DE69007568T2 - Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffwerkstoffs. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffwerkstoffs.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffwerkstoffs, der oxidationsfest ist.
- Ein Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff ist ein Werkstoff, der selbst bei hohen Temperaturen von über 1000ºC in einer inerten Atmosphäre seine hohe Festigkeit und seinen hohen Elastizitätsmodul beibehält und einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat. Seine Verwendung für Komponenten von Luft- und Raumfahrttriebwerken und -geräten, Bremsenwerkstoffe und Brennerwerkstoffe wird erwartet. An der Luft oxidiert und verbrennt er jedoch bei Temperaturen von etwa 500ºC oder höher.
- Es sind Versuche unternommen worden, die Oberfläche eines Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs mit einem keramischen Material zu beschichten, um dessen oxidationsfestigkeit zu verbessern. Da sich die thermische Ausdehnung des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffs als Basismaterial und die des Keramikmaterials jedoch voneinander unterscheiden, kommat es an der Schnittstelle zur Schichtentrennung oder zum Reißen der Beschichtung, so daß die Funktion des Verbundstoffs nicht zufriedenstellend erfüllt wird.
- US-A-4,487,799 beschreibt ein Verfahren, bei dem man eine dünne Schicht von pyrolytischem Graphit auf einen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff aufbringt und diesen dann mit SiC beschichtet.
- Nach eingehenden Studien über ein Verfahren zur Verbesserung der Oxidationsfestigkeit eines Kohlenstoff/- Kohlenstoff-Verbundstoffs haben die Erfinder ein Verfahren zur Herstellung eines oxidationsfesten Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs gefunden und dieses bereits vorgeschlagen. Gemäß diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren verwendet man einen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff, der 10 - 70 Vol.% Kohlefasern und 5 - 90 Vol.% einer kohlenstoffhaltigen Matrix umfaßt und einen Gehalt von 10 - 55 % an offenen Hohlräumen aufweist. In die offenen Hohlräume des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs werden durch Dampfphasenzersetzung Kohlenstoff und/oder ein Keramikmaterial abgeschieden und eingefüllt; dann wird die Oberfläche dieser Ablagerung durch Dampfphasenzersetzung mit einem Keramikmaterial oder sowohl einem Keramikmaterial als auch Kohlenstoff beschichtet.
- Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kohlenstoff/- Kohlenstoff-Verbundstoff mit überlegener Oxidationsfestigkeit zur Verfügung zu stellen.
- Die Erfindung beruht auf einem Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffwerkstoffs, bei dem man durch chemische Dampfabscheidung eine hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehende erste Schicht auf der Oberfläche eines Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs erzeugt und dann auf dieser ersten Schicht durch chemische Dampf abscheidung eine zweite Schicht aus einem Keramikmaterial oder sowohl einem Keramikmaterial als auch Kohlenstoff bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen physikalischen Eigenschaften und/oder die mechanischen physikalischen Eigenschaften des Kohlenstoffs in der ersten Beschichtung kontinuierlich oder schrittweise verändert werden, indem man mindestens eine der Bedingungen der chemischen Dampfabscheidung (CVD) - Temperatur, Druck, Zufuhrgeschwindigkeit des thermischen Zersetzungsgases und Verdünnungsverhältnis der Beschickung - kontinuierlich oder schrittweise verändert.
- Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen beschrieben.
- Der als Basis des erfindungsgemäßen Kohlenstoffwerkstoffs verwendete Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff weist auf einen Werkstoff hin, der Kohlefasern und eine Kohlenstoffmatrix umfaßt, in der der Anteil der Kohlefasern üblicherweise im Bereich von 10 bis 70 Vol.%, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.% liegt.
- Beispiele für die Kohlefasern, die den vorstehenden Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff ausmachen, umfassen verschiedene Kohlefasern wie z.B. Kohlefasern auf der Basis von Pech, Polyacrylnitril und Rayon. Besonders Kohlefasern auf Pechbasis verbessern leicht die Oxidationsfestigkeit und sind deshalb geeignet.
