JPH10237507A - ニッケル又はコバルトをベースとする超合金の部材に肉付けを施す方法 - Google Patents
ニッケル又はコバルトをベースとする超合金の部材に肉付けを施す方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ニッケル又はコバルトをベースとする超合金
の部材に肉付けを施す方法を提供する。 【解決手段】 ニッケル又はコバルトをベースとする超
合金の部材（２）に下記の方法で肉付けを施す： ａ） 金属間化合物材に対応する反応性粉末又は超合金
粉末からなる溶加材（１）を部材（２）上に積層させ、 ｂ） 部材（２）を、１．５ＧＰａまでの中性ガス静水
圧下におかれ且つ温度を５℃／分〜１２０℃／分の上昇
速度で１２００℃まで制御し部材（２）の一端から他端
の間に２００℃の熱勾配を確立するための加熱手段も備
えたチャンバ内に配置し、 ｃ） 溶加材（１）が稠密になり、溶加材（１）と部材
（２）とが冶金学的に結合するように、所定の温度及び
圧力条件下で、溶加材（１）部分に自動伝搬燃焼による
合成反応を生起させる。
の部材に肉付けを施す方法を提供する。 【解決手段】 ニッケル又はコバルトをベースとする超
合金の部材（２）に下記の方法で肉付けを施す： ａ） 金属間化合物材に対応する反応性粉末又は超合金
粉末からなる溶加材（１）を部材（２）上に積層させ、 ｂ） 部材（２）を、１．５ＧＰａまでの中性ガス静水
圧下におかれ且つ温度を５℃／分〜１２０℃／分の上昇
速度で１２００℃まで制御し部材（２）の一端から他端
の間に２００℃の熱勾配を確立するための加熱手段も備
えたチャンバ内に配置し、 ｃ） 溶加材（１）が稠密になり、溶加材（１）と部材
（２）とが冶金学的に結合するように、所定の温度及び
圧力条件下で、溶加材（１）部分に自動伝搬燃焼による
合成反応を生起させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンエンジン
部材に肉付け（ａｐｐｏｒｔ）を施す方法に関する。
部材に肉付け（ａｐｐｏｒｔ）を施す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】局所的部分の表面特性を特定の応力又は
接触に応じて改善するために、前記部分に皮膜を設けて
部材の耐用期間を延ばす方法は多くの用途で知られてい
る。この種の表面処理方法の具体例は、融接により耐亀
裂性合金層を羽根の端部に溶着し、次いで硬質の及び／
又は耐酸化腐食性の合金層を溶着することを想定する仏
国特許出願公開明細書第２ ３９７ ２５９号に記述さ
れている。また、ニッケル又はコバルトをベースとする
超合金の部材上に２種類の粉末の混合物で形成した予備
焼結素材形態の基本部材を付け加えることを可能にする
蝋付け−拡散による合体方法も仏国特許出願公開明細書
第２ ５１１ ９０８号で知られている。前記２種類の
粉末のうちの一つは溶加粉末（ｐｏｕｄｒｅ ｄ’ａｐ
ｐｏｒｔ）と称し、前記混合物の５〜２５重量％を占
め、ベースとしてニッケル、クロム及びホウ素、又はニ
ッケル、コバルト、ケイ素及びホウ素を含む。また、米
国特許明細書第４ ７０５ ２０３号には、組成の異な
る２つの層をプラズマ溶射（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ａ
ｌａ ｆｌａｍｍｅ ｐｌａｓｍａ）で順次形成し、
次いで熱処理にかけて最初の層だけを溶融し、その後表
面層を除去することからなる、超合金製部材の表面欠陥
補修方法が開示されている。
接触に応じて改善するために、前記部分に皮膜を設けて
部材の耐用期間を延ばす方法は多くの用途で知られてい
る。この種の表面処理方法の具体例は、融接により耐亀
裂性合金層を羽根の端部に溶着し、次いで硬質の及び／
又は耐酸化腐食性の合金層を溶着することを想定する仏
国特許出願公開明細書第２ ３９７ ２５９号に記述さ
れている。また、ニッケル又はコバルトをベースとする
超合金の部材上に２種類の粉末の混合物で形成した予備
焼結素材形態の基本部材を付け加えることを可能にする
蝋付け−拡散による合体方法も仏国特許出願公開明細書
第２ ５１１ ９０８号で知られている。前記２種類の
粉末のうちの一つは溶加粉末（ｐｏｕｄｒｅ ｄ’ａｐ
ｐｏｒｔ）と称し、前記混合物の５〜２５重量％を占
め、ベースとしてニッケル、クロム及びホウ素、又はニ
ッケル、コバルト、ケイ素及びホウ素を含む。また、米
国特許明細書第４ ７０５ ２０３号には、組成の異な
る２つの層をプラズマ溶射（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ａ
ｌａ ｆｌａｍｍｅ ｐｌａｓｍａ）で順次形成し、
次いで熱処理にかけて最初の層だけを溶融し、その後表
面層を除去することからなる、超合金製部材の表面欠陥
補修方法が開示されている。
【０００３】仏国特許出願公開明細書第２ ５１１ ９
