JP2563947B2 - 被覆方法 - Google Patents
被覆方法Info
- Publication number
- JP2563947B2 JP2563947B2 JP62291879A JP29187987A JP2563947B2 JP 2563947 B2 JP2563947 B2 JP 2563947B2 JP 62291879 A JP62291879 A JP 62291879A JP 29187987 A JP29187987 A JP 29187987A JP 2563947 B2 JP2563947 B2 JP 2563947B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- coating
- resistant material
- film
- melting point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5133—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of one or more of the refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐熱材料の表面被覆方法に関し、更に詳しく
は耐熱部材の表面を被覆して耐昇華性、耐酸化性、耐摩
耗性および耐気密性能の向上を図り、該耐熱部材を宇宙
往還機、航空機等に利用可能なものとする被覆方法に関
するものである。
は耐熱部材の表面を被覆して耐昇華性、耐酸化性、耐摩
耗性および耐気密性能の向上を図り、該耐熱部材を宇宙
往還機、航空機等に利用可能なものとする被覆方法に関
するものである。
（従来の技術） 今日、宇宙生成物製造や有人宇宙活動に伴いロケッ
ト、カプセル等の飛翔体の再利用を図る技術の確立が必
要となってきており、その一つとして該飛翔体の外部構
造部材の被覆に関する技術開発が行われている。
ト、カプセル等の飛翔体の再利用を図る技術の確立が必
要となってきており、その一つとして該飛翔体の外部構
造部材の被覆に関する技術開発が行われている。
これまでの被覆方法としては、拡散処理法が知られて
おり、これは耐熱材料、例えは炭素繊維／炭素複合材料
の表面にSiC,SiおよびAl2O3の粉末を塗布した後、加熱
処理するものである。この方法においては、粉末Siが耐
熱材料表面の炭素と反応してSiCとなり、第６図に示す
ような被膜を形成する。
おり、これは耐熱材料、例えは炭素繊維／炭素複合材料
の表面にSiC,SiおよびAl2O3の粉末を塗布した後、加熱
処理するものである。この方法においては、粉末Siが耐
熱材料表面の炭素と反応してSiCとなり、第６図に示す
ような被膜を形成する。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のSiC被覆にあって
は、1400℃からSiCの酸化が始まりSiO2が生成し、このS
iO2は1710℃で融解するので、宇宙往還機の大気圏突入
時のような高温気流中では流れ飛んでしまうという問題
点があった。また、流れ飛ぶ以上にSiC被膜を厚くしよ
うとしても、耐熱材料とSiC被膜には熱膨張係数に差が
あるため、200μｍ以上の膜厚ではかかる急激な温度変
化時にSiC被膜が破壊してしまうという問題点があっ
た。
は、1400℃からSiCの酸化が始まりSiO2が生成し、このS
iO2は1710℃で融解するので、宇宙往還機の大気圏突入
時のような高温気流中では流れ飛んでしまうという問題
点があった。また、流れ飛ぶ以上にSiC被膜を厚くしよ
うとしても、耐熱材料とSiC被膜には熱膨張係数に差が
あるため、200μｍ以上の膜厚ではかかる急激な温度変
化時にSiC被膜が破壊してしまうという問題点があっ
た。
すなわち、従来法によりSiC被覆した耐熱材料におい
ては、酸化雰囲気では気流中での最高使用温度は1700℃
であり、またこの際膜厚200μｍでは上限３分の暴露に
耐え得るのみであった。
ては、酸化雰囲気では気流中での最高使用温度は1700℃
であり、またこの際膜厚200μｍでは上限３分の暴露に
耐え得るのみであった。
上述したように、従来の耐熱材料の被覆方法において
は、宇宙往還機のような苛酷な耐熱材料の使用条件下で
は尚十分とはいえなのいが現状であった。
は、宇宙往還機のような苛酷な耐熱材料の使用条件下で
は尚十分とはいえなのいが現状であった。
そこで本発明の目的は、従来の耐熱材料の被覆方法よ
りも更に耐酸化性、耐昇華性、耐摩耗性および耐気密性
を向上し得る被覆方法を提供することにある。
りも更に耐酸化性、耐昇華性、耐摩耗性および耐気密性
を向上し得る被覆方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、従来のSiCによる耐熱材料の被覆方法
よりも更に優れた被覆方法を開発すべく鋭意検討を行っ
た結果、被覆材料として特定の高融点金属を使用し、か
つこれを特定の投与形態で投与して成膜を行ったとこ
ろ、従来のSiC被膜よりも極めて優れた性能を発揮し得
る被膜が得られることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
よりも更に優れた被覆方法を開発すべく鋭意検討を行っ
た結果、被覆材料として特定の高融点金属を使用し、か
つこれを特定の投与形態で投与して成膜を行ったとこ
ろ、従来のSiC被膜よりも極めて優れた性能を発揮し得
る被膜が得られることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
すなわち本発明は、耐熱材料表面の前処理を行った
後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた
高融点金属を高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中ま
たは真空中で同時供給して成膜して前記耐熱材料の表面
を前記高融点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆
後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上
