JP2000186574A - ガスタ―ビンエンジン用の空気シ―ル、シ―ルシステムおよびガスタ―ビンエンジン用の空気シ―ルの形成方法 - Google Patents

ガスタ―ビンエンジン用の空気シ―ル、シ―ルシステムおよびガスタ―ビンエンジン用の空気シ―ルの形成方法

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JP2000186574A JP11360514A JP36051499A JP2000186574A JP 2000186574 A JP2000186574 A JP 2000186574A JP 11360514 A JP11360514 A JP 11360514A JP 36051499 A JP36051499 A JP 36051499A JP 2000186574 A JP2000186574 A JP 2000186574A
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George Lee Crawford
リー クロウフォード ジョージ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】大量のシール材料がシールから剥離する状態
で、発火する恐れの少ないシールを提供する。 【解決手段】 シールは、シール基盤３０および溶射さ
れた金属接着層３６を備えており、金属接着層３６は、
シール基盤３０の少なくとも一部に施されている。金属
接着層３６は、好ましくは、溶射されたニッケルおよび
アルミニウム、それぞれ１ｗｔ．％以下の鉄、銅、亜
鉛、マンガンおよびマグネシウム、を含んでいる。シー
ルはさらに摩耗層３８を備えており、このシール層は金
属接着層３６に施されている。シール層は、金属基質と
なるアルミニウム粉末およびシリコン粉末が溶射され、
基質に埋め込まれるポリマー、例えばメタクリル酸メチ
ルの充填材粒子、がこれと同時に堆積されたものであ
る。充填材粒子によって、非常に大量のシール材料がシ
ールから剥離する状態での発火性が低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、ガスタービ
ンエンジンの空気シールに関し、特に、大量のシール材
料が剥離してエンジン内部に吸い込まれる動作状態での
特性が改善されたシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、航空機の動力
源として周知であり、一般的に圧縮機（通常は１つある
いは複数のファンの段がこれより前に配置されてい
る）、燃焼室およびタービン部分を備えている。図１に
全体が示されているように、圧縮機およびタービン部分
（およびファンの段）は、それぞれ、軸に取り付けられ
た回転ディスク１を備えており、各回転ディスク１によ
ってブレード２の組が支持されている。ブレード２の組
は中空状ハウジングつまりケース３内部に配置されてお
り、ケース３に取り付けられている静止したベーン５の
組が各ブレード２の組の間に介在している。空気シール
４，７は、ブレード２の先端部とケース３との間（外側
空気シール）、ベーン５とディスク１との間（ナイフエ
ッジシール）、に設けられており、これによってこれら
の部材間のリークが防止されている。
【０００３】空気は、エンジンの入口から流入され、圧
縮機の回転ディスク１および対応するブレード２によっ
て圧縮される。続いて、圧縮された空気は燃焼室内で燃
料とともに燃焼され、これによって高圧高温のガスが発
生する。これに起因して、タービン部分および対応する
ファン圧縮機の段が回転する。続いて、エンジン排気と
して放出され、これによって推力が発生する。ブレード
２の先端部周辺、すなわちブレード２の先端部とケース
３との間、のリークによって、エンジンの効率が低下す
る。ケース３は、このブレード２の先端部周辺での空気
あるいは燃焼生成物のリークを防止するように構成され
ている。
【０００４】リークが最小となるように部材が設計され
ているにも関わらず、ガスタービンエンジンの通常運転
時に起こるリークの大部分が、ブレード２の先端部とケ
ース３との間およびベーン５の先端部とディスク１との
