JPS62246466A - 物品の表面上に単層の粒子を配置する方法 - Google Patents

物品の表面上に単層の粒子を配置する方法

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JPS62246466A
JPS62246466A JP62067762A JP6776287A JPS62246466A JP S62246466 A JPS62246466 A JP S62246466A JP 62067762 A JP62067762 A JP 62067762A JP 6776287 A JP6776287 A JP 6776287A JP S62246466 A JPS62246466 A JP S62246466A
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blade
tip surface
particle
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JP62067762A
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ジョン・ヘンリー・ヴォンテル
ロスコウ・アダムス・パイク
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United Technologies Corp
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Publication date
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    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、基体上に粒子材料を配置する方法に係り、更
に詳細にはタービンエンジンの構成要素の先端表面上に
互いに隔置された研摩性粒子を含有する表面層を溶着す
る方法に係る。
従来の技術 ガスタービンエンジン及び他のターボ機械は実質的に円
筒形のケース内に収容された数列の回転するブレードを
有している。ブレードが回転する際には、それらの先端
はケースに間近に近接して移動する。エンジンの運転効
率をできるだけ向上させるためには、ブレードの先端の
周りに於けるガスや他の作動流体の漏洩ができるだけ低
減されなければならない。従来より知られている如く、
このことはブレードの先端がエンジンケースの内面に取
付けられたシールに当接して摺動するブレード及びシー
ルシステムにより達成される。一般にブレードの先端は
シールよりも硬く且研摩性が高いよう形成されており、
従ってエンジンの運転サイクルのうちブレードの先端が
シールに接触する領域に於ては、ブレードの先端はシー
ルを切込む。
一つの型式のブレードの先端が本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許第４，２４９゜９１３号に記載
されている。この米国特許に於ては、平均粒径が０．２
０〜０．７６１ｍの炭化ケイ素の研摩性粒子がアルミナ
の如き金属酸化物にて被覆され、ニッケルやコバルトを
ベースとする合金のマトリックス中に粉末冶金法により
組込まれる。約４５ｖｏ１％までの粒子を含有する金属
粉末焼結体が形成され、次いで該焼結体がブレードの先
端に接合される。かくして得られる研摩性を有するブレ
ードの先端は金属及びセラミック製のエアシールに摩擦
摺動するのに特に適しており、後者の型式のシールは現
代のガスタービンエンジンに於て広く使用されている。
本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第
６２４．４４６号に詳細に記載されている如く、ブレー
ドの先端を形成する方法であって、上述の米国特許に記
載された型式の方法よりも優れた方法が必要とされてい
る。特にブレードの先端はできるだけ薄いものでなけれ
ばならず、しかも所要の研摩性を有するものでなければ
ならない。
研摩性を有する炭化ケイ素の量はそのコストが高いので
できるだけ低減されなければならない。
マトリックス材料中に無作為に分散された研摩性粒子や
薄い層を有する構成要素は知られている。
例えばアルミナ、シリカ、炭化ケイ素等にて形成され被
覆された研摩性粒子は、金属にて結合された／イヤモン
ドやキュービックボロンナイトライドよりなる研削工具
と同様、ありふれた製品である。かかる工具は電着法に
より形成されることが多い。、米国特許第４，２２７．
７０３号に於ては、かかる方法がタービンブレードの先
端に研摩性層を溶着するために使用されている。しかし
電着されるマトリックスとしての合金の組成が制限され
るので、かかる方法の宵月性も制限される。金属及びセ
ラミックの研摩性粒子を含有する溶射された溶着層もよ
く知られている。例えば本願出願人と同一の譲受人に譲
渡された米国特許第４，３８６．１１２号を参照された
い。しかし研摩性粒子及びマトリックス金属粒子を溶射
するかかる方法は、実際には溶射された材料の一部のみ
しか溶射されるべき表面に衝突せず付着しないという欠
点を有している。かかる欠点は典型的なタービンブレー
ドの先端が例えば６Ｘ５０ｍｍの如く比較的小さくまた
湾曲した形状を有しているので特に重大である。
照合金製のタービンブレードの先端に研摩性層が形成さ
れる場合には、その形成方法は超合金基体の所望の特性
を得ること又は維持することと金属学的に両立し得るも
のでなければならない。タービンブレードの合金は非常
に洗練された金属学的技術を反映しているので、研摩性
層の形成に使用される方法には種々の制限が課せられる
。また研摩性層は構造用の材料ではなく、その重量によ
り使用中、即ちブレードが高速度にて回転している間ブ
レードの基体に応力が発生される。従って形成される研
摩性層の厚さをできるだけ低減することが非常に望まし
い。ブレードはＱ、０５ａ＋ｍ以下の長さの寸法公差に
て仕上げられるので、上述のことは基体の形成及び研摩
性層の形成の両方が高精度にて行われなければならない
ことを意味する。これらの全ての考慮すべき事柄により
、有用な材料の種類や形成方法に苛酷な制限が課せられ
、　る。
発明の開示 本発明の一つの目的は、物品の表面に互いに隔置された
粒子よりなる一つの層を形成する方法を提供することで
ある。
本発明の他の一つの目的は、タービンブレードの先端に
互いに隔置された粒子を高濃度且均−に分散された状態
にて配置する方法を提供することである。
本発明の更に他の一つの目的は、タービンブレードの先
