JPH08253876A - Ｃ／ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層及びその形成方法 - Google Patents
Ｃ／ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層及びその形成方法Info
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- JPH08253876A JPH08253876A JP5756995A JP5756995A JPH08253876A JP H08253876 A JPH08253876 A JP H08253876A JP 5756995 A JP5756995 A JP 5756995A JP 5756995 A JP5756995 A JP 5756995A JP H08253876 A JPH08253876 A JP H08253876A
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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
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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
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00982—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as construction elements for space vehicles or aeroplanes
Abstract
(57)【要約】
【目的】優れた耐酸化性能を有し、繰り返し加熱を受け
ても剥離などの損傷を受けない密着性良好なるＣ／Ｃ複
合材料用高密着性耐酸化被覆層を提供する。 【構成】Ｃ／Ｃ複合材料を、珪素２５重量％、炭化珪素
７５重量％をボールミル中で６時間混合した無機混合物
中に埋没させて黒鉛坩堝の中にいれ、１６００℃で２８
０分反応させたところ平均膜厚３０μｍの炭化珪素の転
換被覆が形成された。その後、プラズマ溶射法によって
ＭｏＳｉ2 を転換被覆上の表面に厚さ５０μｍ被覆し
た。
ても剥離などの損傷を受けない密着性良好なるＣ／Ｃ複
合材料用高密着性耐酸化被覆層を提供する。 【構成】Ｃ／Ｃ複合材料を、珪素２５重量％、炭化珪素
７５重量％をボールミル中で６時間混合した無機混合物
中に埋没させて黒鉛坩堝の中にいれ、１６００℃で２８
０分反応させたところ平均膜厚３０μｍの炭化珪素の転
換被覆が形成された。その後、プラズマ溶射法によって
ＭｏＳｉ2 を転換被覆上の表面に厚さ５０μｍ被覆し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維強化炭素（以
下Ｃ／Ｃとする）複合材料に関するもので、優れた耐酸
化性能を有するＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層
及びその形成方法に関する。
下Ｃ／Ｃとする）複合材料に関するもので、優れた耐酸
化性能を有するＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層
及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃ／Ｃ複合材料は、炭素繊維を補強材と
し炭素をマトリクスとした複合材料であって、耐熱性、
耐薬品性、耐摩耗性に優れ、かつ高強度、軽量な材料で
ある。そのためロケットノズルや航空機のディスクブレ
ーキなどに使用されている。しかしながら、Ｃ／Ｃ複合
材料は酸素雰囲気中では、約５００℃から酸化され、そ
れ自身の持つ優れた物理的、化学的性能が低下するた
め、高温大気中での使用は極く短時間の場合を除き不可
能であった。この現象を防止するために従来から炭素材
料の耐酸化性能を高める方法について種々の検討がなさ
れてきた。それらの方法の中で、化学気相蒸着法（以下
ＣＶＤとする）によるセラミックス被覆は最も広く行わ
