JPH07109162B2

JPH07109162B2 - 回転式ラビリンスシール部材用耐摩耗性、研削性レーザ彫刻セラミック乃至金属炭化物表面

Info

Publication number: JPH07109162B2
Application number: JP63167853A
Authority: JP
Inventors: ジョン・エリック・ジャクソン; ノーマン・ルイス・バルマー
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH0219603A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ガスタービンエンジンにおける回転シールの
ような、静止部材と回転部材との間のガスシールに関す
るものであり、特にはガスタービンエンジンに対する、
ナイフエッジのようなブレードチップにおけるラビリン
ス型ガスシールに関する。

発明の背景ガスタービンエンジンにおいては様々の回転シールが使
用されている。そのような回転シールは一般に、回転部
材と、狭いギャップを横切ってそれと協動する別の静止
部材とを含む型式のものである。そうしたシールは、幾
つかの場合、シールの各側の室内の圧力差を維持するた
め静止部材と回転シャフト乃至ドラムとの間で使用され
る。例えば、一つの型式のガスタービンエンジンにおい
ては、複数列の回転子ブレードが作動媒体ガス用の流路
を横切って回転軸から半径方向外方に伸延している。そ
れに隣り合って、複数列の固定子ベーンが固定子ケース
或いはシュラウドから該流路を横切って半径方向内方に
伸延している。幾つかの型式においては、固定子ベーン
は固定子ケースから内方に片持ち梁方式で支持されてい
る。ベーンは、作動ガスを隣り合う回転子ブレードに向
けて或いはそこから離れる方向に差し向けるべく位置づ
けられている。固定子はブレードの各列におけるブレー
ドのチップを周回する封止表面を有しそして片持ち梁方
式固定子ベーン型式においては回転子には各固定子ベー
ンにおける固定子ベーンのチップを周回する封止表面が
設けられる。

各列におけるブレード或いはベーンのチップと対応する
封止表面との間の間隙が増大するにつれて、相当量の作
動媒体ガスがブレード及び／或いはベーンのチップ周囲
に逃散し、空気力学的効率を低減する。更に、間隙が増
大するにつれ、追加量の作動媒体ガスがブレード或いは
回転子の下流端から上流端へとチップ周辺を軸線方向に
漏出する。

従って、上記間隙を最小限にすることが所望される。し
かし、始動時、熱膨張、高速回転等の最中に起こる様々
の寸法変化に対処することもまた必要である。一般に、
これら条件下で、特にエンジン始動中部品の幾らかの磨
損が起こる。

従来技術一層好ましい状態は、チップ乃至ナイフエッジが摩耗を
持続せずに相当する封止表面に溝を切り込むことである
ことが知られている。米国特許第4,238,170及び4,239,4
52号はブレードのチップを取り囲む内周溝を備えた固定
子乃至シュラウドの封止表面を提供するが、この構成は
整合の困難さを呈すると同時に固定子乃至シュラウドに
対するブレードの熱誘起軸方向変位を吸収出来ない。

様々の回転シール構成例が文献に開示されており、ここ
では回転部材が、充填ハニカム、多孔質金属、脆性セラ
ミック等のようなもっと軟質の例えば被研磨性の協動部
材中に通路を創成する即ち切り込み或いは研削乃至研磨
により形成する。これら構成の幾つかにおいて、協動部
材の不十分な封止作用或いは把持作用が生じる可能性が
あることが見出された。他のこうした構成において、被
研磨性部材の局所的ホットスポット或いは焼けが生じる
危険がある。被研磨性部材を使用するシールの例は、米
国特許第3,068,016;3,481,715;3,519,282;3,817,719;3,
843,278;3,918,925;3,964,877;3,975,165;4,377,371及
び4,540,336号に開示される。被研磨性シールは、熱的
な急変や衝撃負荷が存在するときフレーク状の剥離を生
じる即ち磨損するようになっており、ブレードチップを
シールに衝突せしめる。米国特許第4,377,371号は研磨
性シールとして使用されるある種の材料がシール表面に
おけるクラックの存在により急速に進行する大規模スポ
ーリングを受け易いことを指摘し、そしてシール表面に
微細な微小亀裂のネットワークを創成するためにレーザ
ビームの使用によるシール表面のグレージングを開示し
ている。AIAA/SAE/ASME第16回共同推進会議AIAA−80−1
193においてI.E.Sumner等により提出された論文「ガス
タービンエンジンに対する改善された耐久性のプラズマ
溶射セラミックコーティング」において、分割されたレ
ーザ走査コーティングは乏しい性能しか示さないことが
報告されている。

