JPS59108801A - ラジアル型セラミツクロ−タ−およびその製造法 - Google Patents

ラジアル型セラミツクロ−タ−およびその製造法

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JPS59108801A
JPS59108801A JP21813582A JP21813582A JPS59108801A JP S59108801 A JPS59108801 A JP S59108801A JP 21813582 A JP21813582 A JP 21813582A JP 21813582 A JP21813582 A JP 21813582A JP S59108801 A JPS59108801 A JP S59108801A
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ceramic rotor
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本党期は軸部において接合一体化したラジアル型セラミ
ックローターおよびその製造法に関するものである。
窒化珪素、炭化珪素、サイアロンなどのシリコンセラミ
ックスは、耐熱性および耐熱衝撃性に優れているためガ
スタービンあるいは内燃機関等のエンジン部品等の構造
材料として征目されている。
しかしなから、エンジン部品は一般に懐雑な形状をして
いるため、−回の成形でＷｍな形状の成形体を得ること
は極めて困難であり、文部品の各部において要求される
強度が異なる等のため、実際には製品を構成する部品を
いくつかに分割してそれぞれを要求強度に適合する材料
を用いて成形した後、接合して１つの部品に形成する方
法が行われている。たとえは特公昭５３−８８７２２号
公報に記載されるように軸流型タービンローターにおい
ては翼部を反応焼結窒化珪素で作゛製し、それをホット
プレス型内に入れ、ロータ一部をホシトプレスで作製す
ることにより、ロータ一部と翼部とを接合一体化したロ
ーターが知られている。また特開昭５７−８８０２１号
公報に記載されているようにローター寓部内に截頭円錐
状の低含水を設け、その嵌合孔中にローター軸部を置台
して接合したローターも知られている。しかし乍ら、前
者のホットプレースにより結合したローターは高価であ
り量産性に乏しく、又後者の翼部内において嵌合したロ
ーターは嵌合する部位がローター回転時に高応力下にな
り、又漱合された軸部先端に空隙ができ易い等のため、
ローターの強友が低下し易い等の欠点があった。
本発明のラジアル型セラミックロータおよびその製造法
は従来のこのような欠点および問題点を解決するために
なされたもので、セラミック製翼部と、軸部とより成る
セラミックローターにおいて、その軸部において接合し
、一体化した高強度のラジアル型セラミックタービンロ
ーターであり、少なくとも軸部の一部を翼部と一体的に
成形した翼部側成形体とこれとは別体に成形した軸部成
形体とを軸部間で密接した後、静水加圧を行い焼成して
画成形体を軸部において接合一体化するラジアル型セラ
ミックローターの製造法である。
すなわち、本発明のセラミックローターは予じめ別体に
成形した翼部側成形体と軸部成形体とを回転時に比較的
応力の小さい軸部において接合一体化し、さらに、画成
形体を密接した後静水加圧を加えて焼成するため、綴着
で極めて高強度のラジアル型セラミックローターが得ら
れるのである。
本発明の更に詳しい何成を述べれは、アルミナ、ジルコ
ニア等の酸化物あるいは窒化珪素、炭化珪素、サイアロ
ンあるいはその組合せあるいは焼成することにより、こ
れらを生成する物質に、好ましくは窒化珪素又はサイア
ロンの場合Ｙ、ｏ８．。
Ａ１．ｚＯｓ　、　ＭｇＯ，・Ａｔ、Ｏａ　＋　ＭｇＯ
、ＳｒＯｅ　ＯｅＯｇ＋７）うち少なくとも何れか１柚
又は１柚以上の焼結助剤を添加し、炭化珪素の場合はＢ
ｙ　Ｏｅ　ＡＩＭのうち少なくとも何れかｌｉ又は１種
以上の焼結助剤をそれぞれ添加し、十分混合した後、樹
脂、ワックス等の可塑剤を加えて混練し、射出成形し、
原料を調製する。そして、この射出成形原料を用いて所
定形状の、少なくとも軸部の一部が翼部と一体的な翼部
側成形体を射出成形により成形する。
一方、これとは別体に軸部成形体を、射出成形用原料を
用いて、射出成形により作製するか又は可塑剤を含まな
い成形用原料を用いてスリップキャスト法、押出し法、
金型ブレス法等セラミックスの成形に一般に用いられる
成形法により成形する。この場合、ＩＩ４部側成形体と
軸Ｍ５成形体とは、必ずしも同じ材料である必要はない
が、同じ材料である方が熱膨張差か小さいため好ましい
。このことを第１図に示す本発明の一興体例について説
明すれは、翼部側成形体１は、翼部２および翼部２と一
体成形された軸部の一部８とから成り、軸部成形体４と
密接箇所５において密接される。
この密接箇ＦＩＴ５の密接面は平滑にした後、単に翼部
側成形体１と軸部成形体とを軸部において密接するか、
または接合面にガラス等溶融セラミックの接合材を介在
させて密接するかあるいは最も好ましくは翼部側成形体
又は軸部成形体のいずれかと同材料のスラリー又はペー
スト状の接合剤を介在させて密接する。
なお、密接する曲は曲…１、平面又はその組合せのいず
れでもよいが、平面であるのが好ましい。
また密接は、通常、生成形体相互の間で行うのがよいが