０８号に記載の製造方法は、超合金製部材の局所的部分
に蝋付けで肉付けを施すために使用し得る自動蝋付け可
能な（ａｕｔｏｂｒａｓａｂｌｅ）焼結材料の製造に、
粉末の均質混合物を使用することを主張している。この
場合は、超合金製部材の最高使用温度が蝋付け温度より
明らかに低くなければならない。
０８号に記載の製造方法は、超合金製部材の局所的部分
に蝋付けで肉付けを施すために使用し得る自動蝋付け可
能な（ａｕｔｏｂｒａｓａｂｌｅ）焼結材料の製造に、
粉末の均質混合物を使用することを主張している。この
場合は、超合金製部材の最高使用温度が蝋付け温度より
明らかに低くなければならない。
【０００４】自己伝搬燃焼（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａ
ｕｔｏ−ｐｒｏｐａｇｅｅ）により金属材、金属間化合
物材又はセラミック材を合成する方法を開発する研究も
行われてきた。例えば米国特許明細書第４ ７７８ ６
４９号には、Ｔｉ＋Ｂ＋Ｃｕ粉末混合物層で被覆された
銅合金層からなる複合材料の製造方法が開示されてい
る。前記粉末混合物層では、自己伝搬燃焼によるＴｉＢ
2 合成反応が圧縮及び加熱によって開始される。その結
果、銅基材上に、ＴｉＢ2 からなる表面層と、ＴｉＢ2
＋Ｃｕ混合物からなる中間層とが形成される。Ｚｒ又は
Ａｌ及び他のホウ化物又は炭化物も使用し得る。
ｕｔｏ−ｐｒｏｐａｇｅｅ）により金属材、金属間化合
物材又はセラミック材を合成する方法を開発する研究も
行われてきた。例えば米国特許明細書第４ ７７８ ６
４９号には、Ｔｉ＋Ｂ＋Ｃｕ粉末混合物層で被覆された
銅合金層からなる複合材料の製造方法が開示されてい
る。前記粉末混合物層では、自己伝搬燃焼によるＴｉＢ
2 合成反応が圧縮及び加熱によって開始される。その結
果、銅基材上に、ＴｉＢ2 からなる表面層と、ＴｉＢ2
＋Ｃｕ混合物からなる中間層とが形成される。Ｚｒ又は
Ａｌ及び他のホウ化物又は炭化物も使用し得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、多結晶構造、指向性凝固によって得られる構造、又
は単結晶構造を有するニッケルベース又はコバルトベー
スの超合金で製造したタービンエンジン部材の肉盛又は
皮膜を形成することにある。
は、多結晶構造、指向性凝固によって得られる構造、又
は単結晶構造を有するニッケルベース又はコバルトベー
スの超合金で製造したタービンエンジン部材の肉盛又は
皮膜を形成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】既知の方法の欠点を伴わ
ずに、前述の条件を満たす超合金部材に肉付けを施す方
法は、下記の連続的ステップを特徴とする：（ａ） 金
属間化合物材（ｍａｔｅｒｉａｕ ｉｎｔｅｒｍｅｔａ
ｌｌｉｑｕｅ）の生成に対応する比率の反応性粉末類及
びニッケルもしくはコバルトベースの超合金粉末類の中
から選択した溶加材（ｅｌｅｍｅｎｔ ｄ’ａｐｐｏｒ
ｔ）を前記部材の少なくとも一つの局所的部分に付着
（ｄｅｐｏｔ、積層）させ、（ｂ） １．５ＧＰａまで
の中性ガス静水圧を室内に発生させる圧縮システムで中
性ガスを受給する高圧チャンバであって、所期の部材部
分の一端から他端の間に２００℃の熱勾配を確立しなが
ら５℃／分〜１２０℃／分の温度上昇速度で温度を１２
００℃に到達させることができる加熱手段を備え、温度
が測定システムで制御されるようになっている炉も構成
する前記チャンバ内に、ステップ（ａ）で得た付着した
溶加材の積層を含む部材を配置し、（ｃ） 溶加材が稠
密になり且つ溶加材と超合金部材の所期の表面とが冶金
学的に結合するように、所定の温度及び圧力条件下で、
前記溶加材に大きなガス静水圧下で自己伝搬燃焼による
合成反応を生起させる。
ずに、前述の条件を満たす超合金部材に肉付けを施す方
法は、下記の連続的ステップを特徴とする：（ａ） 金
属間化合物材（ｍａｔｅｒｉａｕ ｉｎｔｅｒｍｅｔａ
ｌｌｉｑｕｅ）の生成に対応する比率の反応性粉末類及
びニッケルもしくはコバルトベースの超合金粉末類の中
から選択した溶加材（ｅｌｅｍｅｎｔ ｄ’ａｐｐｏｒ
ｔ）を前記部材の少なくとも一つの局所的部分に付着
（ｄｅｐｏｔ、積層）させ、（ｂ） １．５ＧＰａまで
の中性ガス静水圧を室内に発生させる圧縮システムで中
性ガスを受給する高圧チャンバであって、所期の部材部
分の一端から他端の間に２００℃の熱勾配を確立しなが
ら５℃／分〜１２０℃／分の温度上昇速度で温度を１２
００℃に到達させることができる加熱手段を備え、温度
が測定システムで制御されるようになっている炉も構成
する前記チャンバ内に、ステップ（ａ）で得た付着した
溶加材の積層を含む部材を配置し、（ｃ） 溶加材が稠
密になり且つ溶加材と超合金部材の所期の表面とが冶金
学的に結合するように、所定の温度及び圧力条件下で、
前記溶加材に大きなガス静水圧下で自己伝搬燃焼による
