JP6989499B2 - １つ又は２つ以上の糸を蒸着法によって被覆する装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つ又は２つ以上の糸を蒸着法によって被覆する装置及び方法に関する。

セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料は、比較的高い動作温度で使用される。このような材料は、セラミックマトリックス内部に存在するセラミック又は炭素材料から成る糸から形成された繊維強化材を含む。

ＣＭＣから部品を形成するときには、部品の繊維強化材を形成することになる繊維テクスチャを、例えば三次元製織によって最初に得ることができる。次いで繊維テクスチャを成形することによって、製作されるべき部品の形状に近い形状を有する繊維プリフォームを得る。次いでプリフォームを緻密化することによってマトリックスを形成し、ひいては最終部品を得る。この場合、マトリックスは例えば全体的又は部分的に化学蒸気含浸（chemical vapor infiltration）（ＣＶＩ）法又は溶融含浸（melt infiltration)（ＭＩ）法によって形成される。テキスタイル形成工程（製織、編組．．．）の前に、糸は、インターフェイズ（interphase）被膜で被覆されていてよい。インターフェイズ被膜は、最初にマトリックス内部で始まる亀裂によって糸の繊維が破壊する速度を低下させるのに役立つ。例えば、脆化解放（embrittlement-release）インターフェイズ被膜は、ラメラ構造から成る材料から形成されていてよい。ラメラ構造は、亀裂がインターフェイズに達すると、原子スケールの局在的非結合によって亀裂形成エネルギーを散逸させることができるので、亀裂は、インターフェイズ内部で変向させられる。例えば、脆化解放用インターフェイズを構成する材料は、熱分解炭素（ＰｙＣ）、及び窒化ホウ素（ＢＮ）であってよい。これらはラメラ構造を備えている。例えばインターフェイズ被膜は、化学蒸着（ＣＶＤ）、化学蒸気含浸（ＣＶＩ）、又はさらに言えば液体技術によって形成されてよい。

化学蒸着によってインターフェイズで複数の糸を連続的に被覆するのに適した装置が、文献において提案されている。このような装置は処理チャンバを含み、この処理チャンバを通して、被覆のための複数の糸が、プーリシステムによって駆動されることにより搬送される。処理チャンバ内へ入口オリフィスを介して反応ガス混合物を注入することにより、化学蒸着によって糸上にインターフェイズ被膜を形成する。反応しなかったいかなる反応ガス混合物も、反応副生成物と一緒に出口オリフィスを介してポンピングによって排出される。出口オリフィスは、処理チャンバの長手方向軸線に沿って入口オリフィスからずらされている。それぞれが気相を注入する装置と残留気相を除去する装置とを含む、このタイプの複数のユニットを直列に配置することによって、多層インターフェイズ被膜を形成することができる。

とは言うものの、１つ又は２つ以上の糸上に化学蒸着を施すことにより多層被膜が形成されるのを可能にするコンパクトな装置を提供することが望ましい。加えて、単位時間当たり処理することができる糸の数を増やすことを可能にする装置を提供することが望ましい場合もある。

また、テキスタイル材料の表面を処理する方法を記述する特許文献（例えば、特許文献１参照。）や繊維を被覆する方法を記述する特許文献も知られている（例えば、特許文献２〜４参照。）。

仏国特許発明第９１０８３号明細書 仏国特許発明第１５６４８４１号明細書 米国特許出願公開第２００７／００９９５２７号明細書 独国実用新案第９４２１８９５号明細書

従って、１つ又は２つ以上の糸上に蒸着により多層被膜が形成されるのを可能にするコンパクトな装置を提供する必要がある。

また、単位時間当たり処理することができる糸の数を増やすことを可能にする装置を提供する必要もある。

このために、第１の態様では、本発明は、蒸着法によって１つ又は２つ以上の糸を被覆する装置であって、前記装置は、
当該処理チャンバが少なくとも第１処理ゾーンと第２処理ゾーンとを画定しており、前記第１処理ゾーン内及び前記第２処理ゾーン内で、少なくとも１つの糸が、蒸着法を実施することによって被覆されるようになっており、前記第１ゾーンと第２ゾーンとが壁によって分離されており、前記第１ゾーンが前記第２ゾーンを取り囲んでいるか又は前記第２ゾーン上に重ね合わされている、処理チャンバと、
前記少なくとも１つの糸を、前記第１及び第２ゾーンを通して搬送するように形成されたコンベヤシステムと、
前記第１ゾーン内へ第１処理気相を注入するように形成された第１インジェクタ装置、及び前記第１ゾーンから残留第１気相を除去するように形成された第１除去装置と、
前記第２ゾーン内へ第２処理気相を注入するように形成された第２インジェクタ装置、及び前記第２ゾーンから残留第２気相を除去するように形成された第２除去装置と、
を少なくとも含む、装置を提供する。

本発明は、１つ又は２つ以上の糸上に蒸着により多層被膜が形成されるのを可能にするコンパクトな装置を提供するので有利である。

一実施態様では、コンベヤシステムは、少なくとも１つの糸を、第１及び第２ゾーンを通して連続的に搬送させるように形成することができる。換言すれば、このような環境下で、前記少なくとも１つの糸が第１及び第２ゾーンを通って移動しているときに糸が停止しないように、コンベヤシステムは形成されている。このような環境下で、前記少なくとも１つの糸は、第１及び第２ゾーンを通過している時間全体にわたって非ゼロ速度で移動する。

