DE69332227T2

DE69332227T2 - Verfahren zur reparatur der oberfläche eines teils aus einer superlegierung

Info

Publication number: DE69332227T2
Application number: DE69332227T
Authority: DE
Inventors: Kevin Rafferty; Bruce Rowe
Original assignee: Coating Applications Inc
Current assignee: Coating Applications Inc
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: ATE222521T1; DE69332227D1; US5523169A; EP0673292A4; AU6013494A; EP0673292B1; WO1994011139A1; EP0673292A1

Description

Metallteile, die beispielsweise in Strahltriebwerken eingesetzt werden, unterliegen im allgemeinen sehr genauen Toleranzen. Beschädigungen der Metallteile während des Gebrauchs oder während einer spanenden Nachbearbeitung eines Teils können dazu führen, dass das Teil außerhalb des Wertesatzes für die Toleranz liegt und es erforderlich wird das Teil auszubessern oder zu ersetzen. Zur Ausbesserung einer derartigen Beschädigung, muss neues Metall auf die Oberfläche des Teils hartgelötet werden.
Das neue Metall muss eine dem Trägermetall ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Dazu werden Hartlotdiffusionsfüllmittel mit einem Trägermetallpulver vermengt, um eine Mischung bereitzustellen, die bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelz- oder Erweichungspunkt des Trägermetalls mit dem Trägermetall hartlötbar ist.
Typischerweise wurde dies über Herstellung einer Paste erreicht, die das pulverisierte Trägermetall, pulverisiertes Hartlotdiffusionsfüllmittel und ein Bindemittel, z. B. einen Methacrylatbinder, Alginatbinder oder dergleichen, umfasst. Derartige Systeme liefern brauchbare Ergebnisse. Allerdings ließen sich wohldefinierte Geometrien, die bei einigen Reparaturen notwendig sind, nur sehr schwer erhalten.
Weiterhin sind derartige Pasten schwierig zu handhaben. Das Bindemittelsystem muss zunächst gemischt werden. Dann müssen die genauen Mengen an Trägermetall und Diffusionsfüllmittel zugesetzt werden. Die Paste hat eine sehr begrenzte Haltbarkeit. Sie kann nicht in großen Mengen für den Verkauf und die Weiterverwendung hergestellt werden. Sie muss vom Benutzer vor Ort hergestellt werden, womit möglicherweise menschliches Versagen zum Problem werden kann.
Auch Bor, dass typischerweise in Hartlotlegierungen verwendet wird, kann auf die Oberfläche des Teils gepuddelt oder lokal aufgebracht werden. Dies führt zu einer Schwächung des Trägermetalls und kann das Teil zerstören. Die Pasten sind zudem schwer zu einer gleichförmigen Konsistenz bringen, woraus deren nur mäßige Eignung für großflächige Aufbaureparaturen resultiert.
Auch sauerstoffsensitive Legierungen, die Titan, Aluminium, Hafnium und Chrom umfassen, führen beim Erhitzen über 800ºF (426,67ºC) zur Oxidbildung. Diese Oxide lassen sich im allgemeinen nicht in Hartlotöfen reduzieren. Die meisten Hartlotöfen sind entweder dazu ausgelegt im Vakuum oder in Wasserstoffatmosphäre zu arbeiten. Allerdings verbleiben häufig Spuren von Sauerstoff im Ofen, die mit diesen Metallen reagieren können. Zur Vermeidung dieses Problems werden Legierungen, die diese sauerstoffsensitiven Metalle enthalten vor der Trägermetallreparatur nickelbeschichtet. Diese Nickelvorbeschichtung ist schon daher unerwünscht, da sie einen Zusatzschritt oder häufig sogar einen zweiten Zusatzschritt für das Maskieren von Teilen, die nicht nickelbeschichtet werden sollen, erfordert.
