JP3197701B2 - 炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法 - Google Patents
炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法Info
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維／炭素複合材
の表層部に炭化ケイ素被覆を形成する方法の改良に関す
るものである。
の表層部に炭化ケイ素被覆を形成する方法の改良に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】軽量・高強度でありながら耐熱性、耐酸
化性を備えた材料として炭素繊維／炭素複合材（以下、
Ｃ／Ｃ材とする）が知られており、近年、航空宇宙分野
において構造用材料として採用される例が増加してい
る。このようなＣ／Ｃ材を宇宙往還機（いわゆる、スペ
ースシャトル）の構造用外皮などとして使用するために
は、大気圏突入時の機械的衝撃及び空力加熱による熱的
衝撃に耐え得るようにＣ／Ｃ材の表層部にＳｉＣ（炭化
ケイ素）の被覆を形成しており、このＣ／Ｃ材に炭化ケ
イ素被覆を形成する方法としては従来から炭化ケイ素固
相拡散処理、炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶ
Ｄ処理などが知られている。
化性を備えた材料として炭素繊維／炭素複合材（以下、
Ｃ／Ｃ材とする）が知られており、近年、航空宇宙分野
において構造用材料として採用される例が増加してい
る。このようなＣ／Ｃ材を宇宙往還機（いわゆる、スペ
ースシャトル）の構造用外皮などとして使用するために
は、大気圏突入時の機械的衝撃及び空力加熱による熱的
衝撃に耐え得るようにＣ／Ｃ材の表層部にＳｉＣ（炭化
ケイ素）の被覆を形成しており、このＣ／Ｃ材に炭化ケ
イ素被覆を形成する方法としては従来から炭化ケイ素固
相拡散処理、炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶ
Ｄ処理などが知られている。
【０００３】これら従来の炭素繊維／炭素複合材に炭化
ケイ素被覆を形成する方法についてそれぞれ概略を説明
する。
ケイ素被覆を形成する方法についてそれぞれ概略を説明
する。
【０００４】まず、炭化ケイ素固相拡散処理としては、
例えば図５に示すように、コップ状に成型されたＣ／Ｃ
材のワーク１を炉３の内部に収容したケイ素パウダ４へ
埋め込んでから、炉３の内部を１７００〜２０００゜C
に加熱するもので、ワーク１のＣ／Ｃ材の表層部の炭素
に接触するケイ素パウダ４のケイ素が拡散反応し、ワー
ク１の表層部が炭化ケイ素に転化して被覆を形成するも
のである。なお、ケイ素パウダ４はケイ素またはＳｉＣ
（炭化ケイ素）の粉体、粒子などで構成することができ
る。ここで、加熱温度を１７００〜２０００゜Cとした
のは、１７００゜Cを下まわると反応が遅くなってコー
ティングが不充分であり、一方、２０００゜Cを越える
とＳｉＣが分解してしまうからである。
例えば図５に示すように、コップ状に成型されたＣ／Ｃ
材のワーク１を炉３の内部に収容したケイ素パウダ４へ
埋め込んでから、炉３の内部を１７００〜２０００゜C
に加熱するもので、ワーク１のＣ／Ｃ材の表層部の炭素
に接触するケイ素パウダ４のケイ素が拡散反応し、ワー
ク１の表層部が炭化ケイ素に転化して被覆を形成するも
のである。なお、ケイ素パウダ４はケイ素またはＳｉＣ
（炭化ケイ素）の粉体、粒子などで構成することができ
る。ここで、加熱温度を１７００〜２０００゜Cとした
のは、１７００゜Cを下まわると反応が遅くなってコー
ティングが不充分であり、一方、２０００゜Cを越える
とＳｉＣが分解してしまうからである。
【０００５】次に、炭化ケイ素気相拡散処理としては、
図６に示すように、炉３の内部にケイ素パウダ４を収容