れている技術のひとつであり、この技術により緻密な被
覆膜を得ることができる。しかしながら、この技術では
被覆時に、基材となるＣ／Ｃ複合材料を１０００℃前後
の温度まで加熱しなければならない場合が多く、被覆処
理完了後室温まで冷却する際に表面のセラミックス被覆
が剥離したり、割れを発生することが多かった。これ
は、Ｃ／Ｃ複合材料とセラミックス間の熱膨張率の差が
大きいことが主原因である。Ｃ／Ｃ複合材料はその熱膨
張率が炭素繊維自体の熱膨張率によって決定されてしま
い、また、Ｃ／Ｃ複合材料と同じ熱膨張率を持つセラミ
ックス被覆材料も存在しないために、ＣＶＤ法によるセ
ラミックスの被覆膜を利用することは困難であった。
し炭素をマトリクスとした複合材料であって、耐熱性、
耐薬品性、耐摩耗性に優れ、かつ高強度、軽量な材料で
ある。そのためロケットノズルや航空機のディスクブレ
ーキなどに使用されている。しかしながら、Ｃ／Ｃ複合
材料は酸素雰囲気中では、約５００℃から酸化され、そ
れ自身の持つ優れた物理的、化学的性能が低下するた
め、高温大気中での使用は極く短時間の場合を除き不可
能であった。この現象を防止するために従来から炭素材
料の耐酸化性能を高める方法について種々の検討がなさ
れてきた。それらの方法の中で、化学気相蒸着法（以下
ＣＶＤとする）によるセラミックス被覆は最も広く行わ
れている技術のひとつであり、この技術により緻密な被
覆膜を得ることができる。しかしながら、この技術では
被覆時に、基材となるＣ／Ｃ複合材料を１０００℃前後
の温度まで加熱しなければならない場合が多く、被覆処
理完了後室温まで冷却する際に表面のセラミックス被覆
が剥離したり、割れを発生することが多かった。これ
は、Ｃ／Ｃ複合材料とセラミックス間の熱膨張率の差が
大きいことが主原因である。Ｃ／Ｃ複合材料はその熱膨
張率が炭素繊維自体の熱膨張率によって決定されてしま
い、また、Ｃ／Ｃ複合材料と同じ熱膨張率を持つセラミ
ックス被覆材料も存在しないために、ＣＶＤ法によるセ
ラミックスの被覆膜を利用することは困難であった。
【０００３】また、特公平２−５４７７８号公報にはＣ
ＶＤ法によりセラミックス層を被覆する前に、珪素を含
む炭化珪素などのセラミックス混合粉末中にＣ／Ｃ複合
材料を埋没させ不活性ガス中約１６００℃の温度で加熱
する拡散法によって金属珪素をＣ／Ｃ複合材料表面の炭
素と反応させＳｉＣ化させたＳｉＣ転換被覆を設けるこ
とによって、ＣＶＤ−ＳｉＣ層との密着性を高める方法
が記載されている。この拡散法によるＣ／Ｃ複合材料を
ＳｉＣ化させる方法では、母材Ｃ／Ｃ複合材料の性状に
よって、ＳｉＣ化がほとんど進行しなかたり、あるいは
著しくＳｉＣ化が内部にまでおよびＣ／Ｃ複合材料の材
料強度が極端に低下してしまうという問題があった。そ
のため、ＣＶＤ−ＳｉＣの剥離を防止するためには、材
料状態に合わせて細かく反応条件を制御しなければなら
ず、歩留りよく密着性良好なる耐酸化被覆層を得ること
が困難であった。
ＶＤ法によりセラミックス層を被覆する前に、珪素を含
む炭化珪素などのセラミックス混合粉末中にＣ／Ｃ複合
材料を埋没させ不活性ガス中約１６００℃の温度で加熱
する拡散法によって金属珪素をＣ／Ｃ複合材料表面の炭
素と反応させＳｉＣ化させたＳｉＣ転換被覆を設けるこ
とによって、ＣＶＤ−ＳｉＣ層との密着性を高める方法
が記載されている。この拡散法によるＣ／Ｃ複合材料を
ＳｉＣ化させる方法では、母材Ｃ／Ｃ複合材料の性状に
よって、ＳｉＣ化がほとんど進行しなかたり、あるいは
著しくＳｉＣ化が内部にまでおよびＣ／Ｃ複合材料の材
料強度が極端に低下してしまうという問題があった。そ
のため、ＣＶＤ−ＳｉＣの剥離を防止するためには、材
料状態に合わせて細かく反応条件を制御しなければなら
ず、歩留りよく密着性良好なる耐酸化被覆層を得ること
が困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術における問題点を解決し、優れた耐酸化性能を
有し、繰り返し加熱を受けても剥離などの損傷を受けな
い密着性良好なるＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆
層及びその形成方法を提供することである。
従来技術における問題点を解決し、優れた耐酸化性能を
