JPH0725612B2 - 耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 - Google Patents
耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法Info
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- JPH0725612B2 JPH0725612B2 JP63216761A JP21676188A JPH0725612B2 JP H0725612 B2 JPH0725612 B2 JP H0725612B2 JP 63216761 A JP63216761 A JP 63216761A JP 21676188 A JP21676188 A JP 21676188A JP H0725612 B2 JPH0725612 B2 JP H0725612B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、十分な耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複
合材およびその製造方法に関する。
合材およびその製造方法に関する。
（従来の技術） 炭素繊維強化炭素複合材は軽量かつ高強度であり熱衝撃
に強く高温下での耐熱性を有するので、過酷な熱環境下
で使用される分野の部品への応用が期待されている。し
かし、炭素繊維強化炭素複合材はすべて炭素で構成され
ているため、酸化され易く酸素含有雰囲気中での長期間
の使用は500−600℃までに限られる。
に強く高温下での耐熱性を有するので、過酷な熱環境下
で使用される分野の部品への応用が期待されている。し
かし、炭素繊維強化炭素複合材はすべて炭素で構成され
ているため、酸化され易く酸素含有雰囲気中での長期間
の使用は500−600℃までに限られる。
かかる問題点を解決すべくいくつかの努力が払われてい
る。その一つの例として、燐酸系または酸化ほう素系の
ガラスを含浸する方法がある。これは、含浸されたガラ
スが高温下の使用中に溶融し、炭素質材の外部表面はた
は内部表面とを覆い炭素材料の酸化を防ぐものである。
また、炭素繊維強化炭素複合材のマトリックス中に、耐
酸化性物質（例えば、Ti,Si,B,W,Ta,Al）を炭化物ある
いは有機物や元素の状態で、分散させる方法が提案され
ている。さらには、気相化学反応沈積法（以下CVD法と
略す。）で得られる緻密な炭化珪素や窒化珪素の膜で炭
素繊維強化炭素複合材の外表面を被覆する方法がある。
また、アルミナと炭化珪素と金属珪素との混合粉体中に
炭素材料を埋没させて加熱するパック法や珪素含有物と
炭素質基材とを直接反応させる方法などで、炭素繊維強
化炭素複合材の表面に炭化珪素を生成させる方法なども
提案されている。
る。その一つの例として、燐酸系または酸化ほう素系の
ガラスを含浸する方法がある。これは、含浸されたガラ
スが高温下の使用中に溶融し、炭素質材の外部表面はた
は内部表面とを覆い炭素材料の酸化を防ぐものである。
また、炭素繊維強化炭素複合材のマトリックス中に、耐
酸化性物質（例えば、Ti,Si,B,W,Ta,Al）を炭化物ある
いは有機物や元素の状態で、分散させる方法が提案され
ている。さらには、気相化学反応沈積法（以下CVD法と
略す。）で得られる緻密な炭化珪素や窒化珪素の膜で炭
素繊維強化炭素複合材の外表面を被覆する方法がある。
また、アルミナと炭化珪素と金属珪素との混合粉体中に
炭素材料を埋没させて加熱するパック法や珪素含有物と
炭素質基材とを直接反応させる方法などで、炭素繊維強
化炭素複合材の表面に炭化珪素を生成させる方法なども
提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながらかかる従来の技術では、下記のような問題
点がある。すなわち、燐酸や酸化ほう素系のガラスを含
浸する方法では、1000℃程度以上になると、ガラスの蒸
発が著しく有効な保護膜になりえない。たとえ他の高融
点のガラスと併用しても、高温での燐酸または酸化ほう
素系のガラスの蒸発が激しく長い寿命は期待できない。
またマトリックス中に耐酸化性物質を分散させる方法に
おいては、十分な耐酸化性をうるために多量の耐酸化性
物質が必要であり、炭素繊維強化炭素複合材の強度低下
や特有の擬延性的性質が失われる等の問題がある。
点がある。すなわち、燐酸や酸化ほう素系のガラスを含
浸する方法では、1000℃程度以上になると、ガラスの蒸
発が著しく有効な保護膜になりえない。たとえ他の高融
点のガラスと併用しても、高温での燐酸または酸化ほう
素系のガラスの蒸発が激しく長い寿命は期待できない。
またマトリックス中に耐酸化性物質を分散させる方法に
おいては、十分な耐酸化性をうるために多量の耐酸化性
物質が必要であり、炭素繊維強化炭素複合材の強度低下
や特有の擬延性的性質が失われる等の問題がある。
CVD法によって緻密な炭化珪素や窒化珪素の被覆膜を作
る方法では、炭化珪素や窒化珪素の熱膨張係数が3.5×1
0-6/゜Ｋ程度であるのに対して、炭素繊維強化炭素複合
材の熱膨張係数は−１〜１×10-6/゜Ｋであり、熱応力
によって緻密な膜にクラックが発生し、ここから酸素が
侵入するため十分な耐酸化性が得られない。そこでクラ
ックを酸化珪素で封溝することが試みられたが、酸化珪
素の溶融温度が1750℃と高いために、酸化珪素の溶融温
度以下で酸素の浸入が妨げず十分な結果が得られていな
い。さらにCVD法による膜は基材と物理的に接合してい
るだけなので、熱衝撃などで剥がれ易く信頼性に欠け
る。また、パック法や珪素含有物と炭素材料を直接反応
させて作られる炭化珪素の膜は、緻密性に欠け有効な酸
素拡散防止膜にならない。
る方法では、炭化珪素や窒化珪素の熱膨張係数が3.5×1
0-6/゜Ｋ程度であるのに対して、炭素繊維強化炭素複合
材の熱膨張係数は−１〜１×10-6/゜Ｋであり、熱応力
によって緻密な膜にクラックが発生し、ここから酸素が
侵入するため十分な耐酸化性が得られない。そこでクラ
ックを酸化珪素で封溝することが試みられたが、酸化珪
素の溶融温度が1750℃と高いために、酸化珪素の溶融温
度以下で酸素の浸入が妨げず十分な結果が得られていな
い。さらにCVD法による膜は基材と物理的に接合してい
るだけなので、熱衝撃などで剥がれ易く信頼性に欠け
る。また、パック法や珪素含有物と炭素材料を直接反応
させて作られる炭化珪素の膜は、緻密性に欠け有効な酸
素拡散防止膜にならない。
（問題点を解決するための手段） そこで本発明者等は、これらの問題を解決すべく鋭意検
討した結果、特定の化合物で処理した炭化珪素被覆膜を
炭素繊維強化炭素複合材の外表面に設けることにより、
上記の問題点が解決できることを見い出し本発明に至っ
た。すなわち本発明の目的は、高温下酸素含有雰囲気中
で繰返し使用ができる炭素繊維強化炭素複合材を提供す
ることにある。そしてかかる目的は、炭素繊維強化炭素
複合材の外表面に炭化珪素被覆膜が形成され、かつ、該
炭化珪素被覆膜と炭素繊維強化炭素複合材との間に、炭
素繊維強化炭素複合材の炭素と反応して得られる炭化珪
素層を有し、かつ、該炭化珪素被覆膜が酸化ほう素と酸
化珪素の混合物で封溝処理されたものであることを特徴
とする炭素繊維強化炭素複合材および、炭素繊維強化炭
素複合材の外表面に金属珪素粉末を付着させ、不活性雰
囲気下で加熱処理し、予め該外表面に炭化珪素を生成さ
せた後、CVD法により炭化珪素からなる被覆膜を該外表
面上に形成し、次いで該被覆膜に酸化ほう素または酸化
ほう素と酸化珪素の混合物を含浸することを特徴とする
炭素繊維強化炭素複合材の製造方法によって容易に達成
される。
討した結果、特定の化合物で処理した炭化珪素被覆膜を
炭素繊維強化炭素複合材の外表面に設けることにより、
上記の問題点が解決できることを見い出し本発明に至っ
た。すなわち本発明の目的は、高温下酸素含有雰囲気中
で繰返し使用ができる炭素繊維強化炭素複合材を提供す
ることにある。そしてかかる目的は、炭素繊維強化炭素
複合材の外表面に炭化珪素被覆膜が形成され、かつ、該
炭化珪素被覆膜と炭素繊維強化炭素複合材との間に、炭
素繊維強化炭素複合材の炭素と反応して得られる炭化珪
素層を有し、かつ、該炭化珪素被覆膜が酸化ほう素と酸
化珪素の混合物で封溝処理されたものであることを特徴
とする炭素繊維強化炭素複合材および、炭素繊維強化炭
素複合材の外表面に金属珪素粉末を付着させ、不活性雰
囲気下で加熱処理し、予め該外表面に炭化珪素を生成さ
せた後、CVD法により炭化珪素からなる被覆膜を該外表
面上に形成し、次いで該被覆膜に酸化ほう素または酸化
ほう素と酸化珪素の混合物を含浸することを特徴とする
炭素繊維強化炭素複合材の製造方法によって容易に達成
される。
以下に本発明について説明する。本発明における炭素繊
維強化炭素複合材は、炭素繊維を補強材としマトリック
スに炭素を用いた複合材であれば、特に限定されるもの
ではない。例えば、炭素繊維（黒鉛化繊維を含む）フェ
ノール樹脂などの熱硬化性樹脂やピッチを用いて成形
し、炭化あるいは黒鉛化して作られる。また、熱硬化性
樹脂あるいはピッチ等で含浸と炭化または黒鉛化を繰返
すか、熱分解炭素を沈積させることによつて緻密化処理
した炭素繊維強化炭素複合材でも良い。また、使用され
る炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊
維、ピッチ系炭素繊維やレイヨン系炭素繊維などの一般
に炭素繊維と言われる繊維もしくは、その前駆体が用い
られる。炭素繊維の補強形態としては特に限定されるも
のではなく、クロス積層や三次元織物や短繊維状などい
ずれの形態でも良い。
維強化炭素複合材は、炭素繊維を補強材としマトリック
スに炭素を用いた複合材であれば、特に限定されるもの
ではない。例えば、炭素繊維（黒鉛化繊維を含む）フェ
ノール樹脂などの熱硬化性樹脂やピッチを用いて成形
し、炭化あるいは黒鉛化して作られる。また、熱硬化性
樹脂あるいはピッチ等で含浸と炭化または黒鉛化を繰返
すか、熱分解炭素を沈積させることによつて緻密化処理
した炭素繊維強化炭素複合材でも良い。また、使用され
る炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系炭素繊
維、ピッチ系炭素繊維やレイヨン系炭素繊維などの一般
に炭素繊維と言われる繊維もしくは、その前駆体が用い
られる。炭素繊維の補強形態としては特に限定されるも
のではなく、クロス積層や三次元織物や短繊維状などい
ずれの形態でも良い。
本発明ではかかる炭素繊維強化炭素複合材（第１図にお
ける１）に、CVD法により炭化珪素被覆膜（２）を形成
する。具体的な方法として、例えば四塩化珪素を水素で
還元しメタンのような炭化水素を反応させる方法や、メ
チルトリクロロシランを熱分解する方法などが使用でき
る。CVD法による炭化珪素膜の厚さは、10μｍ程度以上
あれば良いが望ましくは100μｍ程度がよく、通常50−1
000μｍである。
ける１）に、CVD法により炭化珪素被覆膜（２）を形成
する。具体的な方法として、例えば四塩化珪素を水素で
還元しメタンのような炭化水素を反応させる方法や、メ
チルトリクロロシランを熱分解する方法などが使用でき
る。CVD法による炭化珪素膜の厚さは、10μｍ程度以上
あれば良いが望ましくは100μｍ程度がよく、通常50−1
000μｍである。
炭素繊維強化炭素複合材上に直接炭化珪素膜を形成する
と、炭素繊維強化炭素複合材と炭化珪素膜の接着性が十
分でないので、予め炭素繊維強化炭素複合材の表面に、
炭素繊維強化炭素複合材の炭素と珪素を反応させて、炭
素繊維強化炭素複合材とよく接着した炭化珪素の下地層
（３）をつくる。具体的は、金属珪素と反応しない液
体、例えば、イソプロピルアルコールに、金属珪素粉末
を分散させたけん濁液を、炭素繊維強化炭素複合材の表
面に塗布し、液体を蒸発させて、金属珪素粉末を炭素繊
維強化炭素複合材に付着させる。これを不活性雰囲気中
で1700−2300℃に加熱し、炭素繊維強化炭素複合材の炭
素と金属珪素とを反応させて炭化珪素の下地層をつく
る。
と、炭素繊維強化炭素複合材と炭化珪素膜の接着性が十
分でないので、予め炭素繊維強化炭素複合材の表面に、
炭素繊維強化炭素複合材の炭素と珪素を反応させて、炭
素繊維強化炭素複合材とよく接着した炭化珪素の下地層
（３）をつくる。具体的は、金属珪素と反応しない液
体、例えば、イソプロピルアルコールに、金属珪素粉末
を分散させたけん濁液を、炭素繊維強化炭素複合材の表
面に塗布し、液体を蒸発させて、金属珪素粉末を炭素繊
維強化炭素複合材に付着させる。これを不活性雰囲気中
で1700−2300℃に加熱し、炭素繊維強化炭素複合材の炭
素と金属珪素とを反応させて炭化珪素の下地層をつく
る。
得られる炭化珪素の下地層は、二つの層からなる。外層
は、粒径が３−10μｍのSiCが、粒子同士の接雌点でわ
ずかに一体化した、厚さが20−30μｍの多孔質な層であ
る。この多孔質の下には、あたかも炭化珪素のくさびを
炭素繊維強化炭素複合材へ打ち込んだような、炭化珪素
と炭素の混合物層が生成する。これは、溶融状態の金属
珪素が、基材である炭素繊維強化炭素複合材の気孔内部
に、浸入して反応するためである。この混合物層の厚さ
は、反応前に付着させる金属珪素の量によって制御する
ことができ、望ましくは100−200μｍが良い。ただし、
該混合物層中に未反応の珪素が残っても良い。
は、粒径が３−10μｍのSiCが、粒子同士の接雌点でわ
ずかに一体化した、厚さが20−30μｍの多孔質な層であ
る。この多孔質の下には、あたかも炭化珪素のくさびを
炭素繊維強化炭素複合材へ打ち込んだような、炭化珪素
と炭素の混合物層が生成する。これは、溶融状態の金属
珪素が、基材である炭素繊維強化炭素複合材の気孔内部
に、浸入して反応するためである。この混合物層の厚さ
は、反応前に付着させる金属珪素の量によって制御する
ことができ、望ましくは100−200μｍが良い。ただし、
該混合物層中に未反応の珪素が残っても良い。
この下地層の上にCVD法による炭化珪素を沈積させる
と、CVD法による炭化珪素が多孔質炭化珪素層の気孔内
にも沈積するため、CVD法による炭化珪素膜の基材への
接着力が向上する。炭化珪素と炭素の混合物層は、この
接着をより確かなものにする。さらに、該混合物層の炭
化珪素は、炭素繊維強化炭素複合材の気孔内に生成しや
すく、炭素繊維強化炭素複合材表面付近の気孔を塞ぎ、
より内部への酸素の浸透を低減することが期待される。
また、混合物層内では、炭化珪素の炭素に対する比が、
基材内部に向かって減少するので、組成の傾斜化によっ
てCVD法による炭化珪素膜に発生する熱応力が緩和され
ることが期待される。
と、CVD法による炭化珪素が多孔質炭化珪素層の気孔内
にも沈積するため、CVD法による炭化珪素膜の基材への
接着力が向上する。炭化珪素と炭素の混合物層は、この
接着をより確かなものにする。さらに、該混合物層の炭
化珪素は、炭素繊維強化炭素複合材の気孔内に生成しや
すく、炭素繊維強化炭素複合材表面付近の気孔を塞ぎ、
より内部への酸素の浸透を低減することが期待される。
また、混合物層内では、炭化珪素の炭素に対する比が、
基材内部に向かって減少するので、組成の傾斜化によっ
てCVD法による炭化珪素膜に発生する熱応力が緩和され
ることが期待される。
また、CVD法によって炭化珪素被覆膜を形成する前、あ
るいは炭化珪素の下地層を形成する前に、炭素繊維強化
炭素複合材の表面を凹凸処理すると炭素繊維強化炭素複
合材と炭化珪素被覆膜の接着性が向上する。具体的に
は、圧縮空気などで炭化珪素などの硬い粒子を、炭素繊
維強化炭素複合材の表面に吹き付けるなどの方法が使用
できる。
るいは炭化珪素の下地層を形成する前に、炭素繊維強化
炭素複合材の表面を凹凸処理すると炭素繊維強化炭素複
合材と炭化珪素被覆膜の接着性が向上する。具体的に
は、圧縮空気などで炭化珪素などの硬い粒子を、炭素繊
維強化炭素複合材の表面に吹き付けるなどの方法が使用
できる。
そして単に炭化珪素被覆膜を形成したのみでは、炭化珪
素膜にクラックが生じ易く耐酸化性が劣るため、本発明
ではかかる炭化珪素膜を形成した後に、酸化ほう素ある
いは酸化ほう素と酸化珪素の混合物（４）で封溝処理す
ることが重要である。これは、酸化ほう素の融点が480
℃であり、炭素繊維強化炭素複合材が酸化を始める温度
（500−600℃）で酸化ほう素は液体になり、効果的に炭
化珪素膜のクラックを封溝する為であり、また、酸化ほ
う素と酸化珪素の二成分系ではその全ての組成領域で、
約500℃から液相が現れるからである。酸化ほう素また
は酸化ほう素と酸化珪素の混合物は、CVD法による炭化
珪素膜のクラックの中（第１図（ａ））にあればよく炭
化珪素膜の上（第１図（ｂ））に、または炭素繊維強化
炭素複合材の気孔内部に存在してもなんら問題はない。
部材の一部にプラズマフレームが当たるなどで局所が、
酸化ほう素が著しく蒸発するような高温になる場合に
は、酸化ほう素に酸化珪素を共存させるとよい。これ
は、かかる高温では酸化ほう素の蒸発が激しく封溝効果
が減少するが、酸化珪素が共存すると酸化珪素またはほ
う珪酸ガラスが液体となって、これらが酸化ほう素に代
わってクラックを封溝するからである。
素膜にクラックが生じ易く耐酸化性が劣るため、本発明
ではかかる炭化珪素膜を形成した後に、酸化ほう素ある
いは酸化ほう素と酸化珪素の混合物（４）で封溝処理す
ることが重要である。これは、酸化ほう素の融点が480
℃であり、炭素繊維強化炭素複合材が酸化を始める温度
（500−600℃）で酸化ほう素は液体になり、効果的に炭
化珪素膜のクラックを封溝する為であり、また、酸化ほ
う素と酸化珪素の二成分系ではその全ての組成領域で、
約500℃から液相が現れるからである。酸化ほう素また
は酸化ほう素と酸化珪素の混合物は、CVD法による炭化
珪素膜のクラックの中（第１図（ａ））にあればよく炭
化珪素膜の上（第１図（ｂ））に、または炭素繊維強化
炭素複合材の気孔内部に存在してもなんら問題はない。
部材の一部にプラズマフレームが当たるなどで局所が、
酸化ほう素が著しく蒸発するような高温になる場合に
は、酸化ほう素に酸化珪素を共存させるとよい。これ
は、かかる高温では酸化ほう素の蒸発が激しく封溝効果
が減少するが、酸化珪素が共存すると酸化珪素またはほ
う珪酸ガラスが液体となって、これらが酸化ほう素に代
わってクラックを封溝するからである。
酸化ほう素は、CVD法による炭化珪素を被覆した炭素繊
維強化炭素複合材の単位表面積当り、0.2〜100mg/cm2含
浸されていればよく、好ましくは0.5〜10mg/cm2含浸さ
れていればよい。酸化ほう素と酸化珪素の混合物の場合
には、酸化ほう素の含浸量が前記酸化ほう素の量に見合
う量でありかつ、酸化珪素が酸化ほう素と酸化珪素の合
計重量の10wt％以上、好ましくは50wt％以上あればよ
い。
維強化炭素複合材の単位表面積当り、0.2〜100mg/cm2含
浸されていればよく、好ましくは0.5〜10mg/cm2含浸さ
れていればよい。酸化ほう素と酸化珪素の混合物の場合
には、酸化ほう素の含浸量が前記酸化ほう素の量に見合
う量でありかつ、酸化珪素が酸化ほう素と酸化珪素の合
計重量の10wt％以上、好ましくは50wt％以上あればよ
い。
酸化ほう素あるいは酸化珪素を直接含浸しても良いが、
CVD法による炭化珪素の膜のクラックの幅が狭いので、
直接含浸するには、高温高圧の設備が必要であり経済的
でない。従って、低粘度で炭化珪素と濡れの良い有機前
駆体を含浸して、その後、酸化ほう素あるいは酸化珪素
に変換する方法が適している。かかる条件を満たす有機
前駆体の一つは、ほう素あるいは珪素のアルコオキサイ
ドと、水及び、両者を溶解し得る溶剤との溶液である。
CVD法による炭化珪素の膜のクラックの幅が狭いので、
直接含浸するには、高温高圧の設備が必要であり経済的
でない。従って、低粘度で炭化珪素と濡れの良い有機前
駆体を含浸して、その後、酸化ほう素あるいは酸化珪素
に変換する方法が適している。かかる条件を満たす有機
前駆体の一つは、ほう素あるいは珪素のアルコオキサイ
ドと、水及び、両者を溶解し得る溶剤との溶液である。
具体的には、ほう素のアルコオキサイドとしては、トリ
エチルオルソボレイトＢ（OC2H5）３（以下、TEOBと略
す。）を、珪素のアルコオキサイドとしてはテトラエチ
ルオルソシリケイトSi（OC2H5）４（以下、TEOSと略
す。）を、共通溶媒としてはエチルアルコールやメチル
アルコールを、それぞれ使用することができる。また、
TEOSやTEOBは、溶液の粘度が約1Pを越えないTEOB/水／
エタノール溶液は、被処理物に含浸した後、大気中で約
120℃で熱処理（以後、硬化処理という。）すること
で、約80wt％の酸化ほう素または酸化珪素を含む化合物
になる。酸化珪素と酸化ほう素を共存させる場合には、
それぞれの有機前駆体を別々に含浸、硬化処理しても良
く、二つの有機前駆体の混合液を含浸して硬化処理して
も良い。含浸法としては、被処理物をいれた容器を減圧
にし、つづいて、減圧下で有機前駆体を導入した後に常
圧に戻す真空含浸法や、真空含浸後さらに圧力を加える
真空加圧含浸法や、被処理物を有機前駆体溶液に浸すだ
けのディッピング含浸法などが利用できる。
エチルオルソボレイトＢ（OC2H5）３（以下、TEOBと略
す。）を、珪素のアルコオキサイドとしてはテトラエチ
ルオルソシリケイトSi（OC2H5）４（以下、TEOSと略
す。）を、共通溶媒としてはエチルアルコールやメチル
アルコールを、それぞれ使用することができる。また、
TEOSやTEOBは、溶液の粘度が約1Pを越えないTEOB/水／
エタノール溶液は、被処理物に含浸した後、大気中で約
120℃で熱処理（以後、硬化処理という。）すること
で、約80wt％の酸化ほう素または酸化珪素を含む化合物
になる。酸化珪素と酸化ほう素を共存させる場合には、
それぞれの有機前駆体を別々に含浸、硬化処理しても良
く、二つの有機前駆体の混合液を含浸して硬化処理して
も良い。含浸法としては、被処理物をいれた容器を減圧
にし、つづいて、減圧下で有機前駆体を導入した後に常
圧に戻す真空含浸法や、真空含浸後さらに圧力を加える
真空加圧含浸法や、被処理物を有機前駆体溶液に浸すだ
けのディッピング含浸法などが利用できる。
所定の有機前駆体の含浸硬化処理が終了したのち、使用
前に500−1000℃で熱処理して、酸化ほう素を溶融させ
て酸化ほう素によるクラックの封溝をより確かなものと
しても良い。しかし、これらの処理は、実使用中の加熱
によって行われても何等問題はない。
前に500−1000℃で熱処理して、酸化ほう素を溶融させ
て酸化ほう素によるクラックの封溝をより確かなものと
しても良い。しかし、これらの処理は、実使用中の加熱
によって行われても何等問題はない。
（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
実施例１は、圧縮空気で炭化珪素粉末を基材となる炭素
繊維強化炭素複合材の表面に吹き付けて、炭素繊維強化
炭素複合材の表面を凹凸にした。つづいて、金属珪素粉
末100部をイソプロピルアルコール40部に分散したけん
濁液を、炭素繊維強化炭素複合材の表面に塗布し、イソ
プロピルアルコールを蒸発させた後に、アルゴン中で20
00℃に加熱して、基材炭素繊維強化炭素複合材に良く接
着した炭化珪素の下地層を作った。ついで、メチルトリ
クロロシランを用いCVD法によって、SiCを100μｍ沈積
させた。つぎに、TEOS100部、エタノール60部、水26部
の混合溶液と、TEOB100部、エタノール100部、水20部の
混合溶液を、交互にそれぞれ４回と２回含浸した。TEOS
溶液あるいはTEOB溶液含浸後は、それぞれ乾燥後120℃
で硬化させた。最後に、アルゴン中で800℃に加熱し
た。実施例２は凹凸処理を行わず、かつ酸化珪素と酸化
ほう素をそれぞれ交互に３回ずつ含浸した以外は、実施
例１と同じ方法で作製したサンプルである。実施例３
は、酸化ほう素のみを６回含浸した以外は実施例２と同
じ方法で作製したサンプルである。
繊維強化炭素複合材の表面に吹き付けて、炭素繊維強化
炭素複合材の表面を凹凸にした。つづいて、金属珪素粉
末100部をイソプロピルアルコール40部に分散したけん
濁液を、炭素繊維強化炭素複合材の表面に塗布し、イソ
プロピルアルコールを蒸発させた後に、アルゴン中で20
00℃に加熱して、基材炭素繊維強化炭素複合材に良く接
着した炭化珪素の下地層を作った。ついで、メチルトリ
クロロシランを用いCVD法によって、SiCを100μｍ沈積
させた。つぎに、TEOS100部、エタノール60部、水26部
の混合溶液と、TEOB100部、エタノール100部、水20部の
混合溶液を、交互にそれぞれ４回と２回含浸した。TEOS
溶液あるいはTEOB溶液含浸後は、それぞれ乾燥後120℃
で硬化させた。最後に、アルゴン中で800℃に加熱し
た。実施例２は凹凸処理を行わず、かつ酸化珪素と酸化
ほう素をそれぞれ交互に３回ずつ含浸した以外は、実施
例１と同じ方法で作製したサンプルである。実施例３
は、酸化ほう素のみを６回含浸した以外は実施例２と同
じ方法で作製したサンプルである。
比較例１は、炭化珪素の下地処理を行わず、かつ酸化珪
素と酸化ほう素をそれぞれ交互に３回ずつ含浸した以外
は、実施例１と同じ方法で作製したサンプルである。比
較例２は、凹凸処理を行なわなかった以外は、比較例１
と同じ方法で作製したサンプルである。比較例３は、酸
化珪素のみを６回含浸した以外は比較例２と同じ方法で
製作したサンプルである。比較例４は凹凸処理と炭化珪
素の下地処理を行なわず、かつCVD法による炭化珪素被
覆膜を形成しない未処理の炭化繊維強化炭素複合材に、
実施例１と同じ方法で酸化ほう素と酸化珪素を３回づつ
交互に含浸したのみのサンプルである。
素と酸化ほう素をそれぞれ交互に３回ずつ含浸した以外
は、実施例１と同じ方法で作製したサンプルである。比
較例２は、凹凸処理を行なわなかった以外は、比較例１
と同じ方法で作製したサンプルである。比較例３は、酸
化珪素のみを６回含浸した以外は比較例２と同じ方法で
製作したサンプルである。比較例４は凹凸処理と炭化珪
素の下地処理を行なわず、かつCVD法による炭化珪素被
覆膜を形成しない未処理の炭化繊維強化炭素複合材に、
実施例１と同じ方法で酸化ほう素と酸化珪素を３回づつ
交互に含浸したのみのサンプルである。
これらのサンプルを大気と通気がよい電気炉中で酸化試
験を行った。予め所定の温度（600,800,1200,1400,1500
℃）に加熱した電気炉にサンプルをいれ、30分間放置し
た後電気炉より取り出し室温まで冷却させ重量を測定し
た。試験は同じサンプルについて順次低い温度から行っ
た（条件Ａ）。
験を行った。予め所定の温度（600,800,1200,1400,1500
℃）に加熱した電気炉にサンプルをいれ、30分間放置し
た後電気炉より取り出し室温まで冷却させ重量を測定し
た。試験は同じサンプルについて順次低い温度から行っ
た（条件Ａ）。
試験後重量の600℃の試験前重量に対する割合を、重量
変化として表１に示した。また、一部のサンプルについ
ては、さらに1500℃で90分間酸化試験を行った（条件
Ｂ）。
変化として表１に示した。また、一部のサンプルについ
ては、さらに1500℃で90分間酸化試験を行った（条件
Ｂ）。
試験終了後重量の600℃試験前の重量に対する割合を、
表１に示した。
表１に示した。
（発明の効果） 本発明によれば、高温下酸素含有雰囲気中で繰り返し使
用ができる炭素繊維強化炭素複合材を容易に得ることが
できる。
用ができる炭素繊維強化炭素複合材を容易に得ることが
できる。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明における耐酸化性を有す
る炭素繊維強化炭素複合材の概略断面図である。 1:炭素繊維強化炭素複合材 2:炭化珪素被覆膜 3:炭化珪素下地層 4:酸化ほう素、または酸化ほう素と酸化珪素の混合物
る炭素繊維強化炭素複合材の概略断面図である。 1:炭素繊維強化炭素複合材 2:炭化珪素被覆膜 3:炭化珪素下地層 4:酸化ほう素、または酸化ほう素と酸化珪素の混合物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野瀬 太助 香川県坂出市番の州町１番地 三菱化成株 式会社坂出工場内 (72)発明者 田口 元康 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空機製作所内 (72)発明者 大島 正征 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空機製作所内 (72)発明者 山口 正元 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空機製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】炭素繊維強化炭素複合材の外表面に炭化珪
素被覆膜が形成され、かつ、該炭化珪素被覆膜と炭素繊
維強化炭素複合材との間に、炭素繊維強化炭素複合材の
炭素と反応して得られる炭化珪素層を有し、かつ、該炭
化珪素被覆膜が酸化ほう素または酸化ほう素と酸化珪素
の混合物で封溝処理されたものであることを特徴とする
炭素繊維強化炭素複合材。 - 【請求項２】炭素繊維強化炭素複合材の外表面に金属珪
素粉末を付着させ、不活性雰囲気下で加勢処理し、予め
該外表面に炭化珪素を生成させた後、気相化学反応沈積
法により炭化珪素からなる被覆膜を該外表面上に形成
し、次いで該被覆膜に酸化ほう素または酸化ほう素と酸
化珪素の混合物を含浸することを特徴とする炭素繊維強
化炭素複合材の製造方法。 - 【請求項３】炭素繊維強化炭素複合材の外表面に金属珪
素粉末を付着させる前に、炭素繊維強化炭素複合材の表
面を凹凸処理することを特徴とする請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】酸化ほう素または酸化珪素を含浸するに際
して、酸化ほう素の有機前駆体または酸化珪素の有機前
駆体を含浸した後、加熱処理することにより有機前駆体
を酸化ほう素または酸化珪素に変換することを特徴とす
る請求項２記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63216761A JPH0725612B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63216761A JPH0725612B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269382A JPH0269382A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0725612B2 true JPH0725612B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=16693496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63216761A Expired - Lifetime JPH0725612B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 耐酸化性を有する炭素繊維強化炭素複合材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725612B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69119158T2 (de) * | 1990-07-30 | 1996-12-05 | Toyo Tanso Co | Verfahren zur Herstellung von einem Verbundmaterial, hauptsächlich aus Kohlenstoff und Bor |
| EP1043290A1 (en) * | 1999-04-08 | 2000-10-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Carbonaceous material having oxidation-resistant protective layer and method for producing the same |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63216761A patent/JPH0725612B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0269382A (ja) | 1990-03-08 |
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