JPH0625652A - 研磨媒体 - Google Patents

研磨媒体

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JPH0625652A
JPH0625652A JP4170129A JP17012992A JPH0625652A JP H0625652 A JPH0625652 A JP H0625652A JP 4170129 A JP4170129 A JP 4170129A JP 17012992 A JP17012992 A JP 17012992A JP H0625652 A JPH0625652 A JP H0625652A
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polishing medium
polishing
boron nitride
aluminum nitride
cubic boron
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Alan D Wiltshire
アラン、ダグラス、ウイルトシャー
Terry E Rowen
テリー、エドワード、ローウェン
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Rolls Royce PLC
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 ガスタービンエンジンのタービンブレードの
切削チップに好適な研磨媒体であって、窒化アルミニウ
ムの層で被覆された立方晶窒化ホウ素からなる。粗粒子
の被覆は、流動床反応器中において蒸着によって行われ
る。 【効果】 立方晶窒化ホウ素粗粒が硬質な耐酸化性金属
合金コーティングに包まれて切削能力を保存する。チッ
プ摩擦によって部分的に摩耗する粗粒は時間の経過とと
もに酸化し去るが、保護コーティングがその上にそのま
ま残っている他の粗粒子は、生き延びてチップ切削能力
を保存する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機エンジン用ター
ビンブレードに関するものであり、特に研磨チップ（ab
rasive tip）を有するタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】無シュラウド（shroudless）タービンス
テージ（turbine stage)を使用して航空機用エンジンを
設計することは、当該技術分野において広く知られてい
る。タービン効率は、タービンブレードのチップ上のガ
ス路漏れによって減少されるが、その理由は、このよう
にして失われたガスが有用な役割を果たさないからであ
る。伝統的なタービン設計においては、漏れを減少する
ためにタービンブレードの径方向外端には、シュラウド
が設けられている。隣接ブレードのシュラウドは、互い
に当接し且つ環状シュラウドリングを有効に形成してい
る。このリングの上流側および下流側は、静的なエンジ
ンケーシングに対してシールされている。
【０００３】しかしながら、シュラウドリングの重量
は、高い遠心負荷を発生する。ブレードクリープ、即
ち、高負荷による伸びは、ローター速度を制御し寿命を
短くする。タービンから引き出すことができるパワー
は、とりわけ、その速度によって決定され、またそのパ
ワーはブレードチップシュラウドの持つ欠点によって制
限される。ガス路漏れ問題が解決されれば、無シュラウ
ドブレードは、より高いローター速度およびより大きい
パワー出力という利点が発揮される。
【０００４】最新のガスタービンエンジンで採用されて
いる解決法は、研磨性ライナーと協同するのに適した研
磨チップを有する無シュラウドタービンブレードを包含
している。理論上、タービンブレードチップ上のクリア
ランスは、通常の操業状態では著しく減少できる。も
し、チップ摩擦が、例えば、エンジンケーシングのゆが
みの結果として生ずるならば、研磨チップにより、研磨
性ライナー中に軌道か切削される。チップの侵入は、必
要なだけ深くなされ、またオーバートップ漏れの増大は
最小限にとどめられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】典型的な研磨性ライナ
ー研磨チップシステムは、ニッケル合金ライナー上に付
着された多孔性セラミック材料の層およびブレードチッ
プ上のニッケル合金マトリックスに埋設された硬質切削
粗粒からなる。しばしば使用されている好適な切削材料
は、立方晶形の窒化ホウ素である。この材料は、硬さが
ダイヤモンドに次ぐものである。しかしながら、窒化ホ
ウ素は、完全に酸化する前にタービン排気温度で比較的
短い寿命しかないという固有の欠点を有している。
【０００６】本発明は、研磨粗粒を保護層で被覆するこ
とによって、これらの欠点を解消しようとするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、最も
幅広い形態で、耐酸化性物質で被覆された立方晶窒化ホ
ウ素の研磨粗粒を提供する。
【０００８】本発明の一つの側面によれば、研磨媒体
は、耐酸化性物質中の被覆立方晶窒化ホウ素粗粒の分散
体からなっている。
【０００９】好ましくは、耐酸化性物質は、１２５０ビ
ッカースよりも大きい硬さを有し且つ窒化アルミニウム
からなっていてもよい。
【００１０】立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）は、ダイヤモ
ンドの硬さにほとんど等しい極めて硬質な物質である。
ガスタービンエンジン中の翼ブレードの切削チップの用
途は、書物に広く記載されている。ローターステージの
効率を最大限にするためには、チップクリアランスは、
ブレードチップ上のガス漏れが最小限になるように、小
さく作られる。研磨性ライナーは、切削チップが設けら
れたブレードを包囲するガスダクトの内側上に設置され
る。その極端な硬さのため、立方晶窒化ホウ素（ＣＢ
Ｎ）は、研磨性ライナー内に行路切削する際にブレード
の効率を改善する。不幸なことに、窒化ホウ素は、長時
間温度許容性ではなくまたタービンブレードの切削チッ
プにおけるＣＢＮ粗粒が極めて短い時間に消失すること
が実際に見出される。支持ニッケル合金マトリックス中
に空の穴のみが残るまで、ＣＢＮは、漸次単純に酸化す
る。
【００１１】本発明は、立方晶窒化ホウ素粗粒が硬質な
耐酸化性金属合金コーティングに包まれて切削能力を保
存することを提供する。このように、チップ摩擦によっ
て部分的に摩耗する粗粒は時間の経過とともに酸化し去
るが、保護コーティングがその上にそのまま残っている
他の粗粒子は、生き延びてチップ切削能力を保存する。
図１は、被覆された粗粒試料を通しての典型的な断面図
を示す。支持媒体は１、立方晶窒化ホウ素粗粒子は２、
窒化アルミニウムの保護層は３で示される。
【００１２】
【実施例】窒化アルミニウムコーティングを蒸着法によ
って付着した。約２００μｍの大きさの立方晶窒化ホウ
素粗粒を、（そのベースを流動化ガスが通過できる焼結
石英ディスクによって形成した）容器、に入れた。次い
で、コーティングは、塩化アルミニウムを９００℃でア
ンモニアと反応させ、また、約２０mbの減圧において試
薬ガスを焼結ディスクに強制的に通過させて粗粒を流動
化することによって、付着させた。このプロセスは窒化
アルミニウムの一様なコーティングが１５〜２０μｍの
一様な厚さに付着するまで続けられた。反応式は、次の
通りである。 ＡｌＣｌ3 ＋ＮＨ3 →ＡｌＮ＋３ＨＣｌ
【００１３】被覆された粗粒子の安定性は、被覆された
粗粒および非被覆粗粒の試験試料を高温の酸化雰囲気中
で長時間さらすことによって試験した。各試料の結果を
図２のグラフに示す。第２図において、試験試料の重量
増加率を、また縦座標に経過時間を横座標にプロットす
る。非被覆粗粒と比較して、被覆された粗粒子の重量増
加率は約１／４であった。
【００１４】広範囲の被覆法例えば物理的蒸着、物理化
学的蒸着およびスパッターイオンメッキの３つのいずれ
も、窒化アルミニウムを粗粒子の表面上に付着するため
に使用してもよい。
【００１５】若干の重量増加は、少なくとも窒化アルミ
ニウムの酸化のため不可避である。下記反応 ４ＡｌＮ＋３Ｏ2 →２Ａｌ2 Ｏ3 ＋２Ｎ2 は、窒化アルミニウムがアルミナに転化される時にコー
ティング重量の約２５％増加を表わしている。一方、下
記反応 ４ＢＮ＋３Ｏ2 →２Ｂ2 Ｏ3 ＋２Ｎ2 で表わされる窒化ホウ素の酸化ホウ素への転化により、
重量の増大は約４０％である。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持媒体中の窒化アルミニウム被覆立方晶窒化
ホウ素粗粒の実験室試料を通しての断面図を示す。
【図２】酸化試験における被覆立方晶窒化ホウ素粗粒お
よび非被覆立方晶窒化ホウ素粗粒の時間に対する重量増
加のグラフを示す。
【符号の説明】
１ 支持媒体 ２ 立方晶窒化ホウ素粗粒子 ３ 窒化アルミニウムの保護層

