JP3007936B2 - 炭素材料の製造法 - Google Patents
炭素材料の製造法Info
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Classifications
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-
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- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
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-
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00405—Materials with a gradually increasing or decreasing concentration of ingredients or property from one layer to another
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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有する炭素材料の製造法に関す
る。
る。
従来の技術および解決しようとする課題 炭素／炭素複合材料は、不活性雰囲気下では1000℃以
上の高温においても高強度、高弾性率を維持し、かつ熱
膨張率が小さい等の性質を有する材料であり、航空宇宙
機器の部品、ブレーキ、炉材等への利用が期待されてい
る。
上の高温においても高強度、高弾性率を維持し、かつ熱
膨張率が小さい等の性質を有する材料であり、航空宇宙
機器の部品、ブレーキ、炉材等への利用が期待されてい
る。
しかしながら空気中では500℃程度から酸化消耗を受
ける欠点がある。
ける欠点がある。
このため炭素／炭素複合材料の表面にセラミックスの
被膜を付与することにより耐酸化性を改良する試みが行
われているが、基材となる炭素／炭素複合材料とセラミ
ックスの熱膨張の度合が異なるため、その界面における
剥離あるいは被膜のクラックなどが発生し、本来の機能
を十分に発揮するに至っていないのが現状である。
被膜を付与することにより耐酸化性を改良する試みが行
われているが、基材となる炭素／炭素複合材料とセラミ
ックスの熱膨張の度合が異なるため、その界面における
剥離あるいは被膜のクラックなどが発生し、本来の機能
を十分に発揮するに至っていないのが現状である。
本発明者らは、炭素／炭素複合材料の耐酸化性を改良
する方法について研究した結果、炭素繊維云10〜70VOL
％および炭素質マトリックス５〜90VOL％から構成さ
れ、かつ開孔空隙率が10〜55％である炭素／炭素複合材
料の開孔空隙部に気相分解により炭素および／またはセ
ラミックスを沈積充填し、続いてこの充填物の表面に気
相分解によりセラミックスまたはセラミックスおよび炭
素の両者を沈積被覆することを特徴とする耐酸化性を有
する炭素／炭素複合材料の製造法を見いだし、特願昭63
−76006号として出願した。
する方法について研究した結果、炭素繊維云10〜70VOL
％および炭素質マトリックス５〜90VOL％から構成さ
れ、かつ開孔空隙率が10〜55％である炭素／炭素複合材
料の開孔空隙部に気相分解により炭素および／またはセ
ラミックスを沈積充填し、続いてこの充填物の表面に気
相分解によりセラミックスまたはセラミックスおよび炭
素の両者を沈積被覆することを特徴とする耐酸化性を有
する炭素／炭素複合材料の製造法を見いだし、特願昭63
−76006号として出願した。
本発明者らは、さらに優れた耐酸化性を有する炭素材
料の製造法について鋭意研究を重ねた結果、本発明の完
成に至った。
料の製造法について鋭意研究を重ねた結果、本発明の完
成に至った。
課題を解決するための手段 すなわち本発明は、炭素／炭素複合材料の表面に、主
として炭素よりなる第１被膜を気相分解により形成さ
せ、ついでセラミックスあるいはセラミックスと炭素の
両者よりなる第２被膜を気相分解により形成させ、かつ
該第１被膜内において炭素の熱物性あるいは機械物性の
少なくともひとつを連続的にあるいは非連続的に変化さ
せていることを特徴とする炭素材料の製造法に関する。
として炭素よりなる第１被膜を気相分解により形成さ
せ、ついでセラミックスあるいはセラミックスと炭素の
両者よりなる第２被膜を気相分解により形成させ、かつ
該第１被膜内において炭素の熱物性あるいは機械物性の
