JPH0676265B2 - 表面被覆炭素材料の製造方法 - Google Patents
表面被覆炭素材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0676265B2 JPH0676265B2 JP2261660A JP26166090A JPH0676265B2 JP H0676265 B2 JPH0676265 B2 JP H0676265B2 JP 2261660 A JP2261660 A JP 2261660A JP 26166090 A JP26166090 A JP 26166090A JP H0676265 B2 JPH0676265 B2 JP H0676265B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon material
- laser
- spraying
- coated
- plasma
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、炭素材料の表面を改質して、耐酸化性、耐摩
耗性等の特性を向上し、航空宇宙分野、機械分野等へ適
用可能な炭素材料を得るための表面被覆炭素材料の製造
方法に関するものである。
耗性等の特性を向上し、航空宇宙分野、機械分野等へ適
用可能な炭素材料を得るための表面被覆炭素材料の製造
方法に関するものである。
［従来の技術］ 炭素材料は、非酸化性雰囲気では最も耐熱性の大きな材
料であるため、ホットプレス型、熱遮蔽材、原子炉内壁
等の高温部材として広く用いられている。
料であるため、ホットプレス型、熱遮蔽材、原子炉内壁
等の高温部材として広く用いられている。
しかし、酸化性雰囲気下では、500℃程度の低温から急
速に酸化され、炭素材料の持つ優れた特性は発揮されな
い。
速に酸化され、炭素材料の持つ優れた特性は発揮されな
い。
ところで、1300℃を越える高温下で室温と同程度の強度
を維持する材料は、炭素材料以外に存在しないため、炭
素材料の耐酸化性を改善することは、タービンブレー
ド、宇宙往還機用主構造材、ロケットエンジンノズル
等、その使用範囲を飛躍的に広げ、周辺技術の革新に寄
与するところが極めて大である。
を維持する材料は、炭素材料以外に存在しないため、炭
素材料の耐酸化性を改善することは、タービンブレー
ド、宇宙往還機用主構造材、ロケットエンジンノズル
等、その使用範囲を飛躍的に広げ、周辺技術の革新に寄
与するところが極めて大である。
従来、この炭素材料の耐酸化性を改善するために、種々
の方法が検討され、実用に供されてきた。その中で、化
学気相蒸着法（以下、CVD法という。）によるセラミッ
ク被覆は、最も一般的に行われている方法の一つであ
り、各種化合物を被覆することができる。しかし、この
方法では、大型部材に均一に被覆することが困難であ
り、例えば1mを越える材料への被覆は、設備の制約上ほ
とんど行えない。また、成膜に時間がかかる、厚膜皮膜
の形成は困難であるなど、欠点が多かった。
の方法が検討され、実用に供されてきた。その中で、化
学気相蒸着法（以下、CVD法という。）によるセラミッ
ク被覆は、最も一般的に行われている方法の一つであ
り、各種化合物を被覆することができる。しかし、この
方法では、大型部材に均一に被覆することが困難であ
り、例えば1mを越える材料への被覆は、設備の制約上ほ
とんど行えない。また、成膜に時間がかかる、厚膜皮膜
の形成は困難であるなど、欠点が多かった。
上記CVD法と並んで最も一般的に行われている方法に
は、プラズマ溶射法がある。この方法では、母材が大き
なものでも溶射可能なことが、前述のCVD法と比べた場
合の利点であるが、通常の溶射法では母材の温度が数百
度程度にしか達せず、溶射皮膜と母材間の反応が進行し
ないため、密着性の良好な耐酸化皮膜が得られない。減
圧非酸化雰囲気であれば、母材を高温に加熱することが
可能になるが、この場合、プラズマの速度が速く、溶射
粉末が充分に溶解しきれないまま母材上に到達するた
め、緻密な皮膜が得られず、また非導電性の高融点材料
であるThO2などでは、プラズマの電気的エネルギーを付
与しにくいため、溶射は困難である。
は、プラズマ溶射法がある。この方法では、母材が大き
なものでも溶射可能なことが、前述のCVD法と比べた場
合の利点であるが、通常の溶射法では母材の温度が数百
度程度にしか達せず、溶射皮膜と母材間の反応が進行し
ないため、密着性の良好な耐酸化皮膜が得られない。減
圧非酸化雰囲気であれば、母材を高温に加熱することが
可能になるが、この場合、プラズマの速度が速く、溶射
粉末が充分に溶解しきれないまま母材上に到達するた
め、緻密な皮膜が得られず、また非導電性の高融点材料
であるThO2などでは、プラズマの電気的エネルギーを付
与しにくいため、溶射は困難である。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、表面被覆炭素材料の製造に際
し、母材である炭素材料を適切に加熱することにより、
その母材と溶射皮膜の界面での反応を有効に促進させ、
それによって炭素材料に対する密着力が大きくかつ緻密
