JPS58217474A - セラミツクタ−ビンロ−タの製造法 - Google Patents
セラミツクタ−ビンロ−タの製造法Info
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- JPS58217474A JPS58217474A JP9837582A JP9837582A JPS58217474A JP S58217474 A JPS58217474 A JP S58217474A JP 9837582 A JP9837582 A JP 9837582A JP 9837582 A JP9837582 A JP 9837582A JP S58217474 A JPS58217474 A JP S58217474A
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- rotor
- sintered
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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ックタ
ービンロータの製造法に関するものである。
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ックタービンロータやセラミッ
クターボチャージャ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
ラックや変形を生じやづく困難であった。そのため従来
では （１）セラミックロータとメタルシャツ１〜を焼きばめ
にＣ接合する方法、 （２）セラミック［１−夕にメタライズを行い、メタル
シャフトとロー付により接合する方法、などが検問され
ているが（１）の焼きばめ方法は焼きばめ端部でセラミ
ック軸に応力がかかり折れる問題があり、（２）の方法
はセラミック（特にＳｉＣ又はＳｉ ａＮａ）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、又ロー付部分の湯度上昇を抑えるため冷却づる必要
がある事など問題点が多く、技術的に満足のいく接合方
法ではなかった。
クターボチャージャ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
ラックや変形を生じやづく困難であった。そのため従来
では （１）セラミックロータとメタルシャツ１〜を焼きばめ
にＣ接合する方法、 （２）セラミック［１−夕にメタライズを行い、メタル
シャフトとロー付により接合する方法、などが検問され
ているが（１）の焼きばめ方法は焼きばめ端部でセラミ
ック軸に応力がかかり折れる問題があり、（２）の方法
はセラミック（特にＳｉＣ又はＳｉ ａＮａ）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、又ロー付部分の湯度上昇を抑えるため冷却づる必要
がある事など問題点が多く、技術的に満足のいく接合方
法ではなかった。
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、鋭意検問の結二、長
い軸付のセラミックタービンロータを作るため、炭化珪
素からなる複雑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１ｑる炭
化珪素分を含有するスラリー状の混線物を塗布し、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。
確実で容易に接続する方法につき、鋭意検問の結二、長
い軸付のセラミックタービンロータを作るため、炭化珪
素からなる複雑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１ｑる炭
化珪素分を含有するスラリー状の混線物を塗布し、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
徴とづるセラミックタービンロータの製造法にある。
徴とづるセラミッ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。
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。
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ｂＩ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１０
００℃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線物を予め塗布しておき、上記す工
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、上記混線物中の
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。
記ｂＩ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１０
００℃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線物を予め塗布しておき、上記す工
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、上記混線物中の
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４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。
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。
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。
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１１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ェノール樹脂のよ
うな有機物と１機バインダー、又は１０００℃以上の焼
結温度ｒ炭素化するフェノール樹Ｂ―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。
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ェノール樹脂のよ
うな有機物と１機バインダー、又は１０００℃以上の焼
結温度ｒ炭素化するフェノール樹Ｂ―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ａＸ程で得られたロータ部１
とも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（例えばカーボンドブラック）と、又は炭化珪素
粉末と炭素粉末とｉ ｏｏｏ℃以上の焼結温度で炭素化
する有機物（例えばフェノール樹脂）とポリエチレング
リコールのようなバインダー、又は炭化硅素粉末と１０
００℃以上で炭素化する１ｍ Ｉｌｌ物とバインダーを
加えベース１〜状にした炭化珪素を主成分とする混線物
を、例えば筆塗り、あるいはスプレーにより塗布してフ
ラックス層５を形成さｔ！ｌ、 ０−夕部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
属珪素の加熱によって発生する珪素雰囲気下で、あるい
は加熱によって溶融した液体珪素を含浸させて反応焼結
させる。
とも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（例えばカーボンドブラック）と、又は炭化珪素
粉末と炭素粉末とｉ ｏｏｏ℃以上の焼結温度で炭素化
する有機物（例えばフェノール樹脂）とポリエチレング
リコールのようなバインダー、又は炭化硅素粉末と１０
００℃以上で炭素化する１ｍ Ｉｌｌ物とバインダーを
加えベース１〜状にした炭化珪素を主成分とする混線物
を、例えば筆塗り、あるいはスプレーにより塗布してフ
ラックス層５を形成さｔ！ｌ、 ０−夕部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
属珪素の加熱によって発生する珪素雰囲気下で、あるい
は加熱によっ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の接合部４
との間に介在させた炭化珪素を主成分とＪる混線物から
なるフラックス層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、両者は接合部３．４
で一体化しセラミックタービンロータが得られる。
との間に介在させた炭化珪素を主成分とＪる混線物から
なるフラックス層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、両者は接合部３．４
