JPH06263568A - 炭素系材料の耐酸化性改良法 - Google Patents

炭素系材料の耐酸化性改良法

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JPH06263568A
JPH06263568A JP5045413A JP4541393A JPH06263568A JP H06263568 A JPH06263568 A JP H06263568A JP 5045413 A JP5045413 A JP 5045413A JP 4541393 A JP4541393 A JP 4541393A JP H06263568 A JPH06263568 A JP H06263568A
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graphite
graphite material
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carbon
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Kimio Fujii
貴美夫 藤井
Masami Shindo
雅美 新藤
Hisashi Imai
久 今井
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 炭素系材料であるＳｉＣ／Ｃ複合材料の耐酸
化性を改良する方法を提供する。 【構成】 粉末状のＳｉＯを不活性雰囲気中で約１３０
０℃に加熱して気化させ、この気化物を黒鉛材料と１３
００〜１４００℃の温度において接触させて下記の反応
により黒鉛材料の表面及び細孔内においてＳｉＣを形成
させる。 ＳｉＯ（気体）＋２Ｃ（固体）＝ＳｉＣ（固体）＋ＣＯ
（気体） この反応により、ＳｉＣの濃度が黒鉛材料の表面から内
部に向かって減少し、ＳｉＣ／Ｃの傾斜組成層を有する
黒鉛材料を形成し、更にその表面をＣＶＤ法又はＰＶＤ
法で処理することによりその表面にＳｉＣ被覆を形成さ
せて、完全なＳｉＣ／Ｃ傾斜組成層を有する黒鉛材料を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭素系材料の耐酸化性改
良に関する方法であって、耐酸化性を受け持つＳｉＣが
炭素系材料の表面から内部に向かって濃度勾配を有し、
熱サイクル等によっても剥離しにくいＳｉＣ／Ｃ層を、
ガス状の一酸化ケイ素（ＳｉＯ）と炭素系材料の化学反
応及び汎用の方法によるＳｉＣ被覆を組合せて作成する
ことを特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素系材料は、その優れた核特
性、高温特性から原子力を始めとする広範な分野で使用
されている。しかし、酸化性雰囲気の高温域において耐
酸化性が低いため、その使用には限界があった。そし
て、炭素系材料の耐酸化性の改良には、一般的に炭化珪
素等の表面被覆が考えられるが、熱サイクル、熱衝撃付
加時に被覆層と素材の界面に応力が生じ、被覆層が剥離
することがあった。
【０００３】又、従来、耐酸化性の改良にはＰＶＤ又は
ＣＶＤ法による各種セラミックス被覆が用いられてき
た。このような被覆の場合には、熱サイクル等による被
覆層の剥離を防止するため被覆層と基材の炭素系材料の
熱膨張係数を配慮しなければならない。そこで、例え
ば、市販のＳｉＣ被覆黒鉛材料を例にとれば黒鉛はＳｉ
Ｃの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する黒鉛を基材と
して選定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法で被覆した
場合、被覆層と基材の間に明確な界面が存在し両者の熱
膨張係数が異なれば、昇温・降温時、特に急激な熱サイ
クル等によって界面に熱応力が発生し被覆層が基材から
剥離する可能性がある。本発明はかかる欠陥を改善する
ための方法である。
【０００５】このために、表面層と基材の炭素系材料の
間に明確な界面が存在しない、即ち、応力が発生しにく
い傾斜機能材料（ＦＧＭ）に着目し、炭化珪素と炭素の
傾斜機能材料（ＳｉＣ／Ｃ）、即ち高性能耐酸化性炭素
系材料の開発が必要となった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は被覆層であるＳ
ｉＣの濃度を炭素系材料の表面から内部に向かって減少
させること、即ちＳｉＣ／Ｃの比が連続的に変化してい
く傾斜組成化によってＳｉＣ層と基地の炭素系材料の間
に明確な界面を存在させず応力集中を起りにくくするた
めの方法である。
【０００７】ＳｉＣ／Ｃの傾斜組成化された炭素系材料
は、その基材と同様に多孔質材料であることには変わり
