(57)【要約】【課題】ろう付によって作製することができ、従来よりも羽根とシュラウドとの接合強度の高いクローズドインペラ及びその製造方法を提供する。【解決手段】クローズドインペラ１は、アルミニウム合金からなり、ハブ部２１と、ハブ部２１から突出した羽根部２２と、を備えたインペラ本体２と、羽根部２２を覆うシュラウド３と、を有している。羽根部２２とシュラウド３とは、羽根部２２とシュラウド３との間に介在するろう付継手４によって接合されている。また、シュラウド３は、アルミニウム合金からなる心材３１と、心材３１上に配置され羽根部２２に対向する最表面３３に存在するろう材層３２と、を備えたブレージングシート３０である。【選択図】図１
2020094503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、
前記羽根部を覆うシュラウドと、
前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有し、
前記シュラウドは、
アルミニウム合金からなる心材と、前記心材上に配置され前記羽根部に対向する側の最表面に存在するろう材と、を備えたブレージングシートである、クローズドインペラ。
【請求項２】
前記ろう付継手の接合強度は１５０ＭＰａ以上である、請求項１に記載のクローズドインペラ。
【請求項３】
前記ろう付継手は、Ｍｇ：０．２５質量％以上を含有するアルミニウム合金からなるろう材を有している、請求項１または２に記載のクローズドインペラ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のクローズドインペラの製造方法であって、
前記インペラ本体を準備し、
Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金からなる心材と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、２０〜２１５μｍの厚みを有し、最表面に配置されたろう材層と、を備えたブレージングシートを準備し、
前記ブレージングシートに成形加工を施して前記ろう材層を前記羽根部に対向する表面に配した前記シュラウドを作製し、
不活性ガス中において、フラックスを用いずに前記シュラウドの前記羽根部に対向する表面と前記インペラ本体の前記羽根部とをろう付する、クローズドインペラの製造方法。
【請求項５】
前記ブレージングシートは、Ｍｇ：０．３０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金からなる前記心材と、前記心材上に積層された前記ろう材層と、を有し、前記ろう材層の厚みＸ［μｍ］と前記心材中のＭｇ量Ｙ［質量％］とが下記式（１）または下記式（２）のいずれかを満たす、請求項４に記載のクローズドインペラの製造方法。
Ｙ≧Ｘ／１２０（但し、Ｘ≧３６）  ・・・（１）
Ｙ≧０．３０（但し、Ｘ＜３６）    ・・・（２）
【請求項６】
前記ブレージングシートは、Ｍｇ：０．８０質量％以上６．５０質量％未満を含有するアルミニウム合金からなり、前記心材と前記ろう材層との間に介在する中間材を有する、請求項４に記載のクローズドインペラの製造方法。
【請求項７】
前記中間材には、更に、Ｓｉ：２．０質量％以上１３．０質量％以下が含まれている、請求項６に記載のクローズドインペラの製造方法。
【請求項８】
前記ろう材層には、更に、Ｂｉ：０．００５０質量％以上０．０６０質量％未満が含まれている、請求項４〜７のいずれか１項に記載のクローズドインペラの製造方法。
【請求項９】
前記ろう付において、前記不活性ガスにより圧力を１〜１１００００Ｐａの範囲内に制御した状態で前記シュラウドと前記インペラ本体とを加熱してろう付を行う、請求項４〜８のいずれか１項に記載のクローズドインペラの製造方法。
【請求項１０】
前記ろう付を行った後、前記クローズドインペラに溶体化処理を行い、次いで、前記クローズドインペラに人工時効処理を行う、請求項４〜９のいずれか１項に記載のクローズドインペラの製造方法。
【請求項１１】
アルミニウム材からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、
アルミニウム材からなり、前記羽根部を覆うシュラウドと、
前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有し、
前記ろう付継手は、Ｍｇ：０．２５質量％以上を含有するアルミニウム合金からなるろう材を有している、クローズドインペラ。
【請求項１２】
アルミニウム材からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、アルミニウム材からなり、前記羽根部を覆うシュラウドと、前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有するクローズドインペラの製造方法であって、
前記インペラ本体と、前記羽根部を覆う前記シュラウドと、前記羽根部と前記シュラウドとの間に配置されたろう材とを備えた組立体を作製し、
不活性ガス中においてフラックスを用いずに前記組立体をろう付する、クローズドインペラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローズドインペラ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空気調和装置等に組み込まれる圧縮機として、流体を吸入する吸入口と、流体を吐出する吐出口と、を備えたケーシングと、ケーシング内に回転可能に保持されたインペラと、を備えた遠心圧縮機が用いられることがある。遠心圧縮機のインペラは、ケーシング内で回転することにより、吸入口から吸いこんだ流体を圧縮しつつ吐出口へ導くことができる。この種のインペラとして、ケーシングに保持されるハブと、ハブから突出した羽根と、羽根を覆うシュラウドと、を備えたクローズドインペラが知られている。クローズドインペラにおいては、ハブと、羽根と、シュラウドとによって囲まれた空間が流体の流路となる。
【０００３】
従来、クローズドインペラは、切削加工、精密鋳造またはろう付のいずれかの方法によって作製されている。切削加工においては、金属塊に切削加工を施すことにより、ハブ、羽根及びシュラウドを一体的に形成する。しかし、この場合には、切削加工を行うことができる範囲が加工装置や工具の構造に制約されるため、所望する形状のクローズドインペラを得られないことがある。
【０００４】
精密鋳造は、切削加工に比べてインペラの形状の制約は小さいものの、寸法の精度が低いという問題がある。そのため、精密鋳造で得られたクローズドインペラは、遠心圧縮機の運転効率の低下を招くおそれがある。また、例えば１００ｍｍ以下の直径を有する小型のインペラを作製しようとする場合には、石膏等の鋳型の材料が鋳造後に溶湯の流路に残留しやすい。更に、この鋳型の材料をインペラから排出することが難しく、製造コストが高くなりやすいという問題がある。
【０００５】