- Die Kohlefasern werden üblicherweise als Bündel von 500 bis 25.000 Fasern verwendet. Es können auch durch Verwendung von Kohlefasern erhaltene zwei- oder dreidimensionale geformte Produkte wie in eine Richtung verlaufende Laminate, zweidimensionale Fasergewebe oder Laminate davon, dreidimensionale Fasergewebe und als Matte oder Filz geformte Produkte verwendet werden, wobei dreidimensionale Fasergewebe besonders bevorzugt sind.
- Als Beispiele für die Kohlenstoffmatrix seien solche erwähnt, die man durch die Karbonisierung von kohlenstoffhaltigen Pechen, Phenolharzen oder Furanharzen erhält, sowie solche, die durch chemische Dampfabscheidung von Kohlenwasserstoffen hergestellt werden. Besonders bevorzugt sind solche, die man durch die Karbonisierung von kohlenstoffhaltigen Pechen erhält.
- Als die vorstehend erwähnten Peche kann man sowohl Peche auf Kohlebasis als auch Peche auf Petroleumbasis verwenden. Besonders solche, deren Erweichungspunkt im Bereich von 100ºC bis 400ºC, vorzugsweise 150ºC bis 350ºC, liegt, werden bevorzugt. Außerdem kann man als kohlenstoffhaltige Peche optisch isotrope oder anisotrope Peche jeweils allein oder in Kombination verwenden. Es ist besonders wünschenswert, ein optisch anisotropes Pech mit einem optisch anisotropen Phasengehalt von 60 - 100 %, bevorzugter 80 - 100 %, zu verwenden.
- Die Art der Herstellung des in der Erfindung als Grundlage verwendeten Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs ist nicht besonders eingeschränkt. Man kann ein geeignetes herkömmliches Verfahren verwenden. Beispielsweise erhält man den Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff durch Imprägnierung eines Kohlefasergewebes bzw. eines Rohlings mit einem kohlenstoffhaltigen Pech, einem Phenolharz oder einem Furanharz gefolgt von der Karbonisierung unter atmosphärischem Druck oder erhöhtem Druck oder Drucksintern. Die Imprägnierung erreicht man durch Heißschmelzen eines kohlenstoffhaltigen Pechs z.B. unter Vakuum.
- Die Karbonisierung unter atmosphärischem Druck kann bei 400 - 2000ºC in einer inerten Gasatmosphäre erfolgen.
- Die Karbonisierung unter erhöhtem Druck kann bei 400 bis 2000ºC unterisotroper Druckanlegung auf 50 - 10.000 kg/cm² unter Verwendung eines inerten Gases erfolgen. Darüber hinaus kann die Karbonisierung unter Druck auch bei 400 - 2000ºC unter einachsigem Druck bei 10 - 500 kg/cm², z.B. unter Verwendung einer Heißpresse, durchgeführt werden.
- Zur Karbonisierung kann auch ein sogenannter HIP (hot isostatic pressing = isostatischer Heißpreß)-Apparat verwendet werden. Das Pressen und die Hitzebehandlung im HIP-Apparat kann durch Anwendung eines Drucks auf 50 - 10.000 kg/cm², bevorzugt 200 - 2.000 kg/cm², unter Verwendung eines inerten Gases bei einer Temperatur von 100ºC bis 3.000ºC, bevorzugt 400ºC bis 2.000ºC, erfolgen. Als Druckmediumgas kann man ein inertes Gas wie Argon, Stickstoff oder Helium verwenden. Die Karbonisierung oder Graphitisierung unter atmosphärischem Druck, die auf die Karbonisierung unter Druckanwendung erfolgt, kann bei 400ºC - 3000ºC in einer inerten Gasatmosphäre erfolgen.
- Erfindungsgemäß wird eine erste Beschichtung, die hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, durch das Dampfphasenzersetzungsverfahren auf der Oberfläche des auf vorstehende Weise hergestellten Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs gebildet, und in dieser ersten Beschichtung wird mindestens eine der thermischen oder mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Kohlenstoffs kontinuierlich oder schrittweise verändert.