英国特許第853314及び1008526号は回転子或いは固定子
シュラウドとのシールを与えるために先端にリブを形成
したタービン或いはコンプレッサブレードを開示し、リ
ブ或いは協動するシール表面は摩耗すると取り替え自在
とされている。米国特許4,148,494号はニッケル乃至ニ
ッケル含有合金の電着マトリックスに先端から突出する
研削性粒子例えばボラゾン（Borazon）を埋入して成る
研削性チップを具備するガスタービンブレード或いはベ
ーンを開示する。この特許に記載される型式の研削性チ
ップは製造困難でありそして極めて高価につく。米国特
許第3,339,933号は結着アルミナで被覆されたブレード
歯を開示し、これは協動するハニカム部材中に突入して
シールを形成する。米国特許第3,537,713号は、モリブ
デン或いはアルミ化ニッケルのような硬質保護材料で被
覆された内方突出歯を有する回転スリーブを開示し、こ
れは静止した協動部材上の耐摩擦性材料を変位せしめて
交互する突起と溝とを形成する。

発明が解決しようとする課題これら先行技術はいずれも、ラビリンスシールを形成す
るに際して封止表面に切り込むのに適した切削能を不足
しており且つ耐摩耗性及び耐食性を欠き、高性能シール
を生成し得なかった。。

発明の目的本発明の目的は、タービン或いはコンプレッサ等の回転
シールにおいて封止表面に切り込むための優れた切削能
を有する耐摩耗性コーティングで被覆された歯、リブ或
いはナイフエッジを提供する安価な技術を確立すること
である。

発明の概要本発明に従えば、封止用表面と協動するように設計され
た、タービンブレード、コンプレッサブレード、ファン
ブレード、インペラ、固定子ベーン、ディフューザ、シ
ュラウド、スポイラー、スペーサ等のチップにレーザに
より形成された凹部を有する耐摩耗性セラミック乃至金
属炭化物コーティングが形成されて、封止用表面に切り
込むことの出来るレーザ彫刻された耐摩耗性切削用表面
を提供する。

ここで「レーザ彫刻」とは、レーザエネルギーにより表
面に多数の凹み模様を刻印する技術を云う。

ここで「セラミック乃至金属炭化物コーティング」と
は、セラミック一般、硬質金属、金属炭化物、超硬合
金、セラミック、金属炭化物等と高融点金属との混合物
その他の耐摩耗性材料の被覆体を総称する。

本発明の一つの特定具体例においては、チップには、本
発明のレーザ彫刻された耐摩耗性切削用表面で被覆され
そしてラビリンスシールを提供するよう封止用表面中に
切り込むよう設計された一つ以上のナイフエッジ、歯或
いはリブが形成される。本発明により創成されるレーザ
彫刻表面は耐摩耗性及び耐食性でありそして最小限の熱
発生でもって協動する封止用表面に切込むことが出来、
以って被被覆部材或いは協動封止用部材の物理的性質の
劣化及び熱による反りの恐れを最小限とすることが出来
る。

レーザ彫刻表面の切削能力は、切削エッジの集合体とし
て働く隆起したランド帯域に由るものと信ぜられる、更
に、ランド帯域間の凹みは、切削中細かい切削破片を受
取りそしてタービンが降温しそしてチップが封止用表面
から引っ込むときそれを放出することにより切削能を向
上すると信ぜられる。

