JPH05148018A - 耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法 - Google Patents
耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法Info
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- JPH05148018A JPH05148018A JP3337706A JP33770691A JPH05148018A JP H05148018 A JPH05148018 A JP H05148018A JP 3337706 A JP3337706 A JP 3337706A JP 33770691 A JP33770691 A JP 33770691A JP H05148018 A JPH05148018 A JP H05148018A
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- 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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5057—Carbides
- C04B41/5059—Silicon carbide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １回のパルスＣＶＩ処理により高温酸化雰囲
気下で優れた酸化抵抗性を発揮し、熱サイクルに対して
層間剥離や亀裂を発生しないＳｉＣの連続被着層を形成
しえる耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法を提供す
る。 【構成】 炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合成
形し、硬化および焼成炭化して得られる気孔率５〜20％
の炭素繊維強化炭素材を基材とする。該基材を減圧系内
に保持し、 900〜1100℃の温度に加熱しながらハロゲン
化有機珪素化合物と水素を間欠的に充填して還元熱分解
反応させるパルスＣＶＩ法により、アモルファス質また
は微細多結晶質のＳｉＣを基材の気孔組織内部および表
面に連続的な被着層として形成する。
気下で優れた酸化抵抗性を発揮し、熱サイクルに対して
層間剥離や亀裂を発生しないＳｉＣの連続被着層を形成
しえる耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法を提供す
る。 【構成】 炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合成
形し、硬化および焼成炭化して得られる気孔率５〜20％
の炭素繊維強化炭素材を基材とする。該基材を減圧系内
に保持し、 900〜1100℃の温度に加熱しながらハロゲン
化有機珪素化合物と水素を間欠的に充填して還元熱分解
反応させるパルスＣＶＩ法により、アモルファス質また
は微細多結晶質のＳｉＣを基材の気孔組織内部および表
面に連続的な被着層として形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温酸化雰囲気下にお
いて高度の酸化抵抗性を発揮する耐酸化性炭素繊維強化
炭素材（以下「Ｃ／Ｃ材」という）の製造方法に関す
る。
いて高度の酸化抵抗性を発揮する耐酸化性炭素繊維強化
炭素材（以下「Ｃ／Ｃ材」という）の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｃ／Ｃ材は、卓越した比強度、比弾性率
を有するうえに優れた耐熱性および化学的安定性を備え
ているため、航空宇宙用をはじめ多くの分野で構造材料
として有用されている。ところが、この材料には易酸化
性という炭素材固有の材質的な欠点があり、これが汎用
性を阻害する最大のネックとなっている。このため、Ｃ
／Ｃ材の表面に耐酸化性の被覆を施して改質化する試み
がなされており、例えばＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックス系物質によって被覆処
理する方法が提案されているが、これらのうちＳｉＣ以