合成反応を生起させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の別の特徴及び利点は、添
付図面に基づいて以下に記述する本発明の実施の形態及
び実施例の説明でより良く理解されよう。
付図面に基づいて以下に記述する本発明の実施の形態及
び実施例の説明でより良く理解されよう。
【０００８】本発明でタービンエンジンの超合金製部材
に肉付けを施す方法を実施するために使用する装置は、
圧縮システムを介して中性ガスを受給し、加熱及び温度
測定システムを備えた炉も構成する高圧チャンバからな
る。
に肉付けを施す方法を実施するために使用する装置は、
圧縮システムを介して中性ガスを受給し、加熱及び温度
測定システムを備えた炉も構成する高圧チャンバからな
る。
【０００９】実施形態の一つでは、使用するコンプレッ
サーは、直列に接続された３個の圧縮段からなり、これ
らの段でガスが順次圧縮される。ガス圧は最終的に１．
５ＧＰａに到達し、ガス圧値は圧力計で制御できる。使
用する高圧チャンバは、高圧高温での使用条件に適した
設備、例えば遮蔽内に挿入され水冷エンベロープを備え
た多重壁、並びに総ての必要なアクセス、電気接続、ガ
スの通路及び対応する密閉設備を有する。１Ｐａのオー
ダーの真空を形成する装置も付け加えられる。チャンバ
を回転させて、水平、垂直又は傾斜位置で使用すること
もできる。
サーは、直列に接続された３個の圧縮段からなり、これ
らの段でガスが順次圧縮される。ガス圧は最終的に１．
５ＧＰａに到達し、ガス圧値は圧力計で制御できる。使
用する高圧チャンバは、高圧高温での使用条件に適した
設備、例えば遮蔽内に挿入され水冷エンベロープを備え
た多重壁、並びに総ての必要なアクセス、電気接続、ガ
スの通路及び対応する密閉設備を有する。１Ｐａのオー
ダーの真空を形成する装置も付け加えられる。チャンバ
を回転させて、水平、垂直又は傾斜位置で使用すること
もできる。
【００１０】加熱システムは、グラファイト巻線形態の
加熱手段と、各先端に配置された二つのグラファイト電
極とで構成され、前記チャンバ内に配置される炉を形成
する。調節によって、炉内に配置された部材上に約２０
０℃の熱勾配を設けることができる。温度を測定できる
ように熱電対を備える。
加熱手段と、各先端に配置された二つのグラファイト電
極とで構成され、前記チャンバ内に配置される炉を形成
する。調節によって、炉内に配置された部材上に約２０
０℃の熱勾配を設けることができる。温度を測定できる
ように熱電対を備える。
【００１１】前記装置は様々な変形が可能である。特
に、反応の開始に使用されるエネルギー付与装置、例え
ばタングステン導火線、グラファイト導火線又はレーザ
ービームを取り付けることができる。
に、反応の開始に使用されるエネルギー付与装置、例え
ばタングステン導火線、グラファイト導火線又はレーザ
ービームを取り付けることができる。
【００１２】
実施例Ａ この実施例では、ニッケル粉末及びアルミニウム粉末の
等原子比（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｅｑｕｉ−ａｔｏｍ
ｉｑｕｅ）の混合物を用いて、肉盛により所望の外形に
修復するために、ニッケルベース超合金Ａの部材に肉付
けを施す。
等原子比（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｅｑｕｉ−ａｔｏｍ
ｉｑｕｅ）の混合物を用いて、肉盛により所望の外形に
修復するために、ニッケルベース超合金Ａの部材に肉付
けを施す。
【００１３】使用するニッケル粉末及びアルミニウム粉
末は粒度１５０μｍ未満である。本出願では、超合金製
部材に肉付けを施す方法のステップ（ａ）、即ち部材の
ある部分に溶加材を積層させるステップは、図１に概略
を示すように、部材の所期の部分からなる基材２上に圧
密材（ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐａｃｔ）１を配置する
ことによって実施する。
末は粒度１５０μｍ未満である。本出願では、超合金製
部材に肉付けを施す方法のステップ（ａ）、即ち部材の
ある部分に溶加材を積層させるステップは、図１に概略
を示すように、部材の所期の部分からなる基材２上に圧
密材（ｅｌｅｍｅｎｔ ｃｏｍｐａｃｔ）１を配置する
ことによって実施する。
【００１４】前記圧密材１は、下記の二つの予備的サブ
ステップで予め形成する：（ａ１）適当な量のニッケル
粉末及びアルミニウム粉末からなる均質混合物を調製
し、（ａ２） 得られた混合物を適合した型内で４０Ｍ
Ｐａの負荷を加えて冷間圧縮する。
ステップで予め形成する：（ａ１）適当な量のニッケル
粉末及びアルミニウム粉末からなる均質混合物を調製
し、（ａ２） 得られた混合物を適合した型内で４０Ｍ
Ｐａの負荷を加えて冷間圧縮する。
【００１５】それ自体公知のように、圧密材１を配置す
る前に基材２の洗浄処理を行うが、該処理は、部材の状
