JP3228489B2 - Surface treatment method for C / C material - Google Patents

Surface treatment method for C / C material

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JP3228489B2
JP3228489B2 JP17128594A JP17128594A JP3228489B2 JP 3228489 B2 JP3228489 B2 JP 3228489B2 JP 17128594 A JP17128594 A JP 17128594A JP 17128594 A JP17128594 A JP 17128594A JP 3228489 B2 JP3228489 B2 JP 3228489B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性,耐酸化性,耐
食性等が要求される部分,部品,製品の素材として用い
られるC/C材(炭素/炭素複合材)の表面特性をより
一層改善するのに利用されるC/C材の表面処理方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a C / C material (carbon / carbon composite material) used as a material for parts, parts and products requiring heat resistance, oxidation resistance, corrosion resistance and the like. The present invention relates to a surface treatment method for a C / C material used for further improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の材料開発技術の進展にともない、
従来の金属系の材料から進んで、セラミックス系の材料
が開発され、さらに、繊維強化金属(FRM)や繊維強
化セラミックス(FRC)、さらには炭素/炭素複合材
(C/C材)が開発されるに至っている。
2. Description of the Related Art With the recent development of material development technology,
Beyond conventional metal-based materials, ceramic-based materials have been developed, and fiber-reinforced metals (FRM), fiber-reinforced ceramics (FRC), and carbon / carbon composites (C / C materials) have been developed. Has been reached.

【0003】このC/C材は、軽量でかつ耐熱・耐食性
が良好であって熱による損耗や強度の低下が従来の金属
系材料に比べれてかなり少ないので、例えば、ロケット
ノズルなどのような苛酷な熱環境にさらされる用途に適
している。
[0003] The C / C material is lightweight, has good heat and corrosion resistance, and suffers much less wear and strength reduction due to heat than conventional metal-based materials. Suitable for applications exposed to a severe thermal environment.

【0004】このような軽量でかつ耐熱・耐食性が良好
であるC/C材であっても、その表面特性をさらに改善
し、とくに耐酸化性を改善し、例えば、再使用型の有翼
宇宙往還機のノーズキャップやリーディングエッジなど
のごとく、大気圏再突入時の最高温度が金属構造材の耐
熱限界を大きく超えるような熱的に厳しくかつ強度・剛
性が要求される部分にも適用することができるように、
C/C材の表面にSiC被覆を形成させる耐酸化表面被
覆方法が開発されている。
[0004] Even with such lightweight and heat / corrosion resistant C / C material, its surface characteristics are further improved, especially its oxidation resistance is improved. It can also be applied to parts that are thermally strict and require high strength and rigidity, such as the nose cap and leading edge of round-trip aircraft, where the maximum temperature at reentry into the atmosphere greatly exceeds the heat resistance limit of metal structural materials. to be able to do,
An oxidation-resistant surface coating method for forming a SiC coating on the surface of a C / C material has been developed.

【0005】この耐酸化表面被覆方法では、C/C材の
表面にSiC拡散処理とSiC蒸着処理(例えば、H
/CHSiCl混合ガス雰囲気下でのCVD処理)
との組み合わせによって、SiC被覆層を形成させる方
法が知られている。
In this oxidation-resistant surface coating method, the surface of the C / C material is subjected to SiC diffusion treatment and SiC vapor deposition treatment (for example, H 2
/ CH 3 SiCl 3 CVD atmosphere in mixed gas atmosphere)
There is known a method of forming a SiC coating layer by combining the above.

【0006】このSiC拡散処理とSiC蒸着処理との
組み合わせによるSiC被覆法では、曲面形状への耐酸
化処理が容易であり、複雑な形状の表面被覆も可能であ
ると共に、SiC被覆層の厚さは容易にコントロールす
ることができるものであるが、このSiC被覆層を形成
したあと冷却する過程においては、C/C材の熱膨張係
数(約1.2〜2×10−6/℃)とSiC被覆層の熱
膨張係数(約3.5〜4×10−6/℃)との差によっ
て、SiC被覆層に例えば幅1〜10μm程度,深さ1
00μm程度の微細クラックが多数発生するので、この
ままでは例えば大気圏再突入時における熱空気に対する
耐熱・耐酸化等の抵抗性が損われることとなるため、ク
ラックシーリングを行う必要がある。
In the SiC coating method using the combination of the SiC diffusion process and the SiC vapor deposition process, oxidation treatment to a curved surface is easy, a surface coating of a complicated shape is possible, and the thickness of the SiC coating layer is increased. Can be easily controlled, but in the process of cooling after forming the SiC coating layer, the thermal expansion coefficient of the C / C material (about 1.2 to 2 × 10 −6 / ° C.) Due to the difference from the thermal expansion coefficient (about 3.5 to 4 × 10 −6 / ° C.) of the SiC coating layer, for example, a width of about 1 to 10 μm and a depth of 1
Since a large number of fine cracks of about 00 μm are generated, the resistance such as heat resistance and oxidation resistance against hot air at the time of re-entry into the atmosphere is impaired, so that crack sealing must be performed.

【0007】このクラックシーリングに際しては、例え
ば、微細クラックにオルト珪酸四エチル(TEOS)を
含浸して熱処理することにより、微細クラック内にSi
を付着させる方法や、微細クラックにシリコン改質
剤であるケイ酸コーティング剤を含浸して熱処理するこ
とにより、微細クラック内にSiOを付着させる方法
などがあるほか、複合酸化物であるムライト(Al
・SiO)をゾル・ゲル法により付着させて耐熱・
耐酸化等の抵抗性をより一層向上させる方法も開発され
ている。
At the time of the crack sealing, for example, the fine cracks are impregnated with tetraethyl orthosilicate (TEOS) and heat-treated, so that the fine cracks contain Si.
In addition to a method of adhering O 2 , a method of impregnating a fine crack with a silicic acid coating agent as a silicon modifier and heat-treating the same to deposit SiO 2 in the fine crack, etc. Mullite (Al 2 O
3・ SiO 2 ) is adhered by sol-gel method,
Methods for further improving resistance such as oxidation resistance have also been developed.

