JPS61171969A - 研摩可能なシール材料の耐浸食性改善方法及び研摩可能なシール構造 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は多孔性金属構造、特にターボ機械内の研摩可能
なシールとして有用な多孔性金属構造に係る。

背景技術 研摩可能なシールは回転ブレードとそれを包囲するケー
ス構造との間の非常に狭い間隙を維持するために使用さ
れる。これらのシールは、高速回転する回転部分により
接触される時に破砕して消滅するのに特に通した材料か
ら成っている。米国特許第３．８７９．８３１号、第３
．０８４．０６４号及び第４．２５７．７３５号明細書
に一般的に述べられているように、研摩可能なシールは
特別な性質の組合わせを有していなければならない、そ
れらは、往々にして微細粒子を同伴する高速ガス流から
の浸食に耐えなければならず、同時に、高速回転ブレー
ドの先端又はラビリンス回転軸シールのナイフェツジに
より接触される時に、このような部分が実質的に劣化し
ないように破砕し得なければならない、このような挙動
の仕方は、往々にしてエンジンの回転部分と研摩可能な
シールを有する包囲ケーシングとが互いに過度に近接し
得るので、非常に望ましい、この過度な近接が周縁で局
部的に生起する時、回転部分とそれを包囲するケースと
の間の間隙が増大されないように、また漏洩が増大され
ないように、研摩可能なシールを有するケーシングが摩
耗のすべてを受けることは非常に望ましい。

ガスタービンエンジンの圧縮機部分内の研摩可能なシー
ルは一般に５４０℃又はそれ以下で使用され、従って一
般に金属から成っている０例えば、米国特許第３，３５
０．１７８号明細書には、逸散性ポリマーを金属粒子と
混合して適当に焼結することにより多孔性金属構造を製
造する方法が記載されている。焼結された粉末金属の市
販品が実際に現在特定のエンジンに使用され得る。他の
形式のシール材料はフェルト状構造を有する金属繊維の
マットである。この形式の材料は米国特許第４．２５７
゜７３５号、第３．７０１．５３６号及び第４．２７３
．８２４号明細書に記載されている。いくつかの用途で
は繊維金属構造は、細工されたワイヤが一層連続的な性
質を有する点で、粉末金属製品に比較して好ましい、引
用特許に示されているように、このような繊維金属構造
は１０〜５０％、一層典型的には１４〜３５％の範囲内
の密度を有し得る。しかし、ナイフェツジと共に使用す
るためには、それらは１４〜２３％の範囲内の密度を有
する。従って、繊維金属シールは本発明の対象であるス
プレィされた粉末金属シールよりも密度が小さい傾向が
ある、実際、スプレィされた粉末金属シールはこのよう
に小さい密度では製造され得ないが、有効に機能する＠
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　％上記のように、研摩可能なシール材料はプラズマ
アークスプレィにより製造されてきた０本発明は特にこ
のような種類のシールに関する。研摩可能な材料のプラ
ズマアークスプレィは前記米国特許第３．０８４．０６
４号明細書に記載されており、その開示内容を参照によ
りここに組み入れたものとする。前記種類の研摩可能な
シール材料からの選好は使用者によって異なる。一般に
、粉末金属から製造されたシール材料が選好される。な
ぜならば、粉末金属は種々の組成で一層容易に入手可能
である傾向を有し、また繊維金属よりもコストが低い傾
向を有するからである。異なる種類のシールの間には性
情の差が存在し、スプレィされた粉末金属から製造され
たシールの欠点を本発明により克服する必要がある。

本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された１９８３年１
２日付は米国特許出願第５６５．５４２号明細書には、
プラズマアークスプレィされたニクロム粉末及びポリメ
チル・メタアクリレート粉末により多孔性金属の研摩可
能な材料を製造する方法が詳細に記載されている。上記
明細書に記載されている研摩可能な材料は、金属粉末及
び逸散性ポリマー粉末が基板上にスプレィされるプラズ
マアークスプレィにより製造され得る一般的な種類の材
料の改良である０次いでポリマーを駆逐するために加熱
が行われる。８ＯＮｉ２０Ｃｒ金属がスプレィされる時
、それにより得られる構造は親金属の約２６〜４０％の
密度を有する。