間で発生する。このようなリークを防止する方法の１つ
は、組み合う部材の公差が非常に狭くなるように製造す
ることであるが、この方法では、公差を小さくするほど
コストが高くなる。さらに、運転前、運転中および運転
後に部材が受ける温度に範囲がある場合は、部材の熱膨
張および熱収縮が生じるので、このように公差が小さい
場合は、組み合う部材間で干渉が起こったり、これに対
応する部材が摩耗したり、あるいは他の損傷が生じたり
する可能性がある。従って、ガスタービンエンジンの設
計者は、効率的な空気シール、特に摩耗性材料からなる
シール、の開発に多大な労力を費やしてきた。例えば、
ヴァイン等に付与された米国特許第４，９３６，７４５
号およびニスレー等に付与された米国特許第５，７０
６，２３１号は、出願人に譲受されたものであって、こ
の点について開示している。このようなシールには、回
転しているブレード先端部と接触した状態での摩耗性、
耐腐食性、耐性、下にある材料の熱膨張率、製造の相対
的な容易性、製造コストの妥当性、を含めた種々の特性
が調和していることが必要となる。例えば、シレオに付
与された米国特許第５，５３６，０２２号を参照された
い。これも本発明の出願人に譲受されており、この点に
ついて開示している。
【０００５】一般的な圧縮機の空気シールは、例えば金
属製基盤などのシール基盤、基盤上にプラズマ溶射され
た金属粉末からなる金属層、一般的には金属層にプラズ
マ溶射される摩耗性のシール層、を備えている。一般的
なシール層は、アルミニウムおよびシリコンの合金基質
を含んでおり、ポリエステル粉末粒子が幾らかこれに埋
め込まれている。
【０００６】通常運転時は、例えば回転するブレードの
先端部といった協働する部材によって剥離されるシール
材料は少量である。しかし、エンジンの運転中に、例え
ば鳥が衝突した場合やストール状態等になったときに
は、回転するブレードによって大量のシール材料が剥離
され、エンジン内部に吸い込まれる。従って、吸入され
た空気に含まれる金属材料の粒子および充填材材料（例
えばポリエステル）の粒子の濃度が高くなる。加えて、
通常運転時よりも大きな力でブレードがシールに対して
摩擦するため、空気がエンジン内部を通過するときに圧
縮されて発生する熱よりも多くの熱を発生し、火花を生
じることもある。ある場合には、非常に高い濃度のポリ
エステルが熱や火花が存在しているエンジン内部に吸入
され、これによってエンジン内部で爆燃が生じ、エンジ
ンが激しく損傷したり破壊したりする。金属粒子も発火
し得るが、通常は充填材が発火するのに要するエネルギ
ーは小さいため、金属より先に充填材が発火する。この
ような損傷が生じた場合、エンジンの損傷のみに何百万
ドルものコストがかかるとともに、航空機の乗客や発電
プラントの作業者といったエンジン付近にいる人達に危
害が加わる。エンジンの試験中および運転中に、このよ
うな状態が頻繁に起こらるわけではないが、ガスタービ
ンエンジンの設計によってこのような状態の発生に備え
る必要があり、これを考慮しなければならない。さもな
ければ、結果としてエンジンの激しい損傷が起こること
が考慮されるべきである。
【０００７】この問題に対して提案された解決法の１つ
は、プラズマ溶射によってシール材料を堆積した後でこ
のシールを熱処理することであり、これによって、例え
ば、ポリエステルや他の充填材がシールから除去され
る。ポリエステル（あるいは他の充填材）によって、金
属基質に空隙が形成されるとともに、シールおよびシー
ルと協働する部材が摩擦している間に生じる熱が吸収さ
れる。アルミニウムやこれと同様な金属の基質のような
軽量のシールシステムでは、ポリエステルを取り除くこ
とによって、ポリエステルの存在に起因する爆燃が阻止
される。しかし、充填材が除去されている間に、例え
ば、加熱時および蒸発前の充填材の膨張や、充填材の除
去に要する熱のために、（ＡｌおよびＳｉの）金属基質
が損傷する恐れがある。結果的に形成されるシールは、
（多孔度が高いことに起因して）構造が弱くなり、耐腐
食性が比較的低くなる。さらに、このシールは、著しく
高密度化し、これに対応して摩耗性およびシール性が劣
化する可能性がある。摩耗性および耐腐食性は、シール