する一方、炉３の空間内部にワーク１をケイ素パウダ４
と接触しないよう配設し、炉３の内部を１７００〜２０
００゜Cに加熱するもので、ケイ素パウダ４中のケイ素
が気化してワーク１の表層部の炭素と接触、反応し、ワ
ーク１の表層部に炭化ケイ素被覆を形成するものであ
る。なお、ケイ素パウダ４をＳｉＯ（一酸化ケイ素）な
どで構成してもよく、この場合、次式により炭化ケイ素
被覆が形成される。
図６に示すように、炉３の内部にケイ素パウダ４を収容
する一方、炉３の空間内部にワーク１をケイ素パウダ４
と接触しないよう配設し、炉３の内部を１７００〜２０
００゜Cに加熱するもので、ケイ素パウダ４中のケイ素
が気化してワーク１の表層部の炭素と接触、反応し、ワ
ーク１の表層部に炭化ケイ素被覆を形成するものであ
る。なお、ケイ素パウダ４をＳｉＯ（一酸化ケイ素）な
どで構成してもよく、この場合、次式により炭化ケイ素
被覆が形成される。
【０００６】２Ｃ＋ＳｉＯ → ＳｉＣ＋ＣＯ 一方、炭化ケイ素ＣＶＤ処理としては、図７に示すよう
に、炉３の空間内部にワーク１を配設するとともに、炉
３の内部を１２００〜１３００゜Cに加熱し、この炉３
の内部へＳｉＣｌ4（四塩化ケイ素）等からなる反応ガ
スを圧送することによりワーク１の表層部に炭化ケイ素
を蒸着させて炭化ケイ素の被覆を形成するものである。
に、炉３の空間内部にワーク１を配設するとともに、炉
３の内部を１２００〜１３００゜Cに加熱し、この炉３
の内部へＳｉＣｌ4（四塩化ケイ素）等からなる反応ガ
スを圧送することによりワーク１の表層部に炭化ケイ素
を蒸着させて炭化ケイ素の被覆を形成するものである。
【０００７】この他、Ｃ／Ｃ材に炭化ケイ素被覆を形成
する技術に関するものとして、特開昭６３−２５２７５
号公報、特開昭６３−８５０７３号公報などが知られて
いる。
する技術に関するものとして、特開昭６３−２５２７５
号公報、特開昭６３−８５０７３号公報などが知られて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記炭
化ケイ素気相拡散処理または炭化ケイ素ガスＣＶＤ処理
においては、装置が複雑になるだけでなく、ワーク１と
反応ガスまたはケイ素ガスを接触させるとき、ワーク１
はコップ状に成型されて一端が封止されているため、ワ
ーク１の内周へ流入するガスに乱れが生じるだけでな
く、ワーク１の内周にはガスと充分に接触できない部分
も生じ、このような場合にはワーク１の内周に形成され
た炭化ケイ素の被覆にはムラが生じてしまう。また、ワ
ーク１が複雑な形状である場合には、ガスの流れの影と
なった部分に炭化ケイ素被覆が形成されないこともあ
る。
化ケイ素気相拡散処理または炭化ケイ素ガスＣＶＤ処理
においては、装置が複雑になるだけでなく、ワーク１と
反応ガスまたはケイ素ガスを接触させるとき、ワーク１
はコップ状に成型されて一端が封止されているため、ワ
ーク１の内周へ流入するガスに乱れが生じるだけでな
く、ワーク１の内周にはガスと充分に接触できない部分
も生じ、このような場合にはワーク１の内周に形成され
た炭化ケイ素の被覆にはムラが生じてしまう。また、ワ
ーク１が複雑な形状である場合には、ガスの流れの影と
なった部分に炭化ケイ素被覆が形成されないこともあ
る。
【０００９】一方、上記炭化ケイ素固相拡散処理におい
ては、ワーク１のすべての表層部がケイ素パウダ４と均
一に接触できるため、ワーク１の表層部に均一な炭化ケ
イ素被覆を形成可能ではあるが、処理終了後にケイ素パ
ウダ４が硬化してワーク１を取り出す際に損傷を与える
可能性があり、さらに、上記従来の方法ではＣ／Ｃ材の
所望の部分のみに炭化ケイ素被覆を形成することが難し
いという問題があった。
ては、ワーク１のすべての表層部がケイ素パウダ４と均
一に接触できるため、ワーク１の表層部に均一な炭化ケ
イ素被覆を形成可能ではあるが、処理終了後にケイ素パ
ウダ４が硬化してワーク１を取り出す際に損傷を与える
可能性があり、さらに、上記従来の方法ではＣ／Ｃ材の