【0008】図5は、ゾル・ゲル法によるムライトクラ
ックシーリング方法の一例を示すものであって、まず、
C/C材表面の洗浄,乾燥を行ったのち、Al
末とSiO粉末(粒径は数十オングストロームのオー
ダーのもの)をモル比で1:1に調合した粉末をメタノ
ール等の溶媒に混ぜてコロイド溶液(ゾル)とした中に
C/C材を浸漬し、真空含浸および超音波付与を行った
のち真空引きすることによって浸漬工程を終了し、次い
で、図6にも示すように、60℃で10分の大気中乾燥
(過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。)および15
0℃で20分の大気中乾燥(未反応・高沸点の溶媒を除
去する。)を行って乾燥工程を終了し、さらに500℃
で大気中低温焼成(ゲル体中のアルコールの脱気および
収縮によりシーリング用ムライトセラミックスを微細ク
ラックに埋没させ、SiC被覆層表面に固着させる。)
を行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥
・低温焼成の工程を数サイクル繰り返すことによって、
図7の(A)に示すように、C/C材11の表面に形成
された深さ50±20μm程度のSiC拡散層12を介
して被覆された厚さ100±20μm程度のSiC被覆
層13に形成された微細クラック14をシーリング用ム
ライトセラミックス15(15a)でシーリングすると
共にSiC被覆層13の表面を膜厚数μm程度の同じシ
ーリング用ムライトセラミックス15(15b)で被覆
するようにしていた。
FIG. 5 shows an example of a mullite crack sealing method by the sol-gel method.
After washing and drying the surface of the C / C material, Al 2 O 3 powder and SiO 2 powder (having a particle size on the order of tens of angstroms) were prepared at a molar ratio of 1: 1 to obtain a powder such as methanol. The C / C material is immersed in a colloid solution (sol) by mixing with a solvent, vacuum impregnation and ultrasonic application are performed, and then the vacuum process is completed to complete the immersion step. Then, as shown in FIG. Drying in air at 60 ° C. for 10 minutes (excessive solvent and liquid are quickly dried) and 15
Drying in the air at 0 ° C. for 20 minutes (removing unreacted and high-boiling-point solvent) is performed to complete the drying step.
At low temperature in the atmosphere (the mullite ceramic for sealing is buried in the fine cracks by degassing and shrinking of the alcohol in the gel body and fixed to the surface of the SiC coating layer).
To complete the low-temperature firing step, and by repeating such immersion, drying and low-temperature firing steps for several cycles,
As shown in FIG. 7A, a SiC coating layer 13 having a thickness of about 100 ± 20 μm covered with a SiC diffusion layer 12 having a depth of about 50 ± 20 μm formed on the surface of the C / C material 11. The microcracks 14 formed in the above are sealed with the mullite ceramics for sealing 15 (15a), and the surface of the SiC coating layer 13 is coated with the same mullite ceramics for sealing 15 (15b) having a film thickness of about several μm.

【0009】なお、ここで、シーリング用ムライトセラ
ミックス15(15a,15b)は半結晶状態となって
おり、約10重量%程度溶媒が残っている状態となって
いる。
Here, the sealing mullite ceramics 15 (15a, 15b) are in a semi-crystalline state, and about 10% by weight of the solvent remains.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このようなC/C材の
表面に、SiC拡散処理+SiC蒸着(CVD)処理+
シーリング用ムライトセラミックスの付着を行ったC/
C材について、大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーン
やリーディングエッジの裏面側が1Pa程度の減圧状態
となるシミュレーション試験として、1700℃で1P
a,1100秒の高温耐性試験を10サイクル行ったと
ころ、図7の(B)に示すように、SiC被覆層13の
表面が減圧・高温下にあるため、SiCの昇華(SiC
+O→SiO(g)+CO(g))を生じ、さらに
は、シーリング用ムライトセラミックス15の内部に残
留している溶媒が蒸発飛散すると共に半結晶状態にあっ
たシーリング用ムライトセラミックス15の結晶化の進
行により体積変化を生じるため、シーリング用ムライト
セラミックス15(15a,15b)のSiC被覆層1
への固着力が低いことも起因して、シーリング用ムライ
トセラミックス15がSiC被覆層13や微細クラック
14から剥離してしまい、微細クラック14の内部に酸
素アタックが発生してC/C材11が酸化さてしまう
(C+O→COの反応を生ずる)ことから、耐熱・
耐酸化性が低下してしまうことがあるという問題点があ
ったことから、このようなとくに減圧高温環境下におけ
る耐熱・耐酸化性の低下を防止することが課題であっ
た。
The surface of such a C / C material is subjected to SiC diffusion treatment + SiC vapor deposition (CVD) treatment +
C / C with mullite ceramics for sealing
As a simulation test for the C material, the nose cone of the flying object and the back side of the leading edge are in a reduced pressure state of about 1 Pa when re-entering the atmosphere.
a, When the high temperature resistance test for 1100 seconds was performed for 10 cycles, the surface of the SiC coating layer 13 was under reduced pressure and high temperature as shown in FIG.
+ O 2 → SiO (g) + CO (g)), and the solvent remaining in the sealing mullite ceramics 15 evaporates and scatters and the crystallization of the sealing mullite ceramics 15 in a semi-crystalline state. Of the mullite ceramics for sealing 15 (15a, 15b)
The mullite ceramics 15 for sealing is peeled off from the SiC coating layer 13 and the fine cracks 14 due to the low fixing force to the C / C material 11 due to the occurrence of an oxygen attack inside the fine cracks 14. Because it is oxidized (a reaction of C + O 2 → CO 2 occurs),
Since there was a problem that the oxidation resistance might be reduced, it was a problem to prevent the reduction of the heat resistance and the oxidation resistance particularly under a reduced-pressure and high-temperature environment.

【0011】[0011]

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、C/C材の表面にSiC
拡散層を介して被覆したSiC被覆層の表面およびSi
C被覆層に形成された微細クラックにセラミックシーリ
ングを施した場合において、とくに減圧高温環境下にさ
らされたときでも、耐熱・耐酸化性の低下を防止するこ
とが可能であるC/C材の表面処理方法を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has an object to improve the surface of a C / C material by using SiC.
Surface of SiC coating layer coated via diffusion layer and Si
In the case where the fine cracks formed in the C coating layer are subjected to ceramic sealing, a C / C material capable of preventing a decrease in heat resistance and oxidation resistance even when exposed to a reduced pressure and high temperature environment. It is intended to provide a surface treatment method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるC/C材
の表面処理方法は、表面にSiC拡散層を介してSiC
被覆層を形成したC/C材をシーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒(ゾル状のコロイド溶液)と接触させ
て、前記シーリング用セラミックス粉末をSiC被覆層
の表面およびSiC被覆層に生じている微細クラックの
内部に付着させたのち、乾燥および低温焼成を450〜
550℃で且つ大気中で行って溶媒を除去する(ゲル
化)と共にシーリング用セラミックスをSiC被覆層の
表面および微細クラックの内部に固着させ、さらに、シ
ーリング用セラミックスの結晶化を進めると共に固着力
を高めるための高温焼成を1100〜1250℃で且つ
非酸化性雰囲気中で行ってSiC被覆層の表面および微
細クラックの内部にセラミックシーリング材を固着させ
る構成としたことを特徴としている。
The surface treatment method for a C / C material according to the present invention comprises:
The C / C material on which the coating layer has been formed is brought into contact with a solvent (sol-like colloid solution) containing the ceramic powder for sealing, and the fine ceramic cracks formed on the surface of the SiC coating layer and on the SiC coating layer. After adhering to the inside of the
At 550 ° C. and in the air, the solvent is removed (gelling), and the sealing ceramic is fixed to the surface of the SiC coating layer and the inside of the fine cracks. High temperature firing for increasing the temperature is performed at 1100 to 1250 ° C. in a non-oxidizing atmosphere to fix the ceramic sealing material on the surface of the SiC coating layer and inside the fine cracks.