Die US 4,194,040 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes, bei dem eine Mischung aus etwa 1-15 Vol.-% PTFE und etwa 85-99 Vol.-% Metallpartikeln, intermetallischen Verbindungen, Keramiken, Plastik oder Kombinationen derselben erhitzt wird. Ein Erhitzen kann wie beim Sintern von Metallpartikeln erfolgen. In den Ausführungsbeispielen wird die Herstellung einer Eisen-Nickel-Platte und einer hartgelöteten Nickelplatte unter Verwendung des Verfahrens und anschließender Laminierung der beiden Platten beschrieben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Superlegierungsausbesserungsverfahren bereit zu stellen, das auf den Gebrauch einer Paste verzichtet und das keine Nickelvorbeschichtung erfordert.
Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Superlegierungsausbesserungsverfahren bereit zu steilen, das es erlaubt räumlich präzise Ausbesserungen durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Ausbesserung der Oberfläche eines Superlegierungsteils mit einem Verbundstoffband zur Verfügung, das wenigstens eine erste Hartlotlegierungsschicht hat, die ein von einem Bindemittel zusammengehaltenes Hartlotlegierungspulver umfasst, wobei das Bindemittel Polytetrafluorethylen ist. Das Verbundstoffband umfasst eine an die erste Schicht gebundene zweite Superlegierungsschicht, wobei die zweite Schicht ein von einem Bindemittel zusammengehaltenes Superlegierungspulver umfasst, wobei das Bindemittel Polytetrafluorethylen ist. Das Verfahren umfasst das Aufbringen der ersteh Schicht auf die Oberfläche des Teil und Erhitzen des Teils auf eine Temperatur, bei der das Bindemittel ausgetrieben wird und das Superlegierungspulver auf die Oberfläche hartgelötet wird.
Vorzugsweise ist das Ausbesserungsband ein mehrschichtiges Band. Zumindest eine innere Schicht wird durch eine Superlegierung gebildet, die mit einem PTFE- Binder, wie faserförmiges Polytetrafluorethylen, verbunden ist. Zumindest zwei Schichten sind Hartlotdiffusionslegierungen, die ebenso über einen PTFE-Binder, wie faserförmiges Polytetrafluorethylen, aneinander gebunden sind. Die äußeren Schichten umgreifen die inneren Schichten. Derartige Schichten sind miteinander verbunden und können direkt als Band auf dem auszubessernden Bereich platziert werden. Während des Ablaufes der thermischen Ausbesserung wird die Hartlotdiffusionslegierung schmelzen und in das Superlegierungsband von beiden Seiten eindringen und damit eine Ausbesserung ermöglichen, die im wesentlichen ihre räumliche Ausdehnung beibehält und zudem eine höhere Volumendichte an Trägermetall besitzt.
Belastungen des Bandes während der Ausbesserungen können während der thermischen Behandlung bei komplexen Geometrien zu einem Abheben des Bandes von der auszubessernden Fläche führen. Jedoch kann die Benetzbarkeit durch Einsatz eines dreischichtigen Bandes mit einer die Ausbesserungsfläche berührenden Diffusionsschicht verbessert werden und die Gefahr der Bewegung des Bandes verringert werden. Diese untere Schicht ist vorzugsweise relativ dünn ausgelegt, um eine Beschädigung der Ausbesserungsfläche zu vermeiden. Sofern diese untere Schicht dünn ist, besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit das das Bor das Trägermetall beschädigen wird.
Das Band stellt eine Reinigungsmöglichkeit für die ausgebesserte Oberfläche als auch die Superlegierungspartikel selbst bereit. Das kann immer dann sehr bedeutsam sein, wenn die Superlegierung und das Superlegierungspulver der Ausbesserung einen hohen Anteil an Aluminium und Titan enthält, da diese potentielle Oxidbildner sind und möglicherweise den Erfolg der Ausbesserung gefährden.
Weiterhin reduzieren oder eliminieren die Bandeigenschaften die Notwendigkeit für eine Nickelbeschichtung auf den Teilen der Ausbesserungsbereiche, die dem Hartlötverfahren ausgesetzt sind.