装置は、第１及び第２処理ゾーンを加熱するように形成されたヒータシステムを含んでいてもよい。

一実施態様では、第１ゾーンは第１長手方向軸線に沿って延びていてよく、そして少なくとも１つの第１注入チャネルは第１ゾーン内へ開いていてよい。前記第１注入チャネルは場合によっては、第１長手方向軸線に対して平行でない第１注入方向に沿って第１気相の少なくとも一部を第１ゾーン内へ注入するように形成されている。

このような特徴は、第１気相による第１ゾーンの区分の充填を改善するのに役立ち、ひいては糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのにも役立つ。

一実施態様では、第１注入方向は、第１長手方向軸線と３０°〜６０°の角度を成す。

このような特徴は、糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのに役立つ。

一変更形態では、第１注入方向は、第１長手方向軸線に対してほぼ平行であってよい。

一実施態様では、第２ゾーンは第２長手方向軸線に沿って延びていてよく、そして少なくとも１つの第２注入チャネルは第２ゾーン内へ開いていてよい。前記第２注入チャネルは場合によっては、第２長手方向軸線に対して平行でない注入方向に沿って第２気相の少なくとも一部を第２ゾーン内へ注入するように形成されている。

このような特徴は、第２気相による第２ゾーンの区分の充填を改善するのに役立ち、ひいては糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのにも役立つ。

一実施態様では、第２注入方向が、第２長手方向軸線と３０°〜６０°の角度を成す。

このような特徴は、糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのに役立つ。

一実施態様では、第１ゾーンが第１長手方向軸線に沿って延びていてよく、そして第１インジェクタ装置が、第１ゾーン内へ開いた注入オリフィスを備えていてよく、これらの注入オリフィスは第１長手方向軸線に沿ってずらされている。

第１インジェクタ装置の注入オリフィスのそれぞれを通して、互いに区別可能な第１気相部分を第１ゾーン内へ注入することが可能である。

一実施態様では、第２ゾーンが第２長手方向軸線に沿って延びていてよく、そして第２インジェクタ装置が、第２ゾーン内へ開いた注入オリフィスを備えていてよく、これらの注入オリフィスは第２長手方向軸線に沿ってずらされている。

第２インジェクタ装置の注入オリフィスのそれぞれを通して、互いに区別可能な第２気相部分を第２ゾーン内へ注入することが可能である。

処理ゾーンの長手方向軸線に沿ってずらされた注入オリフィスを通して気相を複数の部分として注入することは、有用なゾーンから望ましくない固形物の生成を低減し、これにより、形成される堆積物の品質をさらに改善するのに役立つので有利である。

一実施態様では、壁が、赤外線を反射する層で被覆されている。

「赤外線を反射する層」という用語は、１０００ナノメートル（ｎｍ）〜８０００ｎｍの波長にわたって５％〜５０％の平均反射係数を備えた層として理解されるべきである。このような層の存在は、第２ゾーン内に与えられる温度を、第２ゾーン内にヒータシステムを有する必要なしに制御するのに役立つ。赤外線を反射する層の厚さは０．００１ミリメートル（ｍｍ）〜１ｍｍであってよい。層の厚さを修正することによって、赤外線に対する反射係数を調節することができる。

例えば、赤外線を反射する層は酸化インジウム、酸化スズ、又は酸化インジウムスズから形成されていてよい。

一実施態様では、第１ゾーンは第２ゾーンを取り囲んでいてよく、そしてコンベヤシステムは、処理するための糸を第１及び第２ゾーンのそれぞれのゾーン内で周状に（in circumferential manner）位置決めするように形成されていてもよい。

処理ゾーンの周囲に沿って糸をこのように位置決めすることは、糸が直線状に位置決めされる状況と比較して単位時間当たりで処理される糸の量を増大させるのに役立つ。

一実施態様では、コンベヤシステムが、前記少なくとも１つの糸の、処理チャンバを通って移動する速度を調節するためのエレメントを含んでいてよい。

このような特徴は、前記少なくとも１つの糸の、処理チャンバを通って移動する速度を修正することによって、形成される層の厚さを変更するのを容易にするので有利である。

本発明は、また、上記装置を使用して、蒸着法によって１つ又は２つ以上の糸を被覆する方法であって、前記方法が、
前記第１気相を前記第１ゾーン内へ注入し、そして前記第２気相を前記第２ゾーン内へ注入する程と、
前記コンベヤシステムによって、前記処理チャンバを通して少なくとも１つの糸を搬送し、この搬送中において、
それぞれ前記第１気相又は前記第２気相から蒸着によって前記少なくとも１つの糸上に第１層を形成するように、前記少なくとも１つの糸が前記第１ゾーン又は前記第２ゾーンを通過し、次いで、
それぞれ前記第２気相又は前記第１気相から蒸着によって前記第１層上に第２層を形成するように、前記第１層で被覆された前記少なくとも１つの糸が前記第２ゾーン又は前記第１ゾーンを通過し、
前記第１ゾーンから残留第１気相を、また前記第２ゾーンから残留第２気相を除去する、工程を含む、方法を提供する。