有し、繰り返し加熱を受けても剥離などの損傷を受けな
い密着性良好なるＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆
層及びその形成方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため、拡散法によってＣ／Ｃ複合材料表面
の炭素と金属珪素を反応させてＳｉＣ化させたＳｉＣ転
換被覆を設けた後に、ＣＶＤ−ＳｉＣの層に代えてＭｏ
Ｓｉ2 などの金属化合物の層を設けると、高い耐酸化性
能と耐剥離性能とを兼ね備えた耐酸化被覆層が得られる
ことを知見した。本発明において転換被覆とは、上記の
ように、拡散法によってＣ／Ｃ複合材料表面の炭素と金
属珪素を反応させてＳｉＣ化させた被覆を指称する。
点を解決するため、拡散法によってＣ／Ｃ複合材料表面
の炭素と金属珪素を反応させてＳｉＣ化させたＳｉＣ転
換被覆を設けた後に、ＣＶＤ−ＳｉＣの層に代えてＭｏ
Ｓｉ2 などの金属化合物の層を設けると、高い耐酸化性
能と耐剥離性能とを兼ね備えた耐酸化被覆層が得られる
ことを知見した。本発明において転換被覆とは、上記の
ように、拡散法によってＣ／Ｃ複合材料表面の炭素と金
属珪素を反応させてＳｉＣ化させた被覆を指称する。
【０００６】さらに、鋭意研究したところ、ＳｉＣ転換
被覆の膜厚は５μｍ〜５００μｍであるときに極めて良
好なる耐酸化性能を有することをつきとめ本発明を完成
するに至った。すなわち本発明は、Ｃ／Ｃ複合材料表面
に形成した転換被覆上に、ＭｏＳｉ2の被覆層を有する
ことを特徴とするＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆
層を提供するものである。この場合に、前記転換被覆の
厚さが５μｍ〜５００μｍであると好ましく、また、前
記ＭｏＳｉ2 の被覆層の厚さが５μｍ〜５００μｍであ
ると好適である。
被覆の膜厚は５μｍ〜５００μｍであるときに極めて良
好なる耐酸化性能を有することをつきとめ本発明を完成
するに至った。すなわち本発明は、Ｃ／Ｃ複合材料表面
に形成した転換被覆上に、ＭｏＳｉ2の被覆層を有する
ことを特徴とするＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆
層を提供するものである。この場合に、前記転換被覆の
厚さが５μｍ〜５００μｍであると好ましく、また、前
記ＭｏＳｉ2 の被覆層の厚さが５μｍ〜５００μｍであ
ると好適である。
【０００７】上記Ｃ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆
層は、Ｃ／Ｃ複合材料を珪素を含む混合粉末中に埋没さ
せ不活性ガス中で１６００〜１８００℃の温度で加熱し
て珪素をＣ／Ｃ複合材料表面の炭素と反応させ、炭化珪
素化させた転換被覆を設けたのち、その上にＭｏＳｉ2
の被覆層を形成することによって形成することができ
る。
層は、Ｃ／Ｃ複合材料を珪素を含む混合粉末中に埋没さ
せ不活性ガス中で１６００〜１８００℃の温度で加熱し
て珪素をＣ／Ｃ複合材料表面の炭素と反応させ、炭化珪
素化させた転換被覆を設けたのち、その上にＭｏＳｉ2
の被覆層を形成することによって形成することができ
る。
【０００８】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。Ｃ／Ｃ
複合材料の補強炭素繊維として、ＰＡＮ系、レーヨン系
およびタールピッチ系炭素繊維を用いることができ、強
度的にＰＡＮ系のものを用いると最も優れたものが得ら
れる。例えば東邦 レーヨン製“高強度ベスファイト
（ＨＴＡ）”、“高弾性ベスファイト（ＨＭ４０）”等
の一般に市販されているものが使用できる。
複合材料の補強炭素繊維として、ＰＡＮ系、レーヨン系
およびタールピッチ系炭素繊維を用いることができ、強
度的にＰＡＮ系のものを用いると最も優れたものが得ら
れる。例えば東邦 レーヨン製“高強度ベスファイト
（ＨＴＡ）”、“高弾性ベスファイト（ＨＭ４０）”等
の一般に市販されているものが使用できる。
【０００９】補強繊維の形態としては長繊維フィラメン
トを数百本〜数万本束ねたロービングを一方向に引き揃
えたものおよび／または織物が使用できる。強度的に、