前記形式のスプレィされたシールは、開発及び洗練が進
行中ではあるが、コスト的に有利であり、また非常に有
用であり得る。それらは一般に前記の機能を行うが、ナ
イフェツジ・ラビリンスシールのシール材料として使用
される時、往々にして付着している場所から消滅する傾
向がある。このことは、前記米国特許第４．２５７．７
３５号及び第３゜７０１．５３６号明細書に記載されて
いるように、シール材料が回転ナイフェツジにより接触
される傾向がある領域に局限されているならば、驚くに
あたらない、しかし、材料の消滅は、回転部分との接触
又は相互作用の可能性が存在しない領域、特に外周の間
隔をおかれた二つのナイフェツジの間の領域、例えば前
記米国特許第３．７０１．５３６号明細書の第３図中の
領域２７（本明細書の第１図中の領域３６と同一）にも
認められる。また、ナイフェツジの間の材料が消滅する
時、明らかに残余の材料がアンダーカットされて受容不
可能に崩壊する傾向がある０回転部分とそれを包囲する
静止構造との間の間隙が過大になり、過度の漏洩、従っ
てまたターボ機械の効率の損失を招く。

観察された制限の原因を見出す研究が行われた、故障は
プラズマアークスプレィされたシールで生じ、類似の配
置の繊維金属シールでは観察されなかった。さらに、故
障はがラビリンス形式シールの二つのナイフェツジの間
のプラズマアークスプレィされた付着層に於てのみ観察
され、研摩可能な材料が回転ブレードにより接触される
場所では特に観察されなかった。故障原因を見出すこと
はその生起条件が様々であるために困難であるが、原因
は１自己浸食”であると仮定され得る０通常の運転中に
研摩可能なシール材料から離れた粒子は期待されるよう
にターボ機械を通じて下流へ流れない、その代わりに粒
子はトラップされナイフェツジの間で遠心力により外方
に投げられる。

粒子が包囲構造の内部で周縁方向に回転するにつれて、
粒子の量及び衝撃力はシール材料表面を劣化させるのに
明らかに十分である。一層多くの粒子が離れ、非常に短
時間のうちに研摩可能なシール材料のかなりな量を消滅
させる“連鎖反応”が生ずる。この現象は粒子がナイフ
ェツジの間にトラップされる環境に特有である。この現
象は、ナイフェツジシールがそれを包囲する研摩可能な
材料と偏心している場合のようにシールされた領域を横
切ってかなりの漏洩が存在する状況では、又は間隔をお
かれたブレード先端が研摩可能、な材料と接触する時に
は観察されない、このことは、このような条件のもとで
は研摩された粒子又は池の外来粒子は下流へ流れ去り得
るので、前記の仮定を支持する。

“従って、シール材料が自己浸食に耐えるようにする改
良の道が探索されてきた。しかし、前記の　　　　　　
　【ように、シールの材料工学設計には、もしシールが
粒子浸食に一層耐えるように強くされるならば、シール
が研摩可能なシールとしての機能を低下し、ナイフェツ
ジを受容不可能に摩耗させるという矛盾が存在する。

発明の開示 本発明の目的は、粉末金属シールの特性を、粒子が隣合
う多重ナイフェツジの間にトラップされる時の耐浸食性
を繊維金属シールに比較して改善することである０本発
明の他の目的は、粒子浸食に耐えるが、同時にその表面
に侵入するナイフェツジに過度の摩耗を生じさせない研
摩可能なシールを提供することである。

本発明によれば、プラズマアークスプレィされたニクロ
ムのような多孔性粉末金属から成る研摩可能なシール材
料はその表面に水溶性セラミックス及び微細な等軸の粒
子から成る材料の層を着装することにより改良される０
本発明の好ましい実施例では、この層はリン酸塩及び他
の陰イオン及び微細な丸みのあるアルミニウム粒子を含
む水溶性混合物として着装される。この材料は、粉末金
属の研摩可能なシール材料の表面孔のなかには流れるが
、研摩可能なシール材料のバルクのなかには浸入しない
ような粘性及び他の性質を有する。

約５０重貴重分率の粒子を含む約０．０５０ｎの厚みの
層が表面上に形成される。加熱硬化の後に、層は非常に
平滑且つ接着性であり、また５４０℃までの温度で耐浸
食性を有する。優れた耐浸食性は層の性質と比較的大き
な表面孔への浸入とに帰因する。

典型的に、研摩可能なシール構造は親金属の２６〜４０
％の密度を有する。好ましくは、耐食表面層内の粒子は
シール構造の金属の硬さよりも大きくない硬さを有する
金属である。

