JP2016016603A - Tubular body, and method for producing the same - Google Patents

Tubular body, and method for producing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance tubular body which is a ceramic/ceramic composite material obtained by using a ceramic fiber as a braided body, hardly produces a defect due to broken ceramic fiber when produced, and has high strength and heat resistance, and to provide a method for producing the tubular body.SOLUTION: The tubular body comprises: a base material comprising a cylindrical braided body consisting of the ceramic fiber and a ceramic sintered compact layer for filling the space among the ceramic fibers; and a CVD ceramic layer for covering the surface of the base material. The method for producing the tubular body comprises: a weaving step of weaving the ceramic fiber to obtain the cylindrical braided body; a base material production step of applying a ceramic precursor to the cylindrical braided body and sintering the precursor-applied braided body to seal woven spots of the precursor-applied braided body; and a CVD step of coating the base material with the CVD ceramic layer to produce the tubular body.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、セラミック／セラミック複合材からなる管状体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a tubular body made of a ceramic / ceramic composite material and a method for producing the same.

ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材からなる管状体は、高強度のＳｉＣ繊維を骨材とし、主にＳｉＣがマトリックスを構成する。ＳｉＣは、耐熱性を有するとともに耐酸化性のある素材であるので、Ｃ／Ｃコンポジット（炭素繊維強化炭素複合材）が使用できない酸化雰囲気下で使用できる特徴がある。   A tubular body made of a SiC / SiC composite material uses high-strength SiC fibers as an aggregate, and SiC mainly forms a matrix. Since SiC is a material having heat resistance and oxidation resistance, it has a feature that it can be used in an oxidizing atmosphere in which a C / C composite (carbon fiber reinforced carbon composite) cannot be used.

特許文献１には、放射線照射等の過酷な条件下においても、耐熱性、強度性および精密加工性に優れるという特性を有するスリーブ（管状体）として、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料（ＳｉＣ／ＳｉＣ）からなる円筒状薄肉スリーブであって、気孔率が４０％以下で、かつ、肉厚が５ｍｍ以下であることを特徴とする円筒状ＳｉＣ複合材料スリーブが記載されている。   Patent Document 1 discloses a SiC fiber reinforced SiC composite material (SiC / SiC) as a sleeve (tubular body) having excellent heat resistance, strength, and precision workability even under severe conditions such as radiation irradiation. There is described a cylindrical SiC sleeve made of the above, characterized in that the porosity is 40% or less and the thickness is 5 mm or less.

特開平１１−１１６３３７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-116337

しかしながら、前記記載のＳｉＣ繊維強化ＳｉＣ複合材料（ＳｉＣ／ＳｉＣ複合材）からなる管状体は、弾性率の高いＳｉＣ繊維を用いている。ＳｉＣ繊維などのセラミック繊維は、耐熱性を備え、高強度であることから、放射線照射等の過酷な条件下などでも使用できる特徴はあるものの、セラミック繊維は有機繊維とは異なり弾性率が高く、曲げにより簡単に折れる、毛羽立ちし易いといった問題がある。このため、組紐体を製織し繊維が折れないようセラミック／セラミック複合材を得ることは困難である。
本発明では、前記課題を鑑み、セラミック繊維を組紐体として用いたセラミック／セラミック複合材であって、製造時の繊維の折れによる欠陥が少なく、高強度で耐熱性を有する高性能な管状体及びその製造方法を提供すること目的とする。 However, the tubular body made of the SiC fiber-reinforced SiC composite material (SiC / SiC composite material) described above uses SiC fiber having a high elastic modulus. Ceramic fibers such as SiC fibers have heat resistance and high strength, so there are features that can be used even under harsh conditions such as irradiation, but ceramic fibers have a high elastic modulus unlike organic fibers, There is a problem that it is easily broken by bending and is easy to fluff. For this reason, it is difficult to obtain a ceramic / ceramic composite so that the braided body is woven and the fibers are not broken.
In the present invention, in view of the above-mentioned problems, a ceramic / ceramic composite material using ceramic fibers as a braided body, which has few defects due to fiber breakage during production, and has a high-performance tubular body having high strength and heat resistance, and It is an object to provide a manufacturing method thereof.

≪管状体≫
前記課題を解決するための本発明の管状体は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、からなる。 ≪Tubular body≫
The tubular body of the present invention for solving the above-mentioned problems is a CVD method for covering the surface of the base material, which includes a base material composed of a cylindrical braided body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers. And a ceramic layer.

本発明の管状体によれば、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、からなるので、セラミック／セラミック複合材を構成し、強靱な管状体を得ることができる。
また、前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層を有しているので、セラミック繊維が製織される際、組紐体に織目など厚さが薄い部分があっても、セラミック焼成体層が薄い部分に集中的に充填されるので、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体が得られる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。
さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を得ることができる。 According to the tubular body of the present invention, a base material composed of a cylindrical braid body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers, and a CVD ceramic layer covering the surface of the base material. Therefore, a ceramic / ceramic composite material can be formed and a tough tubular body can be obtained.
Further, since the ceramic fired body layer is filled between the ceramic fibers, the ceramic fired body layer is thin when the ceramic fibers are woven even if the braid has a thin portion such as a weave. Since the portion is intensively filled, a tubular body having a smooth surface with a thin thickness and no weak portion can be obtained. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.
Furthermore, since it has a dense CVD ceramic layer, it is possible to obtain a highly impervious and high strength tubular body.

本発明の管状体は、以下の態様であることが好ましい。
（Ａ−１）前記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維である。 The tubular body of the present invention is preferably in the following manner.
(A-1) The ceramic fiber is a SiC fiber.

ＳｉＣ繊維は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック繊維として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since SiC fiber has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a ceramic fiber of the tubular body.

（Ａ−２）前記ＣＶＤセラミック層は、ＣＶＤ−ＳｉＣ層である。 (A-2) The CVD ceramic layer is a CVD-SiC layer.

ＣＶＤ法で得られた被膜は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のＣＶＤ−ＳｉＣ層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since the film obtained by the CVD method has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a CVD-SiC layer of the tubular body.

（Ａ−３）前記セラミック焼成体層は、ＳｉＣ焼成体層である。 (A-3) The ceramic fired body layer is a SiC fired body layer.

ＳｉＣ焼成体層は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック焼成体層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since the SiC fired body layer has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a ceramic fired body layer of a tubular body.

（Ａ−４）前記組紐体は、前記セラミック繊維のストランドが製織されてなる。 (A-4) The braided body is formed by weaving strands of the ceramic fibers.

セラミック繊維は、細い繊維を複数束ねたストランドの形態で使用することにより、しなやかに曲げることができ、毛羽立ちの発生を防ぐことができる。さらに、セラミック繊維は再配列することができるのでストランドの断面形状が自由に変化できる。ストランドは、厚さの薄いバンド状に変形することにより、織目が大きくなりすぎることを防ぐことができ、平滑な表面の管状体を得ることができる。   The ceramic fiber can be flexibly bent by using a plurality of fine fibers in the form of a bundle in which a plurality of thin fibers are bundled, and the occurrence of fuzz can be prevented. Further, since the ceramic fibers can be rearranged, the cross-sectional shape of the strand can be freely changed. By transforming the strand into a thin band shape, the texture can be prevented from becoming too large, and a smooth surface tubular body can be obtained.

（Ａ−５）前記組紐体は、織目に空隙を有することを特徴とする。 (A-5) The braided body has a void in the weave.

本発明の管状体は、組紐体の織目に空隙を有することにより、織目に接するセラミック繊維の曲がり方を緩やかにすることができ、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。   The tubular body of the present invention has a gap in the braid of the braided body, so that the bending of the ceramic fiber in contact with the weave can be moderated, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and no fluffing occurs. A strong tubular body can be obtained.

（Ａ−６）前記空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍである。 (A-6) The diameter of the inscribed circle of the gap is 0.1 to 5 mm.