【0013】本発明に係わるC/C材の表面処理方法の
実施態様において、SiC拡散層およびSiC被覆層は
拡散処理および化学的蒸着(CVD)法により形成され
ているものとすることができ、同じく実施態様におい
て、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触
に際して真空含浸を併用するようになすことができ、そ
してまた、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒と
の接触に際して超音波を付与するようになすことができ
る。
[0013] In an embodiment of the surface treatment method for a C / C material according to the present invention, the SiC diffusion layer and the SiC coating layer may be formed by a diffusion treatment and a chemical vapor deposition (CVD) method. In the same manner, in the embodiment, vacuum impregnation can be used together with the solvent containing the ceramic powder for sealing, and ultrasonic waves can be given when contacting with the solvent containing the ceramic powder for sealing. be able to.

【0014】また、本発明に係わるC/C材の表面処理
方法の実施態様においては、セラミックシーリング材が
ムライトシーリング材よりなるものとするとができ、溶
媒がアルコールであるものとすることができ、あるい
は、接触,乾燥,低温焼成を複数回繰り返したあと高温
焼成することによってクラックシーリングが十分良好な
ものとなるようにしたり、あるいは、接触,乾燥,低温
焼成,高温焼成を複数回繰り返すことによってクラック
シーリングが十分良好なものとなるようにしたりするこ
とができる。
In an embodiment of the method for surface treating a C / C material according to the present invention, the ceramic sealing material may be a mullite sealing material, and the solvent may be an alcohol. Alternatively, crack sealing can be made sufficiently satisfactory by repeating contact, drying, and low-temperature firing a plurality of times and then firing at a high temperature, or by repeating contact, drying, low-temperature firing, and high-temperature firing multiple times. Or the sealing can be made sufficiently good.

【0015】本発明に係わるC/C材の表面処理方法が
適用されるC/C材は、表面にSiC拡散層を介してS
iC被覆層を形成したものであり、例えば、10重量%
Al+30重量%Si+60重量%SiCからな
る粉末をグラファイト製の容器内でC/C材のまわりに
詰め、アルゴン雰囲気中において約1650℃で加熱
し、C/C材の表面をSiCに転化させるようにして、
表面にSiC拡散層を介してSiC被覆層を形成したも
のであったり、また、C/C材を高温低圧容器に装入
し、H/CHSiClの混合ガス雰囲気下で、C
/C材表面に蒸着法(CVD法)によって分子状のSi
Cを蒸着させ、SiC拡散処理とSiC蒸着処理との組
み合わせによって、表面にSiC拡散層を介してSiC
被覆層を形成したものであったりすることができる。
The C / C material to which the surface treatment method for a C / C material according to the present invention is applied is formed on the surface of the C / C material through a SiC diffusion layer.
iC coating layer is formed, for example, 10% by weight
A powder composed of Al 2 O 3 +30 wt% Si + 60 wt% SiC is packed around a C / C material in a graphite container, and heated at about 1650 ° C. in an argon atmosphere to convert the surface of the C / C material into SiC. Invert,
It may have a SiC coating layer formed on the surface via a SiC diffusion layer, or a C / C material may be charged into a high-temperature, low-pressure vessel and mixed with an H 2 / CH 3 SiCl 3 gas atmosphere.
/ C material surface by vapor deposition method (CVD method)
C is deposited, and a combination of the SiC diffusion process and the SiC deposition process allows the
It may have a coating layer.

【0016】そして、SiC被覆層を形成したあと冷却
する過程において、C/C材の熱膨張係数(約1.2〜
2×10−6/℃)とSiC被覆層の熱膨張係数(約
3.5〜4×10−6/℃)との差によって、SiC被
覆層に幅が1〜10μm程度,深さが100μm程度の
微細クラックが発生するので、この微細クラックをシー
ルして耐熱・耐酸化性を高めるようにする。
In the process of cooling after forming the SiC coating layer, the thermal expansion coefficient of the C / C material (about 1.2 to
2 × 10 −6 / ° C.) and the thermal expansion coefficient of the SiC coating layer (about 3.5 to 4 × 10 −6 / ° C.), the width of the SiC coating layer is about 1 to 10 μm and the depth is 100 μm. Since a minute crack is generated, the minute crack is sealed to enhance heat resistance and oxidation resistance.

【0017】そこで、本発明においては、クラックシー
リングに際して、溶媒にシーリング用セラミックス粉末
を混ぜたコロイド溶液(ゾル)とC/C材のSiC被覆
層とを接触させて、前記シーリング用セラミックス粉末
をSiC被覆層の表面および微細クラックの内部に付着
させる。
Therefore, in the present invention, at the time of crack sealing, a colloidal solution (sol) obtained by mixing a ceramic powder for sealing with a solvent is brought into contact with a SiC coating layer of a C / C material, and the ceramic powder for sealing is made of SiC. Attached to the surface of the coating layer and inside the fine cracks.

【0018】このとき、コロイド溶液(ゾル)とC/C
材のSiC被覆層とを接触させるに際しては、コロイド
溶液中にC/C材を浸漬させるようになすことができ、
浸漬させた状態において、真空含浸を併用するようにし
たり、超音波を付与するようにしたりして、シーリング
用セラミックス粉末が微細クラックの内部にまで十分に
浸入しうるようになすこともできる。
At this time, the colloid solution (sol) and C / C
When the C / C material is brought into contact with the SiC coating layer of the material, the C / C material can be immersed in a colloid solution.
In the immersed state, vacuum impregnation may be used together or ultrasonic waves may be applied so that the ceramic powder for sealing can sufficiently penetrate into the fine cracks.

【0019】また、シーリング用セラミックスとして
は、複合セラミックスであるムライト(Al・S
iO)を用いることができ、この場合に、Al
粉末とSiO粉末とを1:1のモル比で調合して溶媒
中に混ぜたコロイド溶液を用いることができ、溶媒とし
てはメタノール等のアルコールを用いることができる。
As ceramics for sealing, mullite (Al 2 O 3 .S
iO 2 ) can be used, in which case Al 2 O 3
A colloid solution prepared by mixing powder and SiO 2 powder at a molar ratio of 1: 1 can be used, and an alcohol such as methanol can be used as the solvent.

【0020】この後、乾燥および低温焼成を行って溶媒
を除去することによりゲル状態とし、シーリング用セラ
ミックスをSiC被覆層の表面および微細クラックの内
部に固着させる。
Thereafter, drying and low-temperature baking are performed to remove the solvent to make a gel state, and the sealing ceramic is fixed to the surface of the SiC coating layer and the inside of the fine cracks.