補強炭素繊維が５０ｍｍ以上の長さであることが好まし
く、それ以下の長さでは母材Ｃ／Ｃ複合材料の強度を十
分に高くすることができない。補強繊維のバインダーと
しては、フェノール樹脂、フラン樹脂などの熱効果性物
質、ピッチのような熱可塑性物質を用いることができ
る。フェノール樹脂が焼成炭化した場合の残炭率が高
く、値段も安価であることからＣ／Ｃ複合材料用のマト
リクスバインダーとして最もよく使われる。
トを数百本〜数万本束ねたロービングを一方向に引き揃
えたものおよび／または織物が使用できる。強度的に、
補強炭素繊維が５０ｍｍ以上の長さであることが好まし
く、それ以下の長さでは母材Ｃ／Ｃ複合材料の強度を十
分に高くすることができない。補強繊維のバインダーと
しては、フェノール樹脂、フラン樹脂などの熱効果性物
質、ピッチのような熱可塑性物質を用いることができ
る。フェノール樹脂が焼成炭化した場合の残炭率が高
く、値段も安価であることからＣ／Ｃ複合材料用のマト
リクスバインダーとして最もよく使われる。
【００１０】Ｃ／Ｃ複合材料の製造方法としては、ま
ず、炭素繊維にバインダーを含浸、塗布することによっ
てプリプレグシートを作り、このプリプレグを積層した
後、ホットプレスやオートクレープなどによって加熱・
加圧して樹脂を硬化させた成形体を作製する。成形体は
窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で焼成した後、必要
に応じて熱硬化性物質や熱可塑性物質を含浸し焼成を行
う含浸処理を所定の強度が得られるまで繰り返す。
ず、炭素繊維にバインダーを含浸、塗布することによっ
てプリプレグシートを作り、このプリプレグを積層した
後、ホットプレスやオートクレープなどによって加熱・
加圧して樹脂を硬化させた成形体を作製する。成形体は
窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中で焼成した後、必要
に応じて熱硬化性物質や熱可塑性物質を含浸し焼成を行
う含浸処理を所定の強度が得られるまで繰り返す。
【００１１】上述のようにして得られたＣ／Ｃ複合材料
に、表面の炭素を拡散法によってＳｉＣ化した炭化珪素
の転換被覆を形成する。拡散法は、たとえば金属Ｓｉを
含むセラミックス粉末中にＣ／Ｃ複合材料を埋没させ、
１５００℃〜１９００℃の温度で反応させる方法、Ｓｉ
Ｏを発生する原料粉末例えばコークスとＳｉＯ2 の等モ
ル混合物上部にＣ／Ｃ複合材料を置き反応を行わせる方
法などが挙げられるが必ずしもこの方法に限定されな
い。
に、表面の炭素を拡散法によってＳｉＣ化した炭化珪素
の転換被覆を形成する。拡散法は、たとえば金属Ｓｉを
含むセラミックス粉末中にＣ／Ｃ複合材料を埋没させ、
１５００℃〜１９００℃の温度で反応させる方法、Ｓｉ
Ｏを発生する原料粉末例えばコークスとＳｉＯ2 の等モ
ル混合物上部にＣ／Ｃ複合材料を置き反応を行わせる方
法などが挙げられるが必ずしもこの方法に限定されな
い。
【００１２】拡散法において、反応温度が１５００℃未
満では反応の進行が遅く、適当でない。好ましくは１６
００℃以上である。一方反応温度が１９００℃を越える
と、Ｃ／Ｃ複合材料が急速に反応し、反応層の厚さが厚
くなり、Ｃ／Ｃ複合材料の強度が著しく低下してしまう
ので不可である。従って１９００℃を上限とする。さら
に好ましくは１８００℃以下とするのがよい。
満では反応の進行が遅く、適当でない。好ましくは１６
００℃以上である。一方反応温度が１９００℃を越える
と、Ｃ／Ｃ複合材料が急速に反応し、反応層の厚さが厚
くなり、Ｃ／Ｃ複合材料の強度が著しく低下してしまう
ので不可である。従って１９００℃を上限とする。さら
に好ましくは１８００℃以下とするのがよい。
【００１３】拡散法によって改質されるＣ／Ｃ複合材料
表層部の転換被覆は薄くむらなく形成しているのがよ
く、その厚さは５μｍ〜５００μｍに限定される。５μ
ｍ未満では優れた耐酸化性能を得ることができない。よ
り好ましくは１０μｍ以上とする。逆に５００μｍを越
えた場合、改質層である転換被覆の劣化に伴う割れが生
じやすくなり、熱サイクル負荷時に被膜の破壊が生じや
すくなるため好ましくない。さらに好適には２００μｍ
以下とするのがよい。
表層部の転換被覆は薄くむらなく形成しているのがよ