な皮膜を形成可能にした技術を得ることにある。
し、母材である炭素材料を適切に加熱することにより、
その母材と溶射皮膜の界面での反応を有効に促進させ、
それによって炭素材料に対する密着力が大きくかつ緻密
な皮膜を形成可能にした技術を得ることにある。
［課題を解決するための手段、作用］ 上記課題を解決するための本発明の方法は、炭素材料の
表面に、減圧下で高融点金属もしくはその炭素物をプラ
ズマ溶射すると同時にレーザ照射を行い、その被覆を行
うことを特徴とするものである。
表面に、減圧下で高融点金属もしくはその炭素物をプラ
ズマ溶射すると同時にレーザ照射を行い、その被覆を行
うことを特徴とするものである。
上記方法によって得られた被覆炭素材料の上には、プラ
ズマ溶射、レーザ照射、またはプラズマ溶射と同時のレ
ーザ照射により金属シリサイドを被覆することができ、
さらに、その被覆炭素材料の上に、断熱性を有する酸化
物皮膜または耐エロージョン・コロージョン皮膜を被覆
することができる。
ズマ溶射、レーザ照射、またはプラズマ溶射と同時のレ
ーザ照射により金属シリサイドを被覆することができ、
さらに、その被覆炭素材料の上に、断熱性を有する酸化
物皮膜または耐エロージョン・コロージョン皮膜を被覆
することができる。
上記方法において、高融点金属もしくはその炭化物とし
ては、Mo,W,MoxCyまたはWCの中から選ばれた少なくとも
一種以上の材料を用いることができ、また、金属シリサ
イドとしては、MoSi2またはWSi2を用いることができ
る。さらに、断熱性を有する酸化物皮膜または耐エロー
ジョン・コロージョン皮膜としては、ZrO2，HfO2，Al2O
3,MgO及びThO2の中から選ばれた単一または複数の材料
を用いることができる。
ては、Mo,W,MoxCyまたはWCの中から選ばれた少なくとも
一種以上の材料を用いることができ、また、金属シリサ
イドとしては、MoSi2またはWSi2を用いることができ
る。さらに、断熱性を有する酸化物皮膜または耐エロー
ジョン・コロージョン皮膜としては、ZrO2，HfO2，Al2O
3,MgO及びThO2の中から選ばれた単一または複数の材料
を用いることができる。
本発明の方法についてさらに具体的に説明すると、先
ず、本発明において用いることのできる炭素材料は、一
般炭素材料、等方性炭素材料等の特殊炭素材料、炭素繊
維強化炭素複合材料等、種々のものから用途に応じて選
択することができる。その中でも、炭素繊維強化炭素複
合材料（以下、C/Cコンポジットと略す。）は、高温強
度に特に優れているため、高温下における構造材として
極めて好ましい。
ず、本発明において用いることのできる炭素材料は、一
般炭素材料、等方性炭素材料等の特殊炭素材料、炭素繊
維強化炭素複合材料等、種々のものから用途に応じて選
択することができる。その中でも、炭素繊維強化炭素複
合材料（以下、C/Cコンポジットと略す。）は、高温強
度に特に優れているため、高温下における構造材として
極めて好ましい。
炭素材料上に耐酸化性に優れた皮膜を被覆する前には、
予め該炭素材料に予熱処理を施すのが望ましい。この予
熱工程は、炭素材料表面の吸着水やその他の不純物を除
去し、かつ炭素材料の表面温度を上昇させることによ
り、高融点金属もしくはその炭化物との反応性を向上さ
せるためのもので、通常は炭素材料を1000℃以上に加熱
することにより行われる。
予め該炭素材料に予熱処理を施すのが望ましい。この予
熱工程は、炭素材料表面の吸着水やその他の不純物を除
去し、かつ炭素材料の表面温度を上昇させることによ
り、高融点金属もしくはその炭化物との反応性を向上さ
せるためのもので、通常は炭素材料を1000℃以上に加熱
することにより行われる。
本発明においては、炭素材料上の第一層目、すなわち熱
応力緩和層としての高融点金属もしくはその炭化物の被
覆は、レーザ・プラズマハイブリッド溶射法によって行
うことに特徴がある。
応力緩和層としての高融点金属もしくはその炭化物の被
覆は、レーザ・プラズマハイブリッド溶射法によって行
うことに特徴がある。
ここで、レーザ・プラズマハイブリッド溶射法とは、母
材となる炭素材料へのプラズマ溶射と同時に、レーザ、
特に炭素材料に極めて大きな吸収率を持つ炭素ガスレー
ザ等を母材に照射し、高融点金属もしくはその炭化物を
溶射と同時に炭素材料と反応させ、皮膜の密着性を図ろ
うとするものである。
材となる炭素材料へのプラズマ溶射と同時に、レーザ、
特に炭素材料に極めて大きな吸収率を持つ炭素ガスレー
ザ等を母材に照射し、高融点金属もしくはその炭化物を
溶射と同時に炭素材料と反応させ、皮膜の密着性を図ろ
うとするものである。
このレーザ・プラズマハイブリッド溶射においては、レ
ーザとして、高出力レーザ、特に炭素材料に極めて大き
な吸収率を持つ炭酸ガスレーザ等を用い、減圧下でハイ
ブリッド溶射する。この場合に、レーザ出力は2kw以
上、、さらに好ましくは3kw以上とし、減圧下、好まし
くは500mmHg以下、さらに好ましくは350mmHg以下にする
のがよい。
ーザとして、高出力レーザ、特に炭素材料に極めて大き
な吸収率を持つ炭酸ガスレーザ等を用い、減圧下でハイ
ブリッド溶射する。この場合に、レーザ出力は2kw以