【0021】この乾燥および低温焼成では、50〜70
℃程度の乾燥で過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させ、1
30〜170℃程度の乾燥で未反応および高沸点の溶媒
を除去するようにし、450〜550℃程度の低温乾燥
でゲル中の溶媒をさらに除去しそしてまたシーリング用
セラミックスを微細クラックの内部に埋没させると共に
SiC被覆層の表面に固着させるようにすることがで
き、このように、複数段階に分けてそれぞれ適宜の時間
で乾燥および低温焼成することが望ましい。
In this drying and firing at a low temperature, 50 to 70
The excess solvent or liquid is quickly dried by drying at about
Unreacted and high boiling solvent is removed by drying at about 30 to 170 ° C, solvent in the gel is further removed by drying at low temperature of about 450 to 550 ° C, and the ceramic for sealing is embedded in the fine cracks. At the same time, it can be made to adhere to the surface of the SiC coating layer. In this way, it is desirable to divide into a plurality of stages and dry and fire at a low temperature for an appropriate time.

【0022】そして、さらに、高温焼成を行うことによ
って、残存している溶媒を完全になくすようにすると共
に、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化を
進めるようにし、結晶化したセラミックシーリング材を
SiC被覆層の表面および微材クラックの内部に強固に
固着させるようにする。
Further, by sintering at a high temperature, the remaining solvent is completely eliminated, and the crystallization of the ceramic for sealing such as mullite is promoted. It is firmly fixed on the surface of the coating layer and inside the fine cracks.

【0023】そして、高温焼成に際しての温度は、Si
C被覆(CVD)処理温度である1250〜1350℃
よりも低い温度で行うのが良く、また、残存している溶
媒を十分に除去することができるように1100℃以上
とするのが良い。
The temperature at the time of high-temperature sintering is Si
C coating (CVD) processing temperature of 1250-1350 ° C
The temperature is preferably lower than the temperature, and the temperature is preferably set to 1100 ° C. or higher so that the remaining solvent can be sufficiently removed.

【0024】このとき、高温焼成に際しての温度が高い
ほど、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化
は進行するが、例えば、ムライトの融点は1584℃で
あること、およびSiC被覆(CVD)処理温度よりも
高くすると微細クラックがより多く閉じることとなって
半結晶状態であるムライトが微細クラックの間から押し
出されてしまう可能性があること、などの理由から、あ
まり高すぎない温度とするのがよく、1100〜125
0℃とするのが適切である。
At this time, as the temperature at the time of firing at a high temperature is higher, the crystallization of the ceramic for sealing such as mullite progresses. For example, the melting point of mullite is 1584 ° C., and the temperature is lower than the SiC coating (CVD) processing temperature. If the temperature is too high, the microcracks will be closed more and the semi-crystalline mullite may be extruded from between the microcracks. , 1100-125
A suitable temperature is 0 ° C.

【0025】また、高温焼成の際の雰囲気は、非酸化性
雰囲気、例えばArガス雰囲気とするのが良く、クラッ
クシールが良好になされていない状態で高温焼成を行っ
たときにC/C材に酸化が生じるのを防止するようにな
すことが望ましい。
The atmosphere for the high-temperature firing is preferably a non-oxidizing atmosphere, for example, an Ar gas atmosphere. When the high-temperature firing is performed in a state where the crack seal has not been made well, the C / C material is formed. It is desirable to prevent oxidation from occurring.

【0026】そして、上記した浸漬・乾燥・低温焼成を
複数回行ったあと高温焼成を行うことで、工程の短縮化
をはかりながら十分良好なクラックシーリングを行うこ
とが可能であるが、更に良好なるクラックシーリングを
行えるようにする観点からは、浸漬・乾燥・低温焼成・
高温焼成を複数回行う(つまり、1サイクルの含浸工程
毎に高温焼成を行う)ようになすことも必要に応じて望
ましい。
By performing high-temperature baking after performing the above-described immersion, drying, and low-temperature baking a plurality of times, it is possible to perform a sufficiently good crack sealing while shortening the process, but it is further improved. From the viewpoint of enabling crack sealing, immersion, drying, low-temperature firing,
It is also desirable to perform high-temperature baking a plurality of times (that is, perform high-temperature baking for each impregnation step in one cycle), if necessary.

【0027】[0027]

【発明の作用】本発明に係わるC/C材の表面処理方法
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はSiC被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するような
ことはなくなり、大気圏再突入時にSiC被覆層表面の
セラミックシーリング材が次第に昇華し、次いでSiC
被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微細クラッ
クが閉じることとも相まって微細クラック内部にはセラ
ミックシーリング材が強固に固着しているので、大気圧
下にもどって酸素アタックを受けたときでも、C/C材
自体が酸化するようなことはなくなる。また、低温焼成
を450〜550℃で行うことによって溶媒の脱気を十
分なものとし、高温焼成を1100〜1250℃で行う
ことによってセラミックシーリング材の内部の残存溶媒
がほぼ完全になくなると共に微細クラック内部のセラミ
ックシーリング材が過剰高温での微細クラックの縮小な
いしは閉塞によって外部に押し出されてしまうようなこ
とがなく、さらには、低温焼成を大気中で行い、高温焼
成を非酸化性雰囲気中で行うようになすことによって、
途中工程においてクラックシールが良好になされていな
かったときでもC/C材に酸化を生じるようなことがな
い。
In the surface treatment method for a C / C material according to the present invention, since the above-mentioned structure is employed, no solvent remains inside the ceramic sealing material fixed to the fine cracks and the ceramic for sealing is used. The ceramic sealing material after firing at a high temperature is firmly fixed to the surface of the SiC coating layer and the inside of the fine cracks. Even when the ceramic sealing material is exposed to a high temperature environment, the ceramic sealing material does not peel off, and the ceramic sealing material on the surface of the SiC coating layer gradually sublimates when re-entering the atmosphere, and then the SiC
Even if the coating layer sublimates gradually, the ceramic cracking material is firmly fixed inside the fine cracks in combination with the closing of the fine cracks at high temperatures. The / C material itself does not oxidize. Further, by performing low-temperature baking at 450 to 550 ° C., sufficient degassing of the solvent is achieved, and by performing high-temperature baking at 1100 to 1250 ° C., the residual solvent inside the ceramic sealing material is almost completely eliminated and fine cracks are generated. The internal ceramic sealing material is not extruded to the outside due to the shrinkage or blockage of fine cracks at excessively high temperatures, and furthermore, low-temperature firing is performed in the air, and high-temperature firing is performed in a non-oxidizing atmosphere. By doing so
Even when crack sealing is not performed well in the middle of the process, the C / C material does not oxidize.