所望の部分のみに炭化ケイ素被覆を形成することが難し
いという問題があった。
【００１０】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、複雑な装置を必要とせずに簡易かつ確実に
所望の部分に炭化ケイ素被覆を形成可能な炭素繊維／炭
素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法を提供することを目
的とする。
れたもので、複雑な装置を必要とせずに簡易かつ確実に
所望の部分に炭化ケイ素被覆を形成可能な炭素繊維／炭
素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、熱分
解性を備えるとともに熱分解後の残炭率が１０％以下の
バインダとケイ素パウダとを混合する工程と、このバイ
ンダとケイ素パウダの混合体を炭素繊維／炭素複合材の
表面の一部ないし全部に塗布する工程と、前記炭素繊維
／炭素複合材を真空中又は不活性雰囲気中で、２００〜
６００°Ｃ／ｈの温度上昇率で１７００〜２０００°Ｃ
に加熱する焼成工程とからなる。
解性を備えるとともに熱分解後の残炭率が１０％以下の
バインダとケイ素パウダとを混合する工程と、このバイ
ンダとケイ素パウダの混合体を炭素繊維／炭素複合材の
表面の一部ないし全部に塗布する工程と、前記炭素繊維
／炭素複合材を真空中又は不活性雰囲気中で、２００〜
６００°Ｃ／ｈの温度上昇率で１７００〜２０００°Ｃ
に加熱する焼成工程とからなる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【作用】請求項１の発明は、熱分解性を備えて熱分解後
の残炭率（炭素含有率、以下同じ）が１０％以下のバイ
ンダとケイ素パウダとの混合体をＣ／Ｃ材の表面の一部
ないし全部に塗布したＣ／Ｃ材を真空中又は不活性雰囲
気中で１７００〜２０００゜Cに加熱する焼成工程を施
すことにより、バインダは熱分解して混合体中のケイ素
とＣ／Ｃ材の炭素が反応して混合体を塗布したＣ／Ｃ材
の所望の表層部へ炭化ケイ素被覆を形成することができ
る。ここで、バインダの残炭率を１０％以下としたの
は、このバインダと混合されたケイ素パウダ中のケイ素
とバインダ中の炭素との反応が抑制される一方、ケイ素
パウダ中のケイ素はワークを構成するＣ／Ｃ材の表層部
の炭素と円滑に反応することができ、ワークのＣ／Ｃ材
の表層部は炭化ケイ素に転化され、割れや剥離を生じる
ことなく混合体を塗布したワークに炭化ケイ素被覆を形
成することができる。
の残炭率（炭素含有率、以下同じ）が１０％以下のバイ
ンダとケイ素パウダとの混合体をＣ／Ｃ材の表面の一部
ないし全部に塗布したＣ／Ｃ材を真空中又は不活性雰囲
気中で１７００〜２０００゜Cに加熱する焼成工程を施
すことにより、バインダは熱分解して混合体中のケイ素
とＣ／Ｃ材の炭素が反応して混合体を塗布したＣ／Ｃ材
の所望の表層部へ炭化ケイ素被覆を形成することができ
る。ここで、バインダの残炭率を１０％以下としたの
は、このバインダと混合されたケイ素パウダ中のケイ素
とバインダ中の炭素との反応が抑制される一方、ケイ素
パウダ中のケイ素はワークを構成するＣ／Ｃ材の表層部
の炭素と円滑に反応することができ、ワークのＣ／Ｃ材
の表層部は炭化ケイ素に転化され、割れや剥離を生じる
ことなく混合体を塗布したワークに炭化ケイ素被覆を形
成することができる。
【００１５】また、前記焼成工程において温度上昇率を
２００〜６００°Ｃ／ｈとしたため、混合体中のケイ素
パウダが融解してＣ／Ｃ材へ溶け込むのを抑制し、ケイ
素と炭素の反応時の発熱によるＣ／Ｃ材の剥離、割れを
防止して良好な炭化ケイ素被覆を形成することができ
る。ここで、温度上昇率を２００〜６００°Ｃ／ｈとし
たのは、２００°Ｃ／ｈより低い場合にはケイ素が金属
としてＣ／Ｃ材の中に入り込んでしまい、ワークの炭素
と反応して炭化ケイ素が生成されてＣ／Ｃ材の内部で膨