Ferner ist die resultierende Hartlotmetallpulverstruktur durch die Trennung des Superlegierungspulvers und des metallischen Diffusionspulvers verbessert. Das ist so, weil der Abstand zwischen den Superlegierungspulverteilchen durch die Trennung der Bestandteile im Mehrschichtband beim Einsatz des vorliegenden Verfahrens verringert ist. Eine mehr den mechanischen Eigenschaften des Werkstücks angepasste Ausbesserung ist möglich, da der Trägermetallgehalt pro Volumeneinheit höher ist.
Indem die Hartlotlegierungstemperatur oder eine geringfügig niedrigere über einen Zeitraum (z. B. 2 Stunden) beibehalten wird, kann der Erweichungs- und Schmelzpunkt des Ausbesserungsmaterials dem Erweichungs- und Schmelzpunkt der Superlegierung angenähert werden. Hieraus resultiert eine qualitativ verbesserte und den Eigenschaften des Trägermaterials näherkommende Ausbesserung.
Die Verbesserung beruht auf der nach außen und weg von der Ausbesserungsfläche gerichteten Diffusion des Schmelzpunkterniedrigers, was zu einer deutlichen Minderung seiner Konzentration in der Ausbesserung und einem geringfügigen Anstieg in dem umgebenen Trägermetall führt.
Weiterhin erlaubt die Flexibilität und Biegsamkeit des Bandes eine einfache Ausbesserung komplexer Geometrien und ermöglicht die einfache Herstellung von Vorformen zur Reparatur mehrerer gleichartiger Teile. Letztendlich bleibt die geometrische Struktur des Superlegierungsbandes nach Austreibung des Polytetraflourethylenharzes erhalten. Damit besteht ein Zugang zu Vorformen die den Entwurfsdimensionen nahe kommen und die Zeit und Kosten der Bearbeitung der Ausbesserungsflächen nach dem thermischen Ausbesserungsschritt werden reduziert.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausbesserung mit einem Band durchgeführt werden kann. Das Band, das dicker als ein halber Inch (1,27 cm) ist, besteht aus einer Vielzahl alternierender Schichten aus der Superlegierung und der Diffusionshartlotlegierung. Es kann zur Ausbildung komplizierter Teile zugeschnitten werden.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Querschnitt durch ein für den Gebrauch der vorliegenden Erfindung geeignetes Band und
Fig. 2 ein Querschnitt durch ein alternatives für den Gebrauch in der vorliegenden Erfindung geeignetes Band.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Gebrauch eines Klebebandes 11 zur Ausbesserung von harten Superlegierungsoberflächen 12 unter Anwendung der Hartlottechnik. Superlegierungsoberflächen umfassen selbstverständlich alle Formen von auf Nickel, Cobalt, Titan und Wolfram basierenden Superlegierungen, wie Rene 35, Rene 41, Rene 77, Rene 80, Rene 80H, Rene 95, Rene 125, Rene 142, Inconel 1606, Inconel 625, Inconel 713, Inconel 718, Hastelloy X, Wasp alloy, Haynes 188, L605, X-40, MarM-509 und MarM-247.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt das Klebeband 11 eine dreischichtige Bandstruktur. Die Zwischenschicht 13 ist ein Gemisch aus dem Superlegierungspulver und einem Bindemittel. Die zwei äußeren Schichten 14 und 15 sind ein Gemisch aus einer Diffusionshartlotlegierung und dem Bindemittel.
Das Bindemittel ist faserförmiges PTFE. Das faserförmige PTFE-Polymer, das im erfindungsgemäßen Verfahren Einsatz findet, ist ein hochmolekulares PTFE-Harz, das durch Emulsionspolymerisation hergestellt wird. Derartige PTFE-Polymere haben einen weiten Molekulargewichtsbereich von etwa 10-20 Millionen und sind kommerziell erhältliche Produkte. Die Herstellung derartiger Polymere, die in den Patenten US 2,510,112, US 2,587,357 und US 2,685,707 beschrieben wird, umfasst bekannte. Emulsionspolymerisationstechniken, bei denen Tetrafluorethylen unter Druck und in Gegenwart eines Emulgierungsmittels mit einem wasserlöslichen freiradikalischem Katalysator umgesetzt wird. Die hergestellte Emulsion wird koaguliert, gewaschen und dann getrocknet. Die durchschnittliche Partikelgröße des Polymers liegt bei etwa 50-560 um. Polymere mit einer größeren oder kleineren durchschnittlichen Partikelgröße sind auch einsetzbar.
