具有元素粉末的焊料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有元素粉末的焊料，焊料中包含有至少一种低熔点物，但该低熔点物却会导致其上涂敷有焊料的构件的特性变糟。为此，本发明专利技术提供一种与现有技术中的焊料有相同或近似组成成分的焊料。但按照本发明专利技术，至少部分以粉末形式添加有可与低熔点物结合的元素。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于修理构件尤其是一种镍基、钴基和/或铁基超级合金构件的焊料，其中，该焊料具有一种由两种或更多种合金元素组成的合金作为其基础材料并具有至少一种低熔点物，该低熔点物在焊接时或在所述构件的使用期间与所述焊料中的至少一种杂质相成分合金元素构成杂质相。
技术介绍
焊料例如被用于将各构件相互连接起来或用于填充凹穴。例如当一个构件具有裂缝或孔隙时就是这样的情形。为此先要对其进行加工，然后用焊料来填充。这尤其发生在用于蒸汽和燃气轮机的透平机构件上。透平叶片只有在重新进行这样的处理后才可重新被采用。所述焊料包含至少一种低熔点物，但这在焊接工艺中是不期望有的，因为它会形成所不期望有的杂质相，这会导致构件的基质材料的延展性降低。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可克服上述问题的焊料。上述技术问题通过一种用于修理构件尤其是一种镍基、钴基和/或铁基超级合金构件的焊料来解决，该焊料具有一种由两种或更多种合金元素组成的合金作为其基础材料并具有至少一种低熔点物，该低熔点物在焊接时或在所述构件的使用期间与所述焊料中的至少一种杂质相成分合金元素构成杂质相，按照本专利技术，在所述焊料中的至少一种杂质相成分合金元素至少部分作为元素金属添加粉。按照本专利技术的一扩展设计，所述焊料可以是镍基焊料或钴基焊料。在此，所述焊料可至少含有铬作为合金元素和/或至少含有铝作为合金元素和/或至少含有钽作为合金元素和/或至少含有钨作为合金元素。按照本专利技术的另一扩展设计，所述焊料中可含有仅仅一种低熔点物或者两种低熔点物。其中，所述至少一种低熔点物可以是硼和/或硅。按照本专利技术的又一扩展设计，所述杂质相成分合金元素是钨和/或铬。比较有利的是，所述至少一种杂质相成分合金元素尤其是钨和/或铬以粉末形式存在，其重量百分比在1％至4％之间。按照本专利技术的再一扩展设计，所述添加粉完全或部分以纳米级颗粒粉末的形式存在，其颗粒尺寸小于500纳米或小于300纳米或小于100纳米。比较有利的是，向现有技术中已知的一种焊料中附加地添加至少一种粉末形式的杂质相成分合金元素。按照进一步的设计，这样改变现有技术中已知的一种焊料的化学计量组成成分，即，通过添加所述至少一种粉末形式的杂质相成分合金元素重新建立现有技术焊料的化学计量组成成分。在此，所述焊料中的合金基础材料可同样以粉末形式存在。按照本专利技术的一有利的扩展设计，所述焊料由重量百分比为23％的铬、3.5％的钽、10％的镍、7％的钨、0.5％的锆、0.2％的钛、0.1％的锰、0.4％的硅、0.6％的碳、3％的硼、1.5％的铁和其余的为钴组成。按照本专利技术的另一有利的扩展设计，所述焊料由重量百分比为20％的铬、20％的钴、3％的硼、3％的钽、其余的为镍组成。按照本专利技术的又一有利的扩展设计，所述焊料由重量百分比为14％的铬、10％的钴、2.7％的硼、2.5％的钽、3.5％的铝、其余的为镍组成。按照本专利技术的再一有利的扩展设计，所述焊料由重量百分比为21％的镍、22％的铬、2％的硼、3.5％的钽、其余的为钴组成。所述低熔点物可以粉末形式存在。附图说明下面借助于附图详细阐述本专利技术的一种实施方式。附图中图1和2表示一种焊料；图3是关于超级合金组成成分的列表；图4-5表示采用按照本专利技术的焊料可处理的构件；图6表示一台燃气轮机。具体实施例方式用本专利技术的焊料来处理尤其修理的构件例如由镍基、钴基和/或铁基超级合金制成。这一点如图3所示。但是也可用按照本专利技术的焊料来处理用其他合金或金属制成的构件。这样的构件例如是一台燃气轮机的透平叶片120，130(参见图4)或热屏元件155(参见图5)或壳体部件138(参见图6)。