本発明はすべての形式の粉末金属シール構造に応用可焼
であるが、プラズマアークスプレィされた粉末金属シー
ル構造に特に有用である。この種の研摩可能な材料は、
通常の使用中に薄い表面層を通じてナイフェツジが摩耗
する付近に於ても繊維金属シールに比較して透過性が小
さいという特徴を有する。

本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は以下にその
好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで一層
明らかになろう。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、ガスタービンエンジンの圧縮機部分に使用さ
れるニクロム合金のプラズマスプレィされたシールに関
して説明される。しかし、本発明の原理は、プラズマス
プレィされたシールと類似の性質の構造を有し種々の用
途に使用され得る他の材料から製造されたシールにも応
用される。

第１図にはガスタービンエンジンの回転する金属構造２
０の直径に沿う部分的縦断面図が示されている。構造２
０はその外周に一般にナイフェツジと呼ばれる二つの周
縁ひれ２２．２４を有する、構造２０はその中心線２８
の周りを回転し、またかなり大きいガスタービンエンジ
ンの部分である時には約５３０〜６６０謹の直径を有し
得る。

回転構造２０を静止円形リング３０が囲繞し、内周面３
２を研摩可能なシール材料３４がライニングしている。

第１図ではナイフェツジシール２２．２４は異なる半径
を有し、従ってシール構造はステップ状構造として示さ
れている９図面に示されている部分の一つの実例として
、ナイフェツジはエンジン軸上にあり、また研摩可能な
材料がステータ又はベーン組立体の孔又は内径シェラウ
ドをライニングしている。

通常、第１図に示されているシールは軸線方向すなわち
ナイフェツジ２４の右からナイフェツジ２２の左へのガ
スの流れを阻止する０図面に示されているように、ナイ
フェツジは研摩可能な材料の表面に小さい溝３８．４０
を掘る。典型的に、部分２０と３０との間に軸線方向及
び半径方向の相対的な過渡的運動が生ずるので、溝はナ
イフェツジよりも若干大きいものとして図示されている
、背景技術のところに記載したように、研摩可能な材料
及び層１８の特性は、過度な摩耗を生ずることなくナイ
フェツジ２２．２４により侵入されるような特性でなけ
ればならない、しばしばナイフト′は摩耗を減する゛く
７′呟す（７）ｋ５″薄　　　　　　　賽い耐研摩性の
被覆を有する。

第１図かられかるように、ナイフェツジ２２．２４の間
の領域３６．が環状空間であり、そのなかに粒子がトラ
ップされた状態になり得る。このような粒子は溝３８．
４０から掘り取られることにより存在し得る。構造２０
の高速回転のもとでは、粒子は周縁運動を行い、その間
に研摩可能なシール材料に衝突し、環状空間内の研摩可
能な材料の過剰な摩耗を生じさせると考えられる。

第２図にはリング及びその上の研摩可能な材料の一部分
が一層詳細に示されている０ｇｆ摩可能な材料は、後で
一層詳細に説明するように、厚みＴを有するプラズマス
プレィされたニクロム金属付着層である。この材料の表
面上に厚みＬの薄い層が存在し、この層は丸みのある粒
子充填材を含む重合されたセラミックス母材から成って
いる。

プラズマスプレィされた研摩可能なシールは好ましくは
、本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された１９８３年
１２月２７日付は米国特許出願第５６５．５４１号明細
書に従って製造される。その開示内容を参照によりここ
に組み入れたものとする。