ろう付においては、機械加工等によって、ハブと羽根とが一体的に形成されたインペラ本体と、シュラウドとを別々に作製した後、両者をろう付によって接合する。そのため、切削加工によってハブ、羽根及びシュラウドを一体的に形成する場合に比べて形状の制約が小さい。更に、インペラ本体とシュラウドとを機械加工によって形成するため、精密鋳造に比べて各部品の寸法精度を高くすることができる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、略円盤状のディスクと、該ディスクに対向配置されるカバーと、前記ディスクと前記カバーとの間に設けられるブレードとを備えたインペラの製造方法において、カバー、ブレード及びディスクを特定の配置とした状態でろう付を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７４６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インペラを構成する金属としては、金属の中でも比重が低いアルミニウム合金が採用されることがある。アルミニウム合金を用いたクローズドインペラをろう付により作製しようとする場合には、ディップろう付と呼ばれる方法が採用されている。ディップろう付では、予め、機械加工等により、ハブと羽根とを備えたインペラ本体と、羽根を覆うシュラウドとを作製する。そして、羽根とシュラウドとの間に、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材粉末とバインダとを含むろう材ペーストを介在させつつインペラ本体にシュラウドを取り付けて組立体を準備する。この組立体を溶融したフラックス浴中に浸漬することにより、インペラ本体とシュラウドとをろう付する。ろう付後の羽根とシュラウドとの間には、ろう材を含むろう付継手が形成される。
【０００９】
クローズドインペラは、流体を高い効率で圧縮するため、ケーシング内で高速に回転する。また、クローズドインペラ内で流体が圧縮されると、クローズドインペラ内の圧力が上昇する。そのため、ろう付によってクローズドインペラを作製する場合には、ろう付継手の接合強度を高くする必要がある。
【００１０】
しかし、ディップろう付においては、フラックスとろう材との反応や、バインダの熱分解等によってガスが発生する。このガスがろう付時に溶融したろうに取り込まれると、ろう内に気泡が形成される。それ故、ディップろう付により形成されたろう付継手のろう材内には、前述したガスに起因するボイドが形成されやすい。そのため、アルミニウム合金からなり、ろう付によって作製されたクローズドインペラは、切削加工や精密鋳造によって作製されたクローズドインペラに比べて羽根とシュラウドとの接合強度が低いという問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ろう付によって作製することができ、従来よりも羽根とシュラウドとの接合強度の高いクローズドインペラ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、アルミニウム合金からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、
前記羽根部を覆うシュラウドと、
前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有し、
前記シュラウドは、
アルミニウム合金からなる心材と、前記心材上に配置され前記羽根部に対向する最表面に存在するろう材層と、を備えたブレージングシートである、クローズドインペラにある。
【００１３】
本発明の他の態様は、前記の態様のクローズドインペラの製造方法であって、
前記インペラ本体を準備し、
Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金からなる心材と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、２０〜２１５μｍの厚みを有し、最表面に配置されたろう材層と、を備えたブレージングシートを準備し、
前記ブレージングシートに成形加工を施して前記ろう材層を前記羽根部に対向する表面に配した前記シュラウドを作製し、
不活性ガス中において、フラックスを用いずに前記シュラウドの前記羽根部に対向する表面と前記インペラ本体の前記羽根部とをろう付する、クローズドインペラの製造方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
前記クローズドインペラにおけるシュラウドは、アルミニウム合金からなる心材と、前記羽根部に対向する最表面、つまり、シュラウドの内表面に存在するろう材と、を備えたブレージングシートである。そして、インペラ本体の羽根とシュラウドとが、ブレージングシートのろう材層に由来するろう材を備えたろう付継手を介して接合されている。このように、ブレージングシートからなるシュラウドを用いることにより、ろう付継手の接合強度をディップろう付によって形成された従来のろう付継手よりも高くすることができる。
【００１５】
この点を、前記の製造方法に即してより詳しく説明する。前記の製造方法においては、インペラ本体と前記特定のブレージングシートからなるシュラウドとを別々に準備した後、フラックスを用いずに両者のろう付を行う。ブレージングシートのろう材層は、心材上に保持されている。そのため、前記製造方法では、ディップろう付のように、ろう材を保持するためのバインダを使用する必要がない。
【００１６】
また、シュラウドを構成するブレージングシートの心材には、Ｍｇが含まれている。Ｍｇは、ろう付の初期段階において、ろう材層中を拡散してシュラウドの表面に移動する。また、ろう付が進行し、ろう材層が溶融した後は、溶融ろう中に溶出してシュラウドの表面に移動する。そして、心材中のＭｇ量及びろう材層の厚みを前記特定の範囲とすることにより、ろう付加熱中に、シュラウドの表面に十分な量のＭｇを供給し、Ｍｇによってシュラウド及びインペラ本体の表面に存在する酸化皮膜を破壊することができる。その結果、前記製造方法によれば、フラックスを用いることなくろう付を行うことができる。
【００１７】
以上のように、前記の態様の製造方法は、従来のディップろう付において用いられていたバインダやフラックスを用いることなくろう付を行うことができる。それ故、ろう付継手内へのボイドの形成を抑制することができる。更に、ろう付後に形成されるろう付継手は、心材から拡散したＭｇによって強化される。これらの結果、ろう付継手の接合強度をディップろう付によって形成されたろう付継手よりも格段に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における、クローズドインペラの斜視図である。
【図２】実施例１における、クローズドインペラの分解斜視図である。
【図３】実施例１における、シュラウドと羽根部との間に介在するろう付継手の一部断面図である。
【図４】実施例１における、ろう付前のシュラウドと羽根部との当接部の一部断面図である。