張することによりＣ／Ｃ材が相間剥離を起こしてしま
い、一方、６００°Ｃ／ｈを越えるとＣ／Ｃ材への含浸
量が少なくなり、コーティングによる耐熱強度を確保す
るに耐え得るためのコーティング膜厚２０〜５０μｍが
確保されないためである。
２００〜６００°Ｃ／ｈとしたため、混合体中のケイ素
パウダが融解してＣ／Ｃ材へ溶け込むのを抑制し、ケイ
素と炭素の反応時の発熱によるＣ／Ｃ材の剥離、割れを
防止して良好な炭化ケイ素被覆を形成することができ
る。ここで、温度上昇率を２００〜６００°Ｃ／ｈとし
たのは、２００°Ｃ／ｈより低い場合にはケイ素が金属
としてＣ／Ｃ材の中に入り込んでしまい、ワークの炭素
と反応して炭化ケイ素が生成されてＣ／Ｃ材の内部で膨
張することによりＣ／Ｃ材が相間剥離を起こしてしま
い、一方、６００°Ｃ／ｈを越えるとＣ／Ｃ材への含浸
量が少なくなり、コーティングによる耐熱強度を確保す
るに耐え得るためのコーティング膜厚２０〜５０μｍが
確保されないためである。
【００１６】
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１８】図１に示すように、１はＣ／Ｃ材を所定の
深さのコップ状に成型したワークであり、このワーク１
の内周にはバインダとケイ素パウダを予め混合した混合
体２が所定の厚さに塗布される。
深さのコップ状に成型したワークであり、このワーク１
の内周にはバインダとケイ素パウダを予め混合した混合
体２が所定の厚さに塗布される。
【００１９】この混合体２は、熱分解性を備えるととも
に熱分解後の残炭率が１０％以下のバインダとしてα−
シアノアクリレートを主成分とする接着剤（例えば、商
品名アロンアルファとして市販されている瞬間接着剤）
に所定の割合でケイ素パウダを予め混合したもので、ケ
イ素パウダとしてはカーボランダム（ケイ素炭化物）の
粉末を使用する。
に熱分解後の残炭率が１０％以下のバインダとしてα−
シアノアクリレートを主成分とする接着剤（例えば、商
品名アロンアルファとして市販されている瞬間接着剤）
に所定の割合でケイ素パウダを予め混合したもので、ケ
イ素パウダとしてはカーボランダム（ケイ素炭化物）の
粉末を使用する。
【００２０】混合体２はワーク１の所定の内周に塗布さ
れた後に自然乾燥を施す。
れた後に自然乾燥を施す。
【００２１】混合体２を乾燥させた後に、ワーク１をア
ルゴン等の不活性気体で満たされた炉中に収容して焼成
処理を行う。なお、炉中は真空であってもよい。
ルゴン等の不活性気体で満たされた炉中に収容して焼成
処理を行う。なお、炉中は真空であってもよい。
【００２２】焼成処理は、図２に示すように、２００〜
６００゜C／ｈの温度上昇率で１７００〜２０００゜Cの
所定の温度にワーク１を加熱する。ワーク１が所定の温
度に到達した時間Ｔ1からこの温度を所定の時間（例え
ば、３０〜６０分間）保持し、ワーク１の温度を均一化
する。所定の時間を経過したＴ2からは炉中にて所定の
温度（例えば、１００゜C）まで冷却し、焼成処理を終
了する。
６００゜C／ｈの温度上昇率で１７００〜２０００゜Cの
所定の温度にワーク１を加熱する。ワーク１が所定の温
度に到達した時間Ｔ1からこの温度を所定の時間（例え
ば、３０〜６０分間）保持し、ワーク１の温度を均一化
する。所定の時間を経過したＴ2からは炉中にて所定の
温度（例えば、１００゜C）まで冷却し、焼成処理を終
了する。
【００２３】この焼成処理において、混合体２のバイン
ダは熱分解するが、α−シアノアクリレートを主成分と
する接着剤の残炭率が１０％以下（ここでは６％であっ
た）であるため、このバインダと混合されたケイ素パウ
ダ中のケイ素とバインダ中の炭素との反応が抑制される
一方、ケイ素パウダ中のケイ素はワーク１を構成するＣ
／Ｃ材の表層部の炭素と円滑に反応することができ、ワ
ーク１のＣ／Ｃ材の表層部は炭化ケイ素に転化され、割
れや剥離を生じることなく混合体２を塗布したワーク１
