JP3490087B2 - コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法 - Google Patents
コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法Info
- Publication number
- JP3490087B2 JP3490087B2 JP51243995A JP51243995A JP3490087B2 JP 3490087 B2 JP3490087 B2 JP 3490087B2 JP 51243995 A JP51243995 A JP 51243995A JP 51243995 A JP51243995 A JP 51243995A JP 3490087 B2 JP3490087 B2 JP 3490087B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- temperature
- container
- exposed surface
- substance
- 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 - Fee Related
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
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- 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
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6026—Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/94—Products characterised by their shape
-
- 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
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S427/00—Coating processes
- Y10S427/10—Chemical vapor infiltration, i.e. CVI
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物質を多孔質基材内にしみ込ませる化学的蒸
気浸透法（CVI、chemical vapor infiltration）に関す
る。
気浸透法（CVI、chemical vapor infiltration）に関す
る。
本発明の応用分野は、特に、マトリックスがしみ込ん
だ（または高密度化された）繊維質基材、または「プレ
フォーム（preform）」を有して成る複合材料でつくら
れる部品を製造する分野である。この適用分野では、繊
維を相互に結合して基材内で最初は空いている細孔内を
満たすために、化学的蒸気浸透を用いて基材繊維上およ
びその空間内にマトリックス構成材料の付着物（または
堆積物、deposit）を形成する。化学的蒸気浸透は、ま
た、部分的には他の方法、例えば基材に液体前駆体をマ
トリックス構成材料として含浸させ、その後、通常は熱
処理で、前駆体を転換する液体プロセスで、行われる含
浸（または高密度化、densification）を仕上げるため
にも使用できる。
だ（または高密度化された）繊維質基材、または「プレ
フォーム（preform）」を有して成る複合材料でつくら
れる部品を製造する分野である。この適用分野では、繊
維を相互に結合して基材内で最初は空いている細孔内を
満たすために、化学的蒸気浸透を用いて基材繊維上およ
びその空間内にマトリックス構成材料の付着物（または
堆積物、deposit）を形成する。化学的蒸気浸透は、ま
た、部分的には他の方法、例えば基材に液体前駆体をマ
トリックス構成材料として含浸させ、その後、通常は熱
処理で、前駆体を転換する液体プロセスで、行われる含
浸（または高密度化、densification）を仕上げるため
にも使用できる。
化学的蒸気浸透を行うために繊維質基材を容器に入
れ、反応気体を容器に導入する。所定の温度、圧力条件
下で気体は基材内に拡散し、繊維と接触して反応または
分解する成分によりマトリックス材料の付着物を形成す
る。
れ、反応気体を容器に導入する。所定の温度、圧力条件
下で気体は基材内に拡散し、繊維と接触して反応または
分解する成分によりマトリックス材料の付着物を形成す
る。
気体の成分は生成するマトリックスにより選ばれる。
CVI法で熱分解炭素または「パイロカーボン（pyrocarbo
n）」、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）、窒化ホウ
素または耐熱性酸化物等のセラミックからマトリックス
を形成することは周知である。
CVI法で熱分解炭素または「パイロカーボン（pyrocarbo
n）」、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）、窒化ホウ
素または耐熱性酸化物等のセラミックからマトリックス
を形成することは周知である。
CVI法には恒温恒圧法（constant temperature and co
nstant pressure method）、圧力勾配法（pressure gra
dient method）、温度勾配法（temperature gradient m
ethod）などいくつかのタイプがある。
nstant pressure method）、圧力勾配法（pressure gra
dient method）、温度勾配法（temperature gradient m
ethod）などいくつかのタイプがある。
恒温恒圧法では含浸する基材を等温容器中に入れる。
加熱は、例えば容器を取り巻くグラファイト蓄熱体また
はコアおよび誘導コイルで取り巻かれたそれ自体（容
器）により行われる。基本的には容器からの輻射により
エネルギーが基材に与えられる。コイルの電流を調節す
ることにより容器内の温度を所望の値に制御し、一方、
容器を真空源に接続して気体を容器内に導入する割合を
調節して圧力を制御する。マトリックス材料は基材内、
およびその表面に付着する。気体と接触して直ちに生じ
る付着物の塊が基材表面上にできないように、付着物を
形成するに必要な値よりわずかに大きい値を持つように
温度と圧力を選ぶが、それは付着物の塊が表面の孔を速
やかに閉鎖し、そのために基材内部で行われる含浸を妨
げるようになるからである。
加熱は、例えば容器を取り巻くグラファイト蓄熱体また
はコアおよび誘導コイルで取り巻かれたそれ自体（容
器）により行われる。基本的には容器からの輻射により
エネルギーが基材に与えられる。コイルの電流を調節す
ることにより容器内の温度を所望の値に制御し、一方、
容器を真空源に接続して気体を容器内に導入する割合を
調節して圧力を制御する。マトリックス材料は基材内、
およびその表面に付着する。気体と接触して直ちに生じ
る付着物の塊が基材表面上にできないように、付着物を
形成するに必要な値よりわずかに大きい値を持つように
温度と圧力を選ぶが、それは付着物の塊が表面の孔を速
やかに閉鎖し、そのために基材内部で行われる含浸を妨
げるようになるからである。
それにもかかわらず、表面細孔がしだいに閉じて、そ
れにより、基材のコア内部で含浸が完結する前に含浸が
停止することが避けられない。従って、細孔の列を再開
し含浸を継続するように、機械的加工により表皮（表面
クラスト（crust）部分）を取り除くことが必要であ
る。一個のピース（または部品）につき、所定の含浸を
達成する前に数回の中間表皮除去操作が必要な場合があ
る。
れにより、基材のコア内部で含浸が完結する前に含浸が
停止することが避けられない。従って、細孔の列を再開
し含浸を継続するように、機械的加工により表皮（表面
クラスト（crust）部分）を取り除くことが必要であ
る。一個のピース（または部品）につき、所定の含浸を
達成する前に数回の中間表皮除去操作が必要な場合があ
る。
浸透条件を正確に制御することにより、所定の品質の
マトリックスを再現性のある方法で得ることができる。
また様々な形状の複数のピースを、同一容器内で同時に
含浸できるという主な利点がある。
マトリックスを再現性のある方法で得ることができる。
また様々な形状の複数のピースを、同一容器内で同時に
含浸できるという主な利点がある。