【図５】実施例２における、試験片の要部を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前記クローズドインペラにおけるインペラ本体は、ハブ部と、ハブ部から突出した羽根部と、を有している。インペラ本体は、遠心圧縮機の回転軸に保持され、遠心圧縮機のケーシング内において、回転軸とともに回転する。ハブ部と羽根部とは、例えば、アルミニウム合金の塊に切削加工を行うことにより、一体的に形成されていてもよい。ハブ部の形状や羽根部の形状、枚数及び配置は、特に限定されることはなく、所望の圧縮性能等に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
インペラ本体を構成するアルミニウム合金としては、所望の回転速度、圧縮性能等に応じて適切な合金を採用することができる。インペラ本体を構成するアルミニウム合金は、比較的強度の高いＪＩＳ  Ａ６０００系合金またはＡ７０００系合金であることが好ましい。
【００２１】
インペラ本体の羽根部は、シュラウドにより覆われている。クローズドインペラにおけるシュラウドは、ろう付後のブレージングシート、つまり、アルミニウム合金からなる心材と、心材上に配置され羽根部に対向する最表面、つまり、シュラウドの内表面に存在するろう材と、を有している。なお、シュラウドのろう材は、ろう付加熱中にブレージングシートから生じた溶融ろうの一部が心材の表面に残留した状態で凝固することによって形成される。
【００２２】
クローズドインペラにおけるシュラウドのろう材、つまり、ろう付後のろう材は、例えば、心材の表面上に形成されていてもよい。また、後述するように、ろう付前のブレージングシートが心材とろう材との間に中間材を有する場合には、ろう材は、中間材の表面上に形成されていてもよい。また、ろう材は、少なくとも、シュラウドの内表面における、羽根部に接合された部分に存在していればよい。つまり、クローズドインペラにおけるろう材は、シュラウドの内表面全体に層状に存在していてもよいし、内表面の一部に存在していてもよい。
【００２３】
心材を構成するアルミニウム合金としては、Ｍｇを含むアルミニウム合金の中から所望の回転速度、圧縮性能等に応じて適切な合金を採用することができる。心材を構成するアルミニウム合金は、比較的強度の高いＪＩＳ  Ａ６０００系合金またはＡ７０００系合金であることが好ましい。なお、心材の具体的な組成の例については、後述する。
【００２４】
羽根部とシュラウドとの間には、ろう付継手が介在しており、羽根部とシュラウドとはろう付継手を介して接合されている。ここで、前述した「ろう付継手」は、羽根部とシュラウドの心材との間に充填されたろう材と、羽根部とシュラウドの心材との隙間から外方に延出したフィレットとを含む概念である。
【００２５】
ろう付継手は、Ｍｇ：０．２５質量％以上を含有するアルミニウム合金からなるろう材を有していることが好ましい。ろう付継手におけるろう材中のＭｇ量を前記特定の範囲とすることにより、Ｍｇによってろう材を強化することができる。その結果、ろう付継手の接合強度をより高めることができる。ろう付継手の接合強度をさらに高める観点からは、ろう付継手におけるろう材中のＭｇ量は、０．４０質量％以上であることがより好ましい。
【００２６】
ろう付継手の接合強度は１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。ろう付継手の接合強度を前記特定の範囲とすることにより、高速回転や流体の圧縮による内圧の上昇に対する耐久性をより向上させることができる。これらの耐久性をさらに向上させる観点からは、ろう付継手の接合強度は、１７０ＭＰａ以上であることがより好ましく、２００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００２７】
ろう付継手の接合強度は、クローズドインペラから、いずれかのろう付継手と、ろう付継手を介して接合されたインペラ本体及びシュラウドとを含む小片を切り出した後、ＪＩＳ  Ｚ２２４１：２０１１の規定に準じた方法によってこの小片の引張試験を行うことにより得られる値である。
【００２８】
前記クローズドインペラは、前記の態様の製造方法により作製することができる。前記の態様の製造方法においては、まず、インペラ本体を準備する。前述したように、インペラ本体は、例えば、アルミニウム合金の塊に機械加工を施し、ハブ部と羽根部とを一体的に形成することによって作製することができる。
【００２９】
また、インペラ本体とは別に、Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金からなる心材と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、２０〜２１５μｍの厚みを有し、最表面に配置されたろう材層と、を備えたブレージングシートを準備する。
【００３０】
ブレージングシートの心材は、ろう付加熱において溶融せず、ろう付後にシュラウドの形状を構成する材料である。心材は、Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金から構成されている。より具体的には、心材を構成するアルミニウム合金は、Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含み、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。また、心材を構成するアルミニウム合金には、必須成分としてのＭｇ以外に、１種または２種以上の任意成分が含まれていてもよい。心材中の任意成分としては、例えば、Ｓｉ、Ｃｕ（銅）、Ｍｎ（マンガン）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）等がある。
【００３１】
心材中のＭｇは、ろう付加熱時に心材から拡散し、または溶融ろう中へ溶出してシュラウドの表面へ移動する。そして、シュラウドの表面に到達したＭｇは、シュラウドの表面や羽根部の表面に存在する酸化皮膜を破壊する。心材中のＭｇ量を０．２０質量％以上とすることにより、シュラウドの表面に到達するＭｇ量を十分に多くし、シュラウドと羽根部との間にろう付継手を形成することができる。更に、ろう付後に形成されるろう付継手において、ろう材中のＭｇ量を十分に多くし、接合強度を向上させることができる。
【００３２】
心材中のＭｇ量が０．２０質量％未満の場合には、シュラウドの表面に到達するＭｇの量が不足するため、シュラウドと羽根部との間に健全なろう付継手を形成することが難しくなるおそれがある。心材中のＭｇ量が１．８０質量％以上の場合には、心材の融点が過度に低下するおそれがある。そのため、ろう付加熱中に、シュラウドの変形や溶融ろうが心材中へ浸透するエロージョンと呼ばれる現象が発生しやすくなる。
【００３３】
ろう付前のブレージングシートにおける心材上には、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材層が設けられている。ろう材層を構成するＡｌ−Ｓｉ系合金としては、例えば、Ｓｉ：６質量％以上１３質量％以下を含むアルミニウム合金を採用することができる。より具体的には、Ａｌ−Ｓｉ系合金は、Ｓｉ：６質量％１３質量％以下を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。また、Ａｌ−Ｓｉ系合金には、必須成分としてのＳｉの他に、１種または２種以上の任意成分が含まれていてもよい。