または融点の70％から融点までの温度範囲で熱処理する
ことを特徴とする被覆方法に関するものである。
後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた
高融点金属を高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中ま
たは真空中で同時供給して成膜して前記耐熱材料の表面
を前記高融点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆
後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上
または融点の70％から融点までの温度範囲で熱処理する
ことを特徴とする被覆方法に関するものである。
また、本発明では、耐熱材料表面の前処理を行った
後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた
高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布するか、もしくは
前記高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布した上で該耐
熱材料を加振した後、１×10-3〜１×10-9Torrの圧力
下、50〜1000℃の温度範囲で５分間以上保持し、次いで
前記耐熱材料表面に塗布された塗膜に不活性雰囲気また
は真空中で熱エネルギーを供給して成膜して前記耐熱材
料の表面を前記高融点金属の単層または多層膜で被覆
し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆材
の融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲で
熱処理することを特徴とする被覆方法に関するものであ
る。
後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた
高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布するか、もしくは
前記高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布した上で該耐
熱材料を加振した後、１×10-3〜１×10-9Torrの圧力
下、50〜1000℃の温度範囲で５分間以上保持し、次いで
前記耐熱材料表面に塗布された塗膜に不活性雰囲気また
は真空中で熱エネルギーを供給して成膜して前記耐熱材
料の表面を前記高融点金属の単層または多層膜で被覆
し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆材
の融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲で
熱処理することを特徴とする被覆方法に関するものであ
る。
本発明の適用対象となる耐熱材料としては炭素繊維／
炭素複合材料、グラファイト等がある。
炭素複合材料、グラファイト等がある。
本発明においては、かかる耐熱材料である母材の表面
に良好に成膜を行わしめるために前処理を行うが、この
前処理手段としては下記の種々の方法を用いることがで
きる。
に良好に成膜を行わしめるために前処理を行うが、この
前処理手段としては下記の種々の方法を用いることがで
きる。
（１） 母材を１×10-1Torr以下の圧力で100℃〜1500
℃の温度範囲にて最低２分間以上加熱して脱ガスを行
い、次いで1000℃〜2500℃の温度にて加熱して表面調整
を行う。
℃の温度範囲にて最低２分間以上加熱して脱ガスを行
い、次いで1000℃〜2500℃の温度にて加熱して表面調整
を行う。
（２） 母材を100℃〜1000℃の温度に加熱し、１×10
-1〜１×10-4Torrの圧力の不活性ガス雰囲気中にてスパ
ッタ・クリーニングを１分以上行い、母材表面の吸着ガ
スの脱離および表面粗化を行う。
-1〜１×10-4Torrの圧力の不活性ガス雰囲気中にてスパ
ッタ・クリーニングを１分以上行い、母材表面の吸着ガ
スの脱離および表面粗化を行う。
（３） 母材表面にショット・ピーニング、サンド・ブ
ラストをかけ、表面を粗にする。
ラストをかけ、表面を粗にする。
（４） 母材製造時において、母材に比して特表面近傍
を10％〜30％粗化する。
を10％〜30％粗化する。
次いで、かかる母材に前記高融点金属を被覆するが、
被覆材の形態は粉末、薄膜、線材等の任意素形態とする
ことができる。
被覆材の形態は粉末、薄膜、線材等の任意素形態とする
ことができる。
具体的には、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiまたはNbの高融点金属
粉末を水または有機溶剤に溶き、これを前記前処理した
耐熱材料表面に塗布するか、もしくは当該高融点金属粉
末を耐熱材料表面に塗布した上で該耐熱材料を加振した
後、１×10-3Torr〜１×10-9Torrの圧力下、50℃〜1000
℃の温度範囲内で５分間以上保持する。次いで、かかる
耐熱材料の塗膜に不活性雰囲気中または真空中で高エネ
ルギー熱源を有するプラズマ、レーザーまたはアーク等
の手段で熱エネルギーを供給して成膜を行う。
粉末を水または有機溶剤に溶き、これを前記前処理した
耐熱材料表面に塗布するか、もしくは当該高融点金属粉
末を耐熱材料表面に塗布した上で該耐熱材料を加振した
後、１×10-3Torr〜１×10-9Torrの圧力下、50℃〜1000
℃の温度範囲内で５分間以上保持する。次いで、かかる
耐熱材料の塗膜に不活性雰囲気中または真空中で高エネ
ルギー熱源を有するプラズマ、レーザーまたはアーク等
の手段で熱エネルギーを供給して成膜を行う。
あるいはまた、前処理した耐熱材料表面にRe,W,Ta,H
f,Zr,TiまたはNbの高融点金属をプラズマ、レーザーま
たはアーク等の高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中
または真空中で同時供給して成膜を行うこともできる。
f,Zr,TiまたはNbの高融点金属をプラズマ、レーザーま