上、、さらに好ましくは3kw以上とし、減圧下、好まし
くは500mmHg以下、さらに好ましくは350mmHg以下にする
のがよい。
この方法によれば、レーザの持つ高エネルギーを利用し
て、プラズマだけでは溶解しきれない高融点金属もしく
はその炭化物を完全に溶解することができ、しかもレー
ザにより炭素材料自身も加熱されて超高温になるため、
両者間の反応も容易に進行し、密着性の高い被覆皮膜を
形成することができる。
て、プラズマだけでは溶解しきれない高融点金属もしく
はその炭化物を完全に溶解することができ、しかもレー
ザにより炭素材料自身も加熱されて超高温になるため、
両者間の反応も容易に進行し、密着性の高い被覆皮膜を
形成することができる。
この方法によって炭素材料上に高融点金属もしくはその
炭化物の皮膜を形成した場合には、炭素材料とその皮膜
間に新規な炭化物の反応層を生じるために、皮膜の密着
性を著しく向上させることができる。すなわち、レーザ
・プラズマハイブリッド溶射法によれば、炭素材料の内
部に１から500μｍの反応層を生じさせることができ、
それによって、高融点金属もしくはその炭化物の密着性
を向上させることができる。
炭化物の皮膜を形成した場合には、炭素材料とその皮膜
間に新規な炭化物の反応層を生じるために、皮膜の密着
性を著しく向上させることができる。すなわち、レーザ
・プラズマハイブリッド溶射法によれば、炭素材料の内
部に１から500μｍの反応層を生じさせることができ、
それによって、高融点金属もしくはその炭化物の密着性
を向上させることができる。
このレーザ・プラズマハイブリッド溶射法では、プラズ
マ溶射により新たな原料粉末が常に供給されており、溶
射材料と炭素材料間の反応が途切れることなく行われる
ため、前記反応層の層厚を自由に制御できる。さらに、
この方法によれば、レーザの出力、原料粉末の供給量等
の調整により、前記反応層を傾斜組成にすることも可能
であるために、皮膜の密着性向上効果は大きい。
マ溶射により新たな原料粉末が常に供給されており、溶
射材料と炭素材料間の反応が途切れることなく行われる
ため、前記反応層の層厚を自由に制御できる。さらに、
この方法によれば、レーザの出力、原料粉末の供給量等
の調整により、前記反応層を傾斜組成にすることも可能
であるために、皮膜の密着性向上効果は大きい。
また、この工程では、高温で母材の炭素と反応し、炭化
物をつくり大きな密着力が得られる材料で、且つ使用温
度では炭化物の生成が起こりにくく、且つ炭素を透過し
にくい高融点金属もしくはその炭化物を用いる必要があ
る。本発明においては、特に炭化物生成自由エネルギー
の大きく、しかも高融点金属であるMo,W、またはそれら
の炭化物であるMoxCy,WCの中から選ばれた少なくとも一
種以上の材料が好適に用いられる。すなわち、低融点材
料の場合には、使用温度に加熱したときに溶融して熱応
力緩和層としての役目を果たさず、低温で炭化物を形成
し易い材料の場合には、炭化による体積膨張のため皮膜
の剥離が生じ易くなる。また、自由エルギーの小さい材
料は、炭化反応が進行し易くなるため、好ましくない。
物をつくり大きな密着力が得られる材料で、且つ使用温
度では炭化物の生成が起こりにくく、且つ炭素を透過し
にくい高融点金属もしくはその炭化物を用いる必要があ
る。本発明においては、特に炭化物生成自由エネルギー
の大きく、しかも高融点金属であるMo,W、またはそれら
の炭化物であるMoxCy,WCの中から選ばれた少なくとも一
種以上の材料が好適に用いられる。すなわち、低融点材
料の場合には、使用温度に加熱したときに溶融して熱応
力緩和層としての役目を果たさず、低温で炭化物を形成
し易い材料の場合には、炭化による体積膨張のため皮膜
の剥離が生じ易くなる。また、自由エルギーの小さい材
料は、炭化反応が進行し易くなるため、好ましくない。
第一層の膜厚は、10〜300μｍであることが好ましい。
すなわち、膜厚が10μｍに満たさない場合は、熱応力緩
和層としての機能が期待できず、逆に膜厚が300μｍを
越えると、一度被着された皮膜がレーザ・プラズマ溶射
のエネルギーにより破壊されるからである。
すなわち、膜厚が10μｍに満たさない場合は、熱応力緩
和層としての機能が期待できず、逆に膜厚が300μｍを
越えると、一度被着された皮膜がレーザ・プラズマ溶射
のエネルギーにより破壊されるからである。
第一層は、炭素材料に対して以下に説明する第二層皮を
被覆しようとする場合に、その密着性を改善することを
主目的として被覆するものであり、この皮膜の形成には
大きな意義がある。
被覆しようとする場合に、その密着性を改善することを
主目的として被覆するものであり、この皮膜の形成には
大きな意義がある。
第二層としては、以下に詳細に説明する金属シリサイド
ばかりでなく、例えば、Al-Mg合金、あるいはCu,TiC,W
C,Fe等を用いることもできる。ここで、Al-Mg合金やCu
を被覆した場合、その材料は反射鏡等として用いるのに
適し、またTiC,WC,Fe等を被覆した場合には耐摩耗性等
の特性を有する工作機械部品として有効に利用すること
ができる。
ばかりでなく、例えば、Al-Mg合金、あるいはCu,TiC,W