前記少なくとも１つの糸がコンベヤシステムによって処理チャンバを通って動かされながら、第１及び第２層を形成することができる。

実施される蒸着法は、化学蒸着（ＣＶＤ）、反応化学蒸着（ＲＣＶＤ）、又は物理蒸着（ＰＶＤ）であってよい。

一実施形態では、前記少なくとも１つの糸が、処理チャンバを通って、コンベヤシステムによって連続的に搬送されてよい。

一実施形態では、第１層及び／又は第２層が、化学蒸着（糸の表面に材料を添加する）によって、又は反応性化学蒸着（糸の表面に存在する材料を変化させる）によって形成されてよい。

一実施形態では、第１層及び第２層のそれぞれの層がインターフェイズ被膜層であってよい。

例えば、インターフェイズ被膜層は、熱分解炭素（ＰｙＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ホウ素ドープ型炭素（ＢＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、又は混合型ホウ素・ケイ素炭化物（Ｓｉ−Ｂ−Ｃ）から形成されてよい。

本発明は、また、複合材料部品を製作する方法であって、前記方法が、
上記方法を実施することによって、インターフェイズ被膜で複数の糸を被覆する工程と、
こうしてインターフェイズ被膜で被覆された糸に１つ又は２つ以上のテキスタイル作業を少なくとも施すことによって、繊維プリフォームを形成する工程と、
複合材料部品を得るために、前記繊維プリフォームをマトリックスで緻密化する工程とを少なくとも含む、方法を提供する。

繊維プリフォームは、インターフェイズ被膜によって被覆された糸を使用して、製織、例えば三次元製織によって得られることが好ましい。

マトリックスは、セラミック材料、例えば炭化ケイ素を含んでよく、或いは、これは炭素から形成されていてもよい。マトリックスは、任意の周知のタイプの方法、例えば化学蒸気含浸、又は溶融含浸によって形成することができる。

例えば、形成される部品はタービンエンジン翼、又はタービンリングセクタであってよい。

非制限的な例として与えられた本発明の具体的な実施態様の以下の説明から、また添付の図面を参照することによって、本発明の他の特徴及び利点が明らかになる。

図１は、本発明の装置の一例を示す概略長手方向断面図である。 図２は、図１の部分的な概略横断面図である。 図３は、本発明の装置の変更形態を示す概略長手方向断面図である。 図４は、本発明の装置の別の変更形態を示す部分的な概略横断面図である。 図５は、図４に示された装置の部分的な概略長手方向断面図である。

図１は、蒸着法によって複数の糸２を被覆するための本発明の装置１を示している。図１に示されているように、装置１は、少なくとも第１処理ゾーン４ａと第２処理ゾーン４ｂとを画定する処理チャンバ４を有している。第１処理ゾーン４ａ内及び第２処理ゾーン４ｂ内では、糸２が、蒸着法を実施することによって被覆されるようになっている。被覆されるようになっている糸２は、相互連結されていない（具体的には、これらの糸は製織、編成、又は編組されていない）。糸２は、テキスタイル作業を施されておらず、これらは繊維構造を形成していない。ゾーン４ａ及び４ｂのそれぞれにおいて蒸着法により区別可能な層が形成される。図１に示された装置１は、蒸着によって糸２上に二層被膜を形成するのに役立つ。糸２は、セラミック材料、例えば酸化物、窒化物、又は炭化物材料、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成されていてよい。一変更形態では、糸２は炭素糸であってよい。一実施態様では、糸２のいくつかがセラミック材料から形成されていてよく、そして他の糸２が炭素から形成されていてよい。一実施態様では、少なくとも２０本の糸、例えば２０〜２００本の糸が同時に処理されてよい。図示の例において、第１ゾーン４ａは第２ゾーン４ｂを取り囲んでおり、この第２ゾーン４ｂから、内周壁５によって分離されている。第１ゾーン４ａは第１長手方向軸線Ｘ₁に沿って延びている。第１処理ゾーン４ａは、内周壁５と外周壁７との間に存在する。第１長手方向軸線Ｘ₁に対して垂直な断面で見て、第１ゾーン４ａは環状の形状を有している。図１及び２に示された例では、第１長手方向軸線に対して垂直な断面で見て、第１ゾーン４ａは概ね円形である。とは言うものの、第１ゾーンが第１長手方向軸線Ｘ₁に対して垂直な断面で見て何らかの他の形状、例えばほぼ楕円形又は多角形（例えば長方形又は正方形）の形状を有していても、これが本発明の範囲を超えることにはならない。第２ゾーン４ｂは第２長手方向軸線Ｘ₂に沿って延びている。第２長手方向軸線Ｘ₂は、図示の例では第１長手方向軸線Ｘ₁に対して平行である。図１及び２に示された例では、第２長手方向軸線に対して垂直な断面で見て、第２ゾーン４ｂは概ね円形である。とは言うものの、第２ゾーンが第２長手方向軸線に対して垂直な断面で見て何らかの他の形状、例えばほぼ楕円形又は多角形（例えば長方形又は正方形）の形状を有していても、これが本発明の範囲を超えることにはならない。図示の例では、内周壁５と外周壁７とは同軸的である（図２参照）。内周壁５と外周壁７との間の距離ｄ₁は、０．０２メートル（ｍ）以上であってよい（図２参照）。この距離ｄ₁は、０．１ｍ以下、例えば０．０２ｍ〜０．１ｍであってよい。この距離ｄ₁は、第１長手方向軸線Ｘ₁に対して垂直に測定される。