材料にとって重要な特性であるため、このシール材料に
対して提案されたそのような解決法では、この材料が、
その所定の目的のための利用に適さないものとなる。
【０００８】提案された他の解決法は、異なる充填材を
用いたシール材料を利用することである。選択された材
料は、メトコ３２０（Metoco 320）という商品名でスル
ザメトコ社によって販売されているものであり、アルミ
ニウムおよびシリコンの粉末粒子からなり、かつ有機接
着剤によって六方構造の窒化ホウ素粉末粒子がアルミニ
ウムおよびシリコンに結合されたものである。このよう
な材料は、「複合粉末」と称される。この複合粉末は、
単一の材料ソースとしてプラズマ溶射ガンに供給され、
シール基盤に施された。試験では、このシール材料に充
分な量の充填材が含まれず、このため充分な摩耗性が得
られなかった。この状態は、充分な量の充填材を金属粒
子に結合させることが不可能なことに起因するものと考
えられた。充填材粒子が金属粒子の表面のほぼ全体に接
着されたが、金属に結合する充填材粒子の量を増加させ
る努力は不成功に終わった。そのうえ、接着剤がプラズ
マ溶射プロセスの間に蒸発せずに粉末材料とともに堆積
され、これによって耐性もしくは摩耗性が改善されるこ
ともなく、単に重量が増加した。シールの使用中、この
シール材料が高密度化するとともにその摩耗性が劣化
し、これによってシールの性能が劣化する傾向がみられ
た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、許容
可能な耐性および摩耗性を有するとともに、非常に大量
のシール材料がエンジン内に吸入される場合、例えば設
計外の運転時、に爆燃を起こさないような、ガスタービ
ンエンジン用の空気シールを提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、コスト効率のよいシ
ールを提供することである。
【００１１】本発明の更なる他の目的は、通常のシール
材料と同様に重量が大きくなく、重量上の欠点がないシ
ール材料を提供することである。
【００１２】本発明の更なる他の目的は、一般的な装置
を利用してシールを提供することである。
【００１３】本発明の更なる目的は、金属および充填材
の比率を調節することが可能なシールを提供し、これに
よって異なる動作状態に対して最適なシールを提供する
ことである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの形態によ
ると、空気シールがガスタービンエンジンに利用されて
おり、この空気シールによって、過度な量の（つまり通
常運転で剥離するシール材料の量以上の）シール材料が
シールから剥離してエンジンに吸い込まれるような動作
状態で、爆燃が起こる可能性が低くなっている。シール
は、シール基盤および溶射された金属接着被覆層を備え
ており、金属接着被覆層は、シール基盤の少なくとも一
部に施されている。接着被覆は、好ましくは、溶射され
たニッケルおよびアルミニウム、それぞれ１ｗｔ．％以
下の鉄、銅、亜鉛、マンガンおよびマグネシウム、を含
んでいる。シールはさらに摩耗性のシール層を備えてお
り、このシール層は接着被覆に施されている。シール層
は、基質となるアルミニウム粉末およびシリコン粉末が
溶射され、基質に埋め込まれるポリマー、例えばメタク
リル酸メチルの充填材粒子、がこれと同時に堆積された
ものである。この充填材粒子によって、非常に大量のシ
ール材料がシールから剥離する状態、例えば鳥が衝突し
た場合やストール状態、での点火性が、一般的なポリエ
ステル粒子を使用した場合よりも低くなる。
【００１５】本発明の他の形態によると、ガスタービン
エンジン用のシール基盤を有する空気シールの形成方法
が開示されている。シール材料は、大量のシール材料が
シールから剥離してエンジン内に吸い込まれるような異
常な動作状態で発火する可能性が、低くなるように形成
されている。この方法には、シールの金属層に混入する
ための金属材料のソースを形成するステップが含まれ
る。金属材料は、ニッケル、アルミニウム、それぞれ１
ｗｔ．％以下の鉄、銅、亜鉛、マンガンおよびマグネシ