- Die thermischen Eigenschaften, auf die vorstehend Bezug genommen wird, geben den thermischen Ausdehungskoeffizienten und die thermische Leitfähigkeit an; die Veränderung mindestens einer der thermisch-physikalischen Eigenschaften bedeutet vorzugsweise die Veränderung eines thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
- In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, daß der Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Kohlenstoffs im ersten Beschichtungsanteil nahe der Oberfläche des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs kleiner ist als der des ersten Beschichtungsanteils nahe der zweiten Beschichtung, d.h. dem äußeren Schichtanteil der ersten Beschichtung. Konkreter ausgedrückt ist es wünschenswert, daß der Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Kohlenstof fs von der inneren zur äußeren Schicht der ersten Beschichtung kontinuierlich oder schrittweise größer wird.
- Die vorstehenden mechanischen Eigenschaften bezeichnen den Young'schen Modul, die Festigkeit und die Dehnung beim Reißen; die Veränderung mindestens einer der mechanischen Eigenschaften bedeutet vorzugsweise die Veränderung des Young'schen Moduls. In diesem Fall ist der Young'sche Modul des Kohlenstoffs im ersten Beschichtungsanteil nahe der Oberfläche des Kohlenstoff/- Kohlenstoff-Verbundstoffs, d.h. der Young'sche Modul des Kohlenstoffs in der inneren Schicht der ersten Beschichtung, größer als der des Kohlenstoffs im ersten Beschichtungsanteil nahe der zweiten Beschichtung, dem äußeren Beschichtungsanteil der ersten Beschichtung. Konkreter gesprochen wird bevorzugt, daß der Young'sche Modul des Kohlenstoffs von der inneren zur äußeren Schicht der ersten Beschichtung kontinuierlich oder schrittweise kleiner wird. Vorzugsweise ist auch eine Mittelschicht mit einem kleineren Young'schen Modul vorhanden.
- Die Veränderung mindestens einer der thermischen Eigenschaften oder der mechanischen Eigenschaften in der ersten, wie vorstehend beschrieben aus Kohlenstoff gebildeten Beschichtung läßt sich dadurch erreichen, daß man die Struktur oder das Gefüge des thermisch zersetzten Kohlenstoffs ändert. Die Struktur des thermisch zersetzten Kohlenstoffs, auf die hier Bezug genommen wird, bezeichnet eine Kristallgehaltstruktur, die beispielsweise durch Röntgenbeugung, ein hochauflösendes Elektronenmikroskop oder das Laser Raman-Spektrum unterschieden werden kann. Das Gefüge des thermisch zersetzten Kohlenstoffs, auf das hier Bezug genommen wird, bezeichnet ein feines Gefüge oder eines mit bevorzugter Orientierung, das beispielsweise unter Verwendung eines optischen Mikroskops oder eines elektronischen Scannermikroskops unterschieden werden kann.
- Nachstehend wird im einzelnen beschrieben, wie die in der Erfindung verwendete erste Beschichtung gebildet wird. Die erste Beschichtung wird durch das chemische Dampfabscheidungsverfahren hergestellt. Das Verfahren zur Abscheidung von hauptsächlich Kohlenstoff durch Dampfphasenzersetzung wird im allgemeinen CVD (chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung) genannt und umfaßt auch thermische CVD und Plasma-CVD.
- In dem Fall, wo die erste Beschichtung durch die Abscheidung von Kohlenstoff gemäß dem Verfahren durch Dampfphasenzersetzungs (dem sogenannten CVD-Verfahren) gebildet wird, kann man als Zersetzungsgas einen Kohlenwasserstoff, vorzugsweise einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, verwenden. Beispiele dafür sind Methan, Erdgas, Propan, Butan, Benzol und Acetylen. In diese Gase können zum Zweck der Verdünnung inerte Gase wie N&sub2;, Ar, He, Ne, Kr, Xe und Rn oder Wasserstoff inkorporiert werden.
- Die Zufuhrgeschwindigkeit des Zersetzungsgases wird je nach der Größe oder der Struktur des für die Reaktion verwendeten Ofens geeignet festgelegt.
- Die kontinuierliche oder schrittweise Veränderung mindestens einer der thermischen oder mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoff erreicht man dadurch, daß man schrittweise oder kontinuierlich mindestens eine der Bedingungen für die thermische Zersetzung verändert, wie beispielsweise Temperatur, Druck, die Zufuhrgeschwindigkeit des thermischen Zersetzungsgases und das Verdünnungsverhältnis der Beschickung.