C,Fe等を用いることもできる。ここで、Al-Mg合金やCu
を被覆した場合、その材料は反射鏡等として用いるのに
適し、またTiC,WC,Fe等を被覆した場合には耐摩耗性等
の特性を有する工作機械部品として有効に利用すること
ができる。
第二層目として被覆するのに好適な金属シリサイドは、
レーザ・プラズマハイブリッド溶射、プラズマ溶射また
はレーザ溶射により被着すればよい。この層は、母材や
第一層が易酸化性材料であるため、酸素の拡散を防止す
るために有効である。さらに詳述すれば、この層に酸素
が到達すると、金属シリサイド中のSiが酸素と反応して
SiO2となり、このSiO2層が酸素の拡散を防止するのであ
る。
レーザ・プラズマハイブリッド溶射、プラズマ溶射また
はレーザ溶射により被着すればよい。この層は、母材や
第一層が易酸化性材料であるため、酸素の拡散を防止す
るために有効である。さらに詳述すれば、この層に酸素
が到達すると、金属シリサイド中のSiが酸素と反応して
SiO2となり、このSiO2層が酸素の拡散を防止するのであ
る。
金属シリサイドとしては、MoSi2またはWSi2を用いるこ
とが好ましい。すなわち、第一層の熱応力緩和層がMo,W
及びその炭化物であるため、それらとの親和性において
上記MoSi2またはWSi2が好ましいのである。
とが好ましい。すなわち、第一層の熱応力緩和層がMo,W
及びその炭化物であるため、それらとの親和性において
上記MoSi2またはWSi2が好ましいのである。
この皮膜は、第一層との密着力が大きいため、減圧プラ
ズマ溶射のみで皮膜の作製は可能であるが、緻密性を要
求される場合には、レーザ・プラズマハイブリッド溶射
法が好ましい。
ズマ溶射のみで皮膜の作製は可能であるが、緻密性を要
求される場合には、レーザ・プラズマハイブリッド溶射
法が好ましい。
第二層目の膜厚は、50〜300μｍが好ましい。すなわ
ち、50μｍ以下であれば、繰り返し使用によりすぐに消
耗してしまうためであり、逆に300μｍを越えると、緻
密な皮膜のため割れが発生し易くなるからである。
ち、50μｍ以下であれば、繰り返し使用によりすぐに消
耗してしまうためであり、逆に300μｍを越えると、緻
密な皮膜のため割れが発生し易くなるからである。
本発明においては、第三層目にレーザ・プラズマハイブ
リッド溶射またはプラズマ溶射により熱遮蔽皮膜として
の酸化膜を被覆する。この層は、雰囲気温度が急激に変
化した場合、下層各層間の熱応力が急激に増加すること
を防止するために設けるものである。そのため、熱伝導
率の低い材料を用いることが好ましい。本発明では、Zr
O2，HfO2，Al2O3,MgO及びThO2が好適に用いられる。
リッド溶射またはプラズマ溶射により熱遮蔽皮膜として
の酸化膜を被覆する。この層は、雰囲気温度が急激に変
化した場合、下層各層間の熱応力が急激に増加すること
を防止するために設けるものである。そのため、熱伝導
率の低い材料を用いることが好ましい。本発明では、Zr
O2，HfO2，Al2O3,MgO及びThO2が好適に用いられる。
第三層目は、レーザ・プラズマハイブリッド溶射により
緻密化することもできるが、ThO2以外はプラズマ溶射単
独で皮膜を形成して多孔質化することにより、熱伝導率
が低い膜を得ることもできる。ただし、この場合でも下
層との密着性を大きくするために、一部レーザ・プラズ
マハイブリッド溶射を行うことが好ましい。
緻密化することもできるが、ThO2以外はプラズマ溶射単
独で皮膜を形成して多孔質化することにより、熱伝導率
が低い膜を得ることもできる。ただし、この場合でも下
層との密着性を大きくするために、一部レーザ・プラズ
マハイブリッド溶射を行うことが好ましい。
第三層目の膜厚は、300〜1000μｍの範囲が好ましい。3
00μｍより薄いと、断熱材としての特性が満足されず、
1000μｍを越えると皮膜の熱応力が大きくなりすぎ、剥
離を促進するからである。
00μｍより薄いと、断熱材としての特性が満足されず、
1000μｍを越えると皮膜の熱応力が大きくなりすぎ、剥
離を促進するからである。
第三層にThO2を用いていない場合に必要に応じて被着さ
れる第四層目は、レーザ・プラズマハイブリッド溶射に
よるThO2層である。プラズマ溶射では、温度が低く、溶
射粉末が短時間しか加熱されないため、高強度な皮膜の
作製が困難である。逆に、炭酸ガスレーザ等の赤外線レ
ーザは、酸化物に極めてよく吸収される波長であり、ま
たエネルギー密度が大きいために短時間でThO2を溶解で
きる温度まで加熱でき、そのためハイブリッド溶射が有
効である。
れる第四層目は、レーザ・プラズマハイブリッド溶射に
よるThO2層である。プラズマ溶射では、温度が低く、溶
射粉末が短時間しか加熱されないため、高強度な皮膜の
作製が困難である。逆に、炭酸ガスレーザ等の赤外線レ
ーザは、酸化物に極めてよく吸収される波長であり、ま
たエネルギー密度が大きいために短時間でThO2を溶解で
きる温度まで加熱でき、そのためハイブリッド溶射が有
効である。
なお、1500℃以上の酸化雰囲気下では、酸化物層を透過
する酸素量が大きいため、第二層である酸素バリヤー層
（金属シリサイド層）の寿命が短くなる。このような雰