態に応じて、即ち新しいものであるか又は使い古したも
のであるかによって、脱脂、砂吹き、化学的及び／又は
熱化学的脱酸素を含み得る。
る前に基材２の洗浄処理を行うが、該処理は、部材の状
態に応じて、即ち新しいものであるか又は使い古したも
のであるかによって、脱脂、砂吹き、化学的及び／又は
熱化学的脱酸素を含み得る。
【００１６】変形実施例として、圧密材１は、用途に応
じて、公知の射出成形法で得ることもできる。
じて、公知の射出成形法で得ることもできる。
【００１７】圧密材１を基材２上に配置する時は、例え
ばコンデンサーの放電を圧密材上に適用することによ
り、確実に保持することが可能である。
ばコンデンサーの放電を圧密材上に適用することによ
り、確実に保持することが可能である。
【００１８】配置には他の公知の方法も使用できる。例
えば、粉末を電気泳動媒質中で基材２上に直接付着させ
てもよい。
えば、粉末を電気泳動媒質中で基材２上に直接付着させ
てもよい。
【００１９】次のステップ（ｂ）は、圧密材１を担持し
た基材２を構成する部材を、加熱室を形成する中性ガス
静水圧の大きいチャンバ内に導入することからなる。
た基材２を構成する部材を、加熱室を形成する中性ガス
静水圧の大きいチャンバ内に導入することからなる。
【００２０】最後のステップ（ｃ）は、圧密材１に合成
反応を生起させて、圧密材を稠密にし、且つ圧密材１と
基材２を構成する部材の対応する面とを冶金学的に結合
させる。その結果、部材の所期の部分に材料が肉付けさ
れて肉盛が得られる。本実施例で金属間化合物材Ｎｉ−
Ａｌを生成する前記合成反応は、６７３℃である反応開
始温度に到達した時に、圧密材１の端部３で開始され
る。自己伝搬燃焼発熱反応はその後、図１に示す矢印４
の方向に進み、反対側の先端５に到達する。この場合使
用する条件は、下記の通りである： − 本実施例ではアルゴンからなる中性ガス雰囲気の圧
力＝１４６ＭＰａ； − 炉内の温度上昇サイクル：３００℃まで５０℃／
分、３００℃で６分間の水平域、水平域なしに８００℃
まで９０℃／分、２０℃まで５０℃／分で冷却。
反応を生起させて、圧密材を稠密にし、且つ圧密材１と
基材２を構成する部材の対応する面とを冶金学的に結合
させる。その結果、部材の所期の部分に材料が肉付けさ
れて肉盛が得られる。本実施例で金属間化合物材Ｎｉ−
Ａｌを生成する前記合成反応は、６７３℃である反応開
始温度に到達した時に、圧密材１の端部３で開始され
る。自己伝搬燃焼発熱反応はその後、図１に示す矢印４
の方向に進み、反対側の先端５に到達する。この場合使
用する条件は、下記の通りである： − 本実施例ではアルゴンからなる中性ガス雰囲気の圧
力＝１４６ＭＰａ； − 炉内の温度上昇サイクル：３００℃まで５０℃／
分、３００℃で６分間の水平域、水平域なしに８００℃
まで９０℃／分、２０℃まで５０℃／分で冷却。
【００２１】図２のグラフは部材について測定された温
度を示すものであり、自己燃焼反応の開始温度が約６７
３℃であることを示している。また、圧密材１の両端の
間に確立された２００℃の温度勾配によって得られる反
応の開始直後の圧密材１の材料中を通る燃焼前線の伝搬
速度が極めて速いことも知見される。この実施例では、
反応は完全に遂行され、燃焼前線の伝搬速度は２０ｍｍ
／秒と推算できる。一般的には、反応の伝搬速度は、使
用する操作条件に応じて１〜１０ｃｍ／秒である。
度を示すものであり、自己燃焼反応の開始温度が約６７
３℃であることを示している。また、圧密材１の両端の
間に確立された２００℃の温度勾配によって得られる反
応の開始直後の圧密材１の材料中を通る燃焼前線の伝搬
速度が極めて速いことも知見される。この実施例では、
反応は完全に遂行され、燃焼前線の伝搬速度は２０ｍｍ
／秒と推算できる。一般的には、反応の伝搬速度は、使
用する操作条件に応じて１〜１０ｃｍ／秒である。
【００２２】下記の結果は、本発明の方法で肉盛した部
材について観察されたものである。
材について観察されたものである。
【００２３】巨視的観察では、溶加材１はマクロ多孔質
であり、部材２の所期の部分の全長にわたってしっかり
と付着している。
であり、部材２の所期の部分の全長にわたってしっかり
と付着している。
【００２４】光学顕微鏡検査では、図３に示すように、
基材の材料Ａと金属間化合物材ＮｉＡｌとの間に中間相
が観察される。材料ＮｉＡｌは多孔質であるが、材料Ａ
と接触している部分は厚さ約０．７ｍｍにわたって完全
に稠密化している。
基材の材料Ａと金属間化合物材ＮｉＡｌとの間に中間相
が観察される。材料ＮｉＡｌは多孔質であるが、材料Ａ
と接触している部分は厚さ約０．７ｍｍにわたって完全
に稠密化している。
【００２５】走査電子顕微鏡検査で２種類の分析を行っ
た。一つは定性分析、もう一つはＥＤＳプローブによる
定量分析である。
た。一つは定性分析、もう一つはＥＤＳプローブによる
定量分析である。
【００２６】定性分析は、材料ＡとＮｉＡｌとの間の中