、少くとも一方が仮焼体であってもよく又、溶融セラミ
ックスの接合剤を用いる場合は焼成体を用いて行っても
よい。又、接合面に接合剤を介在する場合は、接合層の
厚みか焼成後２００μ以下となるように檗布させるのか
好ましい。
以上のような処理を施した後、密接状態の成形体を俳性
膜で役って、静水加圧を加える。静水加圧の大きさは、
静水加圧後、成形体又は仮焼体が０．５〜５％の線収縮
をおこす程度の圧力すなわち、通常は５００〜５０００
に９／ｃｍｚ＆！度の圧力で静水加圧をする。そして静
水加圧した成形体を各成形体あるいは接合剤にｆＰｋ鋤
な焼成Ｉｊｎ度および雰囲気で焼成して可成形体を軸部
において接合一体化する。。
なお、翼部側成形体と軸部成形体との接合する部位は、
軸部のいずれの場Ｈ［でもよいが好ましくは、編部１！
面から湯部最大径の將。〜ｌ妬。の位置の範囲にあるの
が好ましい。これは弓。よりも小さい位ｉＭであると接
合する部位が本体に近づき過ぎ高応力領域となるため、
接合ｎｕより破懐かおき易くなるためであり、またＩＱ
／１ｏよりも大きい位１ａであると剥部側成形体を射出
成形する場合、軸部分の成形材料の流れ性が息＜、軸部
に大きな気孔、又は成形密曳の不均一部分か生じて軸１
“ｆｌＸ分の強度か低下するからである。
次に仝釦明の幼米を実地例により説明する。
平均粒往０．５μの８ｉ、Ｎ　、粉本７７都、焼結助ハ
１ｊとしてＳｒＯ２都、Ｍ、０４部、０ｅ（Ｊ２２　ｔ
ｌ（、パラフィンワックス１５部から成る射出成形相１
チ（料を隔Ｊ良した。そしてこの紬製原狛を用い橋部背
面から２５　ｍｍの長さの軸部分を南し、具部の岐大径
が５　（１＃Ｉｍのラジアル型セフミツクローターの翼
部側成形体を射出成形をこより成形した。これとは別に
パラフィンワックスを含まない上記と同様の原料を用い
て、外径がｌＱｗｕ＋＋、長さ５部ｍｍの円柱の軸部成
形体を金型プレスにより成形した。次いで翼部側成形体
を５５０°Ｃ迄ゆっくりと加熱してパラフィンワックス
を除去した後、翼部側成形体ど軸部成形体とを１１００
°Ｃで８０分加熱して仮焼を行った。そして翼部側成形
体と、軸部成形体の接合面を旋盤により平滑にしたのち
、可成形体の密接１「１１に」二記と同じ８１　Ｎ　　
ｒ　ｂｒｏ　＋　ＭｇＯ＋　Ｏ’９０２　（’）組　４ 成孔の粉末にメチールセルロース８％、水分８０％を添
加して成形体と同一組成がら成るスリップを焼成後１０
０μの厚さとなるように塗布した後圧接し、ｒｗ　ｍ　
Ｔ−ａ全体を１５００　ｋｇ／Ｃｍ２の圧力で静水加Ｉ
Ｉ；を行い画成形体をｌＩ！ｌＩ看した。次いで、固着
した成ル体を１７００°Ｃ，１時間窒素中で焼成して軸
部において完全６．：接合一体化した本発明のラジアル
型セラミックローターを得た。
次に比較のため、異部の最大直径および軸部の長さか同
じで接合する部位が軸部ではなく、第２図に示すように
翼部６内の嵌合孔７中に軸部８を嵌合する従来のラジア
ル型セラミックローターを同様な方法で作製した。そし
て得られた両セラミックローターの強度を比較するため
同一条件下で回転試験を行った。その結果、本発明の方
法で得られたセラミックローターは１５０．００ＯＲＰ
Ｍでも破壊しなかったのに対し、比較例のセラミックロ
ークーは８０．００ＯＲＰＭでバラバラに破壊した。
以上述べたように本発明のラジアル型セラミックロータ
ーは、少くとも軸部の一部を諷部と一体的に成形した翼
部側成形体と別体に成形した軸部成形体とを軸部におい
て密接し、断水加圧を行って焼成し、可成形体を接合一
体化して得られるため、接合面が尚応力下に存在せず、
しかも接合いが緻密で完全一体化しているため、極めて
高強度なセラミックロークーが得られるのでターボチャ
ージャーローター、ガスタービンローター、その他のロ
ータに利用でき、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミックローターの製造法を置体的
に説明する説明図、第２図は従来のラジアル型セラミッ
クローターを説明する説明図である。 １・・・翼部側成形体、２，６・・・翼部、８・・・軸
部の一部、４・・・軸部成形体、５・・・密着箇所、７
・・・嵌合孔、８・・・軸部。 時計出願人　日本碍子株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　セラミック製翼部と軸部とより成るセラミックロー
    ターにおいて、その軸部において接合一体化したことを
    特徴とするラジアル型セラミックローター。 λ　接合の部位。が翼部背面から翼部最大径の８／１８
    〜１０４ｏの距離にある特許請求の範囲第１項記載のラ
    ジアル型セラミックローター。 ＆　少なくとも軸部の一部を翼部と一体的に成形した翼
    部側成形体とこれとは別体に成形した軸Ｓ成ル体とを軸
    部間で密接した後、静水加圧を行い焼成して画成形体を
    接合一体化することを特徴とするラジアル型セラミック
    ローターの製造法。 ４　翼部側成形体と軸部成形体との接合する部位が翼部
    を面から翼部最大径の后０〜１鵠ｏの距離にある特許請
    求の範囲第３項記載のラジアル型セラミックローターの
    製造法。 １　接合面が平面である特許請求の範囲第８項又は第４
    項記載のラジアル型セラミックローターの製造法。
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