Das PTFE, das zur Herstellung der Mischung verwendet wird, kann kommerziell unter dem Handelsnamen Teflon® 6C von E. I. DuPont and Company, Wilmington, Delaware bezogen werden. Jede Schicht beinhaltet zwischen 0,25 bis etwa 25 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis etwa 15 Gew.-% des faserförmigen PTFE. Eine bevorzugte Mischung beinhaltet 3 Gew.-% PTFE.
Die pulverförmige Superlegierung, die den Rückstand des Gemisches bilden wird, ist der zweite Bestandteil der Zwischenschicht 13. Mikrostrukturelle Verbesserungen der Superlegierungspulverschicht des vorgeschlagenen mehrschichtigen Bandes können durch Einsatz definierter Pulvergrößen erzielt werden. Eine Verdichtung des Superlegierungspulvers wird durch eine Partikelgrößenverteilung, bei der die Zwischenräume zwischen großen Partikeln mit kleinen Partikeln befüllt sind, erreicht. Die Hohlräume, die durch die Diffusionslegierungsschichten bei der Infiltration gefüllt werden, sind minimiert, so dass der Ausbesserungsbereich mehr der die Superlegierungschemie angenähert ist, womit ein entsprechender Anstieg der gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise Dauerhaltbarkeit, verbunden ist. Auch wenn eine theoretische Verteilung wünschenswert ist, führt bereits eine einfache Mischung eines grobkörnigen Pulvers, mit z. B. 80 bis 180 Siebweite, mit einem feineren Pulver, mit z. B. 400 Siebweite, zu einem deutlichen Anstieg der Dichte der Superlegierungsschichten ohne den starken Anstieg der Kosten für Pulver technischer Güte.
Die Außenschichten 14 und 15 bestehen, wie erwähnt, aus zwei Bestandteilen, dem Bindemittel faserförmiges Polytetrafluorethylen und der Diffusionshartlotiegierung. Eine Diffusionshartlotiegierung ist üblicherweise eine Legierung, die in ihrer Zusammensetzung der Superlegierung ähnelt und der ein Schmelzpunkterniedriger zugesetzt ist oder die einfach nur eine Hartlotlegierung ist. Zahlreiche kommerziell erwerbbare Hartlotlegierungen sind bekannt. Der Aufbau mehrerer derartiger Gemische ist nachfolgend aufgeführt:
1. Bor 2,9
Nickel 92,6
Zinn 4,5
2. Bor 3,0
Chrom 7,0
Eisen 3,0
Nickel 83,0
Silizium 4,0
3. Chrom 19,0
Nickel 17,0
Silizium 10,0
4. Bor 1,8
Nickel 4,7
Silizium 3,5
5. Bor 0,8
Cobalt Restmenge
Chrom 19,0
Nickel 17,0
Silizium 8,0
Wolfram 4,0
6. Bor 2,75
Chrom 10,5
Nickel 50,3
Palladium 36,0
Silizium 0,5
Derartige Hartlotlegierungen sind erhältlich von Firmen wie Westgo, Praxair und anderen.
Um eine Zwischenschicht 13 mit dem Bindemittel herzustellen, werden 1-6% des faserförmigen PTFE (Teflon® 6C) mit 94-99 Gew.-% der Basissuperlegierung in einer Kugelmühle oder einem anderen Niedrigdruckmischer, wie einer KD-Mühle mit kinetischer Dispersion oder einem Vibrationsmischer, versetzt.