たはアーク等の高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中
または真空中で同時供給して成膜を行うこともできる。
被覆後は、真空中または不活性雰囲気中で各被覆材の
融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲で、
各材料の各温度に対応する最適な加熱時間で熱処理を行
う。ここで、各被覆材の融点以上の温度としたのは、例
えばプラズマ処理中に被膜に気泡が入る場合があるの
で、該被膜の緻密性を高める必要性からである。また、
融点の70％から融点まての温度としたのは、いわゆる焼
鈍効果により被膜の圧縮応力の低減を図り、機械的強度
を高めて境界剥離を防止するためである。
融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲で、
各材料の各温度に対応する最適な加熱時間で熱処理を行
う。ここで、各被覆材の融点以上の温度としたのは、例
えばプラズマ処理中に被膜に気泡が入る場合があるの
で、該被膜の緻密性を高める必要性からである。また、
融点の70％から融点まての温度としたのは、いわゆる焼
鈍効果により被膜の圧縮応力の低減を図り、機械的強度
を高めて境界剥離を防止するためである。
本発明において多層膜被膜の場合には、上層の成膜を
良好に行わしめるために下地膜の表面処理を行う。この
処理は、下地基板を１×10-1Torr以下の圧力下100℃〜1
000℃の温度で１分間以上加熱し、次いで下地基板を100
℃〜10000℃に加熱して１×10-1〜１×10-4Torrの不活
性ガス雰囲気中でスパッタ・クリーニングを１分以上行
うのが好ましい。下地被膜上への別種の高融点金属の被
覆には下記の種々の方法を用いることができる。
良好に行わしめるために下地膜の表面処理を行う。この
処理は、下地基板を１×10-1Torr以下の圧力下100℃〜1
000℃の温度で１分間以上加熱し、次いで下地基板を100
℃〜10000℃に加熱して１×10-1〜１×10-4Torrの不活
性ガス雰囲気中でスパッタ・クリーニングを１分以上行
うのが好ましい。下地被膜上への別種の高融点金属の被
覆には下記の種々の方法を用いることができる。
（１） 下地被膜上に高融点金属であるRe,W,Ta,Hf,Zr,
TiまたはNbをプラズマ、レーザーまたはアーク等の高エ
ネルギー熱源と共に同時供給して成膜を行う。
TiまたはNbをプラズマ、レーザーまたはアーク等の高エ
ネルギー熱源と共に同時供給して成膜を行う。
（２） 下地被膜上に前記高融点金属を、スパッタ蒸着
法、IVD法、イオンミキシング法またはCVD法により被覆
する。
法、IVD法、イオンミキシング法またはCVD法により被覆
する。
（３） 下地被膜上に前記高融点金属を真空中で電子ビ
ームにより溶解し、蒸着する。
ームにより溶解し、蒸着する。
本発明者らは、上述した本発明の耐熱材料の被覆方法
において、被覆された高融点金属の表面を、更に前記高
融点金属の酸化物もしくは炭化物またはトリウム酸化物
により所定の方法で被覆した場合にはより一層の優れた
効果が発揮されることを見い出した。
において、被覆された高融点金属の表面を、更に前記高
融点金属の酸化物もしくは炭化物またはトリウム酸化物
により所定の方法で被覆した場合にはより一層の優れた
効果が発揮されることを見い出した。
すなわち本発明は他の一面として、耐熱材料表面の前
処理を行った後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群
から選ばれた高融点金属を高エネルギー熱源と共に不活
性雰囲気中または真空中で同時供給して成膜して前記耐
熱材料の表面を前記高融点金属の単層または多層膜で被
覆し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆
材の融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲
で熱処理し、次いで被覆層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,Tiお
よびNbから成る群から選ばれた金属の酸化物もしくは炭
化物で、またはThの酸化物で被覆することを特徴とする
被覆方法に関するものである。
処理を行った後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群
から選ばれた高融点金属を高エネルギー熱源と共に不活
性雰囲気中または真空中で同時供給して成膜して前記耐
熱材料の表面を前記高融点金属の単層または多層膜で被
覆し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で各被覆
材の融点以上または融点の70％から融点までの温度範囲
で熱処理し、次いで被覆層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,Tiお
よびNbから成る群から選ばれた金属の酸化物もしくは炭
化物で、またはThの酸化物で被覆することを特徴とする
被覆方法に関するものである。
また、本発明は他の一面として、耐熱材料表面の前処
理を行った後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群か
ら選ばれた高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布する
か、もしくは前記高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布
した上で該耐熱材料を加振した後、１×10-3〜１×10-9
Torrの圧力下、50〜1000℃の温度範囲で５分間以上保持
し、次いで前記耐熱材料表面に塗布された塗膜に不活性
雰囲気または真空中で熱エネルギーを供給して成膜して
前記耐熱材料の表面を前記高融点金属の単層または多層
膜で被覆し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で
各被覆材の融点以上または融点の70％から融点までの温
度範囲で熱処理し、 次いで、被覆層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbか
ら成る群から選ばれた金属の酸化物もしくは炭化物で、
またはThの酸化物で被覆することを特徴とする被覆方法
に関するものである。
理を行った後、Re,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群か
ら選ばれた高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布する
か、もしくは前記高融点金属を前記耐熱材料表面に塗布
した上で該耐熱材料を加振した後、１×10-3〜１×10-9
Torrの圧力下、50〜1000℃の温度範囲で５分間以上保持
し、次いで前記耐熱材料表面に塗布された塗膜に不活性
雰囲気または真空中で熱エネルギーを供給して成膜して
前記耐熱材料の表面を前記高融点金属の単層または多層
膜で被覆し、該被覆後に真空中または不活性雰囲気中で
各被覆材の融点以上または融点の70％から融点までの温
度範囲で熱処理し、 次いで、被覆層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbか
ら成る群から選ばれた金属の酸化物もしくは炭化物で、
またはThの酸化物で被覆することを特徴とする被覆方法
に関するものである。
下地被膜上への酸化物または炭化物の被覆方法には下
記の種々の方法を用いることができる。
記の種々の方法を用いることができる。
（１） 下地被膜上に高融点金属であるRe,W,Ta,Hf,Zr,
Ti,Nbの酸化物もしくは炭化物またはThの酸化物をプラ
ズマ、レーザーまたはアーク等の高エネルギー熱源と共
に同時に供給して成膜を行う。
Ti,Nbの酸化物もしくは炭化物またはThの酸化物をプラ
ズマ、レーザーまたはアーク等の高エネルギー熱源と共
に同時に供給して成膜を行う。
（２） 下地被膜上に前記酸化物または炭化物をスパッ
タ蒸着法、IVD法、イオンミキシング法またはCVD法によ
り被覆する。
タ蒸着法、IVD法、イオンミキシング法またはCVD法によ
り被覆する。
（３） 表面の金属被膜にイオン注入法で加速電圧5KV
〜1000KVの範囲で酸素原子または炭素原子を１×1016個
/cm2〜１×1019個/cm2で注入して当該表面金属に対応す
る酸化物または炭化物の被膜の生成を行う。
〜1000KVの範囲で酸素原子または炭素原子を１×1016個
/cm2〜１×1019個/cm2で注入して当該表面金属に対応す
る酸化物または炭化物の被膜の生成を行う。
（４） 表面の金属被膜を酸化雰囲気中または炭化雰囲
気中で、当該金属の融点の50％以上の温度で10分以上加
熱して当該表面金属に対応する酸化物または炭化物の被
膜の生成を行う。
気中で、当該金属の融点の50％以上の温度で10分以上加
熱して当該表面金属に対応する酸化物または炭化物の被
膜の生成を行う。
（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１ 炭素繊維／炭素複合材料の表面を前処理としてアルゴ
ンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで溶
いたHf金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維／
炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。このと
き、炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、表
面の凹部がHf金属粉末で緻密に埋まるようにした。大気
中の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真空
容器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に30分間加熱
保持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金属
粉末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却し
た後、真空容器より取り出し、次いでアルゴン雰囲気中
にて下記の第１表に示す条件でレーザー照射を行い塗布
膜を急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表
面被覆を行った。
ンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで溶
いたHf金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維／
炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。このと
き、炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、表
面の凹部がHf金属粉末で緻密に埋まるようにした。大気
中の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真空
容器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に30分間加熱
保持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金属
粉末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却し
た後、真空容器より取り出し、次いでアルゴン雰囲気中
にて下記の第１表に示す条件でレーザー照射を行い塗布
膜を急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表
面被覆を行った。
被覆後、１×10-3Torrの圧力下で1700℃に１時間保持
して熱処理を行った。その後、被膜表面をアルゴンガス
でスパッタ・クリーニング処理し、そのまま大気にさら
すことなく該被膜表面をスパッタ蒸着法によりHf酸化物
で被膜した。
して熱処理を行った。その後、被膜表面をアルゴンガス
でスパッタ・クリーニング処理し、そのまま大気にさら
すことなく該被膜表面をスパッタ蒸着法によりHf酸化物
で被膜した。
本方法により被覆処理を行ったHfの層厚100μｍおよ
びHf酸化物の層厚10μｍを有する炭素繊維／炭素複合材
料（第１図参照）を大気中で加熱して耐酸化試験を行っ
た。得られた結果を、比較のために従来のSiC被覆材
（第６図参照）、SiC被覆後テトラエチルオルトシリケ
ート含浸処理（略してTEOS処理）材および無被覆材、並
びに他の実施例における被覆材の結果とともに下記の第
５表に示す。
びHf酸化物の層厚10μｍを有する炭素繊維／炭素複合材
料（第１図参照）を大気中で加熱して耐酸化試験を行っ
た。得られた結果を、比較のために従来のSiC被覆材
（第６図参照）、SiC被覆後テトラエチルオルトシリケ
ート含浸処理（略してTEOS処理）材および無被覆材、並
びに他の実施例における被覆材の結果とともに下記の第
５表に示す。
実施例２ 炭素繊維／炭素複合材料の表面を前処理として、アル
ゴンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで
溶いたHf金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維
／炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。この
とき、炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、
表面の凹部がHf金属粉末で緻密に埋まるようにした。大
気中の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真
空容器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に30分間加
熱保持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金
属粉末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却
した後、真空容器より取り出し、次いでアルゴン雰囲気
中にて前記第１表に示す条件でレーザー照射を行い塗布
膜を急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表
面被覆を行った。
ゴンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで
溶いたHf金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維
／炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。この
とき、炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、
表面の凹部がHf金属粉末で緻密に埋まるようにした。大
気中の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真
空容器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に30分間加
熱保持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金
属粉末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却
した後、真空容器より取り出し、次いでアルゴン雰囲気
中にて前記第１表に示す条件でレーザー照射を行い塗布
膜を急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表
面被覆を行った。
被覆後、１×10-3Torrの圧力下で1700℃に１時間保持
して熱処理を行った。
して熱処理を行った。
本方法により被覆処理を行ったHfの層厚100μｍの炭
素繊維／炭素複合材料（第２図参照）を大気中で加熱し
て耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
素繊維／炭素複合材料（第２図参照）を大気中で加熱し
て耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
実施例３ 炭素繊維／炭素複合材料を１×10-5Torrの圧力下、15
00℃に加熱し、1.5時間保持した。
00℃に加熱し、1.5時間保持した。
次いで、アルゴン雰囲気中で下記の第２表に示す条件
にてプラズマ溶射によりReを被覆した。しかる後、また
アルゴン雰囲気中で下記の第３表に示す条件にて被膜に
レーザー照射を行いReの融点以上に加熱した。
にてプラズマ溶射によりReを被覆した。しかる後、また
アルゴン雰囲気中で下記の第３表に示す条件にて被膜に
レーザー照射を行いReの融点以上に加熱した。
その後、被膜表面をアルゴンガスでスパッタ・クリー
ニング処理し、そのまま大気にさらすことなく該被膜表
面をスパッタ蒸着法によりTaで被覆し、次いで酸素イオ
ンを用いたTaのスパッタ蒸着によりTa酸化物で被覆し
た。
ニング処理し、そのまま大気にさらすことなく該被膜表
面をスパッタ蒸着法によりTaで被覆し、次いで酸素イオ
ンを用いたTaのスパッタ蒸着によりTa酸化物で被覆し
た。
本方法により被覆処理を行ったReの層厚100μｍ、Ta
の層厚10μｍおよびTa酸化物の層厚10μｍを有する炭素
繊維／炭素複合材料（第３図参照）を大気中で加熱して
耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
の層厚10μｍおよびTa酸化物の層厚10μｍを有する炭素
繊維／炭素複合材料（第３図参照）を大気中で加熱して
耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
実施例４ 炭素繊維／炭素複合材料を１×10-5Torrの圧力下、15
00℃に加熱し、1.5時間保持した。
00℃に加熱し、1.5時間保持した。
次いで、アルゴン雰囲気中で前記第２表に示す条件に
てプラズマ溶射によりReを被覆した。しかる後、またア
ルゴン雰囲気中で前記第３表に示す条件にて被膜にレー
ザー照射を行いReの融点以上に加熱した。
てプラズマ溶射によりReを被覆した。しかる後、またア
ルゴン雰囲気中で前記第３表に示す条件にて被膜にレー
ザー照射を行いReの融点以上に加熱した。
その後、被膜表面をアルゴンガスでスパッタ・クリー
ニング処理し、そのまま大気にさらすことなく該被膜表
面をスパッタ蒸着法によりTaで被覆した。
ニング処理し、そのまま大気にさらすことなく該被膜表
面をスパッタ蒸着法によりTaで被覆した。
本方法により被覆処理を行ったReの層厚100μｍおよ
びTaの層厚10μｍを有する炭素繊維／炭素複合材料を
（第４図参照）大気中で加熱して耐酸化試験を行った結
果を、下記の第５表に示す。
びTaの層厚10μｍを有する炭素繊維／炭素複合材料を
（第４図参照）大気中で加熱して耐酸化試験を行った結
果を、下記の第５表に示す。
実施例５ 炭素繊維／炭素複合材料の表面を前処理としてアルゴ
ンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで溶
いたRe金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維／
炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。このと
き炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、表面
の凹部がRe金属粉末で緻密に埋まるようにした。大気中
の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真空容
器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に１時間加熱保
持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金属粉
末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却した
真空容器より取り出し、次いで、アルゴン雰囲気中にて
下記の第４表に示す条件でレーザー照射を行い塗布膜を
急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表面被
覆を行った。
ンガスでイオンボンバードした。次いで、アセトンで溶
いたRe金属粉末をイオンボンバード処理した炭素繊維／
炭素複合材料の表面に0.2mmの厚さで塗布した。このと
き炭素繊維／炭素複合材料に超音波振動を加えて、表面
の凹部がRe金属粉末で緻密に埋まるようにした。大気中
の自然乾燥によりアセトンを飛ばした後、これを真空容
器に入れ１×10-4Torrの圧力下で150℃に１時間加熱保
持し、再度アセトンを飛ばした。このようにして金属粉
末を塗布した炭素繊維／炭素複合体を室温まで冷却した
真空容器より取り出し、次いで、アルゴン雰囲気中にて
下記の第４表に示す条件でレーザー照射を行い塗布膜を
急速加熱・溶解させて炭素繊維／炭素複合材料の表面被
覆を行った。
被覆後、１×10-3Torrの圧力下で1800℃に１時間保持
して熱処理を行った。その後、被膜表面をアルゴンガス
でスパッタ・クリーニング処理し、そのまま大気にさら
すことなく該被膜表面をアルゴンによるスパッタ蒸着法
によりＷで被覆し、続いて酸素イオンを用いたHfのスパ
ット蒸着によりHf酸化物で被覆した。
して熱処理を行った。その後、被膜表面をアルゴンガス
でスパッタ・クリーニング処理し、そのまま大気にさら
すことなく該被膜表面をアルゴンによるスパッタ蒸着法
によりＷで被覆し、続いて酸素イオンを用いたHfのスパ
ット蒸着によりHf酸化物で被覆した。
本方法により被覆処理を行ったReの層厚100μｍ、Ｗ
の層厚５μｍおよびHf酸化物の層厚10μｍを有する炭素
繊維／炭素複合材料（第５図参照）を大気中で加熱して
耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
の層厚５μｍおよびHf酸化物の層厚10μｍを有する炭素
繊維／炭素複合材料（第５図参照）を大気中で加熱して
耐酸化試験を行った結果を、下記の第５表に示す。
（発明の効果） 第５表に示す試験結果からも明らかなように、本発明
の被覆方法は、従来のSiC被覆よりも更に耐熱部材の耐
酸化性および耐昇華性の向上を図ることができると共
に、耐摩耗性および耐気密性の改善も図られることか
ら、宇宙往還機や航空機等に有効に利用することができ
る。
の被覆方法は、従来のSiC被覆よりも更に耐熱部材の耐
酸化性および耐昇華性の向上を図ることができると共
に、耐摩耗性および耐気密性の改善も図られることか
ら、宇宙往還機や航空機等に有効に利用することができ
る。
第１図は、実施例１に従いHf−Hf酸化物による被覆処理
を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第２図は、実施例２に従いHfによる被覆処理を行った炭
素繊維／炭素複合材料の断面図、 第３図は、実施例３に従いRe−Ta−Ta酸化物による被覆
処理を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第４図は、実施例４に従いRe−Taによる被覆処理を行っ
た炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第５図は、実施例５に従いRe−Ｗ−Hf酸化物による被覆
処理を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第６図は、従来のSiCによる被覆処理を行った炭素繊維
／炭素複合材料の断面図である。
を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第２図は、実施例２に従いHfによる被覆処理を行った炭
素繊維／炭素複合材料の断面図、 第３図は、実施例３に従いRe−Ta−Ta酸化物による被覆
処理を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第４図は、実施例４に従いRe−Taによる被覆処理を行っ
た炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第５図は、実施例５に従いRe−Ｗ−Hf酸化物による被覆
処理を行った炭素繊維／炭素複合材料の断面図、 第６図は、従来のSiCによる被覆処理を行った炭素繊維
／炭素複合材料の断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−147967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−21283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−125641（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】耐熱材料表面の前処理を行った後、Re,W,T
a,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた高融点金属
を高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中または真空中
で同時供給して成膜して前記耐熱材料の表面を前記高融
点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆後に真空中
または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上または融点
の70％から融点までの温度範囲で熱処理することを特徴
とする被覆方法。 - 【請求項２】耐熱材料表面の前処理を行った後、Re,W,T
a,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた高融点金属
を前記耐熱材料表面に塗布するか、もしくは前記高融点
金属を前記耐熱材料表面に塗布した上で該耐熱材料を加
振した後、１×10-3〜１×10-9Torrの圧力下、50〜1000
℃の温度範囲で５分間以上保持し、次いで前記耐熱材料
表面に塗布された塗膜に不活性雰囲気または真空中で熱
エネルギーを供給して成膜して前記耐熱材料の表面を前
記高融点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆後に
真空中または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上また
は融点の70％から融点までの温度範囲で熱処理すること
を特徴とする被覆方法。 - 【請求項３】耐熱材料表面の前処理を行った後、Re,W,T
a,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた高融点金属
を高エネルギー熱源と共に不活性雰囲気中または真空中
で同時供給して成膜して前記耐熱材料の表面を前記高融
点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆後に真空中
または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上または融点
の70％から融点までの温度範囲で熱処理し、次いで被覆
層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選
ばれた金属の酸化物もしくは炭化物で、またはThの酸化
物で被覆することを特徴とする被覆方法。 - 【請求項４】耐熱材料表面の前処理を行った後、Re,W,T
a,Hf,Zr,TiおよびNbから成る群から選ばれた高融点金属
を前記耐熱材料表面に塗布するか、もしくは前記高融点
金属を前記耐熱材料表面に塗布した上で該耐熱材料を加
振した後、１×10-3〜１×10-9Torrの圧力下、50〜1000
℃の温度範囲で５分間以上保持し、次いで前記耐熱材料
表面に塗布された塗膜に不活性雰囲気または真空中で熱
エネルギーを供給して成膜して前記耐熱材料の表面を前
記高融点金属の単層または多層膜で被覆し、該被覆後に
真空中または不活性雰囲気中で各被覆材の融点以上また
は融点の70％から融点までの温度範囲で熱処理し、 次いで、被覆層の表面をRe,W,Ta,Hf,Zr,TiおよびNbから
成る群から選ばれた金属の酸化物もしくは炭化物で、ま
たはThの酸化物で被覆することを特徴とする被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291879A JP2563947B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291879A JP2563947B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 被覆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136962A JPH01136962A (ja) | 1989-05-30 |
| JP2563947B2 true JP2563947B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17774623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291879A Expired - Lifetime JP2563947B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563947B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE201193T1 (de) * | 1996-12-24 | 2001-06-15 | Sulzer Metco Ag | Verfahren zum beschichten von kohlenstoffsubstraten oder nichtmetallischen, kohlenstoffhaltigen substraten sowie substrat beschichtet nach dem verfahren |
| JP2008266724A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 溶射被膜の表面処理方法及び表面処理された溶射被膜 |
| GB2486404A (en) * | 2010-12-07 | 2012-06-20 | Gkn Aerospace Services Ltd | Fire protected composite structure |
| EP2653704B1 (en) | 2010-12-16 | 2016-03-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine control apparatus |
| CN102560319A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-11 | 上海复合材料科技有限公司 | 一种树脂基碳纤维复合材料金属转移方法 |
| DE102017218442A1 (de) * | 2017-10-16 | 2019-04-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Strukturierung einer Oberfläche eines CMC und CMC-Bauteil |
| JP7274689B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2023-05-17 | 国立大学法人 熊本大学 | 第４族元素酸化物からなる導電性成形体、それを含む傾斜材料、及びその製造方法 |
| CN114261111A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-01 | 西安理工大学 | 碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法 |
| CN116219376A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-06-06 | 核工业理化工程研究院 | 一种钽表面抗高温烧蚀涂层及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5221283A (en) * | 1975-08-13 | 1977-02-17 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Constituting element of works for clock parts etc. |
| US4559280A (en) * | 1984-12-18 | 1985-12-17 | North American Philips Corporation | Metallized rare earth garnet and metal seal to same |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62291879A patent/JP2563947B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01136962A (ja) | 1989-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3136385B2 (ja) | 耐熱耐酸化性高強度部材及びその製造方法 | |
| US4090103A (en) | X-ray target | |
| JP2563947B2 (ja) | 被覆方法 | |
| US3540863A (en) | Art of protectively metal coating columbium and columbium - alloy structures | |
| JPH05217533A (ja) | 焦点トラック領域に拡散障壁層を持つｘ線管の陽極 | |
| JPH10204601A (ja) | 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法 | |
| JP2002538306A (ja) | 高温部材の被覆方法及び被覆設備 | |
| US6054187A (en) | Method of manufacturing a boron carbide film on a substrate | |
| JPS62274062A (ja) | セラミツク被覆部材の製造方法 | |
| JP7232495B2 (ja) | ＳｉＣインゴット製造用基板の製造方法、及び、ＳｉＣインゴット製造用基板 | |
| JPH04269436A (ja) | Ｘ線管陽極 | |
| JPS61113755A (ja) | 高耐蝕・耐熱性セラミツク溶射被膜形成金属材の製造方法 | |
| JP7383734B2 (ja) | 結晶性が増加し、かつ高密度の改善されたコーティングを生成するための方法 | |
| JPH0676265B2 (ja) | 表面被覆炭素材料の製造方法 | |
| JP3170678B2 (ja) | Ｎｂ合金耐熱部材及び該部材の製造方法 | |
| JPH05106016A (ja) | セラミツクスコートパウダー及び該セラミツクスコートパウダーを用いた母材のコーテイング方法 | |
| KR101922805B1 (ko) | 박리방지를 위한 용사코팅층 제조방법 및 이를 이용한 용사코팅층 | |
| JP2791977B2 (ja) | Ｘ線管用回転陽極及びその製造方法 | |
| RU2192501C2 (ru) | Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий на подложку | |
| RU2089655C1 (ru) | Способ получения защитного покрытия | |
| JPH11171669A (ja) | 炭化硼素皮膜の製造方法 | |
| JPH07102376A (ja) | 被覆部材及びその製造方法 | |
| JPH05235149A (ja) | 防着板及び内部治具 | |
| JP3197701B2 (ja) | 炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法 | |
| JPH02250959A (ja) | 金属蒸発源とその製造方法 |