【００３４】
例えば、ろう材層を構成するＡｌ−Ｓｉ系合金中には、任意成分として、Ｂｉ（ビスマス）：０．００５０質量％以上０．０６０質量％未満が含まれていてもよい。ろう材層中のＢｉは、溶融ろうの濡れ性をより向上させ、ろう付不良の発生をより効果的に抑制することができる。しかし、ろう材層中のＢｉ量が過度に多い場合には、ブレージングシートの製造過程において、ろう材層の表面に形成される酸化皮膜が厚くなり、ろう付性の悪化を招くおそれがある。ろう材層中のＢｉの含有量を前記特定の範囲とすることにより、前述した問題を回避しつつ、ろう付不良の発生をより効果的に抑制することができる。
【００３５】
また、ろう材層中のＢｉ量は、０．０１０質量％以上０．０６０質量％未満であることがより好ましい。この場合には、羽根部とシュラウドとの間に健全なろう付接合をより確実に形成し、接合強度をより向上させることができる。
【００３６】
また、ろう材層を構成するＡｌ−Ｓｉ系合金中には、任意成分として、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｌｉ（リチウム）等が添加されていてもよい。
【００３７】
ろう付前のブレージングシートにおけるろう材層の厚みは、２０〜２１５μｍの範囲内から適宜設定することができる。ろう材層の厚みが２０μｍ未満の場合には、ろう付時に生じる溶融ろうの量が不足し、ろう付不良の発生を招くおそれがある。ろう材層の厚みが２１５μｍを超える場合には、心材からろう材層の表面までの距離が過度に長くなるため、ろう付加熱中に、シュラウドの表面に到達するＭｇの量が不足するおそれがある。そのため、この場合にも、ろう付不良の発生を招くおそれがある。
【００３８】
ろう付前のブレージングシートは、心材と、心材上に積層されたろう材層と、を有する２層構造を有していてもよい。この場合、ブレージングシートは、Ｍｇ：０．３０質量％以上１．８０質量％未満を含有するアルミニウム合金からなる心材と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、２０〜２１５μｍの厚みを有し、心材上に積層されたろう材層と、を有しており、ろう材層の厚みＸ［μｍ］と心材中のＭｇ量Ｙ［質量％］とが下記式（１）または下記式（２）のいずれかを満たしていることが好ましい。
Ｙ≧Ｘ／１２０（但し、Ｘ≧３６）  ・・・（１）
Ｙ≧０．３０（但し、Ｘ＜３６）    ・・・（２）
【００３９】
前述した２層構造のブレージングシートにおいて、ろう材層の厚みが３６μｍ以上である場合、ろう材層の厚みが厚くなるほど、シュラウドの表面に到達するＭｇの量が少なくなりやすい。そのため、心材中のＭｇ量を単に特定の範囲内にするだけではなく、前記式（１）のようにろう材層の厚みが厚いほど心材中のＭｇ量を多くすることにより、ろう付時にシュラウドの表面に到達するＭｇの量を十分に多くし、ろう付性をより向上させることができる。一方、ろう材層の厚みが３６μｍ未満である場合には、前記式（２）のように、心材中のＭｇ量を０．３０質量％以上とすればよい。
【００４０】
また、ろう付前のブレージングシートは、心材と、心材上に積層された中間材と、中間材上に積層されたろう材層と、を有する３層構造を有していてもよい。３層構造のブレージングシートにおける心材及びろう材層の構成は、２層構造のブレージングシートと同様である。ブレージングシートが中間材を有する場合、心材中のＭｇ量は０．４０質量％以上１．６０質量％未満であることが好ましい。
【００４１】
中間材は、Ｍｇ：０．８０質量％以上６．５０質量％未満を含有するアルミニウム合金から構成されていることが好ましい。つまり、中間材を構成するアルミニウム合金は、Ｍｇ：０．８０質量％以上６．５０質量％未満を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる化学成分を有していてもよい。また、中間材を構成するアルミニウム合金には、必須成分としてのＭｇ以外に、１種または２種以上の任意成分が含まれていてもよい。
【００４２】
中間材中のＭｇも、心材中のＭｇと同様に、ろう付加熱中にろう材層中へ拡散し、シュラウドの表面に向かって移動する。そして、シュラウドの表面に到達したＭｇによって酸化皮膜を破壊し、ろう付を行うことができる。
【００４３】
中間材中のＭｇ量を前記特定の範囲とすることにより、シュラウドの表面に到達するＭｇ量を十分に多くし、ろう付性をより向上させることができる。更に、ろう付後に形成されるろう付継手において、ろう材中のＭｇ量を十分に多くし、接合強度をより向上させることができる。
【００４４】
中間材中のＭｇ量が０．８０質量％未満の場合には、ろう付継手におけるろう材中のＭｇ量が不足し、接合強度を向上させる効果が低くなるおそれがある。また、中間材中のＭｇ量が６．５０質量％以上の場合には、ブレージングシートの製造過程における中間材の圧延性が低くなり、ブレージングシートを作製することが難しくなるおそれがある。
【００４５】
中間材には、必須成分としてのＭｇ以外に、任意成分として、Ｓｉ：２．０質量％以上１３．０質量％以下が含まれていてもよい。この場合には、中間材の溶融開始温度をより低くし、ろう付加熱中における中間材からろう材層中へのＭｇの拡散及び溶融ろうへの溶出をより促進することができる。その結果、シュラウドの表面に到達するＭｇ量を十分に多くし、ろう付性をより向上させることができる。
【００４６】
中間材中のＳｉの含有量が２．０質量％未満の場合には、Ｓｉによる作用効果を十分に得ることが難しくなるおそれがある。中間材中のＳｉの含有量が１３．０質量％を超える場合には、ブレージングシートの製造過程における中間材の圧延性が低くなり、ブレージングシートを作製することが難しくなるおそれがある。
【００４７】
前述した構成のブレージングシートを準備した後、前記ブレージングシートに成形加工を施して前記シュラウドを作製する。成形加工の方法は特に限定されることはなく、例えば、プレス加工等を採用することができる。
【００４８】
前記の製造方法においては、ブレージングシートを準備してからろう付するまでの間に、酸又はアルカリを用いてブレージングシートの表面にエッチングを施すことが好ましい。この場合には、ブレージングシートの製造過程において形成された厚い酸化皮膜をエッチングによって脆弱化し、ろう付性をさらに向上することができる。
【００４９】
その後、不活性ガス中でフラックスを用いずに前記シュラウドと前記インペラ本体とをろう付する。ろう付の初期段階においては、心材中のＭｇが固体のろう材層中に拡散し、シュラウドの表面へ向かって移動する。また、ろう付が進行し、ろう材が溶融し始めると、心材から溶融ろうへのＭｇの移動速度が格段に上昇し、多量のＭｇがシュラウドの表面に到達する。そして、シュラウドの表面に到達したＭｇによって酸化皮膜が破壊されることにより、シュラウドと羽根部との間にろう付継手が形成される。
【００５０】