なく、依然として多くの反応表面積を有しているため
に、耐酸化性の改良効果に限界があることから、この材
料の表面に更にＳｉＣをＰＶＤ法又はＣＶＤ法を使用し
て被覆を施した。
【０００８】
【作用】本発明において作成したＳｉＣ／Ｃ傾斜組成層
を有する炭素系材料においては、炭素系材料の熱膨張係
数を気にすることなく熱サイクル下等においても安定な
耐酸化性が期待できる。
【０００９】
【実施例】本発明の１実施例を図で説明する。図１は、
本発明のＳｉＣ／Ｃの傾斜組成を有する黒鉛材料（Ｓｉ
Ｃ傾斜組成黒鉛）と単にＳｉＣを汎用の方法で被覆した
だけの黒鉛材料（ＳｉＣ被覆黒鉛）の断面のＳｉの分布
状態及びその結果に基づいたＳｉＣの濃度変化を概念的
に示したものである。
【００１０】ＳｉＣ傾斜組成黒鉛の作成は、第１段階と
して、粉末状のＳｉＯを不活性雰囲気中で約１３００℃
に加熱することによって気化させ、１３００〜１４００
℃で炭素と表面及び細孔内で以下の反応により炭素系材
料の表面及び内部にＳｉＣを形成させる。
【００１１】ＳｉＯ（気体）＋２Ｃ（固体）＝ＳｉＣ
（固体）＋ＣＯ（気体）…… の反応によってＳｉＣの濃度が表面から内部に向かっ
て減少する、即ちＳｉＣ／Ｃの傾斜組成を有する炭素系
材料を作成する。第２段階として、更にその表面にＣＶ
Ｄ又はＰＶＤ法を使用してＳｉＣを被覆することによっ
て完全なＳｉＣ／Ｃ傾斜組成層を有する炭素系材料が完
成する。
【００１２】図１は、本発明によって作成したＳｉＣ傾
斜組成黒鉛とＳｉＣ被覆黒鉛の断面におけるＳｉの分布
状態及びその結果に基づいた概念的なＳｉＣの濃度変化
である。ＳｉＣ被覆黒鉛に比較して本発明のＳｉＣ傾斜
組成黒鉛はＳｉＣ層と基材の黒鉛の間に明確な界面が存
在しないのがわかる。
【００１３】図２は、ＳｉＣ傾斜組成黒鉛とＳｉＣ被覆
黒鉛の熱サイクル試験（大気中で２０℃／秒で１０００
℃まで昇温し、その温度で５分間保持後約２０℃の純水
中に落下させる。）下の健全性を確認するため各サイク
ル後に８００℃の大気中で１時間の等温加熱後の重量減
少率を熱サイクル数及び等温加熱時間の関数としてまと
めたものである。熱サイクルで被覆層に亀裂が発生する
か被覆層が剥離すれば基材の黒鉛が酸化されて急激な重
量減少を示すが、ＳｉＣ傾斜組成黒鉛はＳｉＣ被覆黒鉛
に比較して格段に安定であることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によって作成したＳｉＣ傾斜組成
黒鉛は、高温の大気中でも完全な耐酸化性を示すことは
もちろんのこと、厳しい熱サイクル条件下でもＳｉＣ被
覆黒鉛に比較して被覆層は格段に安定な特性を示す（図
２参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により得られたＳｉＣ／Ｃ傾斜組
成層を有する黒鉛材料、及びＳｉＣを汎用の方法で被覆
しただけの黒鉛材料中におけるＳｉＣの濃度分布を表す
図である。
【図２】本発明の方法により得られたＳｉＣ／Ｃ傾斜組
成層を有する黒鉛材料、及びＳｉＣを汎用の方法で被覆
しただけの黒鉛材料の熱サイクル試験後の等温加熱にお
ける重量減少曲線を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス状の一酸化ケイ素（ＳｉＯ）と炭素
    系材料の化学反応及び物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学気相
    蒸着（ＣＶＤ）法での炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆の組合
    せによるＳｉＣ／Ｃ傾斜組成層の作成方法。
JP5045413A 1993-03-05 1993-03-05 炭素系材料の耐酸化性改良法 Pending JPH06263568A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000319080A (ja) * 1999-05-07 2000-11-21 Tokai Carbon Co Ltd 炭化珪素被覆黒鉛部材
JP2010236717A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Ube Ind Ltd 坩堝とその製造方法、それを用いた窒化ケイ素粉末製造方法
WO2011027756A1 (ja) 2009-09-04 2011-03-10 東洋炭素株式会社 炭化ケイ素被覆炭素基材の製造方法及び炭化ケイ素被覆炭素基材並びに炭化ケイ素炭素複合焼結体、セラミックス被覆炭化ケイ素炭素複合焼結体及び炭化ケイ素炭素複合焼結体の製造方法
JPWO2016121642A1 (ja) * 2015-01-29 2017-08-31 イビデン株式会社 ＳｉＣ被覆炭素複合材