- Zu Beginn der Abscheidung der ersten Beschichtung läßt man einen hoch anisotropen Kohlenstoff sich bilden. Wenn die Kohlenstoffabscheidung fortschreitet, wird die Anisotropie des abgeschiedenen Kohlenstoffs kontinuierlich oder schrittweise verringert, so daß am oder gegen Ende der Kohlenstoffabscheidung der Kohlenstoff gering anisotrop oder isotrop ist. Der hoch anisotrope Kohlenstoff, auf den eben Bezug genommen wurde, bezeichnet einen Kohlenstoff mit einem thermischen Ausdehungskoeffizienten in Richtung der "a"-Achse auf der Abscheideebene von -1 x 10&supmin;&sup6; bis 2 x 10&supmin;&sup6; (1/Cº). Der gering anisotrope oder isotrope Kohlenstoff, auf den ebenfalls vorstehend Bezug genommen wurde, bezeichnet einen Kohlenstoff mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 2,5 x 10&supmin;&sup6; bis 5 x 10&supmin;&sup6; (1/Cº).
- Genauer sollten für die Herstellung des hoch anisotropen Kohlenstoffs die vorstehenden Bedingungen für die Dampfphasenzersetzung erfüllt werden, und es ist wünschenswert, daß die Temperatur üblicherweise im Bereich von 1000ºC bis 2500ºC, bevorzugt 1100ºC bis 2000ºC und besonders bevorzugt 1100ºC bis 1600ºC, liegt und der Druck sich im Bereich von 13,3 bis 101324,7 Pa (0,1 bis 760 mmHg), bevorzugt 13,3 bis 13332,2 Pa (0,1 bis 100 mmHg) und besonders bevorzugt 13,3 is 6666,1 Pa (0,1 bis 50 mmHg) bewegt.
- Die kontinuierliche oder schrittweise Verringerung der Anisotropie des hergestellten Kohlenstoffs kann entweder durch ein Drucksteigerungs- oder ein Temperatursenkungsverfahren erfolgen. Beide können ausgetauscht werden
- Bezüglich der Bedingungen am Ende der Kohlenstoffabscheidung ist es wünschenswert, daß der Druck nicht geringer ist als der zu Beginn der Abscheidung und nicht höher ist als 101324,7 Pa (760 mmHg), bevorzugter nicht geringer als der Druck zu Beginn der Abscheidung und nicht höher als 79993,2 Pa (600 mmHg); die Temperatur sollte nicht unter 800ºC und nicht über der zu Beginn der Abscheidung liegen, bevorzugter nicht unter 850ºC und nicht höher als zu Beginn der Abscheidung. Es ist notwendig, daß entweder der Druck erhöht oder die Temperatur verringert wird.
- Die Dicke der ersten Beschichtung wird je nach Zweck gewählt und ist nicht besonders beschränkt; vorzugsweise liegt sie im Bereich von 0,1 um bis 5 mm.
- Auch die für die Abscheidung erforderliche Zeit ist nicht beschränkt. Sie kann je nach der Dicke der Beschichtung entsprechend gewählt werden. Vorzugsweise liegt sie jedoch im Bereich von 0,1 Minuten bis 1000 Stunden.
- Die zweite Beschichtung wird durch thermische Zersetzung in der Dampfphase auf der ersten gebildet, und zwar unter Verwendung entweder eines Keramikmaterials oder sowohl eines Keramikmaterials als auch Kohlenstoffs. Das Verfahren zur Abscheidung eines Keramikmaterials oder sowohl eines Keramikmaterials als auch Kohlenstoffs durch Dampfphasenzersetzung ist üblicherweise CVD (chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung), einschließlich thermische CVD und Plasma-CVD.
- Beispiele für das Keramikmaterial sind SiC, Zrc, TiC, HfC, B&sub4;C, NbC, WC, TiB&sub2;, BN und Si&sub3;N&sub4;, wobei SiC, ZrC, TiC und HfC besonders bevorzugt sind. Diese Keramikmaterialien können gleichzeitig mit Kohlenstoff abgeschieden werden.