端表面上に高温度にて機能する能力を有する研摩性層を
形成する方法を提供することである。
本発明によれば、粒子が所望のパターンにて実質的に互
いに接触せずに物品の表面上にて互いに隔置されるよう
前記物品の表面上に単層の粒子を配置する方法は、（ａ
）互いに隔置された複数個の孔を有する移送工具装置が
粒子のコンテナに近接した状態にて前記移送工具装置に
負圧を与え、該負圧により前記移送工具装置の番孔に一
つの粒子を保持する過程と、（ｂ）各粒子が実質的に前
記物品の表面上の所望の位置の上方に位置するよう前記
孔に対し前記物品を位置決めする過程と、（ｃ）前記粒
子が前記移送工具装置より解放され、前記物品の表面上
に落下して前記所望のパターンを形成するよう前記負圧
のレベルを調節する過程とを含んでいる。
粒子が物品の表面に落下するとそれらの粒子が物品の表
面に接着するよう、物品の表面には接着剤の層が存在し
ていることが好ましい。また粒子はその表面に金属クラ
ッドを有し、物品−が加熱されることにより接着剤が蒸
発せしめられ、クラッドを有する粒子が物品の表面に焼
結によって結合されることが好ましい。
本発明は、ガスタービンエンジンに使用されるロータブ
レードの先端表面に研摩性層を形成するのに特に有用で
ある。所要の運転特性を得るためには、ブレードの先端
表面の単位面積当りの粒子密度ができるだけ高くされな
ければならず、これと同時に粒子間の接触ができるだけ
回避されなければならない。また粒子はエンジンの運転
による応力に耐え得るようブレードの先端に強固に結合
されなければならない。かかる研摩性層をブレードの先
端に形成すべく、まず金属クラッドを有する粒子が先端
表面に焼結によって結合された後に、合金のマトリック
ス材料がそれが粒子を覆い粒子間の空間を充填するよう
先端表面に配置される。
次いで粒子を含むマトリックスが加熱されると共に加圧
され、これによりマトリックス材料中の空孔が消去され
、マトリックスが基体に固定的に接合され、また拡散に
より各粒子の表面のクラッドに固定的に接合される。次
いで研摩性層が比較的平坦な表面に機械加工され、次い
でマトリックスの一部が化学的に除去されることにより
、粒子の一部が突出せしめられる。かかる研摩性層を宵
するブレードがエンジンに組込まれると、かくして突出
露呈した粒子はエンジンの運転中シールに摩擦摺動し、
ブレードの先端の周りに於ける作動流体の漏洩が低減さ
れ、これよりエンジンの運転効率が改善される。
研摩性粒子は特にマトリックス層の厚さとの関連に於て
大きさが決定される。大抵の粒子の一部が突出し、これ
と同時に全ての粒子がブレードの先端表面に強固に接合
されることを確保するためには、粒子の大きさ及びアス
ペクト比に対する制御が必要である。マトリックス層の
厚さが約０゜３８ｍｍである場合には、米国篩シリーズ
のＮｏ。
３５〜４０（公称口開き寸法０．４２〜０．５０ｓｍ）
の大きさの粒子が使用される。粒子はブレードの先端表
面上に於て規則的なパターンにて互いに一様に隔置され
ることが好ましい。エンジンの運転中に於ける研摩性層
とシールとの間の期待される相互作用に応じて、粒子の
密度は１ノ当り約３５〜１１０個の範囲にて変化されて
よい。かくして粒子間の間隔が比較的小さいことにより
、粒子が先端表面に結合された後には全粒子の約１５％
以下しか他の粒子に接触しないよう、１．９：１以下の
アスペクト比を有する粒子を使用することが必要である
。
本発明に従って形成された研摩性層は、材料の使用量に
関し経済的であり、またセラミック製のシールとの関連
で使用される場合に良好な耐久性を育する。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態 第１図及び第３図に於て、研摩性層１０がガスタービン
エンジンのブレード１４のエーロフオイル部分１２の先
端表面１１上に形成されている。
ブレード１４は米国特許第４，２０９，３４８号の単結
晶合金の如きニッケル基超合金にて形成されていること
が好ましく、研摩性層１０はニッケル基超合金のマトリ
ックス１６とアルミナにて被覆された炭化ケイ素粒子１
８とよりなっている。
本発明の実施に於ては他の材料が使用されてよいことは
当然である。
研摩性層１０はエンジンの運転中には非常に高い応力に
曝され、従って研摩性層１０はその機能を果たすための
形態及び性質を有していることが重要である。特に粒子
１８は最適の性能を得ることができるよう成る態様にて
先端表面１１の上に配置されなければならない。
第２図に示されたタービンブレード２１のための従来の
研摩性層２０に於ては、マトリックス金属２４内に研摩
性粒子２２が無作為に分散されている。米国特許第３，
６７８，５７０号に記載されている如きろう型の接合部
２６が研摩性層２０をブレードの先端３２に保持してい
る。かかる従来の研摩性層２０に於ては、ブレードのリ
ーディングエツジ３４及びトレーリングエツジ３６に於
て粒子２２が不足し易い。粒子２２の一部は互いに接触
し、その結果粒子が非効率的に使用されることになる。
第１図及び第３図に於て、本発明に従って形成された研
摩性層１０はマトリックス材料１６により囲繞された研
摩性粒子１８の一つの層しか存在しないことを特徴とし
ている。研摩性粒子１８の一つの層を使用することによ
り、研摩性層１０全体の質量が低減され、これによりブ
レードがエンジンの運転中に回転する際にブレードに生
じる遠心力が低減される。マトリックス材料１６は粒子
１８の全体としての厚さＴよりも小さい厚さＷを有して
いる。従って各粒子１８の一部は空間中へ突出、してお
り、これによりエンジンの運転中に金属又はセラミック
製のシールと好ましい摺動摩擦作用を行うことができる
。最適の性能を得るためには、粒子１８の露出されてい
ない部分はマトリックス金属１６により囲繞され、粒子
１８は互いに間近に近接した状態にて隔置されていなけ
ればならない。更にマトリックス金属１６及び粒子１８
はブレードの先端表面１１に強固に接合されなければな
らない。本発明に於ては、粒子の表面積（ブレードの先
端に於て露呈される表面積を除く）の少なくとも約８０
〜９０％が他の粒子１８と接触するのではなくマトリッ
クス金属１６により囲繞される。また粒子１８は一般に
ブレードの先端表面１１上にて均一に且密に互いに隔置
される。
本発明の方法によれば、先端表面１１の１ノ当り約３５
〜１１０個の粒子密度が得られ、約５０個／１Ｘ！の密
度が好ましい。
第３図に示されている如く、粒子１８は厚さく長さ）Ｔ
を有し、マトリックスの厚さＷは粒子の厚さＴの約５０
〜９０％である。Ｎｏ、３５〜４０の米国篩シリーズ寸
法（公称目開き寸法０゜４２〜０．５０ｍｍ）の炭化ケ
