずれでもよく、例えばＢｒａｚ−Ｂｉｎｄｅｒゲル（登録商標、Ｖｉｔｔａ社製）とすることができる。一実施形態では、ゲルバインダが約１５体積％以下の量で存在する。別の実施形態では、ゲルバインダが約５〜約１５体積％の量で存在する。ペースト又はパテをシリンジにより基材上の補修すべき区域、例えば亀裂や裂け目に、或いは２つ以上の基材間に注入して接合部を形成する。
ろう材組成物を１種以上の溶剤及び所望に応じてバインダと混合することにより、塗料又はスラリーを形成することができる。溶剤は当業界で周知の溶剤のいずれでもよく、例えば、水系溶剤、アルコール系溶剤及びこれらの混合物があるが、これらに限らない。必要なコンシステンシ（稠度）に応じて、溶剤は約５０体積％以下の量で存在してよい。
多くの場合、バインダは水系材料、例えばポリエチレンオキシド及び種々のアクリルであるか、溶剤系材料である。スラリーは種々の他の普通の添加剤、例えば分散剤、濡れ剤、解膠剤、安定剤、沈降防止剤、増粘剤、可塑剤、軟化剤、滑剤、界面活性剤、消泡剤、及び硬化調整剤を含有することができる。スラリー又は塗料は、ブラシ塗布などの好都合な方法によるか、スプレーガンで基材上に（又は接合すべき２つの基材間に）堆積することができる。スラリー又は塗料を１層としても、２層以上に塗工してもよい。ろう付け温度に加熱する前に、スラリーを適当な手段で熱処理してその揮発性成分の一部又は全部を除去することもある。
テープの形態のろう材を形成するには、ろう材組成物を可撓性バインダと混合する。可撓性バインダは普通の可撓性バインダのいずれでもよく、例えばＢｒａｚ−Ｔａｐｅｓ（登録商標、Ｖｉｔｔａ社製）とすることができる。一実施形態では、可撓性バインダが約１５体積％以下の量で存在する。別の実施形態では、可撓性バインダが約５〜約８体積％の量で存在する。別の実施形態では、テープキャスティングによりテープを作製することができ、これにより自立性シート又はテープを得る。まず前述した通りにスラリーを作り、剥離性支持シート、例えばＭｙｌａｒ（登録商標）のような樹脂材料のシート上にテープキャスティングする。次にスラリー中の揮発性材料のほぼすべてを蒸発させる。次に剥離性支持シートを生のろう材テープからはがす。得られたテープは通常厚さが約１〜約５００μｍの範囲にある。
テープを特定のろう付け技術に適当な寸法に切断し、ろう付けを行う場所にセットする。実際のろう付けもしくは融着工程まで、テープを接着剤で所定位置に保持する。接合加工の場合、テープを２つの部品間に挟むことができる。
ホイル、リボン又はワイヤは急速凝固により製造することができる。別の実施形態では、ホイル、リボン又はワイヤを製造するのに、粉末形態のろう材組成物をバインダと混合することができる。次に混合材料を支持シート上に、例えば、ＨＶＯＦ（高速酸素燃料フレーム溶射）のような溶射法により堆積する。次に支持シートを外し、金属ホイルを得る。ホイルは他の方法、例えば非晶質金属リボン法やプレホーム法によっても製造でき、この場合テープを前述した通りに作製し、（部品とは別に）部分的に焼成して金属シートを形成する。
ホイル、リボン又はワイヤを特定のろう付け技術に適当な寸法に切断し、ろう付けを行う場所にセットする。実際のろう付けもしくは融着工程まで、種々の手段を用いてホイル、リボン又はワイヤを所定位置に一時的に保持することができる。このような保持手段には、接着剤、スポット溶接、仮付け溶接などがある。接合加工の場合、ホイル、リボン又はワイヤを２つ以上の部品間に挟むことができる。
ろう付けは、ろう材組成物を溶融するのに十分であるが、周囲の超合金基材を溶融しない温度で行う。ろう材組成物を、ろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱する。一実施形態では、ろう材組成物を約１１９０℃以上、約１２９０℃未満に加熱する。
ろう材は通常の方法で熱処理する。一実施形態では、ろう材を局部的に加熱するか、炉内で加熱することができる。炉を用いる場合、炉に非酸化性雰囲気、例えば窒素を入れることができるが、空気入りの炉を使用することもできる。真空又は不活性ガス室内でマイクロ波ガイド又はレーザを用いることにより、基材を局部的に加熱することができる。基材材料より低い融点を有する合金が溶融し、液状ろう材組成物が流れ、キャビティを完全に埋め、亀裂をシールする。
次にろう材を冷却し溶加材を凝固させる。材料が冷却するとき、材料はキャビティ内で再凝固する。なお、ロウ材組成物の「冷却」は、受動的冷却、或いは特定の冷却工程、例えば真空冷却、不活性ガスの吹き付けなどを包含する。マイクロ波ガイド又はレーザを用いる場合、急速凝固が生起し、接合部における脆弱相の割合が少なくなる。
別の実施形態では、ろう材組成物を超合金基材に２工程以上で適用してもよい。まずニッケル及びクロム、所望に応じてコバルト及び所望に応じてアルミニウムを含有するろう材組成物の溶加材を、ろう付けを行いたい基材の区域に適用する。ハフニウム、タンタル及び所望に応じてホウ素を含有する融点降下剤を溶加材の上に適用し、１回又は２回以上の加熱工程の間に溶加材及び融点降下剤を合わせる。このような技法は、「拡散結合」もしくは「液相拡散結合」と称されることもあり、その例が、先行技術として援用する米国特許第６５２０４０１号（Miglietti）に記載されている。
他の実施形態による超合金基材のろう付け方法は、ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、前記ろう材組成物が、ろう材合金の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する。
当業者が本発明を実施できるように、以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例１
ニッケル、コバルト、クロム、アルミニウム、ホウ素、タンタル及びハフニウムを配合し、これらの元素をアーク溶融して表１に示す量のブレンドとすることにより、ろう材合金を製造した。サンプルに示差走査熱量測定（ＤＳＣ）試験を行った。結果を表１に示す。ＤＳＣ熱量計はＳＴＡ４４９Ｃ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社）である。サンプルを周囲温度から最高温度（１４００℃）まで１０℃／分で昇温し、次いで周囲温度まで冷却した。