上記明細書に開示されているように、８ＯＮｉ−２０Ｃ
ｒニクロム金属粉末及びポリマー粉末の混合物が先ずス
プレィされた付着層を形成するべくスプレィされる。好
ましくは、金属粉末のタイラー・シーブ・シリーズ（Ｔ
ｙｌｅｒ　５ｔｅｖｅ　５ｅｒｉｅｓ）メツシュサイズ
は２５０〜５００メツシエの間であり、他方ポリマー粉
末８０〜４０Ｇメツシユ（０，１７５〜０．０３８ｍ）
の間であり、またスプレィされた付着層は３７〜４３体
積百分率のポリマーを含んでいる。付着層は次いで吸熱
反応によりポリマーを消失させるべく加熱される。好ま
しくは、ポリメチル・メタクリレートの逸散性ポリマー
材料が５４０℃以下の温度への加熱により消失するので
使用され、またこれは３０重量貴重率以下の酸化物含有
量を育するシールを形成する。（あまり好ましくはない
が、米国特許第３．７２３．１６５号明細書に開示され
ている方法も付着層を形成するのに使用され得る。この
特許の開示内容を参照によりここに組み入れたものとす
る。付着層がこの方法により形成される時には、スプレ
ィされた付着層を酸化雰囲気内で加熱することによりポ
リエステル樹脂が除去されなければならず、その結果と
して酸化物含有量が高くなり、好ましい方法にくらべて
研摩可能性が減少する。） ポリマーが消失させられた後、スプレィされた付着層は
互いに接着された多数の溶融小滴から成る多孔性金属構
造から成っている。このような構造３４ａが第３図に顕
微鏡写真で示されている。

暗い領域は孔であり、他方明るい領域は互いに接着され
た凝固小滴である。好ましくは、研摩可能なシールを構
成する多孔性金属のプラズマスプレィされた付着層は少
なくとも２６％、好ましくは３０〜３２％の密度を有す
る。百分率密度は、それを構成する固体材料の密度に比
較して研摩可能なシール材料の単位体積あたりの重量を
反映している。この構造は（１０−荷重を使用して）４
５〜８５、−好ましくは５０〜７５のロックウェル２表
面硬さを有する。

孔が大きく、上記のポリマー粒子寸法及び割合に起因す
る寸法を有することは理解されよう、また、それらは比
較的低い酸化物含有量に主に関係付けられている球状の
形状を有する。もちろん、研摩可能なシールは、他のニ
クロム（種々の割合でのニッケルークロム）合金及びＭ
ＣｒＡＩＹ（ここでＭはＦｅ５Ｃｏ及びＮｉから成る群
から選択された金属及びそれらの混合物）を含む他の材
料からも製造され得る。米国特許第３．６７６、０８５
号、第３．７５４．９０３号及び第３．５４２．５３０
号明細書参照、スプレィされた付着層である研摩可能な
シール材料３４．３４ａの厚みは典型的に０．８〜６鶴
であるが、それよりも薄くても厚くてもよい。

０．０２５〜０．０７５ｍの典型的な厚み及び特別な性
質を有する層１８．１８ａが表面上に、存在する。この
層は水溶性溶液として着装され、１０Ｇ〜４２５℃で空
気乾燥により硬化される。好ましくは、層材料はＳｅｔ
ｍｅｔｅｌ　　Ｗ（ペンシルバニア州、ノースウェール
ズのサーメテク・インコーホレイシラン（Ｓｅｒｍｅｔ
ｅｃｈ　Ｉｎｃ、））又はＡｌ５ｅａｌ　　５００（ペ
ンシルバニア州、サラダート　　　　　　　ｔンのコー
ティング・フォア・インダストリ・インコーホレイシラ
ン（Ｃｏａｔｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｉｎ
ｃ、））のような市販品の被覆化合物である。このよう
な材料は一般的に米国特許第３．２４８．２４９号、第
３．２４８．２５０号、第３．２４８．２５１号及び第
４．３１９．９２４号明細書に記載されており、その開
示内容を参照によりここに組み入れたものとする。一般
的に、Ｓｅｔｍｅｔｅｌ　　Ｗ被覆材料は米国特許第３
．２４８．２５１号による材料であり、約５０重貴重分
率のマイナス４００タイラー・シーブ・シリーズ・メツ
シュのアルミニウム粉末（典型的に約１０″″Ｓｍ平均
粒子寸法）と、溶解したリン酸塩、ニクロム酸塩又はモ
リブデン酸塩を含む約５０％の水溶性材料とから成って
いる。オプシヨンにより、溶解金属が着装される水溶性
材料に含まれている。

一般的に、Ａｌ５ｅａ１　５００材料は米国特許第４．
３１９．９２４号による材料であり、約１００〜１５０
℃の低い温度で硬化する米国特許第３．２４８゜２５１
号による材料の改良である。それは水、溶解したリン酸
塩、溶解したニクロム酸塩、溶解したアルミニウム、固
体粒子アルミニウム及びジェタノールアミンを含んでい
る。