糸２は、第１ゾーン４ａ内及び第２ゾーン４ｂ内で周方向に分布されている（図２参照）。糸２のこのような分布は、糸の直線的な分布と比較して単位時間当たりに処理される糸の数を増やすのに有利に役立つ。

コンベヤシステム６は、第１ゾーン４ａ及び第２ゾーン４ｂを通して糸を搬送するように形成されている。より正確に言えば、図１に示された例において、コンベヤシステム６は、第１ゾーン４ａを通し、そして第２ゾーン４ｂを通して、糸２を連続して搬送するように形成されている。このように、この例では、糸２はコンベヤシステム６によって、第１ゾーン４ａを通り、次いで第２ゾーン４ｂを通って搬送される。一変更形態において、コンベヤシステムは、第２ゾーンを通し、そして第１ゾーンを通して連続的に糸を搬送するように形成されていてもよい（この場合糸は最初に第２ゾーンを通り、続いて第１ゾーンを通る）。

図示の例では、コンベヤシステム６はプーリ第１集合６ａと、プーリ第２集合６ｂと、プーリ第３集合６ｃとを含む。図示の例において、プーリ第１集合６ａ、プーリ第２集合６ｂ、及びプーリ第３集合６ｃのそれぞれは、第２長手方向軸線Ｘ₂の周りで環状に位置決めされている。第１集合のプーリ６ａは、第２長手方向軸線Ｘ₂の周りで環状に位置決めされている。第２集合のプーリ６ｂは、第２長手方向軸線Ｘ₂の周りで環状に位置決めされている。第３集合のプーリ６ｃは、第２長手方向軸線Ｘ₂の周りで環状に位置決めされている。第１集合のプーリ６ａ及び第２集合のプーリ６ｂは、第１ゾーン４ａを通して糸を搬送するように形成されている。第２集合のプーリ６ｂ及び第３集合のプーリ６ｃは、第２ゾーン４ｂを通して糸２を搬送するように形成されている。

コンベヤシステム６は、糸２が処理チャンバ４を２回連続して通過するように形成されている。図示の例では、第１集合及び第２集合のプーリによって搬送された、処理のための糸２は、第１ゾーン４ａを通って一度目の通過を行うことから出発し、そして次いで、第２集合及び第３集合のプーリによって搬送された同じ糸２は、第２ゾーン４ｂを通って二度目の通過を行う。

装置１はまた、第１ゾーン４ａ内へ第１処理気相を注入するための第１インジェクタ装置と、第１ゾーン４ａから残留第１気相１１ｄを除去するように形成された第１除去装置とを有している。第１除去装置は、１つ又は２つ以上の出口オリフィス９ａを介して処理チャンバ４から残留第１気相１１ｄを除去するように形成されている。残留第１気相１１ｄを除去するために、出口オリフィス９ａは吸引手段、例えば真空ポンプ（図示せず）と連通している。

第１インジェクタ装置はまた、第１長手方向軸線Ｘ₁に沿ってずらされた少なくとも第１注入オリフィス８ａ及び第２注入オリフィス８ｂを備えている。これらの注入オリフィスは、第１ゾーン４ａ内へ開いている。第１気相の第１部分１１ａを、第１注入オリフィス８ａを通して第１ゾーン４ａ内へ注入し、そして第１部分とは異なる、第１気相の第２部分１１ｂを、第２注入オリフィス８ｂを通して第１ゾーン４ａ内へ注入することができると有利である。図示の例では、第１インジェクタ装置は、複数の対を成すこのような第１注入オリフィス８ａと第２注入オリフィス８ｂとを含む。第１インジェクタ装置の注入オリフィスが単一であり、これを通って第１気相が第１ゾーン内へ注入されるようになっていても、これは本発明の範囲を超えない。このオリフィスは形状が例えば環状であってもよい。

図１に示された例において、第１インジェクタ装置は、それぞれが第１注入オリフィス８ａを通って第１ゾーン４ａ内へ開いた複数の第１注入チャネル１８ａと、それぞれが第２注入オリフィス８ｂを通って第１ゾーン４ａ内へ開いた複数の第２注入チャネル１８ｂとを有している。第１注入チャネル１８ａは、第２注入チャネル１８ｂを通して注入される部分１１ｂとは区別可能な、第１気相の部分１１ａを注入するように形成されている。第１及び第２チャネル１８ａ及び１８ｂを通した注入は、第１長手方向軸線Ｘ₁に対してほぼ平行な注入方向で行われる。注入された気相１１ａ及び１１ｂを第１ゾーン４ａのセクタ全体にわたって分配するためのそれぞれのガス流分配エレメントが、チャネル１８ａ及び１８ｂからの出口に位置決めされていてよい。