間相を明らかにする。図４及び５は、得られた材料の様
相を示す顕微鏡写真である。下記の６個のゾーンが識別
される： −Ｉ： ＮｉＡｌ、 −ＩＩ： ＮｉＡｌ＋Ｃｏ，Ｃｒ、 −ＩＩＩ： 中間相、 −ＩＶ： 析出物ゾーン、 −Ｖ： 中間相近傍の材料Ａ、 −ＶＩ： 材料Ａ。
間相を明らかにする。図４及び５は、得られた材料の様
相を示す顕微鏡写真である。下記の６個のゾーンが識別
される： −Ｉ： ＮｉＡｌ、 −ＩＩ： ＮｉＡｌ＋Ｃｏ，Ｃｒ、 −ＩＩＩ： 中間相、 −ＩＶ： 析出物ゾーン、 −Ｖ： 中間相近傍の材料Ａ、 −ＶＩ： 材料Ａ。
【００２７】下記の表は、前記材料を構成する種々の元
素を原子％で示している。実施した測定の精度は±１％
である。基準材料Ａを最初の欄に示し、６個のゾーンで
行った点分析の結果を後続の欄に示した。
素を原子％で示している。実施した測定の精度は±１％
である。基準材料Ａを最初の欄に示し、６個のゾーンで
行った点分析の結果を後続の欄に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】図６及び図７は、材料ＡとＮｉＡｌとの間
の中間相に沿った元素Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉの
濃度プロフィルの変化を示している。ＮｉＡｌからＡに
通過する時に、Ｃｒ、Ｃｏ及びＴｉの濃度の増加に関連
して、アルミニウム濃度が規則的に減少している。その
結果、２種類の材料Ａ及びＮｉＡｌの間で拡散反応が生
起する。中間相の厚みは約２０μｍに達する（図４のゾ
ーンＩＩ及びＩＩＩ参照）。
の中間相に沿った元素Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｔｉの
濃度プロフィルの変化を示している。ＮｉＡｌからＡに
通過する時に、Ｃｒ、Ｃｏ及びＴｉの濃度の増加に関連
して、アルミニウム濃度が規則的に減少している。その
結果、２種類の材料Ａ及びＮｉＡｌの間で拡散反応が生
起する。中間相の厚みは約２０μｍに達する（図４のゾ
ーンＩＩ及びＩＩＩ参照）。
【００３０】３種類の材料Ａ、ＮｉＡｌ及び中間相をビ
ッカースの方法でミクロ硬度（ｍｉｃｒｏｄｕｒｅｔ
ｅ）試験にかけた。結果は下記の通りである： − ゾーンＩ、負荷１００ｇ：２５２、 − ゾーンＩＩＩ、負荷３００ｇ：４１０、 − ゾーンＶＩ、負荷１００ｇ：２９８。
ッカースの方法でミクロ硬度（ｍｉｃｒｏｄｕｒｅｔ
ｅ）試験にかけた。結果は下記の通りである： − ゾーンＩ、負荷１００ｇ：２５２、 − ゾーンＩＩＩ、負荷３００ｇ：４１０、 − ゾーンＶＩ、負荷１００ｇ：２９８。
【００３１】これらの観察事項から結論すれば、得られ
た中間相は材料Ａ及びＮｉＡｌ間の連続的固溶体からな
る。中間の金属間化合物は観察されなかった。ＮｉＡｌ
相へのクロムの導入は、固溶体の作用によるゾーンＩＩ
Ｉの中間相の硬度増加を裏付けるが、硬度レベルは複合
的金属間化合物相が存在しないことを立証している。
た中間相は材料Ａ及びＮｉＡｌ間の連続的固溶体からな
る。中間の金属間化合物は観察されなかった。ＮｉＡｌ
相へのクロムの導入は、固溶体の作用によるゾーンＩＩ
Ｉの中間相の硬度増加を裏付けるが、硬度レベルは複合
的金属間化合物相が存在しないことを立証している。
【００３２】実施例Ｂ この実施例では、ニッケル粉末とアルミニウム粉末との
等原子比混合物を用いて肉盛により所望の外形に補修す
るために、ニッケルベース超合金Ｃからなる中間下層を
間に挟んで、ニッケルベース超合金Ｂの部材に肉付けを
施す。
等原子比混合物を用いて肉盛により所望の外形に補修す
るために、ニッケルベース超合金Ｃからなる中間下層を
間に挟んで、ニッケルベース超合金Ｂの部材に肉付けを
施す。
【００３３】図８に簡単に示すように、本発明の方法の
ステップ（ａ）では、圧密材１は実施例Ａで説明し使用
したものと同じであり、同じ方法で形成する。
ステップ（ａ）では、圧密材１は実施例Ａで説明し使用
したものと同じであり、同じ方法で形成する。
【００３４】これに対し、超合金Ｂ製部材のある部分か
らなる基材２０と圧密材１との間には、ニッケルベース
超合金Ｃの粉末から焼結によって形成した別の補足的圧
密材１１を挿入する。これらの超合金の組成（重量％）
は下記の通りである： Ｂ： Ｎｉベース；Ｃｒ １４；Ｃｏ ９．５；Ｍｏ
４；Ａｌ ３；Ｗ ４；Ｔｉ ５；Ｓｉ ０．２；Ｍｎ
０．２；Ｃ ０．１７、 Ｃ： Ｎｉベース；Ｃｏ １６．５〜１９；Ｃｒ １
０．４〜１２．２；Ｍｏ３．３〜４．２；Ａｌ ２．８
５〜３．１５；Ｔｉ ２．４５〜２．８；Ｓｉ１〜１．
３；Ｂ ０．６８〜０．８；Ｃ ０〜０．０６。
らなる基材２０と圧密材１との間には、ニッケルベース
超合金Ｃの粉末から焼結によって形成した別の補足的圧
密材１１を挿入する。これらの超合金の組成（重量％）
は下記の通りである： Ｂ： Ｎｉベース；Ｃｒ １４；Ｃｏ ９．５；Ｍｏ
４；Ａｌ ３；Ｗ ４；Ｔｉ ５；Ｓｉ ０．２；Ｍｎ