上記の材料は希釈剤／溶剤として水を有する。

それらは約２０〜２５℃で着装され、水を駆逐すること
により硬化される。少し又はかなりの加熱が重合を生じ
させる。

使用される液体材料の特性のために、硬化された層１８
．１８ａは、プラズマスプレィされた材料が上記のよう
にまた第３図に顕微鏡写真を示されているようにかなり
の内部多孔性を有するにもかかわらず、表面に載ってい
る。しかし、繊維金属シール材料に比較して、本発明の
粉末金属材料の多孔性はより少なく開いており、またよ
り多く曲がりくねっている。米国特許第４，２７３．８
２４号明細書（その開示内容を参照によりここに組み入
れたものとする）の顕微鏡写真を第３図に示されている
プラズマスプレィされた被覆と比較されたい、また、Ｓ
ｅｔｍｅｔｅｌ　　Ｗ及びＡｌ５ｅａ１５００材料は各
々、Ｎｏ、２ザーン（Ｚａｈｎ）カップを使用して２５
℃に於て約１６〜１８秒の粘性を有する。従って、Ｓｅ
ｒｍｅｔｅｌ　　Ｗ又はＡｌ５ｅａｌ　　５００材料が
プラズマスプレィされたシールの表面にブラシ又はスプ
レィにより着装される時、被覆は多孔性のプラズマスプ
レィされた付着層に実質的に浸入しないこと、しかし図
面に示されているように表面に載り且つ流れることが見
出されている。さらに、微細なアルミニウム粒子（及び
暗い空間を例外として見えない母材）か本発明の研摩可
能な材料を特徴付ける大きな表面積の孔に浸入している
ことがわかる。この特性は非常に望ましく、また下記の
ように必要である。前記の水溶性溶液が望ましいが、他
のベースを有する結合材システムも使用可能であり、前
記の浸入を許し、また適当な熱的及び機械的耐久性を有
する母材を生ずる。

層１８．１８ａは無機であり、また硬化された時にセラ
ミックス層から成っており、そのなかに微細なアルミニ
ウム粒子がトラツブされる。明るい色の密にバンクされ
た等軸で丸みのあるアルミニウム粒子が第３図中の層ｔ
ｅａに見られ得る。

それらは暗く見えるセラミックス母材により包囲されて
いる。もちろん、他の金属がアルミニウムと置換され得
るが、アルミニウムが良好に作用することが見出されて
いる０周知のように、金属としてのアルミニウムは８Ｏ
Ｎｉ　−２０Ｃｒのような金属よりも軟らかく、また耐
研摩性が小さい１頃向がある。従って、下記の改善され
た耐浸食性は母材材料の性質と、平滑な表面と、層粒子
と研摩可能な基板材料との相互作用とによるものである
と考えられる。

第１表には、特定のプラズマアークスプレィされたニク
ロムから成る研摩可能なシール構造の相対的性能が示さ
れている。第１図に示されている構造をシミユレートす
るリグが構成され、制御された量の粒子材料がナイフェ
ツジの間の空間に存在するようにされた。研摩可能なシ
ール材料及びナイフェツジの摩耗が測定された。第１表
を参照すると、行Ａ及びＢはベースライン試験を表し、
また付着層のＲｌｏＺ硬さく密度）にもかかわらず浸食
が高いことを示す０行Ｃは、比較的軟いポリ　　　　　
　　！・エステルが空隙内に残された時に良好な耐浸食
性が得られが、金属エツジの受容不可能な摩耗°が生ず
ることを示す、このことは、ポリエステルは明第１表 プラズマアークスプレィされた具クロムから成る研摩可
能なシール構造がナイフェツジと接触する発明を実施す
るための最良の形態の性能 ナイフ 一一条−−豆一一　　　　　　浸食　エツジ金属　　　
　変量　　　　　　摩耗　摩耗Ａ　　ＮｉＣｒ　　軟材
着層（Ｒ＋ｏＺ　５０−６５）高い　低いＢ　　ＮｉＣ
ｒ　　硬材着層（ＲｌｏＺ　６５−７５）高い　低いＣ
ＮｉＣｒ　　空隙内ポリエステル　　皆無　高いＤ　　
ＮｉＣｒ　　艶出し金属表面　　　　低い　皆無Ｅ　　
ＮｉＣｒ　　アルミニウムーセラミックス表面層　　　
　　皆無　皆無 Ｆ　　　　　１９χ密度ハステロイＸ 繊維金属　　　　　　　皆無　皆無 らかに金属ナイフェツジよりも軟いので、興味がある。

