[发明专利]钎焊制剂以及制备和使用它的方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及钎焊制剂，更特别地，涉及用于超级合金制品的钎焊制剂。

背景技术

[0002]钎焊是使金属零件彼此接合、修补裂纹和其它表面缺陷和损坏、构造表面恢复所需尺寸和在金属零件上形成保护涂层的方法。通常，钎焊制剂被插入在要接合的零件之间或施加到要修补的零件上并被加热到高于钎焊制剂熔点的温度以熔化钎焊制剂，但充分低于正被钎焊的零件的固相线温度以避免破坏和/或降低正被钎焊零件的所需性质。熔化的钎焊材料与要被接合或修补的零件反应，从而当钎焊的零件被冷却时，形成强接头(joint)。尽管基体零件未被熔化，但在基体零件和钎焊材料之间存在扩散。

[0003]钎焊制剂一般具有类似于正被钎焊零件的组成和性质，但被改变以包含一种或多种熔点抑制剂与正被钎焊零件形成低熔点低共熔混合物(low melting eufectic)。使钎焊接头或修补区域具有与基体零件相同的性质会具有挑战性。

[0004]超级合金被广泛用于形成燃气轮机的高温部件。当钎焊某些合金时遇到的困难是对于一些熔点抑制剂来说具有在钎焊接头或修补区域中形成脆化相的趋势。当凝固时，钎焊材料经常形成脆的低共熔相。

[0005]硼可用作超级合金基底用钎焊制剂中的熔点抑制剂。但是，硼可促成钎焊零件中的脆化相。硼具有小的原子半径，并沿晶粒边界大量扩散出接头或修补区域进入到超级合金基体金属内，形成金属间硼化物，并在升高的温度下在负荷下产生脆相和断裂。

[0006]2002年12月12日提交的美国专利申请公开2002/0185198公开了单晶镍基超级合金制品的修补。方法包括步骤：施加修补合金到由单晶镍基超级合金形成的部件的至少一部分上，加热具有修补合金的部件到避免单晶镍基超级合金重结晶和修补区域初熔(repair zone incipientmelting)的温度。修补材料优选包括二种镍基合金的混合物—第一种是低熔点镍基钎焊合金，第二种是高熔点镍基合金。

[0007]会希望制备适合钎焊超级合金的新钎焊制剂，其与超级合金相容，并提供对所得钎焊制品的机械性质具有最小负面影响的高强度钎焊区域。

发明内容

[0008]在一种实施方案中，超级合金用钎焊制剂包括镍、铬、钴、铝、硼、铪和钽，所述钎焊制剂具有不大于约1180℃的固相线温度和不大于约1250℃的液相线温度。

[0009]在另一种实施方案中，超级合金用钎焊制剂包括约5-约30wt％的铬、至多约20wt％的钴、至多约5wt％的铝、至多约4wt％的硼、约1-约15wt％的铪、约0.5-约20wt％的钽，余量为镍，其中所述wt％基于钎焊制剂的重量。

[0010]在另一种实施方案中，制备超级合金用钎焊制剂的方法，包括混合约5-约30wt％的铬、至多约20wt％的钴、至多约5wt％的铝、至多约4wt％的硼、约1-约15wt％的铪、约0.5-约20wt％的钽，余量为镍，其中所述wt％基于钎焊制剂的重量。

[0011]在另一种实施方案中，钎焊超级合金基底的方法包括施加钎焊制剂到超级合金基底上，加热钎焊制剂至或高于钎焊制剂的液相线温度并低于超级合金基底的固相线温度，和冷却钎焊制剂以固化和形成钎焊制品，其中所述钎焊制剂包括镍、铬、钴、铝、硼、铪和钽，所述钎焊制剂具有不大于约1180℃的固相线温度和不大于约1250℃的液相线温度。

[0012]在另一种实施方案中，钎焊超级合金基底的方法包括施加钎焊制剂到超级合金基底上，加热钎焊制剂至或高于钎焊制剂的液相线温度并低于超级合金基底的固相线温度，和冷却钎焊制剂以固化和形成钎焊制品，其中所述钎焊制剂包括约5-约30wt％的铬、至多约20wt％的钴、至多约5wt％的铝、至多约4wt％的硼、约1-约15wt％的铪、约0.5-约20wt％的钽，余量为镍，其中所述wt％基于钎焊合金的重量。

[0013]各种实施方案提供了具有熔点抑制、与超级合金良好相容的改进的坚固钎焊制剂。凝固后，钎焊材料具有理想的强度、延性和抗氧化水平，并具有最少的脆化相或以其它方式降低的钎焊完整性。

具体实施方式

[0014]单数形式“a”、“an”和“该/所述”包括复数对象，除非上下文另外清楚指示。描述相同特征的所有范围的端点可独立组合并包括所描述的端点。所有参考文献通过引用结合进来。

[0015]与数量关联使用的修饰语“约”包括指明的值，并具有上下文规定的含义(例如，包括与特定数量测量有关的公差范围)。