０．２；Ｃ ０．１７、 Ｃ： Ｎｉベース；Ｃｏ １６．５〜１９；Ｃｒ １
０．４〜１２．２；Ｍｏ３．３〜４．２；Ａｌ ２．８
５〜３．１５；Ｔｉ ２．４５〜２．８；Ｓｉ１〜１．
３；Ｂ ０．６８〜０．８；Ｃ ０〜０．０６。
【００３５】前述のように、ステップ（ｂ）では、圧密
材１１からなる下層と圧密材１からなる外層とを担持し
た基材２０を構成する部材を、加熱室を形成する中性ガ
ス静水圧の高いチャンバ内に導入する。
材１１からなる下層と圧密材１からなる外層とを担持し
た基材２０を構成する部材を、加熱室を形成する中性ガ
ス静水圧の高いチャンバ内に導入する。
【００３６】次のステップ（ｃ）では圧密材１に合成反
応を生起させ、部材の所期の部分への材料の肉付けによ
って肉盛を得る。
応を生起させ、部材の所期の部分への材料の肉付けによ
って肉盛を得る。
【００３７】使用する条件は、この場合は、下記の通り
である： − 本実施例ではアルゴンからなる中性ガス雰囲気の圧
力：１１０ＭＰａ、 − 炉内の温度上昇サイクル：３００℃まで５０℃／
分、３００℃で６分間の水平域、水平域なしに６００℃
まで９０℃／分、２０℃まで５０℃／分で冷却。
である： − 本実施例ではアルゴンからなる中性ガス雰囲気の圧
力：１１０ＭＰａ、 − 炉内の温度上昇サイクル：３００℃まで５０℃／
分、３００℃で６分間の水平域、水平域なしに６００℃
まで９０℃／分、２０℃まで５０℃／分で冷却。
【００３８】下記の結果は本発明の方法で肉盛した部材
について観察されたものである。
について観察されたものである。
【００３９】巨視的観察では、三つの部分、即ち基材２
０並びに溶加材１及び１１の合体が生起して頑丈である
ように見える。
０並びに溶加材１及び１１の合体が生起して頑丈である
ように見える。
【００４０】走査電子顕微鏡で見ると、図９の顕微鏡写
真に示すように、得られた材料は７個のゾーンを含む様
相を有している。線１２に沿って測定したこれらのゾー
ンの最大の元素濃度プロフィルも示した。
真に示すように、得られた材料は７個のゾーンを含む様
相を有している。線１２に沿って測定したこれらのゾー
ンの最大の元素濃度プロフィルも示した。
【００４１】ゾーンＩは金属間化合物材ＮｉＡｌに対応
する。ゾーンＩＩは、図１０に示す細部の拡大顕微鏡写
真でより明確に見られ、材料ＮｉＡｌと超合金Ｃとの間
の界面に対応する。このゾーンの元素Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＴｉの濃度プロフィルも図１１に示
す。ゾーンＩＩの均質バンドは特にアルミニウム及びク
ロムの拡散に対応し、チタン濃度も変化している。
する。ゾーンＩＩは、図１０に示す細部の拡大顕微鏡写
真でより明確に見られ、材料ＮｉＡｌと超合金Ｃとの間
の界面に対応する。このゾーンの元素Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＴｉの濃度プロフィルも図１１に示
す。ゾーンＩＩの均質バンドは特にアルミニウム及びク
ロムの拡散に対応し、チタン濃度も変化している。
【００４２】ゾーンＩＩＩでは、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ及び
Ｍｏ濃度は一定であるが、Ｃｒ及びＴｉ濃度は継続的に
変化している。図１２に示すゾーンＩＩＩの拡大部分の
顕微鏡写真では、前記ゾーンが多相性であり、大半を占
める白色の単相部分と針状晶構造の部分とを有すること
が観察される。ゾーンＩＶは超合金Ｃと類似の組成を有
し、ある元素、特にモリブデン及びクロムに関する何ら
かの変化に対応する明るい色の介在物を含んでいる。
Ｍｏ濃度は一定であるが、Ｃｒ及びＴｉ濃度は継続的に
変化している。図１２に示すゾーンＩＩＩの拡大部分の
顕微鏡写真では、前記ゾーンが多相性であり、大半を占
める白色の単相部分と針状晶構造の部分とを有すること
が観察される。ゾーンＩＶは超合金Ｃと類似の組成を有
し、ある元素、特にモリブデン及びクロムに関する何ら
かの変化に対応する明るい色の介在物を含んでいる。
【００４３】ゾーンＶ、ＶＩ及びＶＩＩは超合金Ｃ及び
Ｂ間の界面に対応する。図１３の顕微鏡写真に拡大細部
を示し、図１４に種々の元素の濃度プロフィルを示す。
ゾーンＶＩは超合金Ｃと類似の平均組成を有し、アルミ
ニウム及びタングステン濃度がより高く、コバルト及び
ケイ素濃度がより低い。このゾーンは良好な均質性を有
し、濃度がいずれもほぼ一定である。相ＶＩを構成する
粒子の周りには共晶型の針状晶構造が見られる。これ
は、相ＶＩＩの粒界部が部分的に融合していることを意
味する。これらのプロフィルは、この成分がＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｔｉ及びＣｏを含み、Ｎｉ及びＡｌが超合金Ｃより
少ないことを示している。ゾーンＶＩＩではアルミニウ
ム濃度が低下しており、クロム及びモリブデン濃度が継