- Als thermisches Zersetzungsgas zur Herstellung von Kohlenstoff verwendet man einen Kohlenwasserstoff, vorzugsweise einen Kohlenwasserstoff mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele dafür sind Methan, Erdgas, Propan und Benzol. Als thermisches Zersetzungsgas für die Herstellung eines Keramikmaterials verwendet man ein Halogenid, ein Hydrid, eine organische Metallverbindung oder eine Mischung davon mit einem beliebigen der vorstehend aufgeführten Kohlenwasserstoffe, oder mit Wasserstoff oder einem inerten Gas. Beispielsweise kann man Sicl&sub4; und CH&sub3;Sicl&sub3; für SiC, ZrCl&sub4; für ZrC, TiCl&sub4; für TiC und HfCl&sub4; für HfC verwenden.
- Zu den Reaktionsbedingungen gehört auch eine Temperatur im Bereich von 800 bis 2300ºC, bevorzugt 1000ºC bis 2000ºC und ein Druck im Bereich von 66,7 bis 101324,7 Pa (0,5 bis 760 mmHg), bevorzugt 6666,1 bis 101324,7 Pa (50 bis 760 mmHg).
- Die Zufuhrgeschwindigkeit des Ausgangsgases wird entsprechend der Größe oder Struktur des für die Reaktion verwendeten Ofens festgelegt.
- Die Abscheidung kann fortgeführt werden, bis eine vorbestimmte Dicke der zweiten Beschichtung erreicht ist. Vorzugsweise liegt die für die Abscheidung erforderliche Zeit im Bereich von 0,1 Minuten bis 100 Stunden.
- Das Verhältnis Kohlenstoff zu Keramik in der zweiten Beschichtung ist nicht besonders beschränkt, liegt jedoch üblicherweise zwischen 1 : 0,1 bis 10 (Gewichtsverhältnis).
- Die Dicke der erste und zweiten Beschichtung wird je nach Zweck entsprechend festgelegt und ist nicht beschränkt; bevorzugt liegen beide jedoch im Bereich von 0,1 um bis 5 mm.
- Folgende Beispiele sollen die Erfindung genauer veranschauliche; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
- Unter Verwendung von Petroleumpech als Matrixvorstufe sowie eines dreidimensionalen orthogonalen Fasergewebes, das durch Verwendung von 2.000 Kohlefasern auf Pechbasis mit einem Durchmesser von 10 um in Richtung der Z-Achse und 4.000 gleichen Fasern in Richtung der X- und Y-Achse erhalten wurde, als Verstärkungsfaser stellte man einen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff her. Dann wurde eine Kohlenstoffbeschichtung mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten in ebener Richtung von 0,5 x 10&supmin;&sup6; (/Cº) durch thermische CVD auf der Oberfläche des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffes gebildet. Als äußere Schicht bildete man eine Beschichtung aus Kohlenstoff mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 4 x 10&supmin;&sup6; (/Cº), wobei der thermische Ausdehnungskoeffizient kontinuierlich verändert wurde. Der so beschichtete Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff wurde in einen Heizofen gelegt und SiC durch thermische CVD unter den Bedingungen Druck 6666.1 Pa (50 Torr), Zufuhrgas SiCl&sub4; + CH&sub4; + H&sub2; und einer Temperatur von 1400ºC auf die erste Beschichtung abgeschieden, um eine zweite Beschichtung zu bilden.
- Der so beschichtete Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff wurde unter einem Elektronenscannermikroskop beobachtet. Dabei ergab sich, daß Kohlenstoff und SiC durch CVD auf der Oberfläche des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs abgeschieden worden waren.
- An der Schnittstelle zwischen dem Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff und der ersten Beschichtung, in der ersten Beschichtung, in der zweiten Beschichtung und an der Schnittstelle beider Beschichtungen wurden weder Risse noch eine Aufspaltung beobachtet.
