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JPS6236076B2 - - Google Patents
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JPS6236076B2 - - Google Patents

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JPS6236076B2
JPS6236076B2 JP52086766A JP8676677A JPS6236076B2 JP S6236076 B2 JPS6236076 B2 JP S6236076B2 JP 52086766 A JP52086766 A JP 52086766A JP 8676677 A JP8676677 A JP 8676677A JP S6236076 B2 JPS6236076 B2 JP S6236076B2
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rotary
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービンバケツトおよび航空機エン
ジンの回転式シーラント用の摩耗性材料の製造方
法に関する。更に詳しくは、本発明は炭素繊維と
粉末ケイ素の成形混合物を非酸化性雰囲気中で、
減圧下、粉末ケイ素が溶融状態になる温度に加熱
して回転式シーラントを製造する方法に関する。
本発明の以前においては、ガスタービンのよう
な動力発生装置の部品として使用される回転式シ
ールは、バツツ(Butts)の米国特許第3383207号
及びドーント(Daunt)の米国特許第3547445号
に示されているような種々の方法で製造された。
摩耗性材料は回転部材と固定部材間の流体の流れ
を防止するためのシールを提供するために使用さ
れる。摩耗性材料のあるものは、エポキシ樹脂と
かさ密度3〜5lb/ft3(48〜80Kg/cm3)、外径0.02
インチ(0.05cm)までの中空の有機物粒子を使用
して製造された。上記したバツツの特許には、他
のタイプの摩耗性材料が示されているが、これら
は多数のほぼ球状をした中空の粉末粒子、更に詳
しくは、ほぼ球状をした被覆された粉末アルミニ
ウムを使用して製造されている。本発明に先立つ
て、溶融ケイ素の浸透反応物とその製造方法に関
して機械造型法が検討されたが、この造型品は、
ガスタービン・シユランド断面の形状をした炭化
ケイ素−ケイ素複合材料のような成形セラミツク
基体上への接合層として用いることができる。上
記の接合層又はセラミツク基に完全に接着された
接合層のある複合材料は、粒状炭素と窒化ホウ素
のような粒状無機物質の均一な混合物を含有する
鋳型中に溶融ケイ素を浸透することによつて製造
することができる。この無機物質は炭化ケイ素の
成形体、ケイ素と炭化ケイ素の複合体又は炭素繊
維予備成形品の何れとも接着が可能である。併
し、上述の方法は貴重な機械造型品又はセラミツ
ク基と摩耗性表面層から成る複合材料を提供する
けれども、このためには、成形部品の鋳型への結
合及び本来の位置に機械造型品又は摩耗性層とし
ての造型品を持つ複合材料を提供するために外部
から鋳型内部に溶融ケイ素を浸透する必要があ
る。その結果、完成した溶融ケイ素浸透反応生成
物にはとがりができるため、完成部品を使用する
前にこれを取り除く必要がある。従つて、ガスタ
ービン及び航空機エンジン使用中に圧力が異るた
めに流体が混合するのを防止するための回転式シ
ーラントとしては、機械加工の必要な成形反応生
成物の製造にあたつて生成する閉じた空洞に溶融
ケイ素を浸透する必要のない摩耗性材料を製造す
るのが望ましい。
本発明は、粉末ケイ素と炭素繊維と、10(重
量)%までの結合剤を含有する混合物から加熱、
加圧下に予備成形品を製造し、次に非酸化性雰囲
気中で、減圧下1600℃まで温度を上げて成形し
て、多方面に利用可能な回転式摩耗性シールの製
造が可能であることを発見したことによるもので
ある。
本発明は、次の工程から成る回転式シーラント
として有効な成形摩耗性材料の製造方法を提供す
るものである。
(1) 平均粒径が25〜200ミクロンの範囲にある粉
末ケイ素60〜80(重量)%と、長さの直径の割
合が1〜20に平均値のある炭素繊維20〜40(重
量)%と、この混合物の重量に対して5〜20
(重量)%の有機結合剤を混合する。
(2) (1)の混合物を100℃までの温度と3000lb/in2