少なくともひとつを連続的にあるいは非連続的に変化さ
せていることを特徴とする炭素材料の製造法に関する。
以下に本発明を詳述する。
本発明の炭素材料の基材となる炭素／炭素複合材料と
は、炭素繊維と炭素質マトリックス等から構成される材
料をいう。炭素繊維の割合は通常10〜70vol％、好まし
くは20〜60vol％である。
は、炭素繊維と炭素質マトリックス等から構成される材
料をいう。炭素繊維の割合は通常10〜70vol％、好まし
くは20〜60vol％である。
上記の炭素／炭素複合材料を構成する炭素繊維として
は、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系あるいはレーヨ
ン系等の種々の炭素繊維を用いることができ、特にピッ
チ系炭素繊維が、耐酸化性を高め易く、好適である。
は、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系あるいはレーヨ
ン系等の種々の炭素繊維を用いることができ、特にピッ
チ系炭素繊維が、耐酸化性を高め易く、好適である。
前記炭素繊維は、通常500〜25000本の繊維束として用
いる。さらに、一方向積層物、２次元織物あるいはその
積層物、３次元織物、マット状成形物、フェルト状成型
物など炭素繊維を２次元あるいは３次元の成形体とした
ものを用いてもよく、特に、３次元織物が好ましい。
いる。さらに、一方向積層物、２次元織物あるいはその
積層物、３次元織物、マット状成形物、フェルト状成型
物など炭素繊維を２次元あるいは３次元の成形体とした
ものを用いてもよく、特に、３次元織物が好ましい。
炭素質マトリックスとしては、例えば、炭素質ピッ
チ、フェノール樹脂、フラン樹脂などの炭化により得ら
れるもの、あいるは炭化水素の気相熱分解によるものな
どが挙げられ、特に炭素質ピッチの炭化により得られる
ものが好適である。
チ、フェノール樹脂、フラン樹脂などの炭化により得ら
れるもの、あいるは炭化水素の気相熱分解によるものな
どが挙げられ、特に炭素質ピッチの炭化により得られる
ものが好適である。
上記の炭素質ピッチとしては、石炭系あるいは石油系
のピッチが使用でき、特に軟化点が100〜400℃、好まし
くは150〜350℃であるピッチが望ましい。
のピッチが使用でき、特に軟化点が100〜400℃、好まし
くは150〜350℃であるピッチが望ましい。
さらに、上記の炭素質ピッチとしては、光学的に等方
性のピッチあるいは異方性のピッチを、単独または混合
して使用でき、特に好ましくは光学異方性相の含有量が
60〜100％、最も好ましくは80〜100％である光学異方性
ピッチの使用が望ましい。
性のピッチあるいは異方性のピッチを、単独または混合
して使用でき、特に好ましくは光学異方性相の含有量が
60〜100％、最も好ましくは80〜100％である光学異方性
ピッチの使用が望ましい。
本発明の基材となる炭素／炭素複合材料の製造法は特
に限定されず、公知の方法が用いられる。
に限定されず、公知の方法が用いられる。
例えば、炭素質ピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂
などを炭素繊維の織物あるいは成型物などに含浸した
後、常圧下、加圧下あるいはプレス下で炭化して得られ
る。含浸は、炭素質ピッチなどを真空下で加熱、溶融す
ることにより達成される。
などを炭素繊維の織物あるいは成型物などに含浸した
後、常圧下、加圧下あるいはプレス下で炭化して得られ
る。含浸は、炭素質ピッチなどを真空下で加熱、溶融す
ることにより達成される。
常圧下の炭化は、不活性ガス雰囲気下400〜2000℃に
おいて実施することができる。また、加圧下の炭化は、
不活性ガスにより50〜10000kg/cm2に等方加圧し、400〜
2000℃において実施することができる。また、プレス下
の炭化は、ホットプレスなどにより10〜500kg/cm2の一
軸加圧下、400〜2000℃において実施することができ
る。
おいて実施することができる。また、加圧下の炭化は、
不活性ガスにより50〜10000kg/cm2に等方加圧し、400〜
2000℃において実施することができる。また、プレス下
の炭化は、ホットプレスなどにより10〜500kg/cm2の一
軸加圧下、400〜2000℃において実施することができ
る。
また、HIP（熱間静水圧加圧）装置を用いて炭化を行
うこともできる。
うこともできる。
HIP装置における加圧熱処理の条件は、不活性ガスに
より50〜10000kg/cm2、好ましくは200〜2000kg/cm2に加
圧し、100〜3000℃、好ましくは400〜2000℃において実