の内周に炭化ケイ素被覆を形成することができる。
ダは熱分解するが、α−シアノアクリレートを主成分と
する接着剤の残炭率が１０％以下（ここでは６％であっ
た）であるため、このバインダと混合されたケイ素パウ
ダ中のケイ素とバインダ中の炭素との反応が抑制される
一方、ケイ素パウダ中のケイ素はワーク１を構成するＣ
／Ｃ材の表層部の炭素と円滑に反応することができ、ワ
ーク１のＣ／Ｃ材の表層部は炭化ケイ素に転化され、割
れや剥離を生じることなく混合体２を塗布したワーク１
の内周に炭化ケイ素被覆を形成することができる。
【００２４】この焼成処理において、温度上昇率が２０
０゜C／ｈ未満とした場合、混合体２中のケイ素パウダ
中のケイ素が融解してワーク１の表層部へ溶け込んでし
まい、Ｃ／Ｃ材の内部で炭素とケイ素が反応し、このと
きの熱膨張によってワーク１の表層部に割れや剥離を生
じてしまう。このため、上記焼成処理においては温度上
昇率を２００〜６００゜C／ｈとすることにより、混合
体２中のケイ素の融解を防止することでワーク１の表層
部に生じる割れや剥離を抑制することができるのであ
る。
０゜C／ｈ未満とした場合、混合体２中のケイ素パウダ
中のケイ素が融解してワーク１の表層部へ溶け込んでし
まい、Ｃ／Ｃ材の内部で炭素とケイ素が反応し、このと
きの熱膨張によってワーク１の表層部に割れや剥離を生
じてしまう。このため、上記焼成処理においては温度上
昇率を２００〜６００゜C／ｈとすることにより、混合
体２中のケイ素の融解を防止することでワーク１の表層
部に生じる割れや剥離を抑制することができるのであ
る。
【００２５】こうして、熱分解性を備えるとともに熱分
解後の残炭率が１０％以下のバインダとケイ素パウダと
の混合体２をＣ／Ｃ材で構成されたワーク１の所望の部
位に塗布し、乾燥させた後、上記焼成処理を施したた
め、複雑な処理又は装置を必要とせずに簡易かつ確実に
Ｃ／Ｃ材の所望の部分へ炭化ケイ素被覆を形成すること
が可能となって製造コストの低減を推進することがで
き、前記従来例に示した炭化ケイ素気相拡散処理、炭化
ケイ素ＣＶＤ処理において炭化ケイ素被覆を形成しにく
い又は形成不能な複雑な形状のワークについても容易か
つ確実に炭化ケイ素被覆を形成することができるのであ
る。
解後の残炭率が１０％以下のバインダとケイ素パウダと
の混合体２をＣ／Ｃ材で構成されたワーク１の所望の部
位に塗布し、乾燥させた後、上記焼成処理を施したた
め、複雑な処理又は装置を必要とせずに簡易かつ確実に
Ｃ／Ｃ材の所望の部分へ炭化ケイ素被覆を形成すること
が可能となって製造コストの低減を推進することがで
き、前記従来例に示した炭化ケイ素気相拡散処理、炭化
ケイ素ＣＶＤ処理において炭化ケイ素被覆を形成しにく
い又は形成不能な複雑な形状のワークについても容易か
つ確実に炭化ケイ素被覆を形成することができるのであ
る。
【００２６】上記方法によりＣ／Ｃ材のワーク１に炭化
ケイ素被覆を形成した後に、必要に応じてクラックシー
リング（マイクロクラックをガラスで埋める処理）また
は炭化ケイ素ＣＶＤ処理を施すことにより、さらに品質
の高いＣ／Ｃ材を提供することができる。
ケイ素被覆を形成した後に、必要に応じてクラックシー
リング（マイクロクラックをガラスで埋める処理）また
は炭化ケイ素ＣＶＤ処理を施すことにより、さらに品質
の高いＣ／Ｃ材を提供することができる。
【００２７】なお、上記ワーク１はコップ状に形成した
内周に炭化ケイ素被覆を形成したが、図３に示すよう
に、平板状のＣ／Ｃ材で形成したワーク１０の全面に混
合体２を塗布して上記焼成処理を行えば、ワーク１０の
全面に炭化ケイ素被覆を形成することができ、または、
図４に示すように、ワーク１０の１部に混合体２を塗布
してから上記焼成処理を行えば、混合体２を塗布したワ
ーク１０の部分にのみ炭化ケイ素被覆を形成することが
できる。
内周に炭化ケイ素被覆を形成したが、図３に示すよう
に、平板状のＣ／Ｃ材で形成したワーク１０の全面に混