外の被覆層では使用時の熱サイクル過程で被覆界面に層
間剥離や亀裂が生じ、酸化の進行を十分に阻止する機能
が発揮されない。したがって、実用性の面からはＳｉＣ
層による耐酸化性被覆が最も優れている。
を有するうえに優れた耐熱性および化学的安定性を備え
ているため、航空宇宙用をはじめ多くの分野で構造材料
として有用されている。ところが、この材料には易酸化
性という炭素材固有の材質的な欠点があり、これが汎用
性を阻害する最大のネックとなっている。このため、Ｃ
／Ｃ材の表面に耐酸化性の被覆を施して改質化する試み
がなされており、例えばＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックス系物質によって被覆処
理する方法が提案されているが、これらのうちＳｉＣ以
外の被覆層では使用時の熱サイクル過程で被覆界面に層
間剥離や亀裂が生じ、酸化の進行を十分に阻止する機能
が発揮されない。したがって、実用性の面からはＳｉＣ
層による耐酸化性被覆が最も優れている。
【０００３】従来、Ｃ／Ｃ基材の表面にＳｉＣの被覆を
施す方法として、気相反応により生成するＳｉＣを直接
沈着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、基材の炭
素を反応源に利用して珪素成分と反応させることにより
ＳｉＣに転化させるコンバージョン法が知られている。
ところが、前者のＣＶＤ法を適用して形成したＳｉＣ被
覆層は、基材との界面が明確に分離している関係で、熱
衝撃を与えると相互の熱膨張差によって層間剥離現象が
起こり易く、高温域での十分な耐酸化性は望めない。こ
れに対し、後者のコンバージョン法による場合には基材
の表層部が連続組織としてＳｉＣ層を形成する傾斜機能
材質となるため界面剥離を生じることはないが、ＣＶＤ
法に比べて緻密性に劣るうえ、反応時、被覆層に微小な
クラックが発生する問題がある。
施す方法として、気相反応により生成するＳｉＣを直接
沈着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、基材の炭
素を反応源に利用して珪素成分と反応させることにより
ＳｉＣに転化させるコンバージョン法が知られている。
ところが、前者のＣＶＤ法を適用して形成したＳｉＣ被
覆層は、基材との界面が明確に分離している関係で、熱
衝撃を与えると相互の熱膨張差によって層間剥離現象が
起こり易く、高温域での十分な耐酸化性は望めない。こ
れに対し、後者のコンバージョン法による場合には基材
の表層部が連続組織としてＳｉＣ層を形成する傾斜機能
材質となるため界面剥離を生じることはないが、ＣＶＤ
法に比べて緻密性に劣るうえ、反応時、被覆層に微小な
クラックが発生する問題がある。
【０００４】このような問題点の解消を図るため、本発
明者らは既にＣ／Ｃ基材面にＳｉＯ接触によるコンバー
ジョン法で第１のＳｉＣ被膜を形成し、さらにその表面
をアモルファスＳｉＣが析出するような条件でＣＶＤ法
による第２のＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特
願平２−114872号) 、更にこれを改良して基材に対する
第２の被覆層を減圧加熱下でハロゲン化有機珪素化合物
を間欠的に充填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法を
用いてＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特願平２
−150640号) を開発した。
明者らは既にＣ／Ｃ基材面にＳｉＯ接触によるコンバー
ジョン法で第１のＳｉＣ被膜を形成し、さらにその表面
をアモルファスＳｉＣが析出するような条件でＣＶＤ法
による第２のＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特
願平２−114872号) 、更にこれを改良して基材に対する
第２の被覆層を減圧加熱下でハロゲン化有機珪素化合物
を間欠的に充填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法を
用いてＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特願平２