- Unter Verwendung von Petroleumpech als Matrixvorstufe sowie eines dreidimensionalen orthogonalen Fasergewebes, das durch Verwendung von 2.000 Kohlefasern auf Pechbasis mit einem Durchmesser von 10 um in Richtung der Z-Achse und 4.000 gleichen Fasern in Richtung der X- und Y-Achse erhalten wurde, als Verstärkungsfaser stellte man einen Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff her. Dann wurde durch thermische CVD eine Kohlenstoffbeschichtung mit einem Young'schen Modul in ebener Richtung von 27 x 10³ kgf/mm² auf der Oberfläche des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffes gebildet. Als äußere Schicht wurde unter kontinuierlicher Veränderung des Young'schen Moduls eine Beschichtung mit einem Young'schen Modul von 1,1 x 10³ kgf/mm²gebildet. Der so beschichtete Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff wurde in einen Heizofen gelegt und SiC zur Bildung einer zweiten Beschichtung durch CVD auf die erste Beschichtung abgeschieden, und zwar unter folgenden Bedingungen: Druck 666,6 Pa (5 Torr), Zufuhrgas CH&sub3;SiCl&sub3; + H2, Temperatur 1350ºC.
- Der so beschichtete Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff wurde unter einem Elektronenscannermikroskop beobachtet. Dabei ergab sich eine gleichmäßige Abscheidung von Kohlenstoff und SiC durch CVD auf der Oberfläche des Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffs. An der Schnittstelle zwischen dem Kohlenstoff/Kohlenstoff- Verbundstoff und der ersten Beschichtung, in der ersten Beschichtung, in der zweiten Beschichtung und an der Schnittstelle beider Beschichtungen wurden weder Risse noch eine Aufspaltung beobachtet.
- Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Kohlenstoffmaterial ist überlegen in bezug auf Oxidationsfestigkeit und reißt selbst unter starker Hitzebelastung nicht; daher sind eine Vielzahl von Anwendungen zu erwarten.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines
Kohlenstoffwerkstoffs, bei dem man durch chemische Dampfabscheidung
eine hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehende erste
Schicht auf der Oberfläche eines Kohlenstoff/
Kohlenstoff-Verbundstoffs erzeugt und dann auf
dieser ersten Schicht durch chemische Dampfabscheidung
eine zweite Schicht aus einem Keramikmaterial oder
sowohl einem Keramikmaterial als auch Kohlenstoff
bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen
physikalischen Eigenschaften und/oder die
mechanischen physikalischen Eigenschaften des Kohlenstoffs
in der ersten Beschichtung kontinuierlich oder
schrittweise verändert werden, indem man mindestens
eine der Bedingungen der chemischen Dampfabscheidung
(CVD) - Temperatur, Druck, Zufuhrgeschwindigkeit des
thermischen Zersetzungsgases und
Verdünnungsverhältnis der Beschickung - kontinuierlich oder
schrittweise verändert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kohlenstoff/
Kohlenstoff-Verbundstoff durch die Imprägnierung
eines Kohlefasergewebes auf Pechbasis mit einem
kohlenstoffhaltigen Pech und anschließende
Karbonisierung des Pechs erhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der
Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoff einen
Kohlefasergehalt von 10 bis 70 Vol.% hat.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
der thermische Ausdehnungskoeffizient von
Kohlenstoff in der ersten Beschichtung von der
Kohlenstoff/Kohlenstoff-Schnittstelle zur äußeren Schicht
der ersten Beschichtung kontinuierlich oder
schrittweise größer wird.
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem
die ersten Beschichtung durch chemische
Dampfabscheidung unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffs
mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen als thermisches
Zersetzungsgas gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem
man zu Beginn der Abscheidung der ersten Schicht
einen hoch anisotropen Kohlenstoff sich bilden läßt
und mit fortschreitender Kohlenstoffzersetzung die
Anisotropie des abgeschiedenen Kohlenstoffs
kontinuierlich oder schrittweise verringert, so daß am
oder gegen Ende der Kohlenstoffabscheidung der
Kohlenstoff weniger anisotrop oder isotrop ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem
die zweite Schicht durch chemische Dampfabscheidung
unter Verwendung eines gemischten thermischen
Zersetzungsgases erzeugt wird, das einen
Kohlenwasserstoff mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und eine
Verbindung enthält, die durch thermische Zersetzung ein
aus der aus SiC, ZrC, TiC, HfC, B&sub4;C, NbC, WC, TiB&sub2;,
BN und Si&sub3;N&sub4; bestehenden Gruppe ausgewähltes
Keramikmaterial bilden kann.
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