レーザの作動態様に依存して、ランド帯域は、元のコー
ティング材料の一部でありうるし、或いは凹み内で溶融
せしめられ、周囲に投げ上げられ或いは周囲に押しやら
れそして凹みの縁片に沿って最配置或いは堆積された
（以下この状況を再付着と云う）材料により元の表面上
方に累積される材料から構成されることもある。再付着
材料は、代表的に、コーティング本体とは異なったミク
ロ組織と性質を有する。顕微鏡写真から、本発明におけ
るセラミック或いは金属炭化物コーティング表面にもた
らされた組織的な及び／或いは形態的変化、例えばレー
ザ処理後のコーティング表面の外観変化を見ることが出
来る。

先行技術には、ラビリンスシールの形成において協動す
る部材と接触しそしてそこに切り込むよう設計された部
材の接触表面にセラミック或いは金属炭化物コーティン
グを先ず結合しそして後レーザ彫刻により複数のレーザ
形成凹みとその結果として生じる凹み周辺の再付着材料
を形成して接触表面上に一様な切削表面を提供すること
を含む本発明概念を開示するものは見出せない。

発明の具体的説明第１図は、先端にナイフエッジ11を有するタービンブレ
ード10を例示する。タービンブレード10は回転子12上に
取り付けられそして封止用表面としての固定子13に向け
伸延する。第１図に示されるような新しい或いは改造さ
れた未運転エンジンに対する冷温条件においては、ナイ
フエッジ11は固定子13と丁度接するかしないかの所にあ
り、他方第２図に示されるようにタービンが設計速度に
まで加速されるにつれナイフエッジは固定子13と接触し
そしてそこに切り込んでいく。設計速度において、第３
図に示すように、ナイフエッジは固定子に切り込まれた
溝14から幾分後退する。第４図は、１回以上運転された
冷い状態のエンジンにおける封止用表面13に対するナイ
フエッジ11の関係を例示する。

第５図は、チップ21を有するタービンブレード20を例示
し、ここでもタービンブレード20は回転子12上に取り付
けられそして封止用表面としての固定子13に向け伸延す
る。第５図に示されるような新しい或いは改造されたそ
して未運転エンジンに対する冷温条件においては、チッ
プ21は固定子13と丁度接するかしないかの所にあり、他
方第６図に示されるようにタービンが設計速度にまで加
速されるにつれチップは固定子13と接触しそしてそこに
切り込んでいく。設計速度において、第７図に示すよう
に、チップは固定子に切り込まれた溝22から幾分後退す
る。第８図は、１回以上運転された冷い状態のエンジン
における封止用表面13に対するチップ21の関係を例示す
る。

ナイフエッジ11及びチップ21の表面には、セラミック或
いは金属炭化物コーティング15及び23がそれぞれ形成さ
れる。コーティングは後述の態様で被覆されそしてレー
ザ彫刻されて後述するようなレーザ形成凹み模様を創成
する。任意の適当なセラミックコーティング或いは金属
炭化物コーティングがナイフエッジ11或いはチップ21に
被覆されうる。例えば、炭化タングステン及び炭化タン
グステンとコバルト、ニッケル、クロム、鉄等及びこれ
ら金属の混合物との合金及び或いは混合物が使用されう
る。加えて、炭化チタン、タングステン−チタン炭化物
及び炭化クロムもまた有用である。上記のような炭化物
は、単独で或いはコバルト、クロム、タングステン、ニ
ッケル、鉄或いは他の適当な金属と混合して若しくは合
金化して使用されうる。セラミックコーティングとして
は、アルミナ、アルミナとチタニアとの混合物、クロミ
ア、クロミアとアルミナとの混合物、マグネシアと混合
されたジルコニア等が挙げられる。例示としては、本件
出願人により製造されそして販売される次のコーティン
グ組成物がコーティング15及び23を設けるのに使用され
うる好適例である： LC1B 65重量％炭化クロム（92重量％クロム、８重量％炭素）
と35重量％ニクロム（80重量％ニッケル及び20重量％ク
ロム）を含有するコーティング LCO−17 10重量％アルミナと90重量％コバルト合金（54重量％C
o,25重量％Cr,10重量％Ta,7.5重量％Al,0.8重量％Y,0.7
重量％Si及び２重量％Ｃ含有）を含有するコーティング LW1N−40 82重量％Ｗ、14重量％Co及び４重量％Ｃを含有するコー
ティング UCAR 24−Ｋ窒化チタンのコーティング LZ−4B ８重量％マグネシア及び92重量％ジルコニアを含有する
マグネシア安定化ジルコニアを含有する混合物 LTB−８ LCO−22のコーティング上にLCO−35コーティングを被覆
し更にLZ−4Bコーティングを被覆セラミック或いは金属炭化物コーティングは爆発銃プロ
セス或いはプラズマコーティングプロセスのような熱溶
射（サーマルスプレイ）法によりナイフエッジ11及びチ
ップ21の金属表面に被覆される。爆発銃プロセスは周知
でありそして米国特許第2,714,563、4,173,685及び4,51
9,840号に詳しく記載されている。この方法では、酸
素、アセチレン及び窒素が被覆物質装填物、例えばセラ
ミック、金属炭化物或いは金属粉末とともに銃の銃身に
給送される。気体混合物は着火されそしてその結果発生
する爆発波が粉末を約2400ft（731.5m）／秒まで加速し
同時にそれをその融点近傍或いはそれ以上に加熱する。
一定圧力条件下での酸素−アセチレン混合物の最大自由
燃焼温度は、約45％アセチレンにて起こりそして約3140
℃である。しかしながら、燃焼が実質上一定容積におい
て起こる爆発のような条件下では温度は恐らく4200℃を
越えるので大半の材料をこのプロセスにより溶解するこ
とが出来る。