−150640号) を開発した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
先行技術では２段階の被覆処理を必要とするため工程が
煩雑となり、工業的な手段としては問題があった。本発
明者は１段階処理により同等効果を示すＣ／Ｃ材の耐酸
化被覆技術について研究を重ねた結果、一定範囲の気孔
率を有するＣ／Ｃ材を基材として特定条件のパルスＣＶ
Ｉ法でＳｉＣを気相析出させると基材の気孔組織内部を
含めた表面にＳｉＣが円滑かつ連続層として浸透および
被着し、熱サイクルに際して層間剥離や亀裂の発生が効
果的に抑制し得ることを実験的に確認した。
先行技術では２段階の被覆処理を必要とするため工程が
煩雑となり、工業的な手段としては問題があった。本発
明者は１段階処理により同等効果を示すＣ／Ｃ材の耐酸
化被覆技術について研究を重ねた結果、一定範囲の気孔
率を有するＣ／Ｃ材を基材として特定条件のパルスＣＶ
Ｉ法でＳｉＣを気相析出させると基材の気孔組織内部を
含めた表面にＳｉＣが円滑かつ連続層として浸透および
被着し、熱サイクルに際して層間剥離や亀裂の発生が効
果的に抑制し得ることを実験的に確認した。
【０００６】本発明は前記の解明に基づいて開発された
もので、その目的は１回のパルスＣＶＩ処理により高温
酸化雰囲気下で優れた酸化抵抗性を発揮し、熱サイクル
に対して層間剥離や亀裂を発生しないＳｉＣの連続被着
層を形成することができる耐酸化性Ｃ／Ｃ材の製造方法
を提供することにある。
もので、その目的は１回のパルスＣＶＩ処理により高温
酸化雰囲気下で優れた酸化抵抗性を発揮し、熱サイクル
に対して層間剥離や亀裂を発生しないＳｉＣの連続被着
層を形成することができる耐酸化性Ｃ／Ｃ材の製造方法
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による耐酸化性Ｃ／Ｃ材の製造方法は、炭素
繊維をマトリックス樹脂とともに複合成形し硬化および
焼成炭化処理して得られる気孔率５〜20％のＣ／Ｃ材を
基材とし、該基材を減圧系内に保持し 900〜1100℃の温
度に加熱しながらハロゲン化有機珪素化合物を間欠的に
充填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法により、アモ
ルファス質もしくは微細多結晶質のＳｉＣを基材の気孔
組織内部および表面に連続的な被着層として形成するこ
とを構成上の特徴とする。
めの本発明による耐酸化性Ｃ／Ｃ材の製造方法は、炭素
繊維をマトリックス樹脂とともに複合成形し硬化および
焼成炭化処理して得られる気孔率５〜20％のＣ／Ｃ材を
基材とし、該基材を減圧系内に保持し 900〜1100℃の温
度に加熱しながらハロゲン化有機珪素化合物を間欠的に
充填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法により、アモ
ルファス質もしくは微細多結晶質のＳｉＣを基材の気孔
組織内部および表面に連続的な被着層として形成するこ
とを構成上の特徴とする。
【０００８】基材となるＣ／Ｃ材は、炭素繊維の織布、
フエルト、トウなどの強化繊維に炭化残留率の高いマト
リックス樹脂液を含浸または塗布して積層成形したの
ち、硬化および焼成炭化処理する常用の方法で製造され
たものが使用され、特に材料の限定はない。したがっ
て、通常、強化材の炭素繊維にはポリアクリロニトリル
系、レーヨン系、ピッチ系など各種のものが、またマト
リックス樹脂としてフェノール系、フラン系その他炭化
性の良好な液状熱硬化性樹脂を用いたものが対象とな
る。
フエルト、トウなどの強化繊維に炭化残留率の高いマト
リックス樹脂液を含浸または塗布して積層成形したの
ち、硬化および焼成炭化処理する常用の方法で製造され
たものが使用され、特に材料の限定はない。したがっ
て、通常、強化材の炭素繊維にはポリアクリロニトリル
系、レーヨン系、ピッチ系など各種のものが、またマト
リックス樹脂としてフェノール系、フラン系その他炭化
性の良好な液状熱硬化性樹脂を用いたものが対象とな
る。
【０００９】しかし、Ｃ／Ｃ基材の組織として気孔率５
〜20％、より好ましくは10〜20％範囲にある比較的多孔
質のものを選定する必要がある。この要件は、可及的に
緻密組織のＣ／Ｃ材を基材とするためにＣ／Ｃ材に樹脂
含浸と炭化処理を反復することが好適とされていた従来
