釬焊組合物、釬焊方法和釬焊制品與流程

本發明涉及釬焊組合物、釬焊方法和釬焊制品。更具體地，本發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：

燃氣渦輪包括部件，例如葉片（動葉）、噴嘴（靜葉）、燃燒器、護罩和其它熱氣路徑部件，其涂覆有熱阻擋涂層以保護部件免受在燃氣渦輪內發現的極端溫度、化學環境和物理條件。粘結涂層可以施加在部件和熱阻擋涂層之間，所述粘結涂層提高熱阻擋涂層對部件的粘結強度并提供額外的保護。這種粘結涂層通常在燃氣渦輪部件的制造方法中應用。

然而，許多燃氣渦輪部件在其壽命周期期間的某一點被改造。例如，一些部件被改造以在投入使用之前調整形狀和/或幾何形狀。在已經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，其通常在除去粘結涂層和/或熱阻擋涂層之后，且接著再涂覆。

粘結涂層和/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時間。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大的成本和時間節省潛力。

技術實現要素：

在例示性實施方案中，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。

在另一個例示性實施方案中，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。

在另一個例示性實施方案中，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。

在另一個例示性實施方案中，將釬焊制品覆蓋在動葉上而不剝離并再涂覆現有的粘結涂層。

本發明還涉及以下實施方案：

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.實施方案1的釬焊組合物，其中所述mcraly合金以重量計具有約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的組成。

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

5.實施方案1的釬焊組合物，其中所述鎳基合金以重量計具有約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.實施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊和所述成形形成修復方法。

10.實施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊和所述成形形成制造方法。

11.實施方案8的釬焊方法，其中所述部件是燃氣渦輪機部件。

12.實施方案8的釬焊方法，其中所述釬焊在約2175℉至約2250℉的溫度下進行。

13.實施方案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.實施方案13的釬焊方法，其中所述涂層選自粘結涂層、熱阻擋涂層及其組合。

15.實施方案8的釬焊方法，其中所述mcraly合金以重量計具有約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的組成。

16.實施方案8的釬焊方法，其中實施方案1的釬焊組合物，其中所述鎳基合金以重量計具有約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.實施方案17的釬焊制品，其中所述mcraly合金以重量計具有約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的組成。

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

20.實施方案17的釬焊制品，其中所述部件是燃氣渦輪機部件。

結合附圖從優選實施方案的以下更詳細的描述，本發明的其它特征和優點將是顯而易見的，附圖通過示例示出了本發明的原理。

附圖說明

圖1是根據本公開的一個實施方案，在釬焊方法期間的部件的透視圖。

圖2是根據本公開的一個實施方案，在圖1的釬焊方法期間部件的一部分的截面圖。

圖3是根據本公開的一個實施方案，在釬焊方法期間的部件的透視圖。

圖4是根據本公開的一個實施方案，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記來表示相同的部分。

具體實施方式

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或多個特征的方法和制品相比，本公開的實施方案提供了一種用于同時接合和涂覆制品的方法，減少釬焊加工時間，減少釬焊加工成本，減少或消除現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有的部件涂層，提供即用型部件而沒有后續涂覆，提供提高氧化保護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。本文公開的實施方案可以用于各種不同的目的，包括但不限于燃氣渦輪1級葉尖修復，以及在使用暴露之后的覆蓋mcraly氧化涂覆，這提高了動葉在返回使用時的性能和壽命周期。

來看圖1，在一個實施方案中，釬焊方法100包括制造方法110。在另一個實施方案中，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。在另一個實施方案中，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，根據本文公開的一個或多個實施方案，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、燒結或其組合。例如，在一個實施方案中，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。

如本領域技術人員將理解的，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。在一個實施方案中，部件101包括任何合適的燃氣渦輪部件，例如但不限于渦輪葉片102、渦輪動葉、噴嘴（靜葉）、燃燒器、護罩、任何其它熱氣路徑部件，或其組合。在另一個實施方案中，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，在另一個實施方案中，涂層107在1級渦輪葉片102的凹槽尖端108上形成。

來看圖2，在一個實施方案中，部件101包括在其表面上形成的外涂層201和/或內涂層203。外涂層201和/或內涂層203排布和布置成為部件101提供一種或多種預定性能。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。與當前的釬焊方法(其中部件101的外涂層201和/或內涂層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，恢復基底材料205的減少的部分，并且同時用相同的、基本上相同的或不同的涂層形成和/或替換外涂層201和/或內涂層203，而不首先剝離或以其它方式除去現有的外涂層201和/或現有的內涂層203。在不首先剝離或除去外涂層201和/或內涂層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的加工時間，減少制造成本，提高制造效率或其組合。

在某些實施方案中，如圖3所示，釬焊方法100包括改造方法310。在一個實施方案中，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，在另一個實施方案中，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。在一個實施方案中，添加材料改變部分103的幾何形狀以形成改造部分303。在另一個實施方案中，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的維護和/或修復可包括其間通過焊接、釬焊、燒結、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，在一個實施方案中，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/或內涂層203的任何新的或使用過的部件。在另一個實施方案中，在改造方法310期間形成的改造部分303沒有外涂層201和/或內涂層203。在另一個實施方案中，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/或內涂層203。通過形成涂層107而不除去外涂層201和/或內涂層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。

根據本文公開的一個或多個實施方案，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。當組合時，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、預燒結預成型件或其組合。

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。

在一個實施方案中，第一合金與部件101的外涂層201類似或基本類似。在另一個實施方案中，第一合金不同于部件101的外涂層201。在另一個實施方案中，第一合金包括但不限于高熔點合金，例如mcraly粘結涂覆材料，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。另一種合適的第一合金以重量計包括32%鎳、21%鉻、10%鋁、0.5%釔，以及余量的鈷和附帶的雜質。另一種合適的第一合金以重量計包括29%鉻、16%鋁、1%釔以及余量的鈷。如本領域技術人員將理解的，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合金。例如，在一個實施方案中，第二合金包括釬焊填料，例如低熔點鎳基合金。在另一個實施方案中，第二合金以重量計具有約68%至約74%鎳、約17%至約21%鉻和約8%至約12%硅的組成。在另一個實施方案中，第二合金以重量計具有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。

雖然已經參考優選實施方案描述了本發明，但是本領域技術人員將理解，在不脫離本發明的范圍的情況下，可以進行各種改變并且可以用其要素替換等價物。另外，在不脫離本發明的實質范圍的情況下，可以進行許多修改以使特定情況或材料適應本發明的教導。因此，本發明旨在不限于作為實施本發明所考慮的最佳模式公開的具體實施方案，而是本發明將包括落入隨附權利要求的范圍內的所有實施方案。