く、その厚さは５μｍ〜５００μｍに限定される。５μ
ｍ未満では優れた耐酸化性能を得ることができない。よ
り好ましくは１０μｍ以上とする。逆に５００μｍを越
えた場合、改質層である転換被覆の劣化に伴う割れが生
じやすくなり、熱サイクル負荷時に被膜の破壊が生じや
すくなるため好ましくない。さらに好適には２００μｍ
以下とするのがよい。
【００１４】以上により得られた、転換被覆を有した耐
酸化性Ｃ／Ｃ複合材料は少なくとも１３００℃の耐酸化
性を示し、さらにその強度は基部となるＣ／Ｃ複合材料
とほぼ同等のものとなる。ここで、さらに前述の耐酸化
性Ｃ／Ｃ複合材料に、より優れた耐酸化性能を付与する
場合は、拡散法により得られた炭化珪素改質層の上にプ
ラズマ溶射法によってＭｏＳｉ2 の被覆層を設ける必要
がある。すなわち拡散反応により得られる炭化珪素改質
層は多孔質であり熱衝撃に起因する繊細な亀裂が多数存
在しているため十分な耐酸化性を示さない。
酸化性Ｃ／Ｃ複合材料は少なくとも１３００℃の耐酸化
性を示し、さらにその強度は基部となるＣ／Ｃ複合材料
とほぼ同等のものとなる。ここで、さらに前述の耐酸化
性Ｃ／Ｃ複合材料に、より優れた耐酸化性能を付与する
場合は、拡散法により得られた炭化珪素改質層の上にプ
ラズマ溶射法によってＭｏＳｉ2 の被覆層を設ける必要
がある。すなわち拡散反応により得られる炭化珪素改質
層は多孔質であり熱衝撃に起因する繊細な亀裂が多数存
在しているため十分な耐酸化性を示さない。
【００１５】ＭｏＳｉ2 の溶射層はＣＶＤで形成したＳ
ｉＣよりも亀裂が発生しにくく、すぐれた性能を有しプ
ラズマ溶射により厚膜に形成することが容易である。ま
た、前記拡散法による転換被覆との密着性がすぐれてい
る。プラズマ溶射法による金属、セラミックの被覆は一
般的に行われており、炭化珪素改質層の上部にプラズマ
溶射法によってＭｏＳｉ2 の被覆を施すことによって、
繊細な亀裂を封止でき、耐酸化性能が格段に向上する。
ｉＣよりも亀裂が発生しにくく、すぐれた性能を有しプ
ラズマ溶射により厚膜に形成することが容易である。ま
た、前記拡散法による転換被覆との密着性がすぐれてい
る。プラズマ溶射法による金属、セラミックの被覆は一
般的に行われており、炭化珪素改質層の上部にプラズマ
溶射法によってＭｏＳｉ2 の被覆を施すことによって、
繊細な亀裂を封止でき、耐酸化性能が格段に向上する。
【００１６】プラズマ溶射法によって被覆されるＭｏＳ
ｉ2 の厚さは５μｍ〜５００μｍに限定される。５μｍ
未満では酸素拡散バリアとしての機能を十分に果たさず
優れた耐酸化性能を得ることができない。好ましくは２
０μｍ以上とするのがよい。最も適切なのは３０μｍ以
上、例えば５０μｍ程度である。逆に、５００μｍを越
えた場合、膜厚が厚過ぎるために熱応力が大きくなり、
皮膜の剥離、割れが発生しやすくなるので好ましくな
い。さらに好適には２００μｍを上限とする。
ｉ2 の厚さは５μｍ〜５００μｍに限定される。５μｍ
未満では酸素拡散バリアとしての機能を十分に果たさず
優れた耐酸化性能を得ることができない。好ましくは２
０μｍ以上とするのがよい。最も適切なのは３０μｍ以
上、例えば５０μｍ程度である。逆に、５００μｍを越
えた場合、膜厚が厚過ぎるために熱応力が大きくなり、
皮膜の剥離、割れが発生しやすくなるので好ましくな
い。さらに好適には２００μｍを上限とする。
【００１７】以上により得られたＣ／Ｃ複合材料用高密
着性耐酸化被覆層は、耐酸化性に優れ、かつ、母材Ｃ／
Ｃ複合材料との密着性が良好で繰り返し加熱を受けても
剥離を生じることがないため、特に航空・宇宙の熱防護
材などの使用環境の厳しい部位に適応することができ
る。
着性耐酸化被覆層は、耐酸化性に優れ、かつ、母材Ｃ／
Ｃ複合材料との密着性が良好で繰り返し加熱を受けても
剥離を生じることがないため、特に航空・宇宙の熱防護
材などの使用環境の厳しい部位に適応することができ
る。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の実施例のＣ／Ｃ複合材料用高
密着性耐酸化被覆層の模式的断面図である。Ｃ／Ｃ複合
材料２の上に、転換被覆３が設けられており、その上に
プラズマ溶射法によってＭｏＳｉ2 層４を設けたもので
ある。以下、本発明を実施例及び比較例に基づき具体的
に説明する。