これらの利点は工業的規模での使用を正当化するにも
かかわらず、恒温恒圧法は特に厚さが大きい複合ピース
を製造する場合、時間が長くコストが高いという欠点が
ある。高密度化（または含浸）には堆積（または付着）
がゆっくり行われることが必要であり、長時間のサイク
ルが必要である。さらに表皮除去のための中間加工操作
は材料のロスをもたらし、コストを増やし、浸透と表皮
除去のくり返しが全製造期間を長くして製造コストを増
大させる。最後に、とくに厚さが大きいピースではその
中にかなりの高密度化の勾配が残ることが避けられず、
ピースの深い内部では、その表面より高密度化の度合い
がかなり低くなる。
かかわらず、恒温恒圧法は特に厚さが大きい複合ピース
を製造する場合、時間が長くコストが高いという欠点が
ある。高密度化（または含浸）には堆積（または付着）
がゆっくり行われることが必要であり、長時間のサイク
ルが必要である。さらに表皮除去のための中間加工操作
は材料のロスをもたらし、コストを増やし、浸透と表皮
除去のくり返しが全製造期間を長くして製造コストを増
大させる。最後に、とくに厚さが大きいピースではその
中にかなりの高密度化の勾配が残ることが避けられず、
ピースの深い内部では、その表面より高密度化の度合い
がかなり低くなる。
圧力勾配法はプレフォームの中を通る気体の強制流を
用いる。強制流はピースを横切る圧力差をもたらす。
用いる。強制流はピースを横切る圧力差をもたらす。
特製の気体輸送システムが必要であるに加えて、圧力
勾配法は恒温恒圧法と同じ制約の一つを受ける。気体に
対する細孔の透過性は、気体流入口に向いた側で形成さ
れるより多くの付着物によって急速に減少する。高密度
化の継続を可能にするためには、そこからクラストを定
期的に除去することが必要である。
勾配法は恒温恒圧法と同じ制約の一つを受ける。気体に
対する細孔の透過性は、気体流入口に向いた側で形成さ
れるより多くの付着物によって急速に減少する。高密度
化の継続を可能にするためには、そこからクラストを定
期的に除去することが必要である。
さらに、その方法は特に単純で限られた形状の基材に
のみ適用でき、個々のピースに特製の気体供給・循環装
置が必要である。
のみ適用でき、個々のピースに特製の気体供給・循環装
置が必要である。
温度勾配法は、基材の露出した表面付近の温度が、表
面から遠い内部の温度より低くなるように、基材を不均
一に加熱することに存する。付着反応は熱で活性化され
るので、付着速度もしくはマトリックス成長は温度と共
に増加する。その結果、基材内部のより熱い部分で、基
材の露出した表面のより冷たい部分よりも含浸（高密度
化）が進行する。これが本発明が関する浸透法のタイプ
である。
面から遠い内部の温度より低くなるように、基材を不均
一に加熱することに存する。付着反応は熱で活性化され
るので、付着速度もしくはマトリックス成長は温度と共
に増加する。その結果、基材内部のより熱い部分で、基
材の露出した表面のより冷たい部分よりも含浸（高密度
化）が進行する。これが本発明が関する浸透法のタイプ
である。
温度勾配を用いるCVI装置はW.V.コトレンスキ（W.V.K
otlensky）により、「多孔性基材のCVD炭素浸透に関す
るレビュー（A review of CVD carb on infiltration o
f porous substrate）」のタイトルで、カリフォルニア
州アナハイム（Anaheim）で1971年４月21〜23日に行わ
れた「第16回SAMPEシンポジウム（16th National SAMPE
Symposium）」に発表され（257〜265頁）、P.L.ウォー
カー（P.L.Walker）による「炭素の物理と化学（Chemis
try and physics of carbon）、アメリカ合衆国、第９
巻、198〜199頁」に記載されている。
otlensky）により、「多孔性基材のCVD炭素浸透に関す
るレビュー（A review of CVD carb on infiltration o
f porous substrate）」のタイトルで、カリフォルニア
州アナハイム（Anaheim）で1971年４月21〜23日に行わ
れた「第16回SAMPEシンポジウム（16th National SAMPE
Symposium）」に発表され（257〜265頁）、P.L.ウォー
カー（P.L.Walker）による「炭素の物理と化学（Chemis
try and physics of carbon）、アメリカ合衆国、第９
巻、198〜199頁」に記載されている。
高密度化される基材は内面を介してグラファイトコア
に対して適用される。基材とコアは容器の内部に受容さ
れる。誘導コイルが容器を取り巻いている。気体は容器
の基底部から導入され、上部に向かって流れる。
に対して適用される。基材とコアは容器の内部に受容さ
れる。誘導コイルが容器を取り巻いている。気体は容器
の基底部から導入され、上部に向かって流れる。
コアはコイルとの電磁カップリング（または電磁的接
続、electromagnetic coupling）により加熱され、次い
で、コアはそれと接触している基材を加熱する。コアに
接触する内側面と循環気体による対流および輻射による
熱損失のために形成されるより低い温度の露出外側面と
の間で基材にわたって温度勾配が形成される。
続、electromagnetic coupling）により加熱され、次い
で、コアはそれと接触している基材を加熱する。コアに
接触する内側面と循環気体による対流および輻射による
熱損失のために形成されるより低い温度の露出外側面と
の間で基材にわたって温度勾配が形成される。
温度勾配の程度は、基材の熱伝導率の関数である。上
述のW.V.コトレンスキの論文の第260頁第２欄を引用す
ると、次のような温度が与えられてる：コアについては
約1500℃および1650℃、温度勾配についてはそれぞれ51
0℃および565℃。これは、基材の表面温度が約990℃ま
たは1085℃ということになる。この温度は、その論文に
おいて考慮されているカーボン前駆体を構成するメタン
または他の炭化水素から熱分解カーボンが付着（または
析出）するのに必要な最低温度より十分に高い。また、
その論文の同じ部分には、基材は低密度であり、誘導コ
イルとのカップリング（接触）に不十分であるので、誘
導により基材自体は直接加熱されないことにも着目すべ
きである。
述のW.V.コトレンスキの論文の第260頁第２欄を引用す
ると、次のような温度が与えられてる：コアについては
約1500℃および1650℃、温度勾配についてはそれぞれ51
0℃および565℃。これは、基材の表面温度が約990℃ま
たは1085℃ということになる。この温度は、その論文に
おいて考慮されているカーボン前駆体を構成するメタン
または他の炭化水素から熱分解カーボンが付着（または
析出）するのに必要な最低温度より十分に高い。また、
その論文の同じ部分には、基材は低密度であり、誘導コ
イルとのカップリング（接触）に不十分であるので、誘
導により基材自体は直接加熱されないことにも着目すべ
きである。
温度勾配を用いるもう１つのCVI技術がJ.J.ゲブハル
ト（Gebhardt）らにより、石油由来炭素ACSシリーズ（P
etroleum derived carbons ACS Series）No.21 6/73に
公表された「熱分解浸透法による炭素−炭素複合材料形
成（Formation of carbon−carbon composite material
s by pyrolitic infiltration）」の表題の論文に記載
されている。
ト（Gebhardt）らにより、石油由来炭素ACSシリーズ（P
etroleum derived carbons ACS Series）No.21 6/73に
公表された「熱分解浸透法による炭素−炭素複合材料形
成（Formation of carbon−carbon composite material
s by pyrolitic infiltration）」の表題の論文に記載
されている。
その場合、高密度化する基材は７つの異なった方向を
向いた相互にからみ合うグラファイト繊維（intermeshe
d graphite fibers）の束で構成されている。基材は容
器の内部に吊るされ、気体はその基底部から導入され
る。グラファイト繊維は電気を充分に通すので、容器を
取り巻く誘導コイルとの直接カップリングにより基材を
加熱することができる。
向いた相互にからみ合うグラファイト繊維（intermeshe
d graphite fibers）の束で構成されている。基材は容