銃身は基材に照準されそして融点における或いはその近
傍の或いはそれを越える温度における粉末が基材に付着
される。各爆発毎に銃身は窒素で掃気される。このサイ
クルが１秒間に約４〜８回繰返され各噴射粉末は約25mm
直径で数ミクロン厚の円形状コーティングの付着をもた
らす。コーティング全体は、多くの重なり合う円形コー
ティングにより生成され、各円形コーティングは個々の
粉末粒子に対応する多くの重なり合った薄いレンズ状粒
子或いは縦長の平板状粒子から構成される。重なり合う
円は厳密に制御されて比較的平滑なコーティングを生成
する。

ナイフエッジを被覆するためのプラズマ技術は従来から
実施されており、米国特許第3,016,447、3,914,573、3,
958,097、4,173,685及び4,519,840号等に記載されてい
る。プラズマコーティング技術においては、銅アノード
とタングステンカソードとを具備するプラズマトーチが
通常使用される。アルゴン或いは窒素或いはこれらと水
素乃至ヘリウムとの混合物のような気体がカソードの周
囲をそして絞りノズルとして作用するアノードを通して
噴射せしめられる。通常高周波放電により点弧される直
流アークが電極間に維持される。使用されるアーク電流
及び電圧は、アノード／カソード設計、気体流量及び気
体組成により変わる。使用電圧は、トーチの型式並びに
作動パラメータに依存して約５〜80kWの範囲で変動す
る。

気体プラズマがアークにより発生し、これは自由電子、
イオン化原子、並びに僅かの中性原子及び窒素或いは水
素が使用されているときには未解離２原子分子を含有す
る。最も従来型式のトーチを使用してのプラズマガス速
度は亜音速であるが臨界出口角度を備える収斂或いは未
広ノズルを使用しすると超音速の発生が可能である。プ
ラズマの温度は50,000゜F（27,760℃）を越えよう。セ
ラミックコーティング粉末或いは金属炭化物コーティン
グ粉末がプラズマ流れ中に導入される。コーティング粉
末はプラズマ中で溶融しそして基材に衝突せしめられ
る。プラズマコーティング法は爆発銃法（Ｄ−銃法）よ
りはるかに高い温度を使用しそして連続方式である。他
方、爆発銃法は間欠的でありそして非連続方式である。

プラズマ法或いはＤ−銃法何れかにより被覆されるコー
ティングの厚さは、0.5〜100ミル（0.013〜2.54mm）、
好ましくは２〜15ミル（0.051〜0.381mm）の範囲をとり
得る。

ナイフエッジ或いはその他の切削表面へのコーティング
の付着に続いて、ナイフエッジ等の表面上に結合された
生成セラミック乃至金属炭化物コーティングは、その後
のレーザ彫刻模様の適用の為の一層均一な表面を与える
為にダイアモンド砥石車で研削されうる。被覆表面の寸
法制御以外には、ここで記載する部品に対しては研削段
階は通常必要とされない。

