JPH0233670B2 - Seramitsukutaabinrootanoseizoho - Google Patents
SeramitsukutaabinrootanoseizohoInfo
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- JPH0233670B2 JPH0233670B2 JP9837582A JP9837582A JPH0233670B2 JP H0233670 B2 JPH0233670 B2 JP H0233670B2 JP 9837582 A JP9837582 A JP 9837582A JP 9837582 A JP9837582 A JP 9837582A JP H0233670 B2 JPH0233670 B2 JP H0233670B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータ部と軸部を一体に接合したセラ
ミツクタービンロータの製造法に関するものであ
る。
ミツクタービンロータの製造法に関するものであ
る。
長い軸付の一体型セラミツクタービンロータや
セラミツクターボチヤージヤーの製造は各部分毎
の肉厚に差異があるため、成形工程や脱脂工程あ
るいは焼結工程時にクラツクや変形を生じやすく
困難であつた。そのため従来では (1) セラミツクロータとメタルシヤフトを焼きば
めにて接合する方法、 (2) セラミツクロータにメタライズを行い、メタ
ルシヤフトとロー付により接合する方法、 などが検討されているが(1)の焼きばめ方法は焼き
ばめ端部でセラミツク軸に応力がかかり折れる問
題があり、(2)の方法はセラミツク（特にSiC又は
Si3N4）に対して信頼性の高いメタライズ手法が
まだ確立されていない事、又ロー付部分の温度上
昇を抑えるため冷却する必要がある事など問題点
が多く、技術的に満足のいく接合方法ではなかつ
た。
セラミツクターボチヤージヤーの製造は各部分毎
の肉厚に差異があるため、成形工程や脱脂工程あ
るいは焼結工程時にクラツクや変形を生じやすく
困難であつた。そのため従来では (1) セラミツクロータとメタルシヤフトを焼きば
めにて接合する方法、 (2) セラミツクロータにメタライズを行い、メタ
ルシヤフトとロー付により接合する方法、 などが検討されているが(1)の焼きばめ方法は焼き
ばめ端部でセラミツク軸に応力がかかり折れる問
題があり、(2)の方法はセラミツク（特にSiC又は
Si3N4）に対して信頼性の高いメタライズ手法が
まだ確立されていない事、又ロー付部分の温度上
昇を抑えるため冷却する必要がある事など問題点
が多く、技術的に満足のいく接合方法ではなかつ
た。
そこで、本発明者等はロータ部と軸部を強固
に、しかも確実で容易に接続する方法につき、鋭
意検討の結果、長い軸付のセラミツクタービンロ
ータを作るため、炭化珪素からなる複数形状のロ
ータ部と軸部をそれぞれ別個に焼成しておき両者
のそれぞれの中心線に対して垂直な接合面にロー
タ部や軸部と同質の組成物となり得る炭化珪素分
を含有するスラリー状の混練物を塗布し、反応焼
結させて反応焼結炭化珪素を形成させ一体化すれ
ば良いことを見い出した。
に、しかも確実で容易に接続する方法につき、鋭
意検討の結果、長い軸付のセラミツクタービンロ
ータを作るため、炭化珪素からなる複数形状のロ
ータ部と軸部をそれぞれ別個に焼成しておき両者
のそれぞれの中心線に対して垂直な接合面にロー
タ部や軸部と同質の組成物となり得る炭化珪素分
を含有するスラリー状の混練物を塗布し、反応焼
結させて反応焼結炭化珪素を形成させ一体化すれ
ば良いことを見い出した。
即ち、本発明の要旨は、次のａ〜ｃ工程を含む
ことを特徴とするセラミツクタービンロータの製
造法にある。
ことを特徴とするセラミツクタービンロータの製
造法にある。
ａ 常圧焼結炭化珪素又は反応焼結炭化珪素より
なるロータ部を成形焼結し製造する。
なるロータ部を成形焼結し製造する。
ｂ 上部ロータ部に接合する常圧焼結炭化珪素又
は反応焼結炭化珪素よりなる軸部を成形焼結し
製造する。
は反応焼結炭化珪素よりなる軸部を成形焼結し
製造する。
ｃ 上記ａ工程で得られたロータ部の接合面及
び／又は上記ｂ工程で得られた軸部のそれぞれ