また、ブレージングシートを用いたろう付においては、ブレージングシートの全面に溶融ろうが形成される。この溶融ろうは表面張力によって羽根部とシュラウドとの隙間に集まり、ろう付継手を形成する。溶融ろうの一部が羽根部とシュラウドとの間に移動しなかった場合、この溶融ろうは心材の表面に残留し、ろう付前よりも厚みが減少した層状のろう材として残存する。以上により、シュラウドとインペラ本体とをろう付し、クローズドインペラを得ることができる。
【００５１】
ろう付に用いる不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを使用することができる。ろう付中の不活性ガスの圧力は、例えば、１〜１１００００Ｐａの範囲内とすることができる。つまり、ろう付は、大気圧または大気圧よりも若干高い圧力下で行ってもよいし、１Ｐａ以上の真空中で行ってもよい。
【００５２】
ろう付中の不活性ガスの圧力が過度に低い場合には、ろう付加熱の際に溶融ろうからＭｇが蒸発しやすい。そのため、ろう付継手におけるろう材中のＭｇ量が不足し、ろう付継手の強度の低下を招くおそれがある。ろう付中の不活性ガスの圧力を１Ｐａ以上とすることにより、かかる問題を回避することができる。
【００５３】
前記製造方法においては、ろう付を行った後、前記クローズドインペラに溶体化処理を行い、次いで、前記クローズドインペラに人工時効処理を行うことが好ましい。溶体化処理においては、クローズドインペラをろう材の溶体化処理温度まで加熱した後急冷することにより、ろう材をＭｇの過飽和固溶体とする。
【００５４】
次に、人工時効処理を行うことにより、ろう付継手におけるろう材中に、Ｍｇを含む金属間化合物を微細に析出させる。この金属間化合物は、ろう材の粒界に析出し、ろう材の強度をより向上させる作用を有する。それ故、溶体化処理及び人工時効処理を施すことにより、ろう付継手の接合強度をより向上させることができる。
【００５５】
溶体化処理における処理温度は、例えば、４８０〜５６０℃の範囲から適宜設定することができる。また、溶体化処理における急冷方法は特に限定されることはなく、例えば水焼入等を採用することができる。
【００５６】
また、人工時効処理における保持温度は、例えば、１６０〜２２０℃の範囲から適宜設定することができる。また、人工時効処理における保持時間は、例えば、４〜２４時間の範囲から適宜設定することができる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
前記クローズドインペラ及びその製造方法の実施例を、図１〜図４を用いて説明する。図１及び図２に示すように、クローズドインペラ１は、アルミニウム合金からなり、ハブ部２１と、ハブ部２１から突出した羽根部２２と、を備えたインペラ本体２と、羽根部２２を覆うシュラウド３と、を有している。図３に示すように、羽根部２２とシュラウド３とは、羽根部２２とシュラウド３との間に介在するろう付継手４によって接合されている。また、シュラウド３は、アルミニウム合金からなる心材３１と、心材３１上に配置され羽根部２２に対向する最表面３３に存在するろう材３２と、を備えたブレージングシート３０である。なお、以下において、シュラウド３における羽根部２２に対向する最表面３３を「シュラウド３の内表面３３」という。
【００５８】
図１に示すように、本例のクローズドインペラ１は、略円錐台状を呈しており、最も外径が小さい小径部１１と、最も外径が大きい大径部１２と、を有している。また、クローズドインペラ１は、その回転中心を貫く貫通穴１３を有している。クローズドインペラ１の貫通穴１３には、遠心圧縮機の回転軸が挿入される。遠心圧縮機の回転軸は、モータ等の駆動装置に接続されており、駆動装置の駆動力が回転軸を介してクローズドインペラ１に伝達される。これにより、クローズドインペラ１を回転させることができる。
【００５９】
小径部１１は、クローズドインペラ１の軸方向に開口した吸入口１１１を有している。また、大径部１２は、クローズドインペラ１の径方向の外方に開口した吐出口１２１を有している。そして、クローズドインペラ１の内部には、吸入口１１１と吐出口１２１とを接続する流路を有している。クローズドインペラ１の吸入口１１１は、具体的には、後述するハブ部２１の前端部２１１と、羽根部２２と、シュラウド３とによって囲まれた開口である。また、クローズドインペラ１の吐出口１２１は、後述するハブ部２１の後端部２１３と、羽根部２２と、シュラウド３とによって囲まれた開口である。そして、図には示さないが、クローズドインペラ１の流路は、後述するハブ部２１の湾曲面２１４（図２参照）と、羽根部２２と、シュラウド３とによって囲まれた空間である。
【００６０】
本例のクローズドインペラ１は、遠心圧縮機内で回転させることにより、吸入口１１１から流体を吸入することができる。吸入口１１１から吸入された流体は、流路内において、クローズドインペラ１の回転に伴って加速されつつ吐出口１２１に導かれる。そして、吐出口１２１から吐出された流体は、遠心圧縮機のディフューザ内において圧縮される。
【００６１】
本例のクローズドインペラ１は、より具体的には、図２に示すように、ハブ部２１と羽根部２２とを備えたインペラ本体２と、インペラ本体２を覆うシュラウド３と、を有している。インペラ本体２のハブ部２１は、クローズドインペラ１と同様の略円錐台状を呈している。ハブ部２１は、吸入口１１１側の端部である前端部２１１と、吐出口１２１側の端部である後端部２１３と、前端部２１１と後端部２１３とを接続する拡径部２１２と、前端部２１１、拡径部２１２及び後端部２１３を貫く貫通穴１３とを有している。貫通穴１３は、前端部２１１の中央及び後端部２１３の中央にそれぞれ開口している。
【００６２】
拡径部２１２は、前端部２１１から後端部２１３へ向かうにつれて徐々に拡径している。また、拡径部２１２は、シュラウド３に対面する湾曲面２１４を有している。図には示さないが、拡径部２１２の湾曲面２１４は、クローズドインペラ１の回転中心を含む断面における輪郭が内側に凸となるように湾曲した湾曲形状を有している。
【００６３】
図２に示すように、本例のインペラ本体２は、複数の羽根部２２を有している。羽根部２２は、拡径部２１２の湾曲面２１４からシュラウド３側に立設されている。羽根部２２は、吸入口１１１側から視た平面視において螺旋状を呈しており、ハブ部２１の前端部２１１から後端部２１３までの範囲に亘って延設されている。また、本例の羽根部２２は、２ｍｍの厚みを有している。羽根部２２の厚みは、本例の態様に限定されるものではなく、例えば０．２〜５．０ｍｍの範囲から適宜設定することができる。また、羽根部２２の厚みは一定である必要はない。
【００６４】
図３に示すように、羽根部２２におけるシュラウド３側の端面２２１は、ろう付継手４を介してシュラウド３に接合されている。本例の羽根部２２の端面２２１は、シュラウド３の内表面３３に沿って湾曲しており、シュラウド３の心材３１に対向して配置されている。羽根部２２の端面２２１と心材３１との間には、ろう材３４が充填されている。これにより、ろう付継手４に、端面２２１と心材３１とが平面同士で接合されてなる面接合部４１を形成することができる。
【００６５】
本例のシュラウド３は、図２に示すように漏斗状を呈しており、羽根部２２の端面２２１を覆うように配置されている。シュラウド３の中央には中央開口３５が設けられており、図１に示すように、中央開口３５内にハブ部２１の前端部２１１が配置されている。また、シュラウド３の内表面３３と羽根部２２の端面２２１との間には、その全長に渡って図３に示すろう付継手４が形成されている。