セラミック或いは金属炭化物コーティングは、コーティ
ング表面上に適当な模様と深さのレーザ形成凹みとラン
ド帯域を生成する為にYAGのような固体型或いはCO₂のよ
うな気体型のパルスレーザを使用してレーザ彫刻され
る。レーザ形成凹みの深さは、凹みの底からそれを取り
巻くランドの上端まで測定するものとして、数ミクロン
以下から120〜140ミクロン（3.05〜3.56mm）以上までに
も及ぶ範囲、例えば２〜200ミクロン（0.051〜5.08m
m）、好ましくは20〜100ミクロン（0.508〜2.54mm）の
範囲で変化されうる。平均直径は、1.0〜12ミル（0.025
4〜0.305mm）、好ましくは2.5〜10ミル（0.064〜0.254m
m）の範囲をとりうる。各凹みの平均直径及び深さは、
レーザパルスのエネルギー量とパルス長さにより制御さ
れる。レーザ形成凹み間の間隔は、レーザ燃焼速度並び
にレーザ表面と被覆表面との間での相対運動量により制
御される。単位直線インチ（2.54cm）当りのレーザ形成
凹みの数は代表的に、80〜800、好ましくは100〜400に
及ぶ。

広く様々のレーザ機械がセラミック或いは金属炭化物コ
ーティングに凹みを形成するのに利用しうる。一般に、
極めて広範囲のジュール熱／パルス、パルス時間及び作
動周波数を提供しうるレーザが入手しうる。従って、こ
こで記載する表面形態を創出するに適当なレーザ及び作
動条件を選択するのに問題はない。

レーザ彫刻後のセラミック或いは金属炭化物コーティン
グの表面は、一群のランド帯域と、コーティングがレー
ザパルスにより衝突されるとき、（ａ）僅かの材料の蒸
発及び幾つかの場合（ｂ）追加材料の溶融、移動及び再
配置（再付着）により形成される微小くぼみ或いはセル
の形態の凹みを含む。再付着材料が存在する場合、それ
は元のコーティングとはかなり異なっていることが見出
された。一般に、それは、元の材料より高密度で且つ多
孔性が少なく、そして異なった原子構造、例えばコーテ
ィングそのままでは別々の相として出現するが、レーザ
処理による改質後は単一相を形成するアルミナ−チタニ
ア混合物を有しうる。ランド帯域は、元のコーティング
材料であれ各凹みの周辺の隆起として形成された再付着
材料であれ、微小切削エッジを構成し、これらが固定子
表面に結着された研磨性材料或いはハニカム構造体中に
切り込むのに好適の研削性能を有する。再付着材料の厚
さは、元のコーティングの表面から測定したとして、全
凹み深さの10〜40％、好ましくは20〜30％の範囲をとり
うる。凹みは表面積の10〜90％、好ましくは50〜90％を
占める。対応する好ましいランド面積は10〜50％であ
る。

凹みはセラミック或いは金属炭化物コーティングにおい
て無秩序なパターンで形成される。凹み間の平均中心間
距離は実質上一定である。

以下、実施例を例示する。次の表示及び略号は次の内容
を表わす：Ｄ−銃コーティング方法セラミック或いは金属炭化物粉末を窒素、酸素及びアセ
チレンと共に銃身に装填し、これを爆発させて約6000゜
F（3316℃）の温度を発生せしめ、セラミック或いは金
属炭化物粉末を溶融しそしてそれを基材に向け噴射す
る、セラミック或いは金属炭化物コーティングを基材に
被覆する爆発銃方法プラズマコーティング方法セラミック或いは金属炭化物粉末を不活性ガス特にはア
ルゴンを横切って電気アークを確立することにより形成
されたイオン化気体のプラズマ中に注入することにより
セラミック或いは金属炭化物コーティングを基材に連続
的に被覆する技術。セラミック或いは金属炭化物粉末は
50000゜F（27760℃）も達する動作温度となるプラズマ
に連続的に給送される。粉末はプラズマ中で加熱されそ
して膨張ガスと共に加速されそして基材に差し向けられ
る。ここで、粉末は冷却され、凝結しそして基材に結着
する。

