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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- silicon carbide
- rotor
- sintered
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- sintering
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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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