密着性耐酸化被覆層の模式的断面図である。Ｃ／Ｃ複合
材料２の上に、転換被覆３が設けられており、その上に
プラズマ溶射法によってＭｏＳｉ2 層４を設けたもので
ある。以下、本発明を実施例及び比較例に基づき具体的
に説明する。
【００１９】〔実施例１〕フェノール樹脂（住友ベーク
ライト（株）製“ＰＲ−５０２７３”）を不揮発成分が
２８重量％となるようにアセトンに溶解希釈した後、炭
素繊維織布（東邦レーヨン（株）製、“高強度ベスファ
イト”＃３１２１）に含浸した。オーブン中で８０度３
０分間、１００度３０分間乾燥し、樹脂目付け量３５重
量％の炭素繊維シートを得た。このシートを６枚積層し
て、ホットプレスにより１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で１
５０度６０分間加熱加圧成形し炭素繊維強化プラスチッ
ク板を得た。次にＡｒガス雰囲気中で１０℃毎分の昇温
速度にて２０００℃まで加熱して厚さ約２ｍｍの材料を
得た。
ライト（株）製“ＰＲ−５０２７３”）を不揮発成分が
２８重量％となるようにアセトンに溶解希釈した後、炭
素繊維織布（東邦レーヨン（株）製、“高強度ベスファ
イト”＃３１２１）に含浸した。オーブン中で８０度３
０分間、１００度３０分間乾燥し、樹脂目付け量３５重
量％の炭素繊維シートを得た。このシートを６枚積層し
て、ホットプレスにより１０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下で１
５０度６０分間加熱加圧成形し炭素繊維強化プラスチッ
ク板を得た。次にＡｒガス雰囲気中で１０℃毎分の昇温
速度にて２０００℃まで加熱して厚さ約２ｍｍの材料を
得た。
【００２０】この材料に緻密化処理としてフラン樹脂含
浸を真空中で４時間行った後、更に１０ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力のもとで４時間行い、これをオーブン中１００℃で
１５時間加熱してフラン樹脂を硬化した後、先の処理と
同様にＡｒガス雰囲気中で２０００℃まで加熱した。こ
の緻密化処理を密度が１．５５ｍｇ／ｃｍ3 になるまで
繰り返し、Ｃ／Ｃ複合材料を作製した。
浸を真空中で４時間行った後、更に１０ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力のもとで４時間行い、これをオーブン中１００℃で
１５時間加熱してフラン樹脂を硬化した後、先の処理と
同様にＡｒガス雰囲気中で２０００℃まで加熱した。こ
の緻密化処理を密度が１．５５ｍｇ／ｃｍ3 になるまで
繰り返し、Ｃ／Ｃ複合材料を作製した。
【００２１】このＣ／Ｃ複合材料を３０ｍｍ×５０ｍｍ
のサイズに切り出し、珪素（粒径１０μｍ以下、純度９
９．９％、高純度科学（株）製）２５重量％、炭化珪素
（平均粒径１０μｍ以下、純度９９．８％、昭和電工
（株）製）７５重量％をボールミル中で６時間混合した
無機混合物中に埋没させるようにして黒鉛坩堝の中にい
れた。アルゴン流量１０リットル／分流通下１６００℃
で２８０分反応させたところ平均膜厚３０μｍの炭化珪
素の改質層である転換被覆がＣ／Ｃ複合材料表面に形成
された。しかるのちに、プラズマ溶射法によってＭｏＳ
ｉ2 を転換被覆上の表面に厚さ５０μｍ被覆した。
のサイズに切り出し、珪素（粒径１０μｍ以下、純度９
９．９％、高純度科学（株）製）２５重量％、炭化珪素
（平均粒径１０μｍ以下、純度９９．８％、昭和電工
（株）製）７５重量％をボールミル中で６時間混合した
無機混合物中に埋没させるようにして黒鉛坩堝の中にい
れた。アルゴン流量１０リットル／分流通下１６００℃
で２８０分反応させたところ平均膜厚３０μｍの炭化珪
素の改質層である転換被覆がＣ／Ｃ複合材料表面に形成
された。しかるのちに、プラズマ溶射法によってＭｏＳ
ｉ2 を転換被覆上の表面に厚さ５０μｍ被覆した。
【００２２】試料を１０００℃及び１４００℃に加熱さ
れた大気炉内に導入し、６０分経過後取り出す加熱試験
を行った。耐剥離性は何れも良好で、重量減少はそれぞ
れ、０．８％、０．２％／回であり、冷却時の熱衝撃を
受けても当該材料の被覆層に亀裂の発生はなかった。 〔比較例１〕実施例１のプラズマ溶射法によるＭｏＳｉ
2 を行わなかったほかは全く同様にして、試料を作成し