スクリーンサイズ単位直線インチ（2.54cm）当たりの凹みの平均数 LW1N−40 82重量％Ｗ、14重量％Co及び４重量％Ｃを含有するコー
ティング実施例回転ラビリンスシールの回転部材を構成する８個のナイ
フエッジシール試片を、ナイフエッジを60メッシュAl₂O
₃を用いてグリットブラスチングすることにより被覆の
ための準備処理をした。Al₂O₃グリットは、５インチ（1
2.7cm）の投射距離においてナイフエッジに照準を合わ
せた1/4インチ（6.35mm）内径のAl₂O₃ノズルを使用する
加圧投射装置を通して15psi（14.5kg/cm²）の圧力下で
2.1Ib（953g）／分の流量で合計約32秒間投射された。
ナイフエッジのグリットブラスト処理後の表面は105Ra
の粗さを有した。ナイフエッジ試片を、28％アセチレ
ン、28％酸素及び44％窒素のガス組成、11ft³（0.31
m³）／分のガス流量及び54g/分の粉末供給量でもって作
動する爆発銃の使用によりLW1N−40で被覆して0.005〜
0.008インチ（0.13〜0.20mm）の被覆厚さを与えた。

被覆済みナイフエッジシール試片のうちの６個をレーザ
ビームがナイフエッジ表面に直角となるようにして両面
をレーザ彫刻することにより処理した。レーザ条件は、
0.010〜0.006インチ（0.25〜0.15mm）範囲のレーザ形成
凹み直径（これは100〜140のスクリーンサイズに相当す
る）を与えるようなものとした。加えて、レーザ彫刻は
50〜70ミクロンの凹み深さを与えるよう設定された条件
下で実施された。レーザは59Wの電力、145μ秒のパルス
期間及び1000Hzの周波数で作動された。パルス当たりの
エネルギー量は約0.059ジュールであった。形成された
凹みは50μｍの深さを有し、単位インチ（2.54cm）当た
り平均130個凹み数のスクリーンサイズを有した。従っ
て、凹みの平均直径は0.0077インチ（0.20mm）（1/13
0）であった。従って、この場合、凹みは表面積の約79
％を占めそしてランド面積は残りの21％を占めることに
なる。

彫刻後、実際の凹み深さ及び直径を確認し、再付着材料
の存在及び不存在を調べそして彫刻の全体的状態を検査
するために、金属組織学的手法によりまた走査型電子顕
微鏡（SEM）を用いてマクロ及びミクロ組織解析を行な
った。元のコーティング表面から凹みの底までの平均凹
み深さは45.6μｍであり、再付着材料の上面から凹みの
底までの平均凹み深さは73.6μｍであることが判明し
た。再付着材料の平均厚さは23.8μｍとして測定され
た。深さ及び厚さ測定に当たり、ザイス（Zeiss）金属
顕微鏡を使用した。

顕微鏡観察において、第９図に示すようにインジウムレ
プリカによる120倍拡大下でレーザ形成凹みの実質上一
様な分布と各凹みに沿っての再付着材料の存在が観察さ
れた。加えて、個々の凹み列間に元のコーティングが見
られた。第10図に示した560倍に拡大した個々の凹み形
態の観察の結果、レーザ彫刻凹み周囲に沿っての再付着
材料の存在とその周囲での元のコーティングの存在が見
られた。

６つのレーザ彫刻ナイフエッジ試片を周囲温度条件にて
試験した。この試験において、ナイフエッジは950ft（2
89.6m）／秒のエッジ速度で回転せしめられそして0.002
インチ（0.01mm）／秒の速度で弧状封止用表面中に突入
せしめられた。それにより、封止用表面には、30秒試験
では0.06インチ（0.15mm）の溝が形成されそして15秒試
験では0.030インチ（0.08mm）の溝が形成された。

