JP2005000940A - 多層積層型ろう材およびろう付補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弁等の耐摩耗部材に形成された欠陥を補修するためのろう材として、硬度，肉盛り性，浸透性等の性質を兼ね備えた多層積層型ろう材を提供すること。
【解決手段】基材１１に被着された耐摩耗部材１２の表面に発生した溝状欠陥１６ａを補修するために、耐摩耗部材１２より融点が低く、かつ、耐摩耗部材１２の表面に被着されるろう材において、ろう材は、複数のろう材層からなる多層積層構造を有し、ろう材は、耐摩耗部材１２の表面の溝状欠陥１６ａを含む領域に直接被着される内側ろう材層１４ａと、内側ろう材層１４ａに接するように被着され内側ろう材層１４ａの外側に設けられる外側ろう材層１４ｂとを備えると共に、内側ろう材層１４ａを構成する混合金属材料より、外側ろう材層１４ｂを構成する混合金属材料が高融点を有すること。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁の摩耗や欠陥に効果的な補修を施工し、弁を高品質に維持させる多層積層型ろう材およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料により製造される基材において、特に圧力負荷の高い部分や、硬度（耐摩耗性）を必要とされる部分には、機械的性質の向上のため高硬度の材質を有する金属材料を耐摩耗部材として肉盛り施工される場合がある。
【０００３】
火力，原子力等の発電プラントを構成する弁の弁座表面を肉盛り施工させると、閉弁の際、弁体と弁座表面の肉盛り施工部とが水密的に当接されるので、弁のシール効果を向上させる。ただし、弁の長期使用の結果、基材に肉盛り施工された耐摩耗部材には摩耗や欠陥（溝）等が形成され、弁体と弁座とのシール性が劣化する。
【０００４】
耐摩耗部材に形成される摩耗や欠陥の補修方法として、耐摩耗部材を構成する金属材料と同質の金属材料を用いて耐摩耗部材の摩耗や欠陥に溶接補修施工を行なうものがある。この方法では、弁体と弁座とのシール性を再び維持させることができる。
【０００５】
しかし、耐摩耗部材を構成する金属材料と同質の金属材料を用いて溶接補修施工を実施すると、加熱によって溶接用の金属材料の溶融を行なうため、溶接用の金属材料だけでなく、耐摩耗部材を構成する金属材料自体が部分的に溶融する。そして、耐摩耗部材の溶融部分と非溶融部分との境界面に発生する残留応力が要因になって、欠陥近傍に再度、摩耗や欠陥が発生する。よって、弁の補修効率が悪く、長期間シール効果を維持できない。
【０００６】
また、耐摩耗部材に形成される欠陥の補修方法として、肉盛り施工部分を全面補修することも行われる。全面補修では、残留応力は局部的に残らないが、一旦肉盛り施工部分を機械加工により除去した後、再び肉盛り施工をする必要がある。よって、限られた作業空間内での補修作業に困難性を有し、労力的、時間的な問題がある。
【０００７】
そこで、耐摩耗部材に形成される欠陥の補修方法として、溶接補修施工に代わり、耐摩耗部材を構成する金属材料より融点の低い金属材料を肉盛り施工部の欠陥にろう付させる補修方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
耐摩耗部材を構成する金属材料より融点の低い金属材料を欠陥にろう付させる補修方法にて、耐摩耗部材の表面を覆い、ぬれ性の低下原因である酸化皮膜を除去するために、還元ガス・フラックスを使用する。しかし、大気中で肉盛り施工するため、フラックスの残渣や、還元ガス・フラックスが酸化皮膜と反応した結果生成される反応生成物（金属塩）が、肉盛り部に堆積する等の不具合を十分に避けることができず、補修部の品質が劣化してしまう。
【０００９】
そこで、肉盛り施工の際、補修部を真空あるいは不活性ガス雰囲気にて行ない、酸化皮膜の蒸発・熱解離を促進させ、不具合を防止する加熱方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図６は、従来のろう材およびろう付補修方法であって、欠陥を補修するろう材を示す概略図である。
【００１１】
図６（ａ）は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼の基材１と、基材１にプラズマアーク溶接によって肉盛り施工して被着させた耐摩耗部材２とを示す。そして、耐摩耗部材２には、長期間の使用により、所要の深さをもつ複数の欠陥３が発生して成長する。
【００１２】
図６（ｂ）に示されたように、欠陥３を備えた耐摩耗部材２の表面であって、欠陥３を含む領域にろう材４を被着させる。このろう材４の材料として、耐摩耗部材２より融点が低く、主成分材料をＡｕ、副成分材料をＣｕとする混合金属材料（合金，粒状，粉末状等）を用いる。
【００１３】
さらに、不活性ガス雰囲気中または真空中において、図６（ｃ）に示されたように、ろう材４を所要の温度に加熱してろう材４を溶融させ、溶融されたろう材４を欠陥３の内部に浸透させる。ろう材４の加熱方法としては、欠陥３を局部的に加熱する方法が望ましく、加熱方法として、高周波誘導加熱・高エネルギビームを照射する方法等が挙げられる。
【００１４】
そして、所要時間加熱後、加熱を停止してろう材４を冷却し、ろう材４の温度が融点以下になると、欠陥３の内部に浸透したろう材４が凝固される。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−１２３６１７号公報（第４頁、図１−図５）
【００１６】
【特許文献２】
特開２００３−１４０２号公報（第３頁−第５頁、図１，２）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示された従来の耐摩耗部材２の補修手順によると、耐摩耗部材２に被着されたろう材４を高周波誘導加熱・高エネルギビームを照射することによって加熱する。耐摩耗部材２の欠陥３にろう材４を浸透させるためには、欠陥３の最奥部までろう材４の融点以上に加熱してろう材４の浸透性を向上させる必要がある。しかし、ろう材４の表面を加熱すると、ろう材４の表面から欠陥３の最奥部までゆっくりと熱伝導されるため、欠陥３の最奥部が十分に加熱されるまで長時間を要する。
【００１８】
溶融されたときの浸透性の高い金属材料にて基材または耐摩耗部材に形成された欠陥を補修しようとすると、溶融された金属材料が欠陥にて凝固されたときの硬度、肉盛り性に乏しい。
【００１９】
一方、発電プラントを構成する弁の弁座表面の基材または耐摩耗部材は、長期使用に耐えうる硬度（耐摩耗性）を必要とする。すなわち、弁を長期間使用した結果、基材または耐摩耗部材には摩耗や欠陥が発生する。よって、基材または耐摩耗部材に形成された欠陥を高硬度を有する金属材料にて補修しようとすると、溶融された金属材料の浸透性が乏しく、溶融された金属材料が十分に欠陥に浸透されず、欠陥不良が十分に解消されない恐れがある。
【００２０】
弁の弁座表面の基材または耐摩耗部材に形成される欠陥を補修する金属材料としては、溶融されたときの浸透性と、溶融後に凝固されたときの硬度とが共に優れたものを選択する必要がある。しかし、現実には、補修後の弁座の長期使用を可能にする程度の浸透性と硬度とを共に満足する金属材料は存在しない。
【００２１】
本発明は、上述したような事情を考慮してなされたものであり、融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の性質を異にする複数のろう材層によって、肉盛り部を含む欠陥全体を効果的に補修することができる多層積層型ろう材およびろう付補修方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多層積層型ろう材は、上述した課題を解決するために請求項１に記載したように、基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面に発生した欠陥を補修するために、前記基材または耐摩耗部材より融点が低く、かつ、前記基材または耐摩耗部材の表面に被着されるろう材において、前記ろう材は、複数のろう材層からなる多層積層構造を有し、前記ろう材は、前記基材または耐摩耗部材の表面の欠陥を含む領域に直接被着される内側ろう材層と、前記内側ろう材層上に積層され、前記内側ろう材層の外側に設けられる外側ろう材層とを備えると共に、前記内側ろう材層から外側ろう材層にかけて融点が順に高くなるような純金属材料または混合金属材料にて構成されたことを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項２に記載したように、前記基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面が平面部を有さない場合、前記基材または耐摩耗部材の表面形状に沿って前記ろう材を配置させることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項３に記載したように、前記ろう材層を構成する材料として混合金属材料を採用し、前記混合金属材料の主成分材料として金を採用する場合、前記混合金属材料の副成分材料は、銅，コバルト，鉄，ゲルマニウム，ニッケルおよびケイ素の少なくとも一方から構成されたことを特徴とする。