In einer Kugelmühle wird das Gemisch bei Einsatz von 0,95 cm (3/8 Inch) rostfreien Stahlkugeln mit etwa 200 rpm gemahlen. Es wird damit solange fortgefahren bis das Gemisch sich im allgemeinen nach 10-40 Minuten (normalerweise 25 Minuten) von einem Pulver zu kleinen agglomerierten Partikeln wandelt. Wenn zu lange fortgefahren wird, kommt es zu einem Zusammenbruch der Agglomeration und ein zur Produktion des Bandes ungeeignetes Material fällt an.
Das Gemisch wird anschließend von den Stahlkugeln getrennt und zwischen verstellbaren Walzen auf die gewünschte Dicke gewalzt. Insbesondere wird das Gemisch zwischen Druckwalzen in eine erste Richtung ausgewalzt, dann wird die geformte Bahn zwischen den Druckwalzen in eine erste Richtung gefalzt, dann wird die geformte Bahn gefalzt und die gefalzte Bahn in eine Richtung, die 90º zur Achse des ersten Walzschritts versetzt ist, d. h. quer dazu, ausgewalzt. Jeder Walzschritt verringert die Dicke der Bahn. Vorzugsweise wird die Bahn durch eine Aluminiumfolie oder ein anderes geeignetes Material von den Walzen getrennt. Damit wird solange fortgefahren bis die gewünschte Dicke und Konsistenz erreicht ist.
Wahlweise können die äußeren oder Diffusionshartlotlegierungsschichten 14 und 15 in gleicher Weise wie die Schicht 13 durch Kombination von 1-6 Gew.-% Polytetrafluorethylen mit 99-94 Gew.-% der Diffusionshartlotlegierung ausgebildet werden. Diese werden in der Kugelmühle gemischt, von den Stahlkugeln getrennt und auf die gewünschten Abmessungen ausgewalzt.
Für den Gebrauch sollte das Verhältnis der Hartlotlegierung zum Superlegierungspulver in der gesamten Zusammensetzung 11 etwa von 0,1 zu 1,0 bis 1,0 zu 0,1, vorzugsweise bei 20 Gew.-% der Hartlotlegierung und 80% des Superlegierungspulvers liegen. Eine Erhöhung des Verhältnisses der Hartlotlegierung führt zu einer Erniedrigung der Hartlottemperatur, aber die Ausbesserung wird weicher sein. Zudem führt ein Überschuss der Hartlotlegierung zu einem übermäßigen Fließvermögen, was die Fähigkeit des Ausbesserungsmaterials zur Beibehaltung seiner Form mindert.
In der Regel werden die drei Schichten 13, 14 und 15 alle in einer Dicke von 0,254 bis 1,524 mm (0,01-0,6 Inch) oder dicker geformt. Sie werden dann zusammen mit den Diffusionshartlotlegierungsschichten 14 und 15, die die Superlegierungsschicht 13 einfassen, angeordnet. Sie durchlaufen gemeinsam Walzen, um die Gesamtdicke auf etwa 50% zu mindern. Daher wird die Enddicke jeder Schicht etwa die Hälfte der ursprünglich gewalzten Dicke der einzelnen Schichten, d. h. 0,127 bis 0,762 mm (0,005-0,3") betragen. Es kann dann in die zum Gebrauch gewünschte Größe geschnitten werden. Die Dicke der drei Schichten steuert - einhergehend mit dem Verhältnis des Bindemittels zur Superlegierung oder Diffusionshartlotlegierung in den Schichten - das Verhältnis der Diffusionshartlotlegierung zur Superlegierung.
Zum Gebrauch der Zusammensetzung 11 wird der beschädigte Bereich der Oberfläche 12 mit dem Ausbesserungsband bedeckt, wobei die Diffusionsschicht 15 an der Oberfläche 12 anliegt. Das Band kann an der Oberfläche durch eine optionale Klebeschicht (nicht dargestellt) aus Nicrobraze 200 oder durch Verwendung eines zweiseitigen Klebebandes, erwerbbar bei 3M, gehalten werden. Die Dicke der Superlegierungsschicht wird so festgesetzt, dass die zur Ausbesserung benötigte Menge an Superlegierung bereitgestellt wird. Die Dicke der Superlegierungsschicht liegt in der Regel bei 0,127 bis 0,762 mm (0,005-0,3"), obgleich dies in Abhängigkeit von der Anwendung ändern kann. Die Dicke der Diffusionshartlotlegierungsschicht sollte bei 0,0635 bis 0,381 mm (0,0025-0,15") liegen.