ウムを含む。さらに、この方法には、充填材材料のソー
スを形成するステップが含まれる。充填材材料は、メタ
クリル酸メチル粉末からなる。さらに、この方法には、
金属材料および充填材材料を同時に堆積することによっ
て基盤上にシール層を形成するために、金属材料を溶射
に導入するとともに、これとは別に充填材材料を金属材
料の下流で溶射に導入するステップが含まれる。シール
層は、アルミニウムおよびシリコンの基質からなり、こ
の基質にはメタクリル酸メチル粒子が含まれるものとな
る。上述したように、設計外のエンジン動作状態でシー
ルから剥離したシール材料は、エンジン内部で爆燃しな
い。
【００１６】本発明の利点は、シールが、許容可能なレ
ベルの耐性および摩耗性を有するとともに、設計外のエ
ンジン運転時（通常は飛行エンベロープの範囲内である
が）に爆燃しないことである。設計外のエンジン運転時
には、大量のシール材料がエンジン内部に吸い込まれ
る。加えて、本発明のシールは、コスト効率が良く、一
般的なシール材料と同様に重量が大きくない。本発明の
シールは、一般的なプラズマ溶射装置と、金属と充填材
の比率を調整することが可能なシールの形成プロセス
と、を使用して施され、これによって異なる動作状態に
対して適合された最適なシールが形成される。さらに、
本発明のシールは、一般的なシール、例えば上述のＡｌ
−Ｓｉおよびポリエステル、よりも耐腐食性が優れてお
り、ブレードが摩耗することもない。
【００１７】付加的な利点は、以下の説明および付随の
図面により、当業者にとって明らかとなるだろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】ここで図２を参照すると、プラズ
マ溶射装置は、トーチ２０（電源および溶射ヘッドを含
んでおり、これらはいずれも装置と別個に図示されてい
ない）と、少なくとも３本の粉末供給ライン２２，２
３，２４と、を備えている。トーチ２０は、好ましく
は、少なくとも２種類の異なる粉末を同時にフレーム２
１に供給することが可能なものである。例えば、本出願
人が有する、ペティット（Pettit）等に付与された米国
特許第４，６９６，８５５号を参照されたい。ライン２
２，２３，２４は、基板３０に堆積されるべき粉末を収
容している各粉末材料ホッパ２６，２７，２８およびア
ルゴン等のキャリアガスの各供給源３２，３３，３４に
それぞれ連結されている。供給源３２，３３，３４によ
って、粉末材料ホッパ２６，２７，２８からプラズマト
ーチプルームに粉末が供給される。本発明は基板材料に
制限されないように構成されているが、一般的な基板材
料には、ニッケルベース超合金、コバルトベース超合
金、鉄ベース超合金およびこれらの材料の混合物のみな
らず、チタン合金も含まれる。プラズマ溶射装置は、こ
の技術分野では一般的に周知なものであるため、これに
ついては本願で詳細に説明しない。本発明に従ってシー
ルを形成するためには、スルザ−メトコ社製のモデル３
ＭＢを使用することが好ましい。本発明は、外側の空気
シールに関連付けて述べられているが、ナイフエッジシ
ール（例えば図１の７，８）や他の適当な用途にも同様
に適用することができる。
【００１９】基板３０上に金属接着層３６を形成するの
に適した粉末は、アルミニウム粉末とニッケル粉末の混
合物である。粉末は、４５０―ＮＳやＡＭＤＲＹ９５６
といった様々な商品名でスルザ−メトコ社(Sulzer-Metc
o in Westbury, NY)によって販売されている。粉末は、
一般的に、（ある材料の粒子が他の材料の粒子に結合し
た）複合粉末であり、約３．５〜６ｗｔ．％（好ましく
は４〜５．５ｗｔ％）のアルミニウム、約３ｗｔ％以下
（好ましくは２．５ｗｔ．％より少量）の有機質粘結剤
および残量分のニッケルからなる。粉末は、例えば約１
９ｗｔ．％以下のクロムといった他の材料を（一部のア
ルミニウムに代えて）含むことも可能である。代わりの
実施例として、金属粉末の公称組成は、ニッケルが約６
９．５ｗｔ．％、クロムが１８．５ｗｔ．％、アルミニ
ウムが約６ｗｔ％、である。好ましくは、粉末粒子のほ
ぼ完全に全部（少なくとも約９８ｗｔ．％、より好まし
くは少なくとも９９．５ｗｔ．％）が、１４０メッシュ