イ素粒子が本発明の実施に有用であることが解っており
、米国篩シリーズＮｏ、２０　（公称目開き寸法０．８
３ｍｍ）までの寸法も有用であるものと考えられる。
第５図乃至第８図は粒子１８がそれらが後に永久的に接
着されるブレードの先端表面１１上に如何に配置される
かを示している。先端表面１１上に炭化ケイ素粒子を配
置するに先立ち、炭化ケイ素粒子はまず前述の米国特許
第４，２４９，９１３号に従って約０．０１０ａ＋ｍの
蒸着されたアルミナにて被覆され、次いで蒸着又は電着
されたニッケルの如き金属層にて約０．００２〜０．０
５０■の厚さまでクラッドが形成される。ニッケル被覆
をセラミック粒子に適用する方法は商業的に得ることが
でき、また米国特許第３，９２０，４１０号、同第４，
２９１，０８９号、同第４，３７４．１７３号に記載さ
れている。セラミック粒子材料がそれ自身マトリックス
材料と反応し難い性質を有している場合には、アルミナ
被覆は不要である（添付の図に於てはアルミナ被覆も金
属クラッドも図示されていない）。
粒子１８がブレードの先端表面１１上に配置される直前
に、約５４０℃以下の温度に於て蒸発し得るポリマー接
着剤４８が先端表面１１に付着される。接着剤４８の目
的は研磨性粒子１８がブレードの先端表面１１上に配置
された後にそれらの粒子を所定の位置に保持することで
ある。接着剤としてトルエン溶液中の１〜２０ｖｏ１％
のポリスチレンが好ましい。
前述の如く、研磨性層１ｏ内の粒子１８は一様に互いに
隔置された態様にてブレードの先端表面１１上に密に配
列されていなければならない。第４図乃至第８図に示さ
れている如く、がかる態様にて粒子１８を配置すべく、
ブレードの先端表面上に於ける粒子の所望の互いに隔置
されたパターンに対応するよう配列された複数個の孔を
有する移送工具に負圧（吸入力）が与えられる。粒子を
配置する好ましい手段を示す第８図に示されている如く
、孔は剛固なプレート４２に設けられた小孔４４である
。各小孔４４の大きさは、プレート４２が粒子１８の供
給源の近くに配置されると、負圧により粒子１８がプレ
ート４２に引寄せられ、番孔に一つの粒子１８のみが保
持されるような大きさである。添付の図には示されてい
ないが、負圧によるのではなく例えば静電力により幾つ
かの粒子１８がプレート４２に引寄せられ或いは他の粒
子に引寄せられることがある。かかる過剰の粒子はプレ
ート４２を軽く叩くことによってプレート４２より落と
され、この場合負圧により保持された粒子１８が脱落し
ないよう注意が払われる。
小孔４４は粒子の大きさとの関連で特別に寸法が決定さ
れる。各小孔４４の直径は、負圧の力が粒子１８をプレ
ート４２に引寄せるに十分であるよう充分な大きさに設
定されなければならない。これと同時に小孔４４は粒子
１８がそれを通過しない程十分に小さいものでなければ
ならない。各小孔４４の直径は粒子寸法の約３／４であ
ることが好ましい。
第８図に示されている如く、粒子１８により覆われるプ
レート４２の下面５ｏの面積は実際のブレードの先端表
面１１よりも僅かに大きい。このことは緩く配置された
粒子を保持するコンテナ４６を過剰寸法のブレードの先
端の形状に構成することによって達成される。プレート
４２がコンテナの近傍に配置され、負圧が与えられると
、粒子１８は第８図に示されたパターンにてプレート４
２に引寄せられる。コンテナ４６の底壁４９はスクリー
ン、即ち網状の材料であることが好ましい。
粒子１８が第５図及び第８図に示されている如くプレー
ト４２に負圧によって固定的に保持されると、プレート
４２はそれらの小孔４４（及びそれらの小孔に被さる粒
子１８）が第８図に示されている如くブレードの先端表
面１１上の粒子１８の所望の位置と整合されるよう、ブ
レードの先端表面１１の上方に配置される。前述の如く
、先端表面１１は接着剤４８の層にて被覆されている。
プレート４２がブレードの先端表面１１の上方に適正に
配置されると、粒子１８が接着剤にて被覆された先端表
面１１（第７図）上へ落下するよう負圧のレベルが調節
される。粒子１８と先端表面１１との間の距離Ａは、粒
子１８がプレート４２より解放されると、それらが先端
表面１１に於てはね返らず、或いは先端表面１１上の所
期の位置より大きくずれることがないよう、最小限に抑
えられなければならない。
勿論粒子１８がプレート４２より解放暴れると、少数の
粒子１８がそれらがプレート４２に保持されていた時に
有していた互いに隔置された位置関係よりずれることが
あり、その結果ブレードの先端表面１１上にて粒子１８
が僅かに塊の状態になることがある。またプレート４２
に負圧が与えられると、必ずしも全ての小孔４４に粒子
１８が捕捉されないこともある。しかし上述の如くプレ
ート４２を使用することにより、タービンブレードの先
端の用途に必要とされる十分な密度（単位面積当りの粒
子の個数）にて先端表面１１上に実質的に互いに隔置さ
れた粒子１８の一つの層を配置することができる。ブレ
ードの先端表面１１上に於ける粒子の相互接触は好まし
くないが、経験によれば、互いに接触する粒子１８の数
は一般に非常に少ない（約１５％未満）。
粒子１８がブレードの先端表面１１上に配置された後に
、接着剤４８を蒸発させるべくブレード１４が加熱され
、このことにより金属クラッドの先端表面１１に対する
固相接合（焼結）が行われる。ニッケルクラッドを有す
る粒子については、この熱処理は真空雰囲気又は不活性
ガス雰囲気に於て約１０８０℃にて２時間に亙り行われ
ることが好ましい。かかる保護雰囲気を使用することに
よりクラッド及びブレードの先端表面の酸化が防止され
る。
次いで粒子１８は第９図に示されている如く厚さＴ′ま
でプラズマアーク溶射により溶着されたマトリックス材
料１６の層にて覆われる。前述の米国特許第４，２４９
，９１３号に記載された種類のニッケル基超合金が使用
されてよい。好ましいマトリックス組成は重量で約２５
％Ｃｒ　％　８％Ｗ、４％Ｔａｘ６％ＡＩ　、１．０％
Ｈｆ、０．１％Ｙ、０．２３％Ｃ１残部Ｎ１である。ブ
レード１４は、その先端の横断面が溶融マトリックス粒
子の移動方向に対し実質的に垂直になるようプラズマア
ーク装置に対し位置決めされる。ブレード１４は余分な
噴射物がブレード１４の側面に溶着しないようその周縁
にて適宜にマスキングされる。
マトリックス材料１６は約０．　６〜１．　３１１１１
Ｉ１％好ましくは１．１〜１．３■−の厚さにまで適用
される。
マトリックス材料１６の溶射された層は約９５％の理論
密度を存しているが、幾つかの空孔を有している。これ
らの空孔は金属溶射法に特徴的なものであり、如何なる
放射状の溶着法に於ても生じる。金属溶射は種々の成分
を有する超合金を溶射し得る数少ない方法のうちの一つ