施することが出来る。圧媒ガスとしては、アルゴン、窒
素ヘリウムなどの不活性ガスが使用出来る。加圧炭化に
続く常圧下の炭化あるいは黒鉛化は、不活性ガス雰囲気
下400〜3000℃において実施することが出来る。
より50〜10000kg/cm2、好ましくは200〜2000kg/cm2に加
圧し、100〜3000℃、好ましくは400〜2000℃において実
施することが出来る。圧媒ガスとしては、アルゴン、窒
素ヘリウムなどの不活性ガスが使用出来る。加圧炭化に
続く常圧下の炭化あるいは黒鉛化は、不活性ガス雰囲気
下400〜3000℃において実施することが出来る。
本発明では、上記の方法により製造された炭素／炭素
複合材料の表面に、まず主として炭素より成る第１被膜
を気相分解法により形成し、かつ該第１被膜内において
炭素の熱物性あるいは機械物性の少なくともひとつを連
続的又は非連続的に変化させる。
複合材料の表面に、まず主として炭素より成る第１被膜
を気相分解法により形成し、かつ該第１被膜内において
炭素の熱物性あるいは機械物性の少なくともひとつを連
続的又は非連続的に変化させる。
ここで、上記熱物性とは、熱膨張係数あるいは熱伝導
率などを示し、熱物性を変化させるとは好ましくは熱膨
張係数を変化させることをいう。
率などを示し、熱物性を変化させるとは好ましくは熱膨
張係数を変化させることをいう。
このとき第１被膜の中で、炭素／炭素複合材料の表面
付近、すなわち第１被膜の最内層の熱膨張係数が第２被
膜付近、すなわち第１被膜の最外層の炭素の熱膨張係数
より小さいことが好ましい。具体的には、第１被膜の中
で最内層から最外層にかけて炭素の熱膨張係数が連続的
又は非連続的に大きくなっていることが望ましい。
付近、すなわち第１被膜の最内層の熱膨張係数が第２被
膜付近、すなわち第１被膜の最外層の炭素の熱膨張係数
より小さいことが好ましい。具体的には、第１被膜の中
で最内層から最外層にかけて炭素の熱膨張係数が連続的
又は非連続的に大きくなっていることが望ましい。
また、上記機械物性とは、ヤング率、強度、破断伸度
などを示し、機械物性を変化させるとは好ましくはヤン
グ率を変化させることをいう。
などを示し、機械物性を変化させるとは好ましくはヤン
グ率を変化させることをいう。
このとき第１被膜の中で、炭素／炭素複合材料の表面
付近、すなわち第１被膜の最内層の炭素のヤング率が第
２被膜付近、すなわち第１被膜の最外層の炭素のヤング
率より大きい方が好ましい。
付近、すなわち第１被膜の最内層の炭素のヤング率が第
２被膜付近、すなわち第１被膜の最外層の炭素のヤング
率より大きい方が好ましい。
具体的には、第１被膜の中で最内層から最外層にかけ
て炭素のヤング率が連続的又は非連続的に小さくなって
いることが望ましい。
て炭素のヤング率が連続的又は非連続的に小さくなって
いることが望ましい。
そして上記のように、炭素よりなる第１被膜内におい
てこれらの熱物性あるいは機械物性の少なくともひとつ
を変化させるためには、熱分解炭素の構造あるいは組織
を変化させることによって達成できる。ここでいう熱分
解炭素の構造とは例えばＸ線回折、高分解能電子顕微鏡
あるいはラマンスペクトルなどにより識別できるような
結晶レベルの構造をさす。また熱分解炭素の組織とは、
例えば光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡において識
別できるようなミクロンオーダーの微細組織、配向など
をさす。
てこれらの熱物性あるいは機械物性の少なくともひとつ
を変化させるためには、熱分解炭素の構造あるいは組織
を変化させることによって達成できる。ここでいう熱分
解炭素の構造とは例えばＸ線回折、高分解能電子顕微鏡
あるいはラマンスペクトルなどにより識別できるような
結晶レベルの構造をさす。また熱分解炭素の組織とは、
例えば光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡において識
別できるようなミクロンオーダーの微細組織、配向など
をさす。
本発明の第１被膜の製造法について以下に詳述する。
本発明の第１被膜は気相分解法により形成されるが、
気相分解により主として炭素よりなるものを沈積する方
法は、通常CVD（Chemical Vapor Deposition）と呼ばれ
て、具体的には熱CVD、プラズマCVD等が挙げられる。
気相分解により主として炭素よりなるものを沈積する方
法は、通常CVD（Chemical Vapor Deposition）と呼ばれ
て、具体的には熱CVD、プラズマCVD等が挙げられる。
第１被膜を気相分解法、いわゆるCVD法による炭素の