器の内部に吊るされ、気体はその基底部から導入され
る。グラファイト繊維は電気を充分に通すので、容器を
取り巻く誘導コイルとの直接カップリングにより基材を
加熱することができる。
基材の外側面は輻射と容器を通る気体の上昇流れで冷
却されるので、基材の最も熱いゾーンはその内部にあ
る。最も熱い内部から始まって、cmあたり数℃の温度勾
配が得られる。
却されるので、基材の最も熱いゾーンはその内部にあ
る。最も熱い内部から始まって、cmあたり数℃の温度勾
配が得られる。
充分な温度勾配を維持するために、表面を冷却するよ
うに気体は高速で流れ、また、基材の限られたゾーンを
加熱するために誘導コイルは数回の巻き数に制限されて
いるが、それにより誘導電磁場内に位置する基材部分と
その電磁場の外側に位置する基材部分との間にも温度勾
配ができる。基材全体の高密度化は、基材を容器内でコ
イル軸に平行に移動させることにより達成される。この
ような制約は、工業化することが困難であるため、この
方法が限られた用途しかないことを意味する。
うに気体は高速で流れ、また、基材の限られたゾーンを
加熱するために誘導コイルは数回の巻き数に制限されて
いるが、それにより誘導電磁場内に位置する基材部分と
その電磁場の外側に位置する基材部分との間にも温度勾
配ができる。基材全体の高密度化は、基材を容器内でコ
イル軸に平行に移動させることにより達成される。この
ような制約は、工業化することが困難であるため、この
方法が限られた用途しかないことを意味する。
本発明の目的は、温度勾配を形成した多孔質基材に熱
分解カーボンを含浸させるCVI方法を提供することであ
る。本発明の特定の目的は、温度勾配の効果を更に改善
して、それにより、基材の露出表面から離れた基材の内
側部分における熱分解カーボンの付着（または析出）を
促進することである。
分解カーボンを含浸させるCVI方法を提供することであ
る。本発明の特定の目的は、温度勾配の効果を更に改善
して、それにより、基材の露出表面から離れた基材の内
側部分における熱分解カーボンの付着（または析出）を
促進することである。
本発明によれば、この目的は、浸透プロセスの開始時
および浸透方法の少なくとも主要部分の間、基材の露出
表面の温度を、含浸すべき物質を反応気体が付着する最
低温度より高くない値に維持する一方、基材の露出表面
から離れた基材の部分が最低付着温度より高い温度であ
るように、基材の加熱をコントロールする方法により解
決される。
および浸透方法の少なくとも主要部分の間、基材の露出
表面の温度を、含浸すべき物質を反応気体が付着する最
低温度より高くない値に維持する一方、基材の露出表面
から離れた基材の部分が最低付着温度より高い温度であ
るように、基材の加熱をコントロールする方法により解
決される。
この基材は、基材の表面と加熱体との間の接触によっ
て、加熱体と接触している基材表面と露出表面との間で
基材内で温度勾配を形成するようにして、加熱できる。
この加熱体は、コア、例えばグラファイトコアにより構
成してよく、これは、容器の外部に配置された誘導コイ
ルに電磁的に接続（カップリング）される。
て、加熱体と接触している基材表面と露出表面との間で
基材内で温度勾配を形成するようにして、加熱できる。
この加熱体は、コア、例えばグラファイトコアにより構
成してよく、これは、容器の外部に配置された誘導コイ
ルに電磁的に接続（カップリング）される。
基材が導電性材料でできている場合、容器の外部に配
置された誘導コイルとの直接電磁カップリングにより基
材を加熱することが可能である。
置された誘導コイルとの直接電磁カップリングにより基
材を加熱することが可能である。
基材の表面温度は、例えば、センサーにより露出表面
の温度を測定し、所望の値の測定温度に制御するように
加熱をコントロールすることにより、調節する。加熱を
誘導により実施する場合、誘導コイルを流れる電流をコ
ントロールすることにより加熱を調節できる。
の温度を測定し、所望の値の測定温度に制御するように
加熱をコントロールすることにより、調節する。加熱を
誘導により実施する場合、誘導コイルを流れる電流をコ
ントロールすることにより加熱を調節できる。
上述のように、CVIプロセスの間、含浸物質の付着
は、気体の分解から、または気体の成分の１つの分解か
ら、あるいは気体の成分の間の反応から生じる。
は、気体の分解から、または気体の成分の１つの分解か
ら、あるいは気体の成分の間の反応から生じる。
付着（または析出）は、熱により活性化されるプロセ
スであり、付着速度は温度と共に増加する。
スであり、付着速度は温度と共に増加する。
反応気体の場合、付着が生じ始める最低温度が存在す
る。この最低付着温度は、容器内の圧力の関数であり得
る。
る。この最低付着温度は、容器内の圧力の関数であり得
る。
目安として、プロパンを含む気体から熱分解カーボン
を付着させる場合、付着の最低温度は約870℃に等し
い。
を付着させる場合、付着の最低温度は約870℃に等し
い。
メチルトリクロロシラン（MTS）および水素を含んで
成る気体から炭化ケイ素を付着させるには、最低付着温
度は約700℃に等しい。
成る気体から炭化ケイ素を付着させるには、最低付着温
度は約700℃に等しい。
最低付着温度を越えないように基材の表面温度をコン
トロールすることは、基材内の高密度化に好ましい。そ
のようなコントロールにより、表面付着物が余りにも迅
速に形成されるのが防止される。それは、そのような付
着物が細孔を閉じて基材内の深い部分で生じる高密度化
を阻害するからである。更に、温度勾配の存在は、基材
の露出表面から離れた基材の部分が付着に必要である最
低温度より高い温度にあり、従って、付着が基材内で優
先的に生じることを意味する。
トロールすることは、基材内の高密度化に好ましい。そ
のようなコントロールにより、表面付着物が余りにも迅
速に形成されるのが防止される。それは、そのような付
着物が細孔を閉じて基材内の深い部分で生じる高密度化
を阻害するからである。更に、温度勾配の存在は、基材
の露出表面から離れた基材の部分が付着に必要である最
低温度より高い温度にあり、従って、付着が基材内で優
先的に生じることを意味する。
浸透プロセスの間、基材の高密度化は、露出表面に向
かって進行する。高密度化プロセスの終わり近くでは、
表面の細孔の早期の閉鎖により基材の深い部分における
高密度化が阻害される危険が減少するようになる。それ
が、浸透プロセスの開始時およびその主要部分の間、基
材の表面を付着に必要な最低温度より高くない温度に維
持することを考慮する理由であり、付着に必要な最低温
度より少し高い値に基材表面の温度を上げることにより
高密度化を終了する。
かって進行する。高密度化プロセスの終わり近くでは、
表面の細孔の早期の閉鎖により基材の深い部分における
高密度化が阻害される危険が減少するようになる。それ
が、浸透プロセスの開始時およびその主要部分の間、基
材の表面を付着に必要な最低温度より高くない温度に維
持することを考慮する理由であり、付着に必要な最低温
度より少し高い値に基材表面の温度を上げることにより
高密度化を終了する。
本発明の方法の実施を以下に例により説明するが、こ
れは限定的なものではない。
れは限定的なものではない。
添付図面を参照すると、
図１は、本発明の方法を実施できる装置の非常に模式
的な図である。
的な図である。
図２は、本発明の方法により高密度化されるパーツ内
における温度勾配および密度勾配が時間によってどのよ
うに変化するのかを示すグラフである。
における温度勾配および密度勾配が時間によってどのよ
うに変化するのかを示すグラフである。
図３は、本発明の方法の別の実施を示す非常に模式的
な部分図である。
な部分図である。
図１の装置において、高密度化すべき基材10は容器12
の内部に収容される。この例では、基材10は矩形の子午
線断面を有する環状筒形形態の繊維質構造物である。こ
の基材は、容器を包囲する誘導コイル14からの直接電磁
カップリングにより加熱される。この基材10およびコイ
ル14は同軸である。
の内部に収容される。この例では、基材10は矩形の子午
線断面を有する環状筒形形態の繊維質構造物である。こ
の基材は、容器を包囲する誘導コイル14からの直接電磁
カップリングにより加熱される。この基材10およびコイ
ル14は同軸である。
コイル14は、基材10の長さに等しいか、それより大き
い長さで軸方向に延在し、その結果、基材は、その全体
がコイル14により形成される電磁場の中に位置する。
い長さで軸方向に延在し、その結果、基材は、その全体
がコイル14により形成される電磁場の中に位置する。
基材10の繊維上の所望の付着物を生成するのに適当な