であるので使用される。使用されてよい他の一つの方法
は物理蒸着法である。何故ならば蒸着法はＭＣｒＡＩＹ
被覆等を適用し得ることが解っているからである。
この点に関し米国特許を第４，１５３，００５号を参照
されたい。
次いでブレード１４はＨＩＰ処理に付される。
一般に、この処理はマトリックス材料１６を高温度に於
てその降伏点、即ちクリープ限度点以上に変形させるこ
とを含んでいる。ブレードは上述の、、空孔を閉ざし、
またマトリックス材料１６と粒子１８とブレードの先端
表面１１との間の結合性を向上させるべく、高温度に於
てアルゴンの圧力に曝されることが好ましい。上述の特
殊な超合金マトリックス材料については、約１１００℃
の温度及び約１３８ＭＰａのガス圧が２時間に亙り適用
されることで十分である。マトリックス材料１６を一体
化し、超密化及び結合の目的を達成するために他の高温
加圧法が使用されてもよい。
次いで第１０図に示されている如く平滑な平面を形成す
る研削の如き従来の方法を用いて、第９図に示されてい
る如く研摩性層１０の粗い表面が機械加工される。この
機械加工プロセスの後に於ては、研摩性粒子１８及びマ
トリックス材料１６の厚さはＴである。最後に研摩性層
１０の表面がマトリックス材料１６の一部を腐食しこれ
を除去する腐食液又は他の物質に接触され、これにより
粒子１８が空間に突出せしめられる。例えば米国特許第
４，５２２，６９２号に記載されている如く、電気化学
的加工法が使用されてもよい。この工程によりマトリッ
クスの厚さが厚さＴの約５０〜９０％である寸法Ｗに低
減され、第３図に解図的に示されている如き形状が形成
される。
第４図乃至第８図は本発明の好ましい実施例、即ちブレ
ードの先端表面１１上に粒子１８を配置するために有孔
プレート４２を使用することを示しているが、移送工具
の孔は他の手段により郭定されてもよい。本発明に属す
他の一つの構成は、プレートに設けられた小孔と同一の
パターンにて孔（円筒体の端部）が配列されるよう互い
に他に対し隔置されたチューブや中空針の如き複数個の
中空円筒体である。円筒体に負圧が与えられると、各円
筒体の端部に一つの粒子のみが吸引される。
粒子は上述の如く粒子がプレートより落下される要領と
同一の要領にて円筒体より落下せしめられる。
互いに均一に隔置された高密度の粒子１８を含有する研
摩性層１０を得るためには粒子１８のアスペクト比が重
要であることが解った。粒子が長く且薄い場合には（即
ちアスペクト比が高い場合には）、粒子が最初にブレー
ドの先端表面上に配置される段階や接着剤の蒸発化と金
属マトリックスの結合との間の過程に於て、粒子が横転
し易い。
かくして粒子が横になることにより、粒子を均一に配置
することとが阻害され、粒子が相互に過度に接触した状
態になる。従って本発明は粒子のアスペクト比が約１．
９：１未満、好ましくは約１゜５：１又はそれ以下の場
合に最も好まし〈実施される。尚本明細書に於てアスペ
クト比とは、例えばクオンティメット・サーフイス・ア
ナライザ（Ｑｕａｎｔｌｍｅｔ　５ｕｒｆ’ａｃｅ　Ａ
ｎａｌｙｚｅｒ）　　（イギリス国ケンブリッジ所在の
ケンブリッジ・インストルメン゛ン（Ｃａａ＋ｂｒｌｄ
ｇｅ　Ｉｎ５ｔｒｕ＊ｏｎｔｓ　）　）にてｉｌ？Ｊ定
して、粒子の横断寸法に対する最長寸法の平均の比とし
て定義される。
本発明は、従来の研摩性層に比してより一層有効な研摩
性層（マトリックスが部分的に化学的に除去された後）
を与える点に於て特に有用なものである。本発明の方法
と第２図に示されている如き従来の粉末冶金法とを用い
て、同一の大きさ及び形状の粒子を同一の体積パーセン
トにて含む研摩性層が形成されるものと仮定する。研削
工程後に本発明及び従来の研摩性層の表面に露呈される
研摩性粒子の面積は互いにほぼ同一である。しかし本発
明により配置された粒子はかなり均一に分散されている
。またマトリックスが本発明の研摩性層より電気化学的
加工法により部分的に除去されると、各粒子に於て互い
に同一の大きさの表面積が露呈され、粒子はブレードの
先端表面にほぼ等しく良好に結合された状態になる。こ
れに対し従来の構造体に於ては、粒子の分散状態が不均
一であることに起因して、マトリックスが電気化学的に
除去されると、除去されるマトリックス中に殆ど埋没し
た状態にあった粒子は脱落してしまう。
従って先端表面に残存する研摩性粒子の面積は小さく、
従来の研摩性層はエンジンの運転中に研摩性層と摩擦摺
動するセラミックシールを摩擦することに関する有効性
が低い。
本発明の好ましい実施例に於ては、研摩性粒子はブレー
ドの先端表面上に均一に分散された状態にて配置される
が、先端表面の一部に於て粒子の密度が増大され又は低
減される必要がある場合もある。かかる粒子の分散状態
を達成するためには、プレートに設けられた小孔のパタ
ーンがこれに応じて修正される。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の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図は本発明に従って形成された研摩性層を有する一
つの典型的なガスタービンエンジンブレードの半径方向
外方の部分を示している。 第２図は従来の研摩性層の外観を示す側面図である。 第３図は本発明に従って形成された研摩性層の外観を示
す側面図である。 第４図乃至第７図は本発明に従って研摩性粒子がタービ
ンブレードの先端の表面上に配置される方法を示す解図
的工程図である。 第８図は第６図の状況を示す傾斜図である。 第９図はマトリックス材料中に埋没した研摩性粒子の外
観を示す側面図である。 第１０図は平坦面に機械加工された研摩性層を示す側面
図である。 １０・・・研摩性層、１１・・・先端表面、１２・・・
エーロフォイル部分、１４・・・ブレード、１６・・・
マトリックス、１８・・・粒子、２０・・・研摩性層、
２１・・・タービンブレード、２２・・・研摩性粒子、
２４・・・マトリックス金属、２６・・・結合部、３２
・・・ブレードの先端、３４・・・リーディングエツジ
、３６・・・トレーリングエツジ、４２・・・プレート
、４４・・・小孔、４６・・・コンテナ、４８・・・接
着剤、４９・・・底壁、　　５０・・・下面 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズψコーポ
レイシジン 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅ＦＩＧ、／ ｆ”／Ｇ、　、２ ＦＩＧ、　Ｊ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）粒子が所望のパターンにて実質的に互いに接触せ