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】耐酸化性物質中で被覆された立方晶窒化ホ
    ウ素粗粒の分散体からなることを特徴とする研磨媒体。
  2. 【請求項２】耐酸化性物質が、１２５０ビッカースより
    も大きい硬さを有する、請求項１に記載の研磨媒体。
  3. 【請求項３】耐酸化性物質が、窒化アルミニウムからな
    る、請求項２に記載の研磨媒体。
  4. 【請求項４】窒化アルミニウムコーティングを１５〜２
    ０μｍの深さに付着する、請求項３に記載の研磨媒体。
  5. 【請求項５】立方晶窒化ホウ素粗粒が、金属マトリック
    スに分散されている、請求項１ないし４のいずれか１項
    に記載の研磨媒体。
  6. 【請求項６】金属マトリックスが、ニッケル基合金から
    なる、請求項５に記載の研磨媒体。
  7. 【請求項７】添付図面の図１について実質上記載したよ
    うな研磨媒体。
  8. 【請求項８】耐酸化性物質を流動床反応器中で蒸着する
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記
    載の研磨媒体の製造法。
  9. 【請求項９】窒化アルミニウムを下記反応 ＡｌＣｌ3 ＋ＮＨ3 →ＡｌＮ＋３ＨＣｌ によって製造する、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】反応を９００℃の温度で約２０mbの圧力
    において行う、請求項８または９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】明細書において実質上記述したような研
    磨媒体の製造法。
  12. 【請求項１２】請求項１ないし７のいずれか１項に記載
    の研磨媒体を含むことを特徴とするガスタービンエンジ
    ンブレード用研磨チップ。
  13. 【請求項１３】研磨媒体が、金属合金マトリックスに分
    散されている、請求項１２に記載の研磨チップ。
JP4170129A 1991-06-04 1992-06-04 研磨媒体 Pending JPH0625652A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9111999.0 1991-06-04
GB9111999A GB2256434A (en) 1991-06-04 1991-06-04 Abrasive medium

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JPH0625652A true JPH0625652A (ja) 1994-02-01

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JP4170129A Pending JPH0625652A (ja) 1991-06-04 1992-06-04 研磨媒体

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US (1) US5355637A (ja)
EP (1) EP0517463B1 (ja)
JP (1) JPH0625652A (ja)
DE (1) DE69201405T2 (ja)
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