囲気で長時間使用する場合、第二層と第三層間にPt,Ir,
Rh等の酸化物を作らず、酸素を透過しにくい皮膜をレー
ザ・プラズマハイブリッド溶射法、電気化学メッキ法等
によって被覆することができる。
する酸素量が大きいため、第二層である酸素バリヤー層
（金属シリサイド層）の寿命が短くなる。このような雰
囲気で長時間使用する場合、第二層と第三層間にPt,Ir,
Rh等の酸化物を作らず、酸素を透過しにくい皮膜をレー
ザ・プラズマハイブリッド溶射法、電気化学メッキ法等
によって被覆することができる。
以上の方法によって、耐酸化性に優れた炭素材料を製造
することができる。
することができる。
特に、上述した皮膜の形成にレーザ・プラズマハイブリ
ッド溶射を用いると、レーザのもつ高エネルギー、レー
ザ・プラズマハイブリッド溶射により完全に溶融した溶
射材料が絶えず供給される等の理由により、第一層皮膜
形成と同時に、炭素材料の内部方向へ前記高融点金属も
しくはその炭化物との反応層が生じ、しかもその反応層
の性状（密度、厚さ、傾斜組成の有無）をレーザ出力、
原料粉末の供給量等の調整により自由に制御することが
できる。また、レーザを用いた溶射法では、他の溶射法
と異なり、溶射粉末を完全に溶解した上で、被覆が行え
るため、緻密な皮膜を作製することが可能になる。
ッド溶射を用いると、レーザのもつ高エネルギー、レー
ザ・プラズマハイブリッド溶射により完全に溶融した溶
射材料が絶えず供給される等の理由により、第一層皮膜
形成と同時に、炭素材料の内部方向へ前記高融点金属も
しくはその炭化物との反応層が生じ、しかもその反応層
の性状（密度、厚さ、傾斜組成の有無）をレーザ出力、
原料粉末の供給量等の調整により自由に制御することが
できる。また、レーザを用いた溶射法では、他の溶射法
と異なり、溶射粉末を完全に溶解した上で、被覆が行え
るため、緻密な皮膜を作製することが可能になる。
［実施例］ 《実施例１》 等方性黒鉛をレーザ・プラズマハイブリッド溶射用真空
チャンバーに入れ、0.1Torrになるまで減圧した。0.1To
rrで約５分保持後、この等方性黒鉛の表面を炭酸ガスレ
ーザで赤熱（3000℃以上）するまで予熱して、不純物除
去等の前処理を行った。この時のレーザ出力は3kwであ
った。この後、非酸化性雰囲気を保持したまま、W,Mo,W
Cを上記炭素材料上にレーザ・プラズマハイブリッド溶
射により被覆した。レーザ出力は3kw、プラズマ溶射出
力は800Aとした。
チャンバーに入れ、0.1Torrになるまで減圧した。0.1To
rrで約５分保持後、この等方性黒鉛の表面を炭酸ガスレ
ーザで赤熱（3000℃以上）するまで予熱して、不純物除
去等の前処理を行った。この時のレーザ出力は3kwであ
った。この後、非酸化性雰囲気を保持したまま、W,Mo,W
Cを上記炭素材料上にレーザ・プラズマハイブリッド溶
射により被覆した。レーザ出力は3kw、プラズマ溶射出
力は800Aとした。
得られた材料について不活性雰囲気下で加熱試験を行
い、皮膜の剥離の有無を調べた。その結果を表１に示
す。以下の各表中の○印は剥離の無いことを示してい
る。
い、皮膜の剥離の有無を調べた。その結果を表１に示
す。以下の各表中の○印は剥離の無いことを示してい
る。
表 １ 温 度 1000℃ 1500℃ 保持時間(Hr) 12 ２ Ｗ被覆黒鉛 ○ ○ Mo被覆黒鉛 ○ ○ WC被覆黒鉛 ○ ○ 《比較例１》 実施例１において用いたのと同様の等方性黒鉛を真空チ
ャンバーに入れ、0.1Torrで約５分保持後、この等方性
黒鉛の表面を炭酸ガスレーザで赤熱するまで予熱して、
不純物除去等の前処理を行った。この時のレーザ出力は
3kwであった。この後、真空チャンバーにArを導入し、1
00Torrの圧力で、W,Moを炭素材料上にプラズマ溶射によ
り被覆した。また、WCについては、300Torrの圧力で同
様にプラズマ溶射により被覆した。プラズマ溶射出力は
800Aとした。
ャンバーに入れ、0.1Torrで約５分保持後、この等方性
黒鉛の表面を炭酸ガスレーザで赤熱するまで予熱して、
不純物除去等の前処理を行った。この時のレーザ出力は
3kwであった。この後、真空チャンバーにArを導入し、1
00Torrの圧力で、W,Moを炭素材料上にプラズマ溶射によ
り被覆した。また、WCについては、300Torrの圧力で同
様にプラズマ溶射により被覆した。プラズマ溶射出力は
800Aとした。
得られた溶射皮膜の状態を表２に示す。
《比較例２》 溶射圧力を100Torrにした以外はすべて比較例１のと同
様の条件で、WCを等方性黒鉛上に被覆したが、WCが十分
に溶融しなかったため、炭素材料のエロージョンが生
じ、皮膜の形成も認められなかった。
様の条件で、WCを等方性黒鉛上に被覆したが、WCが十分
に溶融しなかったため、炭素材料のエロージョンが生
じ、皮膜の形成も認められなかった。
《実施例２》 実施例１によって第一層皮膜を形成したW,Mo及びWC被覆
黒鉛を、第一層皮膜の形成に用いた真空チャンバーに入
れ、0.1Torrになるまで真空ポンプで減圧した。その
後、Arガスを導入して、真空チャンバー内を300Torrに
保持し、前記試料にそれぞれMoSi2をプラズマ溶射によ