気体は、容器12項部に導入される。例を示すと、気体
は、ボンベ20、22および24のようなそれぞれの供給源か
ら注入バルブ30、32および34を介して供給される数種類
の気体の混合物から成る。
気体は、容器12項部に導入される。例を示すと、気体
は、ボンベ20、22および24のようなそれぞれの供給源か
ら注入バルブ30、32および34を介して供給される数種類
の気体の混合物から成る。
化学的蒸気浸透プロセスの間、気体状反応生成物（反
応気体からの残留物を含む）は容器12の底部から取り出
される。この取り出しは、バルブ36を開いて、望ましく
ない気体腫を捕捉して周辺媒体に行かないようにするよ
うに機能する液体窒素のトラップ44を介して容器を真空
ポンプ42とつなぐことにより実施する。
応気体からの残留物を含む）は容器12の底部から取り出
される。この取り出しは、バルブ36を開いて、望ましく
ない気体腫を捕捉して周辺媒体に行かないようにするよ
うに機能する液体窒素のトラップ44を介して容器を真空
ポンプ42とつなぐことにより実施する。
バルブ30、32、34および36は、コントローラー40によ
り調節される。このコントローラーは、センサー28によ
り発っせられ、容器12内の圧力を示す信号を受け取り、
バルブ36をコントロールして、気体が導入される前に、
容器12内で所定の圧力を達成する。
り調節される。このコントローラーは、センサー28によ
り発っせられ、容器12内の圧力を示す信号を受け取り、
バルブ36をコントロールして、気体が導入される前に、
容器12内で所定の圧力を達成する。
コントローラー40は、センサー38により送られ、ま
た、容器内で気体流にさらされる基材の表面の１つの近
傍における基材10の温度を代表する信号も受け取る。例
示すると、センサー38は基材10の周状表面と接触して配
置された熱電対である。
た、容器内で気体流にさらされる基材の表面の１つの近
傍における基材10の温度を代表する信号も受け取る。例
示すると、センサー38は基材10の周状表面と接触して配
置された熱電対である。
コントローラー40は、誘導コイル14を通過する電流を
コントロールして、基材の露出表面の温度を、付着物が
気体から得られる最低温度より高くない値に維持する。
この最低温度は容器の内側の圧力の関数であり得る。こ
の場合、コントローラー40は、センサー28により測定さ
れる圧力の関数として、また、気体混合物の関数とし
て、基材の表面温度に引用する値を決定するようにプロ
グラムされているのが有利である。基材の露出表面の温
度TSは、TD−50℃≦TS≦TD（式中、TDは付着が起こる最
低温度である）となるように値を制御するのが好まし
い。
コントロールして、基材の露出表面の温度を、付着物が
気体から得られる最低温度より高くない値に維持する。
この最低温度は容器の内側の圧力の関数であり得る。こ
の場合、コントローラー40は、センサー28により測定さ
れる圧力の関数として、また、気体混合物の関数とし
て、基材の表面温度に引用する値を決定するようにプロ
グラムされているのが有利である。基材の露出表面の温
度TSは、TD−50℃≦TS≦TD（式中、TDは付着が起こる最
低温度である）となるように値を制御するのが好まし
い。
基材10は、導電性の繊維から作られる。コイル14との
直接カップリングにより加熱するのに適当となるよう
に、基材は、電気抵抗率および熱伝導率特性を有するの
が好ましい。
直接カップリングにより加熱するのに適当となるよう
に、基材は、電気抵抗率および熱伝導率特性を有するの
が好ましい。
基材10に特に適当な構造物の種類は、カーボンまたは
グラファイト繊維の縫い付け構造物である。
グラファイト繊維の縫い付け構造物である。
そのような３次元構造物の製造方法は、文献（フラン
ス国特許出願）FR−Ａ−２ 584 107に記載されてい
る。電気抵抗率および熱伝導率の望ましい性質は、本願
と同日に出願した本願出願人による特許出願（発明の名
称「温度勾配を形成した繊維質基材内における物質の化
学的蒸気浸透法」）に記載されており、本明細書におい
てこれを引用する。要約すると、半径方向状電気抵抗率
は好ましくは1mΩ/cm〜20mΩ/cmの範囲にあり、半径方
向電気抵抗率と円周方向電気抵抗率の間の比率が好まし
くは1.3より小さくなく、半径方向熱伝導率は好ましく
は0.1W/m゜K〜20W/m゜Kの間にあり、半径方向熱伝導率
と円周方向熱伝導率の間の比率が好ましくは0.9より大
きくない。これらの性質は繊維体積割合、即ち、繊維で
実際に占められた基材の見かけ容積のパーセンテージを
20％より小さくないようにすることによって得られる。
ス国特許出願）FR−Ａ−２ 584 107に記載されてい
る。電気抵抗率および熱伝導率の望ましい性質は、本願
と同日に出願した本願出願人による特許出願（発明の名
称「温度勾配を形成した繊維質基材内における物質の化
学的蒸気浸透法」）に記載されており、本明細書におい
てこれを引用する。要約すると、半径方向状電気抵抗率
は好ましくは1mΩ/cm〜20mΩ/cmの範囲にあり、半径方
向電気抵抗率と円周方向電気抵抗率の間の比率が好まし
くは1.3より小さくなく、半径方向熱伝導率は好ましく
は0.1W/m゜K〜20W/m゜Kの間にあり、半径方向熱伝導率
と円周方向熱伝導率の間の比率が好ましくは0.9より大
きくない。これらの性質は繊維体積割合、即ち、繊維で
実際に占められた基材の見かけ容積のパーセンテージを
20％より小さくないようにすることによって得られる。
基材は誘導電流によるジュール（Joule）効果のため
に誘導で加熱され、この様な電流は表面に集中する（表
皮効果）ことはよく知られている。誘導コイルを作動す
る電流の周波数が増加すると、表面におけるこの集中の
減少は顕著になる。
に誘導で加熱され、この様な電流は表面に集中する（表
皮効果）ことはよく知られている。誘導コイルを作動す
る電流の周波数が増加すると、表面におけるこの集中の
減少は顕著になる。
表皮効果にもかかわらず、適当な周波数を選び、輻射
と対流（気体流）で冷却される基材の表面を考慮するこ
とにより、基材内で温度勾配を形成することができる。
と対流（気体流）で冷却される基材の表面を考慮するこ
とにより、基材内で温度勾配を形成することができる。
明らかに、最も適当な周波数は、基材を構成する繊維
の種類、基材の厚さ、その電気抵抗率および熱伝導率等
々、いくつかのパラメーターに依存する。
の種類、基材の厚さ、その電気抵抗率および熱伝導率等
々、いくつかのパラメーターに依存する。
目安としては、上記の様に得られた炭素繊維の縫い付
け基材に対して、基材の繊維容積率と基材の厚さに応じ
て最適周波数は約100Hz〜約3000Hzの範囲にある。
け基材に対して、基材の繊維容積率と基材の厚さに応じ
て最適周波数は約100Hz〜約3000Hzの範囲にある。
図１に示された例では基材10は直円筒形である。本発
明の方法は他の形状の基材、特に断面が円でない基材ま
たは非筒形軸対称基材を用いて実施でき、誘導コイルの
形状は、それに応じて適合させることができる。
明の方法は他の形状の基材、特に断面が円でない基材ま
たは非筒形軸対称基材を用いて実施でき、誘導コイルの
形状は、それに応じて適合させることができる。
実施例
スラスター（姿勢制御ロケット）・ノズル・スロート
（thruster nozzle throat）を製造する目的で、外側直
径1100mm、厚さ130mm、高さ100mmの環状筒形状のカーボ
ン−カーボン複合材料のピースを以下のようにして製造
した： 製造すべきピースの寸法に対応する寸法を有する繊維
質基材またはプリフォーム（preform）を、カーボン前
駆体を構成する予備酸化された（pre−oxidized）ポリ
アクリロニトリル（PAN）繊維の布により構成される２
次元繊維製品から形成した。プリフォームの内径に対応
する直径を有するマンドレル上にこの布を巻き付けて重
なった層とした。
（thruster nozzle throat）を製造する目的で、外側直
径1100mm、厚さ130mm、高さ100mmの環状筒形状のカーボ
ン−カーボン複合材料のピースを以下のようにして製造
した： 製造すべきピースの寸法に対応する寸法を有する繊維
質基材またはプリフォーム（preform）を、カーボン前
駆体を構成する予備酸化された（pre−oxidized）ポリ
アクリロニトリル（PAN）繊維の布により構成される２
次元繊維製品から形成した。プリフォームの内径に対応
する直径を有するマンドレル上にこの布を巻き付けて重
なった層とした。
それぞれの新しい層を下に位置する繊維製品に縫い付