【００６６】
本例のシュラウド３は、図３に示すように、ろう付後のブレージングシート３０から構成されている。つまり、シュラウド３は、その形状を形作る心材３１と、心材３１上に配置された層状のろう材３２と、を有している。ろう材３２は、ろう付前のブレージングシート３０におけるろう材３２のうち、ろう付加熱後に心材３１上に残留した溶融ろうによって形成される。
【００６７】
シュラウド３と羽根部２２との間には、ろう付継手４が介在している。図３に示すように、本例のろう付継手４は、羽根部２２の端面２２１とシュラウド３の心材３１との隙間に充填されたろう材３４を含む面接合部４１と、面接合部４１の外方に延出したろう材３４からなるフィレット４２とを有している。フィレット４２は、シュラウド３の内表面３３に存在する層状のろう材３２に連なっており、羽根部２２に近づくにつれて次第に厚みが厚くなっている。そして、フィレット４２の厚みは、羽根部２２の側面２２２と接する部分において最も厚みが厚くなっている。なお、本明細書におけるフィレット４２は、ろう材３４のうち、シュラウド３の内表面３３に存在するろう材３２の厚みよりも厚い部分をいう。
【００６８】
本例のクローズドインペラ１は、例えば、以下の方法により作製することができる。まず、インペラ本体２と、シュラウド３とを別々に準備する。インペラ本体２は、例えば、アルミニウム合金の塊に機械加工を施し、ハブ部２１と羽根部２２とを一体的に形成することによって得ることができる。
【００６９】
シュラウド３は、Ｍｇ：０．２０質量％以上１．８０質量％未満を含むアルミニウム合金からなる心材３１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、２０〜２１５μｍの厚みを有し、最表面に配置されたろう材層３２０と、を備えたブレージングシート３００（図４参照）から構成されている。シュラウド３は、心材３１と、ろう材層３２０とを備えたブレージングシートに成形加工を施すことによって作製することができる。ブレージングシートからシュラウド３を作製するに当たっては、ブレージングシートのろう材層３２０がクローズドインペラ１の内側、つまり、羽根部２２に対向する側に配置されるように成形加工を行えばよい。
【００７０】
このようにして準備したシュラウド３をインペラ本体２の羽根部２２に重ね合わせて組立体１０を作製する。図４に示すように、組立体１０におけるインペラ本体２の羽根部２２の端面２２１は、シュラウド３の内表面３３に配置されたろう材層３２０に当接している。
【００７１】
その後、不活性ガス中において組立体１０を加熱し、フラックスを用いずにシュラウド３とインペラ本体２とをろう付する。以上により、シュラウド３と羽根部２２との間に図３に示すろう付継手４を形成し、クローズドインペラ１を得ることができる。
【００７２】
本例のクローズドインペラ１におけるシュラウド３は、アルミニウム合金からなる心材３１と、シュラウド３の内表面３３に存在するろう材３２と、を備えたろう付後のブレージングシート３０である。そして、インペラ本体２の羽根部２２とシュラウド３とが、ろう付継手４を介して接合されている。このように、ブレージングシート３０からなるシュラウド３を用いることにより、従来のディップろう付において用いられていたバインダやフラックスを用いることなくろう付を行うことができる。それ故、ろう付継手４内へのボイドの形成を抑制することができる。更に、ろう付後に形成されるろう付継手４は、心材３１から拡散したＭｇによって強化される。これらの結果、ろう付継手４の接合強度をディップろう付によって形成されたろう付継手４よりも格段に高めることができる。
【００７３】
また、本例のろう付継手４は、羽根部２２と心材３１とが平面同士で接合された面接合部４１を有している。このように、ろう付継手４に面接合部４１を設けることにより、ろう付継手４の接合強度をより向上させることができる。
【００７４】
更に、本例のろう付継手４は、面接合部４１の外部に延出したろう材３４からなるフィレット４２を有している。これにより、ろう付継手４における、ろう材３４と羽根部２２との接合面積、及び、ろう材３４と心材３１との接合面積をより広くし、ろう付継手４の接合強度をより向上させることができる。
【００７５】
（実施例２）
本例は、シュラウド３と羽根部２２との間に形成されるろう付継手４の接合強度を、シュラウド３及び羽根部２２の形状を模擬した試験片１００によって評価した例である。なお、本例以降の例において用いる符号のうち、既出の例において使用した符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の例と同様の構成要素等を表す。
【００７６】
本例において使用した試験片１００は、図５に示すように、羽根部２２を模擬した第１部品１０１と、シュラウド３を模擬した第２部品１０２と、を有している。第１部品１０１は、ＪＩＳ  Ａ６０６１合金からなる厚み３ｍｍの平板である。また、第２部品１０２は、表１に示す積層構造を有する厚み２ｍｍのブレージングシート３００（試験材１〜２１）である。
【００７７】
なお、表１中の記号「Ｂａｌ．」は、残部であることを示す記号であり、記号「−」は、当該元素を積極的に添加していないことを示す記号である。記号「−」により示された元素の含有量は、具体的には、０．０５質量％以下（０質量％を含む）である。また、「クラッド率」欄には、ろう材層及び中間材のクラッド率、つまり、ろう付前のブレージングシート３００の厚みに対するろう材層又は中間材の厚みの比率（％）を記載し、「厚み」欄には、ろう材層及び中間材の厚み（μｍ）を記載した。
【００７８】
表１に示す試験材のうち、試験材１７、１９については、ブレージングシート３００の製造過程において、圧延中に割れやクラッド接合不良などの問題が発生するため、以降の評価を行っていない。
【００７９】
第１部品１０１及び第２部品１０２を準備した後、第２部品１０２のろう材層に第１部品１０１の端面１０３を突き当て、Ｔ字状の組立体を得る。この組立体を、大気圧の不活性ガス中または真空中で加熱してろう付を行うことにより、第１部品１０１と第２部品１０２との間に面接合部４１及びフィレット４２を含むろう付継手４を形成し、試験片１００を得ることができる。
【００８０】
大気圧の不活性ガス中でのろう付は、不活性ガス雰囲気炉を使用して行うことができる。具体的には、炉内に組立体を配置した後、窒素ガスによって炉内をパージし、炉内の酸素濃度を１５体積ｐｐｍまで低下させる。その後、炉内温度が６００℃に到達するまで組立体を加熱することにより、第１部品１０１と第２部品１０２とのろう付を行って試験片１００とする。炉内の温度が６００℃に到達した後、加熱を停止し、炉内にて溶融ろうが凝固するまで試験片１００を冷却する。その後、試験片１００を炉から取り出し、室温まで冷却する。
【００８１】