装置１はまた、第２ゾーン４ｂ内へ第２処理気相を注入するための第２インジェクタ装置とともに、第２ゾーン４ｂから残留第２気相１２ｄを除去するように形成された第２除去装置を有している。第２除去装置は、１つ又は２つ以上の出口オリフィス９ｂを通して処理チャンバ４から残留第２気相１２ｄを除去するように形成されている。残留第２気相１２ｄを除去するために、出口オリフィス９ｂは吸引手段、例えば真空ポンプ（図示せず）と連通している。

インジェクタ装置はまた、第２長手方向軸線Ｘ₂に沿ってずらされた少なくとも第１注入オリフィス８ｄ及び第２注入オリフィス８ｅを備えている。これらの注入オリフィスは、第２ゾーン４ｂ内へ開いている。第２気相の第１部分１２ａを、第１注入オリフィス８ｄを通して第２ゾーン４ｂ内へ注入し、そして第１部分とは異なる、第２気相の第２部分１２ｂを、第２注入オリフィス８ｅを通して第２ゾーン４ｂ内へ注入することができると有利である。一実施態様では、第２インジェクタ装置は、複数の対を成すこのような第１注入オリフィスと第２注入オリフィスとを含む。第２インジェクタ装置の注入オリフィスが単一であり、これを通って第２気相が第２ゾーン４ｂ内へ注入されるようになっていても、これは本発明の範囲を超えない。

第２インジェクタ装置は、第１注入オリフィス８ｄを通って第２ゾーン４ｂ内へ開いた第１注入チャネル１８ｃと、第２注入オリフィス８ｅを通って第２ゾーン４ｂ内へ開いた第２注入チャネル１８ｄとを有している。図示の例では、第２インジェクタ装置の第１注入チャネル１８ｃ、及び第２インジェクタ装置の第２注入チャネル１８ｄはそれぞれ、第２長手方向軸線Ｘ₂に対してほぼ平行な注入方向に沿って第２ゾーン４ｂ内へ第２気相の区別可能な部分を注入するように形成されている。第１ゾーン４ａに関連して上述したように、注入された気相１２ａ及び１２ｂを第２ゾーン４ｂの区分全体にわたって分配するためのそれぞれのガス流分配エレメントが、チャネル１８ｃ及び１８ｄからの出口に位置決めされていてよい。

装置１はまた、蒸着を実施するために第１及び第２処理ゾーン４ａ及び４ｂを加熱するように形成されたヒータシステムを有している。より正確に言うならば、ヒータシステムは第１サセプタ２０と、第２サセプタ２０’と、誘導コイル１３とを含む。サセプタ２０及び２０’は、誘導コイル１３と誘導結合されている。誘導コイル１３は、処理チャンバ４の外部に設けられている。図示の例では、第１サセプタ２０及び第２サセプタ２０’は、第１ゾーン４ａにおいて処理チャンバ４の内部に存在している。第１サセプタ２０及び第２サセプタ２０’は、環状形状である。第１サセプタ２０は外周壁７の傍らに設けられ、そして第２サセプタ２０’は内周壁５の傍らに設けられている。第１ゾーン４ａは、第１サセプタ２０及び第２サセプタ２０’によって半径方向で画定されている。第１ゾーン４ａは第１サセプタ２０と第２サセプタ２０’との間に設けられている。

図示していない一変更形態では、装置は誘導コイルと単一のサセプタとを含む。これらは処理チャンバの内部又は外部に設けられていてよい。

内周壁５は赤外線を反射する材料で被覆されている。このことは、第２ゾーン４ｂ内にサセプタを配置する必要なしに、第２ゾーン４ｂ内に与えられる温度を制御するのに有利に役立つ。従って、このような特徴は、装置１の構造を単純化することに貢献する。

糸２をインターフェイズ被膜で被覆するために、次の方法を実施することができる。糸２を先ず第１ゾーン４ａを通して搬送する。糸２を第１ゾーン４ａを通して連続的に搬送しながら、第１気相の１つの部分を第１注入オリフィス８ａを通して注入し、第１気相の別の部分を第２注入オリフィス８ｂを通して注入する。注入されたこれら２つの部分は作業ゾーン内で混ざり合うことによって、第１気相を形成する。糸２を第１ゾーン４ａを通して連続的に搬送しながら、次いで第１気相からの化学蒸着によってインターフェイズ被膜の第１層を糸２上に形成する。第１気相は第１長手方向軸線Ｘ₁に沿って流れる。なぜならば出口オリフィス９ａを通して吸引が行われるからである。

第１インターフェイズ被膜で被覆された糸を次いでコンベヤシステム６によって、第２処理ゾーン４ｂ内へ搬送する。図示のように、コンベヤシステム６は、糸を方向転換させるように（糸の移動方向を反転させるように）形成されている。第２インジェクタ装置によって第２ゾーン４ｂ内へ第２処理気相を注入することにより、第１層により既に被覆された糸上に化学蒸着によってインターフェイズ被膜の第２層を形成する。第１気相の場合のように、糸２を第２ゾーン４ｂを通して連続的に搬送しながら、第２気相の１つの部分１２ａを第１注入オリフィス８ｄを通して注入し、そして第２気相の別の部分１２ｂを第２注入オリフィス８ｅを通して注入する。残留第２気相１２ｄは、出口オリフィス９ｂを通して除去される。第２層は、第１層を形成する材料と同一又は異なる材料から形成されてよい。第１ゾーン４ａ内に与えられた温度は、第２ゾーン４ｂ内に与えられた温度とは異なっていてよい。一変更形態では、第１ゾーン４ａ内に与えられた温度は、第２ゾーン４ｂ内に与えられた温度とほぼ同じであってよい。