Der Gegenstand wird auf eine Temperatur von wenigstens etwa 426,67ºC (800ºF) bis 1260ºC (2300ºF) geheizt, was dazu führt, dass das Bindemittel ausgetrieben wird und die Hartlotlegierung schmilzt und das Superlegierungspulver von oben und unten durchdringt. Für die meisten Nickel- und Cobaltlegierungen werden zumindest 954,4ºC (1750ºF) benötigt. Die Hartlotlegierung wird dann nach dem Abkühlen das Superlegierungspulver an die Metalloberfläche binden.
Indem die Hartlotlegierungstemperatur oder eine geringfügig niedrigere über einen Zeitraum von 30 Minuten bis 3 Stunden, vorzugsweise 2 Stunden, beibehalten wird, kann der Erweichungs- und Schmelzpunkt des Ausbesserungsmaterials dem Erweichungs- und Schmelzpunkt der Superlegierung angenähert werden. Hieraus resultiert eine qualitativ verbesserte und den Eigenschaften des Trägermaterials näherkommende Ausbesserung.
Die Verbesserung beruht auf der nach außen und weg von der Ausbesserungsfläche gerichteten Diffusion des Schmelzpunkterniedrigers, was zu einer deutlichen Minderung seiner Konzentration in der Ausbesserung und einem geringfügigen Anstieg in der umgebenen Superlegierung führt.
Bei Legierungen von Titan, Aluminium, Chrom und Hafnium führt ein Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb von 426,67ºC (800ºF) zur Oxidbildung. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Oxide dieser Metalle durch die Flusssäure, die beim Erhitzen des Bandes erzeugt wird, entfernt und ermöglichen eine gute Hartlotanbindung ohne vorherige Nickelbeschichtung. Dies soll an den folgenden Beispielen weiter verdeutlicht werden. Da eine Mikrorissreinigung bei dieser Ausbesserung nicht erforderlich ist, ist das Ausmaß der Reinigung und der Reduktion der Oxidbildung durch das Strukturband selbst ausreichend für eine zufriedenstellende Ausbesserung.
Das Mehrschichtband 21 kann wie in Fig. 2 dargestellt hergestellt werden. In der Fig. 2 hat das Band 21 dreizehn Schichten, sieben Schichten 22 mit der Diffusionshartlotlegierung und sechs Schichten 23 mit der Superlegierung.
Das Verbundstoffband wird wie erläutert auf dem gleichen Wege hergestellt wie das Band nach Fig. 1. Die einzelnen Schichten - aus den gleichen Anteilen an Superlegierung oder Diffusionshartlotlegierung gebildet - werden mit dem faserförmigen Polytetrafluorethylen zusammengeführt und, wie zuvor beschrieben, bearbeitet. Die einzelnen Schichten werden beim Durchlauf durch eine Walze zusammengeführt. Bei mehrschichtigen Bändern können die einzelnen Schichten alle auf einmal aneinander gebunden werden oder es können alternativ 2-4 Schichten gleichzeitig ausgehend von einem mittleren Abschnitt zu einem Außenabschnitt zusammengeführt werden. Dadurch kann der Druckunterschied ausgeglichen werden, der sich hauptsächlich außen an der Zusammensetzung 21 auswirkt, wenn diese die Walzen passiert.