のふるいを通過し、ほぼ全部（少なくとも約９２ｗｔ．
％、より好ましくは少なくとも約９５ｗｔ．％）が１７
０メッシュのふるいを通過し、大部分（少なくとも約８
７ｗｔ．％、より好ましくは少なくとも約９０ｗｔ．
％）が３２５メッシュのふるい上に残る。
【００２０】上述したように、金属接着層３６を形成す
る粉末はホッパ２６に蓄えられ、アルゴンや窒素といっ
たキャリアガスが供給源３２から供給される。これによ
って、粉末がライン２２を通して移動し、単一の材料ソ
ースとしてトーチ２０に注入される。好ましくは、アル
ゴンおよび水素の混合気が、トーチのアークガスとして
利用される。粉末が基板３０上に堆積され、これによっ
て厚さが約０．００２〜０．００７インチ(約０．０５
０〜０．１７８ｍｍ)の、より好ましくは厚さが約０．
００３〜０．００６インチ（約０．０７６〜０．１５２
ｍｍ）の（好ましくは均一な）金属接着層３６が形成さ
れる。
【００２１】摩耗層３８を形成するのに好適な粉末は、
アルミニウム−シリコン合金粉末およびメタクリル酸メ
チル粉末の混合物である。アルミニウム−シリコン粉末
は、例えば５２Ｃ−ＮＳといった様々な商品名でスルザ
−メトコ社から販売されている。粉末は、一般的に、
（ある材料の粒子が他の材料の粒子に分散された）混合
粉末であり、約１０〜１４ｗｔ．％（好ましくは１１〜
１３ｗｔ．％）のシリコン、残量の大部分を占めるアル
ミニウムおよび少量の他の元素からなる。他の元素に
は、約０．８ｗｔ．％以下の鉄、約０．３ｗt.％以下の
銅、約０．２ｗｔ．％以下の亜鉛、約０．１５ｗｔ．％
以下のマンガン、約０．１ｗｔ．％以下のマグネシウム
および微少量の不純物が含まれる。好ましくは、粉末粒
子のほぼ完全に全部（少なくとも約９８ｗｔ．％、より
好ましくは少なくとも約９９ｗｔ．％）が１４０メッシ
ュのふるいを通過し、ほぼ全部（少なくとも約９２ｗ
ｔ．％、より好ましくは少なくとも約９３ｗｔ．％）が
１７０メッシュのふるいを通過し、大部分（少なくとも
約８７ｗｔ．％、より好ましくは少なくとも約９０ｗ
ｔ．％）が３２５メッシュのふるい上に残る。
【００２２】メタクリル酸メチル粉末は、ウィルミント
ンのＩＣＩアクリリックス社(ICI Acrylics)によって販
売されている。好ましくは、粉末粒子のほぼ全部（少な
くとも約９０ｗｔ．％）が１２５メッシュのふるいを通
過し、大部分（少なくとも約６５ｗｔ．％）が６３メッ
シュのふるい上に残る。
【００２３】摩耗層３８となる粉末は、好ましくは、同
時堆積（co-depositing）される。例えば、プラズマ内
に別々に導入されることが望ましい。同時堆積すること
によって、アルミニウム−シリコン粉末およびメタクリ
ル酸メチル粉末の相対量を所望の量に調節することが可
能となる。好ましくは、アルゴンおよび水素の混合気が
アークガスとして使用される。
【００２４】アルミニウム−シリコン粉末はホッパ２７
に蓄えられ、例えば供給源３３といった供給源からアル
ゴンや窒素などのキャリアガスが供給される。これによ
って、粉末が、例えばライン２３といった粉末供給ライ
ンに通され、トーチ２０に導入される。メタクリル酸メ
チル粉末はホッパ２８に蓄えられ、例えば供給源３４と
いった供給源からアルゴンや窒素等のキャリアガスが供
給される。これによって、粉末が、例えばライン２４と
いった粉末供給ラインを通して供給され、アルミニウム
−シリコン粉末の下流でトーチ２０から発生した溶射流
に導入される。アルミニウム−シリコンおよびメタクリ
ル酸メチルは、所望の（好ましくは均一な）厚さよりも
幾分か（少なくとも０．０２５インチ）厚い摩耗層３８
が形成されるように、基板上に堆積される。これによっ
て、続いてシールに機械加工を行うことが可能となって
いる。
【００２５】代わりの実施例として、次のステップでは
摩耗層３８から充填材を除去し、これによって多孔性の
シールを形成する。従って、次のステップでは熱処理が
行われ、この熱処理では、少なくとも約５時間の間、約
５２５°Ｆの温度でシールが加熱される。結果的に形成
されるシールの多孔度は、充填材の含有量に相関してい
る。
【００２６】摩耗層３８は、好ましくは約７０〜９５ｗ
ｔ．％の、より好ましくは約８５〜９２ｗｔ．％のアル