化学蒸着において使用するための気相は、形成されるべき層の材料のための１種又は２種以上の前駆体を含む。炭素インターフェイズ被膜を形成しようとする場合、気相は、メタン、エタン、プロパン、及びブタンから選択された１種又は２種以上の気体状炭化水素を含んでよい。一変更形態では、気相はセラミック材料のための気体状前駆体、例えばメチルトリクルロシラン（ＭＴＳ）を含んでよい。所与の堆積物を形成するために、使用するための前駆体、そしてまた第１及び第２処理ゾーン内に与えられるべき圧力・温度条件を選択することは、当業者の一般知識の一部である。

上述のように、コンベヤシステム６は、処理チャンバ４を通る糸２の移動速度を調節するためのエレメントを含むと有利である。糸２の移動速度を変化させることによって、使用者はこのように処理ゾーンを通る糸の滞留時間を修正することができ、ひいては糸上に形成される層の厚さを修正することができる。ひとたび移動速度が設定されたら、所望の化学蒸着物を得るために気相の流量に対して使用されるべき値をどのように決定するかは、当業者ならば一般知識に基づいて明らかである。

処理チャンバ４を通る経路の全て又は一部にわたって糸２上に与えられる移動速度は、１分当たり０．０１メートル（ｍ／ｍｉｎ）以上であってよい。処理チャンバ４を通る経路の全て又は一部にわたって糸２上に与えられる移動速度は、５ｍ／ｍｉｎ以下であってよく、例えば０．０１ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎであってよい。例えば、注入される第１気相の流量及び／又は注入される第２気相の流量は、１分当たり０．５リットル（Ｌ／ｍｉｎ）以上であってよく、例えば０．５Ｌ／ｍ〜５Ｌ／ｍであってよい。気相の１つの部分が１つの注入オリフィスを通って注入されたとき、そして気相の別の部分が別の注入オリフィスを通って注入されたとき、前記気相の流量は前記注入された気相の種々の部分の流量の和に等しい。

図示されていない一変更形態において、処理チャンバは少なくとも３つの同軸的な処理ゾーンを画定することによって、少なくとも３つの層から形成された被膜を形成する。

図３に示された本発明の変更形の装置１０の場合、複数の注入チャネル１８０ａがオリフィス８０ａを通って第１ゾーン４ａ内へ開いている。それぞれの注入チャネル１８０ａは、第１長手方向軸線Ｘ₁に対して平行でない注入方向（注入チャネル１８０ａのうちの１つに対して符号Ｄ₁が付けられている）に沿って第１ゾーン４ａ内へ第１気相１１ｃを注入するように形成されている。上述のように、このような特徴は、第１気相１１ａによる第１ゾーン４ａの区分の充填を改善するのに役立ち、これにより糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのにも役立つ。図示の例では、第１注入方向Ｄ₁は、第１長手方向軸線Ｘ₁と３０°〜６０°の角度α₁を成す。同様に、装置１０は、オリフィス８０ｅを通って第２ゾーン４ｂ内へ開いた複数の注入チャネル１８０ｂを有している。それぞれの注入チャネル１８０ｂは、第２長手方向軸線Ｘ₂に対して平行でない注入方向（注入チャネル１８０ｂのうちの１つに対して符号Ｄ₂が付けられている）に沿って第２ゾーン４ｂ内へ第２気相１２ｃを注入するように形成されている。上述のように、このような特徴は、第２気相１２ｃによる第２ゾーン４ｂの区分の充填を改善するのに役立ち、これにより糸上に形成された堆積物の品質をさらに改善するのにも役立つ。図示の例では、注入方向Ｄ₂は、第２長手方向軸線Ｘ₂と３０°〜６０°の角度α₂を成す。

それぞれの注入チャネルが、処理気相の一部だけが処理ゾーンの長手方向軸線に対して非ゼロ角度を成して前記処理ゾーン内へ注入されるのを可能にするような注入チャネルを装置が有していても、これは本発明の範囲を超えない。

図４に示された本発明の変更形の装置１００の場合、第１ゾーン４０ａが第２ゾーン４０上に重ね合わされている。第１ゾーン４０ａと第２ゾーン４０ｂとは壁５０によって分離されている。処理チャンバ４０は壁７０によって画定されている。図４に示された例では、その長手方向軸線Ｘ₁に対して垂直な断面で見て、第１ゾーン４ａはほぼ方形の形状を有している。第２ゾーン４ｂも、その長手方向軸線Ｘ₂に対して垂直な断面で見てほぼ方形の形状を有している。第１及び第２ゾーンの区分が他の形状を有していても、これは本発明の範囲を超えない。図５に示されているように、コンベヤ６０は、プーリ第１集合６０ａと、プーリ第２集合６０ｂと、プーリ第３集合６０ｃとを有している。プーリ第１集合６０ａ及びプーリ第２集合６０ｂは、第１ゾーン４０ａを通して糸を搬送するように形成されている。プーリ第２集合６０ｂ及びプーリ第３集合６０ｃは、第２ゾーン４０ａを通して糸を搬送するように形成されている。