それは薄い表面層被覆の下側のシール材料のなかに空隙
を有する本発明の必要性を示す０行りは、プラズマスプ
レィされた研摩可能な表面が特別な機械加工条件の使用
により特に艶出しされる条件を示す、（自己浸食を受け
ない研摩可能なシールでは、このような艷出しは、ナイ
フェツジ摩耗が増大されるので、適当な機械加工条件の
使用により避けられるべきであることが知られている。

）艶出しされた表面は比較的良好な耐浸食性を有したが
、若干の摩耗が存在し、また１００％艶出しを得ること
は可能でなかづた。従ワて、艶出しなしの場合よりは少
ないけれども、浸食が存在した０行Ｅは本発明の例から
の良好な比較的結果を示す、このようなシールの性能は
実際エンジン試験により実証された０行Ｆは実際エンジ
ン経験に基づく典型的な公知の繊維金属シールの性能を
示す、それは自己浸食を軽減する表面層被覆の必要がな
いことを示す。

材料の粘性と層材料が着装される研摩可能な材料の多孔
性とは互いに関係付けられている。第１表の行Ｃの試験
データが示すように、研摩可能な材料の空隙内に充填物
が存在する時、研摩可能な材料はその所望の研摩可能性
を喪失する。従って、過度に低い液体被覆粘性、過度に
開いたプラズマスプレィされた研摩可能な材料、又は正
しくない着装手順は孔を充填し、所望の作用をしない。

しばしば粉末金属物品に応用されるようなポリマーによ
り多孔性物質を含浸する通常のプロセスは適当でない。

さらに、ナイフへの過度な摩耗を避けるため、層内の粒
子は、ナイフが薄い保護層を有する時でも、典型的に錬
鉄、ニッケル又はチタン合金から製造されたナイフによ
り容易に侵入される材料でなければならない、これは、
本来研摩可能な材料、例えばシリコンカーバイド、アル
ミナなどを層に入れることを排除する０粒子は好ましく
はアルミナであるが、他の材料も代わりに使用され得る
、窒化ホウ素及び二硫化モリブデンのような非金属も使
用され得る。一般に、粒子は液化母材材料と異なり、そ
のなかに溶解不可能な組成である。

粒子が表面孔のなかへ浸入するように十分に小さく、ま
たそれに通した形状であることは重要である。

有用な表面層厚みは摩耗問題の厳しさ及びシールの寿命
期待に関係する。０．０２５〜０．２２５ｍの厚みが評
価された。典型的な厚みは０．０２５〜０．１３ｍｍ、
また好ましい厚みは０．０２５〜０．０８論であること
が見出されている。もし過度に薄いならば、受容不可能
な耐浸食性しか得られない。

もし過度に厚いならば、ナイフェツジの摩耗が受容不可
能に増大される傾向がある（もちろんこの環境のもとて
シール構造はその機能を果たし得ない）。

本発明は、米国特許第４，２５７．７３５号明細書に開
示されている発明と若干の類似性を有する。上記発明で
は、１４〜２２％の低い密度の繊維金属か　　　　　　
　　１ら成る研摩可能なシールを使用する。シリコン樹
脂及びアルミニウム粉末の有機被覆層が空気の透過を阻
止するべく表面に着装される。上記発明の好ましい実施
例では層は有機母材（ポリマー）を含んでいるが、２時
間にわたる３１５℃への加熱がシリコンをシリカに転換
し、こうして一層高い温度で使用可能なセラミックス層
を生ずる。

本発明は、付着層が無機であり高温への加熱を必要とし
ない米国特許第４．２５７．７３５号の発明と対照され
得る。従って、それは比較的低い温度に於て有用である
。また、米国特許第４．２５７．７３５号の開示に従っ
ての試験は本発明に他の臨界性を示した。−例として、
アルミニウム粒子で充填された市販品のシリコン樹脂（
米国ニューヨーク州バッファ０のブラット＆ラムバート
（Ｐｒａｔｔ　＆　Ｌａ＊ｂｅｒｔ）の耐熱アルミニウ
ム塗料に７８９７）が本発明で使用される種類のプラズ
マスプレィされたシール材料の表面に着装された。膜は
有機材料として接着性であったが、３１５及び５４０℃
に加熱された時、膜は薄片状になり容易に剥離した。悪
い結果が予想されたので浸食試験は行われなかった、顕
微鏡検査により被覆材料は薄片粒子、塗料の特性、を有
することが示された０粒子は、その等価球状粒子寸法は
微細であるが、本発明で使用される水溶性ベース被覆の
微細な丸みのある粒子のようにプラズマ被覆の表面孔に
浸入する性質は示されなかった。従って、本発明では他
の材料では得られない非常に良好な機械的結合が得られ
ると結論された。