発明の効果セラミック等の高耐食性及び耐摩耗性の被覆表面にレー
ザにより多数の凹みを形成することにより優れた研削作
用を発現させ、従来より優れたシール形成技術を確立す
るのに成功した。これは、最小限の熱発生でもって協動
する封止用表面に切り込むことが出来、以って被被覆部
材或いは協動封止用部材の物理的性質の劣化及び熱によ
る反りの恐れを最小限とする。ランド帯域間の凹みは、
切削中細かい切削破片を受取りそしてタービンが降温し
そしてチップが封止用表面から引っ込むときそれを放出
することにより切削能を向上する。こうして高品質回転
シールの作成に成功した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、新しいエンジンの低温状態に対するナイフエ
ッジを有するタービンブレードと封止用表面との相対位
置を示す部分断面図である。第２図は、エンジンが設計速度に向け加速されるに際し
てのナイフエッジを有するタービンブレードと封止用表
面との相対位置を示す部分断面図である。第３図は、エンジンが設計速度で運転されているときの
ナイフエッジを有するタービンブレードと封止用表面と
の相対位置を示す部分断面図である。第４図は、エンジンが低温状態になったときのナイフエ
ッジを有するタービンブレードと封止用表面との相対位
置を示す部分断面図である。第５、６、７、及び８図は、チップを有するタービンブ
レードと封止用表面との相対位置を第１〜４うに対応し
た状態で順次示す部分断面図である。第９図は、本発明に従って生成されたレーザ形成表面の
粒子構造を示す120倍拡大の顕微鏡写真である。第10図は、第９図の個々の凹みの粒子構造を示す560倍
拡大の顕微鏡写真である。 10、20:タービンブレード 11:ナイフエッジ 12:回転子 13:封止用表面（固定子） 14、22:溝 15、23:コーティング 21:チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−252689（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224221（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−58342（ＪＰ，Ａ) 特公昭49−13810（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１部材と第２部材とを含み、第１部材は
第２部材と協動するチップを有する少なくとも一つのシ
ール歯を含み、チップにはそれに結合したセラミック又
は金属炭化物からなるコーティングが設けられ、以って
第１部材と第２部材との間でガス流れを阻止するように
した回転ガスシールにおいて、セラミック又は金属炭化
物からなるコーティングが複数のレーザ形成凹みを有
し、そして第２部材に切り込むことの出来る耐摩耗性切
削用表面を提供することを特徴とする回転ガスシール。
【請求項２】封止用表面と協動してシールを形成するべ
く適応されたチップ表面を具備し、チップ表面にはセラ
ミック又は金属炭化物からなる被覆が設けられたタービ
ン又はコンプレッサブレードにおいて、セラミック又は
金属炭化物からなるコーティングが複数のレーザ形成凹
みを有し、そして第２部材に切り込むことの出来る耐摩
耗性切削用表面を提供することを特徴とするタービン又
はコンプレッサブレード。
【請求項３】チップに第２部材に対して該チップの移動
方向に突出する少なくとも１つのナイフエッジが形成さ
れ、ナイフエッジの表面がそこに結合されたセラミック
又は金属炭化物からなる被覆及び該被覆の表面に形成さ
れた複数のレーザー形成凹みを有する特許請求の範囲第
１又は２項記載のシール又はタービン若しくはコンプレ
ッサブレード。
【請求項４】レーザ形成凹みの形成前のコーティング厚
さが0.5〜100ミル（0.0127〜2.54mm）である特許請求の
範囲第１〜３項のいずれか一項記載のシール又はタービ
ン若しくはコンプレッサブレード。
【請求項５】凹みが隣り合う凹み間で実質上一様な間隔
を有する無秩序パターンをなして形成される特許請求の
範囲第１〜４項のいずれか一項記載のシール又はタービ
ン若しくはコンプレッサブレード。
【請求項６】レーザ形成凹みのスクリーンが1cm当たり3
1〜315凹み数（線インチ当たり80〜800凹み数）の範囲
にある特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一項記載の
シール又はタービン若しくはコンプレッサブレード。
【請求項７】レーザ形成凹みが表面の50〜90％を占めそ
して凹み間のランド帯域が表面の残りの50〜10％を占め
る特許請求の範囲第１〜６項のいずれか一項記載のシー
ル又はタービン若しくはコンプレッサブレード。