サンプルにハンマー試験を行った。この試験は、合金を大きなハンマーでたたき、合金を視覚評価して衝撃位置での合金の脆弱性を判定する定性試験である。５ポンドのハンマーでサンプル１〜３を多数回たたくと、サンプルがピーニング（局部的に降伏）したが、亀裂や破砕には到らなかった。
具体的説明を目的として代表的な実施形態を示したが、以上の説明は本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。したがって、当業者には、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変更例、改変例、代替例が想起できるはずである。

Claims (16)

  1. ニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ホウ素、ハフニウム及びタンタルを含有し、固相線温度が約１１８０℃以下、液相線温度が約１２５０℃以下である、超合金用ろう材組成物。
  2. 固相線温度が約１１２０℃〜約１１８０℃、液相線温度が約１１９０℃〜１２５０℃である、請求項１記載のろう材組成物。
  3. 固相線温度が約１１４０℃〜約１１７０℃、液相線温度が約１２００℃〜１２３０℃である、請求項２記載のろう材組成物。
  4. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する、超合金用ろう材組成物。
  5. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約１０〜約３０重量％、コバルトの量が約１〜約１０重量％及び約１〜約６重量％、アルミニウムの量が約１〜約５重量％、ホウ素の量が約０．５〜約２．５重量％、ハフニウムの量が約１〜約１０重量％、タンタルの量が約１〜約２０重量％及び約４０〜約７０重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  6. さらに、チタン、ジルコニウム、炭素、タングステン、モリブデン、鉄、ニオブ、バナジウム、レニウム、マンガン及びケイ素からなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含有する、請求項１記載のろう材組成物。
  7. さらに、チタン、ジルコニウム、炭素、タングステン、モリブデン、鉄、ニオブ、バナジウム、レニウム、マンガン及びケイ素からなる群から選択される１種又は２種以上の元素を含有する、請求項４記載のろう材組成物。
  8. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを配合する工程を含む、超合金用ろう材組成物の製造方法。
  9. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約９〜約１８重量％、コバルトの量が約１〜約９重量％、アルミニウムの量が約４〜約５重量％、ホウ素の量が約０．５〜約２重量％、タンタルの量が約１．５〜約２．２重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  10. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約２２〜約２５重量％、コバルトの量が約５〜約１０重量％、アルミニウムの量が約２〜約２．５重量％、ホウ素の量が約０．５〜約２．５重量％、タンタルの量が約４．５〜約５重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  11. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約６〜約１４重量％、コバルトの量が約１〜約２０重量％、アルミニウムの量が約４．５〜約５重量％、ホウ素の量が約０．５〜約２．２重量％、タンタルの量が約４．５〜約５重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  12. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約１３〜約２０重量％、コバルトの量が約１〜約２０重量％、アルミニウムの量が約４．５〜約５重量％、ホウ素の量が約０．５〜約４重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  13. ろう材組成物の重量を基準にした重量％で、クロムの量が約１２〜約２０重量％、コバルトの量が約１〜約２０重量％、アルミニウムの量が約２〜約３重量％、ホウ素の量が約０．５〜約１．５重量％、ハフニウムの量が約３〜約５重量％、タンタルの量が約１．５〜約２．５重量％である、請求項４記載のろう材組成物。
  14. ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、
    前記ろう材組成物がニッケル、クロム、コバルト、アルミニウム、ハフニウム、タンタル及び所望に応じてホウ素を含有し、固相線温度約１１８０℃以下、液相線温度約１２２０℃以下である、
    超合金基材のろう付け方法。
  15. ろう材組成物を超合金基材に適用し、ろう材組成物をろう材組成物の液相線温度以上かつ超合金基材の固相線温度より低い温度に加熱し、ろう材組成物を冷却して凝固させるとともにろう付け品を形成する工程を含み、
    前記ろう材組成物が、ろう材合金の重量を基準にした重量％で、約５〜約３０重量％のクロム、約２０重量％以下のコバルト、約５重量％以下のアルミニウム、約４重量％以下のホウ素、約１〜約１５重量％のハフニウム、約０．５〜約２０重量％のタンタル及び残部のニッケルを含有する、
    超合金基材のろう付け方法。
  16. ろう材組成物の形態が溶融ブレンド、粉末、パテ、ペースト、ホイル、スラリー、塗料、テープ、リボン及びワイヤからなる群から選択される、請求項１５記載の方法。
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