JP2004027350A - 金属・セラミックス複合繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】小断面積の線状金属の表面の全体または一部分をセラミックスに直接改質し、界面に濃度勾配をもつセラミックス複合繊維を作製する。
【解決手段】高温の金属表面を真空容器内に生成した炭素、窒素などの作用ガスのプラズマ中に曝しておくと、金属材料の表層自体が作用ガスとの化合物であるセラミックス層に変態する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
繊維、電気部品、複合材料など関連分野
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属など材料表面をセラミックスで被覆する所謂ＣＶＤや溶射技術はあったが、細い線状の金属の表面層自体をセラミックス化する技術はなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
小断面積の線状、あるいは帯状の金属材料の表面の全体、または一部分をセラミックスに変態させる。また、剥離抵抗を増すために界面にセラミックスと加工物質との混合層を形成する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
メタルセラミックスは金属と炭素、窒素、酸素などの化合物であるので、炭素、窒素などの作用ガスをプラズマ化し、そのイオンを高温の金属表面に衝撃させて反応させる手法を解決手段とする。また、拡散速度を増大させるために、プロセス温度を基板材料の融点の１／３以上に上げるなど増速拡散現象を利用することも視野にいれる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１を用いて説明する。真空容器中に炭素、窒素、酸素ガスなどの内、単一、または、複数種のガス元素を含む化学活性なプラズマを発生させ、融点の１／３以上に昇温された線状金属の表面がプラズマに曝されるように配置する。ただし、プラズマと加工金属とはプラズマが発生していない状態では電気的絶縁状態を保持させる。プラズマと加工金属線との間に前者を正とする数ｋＶの外部バイアスを印加することにより、プラズマ中の作用ガスイオンを加工金属表面に加速し衝撃させる。その結果、材料の表層部は作用ガスイオンと化合物を生成し、高温中での交換拡散などにより数１０ｎｍ〜１００μｍの厚さのセラミックス層が創製できた。
【０００６】
【発明の効果】
芯が細い金属で表層部がセラミックスのセラミックス・金属複合材料ができた。セラミックスのもつ断熱性、赤外線遮蔽性、耐熱性、電気絶縁性、などの性質に加えて金属のもつ引っ張り強度、曲げ応力などを加味した新素材が生成できた。
【０００７】
【利用事例】
赤外線遮蔽布、放射線遮蔽布、発熱体、蓄熱材料、保温材料、耐熱衣料、帽子、靴、手袋、寝具、インテリア材料など。
【０００８】
【実施例１】
図１に連続加工装置の概略の断面図を示した。真空排気管（イ、ヘ）で容器を真空にする。次いで、導波管（ロ、ハ、ニ）からＭＷ（マイクロウエーブ）を導入して、反応室（チ）をＭＷ場とし、作用ガス口（ホ）から窒素などを１０−２Ｐａ程度導入する。ガスは高電離プラズマとなる。そこへ、被加工材料（ト）を導入すると温度が上昇すると共に、プラズマに対して予じめ負のｋＶ台の外部バイアスを印加しておくと、加工品表面に窒素イオンが衝撃し、化学吸着が生じる。
吸着原子は高温下で異常拡散し、セラミックス層が形成できる。層の厚さは作用原子の拡散密度に対応するので界面ではセラミックス粒子の濃度分布は漸減する。また、前処理として、加工品表面に特定の元素を分散させておくなどすると、処理時間の短縮できる場合のあることも分かった
【０００９】
【実施例２】
加工品全体を真空容器内に収納しておける場合は、装置の真空系は大気から完全分離でき簡略することができる。超尺の繊維状加工品でも、容器内に巻き取りリールを設定するなどすれば、実施例１の真空度に勾配を設ける真空系がなくとも長尺物の加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックス複合繊維加工機概略図
【符号の説明】
イ、ヘ・・・真空排気口、ロ、ハ、ニ・・・ＭＷ導波管、ホ・・・作用ガス口、ト・・・加工材料、チ・・・反応室、リ・・・空芯コイル。

Claims (1)

1. 線状金属の表面層自体の一部分、または全体をセラミックス化し、そのセラミックス成分が界面で濃度勾配をもつ複合材料の製法。

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