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056072A1 (de) * 2004-11-15 2006-05-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren zur Herstellung eines Karbidkeramikmaterials mit definiertem gradierten Phasenverteilungsprofil, Karbidkeramikmaterial und Bauteil
AT504908B1 (de) * 2007-03-29 2008-09-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichtetes werkzeug
CN103280581A (zh) * 2013-05-20 2013-09-04 中国科学院过程工程研究所 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0412078A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Tokai Carbon Co Ltd 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法
JPH0426576A (ja) * 1990-05-21 1992-01-29 Toshiba Ceramics Co Ltd 炭化けい素被覆炭素製品及びその製造方法
JPH0648872A (ja) * 1992-07-28 1994-02-22 Tokai Carbon Co Ltd 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1081558A (en) * 1975-10-24 1980-07-15 Joseph D. Heaps Method for dip-coating ceramic with molten silicon
DE2739258C2 (de) * 1977-08-31 1985-06-20 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen Verfahren zur Aufbringung einer Siliciumcarbid und Siliciumnitrid enthaltenden Schutzschicht auf Kohlenstofformkörper

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0412078A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Tokai Carbon Co Ltd 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法
JPH0426576A (ja) * 1990-05-21 1992-01-29 Toshiba Ceramics Co Ltd 炭化けい素被覆炭素製品及びその製造方法
JPH0648872A (ja) * 1992-07-28 1994-02-22 Tokai Carbon Co Ltd 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000319080A (ja) * 1999-05-07 2000-11-21 Tokai Carbon Co Ltd 炭化珪素被覆黒鉛部材
JP2010236717A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Ube Ind Ltd 坩堝とその製造方法、それを用いた窒化ケイ素粉末製造方法
WO2011027756A1 (ja) 2009-09-04 2011-03-10 東洋炭素株式会社 炭化ケイ素被覆炭素基材の製造方法及び炭化ケイ素被覆炭素基材並びに炭化ケイ素炭素複合焼結体、セラミックス被覆炭化ケイ素炭素複合焼結体及び炭化ケイ素炭素複合焼結体の製造方法
US9085493B2 (en) 2009-09-04 2015-07-21 Toyo Tanso Co., Ltd. Process for production of silicon-carbide-coated carbon base material, silicon-carbide-coated carbon base material, sintered (silicon carbide)-carbon complex, ceramic-coated sintered (silicon carbide)-carbon complex, and process for production of sintered (silicon carbide)-carbon complex
JPWO2016121642A1 (ja) * 2015-01-29 2017-08-31 イビデン株式会社 ＳｉＣ被覆炭素複合材
CN107207373A (zh) * 2015-01-29 2017-09-26 揖斐电株式会社 SiC被覆碳复合材料
US10294163B2 (en) 2015-01-29 2019-05-21 Ibiden Co., Ltd. SiC-coated carbon composite material

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