【0028】そして、本発明に係わるC/C材の表面処
理方法の実施態様において、SiC拡散層およびSiC
被覆層は拡散処理および化学的蒸着法により形成されて
いるものとすることによって、SiC被覆層の形成が良
好になされると共にSiC被覆の剥離が生じがたいもの
となって、C/C材に対する耐酸化処理が十分良好に行
えるものとなり、また、シーリング用セラミックス粉末
を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するように
なすことによって、シーリング用セラミックスは微細ク
ラックの内部にまで十分に浸入することとなり、また、
シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触に際
して超音波を付与するようになすことによって、シーリ
ング用セラミックスは微細クラックの内部にまで十分に
そして均一に浸入することとなって、微細クラックのシ
ーリングが良好に行えるものとなる。
In the embodiment of the method for treating the surface of a C / C material according to the present invention, the SiC diffusion layer and the SiC
When the coating layer is formed by a diffusion process and a chemical vapor deposition method, the formation of the SiC coating layer is performed well and the SiC coating is hardly peeled off. Oxidation treatment can be performed sufficiently well, and by using vacuum impregnation together with the solvent containing the ceramic powder for sealing, the ceramic for sealing can sufficiently penetrate into the fine cracks. And also
By applying ultrasonic waves upon contact with the solvent containing the ceramic powder for sealing, the ceramic for sealing penetrates sufficiently and uniformly into the inside of the fine cracks, and the sealing of the fine cracks is good. It can be done in.

【0029】また、本発明に係わるC/C材の表面処理
方法の実施態様において、セラミックシーリング材がム
ライトシーリング材よりなるものとすることによって耐
熱・耐酸化性のより一層優れたシーリングが行えること
となり、溶媒がアルコールであるものとすることによっ
て、ゾル−ゲル法によるシーリング用セラミックスのS
iC被覆層表面および微細クラック内部への付着が十分
良好になされることとなる。
Further, in the embodiment of the surface treatment method for a C / C material according to the present invention, by making the ceramic sealing material a mullite sealing material, it is possible to perform a sealing with more excellent heat resistance and oxidation resistance. By using the alcohol as the solvent, the S of the ceramic for sealing by the sol-gel method can be obtained.
Adhesion to the surface of the iC coating layer and the inside of the fine cracks is sufficiently performed.

【0030】同じく、本発明に係わるC/C材の表面処
理方法の実施態様においては、接触,乾燥,低温焼成を
複数回繰り返したあと高温焼成するようになすことによ
って、工程の短縮化が図られることとなり、あるいは、
接触,乾燥,低温焼成,高温焼成を複数回繰り返すよう
になすことによって、工程は若干増大するもののクラッ
クシーリング層の形成がさらに良好なものとなる。
Similarly, in the embodiment of the surface treatment method for the C / C material according to the present invention, the contact, drying, and low-temperature firing are repeated a plurality of times, and then the high-temperature firing is performed. Or
By repeating contacting, drying, low-temperature firing, and high-temperature firing a plurality of times, the number of steps is slightly increased, but the formation of the crack sealing layer is further improved.

【0031】[0031]

【実施例】実施例1 SiC拡散処理とSiC被覆(CVD)処理とによっ
て、表面に深さ約50μmのSiC拡散層を介して厚さ
約100μmのSiC被覆(CVD)層を設けたC/C
材を用意した。このC/C材のSiC被覆層には、幅1
〜10μm,深さ100μm程度の微細クラックが多数
生じているものである。
EXAMPLE 1 A C / C in which a SiC coating (CVD) layer having a thickness of about 100 μm was provided on the surface through a SiC diffusion layer having a depth of about 50 μm by a SiC diffusion process and a SiC coating (CVD) process.
Materials were prepared. The SiC coating layer of the C / C material has a width of 1
Many fine cracks having a depth of about 10 to 10 μm and a depth of about 100 μm are generated.

【0032】次いで、SiC被覆層の応力除去処理を行
ったのち、図1に示すように、C/C材表面の洗浄,乾
燥を行い、Al粉末とSiO粉末(粒径は数十
オングストロームオーダーのもの)をモル比で1:1に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液(ゾル)とした中に上記C/C材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を20分間行ったのち真空引きを
10分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図2にも示すように、60℃で10分の大気中乾燥(過
剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。)および150℃
で20分の大気中乾燥(未反応,高沸点溶媒を除去す
る。)を行って乾燥工程を終了し、さらに500℃で大
気中低温焼成(ゲル体中のアルコールの脱気および収縮
により、シーリング用ムライトセラミックスを微細クラ
ックに埋没させ、SiC被覆層表面に固着させる。)を
行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥・
低温焼成の工程(ゾル−ゲル法による工程)を5サイク
ル繰り返すことによって、図3の(A)に示すように、
C/C材1の表面に形成された深さ約50μm程度のS
iC拡散層2を介して被覆された厚さ100μm程度の
SiC被覆層3に形成された微細クラック4をシーリン
グ用ムライトセラミックス5(5a)でシーリングする
と共にSiC被覆層3の表面を膜厚数μm程度(C/C
材1に対して0.4〜0.5重量%に相当する量)の同
じシーリング用ムライトセラミックス5(5b)で被覆
した。
Next, after performing a stress relieving treatment of the SiC coating layer, as shown in FIG. 1, the surface of the C / C material is washed and dried, and Al 2 O 3 powder and SiO 2 powder (particle size is several The C / C material is immersed in a colloidal solution (sol) obtained by mixing a powder prepared by mixing a powder having a molar ratio of 10 angstroms) at a molar ratio of 1: 1 with a solvent composed of methanol, and performing vacuum impregnation and ultrasonic application. After 20 minutes, the immersion step is completed by evacuating for 10 minutes,
As shown in FIG. 2, drying at 60 ° C. in the air for 10 minutes (excessive solvent and liquid are quickly dried) and 150 ° C.
To dry in the air for 20 minutes (to remove unreacted and high-boiling-point solvent) to complete the drying process. Burying the mullite ceramics in the fine cracks and fixing it to the surface of the SiC coating layer) to complete the low-temperature firing step,
By repeating the low-temperature firing step (step by the sol-gel method) for 5 cycles, as shown in FIG.
S / C having a depth of about 50 μm formed on the surface of the C / C material 1
The microcracks 4 formed on the SiC coating layer 3 having a thickness of about 100 μm covered with the iC diffusion layer 2 are sealed with the mullite ceramics for sealing 5 (5a), and the surface of the SiC coating layer 3 is formed to have a thickness of several μm. Degree (C / C
(Corresponding to 0.4 to 0.5% by weight of the material 1) with the same mullite ceramics 5 for sealing (5b).

【0033】なお、ここで、シーリング用ムライトセラ
ミックス5(5a,5b)は半結晶状態となっており、
約10重量%程度溶媒が残っている状態となっていた。
Here, the mullite ceramics for sealing 5 (5a, 5b) is in a semi-crystalline state,
About 10% by weight of the solvent remained.