の中心線に対して垂直な接合面に、炭化珪素粉
末と炭素粉末とバインダー、又は炭化珪素粉末
と炭素粉末と1000℃以上で炭素化する有機物と
バインダー、又は炭化珪素粉末と1000℃以上で
炭素化する有機物とバインダーを主成分とする
スラリー状の混練物を予め塗布しておき、上記
ｂ工程で得られた軸部の接合面にてロータ部と
軸部とを接着し、次に珪素成分の存在下に焼結
させ、上記混練物中の炭素成分を反応させて反
応焼結炭化珪素を形成させてロータ部と軸部と
を強固に一体化する。
び／又は上記ｂ工程で得られた軸部のそれぞれ
の中心線に対して垂直な接合面に、炭化珪素粉
末と炭素粉末とバインダー、又は炭化珪素粉末
と炭素粉末と1000℃以上で炭素化する有機物と
バインダー、又は炭化珪素粉末と1000℃以上で
炭素化する有機物とバインダーを主成分とする
スラリー状の混練物を予め塗布しておき、上記
ｂ工程で得られた軸部の接合面にてロータ部と
軸部とを接着し、次に珪素成分の存在下に焼結
させ、上記混練物中の炭素成分を反応させて反
応焼結炭化珪素を形成させてロータ部と軸部と
を強固に一体化する。
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する
に、本発明では、まず、ａ工程としてロータ部１
（ブレード部）を製造する。その形状は、例えば
第１図に示す翼形のラジアルタービンロータ１が
ある。
に、本発明では、まず、ａ工程としてロータ部１
（ブレード部）を製造する。その形状は、例えば
第１図に示す翼形のラジアルタービンロータ１が
ある。
このようなロータ部１を製造するには、炭化珪
素粉末と焼結助剤等を周知の射出成形法、流し込
み成形法等により成形して脱脂し焼結する常圧焼
結法又は炭化珪素粉末と炭素粉末等を周知の射出
成形法、流し込み成形法等により成形し脱脂し焼
結する反応焼結法により製作する。
素粉末と焼結助剤等を周知の射出成形法、流し込
み成形法等により成形して脱脂し焼結する常圧焼
結法又は炭化珪素粉末と炭素粉末等を周知の射出
成形法、流し込み成形法等により成形し脱脂し焼
結する反応焼結法により製作する。
次に、上記ａ工程とは別に、ｂ工程即ち、常圧
焼結炭化珪素又は反応焼結炭化珪素よりなる軸部
２を製作する。反応焼結炭化珪素で作る場合炭化
珪素粉末に、例えば炭素粉末と有機バインダー、
又は炭素粉末と1000℃以上の焼結温度で炭素化す
る例えばフエノール樹脂のような有機物と有機バ
インダー、又は1000℃以上の焼結温度で炭素化す
るフエノール樹脂のような有機物と有機バインダ
ー等を加えた焼結原料を周知の射出成形法、静水
圧プレス法等により成形し脱脂し珪素成分の存在
下で焼結する。又、常圧焼結炭化珪素で作る場合
炭化珪素粉末と焼結助剤等を周知の射出成形法、
流し込み成形法、金型プレス成形法、又は静水圧
プレス法等により成形して脱脂し焼結する。
焼結炭化珪素又は反応焼結炭化珪素よりなる軸部
２を製作する。反応焼結炭化珪素で作る場合炭化
珪素粉末に、例えば炭素粉末と有機バインダー、
又は炭素粉末と1000℃以上の焼結温度で炭素化す
る例えばフエノール樹脂のような有機物と有機バ
インダー、又は1000℃以上の焼結温度で炭素化す
るフエノール樹脂のような有機物と有機バインダ
ー等を加えた焼結原料を周知の射出成形法、静水
圧プレス法等により成形し脱脂し珪素成分の存在
下で焼結する。又、常圧焼結炭化珪素で作る場合
炭化珪素粉末と焼結助剤等を周知の射出成形法、
流し込み成形法、金型プレス成形法、又は静水圧
プレス法等により成形して脱脂し焼結する。
次にｃ工程で、焼結によりａ工程で得られたロ
ータ部１とｂ工程で得られた軸部２とを一体化す
る。即ち、第２図に示すようにロータ部１の接合
面３あるいは軸部２の端面の接合面４、又はこれ
ら両面に、炭化珪素粉末と炭素粉末（例えばカー
ボントブラツク）と、又は炭化珪素粉末と炭素粉
末と1000℃以上の焼結温度で炭素化する有機物
（例えばフエノール樹脂）とポリエチレングリコ
ールのようなバインダー、又は炭化珪素粉末と
1000℃以上で炭素化する有機物とバインダーを加
えペースト状にした炭化珪素を主成分とする混練
物を、例えば筆塗り、あるいはスプレーにより塗
布してフラツクス層５を形成させ、ロータ部１と
軸部２とを接着する。これを反応焼結炭化珪素焼