(211Kg/cm2)までの圧力で成形して予備成形品
を製造する。
(3) (2)の予備成形品を減圧下、1600℃までの温度
で造型する。
本発明の方法で回転式シールを製造するにあた
つて使用される有機樹脂結合剤には、例えば、エ
ポキシ樹脂、パラフイン、アクリル酸エステル樹
脂、ポリスチレン樹脂等があげられる。
本発明で使用される炭素繊維は、例えば、直径
が約0.00035インチ(約0.0089mm)、長さが約
0.00035インチ(約0.0089mm)から約0.0070インチ
(約0.198mm)のもの、あるいは直径が約0.00036
インチ(約0.00914mm)、長さが約0.00036インチ
(約0.00914mm)から約0.0072インチ(約0.183mm)
程度のもので、従つて長さと直径の割合の平均値
はいずれも1〜20にある。ただし、実際に使用さ
れる炭素繊維は、長さと直径の割合の平均値が1
〜20であれば、直径と長さは上記のもの以外でも
使用可能である。この炭素繊維の具体的な物品の
例としては、粉砕WDF黒鉛フエルトと粉砕WCA
黒鉛布(いずれもユニオンカーバイド社(Union
Carbide Corporation)製品の商品名)があげら
れる。
本発明の実施に当つては、摩耗性シーラント組
成物は、まず、粉末ケイ素、炭素布、結合剤を混
合して製造する。この乾燥した混合物は結合剤の
活性化処理をして予備成形品に変換する。次に、
この予備成形品は離型剤で処理され、且つ、この
成型品で適合するように設計された鋳型の中に入
れ、減圧下で加熱するが、その間型の中は粉末ケ
イ素を溶融状態に維持するのに十分な温度に保ち
その位置で、非酸化性雰囲気下、炭素繊維と溶融
ケイ素の相互反応を起させる。
予備成形品の構造は、粉末ケイ素と炭素繊維の
混合成形に使用する結合剤の性質によつて変化す
る。経験によれば、大低の場合予備成形品は、混
合物を鋳型に入れて希望の形状にプレスして製造
する。従つて、予備成形品の製造に使用する鋳型
の空洞は、普通最終的な機械造型回転式シーラン
ト材料の製造に使用する型の空洞と同じ形にす
る。
予備成形品を機械造型回転式シーラント材料に
変換するために使用する型の内面処理用離型剤の
適当なものとして、例えば、窒化ホウ素等があげ
られる。鋳型を加熱する速度によつて、5分ない
しそれ以下から30分ないしそれ以上の時間を要し
て、予備成形品が機械造型回転式シーラント材料
に変換されることが判明している。温度は、1500
〜1800℃の範囲が用いられ、圧力は0.01〜2000ト
ルの範囲、望ましくは、0.1〜100トルの減圧で良
結果が得られている。
予備成形品の組成によつて、出来上りの機械造
型回転式シーラントの密度は1〜2の範囲とな
る。最初に72〜70(重量)%の粉末ケイ素と28〜
30(重量)%の炭素繊維を含有する混合物を使用
することによつて、回転シーラントの密度が、
1.1〜1.3の範囲にある場合は、満足なシーラント
特性を与える好適な摩耗性特性を得ることができ
る。
本技術分野の専門家の本発明の実施を容易にす
るため、次に実施例を説明するが、これは決して
この発明を限定するためのものではない。実施例
中に記載する「部」はすべて(重量)部を示す。
実施例 1 圧力3000lb/in2(211Kg/cm2)で粉砕した直径
が約0.00035インチ(約0.0089mm)、長さが約
0.00035インチ(約0.0089mm)から約0.0070インチ
(約0.198mm)、長さと直径の割合の平均が1〜20
の炭素繊維(粉砕ユニオン・カーバイド社製
WDFフエルト)0.5部と、80メツシユの粉末ケイ
素1部とパラフインろう0.1部の混合物を乾燥状
態で混合し、100℃に10分間加熱した後再混合し
た。この混合物を7/8インチ×1/8インチ(2.2cm
×0.3cm)の空洞のある鋳型に入れて、3000lb/
in2(211Kg/cm2)に圧縮して予備成形品を製作
し、出来上つた円板は次に約7/8インチ×1/8イン
チ(2.2cm×0.3cm)の空洞のある窒化ホウ素で処
理した鋳型に入れた。この予備成形品は、圧力を
0.5トルに保持しながら20分間1500℃に加熱し、
冷却後上記円板を取り出した。この円板は硬質、
多孔性で、のこ刃で容易に切断できた。
実施例 2 圧力15000lb/in2(1055Kg/cm2)で粉砕した直
径が約0.00036インチ(約0.00914mm)、長さが約
0.00036インチ(約0.00914mm)から約0.0072イン
チ(約0.183mm)程度のもので、従つて長さと直
径の割合の平均値は1〜20にある炭素繊維(粉砕
ユニオン・カーバイド社製WCA布)1.8部と、
200メツシユ粉末ケイ素4.7部とエポキシ樹脂0.6
部を混合し、これを1.5インチ×1.7インチ×0.125
インチ(3.8cm×4.3cm×0.3cm)の空洞のある型に
入れて100℃で30分間3000lb/in2(211Kg/cm2
に圧縮して予備成形品を製造した。出来上つた板
を型から取り出し、次に、炭化ケイ素面に予備成
形品を固定するための0.1部のエポキシ樹脂を含
有する前に機械造型した炭化ケイ素回転シール裏
張上に配置した。この一体化物は、次に窒化ホウ
素で処理した鋳型中に入れて、圧力を、100トル
に維持しながら20分間温度1550℃でブレンドし、
冷却後上記寸法の接着された炭化ケイ素裏張板を
鋳型から取り出した。この板は炭化ケイ素裏張に
ケイ素結合で強固に接着された剛体で、しかも多
孔性でのこ刃で容易に切断された。
上記の実施例は、本発明の回転式シーラントを
製造するのに用いられる数多くの方法の中の極く
一部に限られたものであるが、これらの実施例に
先立つて説明したように、もつと広範囲の種類の
炭素繊維、結合剤、粉末ケイ素の混合物の予備成
形品の型に基いて、より広範囲の種類の回転式シ
ーラントが製造できることは理解すべきである。
本発明には、特許請求の範囲以外に次のような
実施態様がある。
(1) 粘結剤がパラフインろうである特許請求の範
囲記載の方法。
(2) 炭素繊維が炭素フエルト布から得られる特許
請求の範囲記載の方法。
(3) 粉末ケイ素の平均直径が25〜200ミクロンで
ある特許請求の範囲記載の方法。
(4) 長さの直径に対する割合が平均1〜20の炭素
繊維20〜40(重量)%と、平均直径が25〜200
ミクロンの粉末ケイ素60〜80(重量)%との反
応により生成された物質を含む機械造型の容易
な密度1.1〜1.3の回転式シーラント用材料。た
だし、この反応により生成された物質の主体は
SiCであるが、シーラント用材料は必ずしも
SiCのみで構成されるものではない。
(5) 第4項記載のガスタービンエンジン用シーラ
ント。
(6) 第4項記載の航空機エンジン用シーラント。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転式シーラント用材料として (1) 平均粒径が25〜200ミクロンの範囲にある粉
    末ケイ素60〜80(重量)%と、長さの直径に対
    する割合が平均1〜20の炭素繊維20〜40(重
    量)%および該混合物重量に対し5〜20(重
    量)%の有機結合剤を混合し、 (2) 該混合物(1)を100℃までの温度3000lb/in2
    (211Kg/cm2)までの圧力で成形して予備成形品
    を製作し、 (3) 該予備成形品(2)を減圧下1600℃までの温度で
    造型する、 ことを特徴とする回転式シーラントに有効な成形
    摩耗性材料の製造方法。
JP8676677A 1976-12-09 1977-07-21 Method of manufacturing forming abraisive material for use in rotary sealant Granted JPS5372287A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US05/748,931 US4150998A (en) 1976-12-09 1976-12-09 Rotary sealant abradable material and method for making

Publications (2)

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JPS5372287A JPS5372287A (en) 1978-06-27
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8676677A Granted JPS5372287A (en) 1976-12-09 1977-07-21 Method of manufacturing forming abraisive material for use in rotary sealant

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JP (1) JPS5372287A (ja)
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