けた。この目的のために、プライの幅より小さくない距
離にわたって軸方向に延びるニードル・ボード（針板）
を使用したが、この幅は、製造すべきプリフォームの高
さ（100mm）に等しい幅であった。巻き付けを行いなが
ら、縫い付けを実施し、数層の縫い付け層の厚さに等し
い一定の深さでそれぞれの新しい層を縫い付けた。プリ
フォーム（preform）の所望の厚さ（この例では130mm）
に達した場合、通常の方法で仕上げ縫い付けを行い、プ
リフォームにわたって一定の縫い付け密度とした。縫い
付けは、予備酸化PANをカーボンに転換する熱処理の後
で、プリフォームの繊維体積割合が28％となるような密
度で実施した。カーボン繊維に直接縫い付けると破壊さ
れるので、縫い付けは通常の方法でカーボン前駆体状態
にある繊維について実施したことに着目すべきである。
けた。この目的のために、プライの幅より小さくない距
離にわたって軸方向に延びるニードル・ボード（針板）
を使用したが、この幅は、製造すべきプリフォームの高
さ（100mm）に等しい幅であった。巻き付けを行いなが
ら、縫い付けを実施し、数層の縫い付け層の厚さに等し
い一定の深さでそれぞれの新しい層を縫い付けた。プリ
フォーム（preform）の所望の厚さ（この例では130mm）
に達した場合、通常の方法で仕上げ縫い付けを行い、プ
リフォームにわたって一定の縫い付け密度とした。縫い
付けは、予備酸化PANをカーボンに転換する熱処理の後
で、プリフォームの繊維体積割合が28％となるような密
度で実施した。カーボン繊維に直接縫い付けると破壊さ
れるので、縫い付けは通常の方法でカーボン前駆体状態
にある繊維について実施したことに着目すべきである。
図１に示す種類の装置により熱分解カーボンマトリッ
クスによりプリフォームを高密度化した。メタンおよび
プロパンの混合物から成る気体から熱分解マトリックス
を得た。最低付着温度TD、この場合ではプロパンが分解
を始める温度は、容器12内で11トールの圧力の場合870
℃であった。
クスによりプリフォームを高密度化した。メタンおよび
プロパンの混合物から成る気体から熱分解マトリックス
を得た。最低付着温度TD、この場合ではプロパンが分解
を始める温度は、容器12内で11トールの圧力の場合870
℃であった。
コイル14との直接電磁カップリングによりプリフォー
ムを加熱し、コイルに150Hzの周波数で電流を流した。
高密度化の少なくとも初めの間、プリフォームの外側表
面の温度TSを、820℃≦TS≦870℃となるような値に維持
するようにコントロールした。
ムを加熱し、コイルに150Hzの周波数で電流を流した。
高密度化の少なくとも初めの間、プリフォームの外側表
面の温度TSを、820℃≦TS≦870℃となるような値に維持
するようにコントロールした。
最初に、電流をコントロールしてプリフォームの壁の
外側表面の温度を約830℃に維持した。
外側表面の温度を約830℃に維持した。
プリフォームの厚さ方向にわたる（半径方向の）温度
分布を高密度化の最初（T1＝０）に測定し、同様に、こ
のプリフォームが示す初期密度分布を測定した（図２の
曲線T1および図２の曲線D1）。
分布を高密度化の最初（T1＝０）に測定し、同様に、こ
のプリフォームが示す初期密度分布を測定した（図２の
曲線T1および図２の曲線D1）。
次に、外側壁の温度を150時間のt2の間、最初の値に
制御することにより部分的高密度化を実施した。得られ
た密度分布をD2により示す。
制御することにより部分的高密度化を実施した。得られ
た密度分布をD2により示す。
次に、（外側直径の）外側壁の温度を850〜900℃の値
に維持しながら、温度プロフィールT3（図２）を適用し
て高密度化を継続した。400時間の高密度化後、プロフ
ィールT4および密度分布D3が測定された。複合体パーツ
に関して1.65g/cm3の平均密度が得られた。
に維持しながら、温度プロフィールT3（図２）を適用し
て高密度化を継続した。400時間の高密度化後、プロフ
ィールT4および密度分布D3が測定された。複合体パーツ
に関して1.65g/cm3の平均密度が得られた。
本発明の方法は、中間の機械的動作を使用しないで、
ほぼ均一な高密度化を達成することを可能にする。得ら
れた複合体パーツの平均密度は1.65g/cm3であった。
ほぼ均一な高密度化を達成することを可能にする。得ら
れた複合体パーツの平均密度は1.65g/cm3であった。
上述の例では、メタンおよびプロパンの混合物から成
る気体から熱分解カーボンマトリックスを形成すること
を意図していた。より一般的には、気体中のカーボン前
駆体は、少なくとも１つの飽和炭化水素、例えばアルカ
ン、アルケン、アルキン、アルキルまたはこれらの混合
物により構成されていてよい。
る気体から熱分解カーボンマトリックスを形成すること
を意図していた。より一般的には、気体中のカーボン前
駆体は、少なくとも１つの飽和炭化水素、例えばアルカ
ン、アルケン、アルキン、アルキルまたはこれらの混合
物により構成されていてよい。
更に、熱分解カーボンの気体状前駆体と組み合わせて
水素を含む気体を使用するのが有利である。
水素を含む気体を使用するのが有利である。
本出願と同日に出願された本出願人による特許出願
（発明の名称：温度勾配を形成した多孔質基材内に熱分
解炭素マトリックスを浸透させるCVI方法）に記載され
ているように、水素は、約1230℃以下の温度にて熱分解
カーボンを付着する反応を抑制する性質および約1230℃
以上の温度の場合は、付着を活性化する性質を有する。
基材の最も熱い内側部分の温度が1230℃より高く、露出
表面に近い基材の部分の温度は1230℃より低くなるよう
に、基材内で温度勾配を形成する。熱分解カーボンが付
着する速度に与える温度勾配の影響は、基材内の水素に
より増幅され、一方、露出表面の近傍においてはそのた
めに減少する。従って、水素は均一な高密度化を得るの
に寄与する。
（発明の名称：温度勾配を形成した多孔質基材内に熱分
解炭素マトリックスを浸透させるCVI方法）に記載され
ているように、水素は、約1230℃以下の温度にて熱分解
カーボンを付着する反応を抑制する性質および約1230℃
以上の温度の場合は、付着を活性化する性質を有する。
基材の最も熱い内側部分の温度が1230℃より高く、露出
表面に近い基材の部分の温度は1230℃より低くなるよう
に、基材内で温度勾配を形成する。熱分解カーボンが付
着する速度に与える温度勾配の影響は、基材内の水素に
より増幅され、一方、露出表面の近傍においてはそのた
めに減少する。従って、水素は均一な高密度化を得るの
に寄与する。
本発明の方法の別の実施形態を図３に示すが、これ
は、CVI装置の部分図である。図１および図３の実施に
共通する要素は同じ引用番号で示しており、説明は再度
行わない。
は、CVI装置の部分図である。図１および図３の実施に
共通する要素は同じ引用番号で示しており、説明は再度
行わない。
図３の態様は、基材10が誘導コイル14との直接カップ
リングにより加熱されないで、環状基材10を係合する中
実のグラファイトコア18と接触することにより加熱され
る点で、図１の態様とは異なる。
リングにより加熱されないで、環状基材10を係合する中
実のグラファイトコア18と接触することにより加熱され
る点で、図１の態様とは異なる。
電磁カップリングは、誘導コイル14とコア18との間で
本質的に生じる。従って、コア18と接触するより熱い内
側表面と温度がコントロールされるより低い温度の露出
外側表面との間で基材10にわたって温度勾配が形成され
る。
本質的に生じる。従って、コア18と接触するより熱い内
側表面と温度がコントロールされるより低い温度の露出
外側表面との間で基材10にわたって温度勾配が形成され
る。
この態様は、直接誘導による加熱ができないような性
質を本来的に有する基材の場合に特に適当である。
質を本来的に有する基材の場合に特に適当である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ロバン−ブロス、クリスチャン
フランス エフ―33185 ル・エラン、
アヴニュ・ドゥ・ラ・レピュブリック
52番
(72)発明者 ドンブリデ、ジャン−リュック
フランス エフ―33520 ブルージュ、
リュ・デ・クレッソニエル 10番
(72)発明者 ボンデュー、ジレ
フランス エフ―33127 サン・ジャ
ン・ディラック、アレー・デュ・ジョ
リ・ボア 84番
(56)参考文献 特開 昭60−21885（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−108680（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−279151（ＪＰ，Ａ)