結用カーボンルツボ内に置き、1550〜2000℃で１
〜６時間、金属珪素の加熱によつて発生する珪素
雰囲気下で、あるいは加熱によつて溶融した液体
珪素を含浸させて反応焼結させる。かくして、ロ
ータ部１の接合面３と軸部２の接合面４との間に
介在させた炭化珪素を主成分とする混練物からな
るフラツクス層５が、反応焼結しロータ部１及び
軸部２と同質の炭化珪素焼結体になり、両者は接
合面３，４で一体化しセラミツクタービンロータ
が得られる。
ータ部１とｂ工程で得られた軸部２とを一体化す
る。即ち、第２図に示すようにロータ部１の接合
面３あるいは軸部２の端面の接合面４、又はこれ
ら両面に、炭化珪素粉末と炭素粉末（例えばカー
ボントブラツク）と、又は炭化珪素粉末と炭素粉
末と1000℃以上の焼結温度で炭素化する有機物
（例えばフエノール樹脂）とポリエチレングリコ
ールのようなバインダー、又は炭化珪素粉末と
1000℃以上で炭素化する有機物とバインダーを加
えペースト状にした炭化珪素を主成分とする混練
物を、例えば筆塗り、あるいはスプレーにより塗
布してフラツクス層５を形成させ、ロータ部１と
軸部２とを接着する。これを反応焼結炭化珪素焼
結用カーボンルツボ内に置き、1550〜2000℃で１
〜６時間、金属珪素の加熱によつて発生する珪素
雰囲気下で、あるいは加熱によつて溶融した液体
珪素を含浸させて反応焼結させる。かくして、ロ
ータ部１の接合面３と軸部２の接合面４との間に
介在させた炭化珪素を主成分とする混練物からな
るフラツクス層５が、反応焼結しロータ部１及び
軸部２と同質の炭化珪素焼結体になり、両者は接
合面３，４で一体化しセラミツクタービンロータ
が得られる。
尚、第３図は、軸流タービンロータに本発明を
応用した例を示すもので、リング状に予め射出成
形し、脱脂し反応焼結により得られた炭化珪素焼
結体からなるロータ部２１と、同じく同様の方法
によつて得られた炭化珪素焼結体からなる軸部２
２を接合面に前記実施例と同様の手法により炭化
珪素を主成分とするペースト状の混練物を介在さ
せて一体化した例を示す。
応用した例を示すもので、リング状に予め射出成
形し、脱脂し反応焼結により得られた炭化珪素焼
結体からなるロータ部２１と、同じく同様の方法
によつて得られた炭化珪素焼結体からなる軸部２
２を接合面に前記実施例と同様の手法により炭化
珪素を主成分とするペースト状の混練物を介在さ
せて一体化した例を示す。
尚、ロータ部の接合面及び／又は軸部の接合面
に、予めエツチング法又はサンドブラスト法によ
り粗面を形成しておくと、接合をより一層強固に
行うことができ好ましい。
に、予めエツチング法又はサンドブラスト法によ
り粗面を形成しておくと、接合をより一層強固に
行うことができ好ましい。
本発明は以上のべたように、予め製造しておい
た炭化珪素焼結体よりなるロータ部と、同じく炭
化珪素焼結体よりなる軸部とを両者の接合面に炭
化珪素を主成分とし炭素化する成分を含有するス
ラリー状の混練物をフラツクス層として介在させ
て接着し珪素成分の存在下、反応させ両者を一体
化融着させた炭化珪素焼結体よりなるセラミツク
製タービンロータを得るものであり、工業的に簡
単な操作で複雑な構造のタービンロータをクラツ
ク、変形等を招くことなく作ることができる利点
がある。更に、本発明方法はタービンロータのみ
ならず、熱間で高応力のかかるセラミツク高温部
材において、セラミツク同志の接合を必要とする
個所に応用できる。
た炭化珪素焼結体よりなるロータ部と、同じく炭
化珪素焼結体よりなる軸部とを両者の接合面に炭
化珪素を主成分とし炭素化する成分を含有するス
ラリー状の混練物をフラツクス層として介在させ
て接着し珪素成分の存在下、反応させ両者を一体
化融着させた炭化珪素焼結体よりなるセラミツク
製タービンロータを得るものであり、工業的に簡
単な操作で複雑な構造のタービンロータをクラツ
ク、変形等を招くことなく作ることができる利点
がある。更に、本発明方法はタービンロータのみ
ならず、熱間で高応力のかかるセラミツク高温部
材において、セラミツク同志の接合を必要とする
個所に応用できる。
次に本発明を実施例を挙げて説明するが本発明
はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れることはない。
はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れることはない。
実施例
炭化珪素粉末70重量部、カーボンブラツク30重
量部、フエノール樹脂20重量部及びポリエチレン
グリコール20重量部よりなる焼結原料を用い、射
出成形法により成形し、脱脂して珪素蒸気の存在
下に反応焼結させて、第１図に示すようなロータ
部１及び軸部２を得た。
量部、フエノール樹脂20重量部及びポリエチレン
グリコール20重量部よりなる焼結原料を用い、射
出成形法により成形し、脱脂して珪素蒸気の存在
下に反応焼結させて、第１図に示すようなロータ
部１及び軸部２を得た。
次に、下記の配合組成よりなる原料
炭化珪素GC＃1000 70重量部
カーボンブラツク 30重量部
フエノール樹脂 15重量部
ポリエチレングリコール ２重量部
をよく混合してペースト状となした混練物をロー
タ部１及び軸部２の接合面に塗布してフラツクス
層５を形成させ両者を接着し乾燥した。なお、前
記フラツクス層５はロータ部１の接合面３のみ、
あるいは軸部２の接合面４のみに形成させるよう
にしても勿論よい。
タ部１及び軸部２の接合面に塗布してフラツクス
層５を形成させ両者を接着し乾燥した。なお、前
記フラツクス層５はロータ部１の接合面３のみ、
あるいは軸部２の接合面４のみに形成させるよう
にしても勿論よい。
次に、これを反応焼結炭化珪素焼結用のカーボ
ンルツボ内に設置し、該ルツボ内に置いた珪素粉
末を蒸発させ珪素成分の存在下に、1600℃で２時
間反応焼結させ、フラツクス層５を珪化した。こ
れにより、ロータ部１と軸部２とが反応焼結炭化
珪素に焼結したフラツクス層５により一体化され
た強固に接合したセラミツクタービンロータが得
られた。次に一体化したタービンロータの接合部
分を切り出し、４×８×25mmのテストピースを作
成し、接合部に応力がかかるようにセツトして、
スパン20mmにて３点曲げ強度を測定したところ、
ロータ部１に反応焼結炭化珪素を使用し、軸部２
に反応焼結炭化珪素を使用した場合には曲げ強度
34.8Kg／mm2となり、ロータ部１に常圧焼結炭化珪
素を使用し、軸部２に反応焼結炭化珪素を使用し
た場合には29.8Kg／mm2となり、ロータ部１に常圧
焼結炭化珪素を使用し、軸部２を常圧焼結炭化珪
素を使用した場合には35.6Kg／mm2となつた。反応
焼結炭化珪素単味の曲げ強度は約50Kg／mm2、常圧
焼結炭化珪素単味の曲げ強度は48Kg／mm2である
が、ロータ部１と軸部２の接合部には曲げ応力は
ほんの少ししかかからず、実用上曲げ強度は上記
の値で問題ない。
ンルツボ内に設置し、該ルツボ内に置いた珪素粉
末を蒸発させ珪素成分の存在下に、1600℃で２時
間反応焼結させ、フラツクス層５を珪化した。こ
れにより、ロータ部１と軸部２とが反応焼結炭化
珪素に焼結したフラツクス層５により一体化され
た強固に接合したセラミツクタービンロータが得
られた。次に一体化したタービンロータの接合部
分を切り出し、４×８×25mmのテストピースを作
成し、接合部に応力がかかるようにセツトして、
スパン20mmにて３点曲げ強度を測定したところ、
ロータ部１に反応焼結炭化珪素を使用し、軸部２
に反応焼結炭化珪素を使用した場合には曲げ強度
34.8Kg／mm2となり、ロータ部１に常圧焼結炭化珪
素を使用し、軸部２に反応焼結炭化珪素を使用し
た場合には29.8Kg／mm2となり、ロータ部１に常圧
焼結炭化珪素を使用し、軸部２を常圧焼結炭化珪
素を使用した場合には35.6Kg／mm2となつた。反応
焼結炭化珪素単味の曲げ強度は約50Kg／mm2、常圧
焼結炭化珪素単味の曲げ強度は48Kg／mm2である
が、ロータ部１と軸部２の接合部には曲げ応力は
ほんの少ししかかからず、実用上曲げ強度は上記
の値で問題ない。
第１図は本発明実施例で用いるロータ部と軸部
を示す１部縦断面図、第２図は同例においてはロ
ータ部に軸部を接合する状態を示す１部縦断面
図、第３図は本発明の別の実施例で用いる軸流タ
ービンロータの接合状態を示す１部縦断面図であ
る。 １……ロータ部、２……軸部、３，４……接合
面、５……フラツクス層、２１……ロータ部、２
２……軸部。
を示す１部縦断面図、第２図は同例においてはロ