本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．１ｍｍ以上であると、織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。
本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が５ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏を小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、肉厚が薄い弱い部分のない平滑な表面の管状体を得ることができる。 In the tubular body of the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.1 mm or more, the bending of the fiber in contact with the weave can be made gentle. The bending stress applied to the fiber can be reduced, and a high-strength tubular body free from fluff can be obtained.
Since the tubular body of the present invention can reduce the undulation of the surface of the tubular body caused by the weave when the inscribed circle of the void of the weave of the braided body constituting the tubular body is 5 mm or less, the ceramic By filling the fired body layer, it is possible to obtain a tubular body having a smooth surface without a thin portion having a small thickness.

（Ａ−７）前記セラミック焼成体層は、骨材を含有する。 (A-7) The ceramic fired body layer contains an aggregate.

本発明の管状体は、セラミック焼成体層に、骨材を含有することにより、組紐体の有する凹みに効率良くセラミック焼成体層を充填することができる。これは、セラミック焼成体層に骨材を含有することにより、製造時の収縮を小さく抑えることができ、凹みを解消する能力が大きいからである。このため、平滑な表面の管状体を得ることができる。 In the tubular body of the present invention, the ceramic fired body layer can be efficiently filled into the depressions of the braided body by including the aggregate in the ceramic fired body layer. This is because by containing an aggregate in the ceramic fired body layer, shrinkage during production can be kept small, and the ability to eliminate the dent is great. Therefore, a smooth surface tubular body can be obtained.

（Ａ−８）前記管状体は、原子力用である。
本発明の管状体は、セラミック／セラミック複合材で構成され、耐熱性を有している上に、高い強度を備えているので、原子力燃料を収納するチャンネルボックスなど原子力用として好適に利用することができる。 (A-8) The tubular body is for nuclear power.
The tubular body of the present invention is made of a ceramic / ceramic composite material, has heat resistance, and has high strength. Therefore, the tubular body is suitably used for nuclear power such as a channel box for storing nuclear fuel. Can do.

≪管状体の製造方法≫
前記課題を解決するための本発明の管状体の製造方法は、セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程と、前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程と、前記基材にＣＶＤセラミック層を被覆し管状体を製造するＣＶＤ工程と、からなる。 ≪Tube manufacturing method≫
The method for manufacturing a tubular body of the present invention for solving the above problems includes a weaving step of weaving ceramic fibers and manufacturing a tubular braided body, and applying a ceramic precursor to the braided body, followed by firing. The base material manufacturing process which seals the texture of the braided body by the above, and the CVD process of covering the base material with a CVD ceramic layer to manufacture a tubular body.

本発明の管状体の製造方法によれば、セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程の後に、前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程を有している。このため、ＣＶＤ工程でＣＶＤセラミック層が形成される前に、織目などの厚さが薄い部分があっても、セラミック前駆体が薄い部分に集中的に充填され、前記組紐体の織目を封止するので、平滑な表面の管状体を製造することができる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。   According to the method for manufacturing a tubular body of the present invention, after the weaving step of weaving ceramic fibers and manufacturing a tubular braided body, the braided body is coated with a ceramic precursor and then fired. A base material manufacturing process for sealing the weave. Therefore, before the CVD ceramic layer is formed in the CVD process, even if there is a thin portion such as a texture, the ceramic precursor is concentrated in the thin portion, and the texture of the braided body is Since sealing is performed, a tubular body having a smooth surface can be produced. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.

さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を被覆するＣＶＤ工程を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を製造することができる。   Furthermore, since it has the CVD process which coat | covers the CVD ceramic layer which is a dense body, a high-strength tubular body with high impermeability can be manufactured.

（Ｂ−１）前記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維である。 (B-1) The ceramic fiber is a SiC fiber.

ＳｉＣ繊維は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック繊維として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を製造することができる。   Since SiC fiber has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be produced by using it as a ceramic fiber of the tubular body.

（Ｂ−２）前記ＣＶＤ工程は、ＳｉＣのＣＶＤ工程である。 (B-2) The CVD process is a SiC CVD process.

ＣＶＤ法で得られた被膜は、耐熱性を備え、高強度であるので、ＳｉＣを化学気相成長（ＣＶＤ）させることにより、高強度で耐熱性の高い管状体を製造することができる。   Since the film obtained by the CVD method has heat resistance and high strength, a high strength and high heat resistance tubular body can be produced by chemical vapor deposition (CVD) of SiC.

（Ｂ−３）前記セラミック前駆体は、ＳｉＣ前駆体である。 (B-3) The ceramic precursor is a SiC precursor.

ＳｉＣ焼成体層は、耐熱性を備え、高強度であるので、ＳｉＣ前駆体を焼成し管状体のセラミック焼成体層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since the SiC fired body layer has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by firing the SiC precursor and using it as a ceramic fired body layer of a tubular body. .

（Ｂ−４）前記組紐体は、前記セラミック繊維のストランドが製織されてなる。 (B-4) The braided body is formed by weaving strands of the ceramic fibers.

セラミック繊維は、細い繊維を複数束ねたストランドの形態で使用することにより、しなやかに曲げることができ、毛羽立ちの発生を防ぐことができる。さらに、セラミック繊維は再配列することができるのでストランドの断面形状が自由に変化できる。ストランドは、厚さの薄いバンド状に変形することにより、織目が大きくなりすぎることを防ぐことができ、平滑な表面の管状体を得ることができる。   The ceramic fiber can be flexibly bent by using a plurality of fine fibers in the form of a bundle in which a plurality of thin fibers are bundled, and the occurrence of fuzz can be prevented. Further, since the ceramic fibers can be rearranged, the cross-sectional shape of the strand can be freely changed. By transforming the strand into a thin band shape, the texture can be prevented from becoming too large, and a smooth surface tubular body can be obtained.

（Ｂ−５）前記組紐体は、前記織目に空隙を有する。 (B-5) The braid has a void in the weave.

本発明の管状体の製造方法では、組紐体の織目に空隙を有するように製造することにより、織目に接するセラミック繊維の曲がり方を緩やかにすることができ、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき高強度の管状体を製造することができる。   In the method for producing a tubular body according to the present invention, the bending of the ceramic fiber in contact with the weave can be made gentle by producing the braid with a void in the weave of the braided body, and the bending stress applied to the ceramic fiber is reduced. A small and high-strength tubular body can be produced.

（Ｂ−６）前記空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍである。 (B-6) The diameter of the inscribed circle of the gap is 0.1 to 5 mm.

本発明の管状体の製造方法は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．１ｍｍ以上であると、織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき高強度の管状体を製造することができる。   In the method for manufacturing a tubular body according to the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.1 mm or more, the method of bending the fiber in contact with the weave can be moderated. Therefore, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and a high-strength tubular body can be manufactured.

本発明の管状体の製造方法は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が５ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏を小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体を製造することができる。   The tubular body manufacturing method of the present invention can reduce the undulation of the surface of the tubular body caused by the weave when the inscribed circle of the void of the weave of the braided body constituting the tubular body is 5 mm or less. Therefore, by filling the ceramic fired body layer, a tubular body having a smooth surface without a thin and weak portion can be produced.

（Ｂ−７）前記セラミック前駆体は骨材を含有する。 (B-7) The ceramic precursor contains an aggregate.

本発明の管状体の製造方法は、セラミック焼成体層に、骨材を含有することにより、組紐体の有する凹みに効率良くセラミック焼成体層を充填することができる。これは、セラミック焼成体層に骨材を含有することにより、製造時の収縮を小さく抑えることができ、凹みを解消する能力が大きいからである。このため、平滑な表面の管状体を得ることができる。   In the method for producing a tubular body of the present invention, the ceramic fired body layer can be efficiently filled into the recesses of the braided body by including the aggregate in the ceramic fired body layer. This is because by containing an aggregate in the ceramic fired body layer, shrinkage during production can be kept small, and the ability to eliminate the dent is great. Therefore, a smooth surface tubular body can be obtained.