【００２５】
加えて、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項４に記載したように、前記混合金属材料の副成分材料の含有量が、１重量％〜４０重量％であることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項５に記載したように、前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融・凝固によって硬度の高い析出物を形成させる添加材料を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項６に記載したように、前記ろう材層を構成する純金属材料、または、混合金属材料の主成分材料として金を採用する場合、前記添加材料は、アルミニウム，クロム，チタンおよびジルコニウムの少なくとも一方から構成されたことを特徴とする。
【００２８】
加えて、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項７に記載したように、前記添加材料の含有量が、１重量％〜４０重量％であることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項８に記載したように、前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融・凝固によって状態変化しない硬質材料を含むことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項９に記載したように、前記硬質材料は、コバルト基合金，ニッケル基合金，耐火金属，炭化物，ホウ化物および窒化物の少なくとも一方から構成されたことを特徴とする。
【００３１】
加えて、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項１０に記載したように、前記硬質材料の含有量が、１体積％〜４０体積％であることを特徴とする。
【００３２】
さらに、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項１１に記載したように、前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融時に純金属材料または混合金属材料を構成する液相の浸透を助長する浸透性促進材料を含むことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項１２に記載したように、前記浸透性促進材料は、銀およびリチウムの少なくとも一方から構成されたことを特徴とする。
【００３４】
加えて、本発明に係る多層積層型ろう材は、請求項１３に記載したように、前記浸透性促進材料の含有量が、０．０１重量％〜２０重量％であることを特徴とする。
【００３５】
さらに、本発明に係るろう付補修方法は、請求項１４に記載したように、基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面に欠陥が発生した際、前記基材または耐摩耗部材にろう材を被着させて、ろう材部分を局部的に不活性なガス雰囲気または真空中に維持させながら前記ろう材を前記欠陥に浸透させるろう付補修方法において、前記ろう材として、内側ろう材層の材料を前記基材または耐摩耗部材に被着し、前記内側ろう材層の材料より融点が高い材料からなる外側ろう材層を前記内側ろう材層の最外側に多層積層構造を形成するように被着させる工程と、前記ろう材を所要の温度に加熱して、融点の低い材料からなる内側ろう材層にて外側ろう材層より多くの液相を生成させる工程と、前記基材または耐摩耗部材表面に形成される欠陥の奥部に、多くの液相を有する内側ろう材層の材料を優先的に溶融・浸透させる一方、前記欠陥の入口部付近に、多くの固相を有する外側ろう材層の材料を溶融・浸透させる工程とを有することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材を示す概略図である。
【００３８】
図１は、基材１１と、この基材１１の表面に被着された耐摩耗部材としてのコバルト基合金（０．２５重量％Ｃ，２．５重量％Ｎｉ，２７重量％Ｃｒ，１重量％Ｆｅ，５重量％Ｍｏ，１重量％Ｗ，残部Ｃｏ）１２とが備えられる。基材１１およびコバルト基合金１２は、火力，原子力等の発電プラントを構成する弁の弁座表面を模擬したものである。
【００３９】
コバルト基合金１２の表面には、欠陥１６である幅０．１ｍｍ、深さ０．１〜２ｍｍの溝状欠陥１６ａが設けられ、コバルト基合金１２の表面であって、溝状欠陥１６ａを含む領域には、レーザ光を照射して被着させた多層積層型ろう材１４を備える。
【００４０】
ここで、多層積層型ろう材１４は、複数のろう材層からなり、複数のろう材層の最内側であって溝状欠陥１６ａを含む領域に被着される内側ろう材層１４ａと、複数のろう材層の最外側に被着される外側ろう材層１４ｂとによって多層積層型が形成される。多層積層型ろう材１４、例えば、２層積層型ろう材１４Ｘでは、溝状欠陥１６ａを含む領域に被着される内側ろう材層１４ａと、内側ろう材層１４ａに接するように被着される外側ろう材層１４ｂとによって構成される。
【００４１】
２層積層型ろう材１４Ｘは、内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとの厚さを共に、例えば、０．３ｍｍとして積層される。なお、内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとの厚さを共に０．３ｍｍとしたが、この寸法に限定されるものではなく、また、内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとが異なった厚さ寸法でもよい。また、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとは、一つの平面を形成させて積層されているが、平面状に限定するものではなく、例えば、曲面等を形成させてもよい。
【００４２】
図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとは、それぞれ、主成分材料と副成分材料とからなる混合金属材料（合金，粒状，粉末状等）にて構成される。混合金属材料の選択方法としてはコバルト基合金１２の融点より低融点のものをそれぞれ選択する。
【００４３】
加えて、多層積層型ろう材１４を形成する複数のろう材層を構成する混合金属材料は、内側ろう材層１４ａから外側ろう材層１４ｂにかけて順に融点が高くなるようなものを選択する。すなわち、２層積層型ろう材１４Ｘにおいては、内側ろう材層１４ａを構成する混合金属材料より外側ろう材層１４ｂを構成する金属材料が高融点になるようなものを選択する。
【００４４】
表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）は、本発明に係る多層積層型ろう材の第１の実施形態を示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