ミニウム粉末と、約１〜２５ｗｔ．％の充填材と、を含
む。金属粉末と充填材の比率はほぼ５対１であり、この
比率によって約５０ｖｏｌ．％の金属が摩耗層３８に含
まれるようになる。熱処理が行われていない段階では、
シールの硬度は、ほぼ、ロックウェル硬さ（１５Ｙスケ
ール）で７８〜８８であることが望ましい。シールの熱
処理によって、この望ましい硬度は、約６０〜７０まで
減少する。
【００２７】本発明の利点は、このシールによって、許
容可能な耐性および摩耗性が得られるとともに、大量の
シール材料がエンジン内部に吸い込まれるオフデザイン
運転時に爆燃が起こる恐れがなくなることである。加え
て、本発明のシールは、コスト効率が良好であるととも
に、その重量は通常のシール材料と同程度である。本発
明のシールは、一般的なプラズマ溶射装置と、金属およ
び充填材の比率を調整することが可能なシールの形成プ
ロセスと、を使用して形成され、これによって異なる動
作条件に適合した最適なシールを得ることが可能となっ
ている。本発明では、金属および充填材を同時に溶射す
ることによって、複合粉末の混合物を溶射する場合より
も微細構造が均一かつ緻密なシールが形成される。この
ことが、改善された摩擦特性を得るための重要な点であ
る。さらに、充填材、つまりメタクリル酸メチルによっ
て孔の形状がより丸くなることにより、ブレード等の低
摩耗性がさらに向上される。さらに、本発明のシール
は、ブレードが過度に摩耗した不利な状態でなければ、
一般的なシール、すなわち上述したＡｌ−Ｓｉおよびポ
リエステルの充填材からなるシール、よりも耐腐食性が
優れていることが、本発明の試験によって示されてい
る。
【００２８】本発明は、以上で詳細に説明されたが、様
々な変更例および代わりの実施例も、本発明の主旨およ
び付随の請求の範囲から逸脱することなく達成可能であ
る。従って、本発明は例示的によって説明されており、
限定的に説明されたものではないことは理解されるべき
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なガスタービンエンジンの一部の断面
図。
【図２】本発明に従ってシールを形成するためのプラズ
マトーチの概略図。
【符号の説明】
２０…トーチ ２１…フレーム ２２，２３，２４…粉末供給ライン ２６，２７，２８…粉末材料ホッパ ３０…シール基盤 ３２，３３，３４…供給源 ３６…金属接着層 ３８…摩耗層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリック クレル ワルデン アメリカ合衆国，フロリダ，ジェンセン ビーチ，エヌダヴリュー サッサフラス テラス 877 (72)発明者 ジョージ リー クロウフォード アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビー チ ガーデンズ，ブルームフィールド ド ライヴ 9406 (72)発明者 ウィリアム ジョン ダルゼル，ジュニ ア. アメリカ合衆国，フロリダ，ジュピター, ジュピター ランディングス ドライヴ 18290

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 過度な量のシール材料がシールから剥離
    するような運転状態で、爆燃が生じる可能性が低減され
    たガスタービンエンジン用の空気シールであって、 シール基盤と、 溶射されたニッケル粉末およびアルミニウム粉末からな
    るとともに前記シール基盤の少なくとも一部に施されて
    いる溶射された金属接着層と、 前記金属接着層に施された摩耗性シール層と、を備えて
    おり、前記摩耗性シール層は、金属基質を構成している
    溶射されたアルミニウム粉末およびシリコン粉末と、前
    記金属基質に埋め込まれている同時堆積された充填材粒
    子と、からなり、前記充填材粒子は、ポリエステル粒子
    よりも発火性が低い材料からなることを特徴とする空気
    シール。
  2. 【請求項２】 前記摩耗性シール層の材料は、金属基質
    を構成するアルミニウム粉末およびシリコン粉末と、前
    記金属基質に埋め込まれている充填材粒子としての同時