で一体化しセラミッ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って穆ら、れた炭化珪素
焼結体からなる軸部２２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。
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って穆ら、れた炭化珪素
焼結体からなる軸部２２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プラス１〜沫により粗面を形成
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。
エツチング法又はサンドプラス１〜沫により粗面を形成
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線物をフラック
ス層として介在させて接着し珪素成分の存在下、反応さ
Ｕ゛両者一体化融着させた炭化珪素焼結体よりなるセラ
ミッ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ック、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
力のかかるセラミック高温部材において、セラミック同
志の接合を必要とする個所に応用できる。
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線物をフラック
ス層として介在させて接着し珪素成分の存在下、反応さ
Ｕ゛両者一体化融着させた炭化珪素焼結体よりなるセラ
ミッ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ック、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
力のかかるセラミック高温部材において、セラミック同
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覆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
。
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、カーボンブラック３０重量部
、フェノ′−ル樹脂２０重は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Ｊ：うなロータ部１及び軸部２を得た
。
、フェノ′−ル樹脂２０重は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Ｊ：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摩剥
炭化珪素ＧＣ＃１０００ ７０重量部カーボンブラッ
ク ３０重量部フェノール樹脂 １
５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線物をロータ部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、前記フラックスＷ１５はロー
タ部１の接合面３のみ、あるいは軸部２の接合部４のみ
に形成さ「るにうにしても勿論よい。
ク ３０重量部フェノール樹脂 １
５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線物をロータ部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、前記フラックスＷ１５はロー
タ部１の接合面３のみ、あるいは軸部２の接合部４のみ
に形成さ「るに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
、フラックス層５を珪化した。
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
、フラックス層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
に焼結したフラックス層５により一体化された強固に接
合したけラミッ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 Ｘ
８ Ｘ ２５ ｍｍ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ラ１−シて、スパン２０ＩＩＩＩ
Ｉｌ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 、８ ｋｇ／ｍｍ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 、８ ｋ
Ｑ／ ｏｓ２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
３５．６ｋ。
に焼結したフラックス層５により一体化された強固に接
合したけラミッ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 Ｘ
８ Ｘ ２５ ｍｍ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ラ１−シて、スパン２０ＩＩＩＩ
Ｉｌ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 、８ ｋｇ／ｍｍ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 、８ ｋ
Ｑ／ ｏｓ２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
３５．６ｋ。
／ｍｎｉ”となった。反応焼結炭化珪素単味の曲げ強度
は約５０ ｋｇ／ ｍｍ”、常圧焼結炭化珪素単味の曲
げ強度は４８１（ｇ／ｍｌｌ１２テあるが、ロー タ部
１ ト５ｉｌｌ 部２ （７）接合部には曲げ応力はほ
んの少ししかｌかから、ず、実用上曲げ強度は上記の値
で問題ない。
は約５０ ｋｇ／ ｍｍ”、常圧焼結炭化珪素単味の曲
げ強度は４８１（ｇ／ｍｌｌ１２テあるが、ロー タ部
１ ト５ｉｌｌ 部２ （７）接合部には曲げ応力はほ
んの少ししかｌ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図は回倒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ｌｌ１ｉ面図である。 １・・・・・・ロータ部 ２・・・・・・軸部 ３．４・・・・・・接合面 ５・・・・・・フラックス層 ２１・・・ロータ部 ２２・・・軸部 代理０人 弁理士 定立 勉 第１図 第２図
部縦断面図、第２図は回倒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ｌｌ１ｉ面図である。 １・・・・・・ロータ部 ２・・・・・・軸部 ３．４・・・・・・接合面 ５・・・・・・フラックス層 ２１・・・ロータ部 ２２・・・軸部 代理０人 弁理士 定立 勉 第１図 第２図
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ック
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１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ターる。 Ｃ上記Ｃ工程で得られたロータ部の接合面及び／又は上
記す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
スラリー状の混線物を予め塗布しておき、上記し工程で
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ｌｉ素成分の存在下に焼結させ、上記混線物中の
炭素成分を反応させて反応焼結炭化珪素を形成させて０
−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って発生させた珪素蒸気の存在
下、又は加熱によっ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項に記載のセラミックター
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ックタービンロー夕の製造法。
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 true JPS58217474A (ja) | 1983-12-17 |
| JPH0233670B2 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0233670B2 (ja) | 1990-07-30 |
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