真空中でのろう付は、真空炉を使用して行うことができる。具体的には、真空炉内に組立体を配置した後、炉内から大気を排気しつつ、組立体を５５０℃になるまで加熱する。組立体の温度が５５０℃に到達した時点の炉内の圧力は、例えば、５×１０-3〜７×１０-3Ｐａである。組立体の温度が５５０℃に到達した後、排気を継続しながら炉内にアルゴンガスを導入する。そして、炉内の圧力が１Ｐａ以上となるようにアルゴンガスの供給量を調整しながら組立体を６００℃で加熱する。これにより、第１部品１０１と第２部品１０２とのろう付を行って試験片１００とする。炉内の温度が６００℃に到達した後、加熱を停止し、炉内にて溶融ろうが凝固するまで試験片１００を冷却する。その後、試験片１００を炉から取り出し、室温まで冷却する。
【００８２】
本例では、前記のいずれかの方法によってろう付を行った試験片１００に、更に溶体化処理及び人工時効処理を行う。溶体化処理においては、具体的には、試験片１００を５５０℃の塩浴炉に３分間浸漬して加熱した後、水焼入を行う。人工時効処理においては、溶体化処理を行った試験片１００を、空気炉を用いて１７５℃の温度に８時間保持する。
【００８３】
以上の処理を行った試験片１００におけるろう付継手４の接合強度は、以下のようにして測定することができる。まず、引張試験機の固定チャックに、治具を介して第２部品１０２を取り付ける。この際、治具によって第２部品１０２を厚み方向における両面から拘束することにより、引張試験中の第２部品１０２の変形を抑制する。次に、引張試験機のクロスヘッドに第１部品１０１を取り付ける。そして、クロスヘッドの移動速度を１０ｍｍ／分として引張試験を行い、荷重−変位曲線を取得する。
【００８４】
得られた荷重−変位曲線における最大荷重を、ろう付継手４の最大断面積、つまり、フィレット４２の面積と第１部品１０１の端面１０３の面積との合計で除することにより、ろう付継手４の引張強さが算出される。本例においては、この引張強さの値をろう付継手４の接合強度とする。表２の「大気圧」欄には、大気圧の不活性ガス中でろう付を行った試験片１００におけるろう付継手４の接合強度を記載した。また、表２の「真空中」欄には、真空中でろう付を行った試験片１００におけるろう付継手４の接合強度を記載した。
【００８５】
【表１】
2020094503.tif 000003
【００８６】
【表２】
2020094503.tif 000004
【００８７】
表１及び表２に示すように、試験材１〜１６、１８、２０〜２１は、前記特定の範囲のＭｇを含む心材を有している。そのため、これらの試験材によれば、大気圧下でのろう付及び真空中でのろう付のいずれにおいても、１１０ＭＰａ以上の接合強度を有するろう付継手４を形成することができる。従来のディップろう付によるろう付接合の接合強度は、通常、１００ＭＰａ程度であるため、これらの試験材によれば、ディップろう付よりもろう付継手４の接合強度を高くすることができる。
【００８８】
これらの試験材の中でも、特に、心材中のＭｇ量及び中間材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲内である試験材１〜１３、１８、２０は、１５０ＭＰａ以上の接合強度を有するろう付継手４を形成することができ、ディップろう付に比べてろう付継手４の接合強度を格段に向上させることができる。
【００８９】
試験材１４は、心材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも少ないため、試験材１〜１３、１８、２０に比べてろう付継手４の接合強度が低くなりやすい。
試験材１５は、心材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも多いため、エロージョンが発生しやすい。
【００９０】
試験材１６は、中間材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも少ないため、中間材中のＭｇによる強度向上の効果が不十分となりやすい。
試験材１７及び試験材１９は、中間材中のＭｇ量またはＳｉ量が前記特定の範囲よりも多いため、ブレージングシート３００の製造過程において、心材とろう材層とを接合することが難しい。
【００９１】
試験材２０は、ろう中のＢｉ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも少ないため、Ｂｉによる強度向上の効果が不十分となりやすい。
試験材２１は、ろう中のＢｉ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも多いため、試験材１〜１３、１８に比べてろう付継手４の接合強度が低くなりやすい。
【００９２】
（実施例３）
本例は、ＪＩＳ  Ａ６０６１合金からなるインペラ本体２と、表１に示す試験材からなるシュラウド３とをろう付した際のろう付性を評価した例である。本例においては、まず、ＪＩＳ  Ａ６０６１合金の塊に切削加工を施し、外径４０ｍｍのインペラ本体２を作製する。そして、表１に示す試験材を用い、インペラ本体２に対応するシュラウド３を作製する。これらのインペラ本体２とシュラウド３とを、実施例２に記載の方法によりろう付してクローズドインペラ１を得る。
【００９３】
ろう付性の評価は、ろう付継手４に形成されるフィレット４２の形状及びろう付継手４内の接合欠陥の発生状態に基づいて評価することができる。フィレット４２の形状の評価に当たっては、まず、ろう付後のクローズドインペラ１を切断する。そして、切断部から目視可能なろう付継手４におけるフィレット４２の形状を観察する。表３の「フィレットの形状」欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。
【００９４】
Ａ＋：均一な形状を有し、表面が平滑であり、脚長０．５ｍｍ以上のフィレットが形成されている
Ａ：均一な形状を有し、表面が平滑であり、脚長０．５ｍｍ未満のフィレットが形成されている状態
Ｂ：均一な形状を有するが表面がやや粗いフィレット、または、やや不均一な形状を有するが表面が平滑なフィレットのいずれかが形成されている状態
Ｃ：形状が不均一なフィレット、または、表面が顕著に荒れているフィレットが形成されている状態
Ｄ：フィレットが断続的に形成されている、または、フィレットが全く形成されていない状態
【００９５】
フィレット４２の形状の評価においては、連続したフィレットが形成されている記号Ａ＋〜Ｃの場合を、許容できる程度のろう付性を有しているため合格と判定し、連続したフィレットが形成されていない記号Ｄの場合を、ろう付性が低いため不合格と判定する。
【００９６】
接合欠陥の発生状態の評価に当たっては、フィレット４２の形状の評価と同様に、ろう付後のクローズドインペラ１を切断する。そして、ろう付継手４の断面を顕微鏡により観察する。表３の「接合欠陥」欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。
【００９７】
Ａ＋：ろう付継手４内にボイド等の接合欠陥が存在しない
Ａ：ろう付継手４内に直径０．１ｍｍ以下のボイドが存在している
Ｂ：ろう付継手４内に直径０．１ｍｍを超え０．２ｍｍ以下のボイドが存在している
Ｃ：ろう付継手４内に直径０．２ｍｍを超えるボイドが存在している
【００９８】