    堆積されたメタクリル酸メチル粒子と、からなることを
    特徴とする請求項１記載の空気シール。
  3. 【請求項３】 前記空気シールは、外側空気シールであ
    ることを特徴とする請求項１記載の空気シール。
  4. 【請求項４】 前記空気シールは、ナイフエッジシール
    であることを特徴とする請求項１記載の空気シール。
  5. 【請求項５】 前記シール基盤は、チタン合金、ニッケ
    ルベース超合金、コバルトベース超合金、鉄ベース超合
    金およびこれらの混合物からなる群から選択した材料か
    らなることを特徴とする請求項１記載の空気シール。
  6. 【請求項６】 前記溶射はプラズマ溶射であることを特
    徴とする請求項１記載の空気シール。
  7. 【請求項７】 前記のアルミニウム粉末および前記シリ
    コン粉末の粒子は、約７０〜９５ｗｔ．％がアルミニウ
    ム粉末であることを特徴とする請求項２記載の空気シー
    ル。
  8. 【請求項８】 前記のアルミニウム粉末および前記シリ
    コン粉末の粒子は約８５〜９２ｗｔ．％がアルミニウム
    粉末であることを特徴とする請求項２記載の空気シー
    ル。
  9. 【請求項９】 前記摩耗性シール層は、１〜２５ｗｔ．
    ％の充填材を含んでいることを特徴とする請求項１記載
    の空気シール。
  10. 【請求項１０】 前記金属と前記充填材の重量の比率
    は、ほぼ５：１であることを特徴とする請求項１記載の
    空気シール。
  11. 【請求項１１】 前記摩耗性シール層は、少なくとも約
    ５０ｖｏｌ．％の金属を含んでいることを特徴とする請
    求項１記載の空気シール。
  12. 【請求項１２】 前記金属接着層の粉末は、粉末粒子の
    少なくとも９９ｗｔ．％が１４０メッシュのふるいを通
    過し、少なくとも約９３ｗｔ．％が１７０メッシュのふ
    るいを通過し、少なくとも約９０ｗｔ．％が３２５メッ
    シュのふるい上に残ることを特徴とする請求項１記載の
    空気シール。
  13. 【請求項１３】 前記摩耗性シール層の粉末は、粉末粒
    子の少なくとも約９０ｗｔ．％が１２５メッシュのふる
    いを通過し、少なくとも約６５ｗｔ．％が６３メッシュ
    のふるいを通過することを特徴とする請求項１記載の空
    気シール。
  14. 【請求項１４】 ガスタービンエンジンのシールシステ
    ムであって、 シール基盤と、ニッケル、アルミニウム、それぞれ１ｗ
    ｔ．％以下の鉄、銅、亜鉛、マンガンおよびマグネシウ
    ムからなるとともに前記シール基盤上にある金属接着層
    と、前記金属接着層に施されている溶射された摩耗層
    と、を有するシールアッセンブリを備えており、前記摩
    耗層は、金属基質を構成しているアルミニウム粉末およ
    びシリコン粉末と、前記金属基質に埋め込まれている同
    時に堆積されたメタクリル酸メチル粒子と、からなり、
    さらに、 前記シールアッセンブリに対し相対運動するとともに前
    記摩耗層と干渉する摩耗性部分を有するエンジン部材を
    備えており、前記エンジン部材の前記摩耗性部分と前記
    シールアッセンブリの前記摩耗層とが協働してシーリン
    グが行われることを特徴とするシールシステム。
  15. 【請求項１５】 前記アルミニウム粉末およびシリコン
    粉末の粒子は、約８５〜９２ｗｔ．％がアルミニウム粉
    末であることを特徴とする請求項１４記載のシールシス
    テム。
  16. 【請求項１６】 前記金属接着層の粉末は、粉末粒子の
    少なくとも９９ｗｔ．％が１４０メッシュのふるいを通
    過し、少なくとも約９３ｗｔ．％が１７０メッシュのふ
    るいを通過し、少なくとも約９０ｗｔ．％が３２５メッ
    シュのふるい上に残ることを特徴とする請求項１４記載
    のシールシステム。
  17. 【請求項１７】 前記摩耗性シール層の粉末は、粉末粒
    子の少なくとも約９０ｗｔ．％が１２５メッシュのふる
    いを通過し、少なくとも約６５ｗｔ．％が６３メッシュ