Das Verbundstoffband 21 mit wie in Fig. 2 dargestellter erweiterter Dicke ist ein Ausbesserungsband für Teile oder Einzelheiten von Teilen oder Zusammenstellungen. Zum Beispiel können dünne Metallplattenteile bequem ausgebessert werden, indem das Mehrfachschichtsystem durch Zuschneiden einer Vorform des benötigten Teils aus dem Band 21 genutzt wird und die Vorform mittels geeigneter thermischer Arbeitsabläufe bearbeitet wird. Das Verfahren kann sehr hilfreich sein, wenn das Teil eine komplizierte Geometrie aufweist. Es kann im Gegensatz zu komplexen und kostenintensiven Bearbeitungsverfahren einfach aus dem Band zurechtgeschnitten werden.
Beispielsweise können die Außenbanden von Strahltriebwerksdüsenanordnungen, die etwa 6,35 mm (25 Inch) dick sind, mit einem Verbundstoffband mit einer oberen Schicht aus Rene 80 Pulver und PTFE und einer zweiten Schicht aus einer Hartlotlegierung von General Electric D15, die durch PTFE verbunden sind, ausgebessert werden. Nach dieser Ausgestaltung kann die Trägermetallschicht beispielsweise 6,35 mm (0,25 Inch) dick und die obere Schicht 1,6 mm (0,063 Inch) dick sein. Sie wird in die Form des fertigen Bandes mit einer gewissen Schrumpftoleranz eingearbeitet, auf Keramikblöcken, die nach dem Außenbandradius der eigentlichen Teile angefertigt sind, platziert und einer thermischen Behandlung unterzogen. Wenn dickere Teile benötigt werden, können Mehrfachschichten des Trägermaterials und der Diffusionslegierung zur Ausbildung des Bandes zusammengeführt werden.
Dementsprechend erlaubt die vorliegende Erfindung die Durchführung großer Trägermetallausbesserungen an Superlegierungen. Sie ist zudem besonders vorteilhaft bei der Durchführung von Trägermetallausbesserungen an Superlegierungen, bei denen die zu reparierende Oberfläche eine komplexe Geometrie besitzt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie zumindest abschnittsweise die Hartlotlegierung von der Oberfläche des zu reparierenden Gegenstandes abgrenzt. Obgleich auch eine dünne Schicht der Hartlotlegierung mit der Oberfläche in Berührung kommen kann, ist der überwiegende Teil der Hartlegierung von der Oberfläche des Teils separiert. Die Hartlotlegierung selbst kann dazu betragen die Oberfläche des Metallteils aufzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Reparieren der Oberfläche eines superlegierten Teils mit einem Verbundstoffband, das wenigstens eine erste Hartlotlegierungsschicht hat, die ein von einem Bindemittel zusammen gehaltenes Hartlotlegierungspulver umfasst, wobei das Bindemittel Polytetrafluorethylen ist, und eine auf die erste Schicht gebondete zweite Superlegierungsschicht, wobei die zweite Schicht von einem Bindemittel zusammen gehaltenes Superlegierungspulver umfasst, wobei das Bindemittel Polytetrafluoretyhlen ist, wobei das Verfahren das Aufbringen der ersten Schicht auf die Oberfläche, des Teils und das Erhitzen des Teils auf eine Temperatur umfasst, die bewirkt, dass das Bindemittel verdunstet und das Superlegierungspulver auf die Oberfläche hartgelötet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Halten des Teils auf der Temperatur für eine Dauer von 30 Minuten bis 3 Stunden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend das Hartlöten des Bandes auf die Basismetalloberfläche in einer nichtoxidierenden Umgebung wie Wasserstoff oder Vakuum.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Band aus mehreren Superlegierungsschichten gebildet ist, die sich mit mehreren Hartlotlegierungsschichten abwechseln.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Basismetallschicht zwischen zwei Hartlotlegierungsschichten eingeschlossen ist.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Bindemittel fibrilliertes Polytetrafluorethylen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die erste Schicht etwa 1 bis etwa 6% fibrilliertes Polytetrafluorethylen und die zweite Schicht etwa 1 bis etwa 6% fibrilliertes Polytetrafluorethylen enthält.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Gewichtsverhältnis zwischen Basismetallpulver und Hartlotlegierung zwischen 0,1 : 1 und 1 : 0,1 liegt.