（Ｂ−８）前記管状体は、原子力用である。
本発明から得られる管状体は、セラミック／セラミック複合材で構成され、耐熱性を有している上に、高い強度を備えているので、原子力燃料を収納するチャンネルボックスなど原子力用として好適に利用することができる。 (B-8) The tubular body is for nuclear power.
The tubular body obtained from the present invention is composed of a ceramic / ceramic composite material, has heat resistance, and has high strength, so that it is suitably used for nuclear power such as a channel box for storing nuclear fuel. can do.

本発明の管状体によれば、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、からなるので、セラミック／セラミック複合材を構成し、強靱な管状体を得ることができる。
また、前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層を有しているので、セラミック繊維が製織される際、組紐体に織目など厚さが薄い部分があっても、セラミック焼成体層が薄い部分に集中的に充填されるので、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体が得られる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。
さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を得ることができる。 According to the tubular body of the present invention, a base material composed of a cylindrical braid body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers, and a CVD ceramic layer covering the surface of the base material. Therefore, a ceramic / ceramic composite material can be formed and a tough tubular body can be obtained.
Further, since the ceramic fired body layer is filled between the ceramic fibers, the ceramic fired body layer is thin when the ceramic fibers are woven even if the braid has a thin portion such as a weave. Since the portion is intensively filled, a tubular body having a smooth surface with a thin thickness and no weak portion can be obtained. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.
Furthermore, since it has a dense CVD ceramic layer, it is possible to obtain a highly impervious and high strength tubular body.

本発明の管状体の製造方法によれば、セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程の後に、前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程を有している。このため、ＣＶＤ工程でＣＶＤセラミック層が形成される前に、織目などの厚さが薄い部分があっても、セラミック前駆体が薄い部分に集中的に充填され、前記組紐体の織目を封止するので、平滑な表面の管状体を製造することができる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。
さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を被覆するＣＶＤ工程を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を製造することができる。 According to the method for manufacturing a tubular body of the present invention, after the weaving step of weaving ceramic fibers and manufacturing a tubular braided body, the braided body is coated with a ceramic precursor and then fired. A base material manufacturing process for sealing the weave. Therefore, before the CVD ceramic layer is formed in the CVD process, even if there is a thin portion such as a texture, the ceramic precursor is concentrated in the thin portion, and the texture of the braided body is Since sealing is performed, a tubular body having a smooth surface can be produced. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.
Furthermore, since it has the CVD process which coat | covers the CVD ceramic layer which is a dense body, a high-strength tubular body with high impermeability can be manufactured.

図１は、本発明の実施例１の工程フローを示す。FIG. 1 shows a process flow of Example 1 of the present invention. 図２は、本発明の実施例１の管状体の断面を示し、図の上が管状体の外側、図の下が管状体の内側を示す。FIG. 2 shows a cross section of the tubular body of Example 1 of the present invention, with the top of the figure showing the outside of the tubular body and the bottom of the figure showing the inside of the tubular body. 図３は、本発明の実施例１の組紐体段階の正面図であり、長手方向が図の上下方向である。FIG. 3 is a front view of the braided body stage according to the first embodiment of the present invention, and the longitudinal direction is the vertical direction of the drawing. 図４は、本発明の実施例１の組紐体段階の織目の拡大図である。空隙には、内接円が図示されている。FIG. 4 is an enlarged view of the weave at the braided body stage of the first embodiment of the present invention. An inscribed circle is shown in the gap. 図５は、本発明の実施例１の外観写真である。FIG. 5 is an appearance photograph of Example 1 of the present invention.

本明細書において、織目とは、織物の繊維と繊維の間をしめす。繊維が束（ストランド）になっている場合には、ストランドとストランドとの間を示す。織目に空隙を有する場合には、その空隙が織目を構成する。
本明細書において、ＣＶＤセラミック層とは、ＣＶＤ法により形成されたセラミック層を示す。 In this specification, the weave refers to a space between fibers of a fabric. When the fiber is a bundle (strand), it shows between strands. When there are voids in the texture, the voids constitute the texture.
In this specification, the CVD ceramic layer refers to a ceramic layer formed by a CVD method.

≪管状体≫
本発明の管状体は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、からなる。 ≪Tubular body≫
The tubular body of the present invention comprises a base material composed of a cylindrical braid made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers, and a CVD ceramic layer covering the surface of the base material.

本発明の管状体の組紐体とは、糸を組み合わせて作った紐であり、管状に製織されているので中空の紐となる。組紐体の中手方向に切れ目を入れて展開すると、例えば縦糸、緯糸がそれぞれ斜めに交差した織布となる。
ＣＶＤセラミック層は、管状体の内側及び外側のいずれに形成されていてもよいが、内側及び外側の両側に形成されていることが望ましい。両側に形成されていることでより高強度な管状体を得ることができる。 The tubular braided body of the present invention is a string made by combining yarns, and is a hollow string because it is woven in a tubular shape. When the braided body is unfolded in the middle direction of the braid, for example, a woven fabric in which warp yarns and weft yarns obliquely intersect each other is formed.
The CVD ceramic layer may be formed on either the inside or the outside of the tubular body, but is preferably formed on both the inside and the outside. A tubular body with higher strength can be obtained by being formed on both sides.

本発明の管状体のセラミック繊維とは、特に限定されないが例えば、ＳｉＣ繊維、ＴａＣ繊維、ＷＣ繊維、炭素繊維、ＴａＮ繊維、チタンシリコンカーバイド繊維などが挙げられる。   Although it does not specifically limit with the ceramic fiber of the tubular body of this invention, For example, SiC fiber, TaC fiber, WC fiber, carbon fiber, TaN fiber, titanium silicon carbide fiber, etc. are mentioned.

本発明の管状体のセラミック焼成体とは、焼成されて得られたセラミックであれば良く特に限定されない。例えば、樹脂からなるセラミック前駆体を焼成して得られたセラミック焼成体、セラミックの粉末に焼結助剤を加え焼成したセラミックの焼結体でも良い。
セラミック前駆体としては、ポリカルボシラン、ポリオルガノボロシラザン、ポリメタロキサン、ポリボロシロキサン、ポリカルボシラザンなどが挙げられる。焼成することによりポリカルボシランからはＳｉＣ、ポリオルガノボロシラザンからはＳｉＮＢＣセラミック、ポリメタロキサンからは酸化物系セラミック、ポリオルガノボロシラザンからは、Ｂ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系セラミック、ポリカルボシラザンからはＳｉ−Ｃ−Ｎ系セラミックが得られる。 The ceramic fired body of the tubular body of the present invention is not particularly limited as long as it is a ceramic obtained by firing. For example, a ceramic fired body obtained by firing a ceramic precursor made of resin, or a ceramic sintered body fired by adding a sintering aid to ceramic powder may be used.
Examples of the ceramic precursor include polycarbosilane, polyorganoborosilazane, polymetalloxane, polyborosiloxane, and polycarbosilazane. By firing, SiC from polycarbosilane, SiNBC ceramic from polyorganoborosilazane, oxide ceramic from polymetalloxane, B-Si-C-N ceramic from polyorganoborosilazane, polycarbosilazane Makes it possible to obtain Si-C-N ceramics.