即便在制造新的这种构件时也必须将在铸造过程中产生的凹穴填满，尽管没有裂缝产生。焊料因此不仅仅用于修复构件在运行使用后的受损部位。焊料是一种由多种合金元素组成的金属合金并含有至少一种低熔点物。按照本专利技术的焊料也可以是由两种合金元素组成的合金。例如可采用一种公知的超级合金(例如参见图3)来作为焊料，但其中要采用至少一种低熔点物诸如硼(B)、硅(Si)、锆(Zr)、铪(Hf)或钛(Ti)，由此使得焊料可在一个比超级合金的熔点更低的温度时融化并与构件的材料结合。优选采用一种或两种低熔点物或者B或者Si或者B和Si。焊料中的至少一种合金元素，一种杂质相成分合金元素在焊接过程中与所述至少一种低熔点物构成杂质相，按照本专利技术，这至少一种杂质相成分合金元素至少部分作为粉末形式的添加粉，尤其作为纳米级颗粒粉存在。图1和2示出这样一种焊料。该焊料全部也就是说其基础材料也优选为粉末形式并具有许多颗粒。大多数颗粒由例如一种合金Me1xMe2yMe3z或Me1xMe2yMe3zMe4w-a组成(这两者可理解成基础材料)。一些颗粒Me4由杂质相成分合金元素构成，并按照本专利技术以元素金属形式作为添加粉存在。所述至少一种低熔点物以粉末形式存在。纳米级粉末可以理解成颗粒尺寸小于500纳米、尤其小于300纳米或100纳米的粉末。所述添加粉末的颗粒尺寸优选在300纳米和500纳米之间、在100纳米和500纳米之间或优选在100纳米和300纳米之间。焊料的基础合金具有至少两种合金元素，其中的一种构成基体。一种合金元素与添加到合金中的低熔点物在焊接时或当应用在高温条件下时构成一种杂质相。该杂质相例如易脆并且绝对会使机械特性变糟。这种合金元素也被称为杂质相成分元素。在此，形成合金基体的元素以及其他合金成分都可与所述低熔点物一起构成一种杂质相。所述焊料的基础材料优选由至少两种、三种或更多种合金元素组成，并且所述杂质相成分合金元素通常不构成焊料的基体。所述焊料按基体来划分可以是镍基、钴基或铁基焊料并具有由铬、镍、钴、铝、钨、钽、锆、钛、锰、碳或铁组成的元素组中选出的至少一种元素。实施例现有技术中已知的铁基、镍基或钴基超级合金例如至少具有以下合金元素钨、铬、镍、铝、钽且以镍或钴为基，并具有例如硼作为唯一的一种低熔点物。硼与所述杂质相成分合金元素钨和铬构成硼化物。因此，将所述杂质相成分合金元素钨和/或铬至少部分以粉末形式添加到公知的焊料中。在此，所述颗粒优选以纳米粉末的形式存在。优选仅仅采用铬作为添加粉末。按照现有技术的焊料例如具有以下的总公式Me1xMe2yMe3zMe4w。按照本专利技术的焊料(参见图1)可以描述成Me1xMe2yMe3z+wMe4(Me4＝杂质相成分合金元素)。整个焊料当然可以粉末形式存在，其中，该焊料的基础材料中的各颗粒构成一种合金，所述杂质相成分合金元素作为粉末掺混到焊料亦即焊料的基础粉末中。按照一种公知的焊料组成成分，其中的杂质相成分合金元素的含量在其与低熔点物经过焊接过程形成所不期望的杂质相后会降低(低计量的焊料)，此后通过添加元素粉末又重新恢复杂质相成分合金元素的应有含量(参见图2)焊料(现有技术)Me1xMe2yMe3zMe4w焊料(新)＝Me1xMe2yMe3zMe4w-a+aMe4现有技术中的一种钴基合金焊料例如由重量百分比为23％的铬、3.5％的钽、10％的镍、7％的钨、0.5％的锆、0.2％的钛、0.1％的锰、0.4％的硅、0.6％的碳、3％的硼、1.5％的铁和其余的为钴组成。添加粉末的重量百分比含量可为1％、2％、3％或4％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于修理构件尤其是一种镍基、钴基和／或铁基超级合金构件的焊料，其中，该焊料具有一种由两种或更多种合金元素组成的合金作为其基础材料并具有至少一种低熔点物，该低熔点物在焊接时或在所述构件的使用期间与所述焊料中的至少一种杂质相成分合金元素构成杂质相，其特征在于，在所述焊料中的至少一种杂质相成分合金元素至少部分作为元素金属添加粉。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里夏贝齐拉，迈克尔奥特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]