接合欠陥の評価においては、ろう付継手４内に存在するボイドの大きさが０．２ｍｍ以下である記号Ａ＋〜Ｂの場合を、許容できる程度のろう付性を有しているため合格と判定し、ボイドの大きさが０．２ｍｍを超える記号Ｃの場合を、ろう付性が低いため不合格と判定する。
【００９９】
【表３】
2020094503.tif 000005
【０１００】
表３に示すように、前記特定の範囲のＭｇを含む心材を備えたブレージングシート（試験材１〜１６、１８、２０〜２１）を用いてろう付を行うことにより、シュラウド３と羽根部２２との間にろう付継手４を形成可能であることが理解できる。なお、これらのブレージングシートを用いてろう付を行う場合には、図３に示すように、ろう付後におけるシュラウド３の内表面全体に層状のろう材３２が形成される。
【０１０１】
これらの試験材の中でも、特に、心材中のＭｇ量及び中間材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲である試験材１〜１３、１８、２０は、心材中のＭｇ量が前述した好ましい含有量の範囲よりも少ない試験材１４に比べてフィレット４２の形状を改善するとともに、接合欠陥を更に低減することができる。
【０１０２】
更に、心材とろう材層との間に前記特定の中間材を設けた試験材６〜１１、１８、２０は、これら以外の試験材に比べて更にフィレット４２の形状を改善することができる。
【０１０３】
試験材１５は、心材中のＭｇ量が前記特定の範囲よりも多いため、エロージョンが発生しやすい。それ故、試験材１５は、試験材１〜１３、１８、２０に比べてフィレット４２の形状が悪化するとともに、接合欠陥が多くなりやすい。
【０１０４】
試験材１６は、中間材中のＭｇ量が前記特定の範囲よりも少ないため、Ｍｇによるろう付性向上の効果が不十分となりやすい。
試験材１７及び試験材１９は、中間材中のＭｇ量またはＳｉ量が前記特定の範囲よりも多いため、前述したように、ブレージングシート３００を作製することが難しい。
【０１０５】
試験材２１は、ろう中のＢｉ量が前記特定の範囲よりも多いため、試験材１〜１３、１８、２０に比べてろう付性が悪化しやすい。
【０１０６】
（比較例）
本例は、フラックスを用いてシュラウド３とインペラ本体２とのろう付を行う例である。本例においては、インペラ本体２とシュラウド３との間に、Ｃｓを含有するフラックスと、バインダとを含むフラックスペーストを塗布した以外は、実施例３における大気圧中でのろう付と同様の方法により、インペラ本体２とシュラウド３とのろう付を行った。本例のクローズドインペラ１におけるフィレット４２の形状及び接合欠陥の評価結果を表４に示す。
【０１０７】
【表４】
2020094503.tif 000006
【０１０８】
表４に示すように、フラックスペーストを用いてろう付を行う場合、ろう付中にフラックス等から発生するガスによって接合欠陥が発生しやすくなる。そのため、フラックスペーストを用いる場合には、ろう付継手４の接合強度が低下しやすい。
【０１０９】
本発明に係るクローズドインペラ及びその製造方法の態様は、前述した各実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更することができる。
【０１１０】
例えば、前記実施例には、ブレージングシート３０を用いてろう付を行うことにより、羽根部２２とシュラウド３との間にＭｇ：０．２５質量％以上を含むろう材３４を備えたろう付継手４を形成してなるクローズドインペラに係る発明が含まれている。
【０１１１】
この発明は、別の観点から視れば、Ｍｇによって強化されたろう材を備えたろう付継手を有するクローズドインペラに係る発明として捉えることもできる。即ち、前記実施例は、アルミニウム材からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、
アルミニウム材からなり、前記羽根部を覆うシュラウドと、
前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有し、
前記ろう付継手は、Ｍｇ：０．２５質量％以上を含有するアルミニウム合金からなるろう材を有している、クローズドインペラに係る発明の一態様として捉えることができる。
【０１１２】
なお、前述した「アルミニウム材」は、アルミニウムとアルミニウム合金とを含む概念である。
【０１１３】
前述したように、ろう付継手４におけるろう材３４中のＭｇは、ろう材３４を強化する作用を有している。従って、羽根部２２とシュラウド３との間に前記特定の量のＭｇを含むろう材３４を備えたろう付継手４を形成することができれば、ろう付継手の接合強度を向上させるという作用効果を奏することができる。
【０１１４】
また、例えば、前記実施例には、インペラ本体２を準備し、心材３１と、ろう材層３２と、を備えたブレージングシート３００を準備し、ブレージングシート３００に成形加工を施してろう材層３２を内表面３３側に配した前記シュラウド３を作製し、不活性ガス中において、フラックスを用いずにシュラウド３の内表面３３とインペラ本体２の羽根部２２とをろう付する、クローズドインペラ１の製造方法に係る発明が含まれている。
【０１１５】
この発明は、別の観点から視れば、インペラ本体とシュラウドとをフラックスフリーろう付法によって接合する発明として捉えることもできる。即ち、前記実施例は、アルミニウム材からなり、ハブ部と、前記ハブ部から突出した羽根部と、を備えたインペラ本体と、アルミニウム材からなり、前記羽根部を覆うシュラウドと、前記羽根部と前記シュラウドとの間に介在し、前記羽根部と前記シュラウドとを接合するろう付継手と、を有するクローズドインペラの製造方法であって、
前記インペラ本体と、前記羽根部を覆う前記シュラウドと、前記羽根部と前記インペラ本体との間に配置されたろう材を備えた組立体を作製し、
不活性ガス中においてフラックスを用いずに前記組立体をろう付する、クローズドインペラの製造方法に係る発明の一態様として捉えることもできる。
【０１１６】
前述したように、フラックスを用いてろう付を行う場合には、フラックスとアルミニウム材の表面に存在する酸化皮膜との反応等によってガスが発生することがある。このガスが溶融ろう中に溶存したまま溶融ろうが凝固すると、ろう付継手内にボイドが形成されるおそれがある。これに対し、前述したように、インペラ本体とシュラウドとをフラックスフリーろう付法、つまり、不活性ガス中においてフラックスを用いずにろう付を行う方法によって接合する場合には、フラックスに由来するガスの発生を回避することができる。従って、インペラ本体とシュラウドとをフラックスフリーろう付法によって接合することにより、ろう付継手におけるボイドの発生を抑制し、接合強度の向上という作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  クローズドインペラ
２  インペラ本体
２１  ハブ部
２２  羽根部
３  シュラウド
３１  心材
３２  ろう材
３３  内表面
４  ろう付継手
【図１】
2020094503.tif 000007
【図２】
2020094503.tif 000008
【図３】
2020094503.tif 000009
【図４】
2020094503.tif 000010
【図５】
2020094503.tif 000011