技術と大きく異なる点で、本発明の場合には寧ろ再度の
樹脂含浸や炭化処理を施さないか、処理回数を少なくし
て前記範囲の気孔率組織に調整したものを基材とする。
Ｃ／Ｃ基材の気孔率が５％未満の組織では、析出ＳｉＣ
が気孔内に充填される度合が少なくなって組織内部の耐
酸化性が付与されないうえ表面のＳｉＣ被覆層との結合
性が弱化して亀裂の発生が多くなる。また、20％を越え
る気孔率では組織内部にＳｉＣが入り過ぎて逆にＣ／Ｃ
材の強度低下を招く。
〜20％、より好ましくは10〜20％範囲にある比較的多孔
質のものを選定する必要がある。この要件は、可及的に
緻密組織のＣ／Ｃ材を基材とするためにＣ／Ｃ材に樹脂
含浸と炭化処理を反復することが好適とされていた従来
技術と大きく異なる点で、本発明の場合には寧ろ再度の
樹脂含浸や炭化処理を施さないか、処理回数を少なくし
て前記範囲の気孔率組織に調整したものを基材とする。
Ｃ／Ｃ基材の気孔率が５％未満の組織では、析出ＳｉＣ
が気孔内に充填される度合が少なくなって組織内部の耐
酸化性が付与されないうえ表面のＳｉＣ被覆層との結合
性が弱化して亀裂の発生が多くなる。また、20％を越え
る気孔率では組織内部にＳｉＣが入り過ぎて逆にＣ／Ｃ
材の強度低下を招く。
【００１０】上記のＣ／Ｃ基材には、パルスＣＶＩ法に
よって気相析出したＳｉＣを沈着する。この操作は、ハ
ロゲン化有機珪素化合物を水素ガスに同伴させながら反
応室内に充填し、系内で加熱されているＣ／Ｃ基材にガ
ス状態で接触させる操作を短周期で間欠的に反復する工
程でおこなわれる。ハロゲン化有機珪素化合物には、例
えばトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)、トリクロロフ
ェニルシラン(C6H5SiCl3) 、ジクロロメチルシラン(CH3
SiHCl2) 、ジクロロジメチルシラン〔(CH3)2SiCl2 〕、
クロロトリメチルシラン〔(CH3)3SiCl〕等が用いられ、
条件としては、反応室系内を減圧状態に保ち、Ｃ／Ｃ基
材の加熱温度を 900〜1100℃の範囲に設定する。加熱温
度が 900℃未満であるとＳｉＣ気相析出が円滑に進行せ
ず、1300℃を上廻ると析出するＳｉＣが結晶化して酸化
対抗性が低下する。
よって気相析出したＳｉＣを沈着する。この操作は、ハ
ロゲン化有機珪素化合物を水素ガスに同伴させながら反
応室内に充填し、系内で加熱されているＣ／Ｃ基材にガ
ス状態で接触させる操作を短周期で間欠的に反復する工
程でおこなわれる。ハロゲン化有機珪素化合物には、例
えばトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)、トリクロロフ
ェニルシラン(C6H5SiCl3) 、ジクロロメチルシラン(CH3
SiHCl2) 、ジクロロジメチルシラン〔(CH3)2SiCl2 〕、
クロロトリメチルシラン〔(CH3)3SiCl〕等が用いられ、
条件としては、反応室系内を減圧状態に保ち、Ｃ／Ｃ基
材の加熱温度を 900〜1100℃の範囲に設定する。加熱温
度が 900℃未満であるとＳｉＣ気相析出が円滑に進行せ
ず、1300℃を上廻ると析出するＳｉＣが結晶化して酸化
対抗性が低下する。
【００１１】上記の条件を適用してパルスＣＶＩ処理を
おこなうことにより、アモルファス質もしくは微細多結
晶質のＳｉＣがＣ／Ｃ基材の気孔組織内部に充填される
とともに表面に被覆層として形成され、これら気孔内部
のＳｉＣと被覆層を形成するＳｉＣとが連続的な被着層
として一体結合した複合組織および被覆形態となる。
おこなうことにより、アモルファス質もしくは微細多結
晶質のＳｉＣがＣ／Ｃ基材の気孔組織内部に充填される
とともに表面に被覆層として形成され、これら気孔内部
のＳｉＣと被覆層を形成するＳｉＣとが連続的な被着層
として一体結合した複合組織および被覆形態となる。
【００１２】
【作用】パルスＣＶＩによれば、原料ガスの供給および
真空引きするパルスを連続するため、周期毎に飽和度の
高い原料ガスがＣ／Ｃ基材と接触する。このため、Ｃ／
Ｃ基材が適度な気孔を有する組織である場合には、円滑
にその気孔内部に侵入してＳｉＣを析出し緻密な状態で
被着充填する。引き続きパルスＣＶＩを継続すると、前
記の気孔内部に充填されたＳｉＣと連続した状態でＣ／
Ｃ基材表面にＳｉＣの被覆層が形成される。したがっ
て、熱衝撃に対して極めて強固で層間剥離を生じないＳ
ｉＣ被覆層となる。
真空引きするパルスを連続するため、周期毎に飽和度の
高い原料ガスがＣ／Ｃ基材と接触する。このため、Ｃ／
Ｃ基材が適度な気孔を有する組織である場合には、円滑
にその気孔内部に侵入してＳｉＣを析出し緻密な状態で
被着充填する。引き続きパルスＣＶＩを継続すると、前
記の気孔内部に充填されたＳｉＣと連続した状態でＣ／
Ｃ基材表面にＳｉＣの被覆層が形成される。したがっ
て、熱衝撃に対して極めて強固で層間剥離を生じないＳ
ｉＣ被覆層となる。
【００１３】また、形成されるＳｉＣはパルスＣＶＩの
条件設定により微細で緻密なアモルファス質もしくは多
結晶質の性状を有しているため、亀裂が発生し難く、か
つ被覆層からの酸素侵入を十分に阻止する機能を営む。
仮にＳｉＣ被覆層に多少の亀裂が発生しても、気孔組織
内部に充填されたＳｉＣが組織への酸化進行を緩和する
作用をなし、このため全体的な耐酸化性は効果的に向上
する。
条件設定により微細で緻密なアモルファス質もしくは多
結晶質の性状を有しているため、亀裂が発生し難く、か
つ被覆層からの酸素侵入を十分に阻止する機能を営む。
仮にＳｉＣ被覆層に多少の亀裂が発生しても、気孔組織
内部に充填されたＳｉＣが組織への酸化進行を緩和する
作用をなし、このため全体的な耐酸化性は効果的に向上
する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
明する。
【００１５】実施例１〜３、比較例１ ポリアクリロニトリル系高弾性タイプの平織炭素繊維布
をフェノール樹脂初期縮合物〔大日本インキ工業（株）
製、Ｐ5900〕からなるマトリックス樹脂液に浸漬して含
浸処理したのち、１４枚積層してモールドに入れて加熱
温度110 ℃、適用圧力20kg/cm2の条件で成形し、炭素繊
維のＶｆが60％の複合成形体を得た。該複合成形体を 2
50℃の温度に加熱して完全に硬化したのち、窒素雰囲気
に保持された焼成炉に移し、５℃/hr の昇温速度で1000
℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
をフェノール樹脂初期縮合物〔大日本インキ工業（株）
製、Ｐ5900〕からなるマトリックス樹脂液に浸漬して含
浸処理したのち、１４枚積層してモールドに入れて加熱
温度110 ℃、適用圧力20kg/cm2の条件で成形し、炭素繊
維のＶｆが60％の複合成形体を得た。該複合成形体を 2
50℃の温度に加熱して完全に硬化したのち、窒素雰囲気
に保持された焼成炉に移し、５℃/hr の昇温速度で1000
℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
【００１６】ついで、得られたＣ／Ｃ材にフラン樹脂液
〔住友デュレズ（株）製、FR16470,ＰＴＳ１％配合〕を
１時間真空含浸したのち、８kg/cm2の空気加圧下に５時
間保持した。含浸後のＣ／Ｃ材を大気中で24時間風乾
し、50〜250 ℃の温度で３日間乾燥し、引き続き上記の
同一条件で焼成炭化処理を施した。この含浸・炭化処理
を回数を変えて実施し、気孔率の異なる組織のＣ／Ｃ材
を形成した。
〔住友デュレズ（株）製、FR16470,ＰＴＳ１％配合〕を
１時間真空含浸したのち、８kg/cm2の空気加圧下に５時
間保持した。含浸後のＣ／Ｃ材を大気中で24時間風乾
し、50〜250 ℃の温度で３日間乾燥し、引き続き上記の
同一条件で焼成炭化処理を施した。この含浸・炭化処理
を回数を変えて実施し、気孔率の異なる組織のＣ／Ｃ材
を形成した。
【００１７】上記の各Ｃ／Ｃ材を窒素ガス雰囲気に保持
された電気炉に入れ、50℃/hr の昇温速度で2000℃まで
加熱した。得られた各Ｃ／Ｃ材の気孔率は、15％（含浸
・炭化処理０回）、８％（含浸・炭化処理１回）、５％
（含浸・炭化処理２回）および３％（含浸・炭化処理３
回）であった。
された電気炉に入れ、50℃/hr の昇温速度で2000℃まで
加熱した。得られた各Ｃ／Ｃ材の気孔率は、15％（含浸
・炭化処理０回）、８％（含浸・炭化処理１回）、５％
（含浸・炭化処理２回）および３％（含浸・炭化処理３
回）であった。
【００１８】このようにて作製した二次元配向型のＣ／
Ｃ基材をパルスＣＶＩ装置のムライト質反応管内に設置