本発明の管状体のＣＶＤセラミック層は、セラミック繊維からなる筒状の組紐体とセラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材の表面を覆う。ＣＶＤセラミック層は、化学気相成長法で形成されるので、緻密で高強度な被膜となる。
本発明の管状体によれば、セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、からなるので、セラミック／セラミック複合材を構成し、強靱な管状体を得ることができる。
また、前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層を有しているので、セラミック繊維が製織される際、組紐体に織目など厚さが薄い部分があっても、セラミック焼成体層が薄い部分に集中的に充填されるので、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体が得られる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。 The CVD ceramic layer of the tubular body of the present invention covers the surface of a base material composed of a cylindrical braided body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers. Since the CVD ceramic layer is formed by chemical vapor deposition, it becomes a dense and high-strength film.
According to the tubular body of the present invention, a base material composed of a cylindrical braid body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers, and a CVD ceramic layer covering the surface of the base material. Therefore, a ceramic / ceramic composite material can be formed and a tough tubular body can be obtained.
Further, since the ceramic fired body layer is filled between the ceramic fibers, the ceramic fired body layer is thin when the ceramic fibers are woven even if the braid has a thin portion such as a weave. Since the portion is intensively filled, a tubular body having a smooth surface with a thin thickness and no weak portion can be obtained. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.

さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を得ることができる。   Furthermore, since it has a dense CVD ceramic layer, it is possible to obtain a highly impervious and high strength tubular body.

本発明の管状体のセラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることが好ましい。   The ceramic fiber of the tubular body of the present invention is preferably a SiC fiber.

ＳｉＣ繊維は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック繊維として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since SiC fiber has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a ceramic fiber of the tubular body.

本発明の管状体のセラミック繊維は、表面にセラミック繊維と組成の異なる繊維被覆層を有していても良い。繊維被覆層としては、熱分解炭素、ＢＮなどが挙げられる。あらかじめセラミック繊維に被覆しておいても、製織工程後に被覆することもできる。繊維被覆層はセラミック焼成体層とセラミック繊維との界面に形成されるので、セラミック焼成体層あるいはＣＶＤセラミック層から伸展するクラックをＳｉＣ繊維に伝達しないように応力を分散することができる。このため、高強度の管状体を得ることができる。   The ceramic fiber of the tubular body of the present invention may have a fiber coating layer having a composition different from that of the ceramic fiber on the surface. Examples of the fiber coating layer include pyrolytic carbon and BN. Even if the ceramic fibers are coated in advance, they can be coated after the weaving process. Since the fiber coating layer is formed at the interface between the ceramic fired body layer and the ceramic fiber, the stress can be dispersed so that cracks extending from the ceramic fired body layer or the CVD ceramic layer are not transmitted to the SiC fiber. For this reason, a high intensity | strength tubular body can be obtained.

本発明の管状体のＣＶＤセラミック層は、ＣＶＤ−ＳｉＣ層であることが好ましい。   The CVD ceramic layer of the tubular body of the present invention is preferably a CVD-SiC layer.

ＣＶＤ法で得られた被膜は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のＣＶＤ−ＳｉＣ層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since the film obtained by the CVD method has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a CVD-SiC layer of the tubular body.

本発明の管状体のセラミック焼成体層は、ＳｉＣ焼成体層である。   The ceramic fired body layer of the tubular body of the present invention is a SiC fired body layer.

ＳｉＣ焼成体層は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック焼成体層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。   Since the SiC fired body layer has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be obtained by using it as a ceramic fired body layer of a tubular body.

本発明の管状体のセラミック繊維は繊維直径が５〜２０μｍであることが好ましい。
ＳｉＣ繊維の繊維直径が５μｍ以上であると繊維表面に発生する微少な傷などの欠陥の影響を小さくすることができ、折れにくくすることができる。ＳｉＣ繊維の繊維直径が２０μｍ以下であると、曲げに伴って延びる側の外表面に発生する張力を抑制することができ、折れにくくすることができる。 The ceramic fiber of the tubular body of the present invention preferably has a fiber diameter of 5 to 20 μm.
When the fiber diameter of the SiC fiber is 5 μm or more, the influence of defects such as minute scratches generated on the fiber surface can be reduced, and it can be made difficult to break. When the fiber diameter of the SiC fiber is 20 μm or less, it is possible to suppress the tension generated on the outer surface on the side extending along with the bending, and to make it difficult to break.

本発明の管状体の組紐体は、前記セラミック繊維のストランドが製織されてなることが好ましい。   The tubular braided body of the present invention is preferably formed by weaving the strands of the ceramic fibers.

セラミック繊維は、細い繊維を複数束ねたストランドの形態で使用することにより、しなやかに曲げることができ、毛羽立ちの発生を防ぐことができる。さらに、セラミック繊維は再配列することができるのでストランドの断面形状が自由に変化できる。ストランドは、厚さの薄いバンド状に変形することにより、織目が大きくなりすぎることを防ぐことができ、平滑な表面の管状体を得ることができる。
ストランドを構成するセラミック繊維の数は１００〜１００００本であることが好ましい。ストランドを構成するセラミック繊維の数が１００本以上であると、ストランドを曲げた際にセラミック繊維が自由に再配列しやすく、曲げ応力のかかりにくい薄いバンド状に容易に変形することができる。 The ceramic fiber can be flexibly bent by using a plurality of fine fibers in the form of a bundle in which a plurality of thin fibers are bundled, and the occurrence of fuzz can be prevented. Further, since the ceramic fibers can be rearranged, the cross-sectional shape of the strand can be freely changed. By transforming the strand into a thin band shape, the texture can be prevented from becoming too large, and a smooth surface tubular body can be obtained.
The number of ceramic fibers constituting the strand is preferably 100 to 10,000. When the number of ceramic fibers constituting the strand is 100 or more, the ceramic fibers can be easily rearranged when the strand is bent, and can be easily deformed into a thin band shape that is not easily subjected to bending stress.

ストランドを構成するセラミック繊維の数が１００００本以下であると、ストランドを曲げた際にセラミック繊維が自由に再配列しやすく、曲げ応力のかかりにくい薄いバンド状に容易に変形することができる。   When the number of ceramic fibers constituting the strand is 10,000 or less, the ceramic fibers can be easily rearranged when the strand is bent, and can be easily deformed into a thin band shape that is not easily subjected to bending stress.

本発明の管状体の組紐体は、織目に空隙を有することが好ましい。   The tubular braided body of the present invention preferably has voids in the weave.

本発明の管状体は、組紐体の織目に空隙を有することにより、セラミック繊維どうしの間隔を広げ織目に接するセラミック繊維の曲がり方を緩やかにすることができ、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。   The tubular body of the present invention has a gap in the weave of the braided body, so that the distance between the ceramic fibers can be widened and the bending of the ceramic fibers in contact with the weave can be made gentle, and the bending stress applied to the ceramic fibers can be reduced. A high-strength tubular body that can be reduced in size and has no fluff can be obtained.

本発明の管状体の組紐体の織目の空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。   The diameter of the inscribed circle in the voids of the weave of the tubular braided body of the present invention is preferably 0.1 to 5 mm.

本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．１ｍｍ以上であると、セラミック繊維どうしの間隔を広げ織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。
本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が５ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏を小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体を得ることができる。 In the tubular body of the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.1 mm or more, the spacing between the ceramic fibers is widened, and the bending of the fibers in contact with the weave is moderated. Therefore, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and a high-strength tubular body free from fluff can be obtained.
Since the tubular body of the present invention can reduce the undulation of the surface of the tubular body caused by the weave when the inscribed circle of the void of the weave of the braided body constituting the tubular body is 5 mm or less, the ceramic By filling the fired body layer, it is possible to obtain a tubular body having a smooth surface with a thin thickness and no weak portions.

本発明の管状体の組紐体の織目の空隙の内接円の直径のさらに望ましい範囲は、０．２〜２ｍｍである。 A more desirable range of the diameter of the inscribed circle of the void of the weave of the tubular braided body of the present invention is 0.2 to 2 mm.

本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．２ｍｍ以上であると、セラミック繊維どうしの間隔をさらに広げ織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。
本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が２ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏をさらに小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体を得ることができる。 In the tubular body of the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.2 mm or more, the spacing between the ceramic fibers is further widened, and the bending of the fibers in contact with the weave is moderated. Therefore, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and a high-strength tubular body free from fuzz can be obtained.
The tubular body of the present invention can further reduce the undulation of the surface of the tubular body due to the texture when the inscribed circle of the void of the texture of the braided body constituting the tubular body is 2 mm or less, By filling the ceramic fired body layer, it is possible to obtain a tubular body having a smooth surface with a small thickness and no weak portions.

本発明の管状体のセラミック焼成体層は、骨材を含有することが好ましい。 The ceramic fired body layer of the tubular body of the present invention preferably contains an aggregate.

本発明の管状体は、セラミック焼成体層に、骨材を含有することにより、組紐体の有する凹みに効率良くセラミック焼成体層を充填することができる。これは、セラミック焼成体層に骨材を含有することにより、製造時の収縮を小さく抑えることができ、凹みを解消する能力が大きいからである。このため、平滑な表面の管状体を得ることができる。
骨材としては、セラミックの粒子などが挙げられる。具体的には、ＳｉＣ、ＷＣ、ジルコニア、マグネシア、アルミナ、シリカ、コージェライトなどが挙げられ特に限定されない。 In the tubular body of the present invention, the ceramic fired body layer can be efficiently filled into the depressions of the braided body by including the aggregate in the ceramic fired body layer. This is because by containing an aggregate in the ceramic fired body layer, shrinkage during production can be kept small, and the ability to eliminate the dent is great. Therefore, a smooth surface tubular body can be obtained.
Examples of the aggregate include ceramic particles. Specific examples include SiC, WC, zirconia, magnesia, alumina, silica, cordierite and the like, and are not particularly limited.

本発明の管状体は、原子力用であることが好ましい。
本発明の管状体は、セラミック／セラミック複合材で構成され、耐熱性を有している上に、高い強度を備えているので、原子力燃料を収納する燃料被覆管、チャンネルボックスなど原子力用として好適に利用することができる。このような管状体を用いることにより、炉内が高温に曝されても、冷却水との反応を抑え、水素ガスの発生を防止することができる。 The tubular body of the present invention is preferably for nuclear power.
The tubular body of the present invention is composed of a ceramic / ceramic composite material, has heat resistance, and has high strength, so that it is suitable for nuclear power such as a fuel cladding tube and a channel box for storing nuclear fuel. Can be used. By using such a tubular body, even if the inside of the furnace is exposed to a high temperature, the reaction with the cooling water can be suppressed and the generation of hydrogen gas can be prevented.

≪管状体の製造方法≫
前記課題を解決するための本発明の管状体の製造方法は、セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程と、前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程と、前記基材にＣＶＤセラミック層を被覆し管状体を製造するＣＶＤ工程と、からなる。 ≪Tube manufacturing method≫
The method for manufacturing a tubular body of the present invention for solving the above problems includes a weaving step of weaving ceramic fibers and manufacturing a tubular braided body, and applying a ceramic precursor to the braided body, followed by firing. The base material manufacturing process which seals the texture of the braided body by the above, and the CVD process of covering the base material with a CVD ceramic layer to manufacture a tubular body.

本発明の管状体の製造方法の組紐体とは、糸を組み合わせて作った紐であり、管状に製織されているので中空の紐となる。組紐体の中手方向に切れ目を入れて展開すると、例えば縦糸、緯糸がそれぞれ斜めに交差した織布となる。
本発明の管状体のセラミック繊維とは、特に限定されないが例えば、ＳｉＣ繊維、ＴａＣ繊維、ＷＣ繊維、炭素繊維、ＴａＮ繊維、チタンシリコンカーバイド繊維などが挙げられる。 The braided body in the method for producing a tubular body of the present invention is a string made by combining yarns, and is a hollow string because it is woven into a tubular shape. When the braided body is unfolded in the middle direction of the braid, for example, a woven fabric in which warp yarns and weft yarns obliquely intersect each other is formed.
Although it does not specifically limit with the ceramic fiber of the tubular body of this invention, For example, SiC fiber, TaC fiber, WC fiber, carbon fiber, TaN fiber, titanium silicon carbide fiber, etc. are mentioned.

本発明の管状体の製造方法のセラミック焼成体とは、焼成されて得られたセラミックであれば良く特に限定されない。例えば、樹脂からなるセラミック前駆体を焼成して得られたセラミック焼成体、セラミックの粉末に焼結助剤を加え焼成したセラミックの焼結体でも良い。   The ceramic fired body in the method for producing a tubular body of the present invention is not particularly limited as long as it is a ceramic obtained by firing. For example, a ceramic fired body obtained by firing a ceramic precursor made of resin, or a ceramic sintered body fired by adding a sintering aid to ceramic powder may be used.

セラミック前駆体としては、ポリカルボシラン、ポリオルガノボロシラザン、ポリメタロキサン、ポリボロシロキサン、ポリカルボシラザンなどが挙げられる。焼成することによりポリカルボシランからはＳｉＣ、ポリオルガノボロシラザンからはＳｉＮＢＣセラミック、ポリメタロキサンからは酸化物系セラミック、ポリオルガノボロシラザンからは、Ｂ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系セラミック、ポリカルボシラザンからはＳｉ−Ｃ−Ｎ系セラミックが得られる。
本発明の管状体の製造方法のＣＶＤ工程では、ＣＶＤセラミック層がセラミック繊維からなる筒状の組紐体とセラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材の表面を覆う。ＣＶＤセラミック層は、化学気相成長法で形成されるので、緻密で高強度な被膜となる。 Examples of the ceramic precursor include polycarbosilane, polyorganoborosilazane, polymetalloxane, polyborosiloxane, and polycarbosilazane. By firing, SiC from polycarbosilane, SiNBC ceramic from polyorganoborosilazane, oxide ceramic from polymetalloxane, B-Si-C-N ceramic from polyorganoborosilazane, polycarbosilazane Makes it possible to obtain Si-C-N ceramics.
In the CVD process of the method for producing a tubular body of the present invention, the CVD ceramic layer covers the surface of a base material composed of a cylindrical braid body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filling between the ceramic fibers. Since the CVD ceramic layer is formed by chemical vapor deposition, it becomes a dense and high-strength film.

本発明の管状体の製造方法によれば、セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程の後に、前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程を有している。このため、ＣＶＤ工程でＣＶＤセラミック層が形成される前に、織目などの厚さが薄い部分があっても、セラミック前駆体が薄い部分に集中的に充填され、前記組紐体の織目を封止するので、平滑な表面の管状体を製造することができる。さらにＣＶＤ炉に入れられる前に、セラミック焼成体層が繊維どうしを固定することができるのでＣＶＤ炉内で加熱した際に熱膨張差などにより繊維が折れにくく、毛羽立ちを発生しにくくすることができ、確実にＣＶＤセラミック層を沈着させることができる。   According to the method for manufacturing a tubular body of the present invention, after the weaving step of weaving ceramic fibers and manufacturing a tubular braided body, the braided body is coated with a ceramic precursor and then fired. A base material manufacturing process for sealing the weave. Therefore, before the CVD ceramic layer is formed in the CVD process, even if there is a thin portion such as a texture, the ceramic precursor is concentrated in the thin portion, and the texture of the braided body is Since sealing is performed, a tubular body having a smooth surface can be produced. Furthermore, since the ceramic fired body layer can fix the fibers before being put in the CVD furnace, when heated in the CVD furnace, the fibers are not easily broken due to a difference in thermal expansion or the like, and can be made difficult to generate fuzz. A CVD ceramic layer can be reliably deposited.

さらに、緻密体であるＣＶＤセラミック層を被覆するＣＶＤ工程を有しているので、不浸透性が高く高強度の管状体を製造することができる。   Furthermore, since it has the CVD process which coat | covers the CVD ceramic layer which is a dense body, a high-strength tubular body with high impermeability can be manufactured.

焼成は、例えば８００〜２０００℃で処理することができる。   Baking can be processed at 800-2000 degreeC, for example.

本発明の管状体の製造方法のセラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることが好ましい。   The ceramic fiber of the method for producing a tubular body of the present invention is preferably a SiC fiber.

ＳｉＣ繊維は、耐熱性を備え、高強度であるので、管状体のセラミック繊維として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を製造することができる。   Since SiC fiber has heat resistance and high strength, a tubular body having high strength and high heat resistance can be produced by using it as a ceramic fiber of the tubular body.

本発明の管状体の製造方法のセラミック繊維は、表面にセラミック繊維と組成の異なる繊維被覆層を有していても良い。繊維被覆層としては、熱分解炭素、ＢＮなどが挙げられる。あらかじめセラミック繊維に被覆しておいても、製織工程後に被覆することもできる。繊維被覆層はセラミック焼成体層とセラミック繊維との界面に形成されるので、セラミック焼成体層あるいはＣＶＤセラミック層から伸展するクラックをＳｉＣ繊維に伝達しないように応力を分散することができる。このため、高強度の管状体を得ることができる。   The ceramic fiber of the method for producing a tubular body of the present invention may have a fiber coating layer having a composition different from that of the ceramic fiber on the surface. Examples of the fiber coating layer include pyrolytic carbon and BN. Even if the ceramic fibers are coated in advance, they can be coated after the weaving process. Since the fiber coating layer is formed at the interface between the ceramic fired body layer and the ceramic fiber, the stress can be dispersed so that cracks extending from the ceramic fired body layer or the CVD ceramic layer are not transmitted to the SiC fiber. For this reason, a high intensity | strength tubular body can be obtained.

本発明の管状体の製造方法のＣＶＤ工程は、ＳｉＣのＣＶＤ工程であることが好ましい。   The CVD process of the tubular body manufacturing method of the present invention is preferably a SiC CVD process.

ＣＶＤ法で得られた被膜は、耐熱性を備え、高強度であるので、ＳｉＣを化学気相成長（ＣＶＤ）させることにより、高強度で耐熱性の高い管状体を製造することができる。   Since the film obtained by the CVD method has heat resistance and high strength, a high strength and high heat resistance tubular body can be produced by chemical vapor deposition (CVD) of SiC.

本発明の管状体の製造方法のセラミック前駆体は、ＳｉＣ前駆体であることが好ましい。   The ceramic precursor of the method for producing a tubular body of the present invention is preferably a SiC precursor.

ＳｉＣ前駆体を焼成して得られるＳｉＣ焼成体層は、耐熱性を備え、高強度であるので、ＳｉＣ前駆体を焼成し管状体のセラミック焼成体層として使用することにより、高強度で耐熱性の高い管状体を得ることができる。ＳｉＣ前駆体は、例えばポリカルボシランなどの有機珪素樹脂である。   The SiC fired body layer obtained by firing the SiC precursor has heat resistance and high strength. Therefore, by firing the SiC precursor and using it as a ceramic fired body layer of a tubular body, high strength and heat resistance are obtained. Can be obtained. The SiC precursor is an organic silicon resin such as polycarbosilane.

本発明の管状体製造方法のセラミック繊維は繊維直径が５〜２０μｍであることが好ましい。
ＳｉＣ繊維の繊維直径が５μｍ以上であると繊維表面に発生する微少な傷などの欠陥の影響を小さくすることができ、折れにくくすることができる。ＳｉＣ繊維の繊維直径が２０μｍ以下であると、曲げに伴って延びる側の外表面に発生する張力を抑制することができ、折れにくくすることができる。 The ceramic fiber of the tubular body manufacturing method of the present invention preferably has a fiber diameter of 5 to 20 μm.
When the fiber diameter of the SiC fiber is 5 μm or more, the influence of defects such as minute scratches generated on the fiber surface can be reduced, and it can be made difficult to break. When the fiber diameter of the SiC fiber is 20 μm or less, it is possible to suppress the tension generated on the outer surface on the side extending along with the bending, and to make it difficult to break.

本発明の管状体の製造方法の組紐体は、セラミック繊維のストランドが製織されてなることが好ましい。   It is preferable that the braided body of the method for manufacturing a tubular body of the present invention is formed by weaving strands of ceramic fibers.

セラミック繊維は、細い繊維を複数束ねたストランドの形態で使用することにより、しなやかに曲げることができ、毛羽立ちの発生を防ぐことができる。さらに、セラミック繊維は再配列することができるのでストランドの断面形状が自由に変化できる。ストランドは、厚さの薄いバンド状に変形することにより、織目が大きくなりすぎることを防ぐことができ、平滑な表面の管状体を得ることができる。   The ceramic fiber can be flexibly bent by using a plurality of fine fibers in the form of a bundle in which a plurality of thin fibers are bundled, and the occurrence of fuzz can be prevented. Further, since the ceramic fibers can be rearranged, the cross-sectional shape of the strand can be freely changed. By transforming the strand into a thin band shape, the texture can be prevented from becoming too large, and a smooth surface tubular body can be obtained.

ストランドを構成するセラミック繊維の数は１００〜１００００本であることが好ましい。ストランドを構成するセラミック繊維の数が１００本以上であると、ストランドを曲げた際にセラミック繊維が自由に再配列しやすく、曲げ応力の係りにくい薄いバンド状に容易に変形することができる。
ストランドを構成するセラミック繊維の数が１００００本以下であると、ストランドを曲げた際にセラミック繊維が自由に再配列しやすく、曲げ応力のかかりにくい薄いバンド状に容易に変形することができる。 The number of ceramic fibers constituting the strand is preferably 100 to 10,000. When the number of ceramic fibers constituting the strand is 100 or more, the ceramic fibers can be easily rearranged when the strand is bent, and can be easily deformed into a thin band shape in which bending stress is not easily affected.
When the number of ceramic fibers constituting the strand is 10,000 or less, the ceramic fibers can be easily rearranged when the strand is bent, and can be easily deformed into a thin band shape that is not easily subjected to bending stress.

本発明の管状体の製造方法の組紐体は、織目に空隙を有することが好ましい。   It is preferable that the braided body of the method for producing a tubular body of the present invention has voids in the weave.

本発明の管状体の製造方法では、組紐体の織目に空隙を有するように製造することにより、織目に接するセラミック繊維の曲がり方を緩やかにすることができ、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき高強度の管状体を製造することができる。   In the method for producing a tubular body according to the present invention, the bending of the ceramic fiber in contact with the weave can be made gentle by producing the braid with a void in the weave of the braided body, and the bending stress applied to the ceramic fiber is reduced. A small and high-strength tubular body can be produced.

本発明の管状体の製造方法の空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。   It is preferable that the diameter of the inscribed circle of the space | gap of the manufacturing method of the tubular body of this invention is 0.1-5 mm.

本発明の管状体の製造方法は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．１ｍｍ以上であると、織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき高強度の管状体を製造することができる。
本発明の管状体の製造方法は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が５ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏を小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、肉厚が薄い弱い部分のない平滑な表面の管状体を製造することができる。 In the method for manufacturing a tubular body according to the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.1 mm or more, the method of bending the fiber in contact with the weave can be moderated. Therefore, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and a high-strength tubular body can be manufactured.
The tubular body manufacturing method of the present invention can reduce the undulation of the surface of the tubular body caused by the weave when the inscribed circle of the void of the weave of the braided body constituting the tubular body is 5 mm or less. Therefore, by filling the ceramic fired body layer, it is possible to produce a tubular body having a smooth surface without a thin portion having a thin thickness.

本発明の管状体の組紐体の織目の空隙の内接円の直径のさらに望ましい範囲は、０．２〜２ｍｍである。 A more desirable range of the diameter of the inscribed circle of the void of the weave of the tubular braided body of the present invention is 0.2 to 2 mm.

本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が０．２ｍｍ以上であると、セラミック繊維どうしの間隔をさらに広げ織目に接する繊維の曲がり方を緩やかにすることができるので、セラミック繊維にかかる曲げ応力を小さくでき、毛羽立ちのない高強度の管状体を得ることができる。
本発明の管状体は、管状体を構成する組紐体の織目の空隙の内接円が２ｍｍ以下であると、織目に起因する管状体の表面の起伏をさらに小さくすることができるので、セラミック焼成体層が充填されることにより、肉厚が薄く弱い部分のない平滑な表面の管状体を得ることができる。 In the tubular body of the present invention, when the inscribed circle of the void of the braid of the braided body constituting the tubular body is 0.2 mm or more, the spacing between the ceramic fibers is further widened, and the bending of the fibers in contact with the weave is moderated. Therefore, the bending stress applied to the ceramic fiber can be reduced, and a high-strength tubular body free from fuzz can be obtained.
The tubular body of the present invention can further reduce the undulation of the surface of the tubular body due to the texture when the inscribed circle of the void of the texture of the braided body constituting the tubular body is 2 mm or less, By filling the ceramic fired body layer, it is possible to obtain a tubular body having a smooth surface with a small thickness and no weak portions.

本発明の管状体の製造方法のセラミック前駆体は骨材を含有することが好ましい。   The ceramic precursor of the method for producing a tubular body of the present invention preferably contains an aggregate.

本発明の管状体の製造方法は、セラミック焼成体層に、骨材を含有することにより、組紐体の有する凹みに効率良くセラミック焼成体層を充填することができる。これは、セラミック焼成体層に骨材を含有することにより、製造時の収縮を小さく抑えることができ、凹みを解消する能力が大きいからである。このため、平滑な表面の管状体を得ることができる。
骨材としては、セラミックの粒子などが挙げられる。具体的には、ＳｉＣ、ＷＣ、ジルコニア、マグネシア、アルミナ、シリカ、コージェライトなどが挙げられ特に限定されない。 In the method for producing a tubular body of the present invention, the ceramic fired body layer can be efficiently filled into the recesses of the braided body by including the aggregate in the ceramic fired body layer. This is because by containing an aggregate in the ceramic fired body layer, shrinkage during production can be kept small, and the ability to eliminate the dent is great. Therefore, a smooth surface tubular body can be obtained.
Examples of the aggregate include ceramic particles. Specific examples include SiC, WC, zirconia, magnesia, alumina, silica, cordierite and the like, and are not particularly limited.

本発明の管状体は、原子力用であることが好ましい。
本発明の管状体は、セラミック／セラミック複合材で構成され、耐熱性を有している上に、高い強度を備えているので、原子力燃料を収納する燃料被覆管、チャンネルボックスなど原子力用として好適に利用することができる。このような管状体を用いることにより、炉内が高温に曝されても、冷却水との反応を抑え、水素ガスの発生を防止することができる。 The tubular body of the present invention is preferably for nuclear power.
The tubular body of the present invention is composed of a ceramic / ceramic composite material, has heat resistance, and has high strength, so that it is suitable for nuclear power such as a fuel cladding tube and a channel box for storing nuclear fuel. Can be used. By using such a tubular body, even if the inside of the furnace is exposed to a high temperature, the reaction with the cooling water can be suppressed and the generation of hydrogen gas can be prevented.

以下本発明の実施例について図を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１の工程フローを示す。図２は、本発明の実施例１の管状体の断面を示し、図の上が管状体の外側、図の下が管状体の内側を示す。図３は、本発明の実施例１の組紐体段階の正面図であり、長手方向が図の上下方向である。図４は、本発明の実施例１の組紐体段階の織目の拡大図である。空隙には、内接円が図示されている。図５は、本発明の実施例１の外観写真である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a process flow of Example 1 of the present invention. FIG. 2 shows a cross section of the tubular body of Example 1 of the present invention, with the top of the figure showing the outside of the tubular body and the bottom of the figure showing the inside of the tubular body. FIG. 3 is a front view of the braided body stage according to the first embodiment of the present invention, and the longitudinal direction is the vertical direction of the drawing. FIG. 4 is an enlarged view of the weave at the braided body stage of the first embodiment of the present invention. An inscribed circle is shown in the gap. FIG. 5 is an appearance photograph of Example 1 of the present invention.

本発明の管状体及びその製造方法について、実施例１を用いて順に説明する。   The tubular body and the method for producing the same according to the present invention will be described in order using Example 1.

＜製織工程＞図１（ａ）
セラミック繊維１はＳｉＣ繊維を用いた。セラミック繊維は、繊維直径７．５μｍの宇部興産社製ＳｉＣ繊維「チラノＳＡ３」を１６００本束ねたストランドの形態で使用した。６４本のストランドを、ブレーディング装置を用い、内径φ１０ｍｍ、長さ４００ｍｍの組紐体を得た。 <Weaving process> Fig. 1 (a)
The ceramic fiber 1 was a SiC fiber. The ceramic fiber was used in the form of a strand in which 1600 SiC fibers “Tyranno SA3” manufactured by Ube Industries with a fiber diameter of 7.5 μm were bundled. A braided body having an inner diameter of 10 mm and a length of 400 mm was obtained from 64 strands using a braiding apparatus.

＜基材製造工程＞図１（ｂ）
得られた組紐体に、φ１０ｍｍの黒鉛製の丸棒を挿入し、セラミック前駆体であるポリカルボシランを塗布した。さらに黒鉛製の丸棒とともに１２００℃で焼成したのち、黒鉛の丸棒を抜き取り、基材を得た。得られたセラミック焼成体層２は、ＳｉＣである。 <Substrate manufacturing process> FIG. 1 (b)
A round bar made of graphite having a diameter of 10 mm was inserted into the braid obtained, and polycarbosilane as a ceramic precursor was applied. Furthermore, after baking with a round bar made of graphite at 1200 ° C., the round bar of graphite was extracted to obtain a substrate. The obtained ceramic fired body layer 2 is SiC.

＜ＣＶＤ工程＞図１（ｃ）
得られた基材をＣＶＤ炉に入れ、シランガス及びメタンを原料ガスとして導入し、ＣＶＤセラミック層を形成した。ＣＶＤセラミック層はシランガス及びメタンを原料ガスとしたので、ＣＶＤ−ＳｉＣ層である。ＣＶＤの成膜温度は、１２００℃である。
以上の工程により、セラミック繊維１がＳｉＣ繊維、セラミック焼成体層２がＳｉＣ焼成体層、ＣＶＤセラミック層３がＣＶＤ−ＳｉＣ層である断面が円形の管状体が得られた。 <CVD process> FIG. 1 (c)
The obtained base material was put in a CVD furnace, and silane gas and methane were introduced as source gases to form a CVD ceramic layer. The CVD ceramic layer is a CVD-SiC layer because silane gas and methane are used as source gases. The film forming temperature of CVD is 1200 ° C.
Through the above steps, a tubular body having a circular cross section in which the ceramic fiber 1 was a SiC fiber, the ceramic fired body layer 2 was a SiC fired body layer, and the CVD ceramic layer 3 was a CVD-SiC layer was obtained.

次に得られた管状体１００について説明する。図２は、本発明の実施例１の管状体１００の断面を示し、図の上が管状体１００の外側、図の下が管状体１００の内側を示す。図３は、本発明の実施例１の管状体１００の正面図であり、長手方向が図の上下方向である。図４は、本発明の実施例１の管状体１００を構成する組紐体１０の織目の拡大図である。織目には空隙５を有し、空隙５には、内接円６が図示されている。図５は、本発明の実施例１の外観写真である。   Next, the obtained tubular body 100 will be described. FIG. 2 shows a cross section of the tubular body 100 according to the first embodiment of the present invention, and the upper side of the figure shows the outside of the tubular body 100 and the lower side of the figure shows the inside of the tubular body 100. FIG. 3 is a front view of the tubular body 100 according to the first embodiment of the present invention, and the longitudinal direction is the vertical direction of the drawing. FIG. 4 is an enlarged view of the weave of the braided body 10 constituting the tubular body 100 according to the first embodiment of the present invention. The texture has a gap 5, and an inscribed circle 6 is shown in the gap 5. FIG. 5 is an appearance photograph of Example 1 of the present invention.

図２は、管状体１００を構成する組紐体１０のある１本のストランドに沿って切断した断面図である。組紐体１０は、展開すると平織りとなるようにストランドが交互に織られている。ストランドが交差する箇所では、ストランドは曲げられ上下に入れ替わっている。
図３は、組紐体段階の正面図である。右回りストランド３２本、左周りのストランド３２本により製織されている。ストランドの交差する織目には、空隙５を有している。
空隙の内接円６の説明図を、図４に示す。組紐体１０における空隙５の内接円６の直径は０．５ｍｍである。図５は得られた管状体１００の外観写真である。管状体１００の外径はφ１１ｍｍ、内径はφ１０ｍｍであった。得られたＳｉＣ／ＳｉＣ複合材よりなる管状体１００は、毛羽立ちはなく、平滑な表面が得られ管状体の表面全体がＣＶＤ−ＳｉＣ層により覆われている。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along one strand of the braided body 10 constituting the tubular body 100. The braided body 10 has its strands alternately woven so as to form a plain weave when unfolded. Where the strands intersect, the strands are bent and swapped up and down.
FIG. 3 is a front view of the braid body stage. Woven with 32 right-hand strands and 32 left-hand strands. There are voids 5 in the weaves where the strands intersect.
An explanatory view of the inscribed circle 6 of the gap is shown in FIG. The diameter of the inscribed circle 6 of the gap 5 in the braided body 10 is 0.5 mm. FIG. 5 is an appearance photograph of the obtained tubular body 100. The outer diameter of the tubular body 100 was φ11 mm, and the inner diameter was φ10 mm. The obtained tubular body 100 made of a SiC / SiC composite material has no fuzz and has a smooth surface, and the entire surface of the tubular body is covered with a CVD-SiC layer.

＜性能評価＞
得られた実施例１の管状体を１００ｍｍの長さに切断し１２００℃に加熱し、水中投下したが、クラック、割れは発生しなかった。 <Performance evaluation>
The obtained tubular body of Example 1 was cut to a length of 100 mm, heated to 1200 ° C. and dropped in water, but no cracks or cracks occurred.

＜比較例＞
ＳｉＣ粉末を原料とし、押出成形、焼結して得たＳｉＣ焼結体を用い、同様に水中投下試験を実施した。長さ１５０ｍｍ、内径１０ｍｍ外径φ１２ｍｍのＳｉＣパイプを同様に１２００℃に加熱し、水中に透過したところ、バラバラに割れた。
比較例１のＳｉＣ焼結体よりなる管状体と、実施例１のＳｉＣ／ＳｉＣ複合材よりなる管状体とを比較し、本発明によれば高強度の管状体を得ることができることが確認された。 <Comparative example>
An underwater drop test was similarly performed using a SiC sintered body obtained by extrusion molding and sintering using SiC powder as a raw material. A SiC pipe having a length of 150 mm and an inner diameter of 10 mm and an outer diameter of φ12 mm was similarly heated to 1200 ° C. and permeated into water, and cracked apart.
By comparing the tubular body made of the SiC sintered body of Comparative Example 1 and the tubular body made of the SiC / SiC composite material of Example 1, it was confirmed that a high-strength tubular body can be obtained according to the present invention. It was.

本発明の管状体は、原子力用途の燃料集合体材料にとして用いられる薄肉長尺角筒、薄肉長尺円筒などの様々な形状にも利用することができる。   The tubular body of the present invention can also be used in various shapes such as a thin long rectangular tube and a thin long cylinder used as a fuel assembly material for nuclear applications.

１ セラミック繊維
２ セラミック焼結体層
３ ＣＶＤセラミック層
５ 空隙
６ 内接円
１０ 組紐体
１００ 管状体

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic fiber 2 Ceramic sintered body layer 3 CVD ceramic layer 5 Space | gap 6 Inscribed circle 10 Braid body 100 Tubular body

Claims (18)

セラミック繊維からなる筒状の組紐体と前記セラミック繊維間を充填するセラミック焼成体層とからなる基材と、
前記基材の表面を覆うＣＶＤセラミック層と、
からなることを特徴とする管状体。 A base material composed of a cylindrical braid body made of ceramic fibers and a ceramic fired body layer filled between the ceramic fibers;
A CVD ceramic layer covering the surface of the substrate;
A tubular body characterized by comprising: 前記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることを特徴とする請求項１に記載の管状体。   The tubular body according to claim 1, wherein the ceramic fiber is a SiC fiber. 前記ＣＶＤセラミック層は、ＣＶＤ−ＳｉＣ層であることを特徴とする請求項１または２に記載の管状体。   The tubular body according to claim 1 or 2, wherein the CVD ceramic layer is a CVD-SiC layer. 前記セラミック焼成体層は、ＳｉＣ焼成体層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic fired body layer is a SiC fired body layer. 前記組紐体は、前記セラミック繊維のストランドが製織されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の管状体。 The tubular body according to any one of claims 1 to 4, wherein the braided body is formed by weaving strands of the ceramic fibers. 前記組紐体は、織目に空隙を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 5, wherein the braided body has voids in the weave. 前記空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の管状体。   The tubular body according to claim 6, wherein a diameter of an inscribed circle of the gap is 0.1 to 5 mm. 前記セラミック焼成体層は、骨材を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 7, wherein the ceramic fired body layer contains an aggregate. 前記管状体は、原子力用であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の管状体。   The tubular body according to any one of claims 1 to 8, wherein the tubular body is for nuclear power. セラミック繊維を製織し、筒状の組紐体を製造する製織工程と、
前記組紐体にセラミック前駆体を塗布した後、焼成することにより前記組紐体の織目を封止する基材製造工程と、
前記基材にＣＶＤセラミック層を被覆し管状体を製造するＣＶＤ工程と、
からなることを特徴とする管状体の製造方法。 A weaving process of weaving ceramic fibers to produce a tubular braid;
After applying a ceramic precursor to the braided body, a base material manufacturing process for sealing the texture of the braided body by firing,
CVD process for producing a tubular body by coating the substrate with a CVD ceramic layer;
The manufacturing method of the tubular body characterized by comprising. 前記セラミック繊維は、ＳｉＣ繊維であることを特徴とする請求項１０に記載の管状体の製造方法。   The method for manufacturing a tubular body according to claim 10, wherein the ceramic fiber is a SiC fiber. 前記ＣＶＤ工程は、ＳｉＣのＣＶＤ工程であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の管状体の製造方法。   The method for manufacturing a tubular body according to claim 10 or 11, wherein the CVD step is a SiC CVD step. 前記セラミック前駆体は、ＳｉＣ前駆体であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。   The said ceramic precursor is a SiC precursor, The manufacturing method of the tubular body of any one of Claims 10-12 characterized by the above-mentioned. 前記組紐体は、前記セラミック繊維のストランドが製織されてなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。   The method for producing a tubular body according to any one of claims 10 to 13, wherein the braided body is formed by weaving strands of the ceramic fibers. 前記組紐体は、前記織目に空隙を有することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。   The method for producing a tubular body according to any one of claims 10 to 14, wherein the braided body has voids in the weave. 前記空隙の内接円の直径は、０．１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１５に記載の管状体の製造方法。   The diameter of the inscribed circle of the said space | gap is 0.1-5 mm, The manufacturing method of the tubular body of Claim 15 characterized by the above-mentioned. 前記セラミック前駆体は骨材を含有することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。   The method for producing a tubular body according to any one of claims 10 to 16, wherein the ceramic precursor contains an aggregate. 前記管状体は、原子力用であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。
The method for manufacturing a tubular body according to any one of claims 10 to 17, wherein the tubular body is for nuclear power.
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