ータ部に軸部を接合する状態を示す１部縦断面
図、第３図は本発明の別の実施例で用いる軸流タ
ービンロータの接合状態を示す１部縦断面図であ
る。 １……ロータ部、２……軸部、３，４……接合
面、５……フラツクス層、２１……ロータ部、２
２……軸部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次のａ〜ｃ工程を含むことを特徴とするセラ
ミツクタービンロータの製造法。 ａ 常圧焼結炭化珪素又は反応焼結炭化珪素より
なるロータ部を成形焼結し製造する。 ｂ 上部ロータ部に接合する常圧焼結炭化珪素又
は反応焼結炭化珪素よりなる軸部を成形焼結し
製造する。 ｃ 上記ａ工程で得られたロータ部の接合面及
び／又は上記ｂ工程で得られた軸部のそれぞれ
の中心線に対して垂直な接合面に、炭化珪素粉
末と炭素粉末とバインダー、又は炭化珪素粉末
と炭素粉末と1000℃以上で炭素化する有機物と
バインダー、又は炭化珪素粉末と1000℃以上で
炭素化する有機物とバインダーを主成分とする
スラリー状の混練物を予め塗布しておき、上記
ｂ工程で得られた軸部の接合面にてロータ部と
軸部とを接着し、次に珪素成分の存在下に焼結
させ、上記混練物中の炭素成分を反応させて反
応焼結炭化珪素を形成させてロータ部と軸部と
を強固に一体化する。 ２ 金属珪素の加熱によつて発生させた珪素蒸気
の存在下、又は加熱によつて溶融した液体珪素を
含浸させて焼結を行う特許請求の範囲第１項に記
載のセラミツクタービンロータの製造法。 ３ ロータ部の接合面及び／又は軸部の接合面
に、予めエツチング法又はサンドブラスト法によ
り粗面を形成させて焼結を行う特許請求の範囲第
１項又は第２項のいずれかに記載のセラミツクタ
ービンロータの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9837582A JPH0233670B2 (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Seramitsukutaabinrootanoseizoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9837582A JPH0233670B2 (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Seramitsukutaabinrootanoseizoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217474A JPS58217474A (ja) | 1983-12-17 |
| JPH0233670B2 true JPH0233670B2 (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=14218126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9837582A Expired - Lifetime JPH0233670B2 (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Seramitsukutaabinrootanoseizoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0233670B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035381A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Ibiden Co Ltd | セラミックス素材用の接着剤 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9837582A patent/JPH0233670B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58217474A (ja) | 1983-12-17 |
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