    ずに物品の表面上にて互いに隔置されるよう前記物品の
    表面上に単層の粒子を配置する方法にして、 前記所望のパターンにて互いに隔置された複数個の孔を
    有する移送工具装置が粒子のコンテナに近接した状態に
    て前記移送工具装置に負圧を与え、該負圧により前記移
    送工具装置の各孔に一つの粒子を保持させる過程と、 各粒子が実質的に前記物品の表面上の所望の位置の上方
    に位置するよう前記孔に対し前記物品を位置決めする過
    程と、 前記粒子が前記移送工具装置より解放され、前記物品の
    表面上に落下して前記所望のパターンを形成するよう前
    記負圧のレベルを調節する過程と、を含む方法。
  2. （２）粒子が所望のパターンにて実質的に互いに接触せ
    ずにタービンブレードの先端表面上にて互いに隔置され
    るよう前記先端表面上に単層の粒子を配置する方法にし
    て、 前記所望のパターンにて互いに隔置された複数個の孔を
    有する移送工具装置が粒子のコンテナに近接した状態に
    て前記移送工具装置に負圧を与え、該負圧により前記移
    送工具装置の各孔に一つの粒子を保持させる過程と、 各粒子が実質的に前記ブレードの前記先端表面上の所望
    の位置の上方に位置するよう前記孔に対し前記ブレード
    の先端を位置決めする過程と、前記粒子が前記ブレード
    の前記先端表面上に落下して前記所望のパターンを形成
    するよう前記移送工具装置に与えられている負圧のレベ
    ルを調節する過程と、 前記粒子の間の空間が充填されるよう前記ブレードの前
    記先端表面上にマトリックス材料の層を配置する過程と
    、 前記マトリックス材料の厚さが前記粒子の厚さよりも小
    さくなるよう前記マトリックス材料の一部を除去する過
    程と、 を含む方法。
JP62067762A 1986-03-21 1987-03-20 物品の表面上に単層の粒子を配置する方法 Pending JPS62246466A (ja)

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Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2612106B1 (fr) * 1987-03-09 1989-05-19 Alsthom Procede de pose d'un revetement protecteur sur une aube en alliage de titane et aube ainsi revetue
US4925457B1 (en) * 1989-01-30 1995-09-26 Ultimate Abrasive Syst Inc Method for making an abrasive tool
SE469467B (sv) * 1990-12-21 1993-07-12 Asea Cerama Ab Saett att vid isostatisk pressning foerse en poroes kropp med ett foer en glasomslutning ogenomtraengligt skikt
SE9100396D0 (sv) * 1991-02-08 1991-02-08 Sandvik Ab Saett foer framstaellning av en kompoundkropp
US5380390B1 (en) * 1991-06-10 1996-10-01 Ultimate Abras Systems Inc Patterned abrasive material and method
US5817204A (en) * 1991-06-10 1998-10-06 Ultimate Abrasive Systems, L.L.C. Method for making patterned abrasive material
US5342484A (en) * 1993-03-16 1994-08-30 Philip Morris Incorporated Method and apparatus for making banded smoking article wrappers
US5323947A (en) * 1993-05-03 1994-06-28 Motorola, Inc. Method and apparatus for use in forming pre-positioned solder bumps on a pad arrangement
ZA9410384B (en) * 1994-04-08 1996-02-01 Ultimate Abrasive Syst Inc Method for making powder preform and abrasive articles made therefrom
US7368013B2 (en) * 1997-04-04 2008-05-06 Chien-Min Sung Superabrasive particle synthesis with controlled placement of crystalline seeds
US9199357B2 (en) 1997-04-04 2015-12-01 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US6679243B2 (en) 1997-04-04 2004-01-20 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making
US7124753B2 (en) * 1997-04-04 2006-10-24 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US7491116B2 (en) * 2004-09-29 2009-02-17 Chien-Min Sung CMP pad dresser with oriented particles and associated methods
US6884155B2 (en) 1999-11-22 2005-04-26 Kinik Diamond grid CMP pad dresser