コンベヤシステム６０は、糸２が処理チャンバ４０を２回連続して通過するように形成されている。図示の例では、第１集合及び第２集合のプーリによって搬送された糸２は、第１ゾーン４０ａを通って一度目の通過を行うことから出発し、そして次いで、第２集合及び第３集合のプーリによって搬送された糸２は、第２ゾーン４０ｂを通って二度目の通過を行う。図５に示された例では、第２処理ゾーン４０ｂの長手方向軸線Ｘ₂は、第１処理ゾーン４０ａの長手方向軸線Ｘ₁に対して平行である。第１処理ゾーンの長手方向軸線が、第２処理ゾーンの長手方向軸線と非ゼロ角度を成していても、これは本発明の範囲を超えない。

例
図１に示されたタイプの処理チャンバを通って移動する複数の糸上に、窒化ホウ素及び炭化ケイ素から成る二層インターフェイズ被膜を蒸着によって堆積させた。糸はセラミック材料から成る炭素糸であった（ＳｉＣ又はＳｉ−Ｃ−Ｏ糸、例えば供給元Nippon CarbonからのNicalon（登録商標）、Hi-Nicalon（登録商標）、又はHi-Nicalon（登録商標）タイプＳ糸）。第１処理ゾーン４ａ内へ第１処理気相を注入し、そして第２処理ゾーン４ｂ内へ第２処理気相を注入した。外周壁７の直径は０．５ｍであり、内周壁５の直径は０．４５ｍであった。第１及び第２処理ゾーン内の糸の移動速度値は１分当たり１００ミリメートル（ｍｍ／ｍｉｎ）で課した。加熱長さ（すなわちサセプタの長さ）は５００ｍｍであった。内周壁５は、厚さが０．００２ｍｍに等しい酸化インジウムスズ（赤外線を反射する材料）から成る層で覆った。

（第１気相と関連して）第１処理ゾーン４ａ内で蒸着を行うために、
温度：１１００℃、
係数アルファ（ＮＨ₃の体積流量をＢＣｌ₃の体積流量によって割り算した比に相当）：１．３、
係数ベータ（Ｈ₂の体積流量をＢＣｌ₃の体積流量及びＮＨ₃の体積流量で割り算した比に相当）：１、
全圧０．２キロパスカル（ｋＰａ）、
滞留時間８７ミリ秒（ｍｓ）、及び
処理期間：３００分、のパラメータを課した。

より正確に言えば、第１処理相に関しては、
Ｈ₂：１．６９ Ｌ／ｍｉｎ、
ＮＨ₂：０．９５ Ｌ／ｍｉｎ、
ＢＣｌ₃：０．７３ Ｌ／ｍｉｎ、
合計：３．３８ Ｌ／ｍｉｎ、の流量を課した。

（第２気相と関連して）第２処理ゾーン４ｂ内で蒸着を行うために、
温度：１０００℃、
係数アルファ（Ｈ₂の体積流量をＭＴＳの体積流量によって割り算した比に相当）：８、
全圧：１００ｋＰａ、
滞留時間２０００ｍｓ、及び
処理期間：３００分、のパラメータを課した。

より正確に言えば、第２処理相に関しては、
Ｈ₂：３．２ Ｌ／ｍｉｎ、
ＭＴＳ：０．４ Ｌ／ｍｉｎの流量を課した。

これらの処理条件は、総厚が約３００ｎｍの、窒化ホウ素と炭化ケイ素とから成る二層インターフェイズ被膜を得ることを可能にする。

「．．．〜．．．の（lying in the range … to …）」という用語は、限界値を含むものとして理解されるべきである。

Claims (15)