続的に増加している。
Ｂ間の界面に対応する。図１３の顕微鏡写真に拡大細部
を示し、図１４に種々の元素の濃度プロフィルを示す。
ゾーンＶＩは超合金Ｃと類似の平均組成を有し、アルミ
ニウム及びタングステン濃度がより高く、コバルト及び
ケイ素濃度がより低い。このゾーンは良好な均質性を有
し、濃度がいずれもほぼ一定である。相ＶＩを構成する
粒子の周りには共晶型の針状晶構造が見られる。これ
は、相ＶＩＩの粒界部が部分的に融合していることを意
味する。これらのプロフィルは、この成分がＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｔｉ及びＣｏを含み、Ｎｉ及びＡｌが超合金Ｃより
少ないことを示している。ゾーンＶＩＩではアルミニウ
ム濃度が低下しており、クロム及びモリブデン濃度が継
続的に増加している。
【００４４】これらの観察事項から、種々の元素が十分
に拡散していると結論され、超合金Ｃと金属間化合物材
ＮｉＡｌとの間の固溶体の形成がこれら２種類の材料の
間の界面に確認される。
に拡散していると結論され、超合金Ｃと金属間化合物材
ＮｉＡｌとの間の固溶体の形成がこれら２種類の材料の
間の界面に確認される。
【００４５】また、金属間化合物ＮｉＡｌを合成する発
熱反応によって放出される熱は、焼結圧密材１１の厚み
全体に作用して反対側の元素の拡散を誘発し、超合金Ｃ
及びＢ間の界面を発生させるのに十分なものである。
熱反応によって放出される熱は、焼結圧密材１１の厚み
全体に作用して反対側の元素の拡散を誘発し、超合金Ｃ
及びＢ間の界面を発生させるのに十分なものである。
【図１】本発明の方法の一例に従い基材上に配置した溶
加材の断面の概略図である。
加材の断面の概略図である。
【図２】本発明方法の自己伝搬燃焼による合成反応時の
温度変化を示すグラフである。
温度変化を示すグラフである。
【図３】本発明による溶加材を含む部材部分の２０倍顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図４】実施例Ａで得られた材料の様相を示す顕微鏡写
真である。
真である。
【図５】実施例Ａで得られた材料の様相を示す顕微鏡写
真である。
真である。
【図６】部材の顕微鏡写真及び部材の材料と溶加材との
間の中間相部分における構成元素の濃度プロフィル変化
曲線である。
間の中間相部分における構成元素の濃度プロフィル変化
曲線である。
【図７】図６と同様の顕微鏡写真及び濃度プロフィル変
化曲線である。
化曲線である。
【図８】本発明の方法の別の例に従い基材上に配置した
溶加材の、図１と類似の断面の概略説明図である。
溶加材の、図１と類似の断面の概略説明図である。
【図９】部材の顕微鏡写真及び溶加材を含む部材部分の
構成元素の濃度プロフィル変化曲線である。
構成元素の濃度プロフィル変化曲線である。
【図１０】図９に示した部分の細部の拡大顕微鏡写真で
ある。
ある。
【図１１】図１０に示した部分の構成元素の濃度プロフ
ィル変化曲線である。
ィル変化曲線である。
【図１２】図１０に示した部分の細部の拡大顕微鏡写真
である。
である。
【図１３】図１０に示した部分と類似の、図９に示した
部分の細部の拡大顕微鏡写真である。
部分の細部の拡大顕微鏡写真である。
【図１４】図１３に示した部分の構成元素の濃度プロフ
ィル変化曲線である。
ィル変化曲線である。
１ 溶加材（圧密材） ２ 超合金製部材（基材） １１ 補足的圧密材 ２０ 基材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１１月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローズ・マリー・マラン−エラル フランス国、34670・サン・ブレ、リユ・ ドウ・ラ・カペラン、８ (72)発明者 デイデイエ・ペロー フランス国、86000・ポワテイエ、アレ・ デ・ドユ・ニベルネ、８、レジダンス・ デ・エリオトロプ (72)発明者 ジヤン−クロード・テドナツク フランス国、34000・モンペリエ、アブニ ユ・サミユエル・シヤムプラン、75、レジ ダンス・ル・フランス
Claims (7)
- 【請求項１】 ニッケル又はコバルトをベースとする超
合金の部材に肉付けを施す方法であって、下記の連続的
ステップ、即ち（ａ） 金属間化合物材の生成に対応す
る比率の反応性粉末類及びニッケルもしくはコバルトベ
ースの超合金粉末類の中から選択した溶加材（１、１
１）を前記部材（２、２０）の少なくとも一つの局所部
分に付着させ、（ｂ） １．５ＧＰａまでの中性ガス静
水圧を室内に発生させる圧縮システムで中性ガスを受給
する高圧チャンバであって、所期の部材部分（２、２
０）の一端から他端の間に２００℃の熱勾配を確立しな
がら５℃／分〜１２０℃／分の温度上昇速度で温度を１
２００℃に到達させることができる加熱手段を備え、温
度が測定システムで制御されるようになっている炉も含