US9409280B2 (en) 1997-04-04 2016-08-09 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9463552B2 (en) 1997-04-04 2016-10-11 Chien-Min Sung Superbrasvie tools containing uniformly leveled superabrasive particles and associated methods
US20040112359A1 (en) * 1997-04-04 2004-06-17 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9221154B2 (en) 1997-04-04 2015-12-29 Chien-Min Sung Diamond tools and methods for making the same
US7323049B2 (en) * 1997-04-04 2008-01-29 Chien-Min Sung High pressure superabrasive particle synthesis
US7404857B2 (en) * 1997-04-04 2008-07-29 Chien-Min Sung Superabrasive particle synthesis with controlled placement of crystalline seeds
US9868100B2 (en) 1997-04-04 2018-01-16 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US9238207B2 (en) 1997-04-04 2016-01-19 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
US5976001A (en) * 1997-04-24 1999-11-02 Diamond Machining Technology, Inc. Interrupted cut abrasive tool
US5919084A (en) * 1997-06-25 1999-07-06 Diamond Machining Technology, Inc. Two-sided abrasive tool and method of assembling same
US6355086B2 (en) 1997-08-12 2002-03-12 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for making components by direct laser processing
US6190124B1 (en) 1997-11-26 2001-02-20 United Technologies Corporation Columnar zirconium oxide abrasive coating for a gas turbine engine seal system
US5972424A (en) * 1998-05-21 1999-10-26 United Technologies Corporation Repair of gas turbine engine component coated with a thermal barrier coating
US6528141B1 (en) 1998-12-15 2003-03-04 Diamond Machining Technology, Inc. Support structure and method of assembling same
US6261167B1 (en) 1998-12-15 2001-07-17 Diamond Machining Technology, Inc. Two-sided abrasive tool and method of assembling same
US6402603B1 (en) 1998-12-15 2002-06-11 Diamond Machining Technology, Inc. Two-sided abrasive tool
EP1033417A1 (de) * 1999-03-04 2000-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Beschichtung eines Erzeugnisses, insbesondere eines Hochtemperaturbauteils einer Gasturbine
US7201645B2 (en) 1999-11-22 2007-04-10 Chien-Min Sung Contoured CMP pad dresser and associated methods
US6669745B2 (en) 2001-02-21 2003-12-30 3M Innovative Properties Company Abrasive article with optimally oriented abrasive particles and method of making the same
US20050241239A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Chien-Min Sung Abrasive composite tools having compositional gradients and associated methods
US7089925B1 (en) 2004-08-18 2006-08-15 Kinik Company Reciprocating wire saw for cutting hard materials
US7378132B2 (en) * 2004-12-14 2008-05-27 Honeywell International, Inc. Method for applying environmental-resistant MCrAlY coatings on gas turbine components
US20060222776A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Honeywell International, Inc. Environment-resistant platinum aluminide coatings, and methods of applying the same onto turbine components
US9724802B2 (en) 2005-05-16 2017-08-08 Chien-Min Sung CMP pad dressers having leveled tips and associated methods