特表 平９−501394（ＪＰ，Ａ)
Ｗ．Ｖ．Ｋｏｔｌｅｎｓｋｙ，Ａ Ｒ
ＥＶＩＥＷ ＯＦ ＣＶＤ ＣＡＥＢＯ
Ｎ ＩＮＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＯＦ
ＰＯＲＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ,
16ｔｈ Ｎａｔｉｏｎｌ ＳＡＭＰＥ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，21 Ａｐｒｉｌ
1971，ＡＮＡＨＥＩＭ，ＵＳ，米国,
1971年， ４月21日，ｐ．257−265．14
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/52 - 35/84
C04B 41/82
C04B 41/84
C04B 41/85
C04B 41/87
C23C 16/00 - 16/52
Claims (8)
- 【請求項１】化学的蒸気浸透法により、多孔質基材内に
物質を含浸させる方法であって、 基材の表面をコアと接触させながら、基材を容器内に配
置する工程、 該コアに誘導カップリングされた誘導コイルに電流を流
すことにより容器内で基材を加熱する工程であって、基
材の露出表面における温度が、該コアと接触している基
材の表面における温度より低くなるように温度勾配を基
材内部に形成するように、基材を加熱する工程、 含浸すべき物質の前駆体を含む反応気体を容器に導入
し、前駆体の該物質への転換を、基材のより高い温度の
部分において促進する工程 を含んで成り、 基材の露出表面における温度を測定する工程、および 露出表面の温度を、物質を形成するのに必要な最低付着
温度より大きくない温度に保持し、他方、露出表面から
離れた基材の部分における温度が該最低付着温度より高
くなるように、含浸プロセスの開始時および少なくとも
その主要部分の間、誘導コイルに流れる電流をコントロ
ールする工程 を更に含んで成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】基材の露出表面の温度TSは、TD−50℃≦TS
≦TD（TDは最低付着温度）となるような値に維持され
る、請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】少なくとも１つの飽和または不飽和炭化水
素の形態のカーボン前駆体と水素とを含む反応気体を容
器に導入すること、および、基材の内部で1230℃の両側
にわたる温度勾配を形成するように基材を加熱すること
を含む、請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 - 【請求項４】化学的蒸気浸透法により、多孔質基材内に
物質を含浸させる方法であって、基材を容器内に配置す
る工程、 基材の露出表面における温度が、該露出表面から離れた
基材の部分における温度より低くなるように温度勾配を
基材内部に形成するように、容器内で基材を加熱する工
程、 含浸すべき物質の前駆体を含む反応気体を容器に導入
し、前駆体の物質への転換を、基材のより高い温度の部
分において促進する工程 を含んで成り、 電気伝導性材料からなる基材を提供する工程、 基材に直接的に誘導カップリングされた誘導コイルに電
流を流すことにより基材を加熱する工程、 基材の露出表面における温度を測定する工程、および 露出表面の温度を、物質を形成するのに必要な最低付着
温度より大きくない温度に保持し、他方、露出表面から
離れた基材の部分における温度が該最低付着温度より高
くなるように、含浸プロセスの開始時および少なくとも
その主要部分の間、誘導コイルに流れる電流をコントロ
ールする工程 を更に含んで成ることを特徴とする方法。 - 【請求項５】基材の露出表面の温度TSは、TD−50℃≦TS
≦TD（TDは最低付着温度）となるような値に維持され
る、請求の範囲第４項記載の方法。 - 【請求項６】少なくとも１つの飽和または不飽和炭化水
素の形態のカーボン前駆体と水素とを含む反応気体を容
器に導入すること、および、基材の内部で1230℃の両側
にわたる温度勾配を形成するように基材を加熱すること
を含む、請求の範囲第４項または第５項記載の方法。 - 【請求項７】カーボンまたはグラファイト繊維の縫い付
け物から成る基材を提供することを含む、請求の範囲第
４項〜第６項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項８】100Hz〜3000Hzの周波数を有する電流を誘
導コイルに流す、請求の範囲第７項記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9312807A FR2711647B1 (fr) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | Procédé d'infiltration chimique en phase vapeur d'un matériau au sein d'un substrat poreux à température de surface contrôlée. |
| FR93/12807 | 1993-10-27 | ||
| PCT/FR1994/001090 WO1995011868A1 (fr) | 1993-10-27 | 1994-09-20 | Procede d'infiltration chimique en phase vapeur d'un materiau au sein d'un substrat poreux a temperature de surface controlee |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09504263A JPH09504263A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3490087B2 true JP3490087B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=9452261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51243995A Expired - Fee Related JP3490087B2 (ja) | 1993-10-27 | 1994-09-20 | コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5652030A (ja) |
| EP (1) | EP0725767B2 (ja) |
| JP (1) | JP3490087B2 (ja) |
| CA (1) | CA2175045C (ja) |
| DE (2) | DE69417052T3 (ja) |
| FR (1) | FR2711647B1 (ja) |
| WO (1) | WO1995011868A1 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6083560A (en) * | 1995-11-16 | 2000-07-04 | Alliant Techsystems Inc | Process for controlled deposition profile forced flow chemical vapor infiltration |
| US6112695A (en) * | 1996-10-08 | 2000-09-05 | Nano Scale Surface Systems, Inc. | Apparatus for plasma deposition of a thin film onto the interior surface of a container |
| DE19646094C2 (de) * | 1996-11-08 | 1999-03-18 | Sintec Keramik Gmbh | Verfahren zur chemischen Gasphaseninfiltration von refraktären Stoffen, insbesondere Kohlenstoff und Siliziumkarbid, sowie Verwendung des Verfahrens |