【0034】次に、このようにして浸漬・乾燥・低温焼
成を5回くり返したのち、アルゴン雰囲気中において1
200℃で60分の焼成を行った。この焼成の間におい
ては、SiC被覆層3とC/C材1との熱膨張係数差に
よって、SiC被覆層3に形成されている微細クラック
4は、図3の(B)に示すように狭くなり(ただし、完
全には閉じない)、焼成後には図3の(C)に示すよう
に微細クラック4は多少広がった状態となる。そして、
この状態では、ムライトシーリング材6(6a,6b)
中の溶媒がほぼ完全に消失することによって、残留する
溶媒が実質的に存在しないものとなっており、かつまた
ムライトの結晶化が進んだ状態となっていて、SiC被
覆層3の表面および微細クラック4の内部にムライトシ
ーリング材6(6a,6b)が強固に固着した状態とな
っていた。
Next, the immersion, drying and low-temperature sintering are repeated five times in this manner, and then the immersion, drying, and
Firing was performed at 200 ° C. for 60 minutes. During this firing, the fine cracks 4 formed in the SiC coating layer 3 are narrowed as shown in FIG. 3B due to the difference in thermal expansion coefficient between the SiC coating layer 3 and the C / C material 1. (However, it is not completely closed), and the fine cracks 4 are slightly spread after firing as shown in FIG. And
In this state, the mullite sealing material 6 (6a, 6b)
When the solvent therein has almost completely disappeared, the remaining solvent is substantially absent, and the crystallization of mullite has been advanced. The mullite sealing material 6 (6a, 6b) was firmly fixed inside the crack 4.

【0035】次に、このようにして、C/C材の表面
に、SiC拡散層+SiC蒸着(CVD)層+ムライト
シーリング+高温焼成を行ったC/C材について、大気
圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディングエッ
ジの裏面側が1Pa程度の減圧状態となるシミュレーシ
ョン試験として、1700℃で1Pa,1100秒の高
温耐性試験を10サイクル行ったところ、SiC被覆層
3の表面で固着しているムライトシーリング材6(6
b)が次第に昇華し、さらに図3の(D)に示すように
SiC被覆層3が次第に昇華して試験終了後には厚さが
50μm程度に半減していたが、1700℃の高温時に
は微細クラック4が狭くなることとも相まってムライト
シーリング材6(6a)が微細クラック4の内部に強固
に固着していることによって、微細クラック4の内部に
ムライトシーリング材6(6a)が残存しており、試験
後に大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境におかれ
たときでも、C/C材1は酸化しないものとなってい
た。
Next, the C / C material obtained by performing the SiC diffusion layer + SiC vapor deposition (CVD) layer + mullite sealing + high-temperature firing on the surface of the C / C material in this way, As a simulation test in which the back side of the nose cone and the leading edge is reduced in pressure to about 1 Pa, 10 cycles of a high-temperature resistance test at 1700 ° C. for 1 Pa and 1100 seconds were performed, and the mullite sealing adhered to the surface of the SiC coating layer 3. Lumber 6 (6
b) gradually sublimated, and further, as shown in FIG. 3D, the SiC coating layer 3 gradually sublimated and the thickness was reduced to about 50 μm after the test, but at a high temperature of 1700 ° C., fine cracks were observed. Since the mullite sealing material 6 (6 a) is firmly fixed inside the fine cracks 4 in combination with the narrowing of the mullite sealing material 4, the mullite sealing material 6 (6 a) remains inside the fine cracks 4. The C / C material 1 was not oxidized even when it was later placed in an environment that caused an oxygen attack in the air atmosphere.

【0036】実施例2 SiC拡散処理とSiC被覆(CVD)処理とによっ
て、表面に深さ約50μmのSiC拡散層を介して厚さ
約100μmのSiC被覆(CVD)層を設けたC/C
材を用意した。このC/C材のSiC被覆層には、幅1
〜10μm,深さ100μm程度の微細クラックが多数
生じているものである。
Example 2 A C / C having a SiC coating (CVD) layer having a thickness of about 100 μm provided on the surface thereof through a SiC diffusion layer having a depth of about 50 μm by a SiC diffusion process and a SiC coating (CVD) process.
Materials were prepared. The SiC coating layer of the C / C material has a width of 1
Many fine cracks having a size of about 10 to 10 μm and a depth of about 100 μm are generated.

【0037】次いで、SiC被覆層の応力除去処理を行
ったのち、図4に示すように、C/C材表面の洗浄,乾
燥を行い、Al粉末とSiO粉末(粒径は数十
オングストロームオーダーのもの)をモル比で1:1に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液(ゾル)とした中に上記C/C材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を20分間行ったのち真空引きを
10分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図2にも示したように、60℃で10分の大気中乾燥
(過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。)および15
0℃で20分の大気中乾燥(未反応,高沸点溶媒を除去
する。)を行って乾燥工程を終了し、さらに500℃で
大気中低温焼成(ゲル体中のアルコールの脱気および収
縮により、シーリング用ムライトセラミックスをクラッ
クに埋没させ、SiC被覆層表面に固着させる。)を行
って低温焼成工程を終了した。
Next, after performing the stress removing treatment of the SiC coating layer, as shown in FIG. 4, the surface of the C / C material is washed and dried, and the Al 2 O 3 powder and the SiO 2 powder (particle size is several The C / C material is immersed in a colloidal solution (sol) by mixing powder prepared by mixing 1: 1 in a molar ratio of 10 angstrom) with a solvent consisting of methanol, and vacuum impregnation and ultrasonic application. After 20 minutes, the immersion step is completed by evacuating for 10 minutes,
As shown in FIG. 2, drying in air at 60 ° C. for 10 minutes (excessive solvent and liquid are quickly dried) and 15
Drying is completed at 0 ° C. for 20 minutes in the air (removing unreacted and high-boiling-point solvent), followed by low-temperature baking at 500 ° C. in the air (degassing and shrinkage of alcohol in the gel body). Then, the mullite ceramic for sealing is buried in the cracks and fixed to the surface of the SiC coating layer.) To complete the low-temperature firing step.

【0038】次に、アルゴン雰囲気中において1200
℃で60分の焼成を行った。この焼成の間においては、
SiC被覆層とC/C材との熱膨張係数差によって、S
iC被覆層に形成されている微細クラックは、狭くなり
(ただし、完全には閉じない)、焼成後には微細クラッ
ク4は多少広がった状態となり、この状態では、ムライ
トシーリング材中の溶媒がほぼ完全に消失することによ
って、残留する溶媒が実質的に存在しないものとなって
おり、かつまたムライトの結晶化が進んだ状態となって
いて、SiC被覆層の表面および微細クラックの内部に
ムライトが強固に固着した状態となる。
Next, 1200 hours in an argon atmosphere.
Firing was performed at 60 ° C. for 60 minutes. During this firing,
Due to the difference in thermal expansion coefficient between the SiC coating layer and the C / C material, S
The fine cracks formed in the iC coating layer are narrowed (but not completely closed), and after firing, the fine cracks 4 are in a slightly expanded state. In this state, the solvent in the mullite sealing material is almost completely removed. As a result, the residual solvent is substantially absent, and the crystallization of the mullite has progressed, so that the mullite is strongly solidified on the surface of the SiC coating layer and inside the fine cracks. Is fixed.