１０００℃、１４００℃で酸化試験を行ったところ、耐
剥離性は良好であったが、重量減少率はそれぞれ６２．
５％、７０．７％／回であり、材料のほとんどが酸化に
よって消失してしまった。
れた大気炉内に導入し、６０分経過後取り出す加熱試験
を行った。耐剥離性は何れも良好で、重量減少はそれぞ
れ、０．８％、０．２％／回であり、冷却時の熱衝撃を
受けても当該材料の被覆層に亀裂の発生はなかった。 〔比較例１〕実施例１のプラズマ溶射法によるＭｏＳｉ
2 を行わなかったほかは全く同様にして、試料を作成し
１０００℃、１４００℃で酸化試験を行ったところ、耐
剥離性は良好であったが、重量減少率はそれぞれ６２．
５％、７０．７％／回であり、材料のほとんどが酸化に
よって消失してしまった。
【００２３】〔比較例２〕実施例１のプラズマ溶射法に
よるＭｏＳｉ2 にかえて、四塩化珪素、メタン、水素、
アルゴン混合ガスを、約１３００℃に加熱された炉内に
導入するＣＶＤ法にて炭化珪素を１００μｍ被覆しＣ／
Ｃ複合材料に耐酸化性能を付与し、１０００℃、１４０
０℃酸化試験を行ったところ、耐剥離性は良好であった
が、重量減少はそれぞれ１５．０％、０．９％であっ
た。
よるＭｏＳｉ2 にかえて、四塩化珪素、メタン、水素、
アルゴン混合ガスを、約１３００℃に加熱された炉内に
導入するＣＶＤ法にて炭化珪素を１００μｍ被覆しＣ／
Ｃ複合材料に耐酸化性能を付与し、１０００℃、１４０
０℃酸化試験を行ったところ、耐剥離性は良好であった
が、重量減少はそれぞれ１５．０％、０．９％であっ
た。
【００２４】〔比較例３〕実施例１の拡散法による炭化
珪素改質層である転換被覆を形成させずに、またプラズ
マ溶射法によるＭｏＳｉ2 の被覆を行わずに、ＣＶＤ法
にて炭化珪素を１００μｍ被覆しＣ／Ｃ複合材料に耐酸
化性能を付与し、１０００℃、１４００℃酸化試験を行
ったところ、炭化珪素が剥離し、試料はほとんど酸化に
よって消失した。
珪素改質層である転換被覆を形成させずに、またプラズ
マ溶射法によるＭｏＳｉ2 の被覆を行わずに、ＣＶＤ法
にて炭化珪素を１００μｍ被覆しＣ／Ｃ複合材料に耐酸
化性能を付与し、１０００℃、１４００℃酸化試験を行
ったところ、炭化珪素が剥離し、試料はほとんど酸化に
よって消失した。
【００２５】〔比較例４〕実施例１のＭｏＳｉ2 の代り
にＭｏを１０μｍ被覆したほかは全く同様に試料を作成
し１０００℃、１４００℃で酸化試験を行った。耐剥離
性は良好であったが、重量減少率はそれぞれ５％、２．
１％／回であった。 〔比較例５〕実施例１のＭｏＳｉ2 の代りにＷを１５μ
ｍ被覆したほかは全く同様に試料を作成し１０００℃、
１４００℃で酸化試験を行った。耐剥離性は良好であっ
たが、重量減少率はそれぞれ７．５％、３．２％／回で
あった。
にＭｏを１０μｍ被覆したほかは全く同様に試料を作成
し１０００℃、１４００℃で酸化試験を行った。耐剥離
性は良好であったが、重量減少率はそれぞれ５％、２．
１％／回であった。 〔比較例５〕実施例１のＭｏＳｉ2 の代りにＷを１５μ
ｍ被覆したほかは全く同様に試料を作成し１０００℃、
１４００℃で酸化試験を行った。耐剥離性は良好であっ
たが、重量減少率はそれぞれ７．５％、３．２％／回で
あった。
【００２６】
【発明の効果】本発明のＣ／Ｃ複合材料用高密着性耐酸
化被覆層は、母材Ｃ／Ｃ複合材料との密着性が良好で、
かつ、優れた耐酸化性能を有している。そのため本発明
の耐酸化被覆層を施したＣ／Ｃ複合材料は、航空・宇宙
用との特に耐熱性、耐熱衝撃特性が要求される部材に適
応できる材料となる。
化被覆層は、母材Ｃ／Ｃ複合材料との密着性が良好で、
かつ、優れた耐酸化性能を有している。そのため本発明
の耐酸化被覆層を施したＣ／Ｃ複合材料は、航空・宇宙
用との特に耐熱性、耐熱衝撃特性が要求される部材に適
応できる材料となる。
【図１】実施例の被覆層の模式的断面図である。
１ Ｃ／Ｃ複合材料被覆層 ２ Ｃ／Ｃ複合
材料 ３ 転換被覆 ４ ＭｏＳｉ2
層
材料 ３ 転換被覆 ４ ＭｏＳｉ2
層
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ／Ｃ複合材料表面に形成した転換被覆
上に、ＭｏＳｉ2 の被覆層を有することを特徴とするＣ