    のふるいを通過することを特徴とする請求項１４記載の
    シールシステム。
  18. 【請求項１８】 ガスタービンエンジン用のシール基盤
    を有する空気シールを形成する方法であって、前記空気
    シールの材料は、過度な量のシール材料がシールから剥
    離して前記エンジンに吸い込まれるような運転状態で、
    発火する可能性が低くなっているものにおいて、 前記空気シールの材料に混合するための、ニッケルおよ
    びアルミニウムからなる金属材料のソースを形成するス
    テップと、、 メタクリル酸メチル粉末からなる充填材材料のソースを
    形成するステップと、 前記金属材料を溶射流に導入するステップと、 前記充填材材料を、前記金属材料の下流側で溶射流に導
    入するステップと、 前記金属材料および前記充填材材料を同時に堆積するこ
    とによって、アルミニウムおよびシリコンの基質からな
    るとともにメタクリル酸メチル粒子が前記基質に埋め込
    まれたシール層を前記シール基盤上に形成するステップ
    と、を有し、設計外のエンジン運転状態で前記シールか
    ら剥離したシール材料は、前記エンジン内部で爆燃する
    恐れがないことを特徴とする空気シールを形成する方
    法。
  19. 【請求項１９】 金属材料のソースを形成するステップ
    では、ニッケル、アルミニウム、それぞれ１ｗｔ．％以
    下の鉄、銅、亜鉛、マンガンおよびマグネシウムからな
    る金属材料が形成されることを特徴とする請求項１８記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記金属材料の粉末は、粉末粒子の少
    なくとも９９ｗｔ．％が１４０メッシュのふるいを通過
    し、少なくとも約９３ｗｔ．％が１７０メッシュのふる
    いを通過し、少なくとも約９０ｗｔ．％が３２５メッシ
    ュのふるい上に残ることを特徴とする請求項１８記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】 前記シール層の粉末は、粉末粒子の少
    なくとも約９０ｗｔ．％が１２５メッシュのふるいを通
    過し、少なくとも約６５ｗｔ．％が６３メッシュのふる
    いを通過することを特徴とする請求項１８記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記溶射はプラズマ溶射であることを
    特徴とする請求項１８記載の方法。
  23. 【請求項２３】 さらに、少なくとも約５２５°Ｆで充
    分な時間シールを加熱することによって、充填材の少な
    くとも一部を分解するとともに、シール材料の多孔度を
    調節するステップを有することを特徴とする請求項１６
    記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記シールの硬度は、ロックウェル硬
    さ（１５Ｙスケール）で６０〜７０であることを特徴と
    する請求項２１記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記シールは、約５０ｖｏｌ．％の金
    属を含んでいることを特徴とする請求項２１記載の方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記金属接着層の厚さは、約０．００
    ２〜０．００７インチ（約０．０５〜０．１７８ｍｍ）
    であることを特徴とする請求項１記載の空気シール。
  27. 【請求項２７】 前記金属接着層は、溶射されたニッケ
    ル粉末、クロム粉末およびアルミニウム粉末からなるこ
    とを特徴とする請求項１記載の空気シール。
  28. 【請求項２８】 前記金属接着層は、約６８．５ｗｔ．
    ％のニッケル、１８．５ｗｔ．％のクロムおよび６ｗ
    ｔ．％のアルミニウムを含んでいることを特徴とする請
    求項２５記載の空気シール。
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