図１に示されたろう材層１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａは、表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）に示された混合金属材料で構成される。内側ろう材層１４ａとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１８重量％とするＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を用いる。
【００４７】
一方、外側ろう材層１４ｂは、表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）に示された混合金属材料で構成される。外側ろう材層１４ｂとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１５重量％とするＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を用いる。
【００４８】
続いて、２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法について説明する。
【００４９】
まず、図１に示された欠陥１６としての溝状欠陥１６ａを含むコバルト基合金１２の表面をアセトン、トリクレン等によって脱脂して洗浄する。この洗浄によって、コバルト基合金１２と２層積層型ろう材１４Ｘとの接触面や接触面近傍の酸化皮膜、油、その他汚れ等を除去できる。洗浄は、２層積層型ろう材１４Ｘとコバルト基合金１２とが十分なじむように行われ、コバルト基合金１２のぬれ性を向上させる。
【００５０】
また、洗浄は、ワイヤブラシ、サンドペーパ等を用いて行なう機械的な洗浄、あるいは、酸・アルカリ中和による化学的な洗浄でもよい。
【００５１】
次いで、図１に示されたコバルト基合金１２の表面であって、溝状欠陥１６ａを含む領域に波長約１μｍ、出力５００Ｗ〜７００Ｗ、移動速度毎分０．１ｍ〜０．５ｍの条件にてレーザ光を照射して２層積層型ろう材１４Ｘを被着させる。
【００５２】
２層積層型ろう材１４Ｘの被着プロセスにおいて、例えば、コバルト基合金１２の溝状欠陥１６ａがコバルト基合金１２の表面に対して垂直方向の場合、２層積層型ろう材１４Ｘの粘度不足による充填不良が起きる場合がある。その場合、２層積層型ろう材１４Ｘに適度な浸透性を付与するため、有機物バインダー（担持体）を添加してもよい。
【００５３】
有機物バインダーは、例えば、Ｃ，Ｈ，Ｏから構成されるポリマー状化合物と溶剤とから構成される。Ｃ，Ｈ，Ｏから構成されるポリマー状化合物は、２層積層型ろう材１４Ｘに与える化学的な影響が少ない。有機物バインダーを混練した２層積層型ろう材１４Ｘは、粘度や固着性が向上され、溝状欠陥１６ａへの２層積層型ろう材１４Ｘの浸透を良好にする。
【００５４】
続いて、不活性ガス雰囲気または真空もしくは真空に近い減圧下にて、高周波誘導加熱、レーザ加熱、アーク放電等の加熱源を用いて、２層積層型ろう材１４Ｘ付近を加熱する。２層積層型ろう材１４Ｘ付近を加熱すると、２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとでは、融点の違いによる状態変化の差異が現れる。すなわち、２層積層型ろう材１４Ｘを、２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａと外側ろう材層１４ｂとが溶融する温度、例えば、約９６０℃に加熱した場合、融点の低い内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末は、一部は混合粉末状（固相）のままであるが、大部分は液相（以下、「多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉ」という。）に状態変化する。
【００５５】
そして、多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉは、生成された液相により粘性が少なく、溝状欠陥１６ａへの浸透性やぬれ性に優れる。浸透性やぬれ性に優れる多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉはコバルト基合金１２の溝状欠陥１６ａの壁面を表面張力によって伝って溝状欠陥１６ａの奥部まで浸透する。
【００５６】
一方、融点の高い外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末は、約９６０℃に加熱した場合、大部分は混合粉末状（固相）であるが、相対的に少量の液相（以下、「多固相Ａｕ−１５重量％Ｎｉ」という。）に状態変化する。そして、多固相Ａｕ−１５重量％Ｎｉは、浸透性に乏しい一方、凝固したときの硬度，肉盛り性が大きい。浸透性に乏しい多固相Ａｕ−１５重量％Ｎｉはコバルト基合金１２の溝状欠陥１６ａの入口部付近まで表面張力によって浸透する。
【００５７】
加熱を停止して、２層積層型ろう材１４Ｘの温度が冷却されると、まず、融点の高い多固相Ａｕ−１５重量％Ｎｉが溝状欠陥１６ａ入口部付近にて凝固する。溝状欠陥１６ａの入口部付近にろう材としてのＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金（Ａｕ，Ｎｉの単体もしくは合金）がろう付される。
【００５８】
さらに冷却が進むと、融点の低い多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉが溝状欠陥１６ａ奥部にて凝固し、溝状欠陥１６ａの奥部にろう材としてのＡｕ−１８重量％Ｎｉ合金（Ａｕ，Ｎｉの単体もしくは合金）がろう付される。
【００５９】
図１に示された２層積層ろう材層１４Ｘをそれぞれ構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末とＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末との融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の差異を利用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なった結果、溝状欠陥１６ａの奥部に浸透され、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に相当する多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉの浸透性は良好であった。
【００６０】
また、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成され、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に相当するＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金は高硬度であり、ビッカース硬度で２５０〜３５０Ｈｖ以上が測定された。さらに、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金は、プラントにおける弁座として十分な高さの肉盛り部を形成した。
【００６１】
図１に示された多層積層型ろう材１４として、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）に示す混合金属材料による２層積層型を採用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。内側ろう材層１４ａに相当し、相対的に融点が低く液相の浸透性の良好な多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉを溝状欠陥１６ａの奥部に十分に溶融・浸透・凝固させ、Ａｕ−１８重量％Ｎｉ合金としてろう付できる。次いで、外側ろう材層１４ｂに相当し、相対的に融点が高く硬度・肉盛り性に優れた多固相Ａｕ−１５重量％Ｎｉを溝状欠陥１６ａの入口部付近に凝固させ、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ合金としてろう付できる。よって、肉盛り部を含む溝状欠陥１６ａ全体を効果的に補修することができる。
【００６２】
なお、基材１１に直接に溝状欠陥１６ａが形成され、基材１１に形成される溝状欠陥１６ａにろう付を行なった場合にも、コバルト基合金１２に形成された溝状欠陥１６ａにろう付を行なった場合と同様のろう付結果が得られる。
【００６３】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｂ）は、本発明に係る多層積層型ろう材の第２の実施形態を示す。
【００６４】
図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘは、表１の多層積層型ろう材１４（Ｂ）に示された混合金属材料で構成される。２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、外側ろう材層１４ｂより低融点の内側ろう材層１４ａとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１８重量％とするＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を用いる。
【００６５】
一方、２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、内側ろう材層１４ａよりより高融点の外側ろう材層１４ｂとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１５重量％とするＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末を用いる。さらに、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加材料を添加する。
【００６６】
ここで、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加される添加材料は、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末の溶融の際に溶融され、凝固することによってＡｕまたはＮｉと合金化する。合金化された析出物は高硬度の合金を形成する。Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加材料、例えば、Ｔｉ粉末を１〜４０重量％添加して、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を作製する。
【００６７】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｂ）に示されたＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末と、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末とによって構成される２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法は、表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様により、溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。
【００６８】
図１に示された２層積層ろう材層１４Ｘをそれぞれ構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末とＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末との融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の差異を利用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なった結果、溝状欠陥１６ａの奥部に浸透される多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉの浸透性は良好であった。
【００６９】
また、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金（Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉの単体もしくはそれぞれの組合せによる合金）は高硬度であり、ビッカース硬度で２５０〜３５０Ｈｖ以上が測定された。さらに、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金は、プラントにおける弁座として十分な高さの肉盛り部を形成した。
【００７０】
図１に示された多層積層型ろう材１４として、多層積層型ろう材１４（Ｂ）に示す混合金属材料による２層積層型を採用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。内側ろう材層１４ａに相当し、相対的に融点が低く液相の浸透性の良好な多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉを溝状欠陥１６ａの奥部に十分に溶融・浸透・凝固させ、Ａｕ−１８重量％Ｎｉ合金としてろう付できる。次いで、外側ろう材層１４ｂに相当し、相対的に融点が高く硬度・肉盛り性に優れた多固相Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉを溝状欠陥１６ａの入口部付近に凝固させ、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ合金としてろう付できる。よって、肉盛り部を含む溝状欠陥１６ａ全体を効果的に補修することができる。
【００７１】
なお、添加材料として、表１の多層積層型ろう材１４（Ｂ）に示された添加材料を用いたが、特に、表１に示された添加材料に限らない。例えば、２層積層型ろう材１４Ｘを構成する混合金属材料の主成分材料としてＡｕを用いた場合、添加材料として、Ｔｉ以外に１〜４０重量％の含有量のＡｌ，Ｃｒ，Ｚｒ等をそれぞれ用いることができる。
【００７２】
また、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加材料であるＴｉ粉末を添加したが、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に所要の量を添加してもよい。その場合、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末の生成する液相が所要の浸透性をもち、凝固したときに所要の硬度をもつように添加量が設計される。
【００７３】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｃ）は、本発明に係る多層積層型ろう材の第３の実施形態を示す。
【００７４】
図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘは、表１の多層積層型ろう材１４（Ｃ）に示された混合金属材料で構成される。２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、外側ろう材層１４ｂより低融点の内側ろう材層１４ａとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１８重量％とするＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を用いる。
【００７５】
一方、２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、内側ろう材層１４ａより高融点の外側ろう材層１４ｂとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１５重量％とするＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末を用いる。さらに、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加材料であるＴｉを添加してＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末とし、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に、融点が極端に大きく、加熱（約９６０℃）では溶融しない硬質材料を添加する。
【００７６】
ここで、加熱によって溶融されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末は、大部分は混合粉末状（固相）であるが、相対的に少量の液相に状態変化する。大部分の固相は高硬度を有するが、液相は、凝固後に低硬度を有するので、液相部分が欠陥全体の硬度を低下させる。よって、液相部分に混入させ、凝固後の液相部分を硬化させる目的で硬質材料を添加する。
【００７７】
Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に添加される硬質材料として、粒径が１μｍより小さいオーダーが小さい場合、硬質材料の粉末同士の距離が小さく、ろう付した際にほぼ均質した合金層を得ることができる。しかし、粒径が所要より小さい硬質材料を使用すると、硬質材料と混合金属材料とが化学反応し、硬質材料の硬度低下や、混合金属材料の溝状欠陥１６ａへの浸透性の低下等の不具合を生じる場合がある。硬質材料の粉末の粒径が１μｍより小さいと２層積層型ろう材１４Ｘの肉盛り性が低下する。
【００７８】
また、硬質材料の粉末の粒径が数百μｍよりも大きいオーダーの場合、硬質材料の粉末の粒子間の距離が大きくなり、ろう付した際の硬度の均質性が損なわれる。硬質材料の粉末の粒径としては、１μｍ〜数百μｍが好適であることが分かっている。
【００７９】
また、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に対する硬質材料の添加割合は、１体積％〜４０体積％が好適であることが分かっている。さらに、硬質材料の含有量が５体積％〜３０体積％であると、２層積層型ろう材１４Ｘの肉盛り性が良好となり、硬度が特に向上する。
【００８０】
なお、硬質材料の含有量が１体積％より少ない場合、２層積層型ろう材１４Ｘの硬度および肉盛り性に乏しい。一方、硬質材料の含有量が４０体積％を超えると、２層積層型ろう材１４Ｘの浸透性が低下する。
【００８１】
すなわち、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に、粒径５μｍ〜１００μｍの硬質材料、例えば、コバルト基合金の基合金粉末を添加する。コバルト基合金粉末の添加量は、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に対して含有量が５〜３０体積％になるように実施して、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を作製する。
【００８２】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｃ）に示されたＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末と、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末とによって構成される２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法は、表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様により、溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。
【００８３】
図１に示された２層積層ろう材層１４Ｘをそれぞれ構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末とＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末との融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の差異を利用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なった結果、溝状欠陥１６ａの奥部に浸透される多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉの浸透性は良好であった。
【００８４】
また、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金（Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉの単体もしくはそれぞれの組合せによる合金およびコバルト基合金）は高硬度であり、ビッカース硬度で２５０〜３５０Ｈｖ以上が測定された。さらに、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金は、プラントにおける弁座として十分な高さの肉盛り部を形成した。
【００８５】
図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘとして、多層積層型ろう材１４（Ｃ）に示された混合金属材料による２層積層型を採用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。内側ろう材層１４ａに相当し、相対的に融点が低く液相の浸透性の良好な多液相Ａｕ−１８重量％Ｎｉを溝状欠陥１６ａの奥部に十分に溶融・浸透・凝固させ、Ａｕ−１８重量％Ｎｉ合金としてろう付できる。次いで、外側ろう材層１４ｂに相当し、相対的に融点が高く硬度・肉盛り性に優れた多固相Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金を溝状欠陥１６ａの入口部付近に凝固させ、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金としてろう付できる。よって、肉盛り部を含む溝状欠陥１６ａ全体を効果的に補修することができる。
【００８６】
なお、硬質材料として、表１に示された硬質材料を用いたが、特に、表１に示された硬質材料に限らない。例えば、硬質材料として、コバルト基合金以外に１〜４０体積％の含有量のニッケル基合金，耐火金属，炭化物，ホウ化物，窒化物等をそれぞれ用いることができる。
【００８７】
また、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ混合粉末に硬質材料であるコバルト基合金粉末を添加したが、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に所要の量を添加してもよい。その場合、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−Ｎｉ／コバルト基合金混合粉末の生成する液相が所要の浸透性をもち、凝固したときに所要の硬度をもつように添加量が設計される。
【００８８】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｄ）は、本発明に係る多層積層型ろう材の第４の実施形態を示す。
【００８９】
図１に示された多層積層型ろう材１４は、表１の多層積層型ろう材１４（Ｄ）に示された混合金属材料で構成される。２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、外側ろう材層より低融点の内側ろう材層１４ａとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を選択する。また、副成分材料であるＮｉ粉末の含有量を１８重量％とするＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末を用いる。
【００９０】
ここで、補修しようとする溝状欠陥１６ａが深く、細い形状を有する場合、２層積層型ろう材１４Ｘが溝状欠陥１６ａの細部に浸透せず、良好な補修が為されない場合がある。２層積層型ろう材１４Ｘに浸透性促進材料を添加することにより、溝状欠陥１６ａへのＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末の浸透性を促進させる。
【００９１】
Ａｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に対する浸透性促進材料の添加量は、０．０１重量％〜２０重量％が好適であることが分かっている。Ａｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に対して添加量が０．０１重量％より小さいと、浸透性を向上する効果が小さく、また、添加量が２０重量％より大きい場合、補修用材料の機械的強度に影響を及ぼす等の不具合がある。
【００９２】
すなわち、Ａｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に浸透性促進材料、例えば、Ａｇ粉末を添加する。Ａｇ粉末の添加量は、Ａｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に対して０．０１重量％〜２０重量％になるように実施して、Ａｕ−Ｎｉ−Ａｇ混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を作製する。
【００９３】
一方、２層積層型ろう材１４Ｘを形成し、内側ろう材層１４ａより高融点の外側ろう材層１４ｂとして、混合金属材料の主成分材料をＡｕ粉末、副成分材料をＮｉ粉末とするＡｕ−Ｎｉ混合粉末を採用する。また、副成分材料であるＮｉ粉末を１５重量％とするＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末を用いる。さらに、Ａｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末に添加材料であるＴｉ、硬質材料であるコバルト基合金粉末を添加して、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末（粒径５μｍ〜１００μｍ）を作製する。
【００９４】
表１の多層積層型ろう材１４（Ｄ）に示されたＡｕ−Ｎｉ−Ａｇ混合粉末と、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末とによって構成される２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法は、表１の多層積層型ろう材１４（Ａ）に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様により、溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。
【００９５】
図１に示された２層積層ろう材層１４Ｘをそれぞれ構成するＡｕ−Ｎｉ−Ａｇ混合粉末とＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末との融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の差異を利用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なった結果、溝状欠陥１６ａの奥部に浸透される多液相Ａｕ−Ｎｉ−Ａｇの浸透性は、浸透性促進材料であるＡｇが付加されない多液相Ａｕ−１８％Ｎｉより良好であった。
【００９６】
また、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金（Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉの単体もしくはそれぞれの組合せによる合金およびコバルト基合金）は高硬度であり、ビッカース硬度で２５０〜３５０Ｈｖ以上が測定された。さらに、溝状欠陥１６ａの入口部付近に形成されるＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金は、プラントにおける弁座として十分な高さの肉盛り部を形成した。
【００９７】
図１に示された多層積層型ろう材１４として、多層積層型ろう材１４（Ｄ）に示された混合金属材料による２層積層型を採用して溝状欠陥１６ａにろう付を行なう。内側ろう材層１４ａに相当し、相対的に融点が低く液相の浸透性の良好な多液相Ａｕ−Ｎｉ−Ａｇを溝状欠陥１６ａの奥部に十分に溶融・浸透・凝固させ、Ａｕ−Ｎｉ−Ａｇ合金としてろう付できる。次いで、外側ろう材層１４ｂに相当し、相対的に融点が高く硬度・肉盛り性に優れた多固相Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金を溝状欠陥１６ａの入口部付近に凝固させ、Ａｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金の合金としてろう付できる。よって、肉盛り部を含む溝状欠陥１６ａ全体を効果的に補修することができる。
【００９８】
なお、浸透性促進材料として、表１に示された浸透性促進材料を用いたが、特に、表１に示された浸透性促進材料に限らない。例えば、浸透性促進材料として、Ａｇ以外に０．０１〜２０重量％の含有量のＬｉ等を用いることができる。
【００９９】
また、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末に浸透促進材料であるＡｇ粉末を添加したが、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ／コバルト基合金混合粉末に所要の量を添加してもよい。その場合、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ａｇ／コバルト基合金混合粉末の生成する液相が所要の浸透性をもち、凝固したときに所要の硬度をもつように添加量が設計される。
【０１００】
図２は、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第１変形例を示す概略図である。
【０１０１】
図２に示された２層積層型ろう材１４Ｘは、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘの変形例を示すもので、２層積層型ろう材１４Ｘを形成する外側ろう材層１４ｂが、内側ろう材層１４ａ全体を被覆するように設置される。なお、図２において、図１と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂには、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）の混合金属材料がそれぞれ適用される。すなわち、内側ろう材層１４ａはＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末、外側ろう材層１４ｂはＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末によって構成される。
【０１０３】
図２に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法では、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作が行なわれる。図２に示された２層積層型ろう材１４Ｘによって溝状欠陥１６ａにろう付を行なうと、溝状欠陥１６ａの奥部にはＡｕ−１８重量％Ｎｉ合金が、入口部付近にはＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金がそれぞれろう付される。
【０１０４】
図２に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法によると、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１０５】
また、図２に示された２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用して、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作を行なわせる。図２に示された内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用してろう付を行なうと、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１０６】
図３は、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第２変形例を示す概略図である。
【０１０７】
図３に示された２層積層型ろう材１４Ｘは、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘの変形例を示すもので、図１に示されたコバルト基合金１２の表面に形成される溝状欠陥１６ａを含む領域にろう溜り部１８が形成される。コバルト基合金１２の表面の溝状欠陥１６ａの深さ、あるいは幅が比較的大きく、２層積層型ろう材１４Ｘの成分を多く溝状欠陥１６ａに浸透させるときに有効である。なお、図３において、図１と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１０８】
２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂには、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）の混合金属材料がそれぞれ適用される。すなわち、内側ろう材層１４ａはＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末、外側ろう材層１４ｂはＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末によって構成される。
【０１０９】
図３に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法では、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作が行なわれる。図３に示された２層積層型ろう材１４Ｘによって溝状欠陥１６ａにろう付を行なうと、溝状欠陥１６ａの奥部にはＡｕ−１８重量％Ｎｉ合金が、入口部付近にはＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金がそれぞれろう付される。
【０１１０】
図３に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法によると、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１１１】
また、図３に示された２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用して、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作を行なわせる。図３に示された内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用してろう付を行なうと、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１１２】
図４は、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第３変形例を示す斜視図である。
【０１１３】
図４は、基材１１と、基材１１の表面に被着された耐摩耗部材としてのコバルト基合金１２とが備えられる。コバルト基合金１２はコバルト基合金１２の断面が台形形状を有するように被着される。コバルト基合金１２の多層積層型ろう材１４被着面側は、１５ｍｍ×１５ｍｍの面を有する。基材１１およびコバルト基合金１２は、火力，原子力等の発電プラントを構成する弁の弁座表面を模擬したものである。
【０１１４】
コバルト基合金１２の表面には、欠陥１６である幅０．１ｍｍ、深さ１ｍｍの亀裂状欠陥１６ｂを設けられ、コバルト基合金１２の表面であって、亀裂状欠陥１６ｂを含むすべての領域には、レーザ光を照射して被着させた多層積層型ろう材１４を備える。すなわち、コバルト基合金１２の斜面であって、亀裂状欠陥１６ｂを含む領域に、斜面に沿って多層積層型ろう材１４を密着させる。なお、図４において、図１と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂには、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）の混合金属材料がそれぞれ適用される。
【０１１６】
図４に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法では、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作が行なわれる。図４に示された２層積層型ろう材１４Ｘによって亀裂状欠陥１６ｂにろう付を行なうと、亀裂状欠陥１６ｂの奥部にはＡｕ−１８重量％Ｎｉ合金が、入口部付近にはＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金がそれぞれろう付される。
【０１１７】
図４に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法によると、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１１８】
また、２層積層型ろう材１４Ｘを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用して、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作を行なわせる。図４に示された内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用してろう付を行なうと、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１１９】
図５は、本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第４変形例を示す概略図である。
【０１２０】
図５に示された３層積層型ろう材１４Ｙは、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘの変形例を示すもので、多層積層型ろう材１４としての３層積層型ろう材１４Ｙを示す。この３層積層型ろう材１４Ｙは、３層のろう材層の最内側であって溝状欠陥１６ａを含む領域に被着される内側ろう材層１４ａと、３層のろう材層の中間であって内側ろう材層１４ａに被着される中間ろう材層１４ｃと、３層のろう材層の最外側であって中間ろう材層１４ｃに被着される外側ろう材層１４ｂとによって構成される。
【０１２１】
図５ではコバルト基合金１２の表面であって、コバルト基合金１２に形成された溝状欠陥１６ａを含む領域に被着させた３層積層型ろう材１４Ｙを示したが、特に３層積層構造に限定するものではなく、４層以上の積層構造でもよい。なお、図５において、図１と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１２２】
３層積層型ろう材１４Ｙを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂには、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）の混合金属材料がそれぞれ適用される。
【０１２３】
３層積層型ろう材１４Ｙを形成する中間ろう材層１４ｃには、内側ろう材層１４ａを構成するＡｕ−１８重量％Ｎｉ混合粉末より高融点であり、かつ、外側ろう材層１４ｂを構成するＡｕ−１５重量％Ｎｉ混合粉末より低融点である混合金属材料を選択する。なお、多層積層型ろう材１４が、４層以上の積層構造にて構成されるときは、内側ろう材層１４ａから外側ろう材層１４ｂにかけて融点が順に高くなるような混合金属材料をそれぞれ選択する。
【０１２４】
図５に示された３層積層型ろう材１４Ｙのろう付補修方法では、図１に示された２層積層型ろう材１４Ｘのろう付補修方法と同様の動作が行なわれる。図５に示された３層積層型ろう材１４Ｙによって溝状欠陥１６ａにろう付を行なうと、溝状欠陥１６ａの奥部にはＡｕ−１８重量％Ｎｉ合金が、入口部付近にはＡｕ−１５重量％Ｎｉ合金がそれぞれろう付される。
【０１２５】