US8622787B2 (en) 2006-11-16 2014-01-07 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
US8398466B2 (en) 2006-11-16 2013-03-19 Chien-Min Sung CMP pad conditioners with mosaic abrasive segments and associated methods
US8678878B2 (en) 2009-09-29 2014-03-25 Chien-Min Sung System for evaluating and/or improving performance of a CMP pad dresser
US9138862B2 (en) 2011-05-23 2015-09-22 Chien-Min Sung CMP pad dresser having leveled tips and associated methods
US8974270B2 (en) 2011-05-23 2015-03-10 Chien-Min Sung CMP pad dresser having leveled tips and associated methods
US8393934B2 (en) 2006-11-16 2013-03-12 Chien-Min Sung CMP pad dressers with hybridized abrasive surface and related methods
US7140952B1 (en) * 2005-09-22 2006-11-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Oxidation protected blade and method of manufacturing
US8353259B2 (en) * 2007-08-24 2013-01-15 United Technologies Corporation Masking fixture for a coating process
TWI388402B (en) 2007-12-06 2013-03-11 Methods for orienting superabrasive particles on a surface and associated tools
US8252263B2 (en) * 2008-04-14 2012-08-28 Chien-Min Sung Device and method for growing diamond in a liquid phase
US20100024968A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 United Technologies Corporation Adhesive installation tool
CN101653928B (zh) * 2008-08-19 2011-08-03 苏新页 金刚石有序分布黏性转移方法和黏性转移带
US20100288563A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Smith Redd H Methods of use of particulate materials in conjunction with braze alloys and resulting structures
US8556579B2 (en) 2009-05-21 2013-10-15 Rolls-Royce Plc Composite aerofoil blade with wear-resistant tip
DE102010038324B4 (de) * 2010-07-23 2012-03-22 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Positionieren von Schneidpartikeln
CN103221180A (zh) 2010-09-21 2013-07-24 铼钻科技股份有限公司 具有基本平坦颗粒尖端的超研磨工具及其相关方法
US8708659B2 (en) 2010-09-24 2014-04-29 United Technologies Corporation Turbine engine component having protective coating
US20160237832A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 United Technologies Corporation Abrasive blade tip with improved wear at high interaction rate
EP3558587A4 (en) 2016-12-22 2020-12-09 3M Innovative Properties Company ABRASIVE ARTICLE AND ITS MANUFACTURING PROCESS
US11073028B2 (en) 2018-07-19 2021-07-27 Raytheon Technologies Corporation Turbine abrasive blade tips with improved resistance to oxidation
US10927685B2 (en) * 2018-07-19 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation Coating to improve oxidation and corrosion resistance of abrasive tip system
US11028721B2 (en) 2018-07-19 2021-06-08 Ratheon Technologies Corporation Coating to improve oxidation and corrosion resistance of abrasive tip system
US10954803B2 (en) * 2019-01-17 2021-03-23 Rolls-Royce Corporation Abrasive coating for high temperature mechanical systems