し、管内をＡｒガスで十分に置換したのち高周波誘導加
熱によりＣ／Ｃ基材の温度を1000℃に上昇した。つい
で、真空ポンプにより反応管内を２秒で２Torr以下に減
圧し、直ちにトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)とＨ2
の混合ガス（モル比５：100)を１秒間で720Torr になる
ように導入し１秒間保持した。この管内減圧、反応ガス
導入および保持の操作を 10000回繰り返し、アモルファ
ス質または微細多結晶質のＳｉＣを沈着させた。この際
Ｃ／Ｃ基材に析出したＳｉＣ量と表面に形成れたＳｉＣ
被覆層の膜厚を、Ｃ／Ｃ基材の気孔率および析出条件と
対比させて表１に示した。
Ｃ基材をパルスＣＶＩ装置のムライト質反応管内に設置
し、管内をＡｒガスで十分に置換したのち高周波誘導加
熱によりＣ／Ｃ基材の温度を1000℃に上昇した。つい
で、真空ポンプにより反応管内を２秒で２Torr以下に減
圧し、直ちにトリクロロメチルシラン(CH3SiCl3)とＨ2
の混合ガス（モル比５：100)を１秒間で720Torr になる
ように導入し１秒間保持した。この管内減圧、反応ガス
導入および保持の操作を 10000回繰り返し、アモルファ
ス質または微細多結晶質のＳｉＣを沈着させた。この際
Ｃ／Ｃ基材に析出したＳｉＣ量と表面に形成れたＳｉＣ
被覆層の膜厚を、Ｃ／Ｃ基材の気孔率および析出条件と
対比させて表１に示した。
【００１９】上記のようにして耐酸化処理を施したＣ／
Ｃ基材を大気雰囲気に保持された電気炉に入れ、1500℃
の温度に30分保持したのち常温まで自然冷却した。この
工程10回反復しておこない、熱サイクルによるＣ／Ｃ基
材の酸化による重量減少率とＳｉＣ皮膜の状況を測定観
察した。その結果を表１に併せて示した。
Ｃ基材を大気雰囲気に保持された電気炉に入れ、1500℃
の温度に30分保持したのち常温まで自然冷却した。この
工程10回反復しておこない、熱サイクルによるＣ／Ｃ基
材の酸化による重量減少率とＳｉＣ皮膜の状況を測定観
察した。その結果を表１に併せて示した。
【００２０】比較例２〜５ 実施例１〜４、比較例１のＣ／Ｃ基材につき、処理温度
を1300℃に変えたほかは全て同一条件のパルスＣＶＩを
適用してＳｉＣを沈着させた。得られた各耐酸化性Ｃ／
Ｃ材の耐酸化性の評価結果を表１に併載した。
を1300℃に変えたほかは全て同一条件のパルスＣＶＩを
適用してＳｉＣを沈着させた。得られた各耐酸化性Ｃ／
Ｃ材の耐酸化性の評価結果を表１に併載した。
【００２１】比較例６〜９ 実施例１〜３、比較例１で作製したＣ／Ｃ基材を常圧に
保持された反応管に設置し、1000℃に加熱したのちトリ
クロロメチルシラン(CH3SiCl3)とＨ2 の混合反応ガス(
モル比５：100)を導入する通常のＣＶＤ処理によりＳｉ
Ｃ被膜を形成した。このようにしてＳｉＣ被覆形成した
Ｃ／Ｃ基材につき実施例１の熱サイクル温度条件を1300
℃に変えて耐酸化性の評価をおこない、結果を表１に併
載した。
保持された反応管に設置し、1000℃に加熱したのちトリ
クロロメチルシラン(CH3SiCl3)とＨ2 の混合反応ガス(
モル比５：100)を導入する通常のＣＶＤ処理によりＳｉ
Ｃ被膜を形成した。このようにしてＳｉＣ被覆形成した
Ｃ／Ｃ基材につき実施例１の熱サイクル温度条件を1300
℃に変えて耐酸化性の評価をおこない、結果を表１に併
載した。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１の結果から、本発明の要件を満たす実
施例１〜３は優れた耐酸化性を示し、ＳｉＣ皮膜の状況
も僅かに微小クラックが認められる程度であった。これ
に対し、Ｃ／Ｃ基材の気孔率が５％を下廻る比較例１、
1100℃を越える処理温度でパルスＣＶＩを施した比較例
２〜５では耐酸化性が低下し、ＳｉＣ被覆層の状態も劣
化する。また通常のＣＶＤ法を適用した比較例６〜９
は、著しく高い酸化重量減を示した。
施例１〜３は優れた耐酸化性を示し、ＳｉＣ皮膜の状況
も僅かに微小クラックが認められる程度であった。これ
に対し、Ｃ／Ｃ基材の気孔率が５％を下廻る比較例１、
1100℃を越える処理温度でパルスＣＶＩを施した比較例
２〜５では耐酸化性が低下し、ＳｉＣ被覆層の状態も劣
化する。また通常のＣＶＤ法を適用した比較例６〜９
は、著しく高い酸化重量減を示した。