合体２を塗布して上記焼成処理を行えば、ワーク１０の
全面に炭化ケイ素被覆を形成することができ、または、
図４に示すように、ワーク１０の１部に混合体２を塗布
してから上記焼成処理を行えば、混合体２を塗布したワ
ーク１０の部分にのみ炭化ケイ素被覆を形成することが
できる。
【００２８】他の実施例として、上記第１の実施例によ
りワーク１の内周に炭化ケイ素被覆を形成した後、前記
従来例の炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶＤ処
理をそれぞれ施すことにより、ワーク１の内周には混合
体２の反応によって形成された炭化ケイ素被覆が、ワー
ク１の外周には炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素Ｃ
ＶＤ処理によってワーク１と雰囲気との反応による炭化
ケイ素被覆が形成され、上記混合体２の塗布、乾燥後に
焼成処理で形成された炭化ケイ素被覆とワーク１のＣ／
Ｃ材の熱膨張差に起因する内部応力を緩和する応力緩和
傾斜層を形成することができ、上記第１の実施例よりさ
らに緻密な炭化ケイ素被覆を形成することが可能となっ
て、内部欠陥が少ない高強度かつ耐衝撃性の高い高品質
のＣ／Ｃ材を製造することができる。
りワーク１の内周に炭化ケイ素被覆を形成した後、前記
従来例の炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶＤ処
理をそれぞれ施すことにより、ワーク１の内周には混合
体２の反応によって形成された炭化ケイ素被覆が、ワー
ク１の外周には炭化ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素Ｃ
ＶＤ処理によってワーク１と雰囲気との反応による炭化
ケイ素被覆が形成され、上記混合体２の塗布、乾燥後に
焼成処理で形成された炭化ケイ素被覆とワーク１のＣ／
Ｃ材の熱膨張差に起因する内部応力を緩和する応力緩和
傾斜層を形成することができ、上記第１の実施例よりさ
らに緻密な炭化ケイ素被覆を形成することが可能となっ
て、内部欠陥が少ない高強度かつ耐衝撃性の高い高品質
のＣ／Ｃ材を製造することができる。
【００２９】さらに他の実施例として、前記図３に示し
た平板状のＣ／Ｃ材で形成されるワーク１０の一部に上
記第１実施例と同様に混合体２を塗布、乾燥した後、前
記従来例に示した炭化ケイ素気相拡散処理を施す。
た平板状のＣ／Ｃ材で形成されるワーク１０の一部に上
記第１実施例と同様に混合体２を塗布、乾燥した後、前
記従来例に示した炭化ケイ素気相拡散処理を施す。
【００３０】すなわち、炭化ケイ素気相拡散処理は、図
６に示したように、炉３の内部にケイ素パウダ４を収容
する一方、炉３の空間内部に図３に示すワーク１０をケ
イ素パウダ４と接触しないよう配設し、炉３の内部を１
７００〜２０００゜Cに加熱するもので、ケイ素パウダ
４のケイ素が気化して混合体２を塗布していないワーク
１０の表層部の炭素と接触して表層部に炭化ケイ素被覆
を形成する一方、混合体２を塗布したワーク１０は１７
００〜２０００゜Cの加熱によって上記第１実施例の焼
成処理と同様に反応して炭化ケイ素被覆を形成すること
ができ、したがって、ワーク１０の全面に炭化ケイ素被
覆が形成されるのである。
６に示したように、炉３の内部にケイ素パウダ４を収容
する一方、炉３の空間内部に図３に示すワーク１０をケ
イ素パウダ４と接触しないよう配設し、炉３の内部を１
７００〜２０００゜Cに加熱するもので、ケイ素パウダ
４のケイ素が気化して混合体２を塗布していないワーク
１０の表層部の炭素と接触して表層部に炭化ケイ素被覆
を形成する一方、混合体２を塗布したワーク１０は１７
００〜２０００゜Cの加熱によって上記第１実施例の焼
成処理と同様に反応して炭化ケイ素被覆を形成すること
ができ、したがって、ワーク１０の全面に炭化ケイ素被
覆が形成されるのである。
【００３１】なお、炉３の加熱において、温度上昇率は
上記第１の実施例と同様に２００〜６００゜C／ｈに設
定される。
上記第１の実施例と同様に２００〜６００゜C／ｈに設
定される。
【００３２】この方法によれば、複雑な形状のワークで
あっても、炉中の雰囲気と接触しにくい又は接触不能な
部分に混合体２を塗布してから炭化ケイ素気相拡散処理
を行うことにより、炭化ケイ素気相拡散処理と前記焼成
処理を同時に進行させてワーク全体に炭化ケイ素被覆を
ムラなく形成することが可能となり、複雑な形状のワー
クへ炭化ケイ素被覆を形成する際に前記焼成処理を省略
して作業工程を低減することができ、複雑な形状のＣ／
Ｃ材へ確実に炭化ケイ素被覆を形成することが可能とな
る。
あっても、炉中の雰囲気と接触しにくい又は接触不能な
部分に混合体２を塗布してから炭化ケイ素気相拡散処理
を行うことにより、炭化ケイ素気相拡散処理と前記焼成
処理を同時に進行させてワーク全体に炭化ケイ素被覆を
ムラなく形成することが可能となり、複雑な形状のワー
クへ炭化ケイ素被覆を形成する際に前記焼成処理を省略
して作業工程を低減することができ、複雑な形状のＣ／
Ｃ材へ確実に炭化ケイ素被覆を形成することが可能とな
る。
【００３３】なお、上記実施例において、混合体２を構
成するバインダとしては、α−シアノアクリレートに限
定されることはなく、ＨＴＰＢ（主成分；ポリブタジエ
ン）等の残炭率が１０％以下のものをバインダとしても
よく、混合体２を塗布した後の乾燥工程はこのバインダ
の特性に応じて適宜行えばよい。
成するバインダとしては、α−シアノアクリレートに限
定されることはなく、ＨＴＰＢ（主成分；ポリブタジエ
ン）等の残炭率が１０％以下のものをバインダとしても
よく、混合体２を塗布した後の乾燥工程はこのバインダ
の特性に応じて適宜行えばよい。
【００３４】また、混合体２を構成するケイ素パウダと
しては、カーボランダムに限定されることはなく、バイ
ンダと混合可能なケイ素またはケイ素の化合物であれば
よい。
しては、カーボランダムに限定されることはなく、バイ
ンダと混合可能なケイ素またはケイ素の化合物であれば
よい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
熱分解性を備えて熱分解後の残炭率（炭素含有率）が１
０％以下のバインダとケイ素パウダとの混合体をＣ／Ｃ
材の表面の一部ないし全部に塗布したＣ／Ｃ材を真空中
又は不活性雰囲気中で１７００〜２０００゜Cに加熱す
る焼成工程を施すことにより、混合体中のケイ素とＣ／
Ｃ材の炭素が熱分解とともに反応するため、複雑な処理
又は装置を必要とせずに混合体を塗布したＣ／Ｃ材の所
望の部分へ炭化ケイ素被覆を確実に形成することが可能
となって製造コストの低減を推進することができ、炭化
ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶＤ処理において炭
化ケイ素被覆を形成しにくい又は形成不能な複雑な形状
のワークについても容易かつ確実に炭化ケイ素被覆を形
成することができる。
熱分解性を備えて熱分解後の残炭率（炭素含有率）が１
０％以下のバインダとケイ素パウダとの混合体をＣ／Ｃ
材の表面の一部ないし全部に塗布したＣ／Ｃ材を真空中
又は不活性雰囲気中で１７００〜２０００゜Cに加熱す
る焼成工程を施すことにより、混合体中のケイ素とＣ／
Ｃ材の炭素が熱分解とともに反応するため、複雑な処理
又は装置を必要とせずに混合体を塗布したＣ／Ｃ材の所
望の部分へ炭化ケイ素被覆を確実に形成することが可能
となって製造コストの低減を推進することができ、炭化
ケイ素気相拡散処理、炭化ケイ素ＣＶＤ処理において炭
化ケイ素被覆を形成しにくい又は形成不能な複雑な形状
のワークについても容易かつ確実に炭化ケイ素被覆を形
成することができる。
【００３６】また、前記焼成工程において温度上昇率を
２００〜６００°／ｈとしたため、融解したケイ素と炭
素の反応時の発熱によるＣ／Ｃ材の剥離、割れを防止し
て良好な炭化ケイ素被覆を形成することができ、Ｃ／Ｃ
材の品質を向上することが可能となる。
２００〜６００°／ｈとしたため、融解したケイ素と炭
素の反応時の発熱によるＣ／Ｃ材の剥離、割れを防止し
て良好な炭化ケイ素被覆を形成することができ、Ｃ／Ｃ
材の品質を向上することが可能となる。
【００３７】
【図１】本発明の実施例を示すＣ／Ｃ材の断面図であ
る。
る。
【図２】同じく焼成工程における温度と時間の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】他の実施例を示すＣ／Ｃ材の断面図である。
【図４】さらに他の実施例を示す断面図である。
【図５】炭化ケイ素固相拡散処理を示す炉の断面図であ
る。
る。
【図６】炭化ケイ素気相拡散処理を示す炉の断面図であ
る。
る。
【図７】炭化ケイ素ＣＶＤ処理を示す炉の断面図であ
る。
る。
１ ワーク ２ 混合体 ３ 炉 ４ ケイ素パウダ １０ ワーク
Claims (1)
- 【請求項１】 熱分解性を備えるとともに熱分解後の残
炭率が１０％以下のバインダとケイ素パウダとを混合す
る工程と、 このバインダとケイ素パウダの混合体を炭素繊維／炭素
複合材の表面の一部ないし全部に塗布する工程と、 前記炭素繊維／炭素複合材を真空中又は不活性雰囲気中
で、２００〜６００°Ｃ／ｈの温度上昇率で１７００〜
２０００°Ｃに加熱する焼成工程とからなることを特徴
とする炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22457993A JP3197701B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22457993A JP3197701B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782058A JPH0782058A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3197701B2 true JP3197701B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=16815951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22457993A Expired - Fee Related JP3197701B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 炭素繊維／炭素複合材の炭化ケイ素被覆形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197701B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818291B1 (fr) * | 2000-12-19 | 2003-11-07 | Snecma Moteurs | Densification de substrats poreux creux par infiltration chimique en phase vapeur |
| CN113754454A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-07 | 中国矿业大学 | 一种碳纤维/碳化硅定向多孔骨架的制备方法及应用 |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP22457993A patent/JP3197701B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0782058A (ja) | 1995-03-28 |
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