む前記チャンバ内に、ステップ（ａ）で得た溶加材を含
む部材（２、２０）を配置し、（ｃ） 溶加材（１、１
１）が稠密になり且つ溶加材と超合金部材の所期の表面
とが冶金学的に結合するように、所定の温度及び圧力条
件下で、前記溶加材に大きなガス静水圧下で自己伝搬燃
焼による合成反応を生起させるステップを含むことを特
徴とする前記ニッケル又はコバルトをベースとする超合
金の部材に肉付けを施す方法。 - 【請求項２】 前記肉付けが部材の局的部分の肉盛を構
成し、部材の単なる冷却によって終了したステップ
（ｃ）の次に、仕上げ加工で表面の磨き操作を行う請求
項１に記載のニッケル又はコバルトをベースとする超合
金の部材に肉付けを施す方法。 - 【請求項３】 前記肉付けが、部材の少なくとも一つの
部分を保護して酸化、腐食及び／又は侵食に対する耐性
を増加させる皮膜を構成する請求項１に記載のニッケル
又はコバルトをベースとする超合金の部材に肉付けを施
す方法。 - 【請求項４】 部材上に得られる付着物の最終厚さが２
０μｍ〜１０ｍｍである請求項１から３のいずれか一項
に記載のニッケル又はコバルトをベースとする超合金の
部材に肉付けを施す方法。 - 【請求項５】 ステップ（ａ）の付着を、適当な量の粒
度１５０μｍ未満のニッケル粉末及びアルミニウム粉末
の等原子比混合物を適合した型内で４０ＭＰａの負荷を
加えて冷間圧縮することにより形成した圧密材（１）を
配置することによって行う請求項１、２又は４のいずれ
か一項に記載のニッケル又はコバルトをベースとする超
合金の部材に肉付けを施す方法。 - 【請求項６】 ステップ（ａ）で圧密材（１）を配置す
る際に、ニッケルベース超合金粉末の焼結によって予め
形成した別の補足的圧密材（１１）を、基材（２０）を
構成する部材の所期の部分の表面上に下層として挿入す
る請求項５に記載のニッケル又はコバルトをベースとす
る超合金の部材に肉付けを施す方法。 - 【請求項７】 基材（２０）を構成する部材の超合金の
重量％で示される公称組成が、Ｎｉベース；Ｃｒ １
４；Ｃｏ ９．５；Ｍｏ ４；Ａｌ ３；Ｗ４；Ｔｉ
５；Ｓｉ ０．２；Ｍｎ ０．２；Ｃ ０．１７であ
り、補足的圧密材（１１）の重量％で示される組成が、
Ｎｉベース；Ｃｏ １６．５〜１９；Ｃｒ １０．４〜
１２．２；Ｍｏ ３．３〜４．２；Ａｌ ２．８５〜
３．１５；Ｔｉ ２．４５〜２．８；Ｓｉ １〜１．
３；Ｂ ０．６８〜０．８；Ｃ ０〜０．０６である請
求項６に記載のニッケルをベースとする超合金の部材に
肉付けを施す方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9610351A FR2752540B1 (fr) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | Procede de realisation d'un apport sur une piece en superalliage a base de nickel ou de cobalt |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22639297A Expired - Fee Related JP4036925B2 (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-22 | ニッケル又はコバルトをベースとする超合金の部材に肉付けを施す方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CN105458269B (zh) * | 2015-12-01 | 2017-12-05 | 南通大学 | 一种耐磨涂层的制备方法 |
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| US5812926A (en) * | 1991-09-03 | 1998-09-22 | General Electric Company | Process for hard facing a substrate |
| US5330701A (en) * | 1992-02-28 | 1994-07-19 | Xform, Inc. | Process for making finely divided intermetallic |
| EP0574290B1 (fr) * | 1992-06-05 | 1996-04-17 | Gec Alsthom Electromecanique Sa | Procédé de pose d'un insert servant de revêtement protecteur sur une pièce en acier martensitique ou en alliage de titane |
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