これらの不良な結果は（試験データは示されていないけ
れども）フル・クレジットが米国特許第４．２５７．７
３５号の結果に与えられるかもしれないことを意味しな
い０本願発明と結びつけての比較試験は行われなかった
が、小板状粒子を有する被覆は多分、繊維金属から成る
研摩可能な材料を特徴付ける一層開いた構造に一層良好
に接着するであろう。

他の点でも、本発明のプラズマアーク被覆は米国特許第
４．２５７．７３５号の透過性の高い繊維金属シールと
全く異なっている。（本発明の材料と間−の公称的３０
％の密度の）高い密度を有する繊維金属成形品の開いた
構造が米国特許第４，２７３．８２４号明細書中に示さ
れている。また米国特許第４．２５７．７３５号による
一層低い密度の繊維金属は明らかにさらに一層開いてい
るであろう、＆＆維金金属シール、低い密度が所望の研
摩可能性を得るために必要であるので、必然的に高度に
透過性である。

プラズマスプレィされた付着層は繊維金属に比較して比
較的不透過性であり、米国特許第４，２５７．７３５号
明細書に述べられている空気漏洩の問題はスプレィされ
た研摩可能なシールでは認められなかった・ 他の相違点は、繊維金属は容易に離れ得る相互接着され
た粒子から成っていない、それらに自己浸食保護のため
に被覆を着装する理由は存在しなかった。粉末金属から
成る研摩可能なシール材料に於ける自己浸食問題の理由
は、粒子間の接着強度が繊維間の接着強度よりも弱いこ
とである。

本発明を主としてプラズマスプレィされたシール材料へ
の応用について説明してきたが、本発明が米国特許第３
．３５０．１７８号及び第４．０４９．４２８号明細書
に記載されているものを含めて公知の技術により製造さ
れた相互接着粒子から成る他の粉末金属シール材料にも
同様に応用可能である。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は周縁の研摩可能なシール構造の直径を通る断面
図であり、研摩可能なシール材料のリングが外周に二つ
のナイフェツジを有する回転ガスタービンエンジン部分
を包囲している。 第２図は第１図に示されているシールの研摩可能な材料
の部分の一層詳細な図であり、その表面上の薄い層を示
している。 第３図は研摩可能な材料の一部分、特に耐浸食性を与え
るために薄いセラミックス及び金属層を有するプラズマ
スプレィされた付着層を示す顕微　　　　　　を鏡写真
である。 １８．１８　ａ−・・層、２０−・・回転金属構造、２
２．２４・・・周縁ひれ（ナイフェツジシール）、２６
・・・外周、３０・・・静止円形リング、３２・・・内
周面、３８．４０・・・溝、３６・・・ナイフェツジ間
の領域特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・
コーポレイション

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２６％よりも大きい密度を有する多孔性粉末金属
   から成る研摩可能なシール材料の耐浸食性を改善する方
   法に於て、その表面に液体及び微細なほぼ等軸の粒子か
   ら成る層材料を着装する過程と、液体及び粒子を、表面
   の下側の孔のなかへ流すことなく、表面孔のなかへ流す
   過程と、セラミックス材料及び粒子の表面層を形成する
   べく材料を硬化させる過程とを含んでいることを特徴と
   する研摩可能なシール材料の耐浸食性改善方法。
2. （２）２６〜４０％の密度を有する多孔性粉末金属から
   成る多重ナイフエッジ形式の研摩可能なシール構造に於
   て、付着層がその表面に重ね合わされてセラミックスと
   は異なる組成の微細粒子を含むセラミックス材料母材の
   層を有し、粒子が付着層の表面孔の寸法よりも実質的に
   小さく且つ粒子の若干は付着層の表面孔のなかに含まれ
   ており、前記セラミックス材料母材の層が隣合うナイフ
   エッジの間にトラップされた粒子に対する付着層の耐浸
   食性を改善することを特徴とする研摩可能なシール構造
   。