US11536151B2 (en) 2020-04-24 2022-12-27 Raytheon Technologies Corporation Process and material configuration for making hot corrosion resistant HPC abrasive blade tips
EP4011537A1 (de) * 2020-12-14 2022-06-15 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zum positionieren von partikeln und verfahren zum positionieren von partikeln mittels der vorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5239968B2 (ja) * 1974-09-25 1977-10-08
JPS54102413A (en) * 1977-12-21 1979-08-11 Gen Electric Gas seal and method of producing same
JPS54146370A (en) * 1978-05-08 1979-11-15 Hitachi Ltd Micro parts handling apparatus
JPS553608A (en) * 1978-06-21 1980-01-11 Hitachi Ltd Supplying method for plurality of article
JPS56162207A (en) * 1980-05-01 1981-12-14 Gen Electric Tip cap for dynamic vane and method of replacing thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US389485A (en) * 1888-09-11 Device for holding and dipping pills
DE1288056B (de) * 1956-06-06 1969-01-30 Johnson & Johnson, New Brunswick, N.J. (V.St.A.) Vorrichtung zum Herstellen einer flexiblen, textlien, ungewebten Faserstoffbahn
US3049810A (en) * 1957-07-29 1962-08-21 Xerox Corp Xerographic fusing apparatus
US3102043A (en) * 1958-01-30 1963-08-27 Fluidized bed coating method
US3340084A (en) * 1959-02-19 1967-09-05 Gen Electric Method for producing controlled density heterogeneous material
DE1250839B (de) * 1963-04-15 1967-09-28 Electrostatic Printing· Corporation of America, San Francisco, Calif. (V. St. A.) Pulverdruckvorrichtung
US3617327A (en) * 1966-12-29 1971-11-02 Johns Manville Method and apparatus for applying a coating material
AT286855B (de) * 1967-11-15 1970-12-28 Hebel Gasbetonwerk Gmbh Vorrichtung zum Entfernen des beim Beschneiden der Oberseite von plastischen Porenbetonblöcken anfallenden Materialüberstandes
JPS5619086B2 (ja) * 1974-03-08 1981-05-06
US4227703A (en) * 1978-11-27 1980-10-14 General Electric Company Gas seal with tip of abrasive particles
IL75564A (en) * 1984-06-25 1988-02-29 United Technologies Corp Abrasive surfaced article for high temperature service

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5239968B2 (ja) * 1974-09-25 1977-10-08
JPS54102413A (en) * 1977-12-21 1979-08-11 Gen Electric Gas seal and method of producing same
JPS54146370A (en) * 1978-05-08 1979-11-15 Hitachi Ltd Micro parts handling apparatus
JPS553608A (en) * 1978-06-21 1980-01-11 Hitachi Ltd Supplying method for plurality of article
JPS56162207A (en) * 1980-05-01 1981-12-14 Gen Electric Tip cap for dynamic vane and method of replacing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US4680199A (en) 1987-07-14
EP0238434A2 (en) 1987-09-23
AU7041187A (en) 1987-09-24
IL81948A0 (en) 1987-10-20
IL81948A (en) 1989-12-15
EP0238434A3 (en) 1989-09-13
KR870009107A (ko) 1987-10-23
MX166013B (es) 1992-12-16
CA1302798C (en) 1992-06-09
KR950006398B1 (ko) 1995-06-14
AU585800B2 (en) 1989-06-22

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