／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層。 - 【請求項２】 前記転換被覆の厚さが５μｍ〜５００μ
ｍであることを特徴とする請求項１記載のＣ／Ｃ複合材
料用高密着性耐酸化被覆層。 - 【請求項３】 前記ＭｏＳｉ2 の被覆層の厚さが５μｍ
〜５００μｍであることを特徴とする請求項１記載のＣ
／Ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層。 - 【請求項４】 Ｃ／Ｃ複合材料を珪素を含む混合粉末中
に埋没させ不活性ガス中で１５００〜１９００℃の温度
で加熱して珪素をＣ／Ｃ複合材料の表面の炭素と反応さ
せ炭化珪素化させた転換被覆を設けたのち、その上にＭ
ｏＳｉ2 の被覆層を形成することを特徴とするＣ／Ｃ複
合材料用高密着性耐酸化被覆層の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5756995A JPH08253876A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Ｃ／ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5756995A JPH08253876A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Ｃ／ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層及びその形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08253876A true JPH08253876A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13059480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5756995A Withdrawn JPH08253876A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | Ｃ／ｃ複合材料用高密着性耐酸化被覆層及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08253876A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0913373A3 (de) * | 1997-10-22 | 1999-08-04 | DORNIER GmbH | Mit Kohlefasern verstärkter Keramikverbundwerkstoff |
| CN107043926A (zh) * | 2016-02-09 | 2017-08-15 | 丰田自动车株式会社 | 等离子体化学气相生长装置 |
| CN110373628A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-25 | 西北有色金属研究院 | 一种难熔金属表面原位反应自生高温扩散障及其制备方法 |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP5756995A patent/JPH08253876A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0913373A3 (de) * | 1997-10-22 | 1999-08-04 | DORNIER GmbH | Mit Kohlefasern verstärkter Keramikverbundwerkstoff |
| CN107043926A (zh) * | 2016-02-09 | 2017-08-15 | 丰田自动车株式会社 | 等离子体化学气相生长装置 |
| CN110373628A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-10-25 | 西北有色金属研究院 | 一种难熔金属表面原位反应自生高温扩散障及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |