JP2567455B2 - 被覆炭素材料 - Google Patents

被覆炭素材料

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JP2567455B2
JP2567455B2 JP63112791A JP11279188A JP2567455B2 JP 2567455 B2 JP2567455 B2 JP 2567455B2 JP 63112791 A JP63112791 A JP 63112791A JP 11279188 A JP11279188 A JP 11279188A JP 2567455 B2 JP2567455 B2 JP 2567455B2
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sic
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coated carbon
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正剛 阪上
稔 中野
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐酸化性を向上させた被覆炭素材料に関す
るものである。
従来の技術 耐熱構造材などとして炭素材料を用いようとする際、
炭素材料は耐酸化性に問題があるため、耐酸化性を向上
させるために、炭素材料表面に炭化ケイ素（SiC）のコ
ーティングを行っている。SiCコーティングの形成法と
しては、CVD法あるいは拡散コーティング法などが挙げ
られる。
等方性黒鉛材料などには、亀裂の発生が少ないSiC層
を形成することが可能である。しかし、等方性黒鉛材料
を構造材料として用いる場合、基材の強度が低く使用に
耐えないという問題が生じることがある。高強度な炭素
材料としてC/Cコンポジットが最近注目されている。
しかし、C/Cコンポジットの表面にSiCコーティングを
直接行った場合、SiC層に亀裂が入り、その亀裂部より
酸化が進行するという問題があった。SiCとC/Cコンポジ
ットとでは、熱膨張係数が大きく異なるため、温度変化
があると熱応力が発生し、SiCに亀裂が入るのである。
例えば、CVD法によって形成されたSiC層は、SiCコーテ
ィング後の降温時に亀裂が容易に発生し、拡散コーティ
ング法によって形成されたSiC層は昇温時に亀裂が容易
に発生する。したがって、SiCコーティングを有するC/C
コンポジットにおいて耐酸化性が低下するという問題が
あった。
発明の目的 本発明の目的は、温度変化があっても耐酸化性が低下
しない被覆炭素材料を提供することにある。
発明の構成 本発明の要旨は、表面にSiCコーティング層を有する
被覆炭素材料であって、炭素材料とSiCコーティング層
の間に１つ又はそれ以上の応力緩和層を設けたことを特
徴とする被覆炭素材料に存する。
炭素材料は、いずれの炭素材料であてもよいが、特に
適した炭素材料としては、C/Cコンポジット（炭素繊維
強化炭素複合材料）が挙げられる。C/Cコンポジット
は、カーボン繊維フィラメントの間隙に炭素を充填した
もの、あるいはカーボン短繊維を炭素に分散させたもの
等のいずれであってもよい。
応力緩和層は、炭化チタン（TiC）、窒化チタン（Ti
N）、窒化ケイ素（特に、Si3N4、SiN）及び二酸化ケイ
素（SiO2）から成る群から選択された１種の化合物の層
又は２種以上の化合物の混合体もしくは固溶体の層から
なることが好ましい。応力緩和層は、耐熱性を有する。
TiC、TiNは300℃を越えると、脆性材料から延性材料
に変化し、高温下で、優れた靭性を示す。この結果、Si
Cから生じた亀裂を停止する効果を有する。これらのTi
C、TiNはSiCに劣らない耐酸化性を有し、酸化性雰囲気
でも腐食され難い。Si3N4、SiO2はSiCと炭素材料の中間
の熱膨張係数を示し、SiCに作用する引張応力を緩和し
て、SiCに生じる亀裂発生を抑制する効果がある。
２つ以上の応力緩和層を組み合わせれば、さらに有利
な結果が得られる。また、固溶体又はSi3N4等の層中にT
iNを微細に分散した複合組織体とすることも好ましい。
応力緩和層の厚さは、0.1〜100μｍであることが好ま
しい。100μｍを越えると、応力緩和層に生じる残留応
力によってSiC層及び応力緩和層が剥離しやすくなる。
SiC層の厚さは、通常、10〜500μｍである。
本発明の被覆炭素材料を製造するには、炭素材料に応
力緩和層を形成した後、その上にSiC層を形成すればよ
い。応力緩和層の形成は、CVD法に限らず、イオンプレ
ーディング法等のPVD溶射法、プラズマCVD法によっても
行える。SiC層の形成は、従来の方法、例えば、CVD法、
拡散コーティング法によって行える。
発明の効果 本発明によれば、応力緩和層が、温度差によって生じ
た炭素とSiC間の熱歪みを吸収し、応力を緩和させるた
め、SiC層における亀裂の発生が防止される。したがっ
て、本発明の被覆炭素材料は耐酸化性が高い。
実施例 以下に、実施例および比較例を示す。
実施例１〜６ （１）C/Cコンポジット炭素材料（寸法30mm x 30mm x 1
0mm）（住友電気工業株式会社製）の上に、第１表に示
す成分及び厚さの応力緩和層をCVD法により設け、その
上にCVD法によりSiCをコーティングした。
（２）この試料1300℃の大気炉内に１時間放置する酸化
試験に付した。酸化試験により生じた試料の重量減少量
の結果を第１表に示す。
比較例１ 等方性黒鉛材（寸法30mm x 30mm x 10mm）（東洋炭素
株式会社製IG−11）を無処理のまま、酸化試験に付し
た。重量減少量を第１表に示す。
比較例２ 実施例１と同様のC/Cコンポジットを無処理のまま、
酸化試験に付した。重量減少量を第１表に示す。
比較例３ 比較例１と同様の等方性黒鉛材にCVD法によりSiCを直
接コーティングした後、酸化試験に付した。重量減少量
を第１表に示す。
比較例４ 実施例１と同様のC/CコンポジットにCVD法によりSiC
を直接コーティングした後、酸化試験に付した。重量減
少量を第１表に示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面にSiCコーティング層を有する被覆炭
    素材料であって、炭素材料とSiCコーティング層の間に
    １つ又はそれ以上の応力緩和層を設けたことを特徴とす
    る被覆炭素材料。
  2. 【請求項２】応力緩和層が、炭化チタン、窒化チタン、
    窒化ケイ素及び二酸化ケイ素から成る群から選択された
    １種の化合物の層又は２種以上の化合物の混合体もしく
    は固溶体の層である特許請求の範囲第１項記載の被覆炭
    素材料。
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JPS63256586A (ja) * 1987-04-14 1988-10-24 東海カ−ボン株式会社 耐酸化性炭素複合材の製造方法

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