り被覆した。プラズマ溶射時の出力は800Aとした。
黒鉛を、第一層皮膜の形成に用いた真空チャンバーに入
れ、0.1Torrになるまで真空ポンプで減圧した。その
後、Arガスを導入して、真空チャンバー内を300Torrに
保持し、前記試料にそれぞれMoSi2をプラズマ溶射によ
り被覆した。プラズマ溶射時の出力は800Aとした。
得られた試料について、不活性雰囲気下で加熱試験を行
い、皮膜の剥離の有無を調べた。その結果を表３に示
す。
い、皮膜の剥離の有無を調べた。その結果を表３に示
す。
《実施例３》 MoSi2を被覆する場合にレーザ・プラズマハイブリッド
溶射法を用いた以外は、実施例２と同様の条件で、炭素
材料上に皮膜を形成した。レーザ・プラズマハイブリッ
ド溶射によるMoSi2被覆において、レーザ出力は2kw、プ
ラズマ溶射出力は800Aとした。
溶射法を用いた以外は、実施例２と同様の条件で、炭素
材料上に皮膜を形成した。レーザ・プラズマハイブリッ
ド溶射によるMoSi2被覆において、レーザ出力は2kw、プ
ラズマ溶射出力は800Aとした。
得られた試料について、大気雰囲気中で加熱試験を行
い、皮膜の剥離の状態を調べた。また、実施例２におい
て得られた試料についても同様の加熱試験を行った。そ
の結果を表４に示す。
い、皮膜の剥離の状態を調べた。また、実施例２におい
て得られた試料についても同様の加熱試験を行った。そ
の結果を表４に示す。
《実施例４》 実施例３で得られたところのW/MoSi2被覆黒鉛、Mo/MoSi
2被覆黒鉛、及びWC/MoSi2被覆黒鉛のそれぞれに、ZrO2
及びThO2の被覆を行った。ZrO2の被覆に関しては、プラ
ズマ溶射で、ThO2の被覆に関してはレーザ・プラズマハ
イブリッド溶射により被覆を行った。
2被覆黒鉛、及びWC/MoSi2被覆黒鉛のそれぞれに、ZrO2
及びThO2の被覆を行った。ZrO2の被覆に関しては、プラ
ズマ溶射で、ThO2の被覆に関してはレーザ・プラズマハ
イブリッド溶射により被覆を行った。
プラズマ溶射によるZrO2の被覆条件は、プラズマ電流を
850Aとした。
850Aとした。
以上の方法により得られたW/MoSi2／ZrO2／ThO2被覆黒
鉛、Mo/MoSi2／ZrO2／ThO2被覆黒鉛、及びWC/MoSi2／Zr
O2／ThO2被覆黒鉛について、不活性ガス雰囲気下で加熱
試験を行った。その結果を表５に示す。
鉛、Mo/MoSi2／ZrO2／ThO2被覆黒鉛、及びWC/MoSi2／Zr
O2／ThO2被覆黒鉛について、不活性ガス雰囲気下で加熱
試験を行った。その結果を表５に示す。
表 ５ 温 度 1000℃ 1500℃ W/MoSi2／ZrO2／ThO2 被覆黒鉛 ○ ○ Mo/MoSi2／ZrO2／ThO2被覆黒鉛 ○ ○ WC/MoSi2／ZrO2／ThO2被覆黒鉛 ○ ○ ［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の方法によれば、表面被覆炭素材
料の製造に際し、レーザ・プラズマハイブリッド溶射に
よる適切な加熱により、その母材と溶射皮膜の界面での
反応を有効に促進させ、それによって炭素材料に対する
密着力が大きくかつ緻密な被膜を形成することができ
る。さらに、本発明によれば、耐酸化性にも優れた炭素
材料を得ることができる。
料の製造に際し、レーザ・プラズマハイブリッド溶射に
よる適切な加熱により、その母材と溶射皮膜の界面での
反応を有効に促進させ、それによって炭素材料に対する
密着力が大きくかつ緻密な被膜を形成することができ
る。さらに、本発明によれば、耐酸化性にも優れた炭素
材料を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 信也 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 長谷川 和広 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 佐藤 勝 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 成田 暢彦 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第一技術研究所内 (72)発明者 平野 兼次 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第一技術研究所内 審査官 小野 秀幸 (56)参考文献 特開 平１−145386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−11287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−37481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−139073（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】炭素材料の表面に、減圧下で高融点金属も
しくはその炭化物をプラズマ溶射すると同時にレーザ照
射を行い、その被覆を行うことを特徴とする表面被覆炭
素材料の製造方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法によって得られた被
覆炭素材料の上に、プラズマ溶射、レーザ照射、または
プラズマ溶射と同時のレーザ照射により金属シリサイド
を被覆することを特徴とする表面被覆炭素材料の製造方
法。 - 【請求項３】請求項２に記載の方法によって得られた被
覆炭素材料の上に、断熱性を有する酸化物皮膜または耐
エロージョン・コロージョン皮膜を被覆することを特徴
とする表面被覆炭素材料の製造方法。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の方法において、高融点金属もしくはその炭化物とし
て、Mo,W,MoxCyまたはWCの中から選ばれた少なくとも一
種以上の材料を用いることを特徴とする表面被覆炭素材
料の製造方法。 - 【請求項５】請求項２または請求項３に記載の方法にお
いて、金属シリサイドとして、MoSi2またはWSi2を用い
ることを特徴とする表面被覆炭素材料の製造方法。 - 【請求項６】請求項３に記載の方法において、断熱性を
有する酸化物皮膜または耐エロージョン・コロージョン
皮膜として、ZrO2，HfO2，Al2O3,MgO及びThO2の中から
選ばれた単一または複数の材料を用いることを特徴とす
る表面被覆炭素材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2261660A JPH0676265B2 (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2261660A JPH0676265B2 (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04139084A JPH04139084A (ja) | 1992-05-13 |
| JPH0676265B2 true JPH0676265B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=17364995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2261660A Expired - Lifetime JPH0676265B2 (ja) | 1990-09-29 | 1990-09-29 | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676265B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012032858A1 (ja) | 2010-09-06 | 2012-03-15 | 東洋炭素株式会社 | 炭素材料及びその製造方法 |
| CN104289241A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-01-21 | 太仓派欧技术咨询服务有限公司 | 一种甲烷二氧化碳催化重整反应中的Pt-ZrO2/WC催化剂的制备方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3179812B2 (ja) * | 1991-09-17 | 2001-06-25 | トーカロ株式会社 | 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材 |
| JPH06228723A (ja) * | 1992-12-21 | 1994-08-16 | Praxair St Technol Inc | 耐溶融金属侵食性材料およびその製造方法 |
| JPH0853747A (ja) * | 1994-03-31 | 1996-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 硬質粒子分散型耐摩耗被膜の形成方法 |
| KR100729154B1 (ko) * | 2005-10-13 | 2007-06-19 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 금속 도핑된 쉘 형상 탄소입자 및 이의 제조 방법 |
| CN111393186A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-07-10 | 浙江工业大学之江学院 | 一种激光辐照快速制备碳材料表面抗氧化纳米SiC涂层的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037073B2 (ja) * | 1982-01-22 | 1985-08-23 | 住友特殊金属株式会社 | 熱処理台板用炭素質又は黒鉛質製品に対するセラミックのコ−ティング方法 |
| JPS6011287A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-21 | 日立造船株式会社 | レ−ザビ−ムを併用したセラミツクス溶射皮膜の製造方法 |
| JPS62113782A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-25 | 東海カーボン株式会社 | 高温、非酸化性雰囲気用断熱材 |
| JPS63139073A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | 株式会社東芝 | セラミツクスの表面処理方法 |
| JPS6437481A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Nippon Steel Corp | Metallizing of ceramic by high-melting alloy |
| JPH01145386A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Showa Denko Kk | 黒鉛るつぼ |
-
1990
- 1990-09-29 JP JP2261660A patent/JPH0676265B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012032858A1 (ja) | 2010-09-06 | 2012-03-15 | 東洋炭素株式会社 | 炭素材料及びその製造方法 |
| CN104289241A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-01-21 | 太仓派欧技术咨询服务有限公司 | 一种甲烷二氧化碳催化重整反应中的Pt-ZrO2/WC催化剂的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04139084A (ja) | 1992-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI276704B (en) | Y2O3 spray-coated member and production method thereof | |
| JP3136385B2 (ja) | 耐熱耐酸化性高強度部材及びその製造方法 | |
| JP2001225411A (ja) | 多孔性の層からなるセラミックコーティングの作成方法および被覆物品 | |
| JPH08510439A (ja) | 酸化耐性材料の製品の保護方法およびその保護された製品 | |
| US6861164B2 (en) | Environmental and thermal barrier coating for ceramic components | |
| US7445434B2 (en) | Coating material for thermal barrier coating having excellent corrosion resistance and heat resistance and method of producing the same | |
| JP2003506308A (ja) | 保護コーティングを有する窒化ケイ素部品 | |
| CN110284097B (zh) | 环境障涂层及其涂覆方法与应用 | |
| JP3530768B2 (ja) | 熱遮蔽皮膜の形成方法 | |
| US5560993A (en) | Oxide-coated silicon carbide material and method of manufacturing same | |
| JPH0676265B2 (ja) | 表面被覆炭素材料の製造方法 | |
| CN108504980B (zh) | 一种耐高温抗烧蚀复合涂层及其制备方法 | |
| JPH01136962A (ja) | 被覆方法 | |
| JP4299154B2 (ja) | 炭素／炭素複合材料の耐酸化複合コーティング方法 | |
| JP3403459B2 (ja) | セラミック溶射皮膜を備えた炭素製部材 | |
| JPS61113755A (ja) | 高耐蝕・耐熱性セラミツク溶射被膜形成金属材の製造方法 | |
| JPWO2002027067A1 (ja) | ニオブ基合金の耐熱材料 | |
| JPH0598414A (ja) | 地上機器用セラミツクス被覆カーボン繊維強化型カーボン複合材及びその製造方法 | |
| JP2001342553A (ja) | 合金保護皮膜形成方法 | |
| CN109437974B (zh) | 一种具有Mo-Si-B-O高温抗氧化涂层的C/SiC复合材料及其制备方法 | |
| JP4313459B2 (ja) | 高温被曝部材およびその製造方法 | |
| RU2214475C2 (ru) | Способ нанесения покрытия | |
| JPS63232850A (ja) | 触媒コンバ−タ用基体 | |
| CN112501538A (zh) | 一种耐高温抗烧蚀复合涂层及其制备方法 | |
| US20050074561A1 (en) | Method for forming film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |