钎焊组合物、钎焊方法和钎焊制品与流程

本发明涉及钎焊组合物、钎焊方法和钎焊制品。更具体地，本发明涉及钎焊糊膏以及用该钎焊糊膏形成钎焊制品的方法。

背景技术：

燃气涡轮包括部件，例如叶片（动叶）、喷嘴（静叶）、燃烧器、护罩和其它热气路径部件，其涂覆有热阻挡涂层以保护部件免受在燃气涡轮内发现的极端温度、化学环境和物理条件。粘结涂层可以施加在部件和热阻挡涂层之间，所述粘结涂层提高热阻挡涂层对部件的粘结强度并提供额外的保护。这种粘结涂层通常在燃气涡轮部件的制造方法中应用。

然而，许多燃气涡轮部件在其寿命周期期间的某一点被改造。例如，一些部件被改造以在投入使用之前调整形状和/或几何形状。在已经投入使用以替换材料和/或改变部件的几何形状之后，可以改造其它部件。在许多情况下，部件的这种改造包括接合或添加材料，其通常在除去粘结涂层和/或热阻挡涂层之后，且接着再涂覆。

粘结涂层和/或热阻挡涂层的除去和再涂覆，例如通过用酸剥离，延长了部件的改造周期的持续时间。另外，剥离和再涂覆提高了改造的成本，通常占改造成本的超过30%至40%。因此，在避免剥离和再涂覆方面将存在相当大的成本和时间节省潜力。

技术实现要素：

在例示性实施方案中，钎焊组合物包括浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金和浓度为30重量%至50重量%的镍基合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金，及其组合。

在另一个例示性实施方案中，钎焊方法包括形成钎焊糊膏，将钎焊糊膏钎焊到部件的一部分，和使钎焊糊膏成形以形成钎焊制品。所述钎焊糊膏包括浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金和浓度为30重量%至50重量%的镍基合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金，以及其组合。

在另一个例示性实施方案中，钎焊制品包括包含沉积在其上的返回工作的(servicereturned)涂层的部件和钎焊到所述部件上的钎焊组合物，所述钎焊组合物包括浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金和浓度为30重量%至50重量%的镍基合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金，及其组合。

在另一个例示性实施方案中，将钎焊制品覆盖在动叶上而不剥离并再涂覆现有的粘结涂层。

本发明还涉及以下实施方案：

1.一种钎焊组合物，包括：

浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金及其组合；和

浓度为30重量%至50重量%的镍基合金。

2.实施方案1的钎焊组合物，其中所述mcraly合金和所述镍基合金形成钎焊糊膏。

3.实施方案1的钎焊组合物，其中所述mcraly合金以重量计具有约30%至约35%镍、约20%至约25%铬、约8%至约12%铝、约0.1%至约0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质的组成。

4.实施方案3的钎焊组合物，其中所述mcraly合金以重量计具有32%镍、21%铬、10%铝、0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质的组成。

5.实施方案1的钎焊组合物，其中所述镍基合金以重量计具有约68%至约74%镍、约17%至约21%铬，以及约8%至约12%硅的组成。

6.实施方案5的钎焊组合物，其中所述镍基合金具有71重量%镍、19重量%铬和10重量%硅的组成。

7.实施方案1的钎焊组合物，其中所述钎焊组合物包括约2175℉至约2250℉的钎焊温度。

8.一种钎焊方法，包括：

形成钎焊糊膏，包括：

浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金及其组合；和

浓度为30重量%至50重量%的镍基合金；

将钎焊糊膏钎焊到部件的一部分；和

使钎焊糊膏成形以形成钎焊制品。

9.实施方案8的钎焊方法，其中所述钎焊和所述成形形成修复方法。

10.实施方案8的钎焊方法，其中所述钎焊和所述成形形成制造方法。

11.实施方案8的钎焊方法，其中所述部件是燃气涡轮机部件。

12.实施方案8的钎焊方法，其中所述钎焊在约2175℉至约2250℉的温度下进行。

13.实施方案8的钎焊方法，其中在所述钎焊期间在所述部件上存在涂层。

14.实施方案13的钎焊方法，其中所述涂层选自粘结涂层、热阻挡涂层及其组合。

15.实施方案8的钎焊方法，其中所述mcraly合金以重量计具有约30%至约35%镍、约20%至约25%铬、约8%至约12%铝、约0.1%至约0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质的组成。

16.实施方案8的钎焊方法，其中实施方案1的钎焊组合物，其中所述镍基合金以重量计具有约68%至约74%镍、约17%至约21%铬，和约8%至约12%硅的组成。

17.一种钎焊制品，包括：

包括在其上沉积的返回工作的涂层的部件；和

钎焊到部件的钎焊组合物，所述钎焊组合物包含：

浓度为50重量%至70重量%的mcraly合金，其中m选自镍、钴、铁、其合金及其组合；和

浓度为30重量%至50重量%的镍基合金。

18.实施方案17的钎焊制品，其中所述mcraly合金以重量计具有约30%至约35%镍、约20%至约25%铬、约8%至约12%铝、约0.1%至约0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质的组成。