| FR2784695B1 (fr) * | 1998-10-20 | 2001-11-02 | Snecma | Densification de structures poreuses par infiltration chimique en phase vapeur |
| AT407754B (de) * | 1999-09-29 | 2001-06-25 | Electrovac | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer nanotube-schicht auf einem substrat |
| GB9930810D0 (en) | 1999-12-30 | 2000-02-16 | Dunlop Aerospace Ltd | Densification |
| US6953605B2 (en) * | 2001-12-26 | 2005-10-11 | Messier-Bugatti | Method for densifying porous substrates by chemical vapour infiltration with preheated gas |
| GB2428671B (en) | 2005-07-29 | 2011-08-31 | Surface Transforms Plc | Method for the manufacture of carbon fibre-reinforced ceramic brake or clutch disks |
| PT2251453E (pt) | 2009-05-13 | 2014-03-13 | Sio2 Medical Products Inc | Retentor de vaso |
| WO2013170052A1 (en) | 2012-05-09 | 2013-11-14 | Sio2 Medical Products, Inc. | Saccharide protective coating for pharmaceutical package |
| US7985188B2 (en) | 2009-05-13 | 2011-07-26 | Cv Holdings Llc | Vessel, coating, inspection and processing apparatus |
| US8383197B2 (en) * | 2009-05-28 | 2013-02-26 | Honeywell International Inc. | Titanium carbide or tungsten carbide with combustion synthesis to block porosity in C-C brake discs for antioxidation protection |
| US9458536B2 (en) | 2009-07-02 | 2016-10-04 | Sio2 Medical Products, Inc. | PECVD coating methods for capped syringes, cartridges and other articles |
| US20110033623A1 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | Honeywell International Inc. | Method of preventing carbon friction material anti oxidation system migration by utilizing carbon vapor deposition |
| US11624115B2 (en) | 2010-05-12 | 2023-04-11 | Sio2 Medical Products, Inc. | Syringe with PECVD lubrication |
| US9878101B2 (en) | 2010-11-12 | 2018-01-30 | Sio2 Medical Products, Inc. | Cyclic olefin polymer vessels and vessel coating methods |
| US9272095B2 (en) | 2011-04-01 | 2016-03-01 | Sio2 Medical Products, Inc. | Vessels, contact surfaces, and coating and inspection apparatus and methods |
| EP2776603B1 (en) | 2011-11-11 | 2019-03-06 | SiO2 Medical Products, Inc. | PASSIVATION, pH PROTECTIVE OR LUBRICITY COATING FOR PHARMACEUTICAL PACKAGE, COATING PROCESS AND APPARATUS |
| US11116695B2 (en) | 2011-11-11 | 2021-09-14 | Sio2 Medical Products, Inc. | Blood sample collection tube |
| DE102012100176B4 (de) | 2012-01-10 | 2016-11-17 | Cvt Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur chemischen Gasphaseninfiltration von wenigstens einem refraktären Stoff |
| WO2014071061A1 (en) | 2012-11-01 | 2014-05-08 | Sio2 Medical Products, Inc. | Coating inspection method |
| WO2014078666A1 (en) | 2012-11-16 | 2014-05-22 | Sio2 Medical Products, Inc. | Method and apparatus for detecting rapid barrier coating integrity characteristics |
| US9764093B2 (en) | 2012-11-30 | 2017-09-19 | Sio2 Medical Products, Inc. | Controlling the uniformity of PECVD deposition |
| WO2014085346A1 (en) | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Sio2 Medical Products, Inc. | Hollow body with inside coating |
| US9662450B2 (en) | 2013-03-01 | 2017-05-30 | Sio2 Medical Products, Inc. | Plasma or CVD pre-treatment for lubricated pharmaceutical package, coating process and apparatus |
| CN105392916B (zh) | 2013-03-11 | 2019-03-08 | Sio2医药产品公司 | 涂布包装材料 |
| US9937099B2 (en) | 2013-03-11 | 2018-04-10 | Sio2 Medical Products, Inc. | Trilayer coated pharmaceutical packaging with low oxygen transmission rate |
| EP2971227B1 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-15 | Si02 Medical Products, Inc. | Coating method. |
| EP2970024B1 (en) | 2013-03-15 | 2019-10-16 | Rolls-Royce Corporation | Method for producing high strength ceramic matrix composites |
| WO2014150394A2 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Rolls-Royce Corporation | Ceramic matrix composites and methods for producing ceramic matrix composites |
| EP3693493A1 (en) | 2014-03-28 | 2020-08-12 | SiO2 Medical Products, Inc. | Antistatic coatings for plastic vessels |
| EP3337915B1 (en) | 2015-08-18 | 2021-11-03 | SiO2 Medical Products, Inc. | Pharmaceutical and other packaging with low oxygen transmission rate |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE603069A (ja) † | 1960-04-26 | |||
| FR2225396B1 (ja) * | 1973-04-10 | 1978-02-10 | Electro Refractaire | |
| US5254374A (en) † | 1992-04-08 | 1993-10-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Chemical vapor infiltration using microwave energy |
-
1993
- 1993-10-27 FR FR9312807A patent/FR2711647B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-09-20 JP JP51243995A patent/JP3490087B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-20 US US08/635,933 patent/US5652030A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-20 DE DE69417052T patent/DE69417052T3/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-20 CA CA002175045A patent/CA2175045C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-20 EP EP94927698A patent/EP0725767B2/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-20 DE DE69417052A patent/DE69417052D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-20 WO PCT/FR1994/001090 patent/WO1995011868A1/fr active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｗ．Ｖ．Ｋｏｔｌｅｎｓｋｙ，Ａ ＲＥＶＩＥＷ ＯＦ ＣＶＤ ＣＡＥＢＯＮ ＩＮＦＩＬＴＲＡＴＩＯＮ ＯＦ ＰＯＲＯＵＳ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ，１６ｔｈ Ｎａｔｉｏｎｌ ＳＡＭＰＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，２１ Ａｐｒｉｌ １９７１，ＡＮＡＨＥＩＭ，ＵＳ，米国，１９７１年， ４月２１日，ｐ．２５７−２６５．１４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2175045C (en) | 2004-02-17 |
| EP0725767A1 (fr) | 1996-08-14 |
| DE69417052T2 (de) | 1999-10-21 |
| JPH09504263A (ja) | 1997-04-28 |
| US5652030A (en) | 1997-07-29 |
| DE69417052T4 (de) | 2000-02-24 |
| CA2175045A1 (en) | 1995-05-04 |
| EP0725767B2 (fr) | 2004-05-12 |
| EP0725767B1 (fr) | 1999-03-10 |
| WO1995011868A1 (fr) | 1995-05-04 |
| DE69417052T3 (de) | 2005-01-20 |
| DE69417052D1 (de) | 1999-04-15 |
| FR2711647A1 (fr) | 1995-05-05 |
| FR2711647B1 (fr) | 1996-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3490087B2 (ja) | コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法 | |
| EP0592239B1 (en) | Method and apparatus for densification of porous billets | |
| JP3672563B2 (ja) | 多孔性構造体を迅速に緻密化する方法 | |
| JP4627808B2 (ja) | 様々な浸透パラメーターでの化学気相浸透方法 | |
| JP3107571B2 (ja) | 温度勾配を形成した多孔質基材内に熱分解炭素マトリックスを浸透させるｃｖｉ方法 | |
| US6994886B2 (en) | Methods for calefaction densification of a porous structure | |
| US5846611A (en) | Chemical vapor infiltration process of a material within a fibrous substrate with creation of a temperature gradient in the latter | |
| US5472650A (en) | Method of making chemical vapor infiltrated composites | |
| RU2125031C1 (ru) | Способ химической инфильтрации в паровой фазе материала в среду волокнистого субстрата | |
| US5238710A (en) | Microwave energy-assisted chemical vapor infiltration | |
| JPH11503493A (ja) | 炭素およびケイ素および／またはホウ素を含む材料の化学蒸着浸透法 | |
| KR19980030293A (ko) | 탄소/탄소 복합재료를 제조하기 위한 열구배 화학기상침투법 | |
| KR100471045B1 (ko) | 할로겐 램프를 이용한 열구배 화학기상침투법에 의한복합소재 제조 장치 | |
| JP2849606B2 (ja) | 気相含浸法およびその装置 | |
| KR100247553B1 (ko) | 펄스-온도구배법을 이용한 섬유강화 복합재료 제조장치 | |
| AU714371B2 (en) | Method for densification of porous billets | |
| JPH05279151A (ja) | 気相含浸方法及び気相含浸装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071107 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101107 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101107 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121107 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131107 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |