JPH0733561A - 炭素材料表面改質法 - Google Patents
炭素材料表面改質法Info
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- JPH0733561A JPH0733561A JP5183612A JP18361293A JPH0733561A JP H0733561 A JPH0733561 A JP H0733561A JP 5183612 A JP5183612 A JP 5183612A JP 18361293 A JP18361293 A JP 18361293A JP H0733561 A JPH0733561 A JP H0733561A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- 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】 炭素材料に高温下における耐酸化性を与え、
機械的強度および熱衝撃に対する強度の優れた炭素材料
が得られる表面改質法を提供する。 【構成】 炭素材料の表面を多孔質化した後、この炭素
材料に一酸化珪素ガスを８００〜２０００℃で反応させ
て炭化珪素被膜を生成させることを特徴とする炭素材料
の表面改質法。
機械的強度および熱衝撃に対する強度の優れた炭素材料
が得られる表面改質法を提供する。 【構成】 炭素材料の表面を多孔質化した後、この炭素
材料に一酸化珪素ガスを８００〜２０００℃で反応させ
て炭化珪素被膜を生成させることを特徴とする炭素材料
の表面改質法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭素材料の表面改質法に
関する。さらに詳しくは、本発明は高温下において炭素
材料に耐酸化性を与える、炭素材料の優れた表面改質法
に関する。
関する。さらに詳しくは、本発明は高温下において炭素
材料に耐酸化性を与える、炭素材料の優れた表面改質法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料の表面を炭化珪素化するなどの
手段で改質する方法としては特公昭３６−８５７２など
に開示される一酸化珪素ガスと炭素材料を非酸化性雰囲
気かつ高温下で反応させる方法が公知である。
手段で改質する方法としては特公昭３６−８５７２など
に開示される一酸化珪素ガスと炭素材料を非酸化性雰囲
気かつ高温下で反応させる方法が公知である。
【０００３】特公昭５７−５０７５１には炭素材料の表
面を一酸化珪素によって珪化する際に、予め炭素材料の
表面に有機物の熱分解によって炭素を沈積させておいた
後に一酸化珪素と反応させて強度の高い炭化珪素被膜を
形成させる方法が公知である。特開昭５２−６７１４に
は、炭素材料に有機珪素高分子化合物を含浸もしくは塗
布してこれを焼成することにより炭素材料に炭化珪素被
膜を形成する方法が開示されている。
面を一酸化珪素によって珪化する際に、予め炭素材料の
表面に有機物の熱分解によって炭素を沈積させておいた
後に一酸化珪素と反応させて強度の高い炭化珪素被膜を
形成させる方法が公知である。特開昭５２−６７１４に
は、炭素材料に有機珪素高分子化合物を含浸もしくは塗
布してこれを焼成することにより炭素材料に炭化珪素被
膜を形成する方法が開示されている。
【０００４】また、１０００〜２０００℃に加熱された
炭素材料に水素、ハロゲン化珪素、および炭化水素から
なる混合ガスを接触させていわゆるＣＶＤ法（化学気相
析出法の略）により炭素材料に炭化珪素被膜を形成する
方法が公知である。これらの方法では、炭素材料の表面
に炭化珪素被膜を形成する事は可能であるが、形成され
た被膜と炭素材料との界面が明瞭に存在するため機械的
強度あるいは熱衝撃に対する強度が弱いなどの問題点が
あった。
炭素材料に水素、ハロゲン化珪素、および炭化水素から
なる混合ガスを接触させていわゆるＣＶＤ法（化学気相
析出法の略）により炭素材料に炭化珪素被膜を形成する
方法が公知である。これらの方法では、炭素材料の表面
に炭化珪素被膜を形成する事は可能であるが、形成され
た被膜と炭素材料との界面が明瞭に存在するため機械的
強度あるいは熱衝撃に対する強度が弱いなどの問題点が
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の炭素
材料の表面改質についての上記問題を解決し、機械的強
度が高く、かつ熱衝撃に対して強度の高い炭化珪素被膜
を炭素材料の表面に形成する方法を提供しようとするも
のである。
材料の表面改質についての上記問題を解決し、機械的強
度が高く、かつ熱衝撃に対して強度の高い炭化珪素被膜
を炭素材料の表面に形成する方法を提供しようとするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成すべく、炭素材料表面の多孔質化の際の孔径、賦
活時間、厚さ等について鋭意研究した結果、上記課題を
解決し得ることを見出し、本発明に至った。すなわち本
発明に係わる炭素材料表面改質法は、炭素材料の表面を
多孔質化した後、この炭素材料に一酸化珪素ガスを８０
０〜２０００℃で反応させることを特徴とするものであ
る。
を達成すべく、炭素材料表面の多孔質化の際の孔径、賦
活時間、厚さ等について鋭意研究した結果、上記課題を
解決し得ることを見出し、本発明に至った。すなわち本
発明に係わる炭素材料表面改質法は、炭素材料の表面を
多孔質化した後、この炭素材料に一酸化珪素ガスを８０
０〜２０００℃で反応させることを特徴とするものであ
る。
【０００７】本発明に用いる炭素材料の種類や形は特に
限定されず、板、ブロック、繊維、粒子、あるいはボル
ト、ナットのような加工済みのものなどに広く適用でき
る。また、本発明に用いる炭素材料とは、内部に炭素，
炭化珪素，アルミナ，ジルコニアなどの無機繊維や微粒
子などを含む炭素系複合材料でもよい。さらに、炭素材
料の黒鉛化度については特に限定されない。
限定されず、板、ブロック、繊維、粒子、あるいはボル
ト、ナットのような加工済みのものなどに広く適用でき
る。また、本発明に用いる炭素材料とは、内部に炭素，
炭化珪素，アルミナ，ジルコニアなどの無機繊維や微粒
子などを含む炭素系複合材料でもよい。さらに、炭素材
料の黒鉛化度については特に限定されない。
【０００８】炭素材料の表面を多孔質化する方法は特に
限定されないが、活性炭を製造する際に広く行われてい
る炭素材料表面に水蒸気や二酸化炭素などの侵食性ガス
を接触させながら、４５０〜１０００℃程度まで加熱す
る方法（賦活法）が好適である。その場合、加熱は内熱
式，外熱式または誘導加熱式の減圧下またはガス雰囲気
あるいは気流中で試料の焼成が可能な縦型あるいは横型
の加熱炉を用い、炉はアルミナ，マグネシア，ジルコニ
アまたはムライトなどの材質からなる管状または箱型炉
を用いるのが好適である。また、トンネル式の連続焼成
炉を用いることも可能である。
限定されないが、活性炭を製造する際に広く行われてい
る炭素材料表面に水蒸気や二酸化炭素などの侵食性ガス
を接触させながら、４５０〜１０００℃程度まで加熱す
る方法（賦活法）が好適である。その場合、加熱は内熱
式，外熱式または誘導加熱式の減圧下またはガス雰囲気
あるいは気流中で試料の焼成が可能な縦型あるいは横型
の加熱炉を用い、炉はアルミナ，マグネシア，ジルコニ
アまたはムライトなどの材質からなる管状または箱型炉
を用いるのが好適である。また、トンネル式の連続焼成
炉を用いることも可能である。
【０００９】多孔質化する際の細孔の孔径は特に限定さ
れないが、数オングストロ−ム〜数百オングストロ−ム
が好適である。孔径が小さすぎると一酸化珪素との反応
が充分に行われず、また、孔径が大きすぎると形成され
た炭化珪素被膜の表面が緻密でなくなる。炭素材料の表
面を賦活する時間は、材料の大きさおよび多孔質化する
部分の厚さによるが、５分〜４８時間が適当であり、さ
らに好ましくは１〜２０時間程度がより好適である。さ
らに、多孔質化する部分の厚さすなわち炭化珪素化する
部分の厚さは、対象となる炭素材料の厚さにもよるが、
材料の表面から０．１μｍ〜数十ミリが好適である。中
でも耐酸化性を高めるためには、１０μｍ〜数ミリがよ
り好適である。
れないが、数オングストロ−ム〜数百オングストロ−ム
が好適である。孔径が小さすぎると一酸化珪素との反応
が充分に行われず、また、孔径が大きすぎると形成され
た炭化珪素被膜の表面が緻密でなくなる。炭素材料の表
面を賦活する時間は、材料の大きさおよび多孔質化する
部分の厚さによるが、５分〜４８時間が適当であり、さ
らに好ましくは１〜２０時間程度がより好適である。さ
らに、多孔質化する部分の厚さすなわち炭化珪素化する
部分の厚さは、対象となる炭素材料の厚さにもよるが、
材料の表面から０．１μｍ〜数十ミリが好適である。中
でも耐酸化性を高めるためには、１０μｍ〜数ミリがよ
り好適である。
【００１０】表面を多孔質化させた炭素材料の表面を炭
化珪素化させる反応に用いる一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
の供給源は特に限定されないが、一酸化珪素，二酸化珪
素の塊または粉末、あるいは珪素と一酸化珪素，珪素と
二酸化珪素の微粒子をよく混合したものを、１０-6〜１
０パスカル（以下、Ｐａと略す）の減圧下で５００℃以
上に加熱することにより発生するＳｉＯガスを用いるの
が特に好適である。
化珪素化させる反応に用いる一酸化珪素（ＳｉＯ）ガス
の供給源は特に限定されないが、一酸化珪素，二酸化珪
素の塊または粉末、あるいは珪素と一酸化珪素，珪素と
二酸化珪素の微粒子をよく混合したものを、１０-6〜１
０パスカル（以下、Ｐａと略す）の減圧下で５００℃以
上に加熱することにより発生するＳｉＯガスを用いるの
が特に好適である。
【００１１】一酸化珪素ガス発生あるいは炭化珪素化反
応を行う際の加熱は内熱式，外熱式または誘導加熱式の
減圧またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が可
能な縦型あるいは横型の加熱炉を用いる。炉はアルミ
ナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまたは炭素など
の材質からなる管状または箱型炉を用いるのが好適であ
る。さらに炭化珪素は、多孔質化された炭素材料の細孔
内にＳｉＯガスが入り込み、細孔壁の炭素と反応して生
成するため、細孔内にガスが拡散しやすいように周囲の
ＳｉＯガス濃度は大きいほうが望ましい。特に好適なガ
ス濃度は真空度にして１０-3〜１０2Ｐａであり、この
様にＳｉＯガスをより多く発生させるためには、加熱炉
内を１０Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、８００
〜１７００℃、中でも１１００℃以上に加熱するのが特
に望ましい。
応を行う際の加熱は内熱式，外熱式または誘導加熱式の
減圧またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が可
能な縦型あるいは横型の加熱炉を用いる。炉はアルミ
ナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまたは炭素など
の材質からなる管状または箱型炉を用いるのが好適であ
る。さらに炭化珪素は、多孔質化された炭素材料の細孔
内にＳｉＯガスが入り込み、細孔壁の炭素と反応して生
成するため、細孔内にガスが拡散しやすいように周囲の
ＳｉＯガス濃度は大きいほうが望ましい。特に好適なガ
ス濃度は真空度にして１０-3〜１０2Ｐａであり、この
様にＳｉＯガスをより多く発生させるためには、加熱炉
内を１０Ｐａ以上のできるだけ高い真空度にし、８００
〜１７００℃、中でも１１００℃以上に加熱するのが特
に望ましい。
【００１２】多孔質化された細孔内に拡散したＳｉＯガ
スが細孔壁の炭素と反応するためには外からエネルギー
を与える必要があり、温度が低いと炭化珪素が生成しな
い。従って炭化珪素生成のためにはＳｉＯガスが細孔内
に拡散した後、表面を多孔質化した炭素材料および細孔
内部に拡散したＳｉＯガスを加熱する必要がある。加熱
方法としては内熱式，外熱式または誘導加熱式の減圧下
またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が可能
な、アルミナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまた
は炭素などの材質からなる管状または箱型の縦型あるい
は横型の加熱炉を用い、減圧下およびアルゴン，窒素な
どの不活性ガス雰囲気中で８００〜２０００℃に加熱す
るのが望ましい。８００℃より低いと反応が不十分で多
孔質化した細孔の内部まで完全に炭化珪素化されず表面
処理が十分ではなく、２０００℃より高いと、生成した
炭化珪素の微粒子が成長し、表面の炭化珪素の強度が低
下する。特に、炭素材料表面に緻密な炭化珪素を生成す
るためには、加熱温度は１０００〜１４００℃が好適で
あり、表面でのウィスカーの生成を押さえるためには、
１０Ｐａ以下の真空下で反応させることが望ましい。昇
温速度は特に限定しないが５０〜１５００℃／ｈｒが望
ましい。加熱温度における保持時間は１分〜３時間が好
ましく、特に３０分〜２時間が最適である。１分より短
いと反応が不十分で炭素材料表面が完全に炭化珪素化さ
れず、３時間より長いと、生成した炭化珪素の微粒子が
成長し、強度が低下する。
スが細孔壁の炭素と反応するためには外からエネルギー
を与える必要があり、温度が低いと炭化珪素が生成しな
い。従って炭化珪素生成のためにはＳｉＯガスが細孔内
に拡散した後、表面を多孔質化した炭素材料および細孔
内部に拡散したＳｉＯガスを加熱する必要がある。加熱
方法としては内熱式，外熱式または誘導加熱式の減圧下
またはガス雰囲気あるいは気流中で試料の焼成が可能
な、アルミナ，マグネシア，ジルコニア，ムライトまた
は炭素などの材質からなる管状または箱型の縦型あるい
は横型の加熱炉を用い、減圧下およびアルゴン，窒素な
どの不活性ガス雰囲気中で８００〜２０００℃に加熱す
るのが望ましい。８００℃より低いと反応が不十分で多
孔質化した細孔の内部まで完全に炭化珪素化されず表面
処理が十分ではなく、２０００℃より高いと、生成した
炭化珪素の微粒子が成長し、表面の炭化珪素の強度が低
下する。特に、炭素材料表面に緻密な炭化珪素を生成す
るためには、加熱温度は１０００〜１４００℃が好適で
あり、表面でのウィスカーの生成を押さえるためには、
１０Ｐａ以下の真空下で反応させることが望ましい。昇
温速度は特に限定しないが５０〜１５００℃／ｈｒが望
ましい。加熱温度における保持時間は１分〜３時間が好
ましく、特に３０分〜２時間が最適である。１分より短
いと反応が不十分で炭素材料表面が完全に炭化珪素化さ
れず、３時間より長いと、生成した炭化珪素の微粒子が
成長し、強度が低下する。
【００１３】表面を多孔質化した炭素材料とＳｉＯガス
を接触させる方法としては、ＳｉＯガスを発生させる加
熱炉と炭化珪素を生成させる反応炉を別々に用意し、加
熱炉中で上記の方法に従ってＳｉＯガス発生物質を加熱
することによりＳｉＯガスを発生させ、発生したガスを
反応炉中に導いて反応炉中の表面を多孔質化した炭素材
料と反応させてもよいし、あるいはＳｉＯガス発生物質
と表面を多孔質化した炭素材料を同じ炉内におき双方を
同時に加熱することによってガス発生と炭化珪素生成を
同時に行ってもよい。同じ炉内に置く方法で行う場合に
は、できるだけ炭素材料周囲のＳｉＯガス濃度を高くす
るのが好適である。
を接触させる方法としては、ＳｉＯガスを発生させる加
熱炉と炭化珪素を生成させる反応炉を別々に用意し、加
熱炉中で上記の方法に従ってＳｉＯガス発生物質を加熱
することによりＳｉＯガスを発生させ、発生したガスを
反応炉中に導いて反応炉中の表面を多孔質化した炭素材
料と反応させてもよいし、あるいはＳｉＯガス発生物質
と表面を多孔質化した炭素材料を同じ炉内におき双方を
同時に加熱することによってガス発生と炭化珪素生成を
同時に行ってもよい。同じ炉内に置く方法で行う場合に
は、できるだけ炭素材料周囲のＳｉＯガス濃度を高くす
るのが好適である。
【００１４】反応は加熱炉内を１０Ｐａ以上の真空度に
し、８００〜２０００℃、中でも１０００〜１４００℃
に加熱するのが特に望ましい。この場合、表面を多孔質
化した炭素材料にＳｉＯガスを高い濃度で長時間接触さ
せるために、ＳｉＯガス発生温度における昇温速度はで
きるだけ遅い方が望ましいが、ＳｉＯガス発生物質の量
にもよるもののあまり昇温速度が遅いと炭化珪素が生成
しない前にＳｉＯガスがなくなってしまうため、昇温速
度は５０〜１５００℃／ｈｒ、特に２００〜１０００℃
／ｈｒが好適である。
し、８００〜２０００℃、中でも１０００〜１４００℃
に加熱するのが特に望ましい。この場合、表面を多孔質
化した炭素材料にＳｉＯガスを高い濃度で長時間接触さ
せるために、ＳｉＯガス発生温度における昇温速度はで
きるだけ遅い方が望ましいが、ＳｉＯガス発生物質の量
にもよるもののあまり昇温速度が遅いと炭化珪素が生成
しない前にＳｉＯガスがなくなってしまうため、昇温速
度は５０〜１５００℃／ｈｒ、特に２００〜１０００℃
／ｈｒが好適である。
【００１５】以上の方法により表面に炭化珪素被膜を形
成した炭素材料に対して、必要に応じて酸化雰囲気で熱
処理を行うことにより、被膜の強度をさらに向上させる
ことができる。熱処理を行う雰囲気は酸素を１％以上含
む酸化性ガス雰囲気もしくはガス気流中で行うことが望
ましく、処理温度は１０００〜１５００℃が好適で、処
理時間は、数秒〜１時間程度までを必要に応じて選択す
る。さらにこの熱処理を行う場合、酸化性ガス雰囲気に
接する炭素材料の表面すべてが炭化珪素で被覆されてい
ることが必要である。
成した炭素材料に対して、必要に応じて酸化雰囲気で熱
処理を行うことにより、被膜の強度をさらに向上させる
ことができる。熱処理を行う雰囲気は酸素を１％以上含
む酸化性ガス雰囲気もしくはガス気流中で行うことが望
ましく、処理温度は１０００〜１５００℃が好適で、処
理時間は、数秒〜１時間程度までを必要に応じて選択す
る。さらにこの熱処理を行う場合、酸化性ガス雰囲気に
接する炭素材料の表面すべてが炭化珪素で被覆されてい
ることが必要である。
【００１６】
【実施例】下記実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。勿論本発明の範囲はこれらによって限定される
ものではない。実施例１ １００ｘ２０ｘ５ｍｍの寸法を持つ黒鉛基材を、石英製
の炉心管を備えた管状電気炉内に入れ、窒素を２００ｍ
ｌ／分の流量で流しながら室温から９００℃まで１時間
で昇温し、９００℃に達した時点で、７０℃に保った純
水中を通した水蒸気を含む窒素をさらに１００ｍｌ／分
の割合で流し、その状態を３０分間保持した。その後水
蒸気を含む窒素を止め、窒素を２００ｍｌ／分で流しな
がら室温まで冷却した。冷却後、炭素材料を取り出し、
緻密質アルミナ製の減圧が可能な炉心管を備えた電気炉
内に塊状の無定型一酸化珪素２ｇと共に入れ、油回転式
真空ポンプで１０Ｐａに減圧しながら１３００℃まで２
時間で昇温し、１３００℃を２時間保持し、３時間で室
温まで放冷した（試料Ａ）。処理を終えた炭素材料は、
表面が灰色をしており、赤外線反射スペクトルを測定し
た結果、表面は炭化珪素のみからなることが分かった。
この試料を空気中１０００℃で１時間加熱した際の重量
減少は見られず表面の炭化珪素被膜の剥離も見られなか
った。この試料を割断し、その断面をＸ線分析装置付き
の走査型電子顕微鏡で観察したところ表面から５０μｍ
程度までは珪素の濃度が高く、表面から５０から１００
μｍにかけて徐々に珪素濃度が減少し、１００μｍより
深いところでは珪素は検出されなかった。
明する。勿論本発明の範囲はこれらによって限定される
ものではない。実施例１ １００ｘ２０ｘ５ｍｍの寸法を持つ黒鉛基材を、石英製
の炉心管を備えた管状電気炉内に入れ、窒素を２００ｍ
ｌ／分の流量で流しながら室温から９００℃まで１時間
で昇温し、９００℃に達した時点で、７０℃に保った純
水中を通した水蒸気を含む窒素をさらに１００ｍｌ／分
の割合で流し、その状態を３０分間保持した。その後水
蒸気を含む窒素を止め、窒素を２００ｍｌ／分で流しな
がら室温まで冷却した。冷却後、炭素材料を取り出し、
緻密質アルミナ製の減圧が可能な炉心管を備えた電気炉
内に塊状の無定型一酸化珪素２ｇと共に入れ、油回転式
真空ポンプで１０Ｐａに減圧しながら１３００℃まで２
時間で昇温し、１３００℃を２時間保持し、３時間で室
温まで放冷した（試料Ａ）。処理を終えた炭素材料は、
表面が灰色をしており、赤外線反射スペクトルを測定し
た結果、表面は炭化珪素のみからなることが分かった。
この試料を空気中１０００℃で１時間加熱した際の重量
減少は見られず表面の炭化珪素被膜の剥離も見られなか
った。この試料を割断し、その断面をＸ線分析装置付き
の走査型電子顕微鏡で観察したところ表面から５０μｍ
程度までは珪素の濃度が高く、表面から５０から１００
μｍにかけて徐々に珪素濃度が減少し、１００μｍより
深いところでは珪素は検出されなかった。
【００１７】実施例２ 実施例１と同様の方法で作製した試料を空気中１３００
℃で１５分間熱処理した（試料Ｂ）。
℃で１５分間熱処理した（試料Ｂ）。
【００１８】実施例３ １０μｍ径の炭素繊維の束を、石英製の炉心管を備えた
管状電気炉内に入れ、窒素を２００ｍｌ／分の流量で流
しながら室温から９００℃まで１時間で昇温し、９００
℃に達した時点で、７０℃に保った純水中を通した水蒸
気を含む窒素をさらに１００ｍｌ／分の割合で流し、そ
の状態を１０分間保持した。その後水蒸気を含む窒素を
止め、窒素を２００ｍｌ／分で流しながら室温まで冷却
した。冷却後、繊維を取り出し、緻密質アルミナ製の減
圧が可能な炉心管を備えた電気炉内に塊状の無定型一酸
化珪素２ｇと共に入れ、油回転式真空ポンプで１０Ｐａ
に減圧しながら１３００℃まで２時間で昇温し、１３０
０℃を２時間保持し、３時間で室温まで放冷した。処理
を終えた繊維は、表面が灰色をしており、その断面をＸ
線分析装置付きの走査型電子顕微鏡で観察したところ表
面から１μｍ程度までは珪素の濃度が高く、表面から１
μｍより内部では中心に向かって徐々に珪素濃度が減少
し、中心部では珪素は殆ど検出されなかった。
管状電気炉内に入れ、窒素を２００ｍｌ／分の流量で流
しながら室温から９００℃まで１時間で昇温し、９００
℃に達した時点で、７０℃に保った純水中を通した水蒸
気を含む窒素をさらに１００ｍｌ／分の割合で流し、そ
の状態を１０分間保持した。その後水蒸気を含む窒素を
止め、窒素を２００ｍｌ／分で流しながら室温まで冷却
した。冷却後、繊維を取り出し、緻密質アルミナ製の減
圧が可能な炉心管を備えた電気炉内に塊状の無定型一酸
化珪素２ｇと共に入れ、油回転式真空ポンプで１０Ｐａ
に減圧しながら１３００℃まで２時間で昇温し、１３０
０℃を２時間保持し、３時間で室温まで放冷した。処理
を終えた繊維は、表面が灰色をしており、その断面をＸ
線分析装置付きの走査型電子顕微鏡で観察したところ表
面から１μｍ程度までは珪素の濃度が高く、表面から１
μｍより内部では中心に向かって徐々に珪素濃度が減少
し、中心部では珪素は殆ど検出されなかった。
【００１９】比較例１ 実施例１において用いたものと同様の黒鉛基材を、水蒸
気による処理を行わずに、緻密質アルミナ製の減圧が可
能な炉心管を備えた電気炉内に塊状の無定型一酸化珪素
２ｇと共に入れ、油回転式真空ポンプで１０Ｐａに減圧
しながら１３００℃まで２時間で昇温し、１３００℃を
２時間保持し、３時間で室温まで放冷した。処理を終え
た炭素材料は、表面が灰色をしており、赤外線反射スペ
クトルを測定した結果、表面は炭化珪素のみからなるこ
とが分かった（試料Ｃ）。この試料を空気中１０００℃
で１時間加熱したところ９９％の重量減少があり、わず
かな外表面の形骸を残して殆ど消失した。試料Ａ、Ｂお
よびＣの表面を５００ｇ／ｃｍ2 の圧力で４００番の炭
化珪素コンパウンドを用いて１０分間研磨した結果、Ａ
は被覆が若干摩耗したが、Ｂは表面状態に変化はなく、
Ｃは被覆が大きく剥離した。
気による処理を行わずに、緻密質アルミナ製の減圧が可
能な炉心管を備えた電気炉内に塊状の無定型一酸化珪素
２ｇと共に入れ、油回転式真空ポンプで１０Ｐａに減圧
しながら１３００℃まで２時間で昇温し、１３００℃を
２時間保持し、３時間で室温まで放冷した。処理を終え
た炭素材料は、表面が灰色をしており、赤外線反射スペ
クトルを測定した結果、表面は炭化珪素のみからなるこ
とが分かった（試料Ｃ）。この試料を空気中１０００℃
で１時間加熱したところ９９％の重量減少があり、わず
かな外表面の形骸を残して殆ど消失した。試料Ａ、Ｂお
よびＣの表面を５００ｇ／ｃｍ2 の圧力で４００番の炭
化珪素コンパウンドを用いて１０分間研磨した結果、Ａ
は被覆が若干摩耗したが、Ｂは表面状態に変化はなく、
Ｃは被覆が大きく剥離した。
【００２０】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の方法では
困難であった、炭素材料に機械的強度および熱衝撃に対
する強度の高い炭化珪素からなる被膜を形成することが
でき、産業界に寄与することが大である。
困難であった、炭素材料に機械的強度および熱衝撃に対
する強度の高い炭化珪素からなる被膜を形成することが
でき、産業界に寄与することが大である。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素材料の表面を多孔質化した後、この
炭素材料に一酸化珪素ガスを８００〜２０００℃で反応
させることを特徴とする炭素材料の表面改質法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183612A JPH0733561A (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 炭素材料表面改質法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183612A JPH0733561A (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 炭素材料表面改質法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733561A true JPH0733561A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16138842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5183612A Pending JPH0733561A (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 炭素材料表面改質法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733561A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011051866A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Toyo Tanso Kk | 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 |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP5183612A patent/JPH0733561A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011051866A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Toyo Tanso Kk | 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 |
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