沈積により生成させる場合、熱分解ガスとしては、炭化
水素、好ましくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的に
は、メタン、天然ガス、プロパン、ブタン、ベンゼン、
アセチレン等が用いられる。
沈積により生成させる場合、熱分解ガスとしては、炭化
水素、好ましくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的に
は、メタン、天然ガス、プロパン、ブタン、ベンゼン、
アセチレン等が用いられる。
また、これらのガス中に、希釈のためにN2,Ar,He,Ne,
Kr,Xe,Rn等の不活性ガス、あるいは水素を混合すること
もできる。
Kr,Xe,Rn等の不活性ガス、あるいは水素を混合すること
もできる。
熱分解ガスの供給速度は、反応に用いる炉の大きさあ
るいは構造等により適宜決定される。
るいは構造等により適宜決定される。
第１被膜内の炭素の熱物性あるいは機械物性の少なく
とも１つを連続的または非連続的に変化させるには、熱
分解条件のうち、例えば温度、圧力、熱分解ガス供給速
度、原料の希釈比の少なくとも１つを、連続的または非
連続的に変化させることにより達成できる。
とも１つを連続的または非連続的に変化させるには、熱
分解条件のうち、例えば温度、圧力、熱分解ガス供給速
度、原料の希釈比の少なくとも１つを、連続的または非
連続的に変化させることにより達成できる。
このとき、第１被膜の沈積開始時には、異方性の高い
炭素を生成させ、炭素の沈積の進行とともに、沈積炭素
の異方性を、連続的もしくは非連続的に低下させ、炭素
の沈積終了時付近では異方性の低い炭素もしくは等方的
な炭素とする。
炭素を生成させ、炭素の沈積の進行とともに、沈積炭素
の異方性を、連続的もしくは非連続的に低下させ、炭素
の沈積終了時付近では異方性の低い炭素もしくは等方的
な炭素とする。
ここで、異方性の高い炭素とは通常、沈積平面上のａ
軸方向の熱膨張係数が、−１×10-6〜２×10-6（1/℃）
のものをいう。
軸方向の熱膨張係数が、−１×10-6〜２×10-6（1/℃）
のものをいう。
また、異方性の低い炭素もしくは等方的な炭素とは、
熱膨張係数が、2.5×10-6〜５×10-6（1/℃）のものを
いう。
熱膨張係数が、2.5×10-6〜５×10-6（1/℃）のものを
いう。
具体的には、異方性の高い炭素を生成するには、前記
の気相分解法の条件を満たし、かつ温度が通常1000〜25
00℃、好ましくは1100〜2000℃、さらにより好ましくは
1100〜1600℃であることが望ましく、同時に圧力が0.1
〜100mmHg、好ましくは0.1〜50mmHg、さらに好ましくは
0.1〜30mmHgであることが望ましい。
の気相分解法の条件を満たし、かつ温度が通常1000〜25
00℃、好ましくは1100〜2000℃、さらにより好ましくは
1100〜1600℃であることが望ましく、同時に圧力が0.1
〜100mmHg、好ましくは0.1〜50mmHg、さらに好ましくは
0.1〜30mmHgであることが望ましい。
ついで、生成する炭素の異方性を連続的もしくは非連
続的に低下させるためには、圧力を上昇させる方法およ
び温度を下げる方法のうちのいずれか一方を用いること
により行うことができ、特に両者を変化させる方法が好
適である。
続的に低下させるためには、圧力を上昇させる方法およ
び温度を下げる方法のうちのいずれか一方を用いること
により行うことができ、特に両者を変化させる方法が好
適である。
このとき、炭素の沈積開始以降沈積終了時の条件は、
圧力が沈積開始圧力以上、760mmHg以下、好ましくは沈
積開始圧力以上、600mmHg以下が望ましく、温度が800℃
以上沈積開始温度以下、好ましくは850℃以上沈積開始
温度以下が望ましく、かつ、圧力上昇または温度低下の
少なくとも一方が実施されていることが必要である。
圧力が沈積開始圧力以上、760mmHg以下、好ましくは沈
積開始圧力以上、600mmHg以下が望ましく、温度が800℃
以上沈積開始温度以下、好ましくは850℃以上沈積開始
温度以下が望ましく、かつ、圧力上昇または温度低下の
少なくとも一方が実施されていることが必要である。
第１被膜の厚さは、目的に応じて任意に選択できるも
のであり、特に制限されないが、通常0.1μｍ〜5mm程度
が好ましい。
のであり、特に制限されないが、通常0.1μｍ〜5mm程度
が好ましい。
沈積に要する時間も、被膜の厚さに応じて任意にとり
得るものであり特に制限されないが、通常0.1分〜1000
時間程度が望ましい。
得るものであり特に制限されないが、通常0.1分〜1000
時間程度が望ましい。
本発明において、第２被膜は、第１被膜の上に気相熱
分解により形成される、セラミックスあるいはセラミッ
クスと炭素の両者から成る被膜である。気相分解により
セラミックスあるいはセラミックスと炭素の両者から成
るものを沈積する方法は通常CVD（Chemical Vapor Depo
sition）と呼ばれ、具体的には熱CVD、プラズマCVD等が
挙げられる。
分解により形成される、セラミックスあるいはセラミッ
クスと炭素の両者から成る被膜である。気相分解により
セラミックスあるいはセラミックスと炭素の両者から成
るものを沈積する方法は通常CVD（Chemical Vapor Depo
sition）と呼ばれ、具体的には熱CVD、プラズマCVD等が
挙げられる。
CVDにより炭素および／またはセラミックスを沈積す
る場合、セラミックスとしては、SiC,ZrC,TiC,HfC,B4C,
NbC,WC,TiB2,BNあるいはSi3N4などがあげられ、中でもS
iC,ZrC,TiCおよびHfCが好ましい。またこれらのセラミ
ックスと炭素とを同時に沈積させることもできる。
る場合、セラミックスとしては、SiC,ZrC,TiC,HfC,B4C,
NbC,WC,TiB2,BNあるいはSi3N4などがあげられ、中でもS
iC,ZrC,TiCおよびHfCが好ましい。またこれらのセラミ
ックスと炭素とを同時に沈積させることもできる。
炭素を得るための熱分解ガスとしては炭化水素、好ま
しくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的には、メタン、
天然ガス、プロパン、ベンゼン等が用いられる。またセ
ラミックスを得るための熱分解ガスとしては、ハロゲン
化物、水素化物、有機金属化合物等あるいはこれらと前
記炭化水素ガスや水素、不活性ガスとの混合物が用いら
れる。具体的には、SiCにはSiCl4,CH3SiCl3,ZrCにはZrC
l4,TiCにはTiCl4,HfCにはHfCl4が使用できる。
しくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的には、メタン、
天然ガス、プロパン、ベンゼン等が用いられる。またセ
ラミックスを得るための熱分解ガスとしては、ハロゲン
化物、水素化物、有機金属化合物等あるいはこれらと前
記炭化水素ガスや水素、不活性ガスとの混合物が用いら
れる。具体的には、SiCにはSiCl4,CH3SiCl3,ZrCにはZrC
l4,TiCにはTiCl4,HfCにはHfCl4が使用できる。
反応条件は、まず温度は800〜2300℃、好ましくは100
0〜2000℃、圧力は0.5〜760mmHg、好ましくは50〜760mm
Hgが望ましい。
0〜2000℃、圧力は0.5〜760mmHg、好ましくは50〜760mm
Hgが望ましい。
原料ガス供給速度は、反応に用いる炉の大きさあるい
は構造によって適宜決定される。
は構造によって適宜決定される。
沈積に要する時間は、第２被膜が所定の厚さになるま
で任意に実施できる。通常0.1分〜100時間程度が望まし
い。
で任意に実施できる。通常0.1分〜100時間程度が望まし
い。
第２被膜の厚さは、目的に応じて任意に決定されるも
のであり特に制限されないが、通常0.1μｍ〜5mm程度で
あることが望ましい。
のであり特に制限されないが、通常0.1μｍ〜5mm程度で
あることが望ましい。
実施例 以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明するが、
本発明はこれらに制限されるものではない。
本発明はこれらに制限されるものではない。
（実施例１） 直径10ミクロンのピッチ系炭素繊維2000本をＺ軸方向
に、また同じ繊維4000本をＸおよびＹ軸方向に用いた直
交３次元織物を強化繊維とし、石油ピッチをマトリック
スの原料とする炭素／炭素複合材料の表面に熱CVDによ
り平板方向の熱膨張係数が0.5×10-6（／℃）を有する
炭素の被膜を合成し、また最外層に熱膨張係数が４×10
-6（／℃）を有する炭素の被膜を合成して、その間の熱
膨張係数を連続的に変化させた。これを加熱炉中にお
き、前記第１被膜の上に圧力50Torr、原料ガスSiCl4＋C
H4＋H2、温度1400℃の条件で熱CVDによりSiCを沈積し第
２被覆した。
に、また同じ繊維4000本をＸおよびＹ軸方向に用いた直
交３次元織物を強化繊維とし、石油ピッチをマトリック
スの原料とする炭素／炭素複合材料の表面に熱CVDによ
り平板方向の熱膨張係数が0.5×10-6（／℃）を有する
炭素の被膜を合成し、また最外層に熱膨張係数が４×10
-6（／℃）を有する炭素の被膜を合成して、その間の熱
膨張係数を連続的に変化させた。これを加熱炉中にお
き、前記第１被膜の上に圧力50Torr、原料ガスSiCl4＋C
H4＋H2、温度1400℃の条件で熱CVDによりSiCを沈積し第
２被覆した。
得られたものを走査電子顕微鏡で観察したところ、炭
素／炭素複合材料の表面にCVDによる炭素が沈着してお
り、表面にはCVDによるSiCの沈着がみられた。
素／炭素複合材料の表面にCVDによる炭素が沈着してお
り、表面にはCVDによるSiCの沈着がみられた。
炭素／炭素複合材料と第１被膜との界面、第１被膜
内、第２被膜内およびこれらの界面のいずれにおいても
クラック、剥離などは認められなかった。
内、第２被膜内およびこれらの界面のいずれにおいても
クラック、剥離などは認められなかった。
（実施例２） 直径10ミクロンのピッチ系炭素繊維2000本をＺ軸方向
に、また同じ繊維4000本をＸおよびＹ軸方向に用いた直
交２次元織物を強化繊維とし、石油ピッチをマトリック
スの原料とする炭素／炭素複合材料の表面に熱CVDによ
り平板方向のヤング率が27×103kgf/mm2を有する炭素の
被膜を合成し、また最外層にヤング率が1.1×103kgf/mm
2を有する炭素の被膜を合成して、その間のヤング率を
連続的に変化させた。これを加熱炉中におき、前記第１
被膜の上に圧力5Torr、原料ガスCH3SiCl3＋H2、温度135
0℃の条件で熱CVDによりSiCを沈積し第２被覆した。
に、また同じ繊維4000本をＸおよびＹ軸方向に用いた直
交２次元織物を強化繊維とし、石油ピッチをマトリック
スの原料とする炭素／炭素複合材料の表面に熱CVDによ
り平板方向のヤング率が27×103kgf/mm2を有する炭素の
被膜を合成し、また最外層にヤング率が1.1×103kgf/mm
2を有する炭素の被膜を合成して、その間のヤング率を
連続的に変化させた。これを加熱炉中におき、前記第１
被膜の上に圧力5Torr、原料ガスCH3SiCl3＋H2、温度135
0℃の条件で熱CVDによりSiCを沈積し第２被覆した。
得られたものを走査電子顕微鏡で観察したところ、炭
素／炭素複合材料の表面にCVDによる炭素が均一に沈着
しており、表面にはCVDによるSiCの沈着がみられた。炭
素／炭素複合材料と第１被膜との界面、第１被膜内、第
２被膜内およびこれらの界面のいずれにおいてもクラッ
ク、剥離などは認められなかった。
素／炭素複合材料の表面にCVDによる炭素が均一に沈着
しており、表面にはCVDによるSiCの沈着がみられた。炭
素／炭素複合材料と第１被膜との界面、第１被膜内、第
２被膜内およびこれらの界面のいずれにおいてもクラッ
ク、剥離などは認められなかった。
［発明の効果］ 本発明の方法により得られる炭素材料は耐酸化性に優
れるのみでなく、熱負荷条件下においてもクラックなど
の発生が起こり難く広範囲の用途が期待できる材料であ
る。
れるのみでなく、熱負荷条件下においてもクラックなど
の発生が起こり難く広範囲の用途が期待できる材料であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久手 幸徳 神奈川県横浜市中区本牧大里町155―72 (72)発明者 河野 岳史 神奈川県横浜市港北区篠原町88―３ (72)発明者 平井 敏雄 宮城県仙台市泉区高森３丁目４番地の91 (72)発明者 佐々木 真 宮城県仙台市若林区南小泉３丁目１番３ 号 (72)発明者 新野 正之 宮城県仙台市若林区南小泉１丁目３番７ 号 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 31/02 C04B 41/89 C23C 16/26
Claims (1)
- 【請求項１】炭素／炭素複合材料の表面に、主として炭
素よりなる第１被膜を気相分解により形成させ、ついで
セラミックスあるいはセラミックスと炭素の両者よりな
る第２被膜を気相分解により形成させ、かつ該第１被膜
内において炭素の熱物性あるいは機械物性の少なくとも
ひとつを連続的にあるいは非連続的に変化させているこ
とを特徴とする炭素材料の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1192591A JP3007936B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 炭素材料の製造法 |
| US07/558,703 US5093156A (en) | 1989-07-27 | 1990-07-26 | Process for preparing carbon material |
| EP90308252A EP0410781B1 (en) | 1989-07-27 | 1990-07-27 | Process for preparing carbon material |
| DE69007568T DE69007568T2 (de) | 1989-07-27 | 1990-07-27 | Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffwerkstoffs. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1192591A JP3007936B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 炭素材料の製造法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360413A JPH0360413A (ja) | 1991-03-15 |
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ID=16293825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (4)
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| EP (1) | EP0410781B1 (ja) |
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| US5523035A (en) * | 1989-11-15 | 1996-06-04 | Nippon Oil Co., Ltd. | Process for producing carbonaceous material |
| JPH03199172A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆炭素繊維強化複合材料 |
| FR2668477B1 (fr) * | 1990-10-26 | 1993-10-22 | Propulsion Ste Europeenne | Materiau composite refractaire protege contre la corrosion, et procede pour son elaboration. |
| FR2678955B1 (fr) * | 1991-07-12 | 1994-04-15 | Applications Couches Minces | Substrat revetu d'une couche mince a base de carbone et de silicium, sa preparation et son utilisation. |
| US5288438A (en) * | 1991-11-22 | 1994-02-22 | The Aerospace Corporation | Carborane catalyzed graphitization of polyarylacetylene (PAA) |
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| US5803210A (en) * | 1994-12-28 | 1998-09-08 | Nippon Oil Co., Ltd. | Disk brakes |
| FR2732677B1 (fr) * | 1995-04-07 | 1997-06-27 | Europ Propulsion | Procede d'infiltration chimique en phase vapeur avec parametres d'infiltration variables |
| US20040122515A1 (en) * | 2002-11-21 | 2004-06-24 | Xi Chu | Prosthetic valves and methods of manufacturing |
| JP5503145B2 (ja) * | 2005-08-18 | 2014-05-28 | スルザー メタプラス ゲーエムベーハー | 四面体炭素層および軟質外層を備える層状構造によって被覆された基板 |
| US20090061085A1 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-05 | Honeywell International Inc. | Expedited manufacture of carbon-carbon composite brake discs |
| CN102296355B (zh) * | 2011-06-27 | 2013-12-11 | 湖南金博复合材料科技有限公司 | 碳/碳复合材料导流筒及生产方法 |
| RU2675618C1 (ru) * | 2017-12-27 | 2018-12-20 | Акционерное общество "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (АО "ГНИИХТЭОС") | Способ нанесения окислительностойких и ультравысокотемпературных покрытий из диборидов титана, циркония и гафния на композиционные материалы |
| CN111285703B (zh) * | 2020-03-31 | 2022-05-10 | 西安超码科技有限公司 | 一种低成本双元炭基体飞机炭刹车盘的制造方法 |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| US3385723A (en) * | 1964-06-26 | 1968-05-28 | Martin Marietta Corp | Carbon article coated with beta silicon carbide |
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| US4405685A (en) * | 1980-11-13 | 1983-09-20 | Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry | Carbon fibers with duplex metal carbide coating and methods for manufacture thereof |
| US4487799A (en) * | 1982-06-24 | 1984-12-11 | United Technologies Corporation | Pyrolytic graphite pretreatment for carbon-carbon composites |
| US4472476A (en) * | 1982-06-24 | 1984-09-18 | United Technologies Corporation | Composite silicon carbide/silicon nitride coatings for carbon-carbon materials |
| US4766013A (en) * | 1983-03-15 | 1988-08-23 | Refractory Composites, Inc. | Carbon composite article and method of making same |
| GB2161151B (en) * | 1984-07-04 | 1988-03-02 | United Technologies Corp | Composite sic/si3n4 coatings for carbon-carbon materials |
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1989
- 1989-07-27 JP JP1192591A patent/JP3007936B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-26 US US07/558,703 patent/US5093156A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-27 EP EP90308252A patent/EP0410781B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-27 DE DE69007568T patent/DE69007568T2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE69007568T2 (de) | 1994-06-30 |
| US5093156A (en) | 1992-03-03 |
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