1. 蒸着法によって１つ又は２つ以上の糸（２）を被覆する装置（１；１０；１００）であって、前記装置（１；１０；１００）は、
   処理チャンバ（４；４０）であって、前記処理チャンバ（４；４０）が少なくとも第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）と第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）とを画定しており、前記第１処理ゾーン内及び前記第２処理ゾーン内で、少なくとも１つの糸（２）が、蒸着法を実施することによって被覆されるようになっており、前記第１処理ゾーンと前記第２処理ゾーンとが壁（５；５０）によって分離されており、前記第１処理ゾーンが前記第２処理ゾーンを取り囲んでいる、処理チャンバ（４；４０）と、
   前記少なくとも１つの糸（２）を、前記第１処理ゾーン及び前記第２処理ゾーン（４ａ；４ｂ；４０ａ；４０ｂ）を通して搬送するように形成されたコンベヤシステム（６；６０）と、
   前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）内へ第１処理気相を注入するように形成された第１インジェクタ装置と、前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）から残留第１気相（１１ｄ）を除去するように形成された第１除去装置と、
   前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）内へ第２処理気相を注入するように形成された第２インジェクタ装置と、前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）から残留第２気相（１２ｄ）を除去するように形成された第２除去装置と、を少なくとも含む、装置（１；１０；１００）。
2. 前記第１処理ゾーン（４ａ）が第１長手方向軸線（Ｘ₁）に沿って延びており、そして少なくとも第１注入チャネル（１８０ａ）が前記第１処理ゾーン（４ａ）内へ開いており、前記第１注入チャネル（１８０ａ）が、前記第１長手方向軸線（Ｘ₁）に対して平行でない第１注入方向（Ｄ₁）に沿って前記第１処理ゾーン（４ａ）内へ前記第１処理気相の少なくとも一部を注入するように形成されている、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記第１注入方向（Ｄ₁）が、前記第１長手方向軸線（Ｘ₁）と３０°〜６０°の角度（α₁）を成す、請求項２に記載の装置（１０）。
4. 前記第２処理ゾーン（４ｂ）が第２長手方向軸線（Ｘ₂）に沿って延びており、そして少なくとも１つの第２注入チャネル（１８０ｂ）が前記第２処理ゾーン（４ｂ）内へ開いており、前記第２注入チャネル（１８０ｂ）が、前記第２長手方向軸線（Ｘ₂）に対して平行でない注入方向（Ｄ₂）に沿って前記第２処理ゾーン（４ｂ）内へ前記第２処理気相の少なくとも一部を注入するように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（１０）。
5. 前記第２注入方向（Ｄ₂）が、前記第２長手方向軸線（Ｘ₂）と３０°〜６０°の角度（α₂）を成す、請求項４に記載の装置（１０）。
6. 前記第１処理ゾーン（４ａ）が第１長手方向軸線（Ｘ₁）に沿って延びており、そして前記第１インジェクタ装置が、前記第１処理ゾーン（４ａ）内へ開いた注入オリフィス（８ａ；８ｂ）を備えており、前記注入オリフィス（８ａ；８ｂ）は前記第１長手方向軸線（Ｘ₁）に沿ってずらされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１）。
7. 前記第２処理ゾーン（４ｂ）が第２長手方向軸線（Ｘ₂）に沿って延びており、そして前記第２インジェクタ装置が、前記第２処理ゾーン（４ｂ）内へ開いた注入オリフィス（８ｄ；８ｅ）を備えており、前記注入オリフィス（８ｄ；８ｅ）は前記第２長手方向軸線（Ｘ₂）に沿ってずらされている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１）。
8. 前記壁が、赤外線を反射する層で被覆されており、前記層が、１０００ｎｍ〜８０００ｎｍの波長にわたって５％〜５０％の平均反射係数を備えている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置（１；１０；１００）。
9. 前記コンベヤシステム（６；６０）が、前記少なくとも１つの糸（２）の、前記処理チャンバ（４；４０）を通って移動する速度を調節するためのエレメントを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置（１；１０；１００）。
10. 前記第２処理ゾーン（４ｂ）が第２長手方向軸線（Ｘ₂）に沿って延びており、前記コンベヤシステム（６）が複数のガイドエレメント集合（６ａ；６ｂ；６ｃ）を有しており、前記複数のガイドエレメント集合が、前記第２長手方向軸線（Ｘ₂）の周りで環状に位置決めされていて、処理するための前記糸（２）を前記第１処理ゾーン（４ａ）及び前記第２処理ゾーン（４ａ；４ｂ）のそれぞれのゾーン内で周状に位置決めするように形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置（１；１０）。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置（１；１０；１００）を使用して、蒸着法によって１つ又は２つ以上の糸（２）を被覆する方法であって、前記方法が、
    前記第１処理気相を前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）内へ注入し、そして前記第２処理気相を前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）内へ注入する工程と、
    前記コンベヤシステム（６；６０）によって、前記処理チャンバ（４；４０）を通して少なくとも１つの糸（２）を搬送し、この搬送中において、
    それぞれ前記第１処理気相又は前記第２処理気相から蒸着によって前記少なくとも１つの糸上に第１層を形成するように、前記少なくとも１つの糸が前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）又は前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）を通過し、次いで、
    それぞれ前記第２処理気相又は前記第１処理気相から蒸着によって前記第１層上に第２層を形成するように、前記第１層で被覆された前記少なくとも１つの糸が前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）又は前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）を通過する工程と、
    前記第１処理ゾーン（４ａ；４０ａ）から残留第１気相（１１ｄ）を、また前記第２処理ゾーン（４ｂ；４０ｂ）から残留第２気相（１２ｄ）を除去する工程とを少なくとも含む、方法。
12. 前記少なくとも１つの糸（２）が、前記処理チャンバ（４；４０）を通って、前記コンベヤシステム（６；６０）によって連続的に搬送される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１層及び／又は第２層が、化学蒸着によって、又は反応化学蒸着によって形成される、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記第１層及び第２層のそれぞれの層がインターフェイズ被膜層を含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 複合材料部品を製作する方法であって、前記方法が、
    少なくとも請求項１４に記載の方法を実施することによって、インターフェイズ被膜で複数の糸を被覆する工程と、
    こうして前記インターフェイズ被膜で被覆された糸に１つ又は２つ以上のテキスタイル作業を少なくとも施すことによって、繊維プリフォームを形成する工程と、
    複合材料部品を得るために、前記繊維プリフォームをマトリックスで緻密化する工程とを少なくとも含む、方法。

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