【0039】そして、このような浸漬・乾燥・低温焼成
・高温焼成の工程(ゾル−ゲル法による工程)を4サイ
クル繰り返すことによって、ムライトシーリング材中の
溶媒が完全に消失しており、かつまたムライトの結晶化
がほぼ終了した状態となったムライトシーリング材がS
iC被覆層の表面に強固に固着していると共に微細クラ
ックの内部にも強固に固着しているものとなっていた。
By repeating the steps of immersion, drying, low-temperature calcination, and high-temperature calcination (steps by the sol-gel method) for four cycles, the solvent in the mullite sealing material has completely disappeared, and The mullite sealing material in which crystallization of mullite is almost finished is S
It was firmly fixed on the surface of the iC coating layer and also firmly inside the fine cracks.

【0040】次に、このようにして、C/C材の表面
に、SiC拡散処理+SiC蒸着(CVD)処理+ムラ
イトシーリング+高温焼成を行ったC/C材について、
大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディング
エッジの裏面側が1Pa程度の減圧状態となるシミュレ
ーション試験として、1700℃で1Pa,1100秒
の高温耐性試験を10サイクル行ったところ、SiC被
覆層の表面で固着しているムライトシーリング材が次第
に昇華し、さらに図3の(D)に示したと同様にSiC
被覆層が次第に昇華するが、1700℃の高温時には微
細クラックが狭くなることとも相まってムライトシーリ
ング材が微細クラックの内部に強固に固着していること
によって、微細クラックの内部にムライトシーリング材
が残存しており、試験後には図3(E)に示した状態と
なり、再度大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境に
おかれたときでも、C/C材は酸化しないものとなって
いた。
Next, the C / C material obtained by performing the SiC diffusion process + SiC vapor deposition (CVD) process + mullite sealing + high temperature firing on the surface of the C / C material as described above is as follows.
As a simulation test in which the backside of the nose cone and the leading edge of the flying object at the time of re-entry into the atmosphere becomes a reduced pressure state of about 1 Pa, 10 cycles of a high temperature resistance test at 1700 ° C. for 1 Pa for 1100 seconds were performed. The adhered mullite sealing material gradually sublimates, and further, as shown in FIG.
The coating layer gradually sublimates. At a high temperature of 1700 ° C., the fine cracks become narrower, and the mullite sealing material is firmly fixed inside the fine cracks, so that the mullite sealing material remains inside the fine cracks. 3E after the test, and the C / C material was not oxidized even when it was again placed in an environment that caused an oxygen attack in the air atmosphere.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明に係わるC/C材の表面処理方法
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はSiC被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するのを防
止することが可能であり、大気圏再突入時にSiC被覆
層表面のセラミックシーリング材が次第に昇華し、次い
でSiC被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微
細クラックが閉じることとも相まって微細クラック内部
にはセラミックシーリング材が強固に固着しているの
で、大気圧下にもどって酸素アタックを受けたときで
も、C/C材自体が酸化するのを防止することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。また、低
温焼成を450〜550℃で行うことによって溶媒の脱
気を十分なものとし、高温焼成を1100〜1250℃
で行うことによってセラミックシーリング材の内部の残
存溶媒をほぼ完全になくすことが可能であると共に微細
クラック内部のセラミックシーリング材が過剰高温での
微細クラックの縮小ないしは閉塞によって外部に押し出
されてしまうのを防止することが可能であり、さらには
低温焼成を大気中で行い、高温焼成を非酸化性雰囲気中
で行うようになすことによって、途中工程においてクラ
ックシールが良好になされていなかったときでもC/C
材に酸化を生じるのを防止することが可能であるという
優れた効果がもたらされる。
According to the surface treatment method for a C / C material according to the present invention, since the above structure is employed, no solvent remains inside the ceramic sealing material fixed to the fine cracks and the ceramic for sealing is used. The ceramic sealing material after firing at a high temperature is firmly fixed to the surface of the SiC coating layer and the inside of the fine cracks. Even when exposed to a high temperature environment, it is possible to prevent the ceramic sealing material from peeling off, and the ceramic sealing material on the surface of the SiC coating layer gradually sublimates when re-entering the atmosphere, and then the SiC coating layer gradually becomes Even if sublimation occurs, at high temperatures, the ceramic cracks are contained inside the fine cracks, coupled with the closing of the fine cracks. Since the ring material is firmly fixed, a remarkably excellent effect that the C / C material itself can be prevented from being oxidized even when returned to the atmospheric pressure and subjected to an oxygen attack is brought about. . Further, by performing low-temperature baking at 450 to 550 ° C., sufficient degassing of the solvent is achieved, and high-temperature baking is performed at 1100 to 1250 ° C.
It is possible to almost completely eliminate the residual solvent inside the ceramic sealing material by performing the above, and to prevent the ceramic sealing material inside the fine cracks from being extruded to the outside due to the shrinkage or blockage of the fine cracks at an excessively high temperature. By performing low-temperature firing in the air and performing high-temperature firing in a non-oxidizing atmosphere, C / C can be prevented even when crack sealing is not performed well in the middle of the process. C
An excellent effect is obtained that oxidation of the material can be prevented.

【0042】そして、実施態様において、SiC拡散層
およびSiC被覆層は拡散処理および化学的蒸着法によ
り形成されているものとすることによって、SiC被覆
層の形成を良好になすことが可能であると共にSiC被
覆層の剥離を生じがたいものとすることが可能となっ
て、C/C材に対する耐酸化処理を十分良好に行うこと
ができるようになり、また、シーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するよ
うになすことによって、シーリング用セラミックスを微
細クラックの内部にまで十分に浸入させることが可能と
なり、また、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒
との接触に際して超音波を付与するようになすことによ
って、シーリング用セラミックスを微細クラックの内部
にまで十分にそして均一に浸入させることが可能となっ
て、微細クラックのシーリングを良好に行うことができ
るようになるという優れた効果がもたらされる。
In the embodiment, the SiC diffusion layer and the SiC coating layer are formed by a diffusion process and a chemical vapor deposition method, so that the SiC coating layer can be formed well. It is possible to make it difficult for the SiC coating layer to peel off, and it is possible to sufficiently perform the oxidation resistance treatment on the C / C material. By using vacuum impregnation at the time of contact, it is possible to sufficiently penetrate the ceramic for sealing into the inside of the fine cracks, and to apply ultrasonic waves when contacting with the solvent containing the ceramic powder for sealing. As a result, the ceramic for sealing can be sufficiently and deeply introduced into the fine cracks. It is possible to ingress to one results in excellent effect that it is possible to satisfactorily carry out the sealing of fine cracks.

【0043】また、同じく実施態様において、セラミッ
クシーリング材がムライトシーリング材よりなるものと
することによって耐熱・耐酸化性のより一層優れたシー
リングを行うことが可能となり、溶媒がアルコールであ
るものとすることによって、ゾル−ゲル法によるシーリ
ング用セラミックスのSiC被覆層表面および微細クラ
ック内部への付着を十分良好になすことが可能であると
いう優れた効果がもたらされる。
Further, in the same embodiment, by making the ceramic sealing material a mullite sealing material, it becomes possible to perform sealing with even better heat resistance and oxidation resistance, and the solvent is alcohol. This has an excellent effect that the ceramics for sealing by the sol-gel method can sufficiently adhere to the surface of the SiC coating layer and the inside of the fine cracks.

【0044】同じく、実施態様においては、接触,乾
燥,低温焼成を複数回繰り返したあと高温焼成するよう
になすことによって、工程の短縮化を図ることが可能と
なり、あるいは、接触,乾燥,低温焼成,高温焼成を複
数回繰り返すようになすことによって、工程は若干増大
するもののクラックシーリング層の形成をさらに良好な
ものにすることが可能であるという優れた効果がもたら
される。
Similarly, in the embodiment, by repeating contact, drying and low-temperature firing a plurality of times and then performing high-temperature firing, the process can be shortened, or contact, drying and low-temperature firing can be achieved. By repeating high-temperature baking a plurality of times, an excellent effect is obtained in that the number of steps is slightly increased, but the formation of a crack sealing layer can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す工程説明図である。FIG. 1 is a process explanatory view showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の乾燥および低温焼成工程を示す説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory view showing the drying and low-temperature firing steps of FIG.

【図3】本発明の一実施例においてSiC被覆層および
微細クラックにシーリング用セラミックスを付着させた
のち減圧高温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which a ceramic for sealing is adhered to a SiC coating layer and a fine crack in one embodiment of the present invention, and then a low-pressure and high-temperature oxidation resistance test is performed.

【図4】本発明の他の実施例を示す工程説明図である。FIG. 4 is a process explanatory view showing another embodiment of the present invention.

【図5】従来例における工程説明図である。FIG. 5 is a process explanatory view in a conventional example.

【図6】図5の乾燥および低温焼成工程を示す説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory view showing the drying and low-temperature firing steps of FIG. 5;

【図7】従来例においてSiC被覆層および微細クラッ
クにシーリング用セラミックスを付着させたのち減圧高
温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which a sealing ceramic is attached to a SiC coating layer and a fine crack in a conventional example, and then a low-temperature high-temperature oxidation resistance test is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 C/C材 2 SiC拡散層 3 SiC被覆層 4 微細クラック 5 シーリング用セラミックス 5a 微細クラック内部のシーリング用セラミックス 5b SiC被覆層表面のシーリング用セラミックス 6 ムライトシーリング材(セラミックシーリング材) 6a 微細クラック内部のムライトシーリング材 6b SiC被覆層表面のムライトシーリング材 Reference Signs List 1 C / C material 2 SiC diffusion layer 3 SiC coating layer 4 Fine crack 5 Ceramic for sealing 5 a Ceramic for sealing inside fine crack 5 b Ceramic for sealing on surface of SiC coating layer 6 Mullite sealing material (ceramic sealing material) 6 a Inside fine crack Mullite sealing material 6b mullite sealing material on SiC coating layer surface

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面にSiC拡散層を介してSiC被覆
層を形成したC/C材をシーリング用セラミックス粉末
を含む溶媒と接触させて、前記シーリング用セラミック
ス粉末をSiC被覆層の表面およびSiC被覆層に生じ
ている微細クラックの内部に付着させたのち、乾燥およ
び低温焼成を450〜550℃で且つ大気中で行って溶
媒を除去すると共にシーリング用セラミックスをSiC
被覆層の表面および微細クラックの内部に固着させ、さ
らに、シーリング用セラミックスの結晶化を進めると共
に固着力を高めるための高温焼成を1100〜1250
℃で且つ非酸化性雰囲気中で行ってSiC被覆層の表面
および微細クラックの内部にセラミックシーリング材を
固着させることを特徴とするC/C材の表面処理方法。
1. A C / C material having a SiC coating layer formed on the surface thereof via a SiC diffusion layer is brought into contact with a solvent containing a ceramic powder for sealing, and the ceramic powder for sealing is coated on the surface of the SiC coating layer and the SiC coating. After adhering to the inside of the fine cracks formed in the layer, drying and low-temperature baking are performed at 450 to 550 ° C. and in the air to remove the solvent and to remove the sealing ceramic by SiC.
It is fixed to the surface of the coating layer and the inside of the fine cracks, and is further subjected to high-temperature firing of 1100 to 1250 to promote crystallization of the ceramic for sealing and to increase the fixing force.
C. and C. in a non-oxidizing atmosphere to fix a ceramic sealing material on the surface of the SiC coating layer and inside the fine cracks.
【請求項2】 SiC拡散層およびSiC被覆層は拡散
処理および化学的蒸着法により形成されている請求項1
に記載のC/C材の表面処理方法。
2. The SiC diffusion layer and the SiC coating layer are formed by a diffusion process and a chemical vapor deposition method.
3. The surface treatment method for a C / C material according to item 1.
【請求項3】 シーリング用セラミックス粉末を含む溶
媒との接触に際して真空含浸を併用する請求項1または
2に記載のC/C材の表面処理方法。
3. The surface treatment method for a C / C material according to claim 1, wherein vacuum impregnation is used in combination with the solvent containing the ceramic powder for sealing.
【請求項4】 シーリング用セラミックス粉末を含む溶
媒との接触に際して超音波を付与する請求項1または3
のいずれかに記載のC/C材の表面処理方法。
4. The method according to claim 1, wherein ultrasonic waves are applied upon contact with a solvent containing ceramic powder for sealing.
The surface treatment method for a C / C material according to any one of the above.
【請求項5】 セラミックシーリング材がムライトシー
リング材よりなるものである請求項1ないし4のいずれ
かに記載のC/C材の表面処理方法。
5. The surface treatment method for a C / C material according to claim 1, wherein the ceramic sealing material is a mullite sealing material.
【請求項6】 溶媒がアルコールである請求項1ないし
5のいずれかに記載のC/C材の表面処理方法。
6. The surface treatment method for a C / C material according to claim 1, wherein the solvent is an alcohol.
【請求項7】 接触,乾燥,低温焼成を複数回繰り返し
たあと高温焼成する請求項1ないし6のいずれかに記載
のC/C材の表面処理方法。
7. The method for surface treating a C / C material according to claim 1, wherein the contact, drying and low-temperature firing are repeated a plurality of times and then the high-temperature firing is performed.
【請求項8】 接触,乾燥,低温焼成,高温焼成を複数
回繰り返す請求項1ないし6のいずれかに記載のC/C
材の表面処理方法。
8. The C / C according to claim 1, wherein the contacting, drying, low-temperature firing, and high-temperature firing are repeated a plurality of times.
Surface treatment method for materials.
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