19.实施方案17的钎焊制品，其中实施方案1的钎焊组合物，其中所述镍基合金以重量计具有约68%至约74%镍、约17%至约21%铬，和约8%至约12%硅的组成。

20.实施方案17的钎焊制品，其中所述部件是燃气涡轮机部件。

结合附图从优选实施方案的以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，附图通过示例示出了本发明的原理。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施方案，在钎焊方法期间的部件的透视图。

图2是根据本公开的一个实施方案，在图1的钎焊方法期间部件的一部分的截面图。

图3是根据本公开的一个实施方案，在钎焊方法期间的部件的透视图。

图4是根据本公开的一个实施方案，在图3的钎焊方法期间的部件的一部分的截面图。

只要可能，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同的部分。

具体实施方式

提供了例示性钎焊组合物、钎焊方法和钎焊制品。与不使用本文所述的一个或多个特征的方法和制品相比，本公开的实施方案提供了一种用于同时接合和涂覆制品的方法，减少钎焊加工时间，减少钎焊加工成本，减少或消除现有涂层在钎焊之前从部件的剥离，减少或消除部件在钎焊之后的再涂覆，允许钎焊而不除去现有的部件涂层，提供即用型部件而没有后续涂覆，提供提高氧化保护而不施加额外涂层的钎焊组合物，提高部件寿命周期，或其组合。本文公开的实施方案可以用于各种不同的目的，包括但不限于燃气涡轮1级叶尖修复，以及在使用暴露之后的覆盖mcraly氧化涂覆，这提高了动叶在返回使用时的性能和寿命周期。

来看图1，在一个实施方案中，钎焊方法100包括制造方法110。在另一个实施方案中，制造方法110包括将钎焊组合物104施加到部件101的部分103，然后在部件101上使钎焊组合物104成形。在另一个实施方案中，在施加钎焊组合物104之前，制造方法包括例如通过形成、清洁、涂覆和/或定位部件101来制备部件101。另外地或可替换地，根据本文公开的一个或多个实施方案，部件101包括在钎焊方法100期间和之后保留在部件101上的返回工作的涂层。

钎焊组合物104的施加包括用于将钎焊组合物104固定到部件101以形成钎焊制品105的任何合适的方法。用于施加钎焊组合物104的合适的方法包括但不限于钎焊、焊接、烧结或其组合。例如，在一个实施方案中，钎焊组合物104的施加包括将钎焊组合物104钎焊到部件101的部分103。钎焊将钎焊组合物104固定到部件101以形成钎焊制品105。

钎焊组合物104的成形包括用于改造钎焊组合物104的形状以形成具有期望的几何形状的涂层107的任何合适的方法。如本文所使用的，术语“期望的几何形状”是指涂层107的最终形状，其匹配其上施加钎焊组合物104的部件101的部分103。用于使钎焊组合物104成形的合适方法包括但不限于机械加工、钻孔、珩磨或其组合。例如，钎焊组合物104的成形可以包括机械加工钎焊组合物104以除去过量的材料和/或改造由钎焊组合物104形成的涂层107的表面轮廓。

如本领域技术人员将理解的，涂层107的期望的几何形状将取决于部件101的形状和/或几何形状以及其上施加钎焊组合物104的部分103的形状和/或几何形状。在一个实施方案中，部件101包括任何合适的燃气涡轮部件，例如但不限于涡轮叶片102、涡轮动叶、喷嘴（静叶）、燃烧器、护罩、任何其它热气路径部件，或其组合。在另一个实施方案中，部分103包括部件101的任何合适的部分，例如但不限于，凹槽尖端(squealertip)108、基底部分、尾榫部分、翼型部分或其组合。例如，在另一个实施方案中，涂层107在1级涡轮叶片102的凹槽尖端108上形成。

来看图2，在一个实施方案中，部件101包括在其表面上形成的外涂层201和/或内涂层203。外涂层201和/或内涂层203排布和布置成为部件101提供一种或多种预定性能。例如，外涂层201可以包括减少或消除部件101的基底材料205的氧化的抗氧化涂层。与当前的钎焊方法(其中部件101的外涂层201和/或内涂层203在钎焊之前被除去)相比，钎焊方法100包括在不首先剥离或以其它方式除去外涂层201和/或内涂层203的情况下，将钎焊组合物104施加到部分103。此外，钎焊方法100提供接合操作，恢复基底材料205的减少的部分，并且同时用相同的、基本上相同的或不同的涂层形成和/或替换外涂层201和/或内涂层203，而不首先剥离或以其它方式除去现有的外涂层201和/或现有的内涂层203。在不首先剥离或除去外涂层201和/或内涂层203的情况下这样施加钎焊组合物104减少或消除部件101的再涂覆，减少制造方法110的加工时间，减少制造成本，提高制造效率或其组合。

