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Title:
COUPON HAVING A SINTERED SOLDERING FOIL, METHOD AND COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/120068
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coupon which has a sintered shape made of two powders as a substrate, wherein the second powder has a lower melting temperature than the first powder by at least 10K, wherein a foil is provided on the sintered substrate (4), which has a lower melting point than the second powder of the substrate (4) by at least 10K. For improved fixing, a coupon according to the invention has a further thin layer made of a soldering foil, which is joined to the pre-sintered shape by means of sintering.

Inventors:
LAUX BRITTA (DE)
NÄGEL THOMAS (DE)
REINKENSMEIER INGO (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/050546
Publication Date:
August 04, 2016
Filing Date:
January 13, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B22F7/06; B22F5/04; B22F7/08; B23K1/00; B23K35/02; B23K35/30; B23P6/00; B23P15/04; F01D5/00; B23K101/00
Domestic Patent References:
WO2014143963A12014-09-18
Foreign References:
US20120063911A12012-03-15
EP2369131A12011-09-28
EP2078579A12009-07-15
US6612480B12003-09-02
US5952042A1999-09-14
EP1749902A22007-02-07
US5628814A1997-05-13
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Coupon ( 1 ) ,

der als Substrat (4) eine gesinterte Form aus zumindest zwei Pulvern aufweist,

wobei das zweite Pulver des Substrats (4) ein gegenüber dem ersten Pulver eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur aufweist,

wobei mit dem gesinterten Substrat (4) eine Lotfolie (7) verbunden ist,

die (7) gegenüber dem Substrat (4) eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur aufweist.

2. Coupon nach Anspruch 1,

bei dem die Pulver für das Substrat (4) nickel- oder ko¬ baltbasiert sind.

3. Coupon nach Anspruch 1,

bei dem das Material der Lotfolie (7) nickel- oder kobalt¬ basiert ist.

4. Coupon nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3,

bei dem die Lotfolie (7) mit dem Substrat (4) versintert ist .

5. Verfahren zur Reparatur oder Herstellung eines Bauteils (10) ,

bei dem ein Coupon (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

bei dem das Bauteilsubstrat (10) eine nickel- oder kobalt¬ basierte Superlegierung aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,

bei dem die Lotfolie (7) mit dem Coupon (1) zur Auflage auf eine Oberfläche (13) des Bauteilsubstrats (10) gelangt.

8. Bauteil (11) aus einem Bauteilsubstrat (10) mit einer Auflagefläche (13),

wobei mit der Auflagefläche (13) ein Coupon (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 verbunden ist.

9. Verfahren oder Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 5, 6, 7 oder 8,

wobei eine Materialkomponente des Substrats (4) oder der Lotfolie (7) dem Material eines Bauteilsubstrats (10) ent¬ spricht .

Description:
Coupon mit aufgesinterter Lotfolie, Verfahren und Bauteil

Die Erfindung betrifft einen Coupon, der eine aufgesinterte Lotfolie aufweist, ein Verfahren und ein Bauteil.

Zur Reparatur von geschädigten Turbinenkomponenten kann eine strukturelle Reparatur durchgeführt werden, bei der die ge ¬ schädigten Bereiche aus der Turbinenschaufel herausgetrennt werden und durch vorgefertigte Inserts aus dem gleichen Mate- rial ersetzt werden. Diese Inserts, „Coupons" oder PSP, kön ¬ nen mittels einer konventionellen Lotfolie in den abgetrennten Bereich eingefügt werden. Bei der Lotfolie besteht aller ¬ dings das Problem, dass diese in der Regel nur eine Dicke von 0,05 - 0,1mm aufweist. Sofern der Lötspalt, der sich zwischen der ausgemuldeten Komponente und dem Coupon ergibt, diese Dicke überschreitet, kommt es zu einer unvollständigen Anbin- dung des Coupons. Damit ist eine sehr präzise Vorbereitung der Komponente und des Coupons erforderlich, die mit hohen Kosten verbunden ist.

Eine Möglichkeit stellen flexible Tapes dar, die jedoch auf ¬ wendig zu applizieren sind. Weiterhin verfügen die flexiblen Tapes über einen Binderanteil, der das Risiko einer Porenbil ¬ dung im Lötspalt birgt, sofern der Binder während des Lötens nicht ausgasen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, oben genanntes Problem zu lösen . Die Aufgabe wird gelöst durch einen Coupon gemäß Anspruch 1, einem Verfahren gemäß Anspruch 5 und einem Bauteil gemäß Anspruch 8.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön ¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen. Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.

Es zeigen

Figur 1 ein Coupon mit Lotfolie,

Figur 2 schematisch einen Schritt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 3 zeigt eine Liste von nickel- und kobaltbasierten

Legierungen

Es wird vorgeschlagen, eine Lotfolie direkt auf Substrate von Coupons vorzugsweise aufzusintern . Bei den Folien könnte es sich um flexible Folien mit der gewünschten Lot-/ Grundwerkstoffmischung handeln. Diese könnten in der passenden Geometrie und Dicke hergestellt werden und bei niedrigen Temperatu ¬ ren auf die Coupons aufgesintert werden. In diesem Schritt könnte der Binder ausgasen, so dass die Gefahr der Porenbildung deutlich reduziert werden kann. Es wäre auch denkbar, die Coupons vollständig applikationsfertig mitsamt dem aufgesinterten Tape zu beziehen, so dass im Rahmen der Applikation lediglich noch die Komponente vorbereitet werden müss- te .

Dadurch kann die Wirtschaftlichkeit der Coupon-Repair deutlich erhöht werden. Die Coupon-Repair als innovative Repara ¬ turtechnologie führt zu einer Erweiterung des Reparaturumfan- ges und einer Reduzierung der Anschlussrate.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Coupon 1.

Der Coupon 1 weist ein Substrat 4 auf.

Das Substrat 4 ist in bekannter Weise eine Mischung aus zu ¬ mindest zwei verschiedenen Pulver, die zu einer Form gesintert werden. Die zwei verschiedenen Pulver stellen vorzugsweise zum einen ein Material eines Grundwerkstoffs eines Bauteilsubstrats 10 (Figur 2) dar, das repariert werden soll als auch ein zweites Material, insbesondere Pulver, das gegenüber dem ersten Mate- rial eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur auf ¬ weist.

Vorzugsweise sind das nickel- oder kobaltbasierte Superlegie- rungen, insbesondere gemäß Figur 3 oder Modifikationen davon mit Schmelzpunkterniedrigern .

Auf dem Substrat 4 des Coupons 1 ist eine Lotfolie 7 vorhan ¬ den, deren Schichtdicke deutlich dünner ist, insbesondere aber mindestens 50%, ganz insbesondere mindestens 70% dünner ausgeführt ist als das Substrat 4 des Coupons 1. Hierfür kön ¬ nen bekannte flexible Lotfolien 7 verwendet werden.

Vorzugsweise sind das nickel- oder kobaltbasierte Superlegie- rungen, insbesondere gemäß Figur 3 oder Modifikationen davon mit Schmelzpunkterniedrigern.

Die Lotfolie 7 weist wiederum gegenüber der Schmelztemperatur Ts des Substrats 4 oder des zweiten Materials des Coupons 4, eine wiederum mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur auf.

Zur Herstellung wird ein bekanntes Substrat 4 eines Coupons 1 aus dem Stand der Technik verwendet, das mit einer Lotfolie 7 aus dem Stand der Technik in einem separaten Herstellungsgang durch Sintern miteinander verbunden wird.

Ein solcher modifizierter Coupon 1 kann zur Reparatur eines Bauteilsubstrats 10 eines Bauteils 11 oder zur Neuherstellung verwendet werden (Fig. 2) .

Dabei kommt der Coupon 1 mit der Lotfolie 7 auf eine Auflage ¬ fläche 13 des zu reparierenden Bauteilsubstrats 10 in Kontakt und wird erneut versintert, so dass ein repariertes Bauteil 11 oder ein Neubauteil aus mehreren Komponenten entsteht.