図５に示された３層積層型ろう材１４Ｙのろう付補修方法によると、図１に示されたろう付結果と類似し、浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性に優れたろう付結果が得られる。
【０１２６】
また、３層積層型ろう材１４Ｙを形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ｂ）〜（Ｄ）の混合金属材料を適用してもよい。
【０１２７】
なお、図１〜５に示された多層積層型ろう材１４を形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）〜（Ｄ）を用いたが、表１に示された多層積層型ろう材１４（Ａ）〜（Ｄ）に限定されるものではない。図１〜５に示された多層積層型ろう材１４を形成する内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂとして、例えば、純金属材料、または、表２に示された多層積層型ろう材１４を構成する混合金属材料（合金，粒状，粉末状等）を用いてもよい。ここで、純金属材料とは、一般的に析出できない不純物を含む金属材料であり、純度１００％を必要とするものではない。
【０１２８】
【表２】

【０１２９】
表２によると、図１〜５に示された多層積層型ろう材１４を形成し、内側ろう材層１４ａ，外側ろう材層１４ｂを構成する混合金属材料として、主成分材料にＡｕを用いる。副成分材料として、Ｎｉ以外に１〜４０重量％の含有量のＣｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｇｅ，Ｓｉ等をそれぞれ用いることができる。また、混合金属材料の主成分材料にＡｇを用いると、副成分材料として、Ｃｕ等を用いることができる。さらに、混合金属材料の主成分材料としてＣｕを用いると、副成分材料として、Ｍｎ，Ｐ等をそれぞれ用いることができる。加えて、混合金属材料の主成分材料としてＮｉを用いると、副成分材料として、Ｂｉ，Ｃ，Ｐ，Ｓｉ等をそれぞれ用いることができる。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法によれば、融点，浸透性，硬度（耐摩耗性），肉盛り性の性質を異にする複数のろう材層のうち、相対的に融点が低く液相の浸透性の良好な純金属材料または混合金属材料を欠陥の奥部に十分に溶融・浸透・凝固させ、相対的に融点が高く硬度の大きい純金属材料または混合金属材料を欠陥の入口部付近にて凝固させることができ、肉盛り部を含む欠陥全体を効果的に補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材を示す概略図。
【図２】本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第１変形例を示す概略図。
【図３】本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第２変形例を示す概略図。
【図４】本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第３変形例を示す斜視図。
【図５】本発明に係る多層積層型ろう材およびろう付補修方法の第１の実施形態を示すもので、欠陥を補修する多層積層型ろう材の第４変形例を示す概略図。
【図６】従来のろう材およびろう付補修方法を示すもので、欠陥を補修するろう材を示す概略図。
【符号の説明】
１１ 基材
１２ コバルト基合金
１４ 多層積層型ろう材
１４Ｘ ２層積層型ろう材
１４Ｙ ３層積層型ろう材
１４ａ 内側ろう材層
１４ｂ 外側ろう材層
１６ 欠陥

Claims (14)

1. 基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面に発生した欠陥を補修するために、前記基材または耐摩耗部材より融点が低く、かつ、前記基材または耐摩耗部材の表面に被着されるろう材において、
   前記ろう材は、複数のろう材層からなる多層積層構造を有し、
   前記ろう材は、前記基材または耐摩耗部材の表面の欠陥を含む領域に直接被着される内側ろう材層と、
   前記内側ろう材層上に積層され、前記内側ろう材層の外側に設けられる外側ろう材層とを備えると共に、
   前記内側ろう材層から外側ろう材層にかけて融点が順に高くなるような純金属材料または混合金属材料にて構成されたことを特徴とする多層積層型ろう材。
2. 前記基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面が平面部を有さない場合、前記基材または耐摩耗部材の表面形状に沿って前記ろう材を配置させることを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
3. 前記ろう材層を構成する材料として混合金属材料を採用し、前記混合金属材料の主成分材料として金を採用する場合、前記混合金属材料の副成分材料は、銅，コバルト，鉄，ゲルマニウム，ニッケルおよびケイ素の少なくとも一方から構成されたことを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
4. 前記混合金属材料の副成分材料の含有量が、１重量％〜４０重量％であることを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
5. 前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融・凝固によって硬度の高い析出物を形成させる添加材料を含むことを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
6. 前記ろう材層を構成する材料として純金属材料、または、混合金属材料の主成分材料として金を採用する場合、前記添加材料は、アルミニウム，クロム，チタンおよびジルコニウムの少なくとも一方から構成されたことを特徴とする請求項５記載の多層積層型ろう材。
7. 前記添加材料の含有量が、１重量％〜４０重量％であることを特徴とする請求項５記載の多層積層型ろう材。
8. 前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融・凝固によって状態変化しない硬質材料を含むことを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
9. 前記硬質材料は、コバルト基合金，ニッケル基合金，耐火金属，炭化物，ホウ化物および窒化物の少なくとも一方から構成されたことを特徴とする請求項８記載の多層積層型ろう材。
10. 前記硬質材料の含有量が、１体積％〜４０体積％であることを特徴とする請求項８記載の多層積層型ろう材。
11. 前記ろう材層を構成する純金属材料または混合金属材料は、前記純金属材料または混合金属材料の溶融時に純金属材料または混合金属材料を構成する液相の浸透を助長する浸透性促進材料を含むことを特徴とする請求項１記載の多層積層型ろう材。
12. 前記浸透性促進材料は、銀およびリチウムの少なくとも一方から構成されたことを特徴とする請求項１１記載の多層積層型ろう材。
13. 前記浸透性促進材料の含有量が、０．０１重量％〜２０重量％であることを特徴とする請求項１１記載の多層積層型ろう材。
14. 基材またはこの基材に被着された耐摩耗部材の表面に欠陥が発生した際、前記基材または耐摩耗部材にろう材を被着させて、ろう材部分を局部的に不活性なガス雰囲気または真空中に維持させながら前記ろう材を前記欠陥に浸透させるろう付補修方法において、
    前記ろう材として、内側ろう材層の材料を前記基材または耐摩耗部材に被着し、前記内側ろう材層の材料より融点が高い材料からなる外側ろう材層を前記内側ろう材層の最外側に多層積層構造を形成するように被着させる工程と、
    前記ろう材を所要の温度に加熱して、融点の低い材料からなる内側ろう材層にて外側ろう材層より多くの液相を生成させる工程と、
    前記基材または耐摩耗部材表面に形成される欠陥の奥部に、多くの液相を有する内側ろう材層の材料を優先的に溶融・浸透させる一方、前記欠陥の入口部付近に、多くの固相を有する外側ろう材層の材料を溶融・浸透させる工程とを有することを特徴とするろう付補修方法。

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