在某些实施方案中，如图3所示，钎焊方法100包括改造方法310。在一个实施方案中，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，将钎焊组合物104施加到改造部分303，然后在改造部分303上使钎焊组合物104成形，以形成具有期望的几何形状的涂层107。例如，在另一个实施方案中，改造方法103包括从部件101上除去凹槽尖端108，焊接部件101以在部件101上形成替换的凹槽尖端304，将钎焊组合物104施加到替换的凹槽尖端304，然后使钎焊组合物104成形以在替换的凹槽尖端304上形成涂层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。在一个实施方案中，添加材料改变部分103的几何形状以形成改造部分303。在另一个实施方案中，材料的添加包括通过替换部分103的损失材料来形成改造部分303。例如，涡轮叶片102的维护和/或修复可包括其间通过焊接、钎焊、烧结、任何添加材料的其它方法或其组合将材料添加到凹槽尖端108的凹槽尖端108的尖端构建。添加到凹槽尖端108的材料替换在操作期间损失的材料和/或改变凹槽尖端108的几何形状以用于任何其它合适的目的。在尖端构建之后，将钎焊组合物104施加到凹槽尖端108，然后成形以在改造部分303上形成涂层107。

来看图4，在一个实施方案中，在开始改造方法310之前，部件101包括具有在其表面上形成的外涂层201和/或内涂层203的任何新的或使用过的部件。在另一个实施方案中，在改造方法310期间形成的改造部分303没有外涂层201和/或内涂层203。在另一个实施方案中，由钎焊组合物104形成的涂层107提供在改造部分303上的外涂层201和/或内涂层203。

涂层107在改造部分303上形成，而不从部件101的其余部分除去外涂层201和/或内涂层203。通过形成涂层107而不除去外涂层201和/或内涂层203，改造方法310减少或消除部件101的再涂覆，减少制造方法110的加工时间，减少制造成本，提高制造效率或其组合。另外，与外涂层201和/或内涂层203相比，在改造方法310期间形成的涂层107可以提供一种或多种期望的性能。与外涂层201和/或内涂层203相比，涂层107的期望的性能包括但不限于提高的寿命周期、提高的温度性能、提高的氧化性能、提高的磨损性能或其组合。

根据本文公开的一个或多个实施方案，钎焊组合物104包括第一合金和第二合金的组合。第一合金以50重量%至70重量%的浓度存在于钎焊组合物104中。第二合金以30重量%至50重量%的浓度存在于钎焊组合物104中。当组合时，钎焊组合物104的第一合金和第二合金形成任何合适类型的材料，例如但不限于钎焊糊膏、钎焊带、预烧结预成型件或其组合。

钎焊组合物104的钎焊温度取决于第一合金和第二合金的浓度和/或组成，并且包括基于部件101和/或其上施加钎焊组合物104的部件101的部分103的材料的任何合适的钎焊温度。用于钎焊组合物104的合适的钎焊温度包括将钎焊组合物104钎焊到部件101上或高于其的任何温度，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℉，或其任何组合、子组合、范围或子范围。

在一个实施方案中，第一合金与部件101的外涂层201类似或基本类似。在另一个实施方案中，第一合金不同于部件101的外涂层201。在另一个实施方案中，第一合金包括但不限于高熔点合金，例如mcraly粘结涂覆材料，其中m是镍、钴、铁、其合金或其组合。例如，合适的第一合金包括但不限于nicraly合金、nicocraly合金、cocraly合金、fecraly合金或其组合。

一种合适的第一合金以重量计包括约30%至约35%镍、约20%至约25%铬、约8%至约12%铝、约0.1%至约0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质。另一种合适的第一合金以重量计包括32%镍、21%铬、10%铝、0.5%钇，以及余量的钴和附带的杂质。另一种合适的第一合金以重量计包括29%铬、16%铝、1%钇以及余量的钴。如本领域技术人员将理解的，第一合金不限于上述合金，并且可以包括适合于提供部件101的期望性质的任何其它合金。

第二合金包括适合与第一合金一起使用的任何低熔点合金。例如，在一个实施方案中，第二合金包括钎焊填料，例如低熔点镍基合金。在另一个实施方案中，第二合金以重量计具有约68%至约74%镍、约17%至约21%铬和约8%至约12%硅的组成。在另一个实施方案中，第二合金以重量计具有71%镍、19%铬和10%硅的组成。

第一合金和第二合金一起允许将钎焊组合物104直接施加在部分103和/或改造部分303上，而不除去沉积在部件101的剩余部分上的任何外涂层201和/或内涂层203。此外，如上所述，包括第一合金和第二合金的钎焊组合物104向在部分103和/或改造部分303上形成的涂层107提供一种或多种期望的性能。

虽然已经参考优选实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用其要素替换等价物。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明旨在不限于作为实施本发明所考虑的最佳模式公开的具体实施方案，而是本发明将包括落入随附权利要求的范围内的所有实施方案。