【００２４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に従えば一定範囲
の気孔率を有するＣ／Ｃ基材に特定条件のパルスＣＶＩ
でＳｉＣを気相析出させる１段階の被着処理を介して熱
サイクル時の層間剥離や亀裂が発生することのない高度
の耐酸化性を備える炭素繊維強化炭素材を工業的に製造
することが可能となる。したがって、製造されるＣ／Ｃ
材は、高温酸化雰囲気の過酷な条件に晒される構造部材
用途に適用して安定性能の確保、耐久寿命の延長化など
の効果が発揮される。
の気孔率を有するＣ／Ｃ基材に特定条件のパルスＣＶＩ
でＳｉＣを気相析出させる１段階の被着処理を介して熱
サイクル時の層間剥離や亀裂が発生することのない高度
の耐酸化性を備える炭素繊維強化炭素材を工業的に製造
することが可能となる。したがって、製造されるＣ／Ｃ
材は、高温酸化雰囲気の過酷な条件に晒される構造部材
用途に適用して安定性能の確保、耐久寿命の延長化など
の効果が発揮される。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複
合成形し硬化および焼成炭化処理して得られる気孔率５
〜20％の炭素繊維強化炭素材を基材とし、該基材を減圧
系内に保持し 900〜1100℃の温度に加熱しながらハロゲ
ン化有機珪素化合物を間欠的に充填して還元熱分解反応
させるパルスＣＶＩ法により、アモルファス質もしくは
微細多結晶質のＳｉＣを基材の気孔組織内部および表面
に連続的な被着層として形成することを特徴とする耐酸
化性炭素繊維強化炭素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337706A JPH05148018A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337706A JPH05148018A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148018A true JPH05148018A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18311196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337706A Pending JPH05148018A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 耐酸化性炭素繊維強化炭素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148018A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015107888A (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 信越化学工業株式会社 | 炭素繊維強化炭素複合材 |
| US10167549B2 (en) | 2014-02-17 | 2019-01-01 | Ihi Corporation | Heat-resistant composite material production method and production device |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3337706A patent/JPH05148018A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015107888A (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 信越化学工業株式会社 | 炭素繊維強化炭素複合材 |
| US10167549B2 (en) | 2014-02-17 | 2019-01-01 | Ihi Corporation | Heat-resistant composite material production method and production device |
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