JPH0826859A - 耐酸化性ｃ／ｃ複合材とその製造法 - Google Patents

耐酸化性ｃ／ｃ複合材とその製造法

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JPH0826859A
JPH0826859A JP18524594A JP18524594A JPH0826859A JP H0826859 A JPH0826859 A JP H0826859A JP 18524594 A JP18524594 A JP 18524594A JP 18524594 A JP18524594 A JP 18524594A JP H0826859 A JPH0826859 A JP H0826859A
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coating layer
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layer
sio
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JP18524594A
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Toshiya Sedaka
俊哉 瀬高
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Tokai Carbon Co Ltd
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Tokai Carbon Co Ltd
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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
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 １０００℃以下の低温から１５００℃以上の
高温の広い酸化雰囲気において、安定かつ十分な酸化抵
抗を示す耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材（炭素繊維強化炭素複合
材）とその製造方法を提供する。 【構成】 Ｃ／Ｃ複合材表面に、傾斜機能組織を有する
ＳｉＣ被膜層（第１被覆層）、Ｂ2 Ｏ3 ガラス被膜層
（第２被覆層）、ＺｒＯ2 微粒子層（第３被覆層）およ
びＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜層（第４
被覆層）が順次に被覆積層された構造。第１被覆層はコ
ンバージョン法で、第２被覆層はＢ（ＯＣ4Ｈ9)3 溶液
を含浸したのち加熱処理する方法で、第３被覆層はＺｒ
Ｏ2 微粒子サスペンジョンを含浸、乾燥する方法で被覆
される。また、第４被覆層はＡｌを含むＳｉ（ＯＣ2 Ｈ
5)4 からアルコキシド法で得られる溶液を含浸したのち
Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9)3 を含浸し加熱処理する方法により形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温酸化性雰囲気下に
おいて優れた酸化抵抗性を示す耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材
（「炭素繊維強化炭素複合材」、以下同じ）とその製造
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃ／Ｃ複合材は、１０００℃以上の高温
においても高度の比強度、比弾性率を維持し、かつ低い
熱膨張率を示す等の特異な性質を有する材料であり、航
空宇宙用の部材として注目されている。しかし、Ｃ／Ｃ
複合材を含め炭素材料は一般に５００℃以上の大気雰囲
気下で酸化が進行して、物理的、化学的性質が損なわれ
るために高温大気中での使用は極く短時間に限られる材
質上の欠点がある。このため、Ｃ／Ｃ複合材の表面に耐
酸化性の被覆を施して改質化する試みが従来から盛んに
おこなわれている。
【０００３】このうち、最も一般的な耐酸化処理とされ
ているのはＣＶＤ（化学的気相蒸着）によりセラミック
ス被膜層を形成する方法で、ＳｉＣを被覆化する処理が
代表的な技術として知られている。ＣＶＤ法によればＣ
／Ｃ複合基材面に緻密なＳｉＣ被膜を形成することがで
きるが、僅かな熱負荷でＳｉＣ被膜が層間剥離したり、
層界面にクラックが発生する等の現象が多発し易い。こ
の現象は、主にＣ／Ｃ複合基材とＳｉＣ被膜層との熱膨
張差が大きいため最大歪みが追随できないことに起因し
ており、Ｃ／Ｃ複合基材面をＳｉＣの熱膨張率に近似さ
せるように改質すれば軽減化させることができる。した
がって、Ｃ／Ｃ複合基材面に気相熱分解法により熱分解
炭素層を形成し、ついでＣＶＤまたはＣＶＩ法でＳｉＣ
を被覆する方法（特開平２−111681号公報) が提案され
ているが、十分な効果は期待できない。
【０００４】これに対し、Ｃ／Ｃ複合基材の炭素を反応
源に利用してＳｉ成分と反応させることによりＳｉＣに
転化させるコンバージョン法は、基材の表層部が連続組
織としてＳｉＣ層を形成する傾斜機能組織となるため界
面剥離を生じることはない。しかし、ＣＶＤ法に比べて
緻密性に劣るうえ、反応時、被覆層に微小なクラックが
発生する問題がある。
【０００５】このような問題の解消を図るため、本発明
者はＣ／Ｃ複合基材の表面にコンバージョン法で形成し
たＳｉＣ被覆層に、ＳｉＯ2 の微粒被覆層を介してＳｉ
Ｏ2またはＢ2 Ｏ3 あるいはＢ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス
被覆層を３層状に積層被覆した耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材を
開発した（特開平４−42883 号公報）。更に、これを改
良して、ＳｉＯ2 の微粒被覆層とガラス被覆層の間にＢ
2 Ｏ3 ガラスの被膜層を介在させたＣ／Ｃ複合材の耐酸
化被覆層を開発、提案している（特願平５−166094
号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の先行技術のう
ち、特開平４−42883 号公報によれば、表面層として形
成したガラス質被膜が高温雰囲気に曝されて軟化し、溶
融状態で内層のＳｉＣ被覆層および微粒子状ＳｉＯ2 中
間被覆層に生じた微細なポアやクラックを完全にシール
して基材のＣ／Ｃ複合材を酸化雰囲気から保護するた
め、１２００℃を越える苛酷な高温酸化雰囲気において
優れた耐酸化性を発揮する。しかしながら、１０００℃
以下の比較的低温域においてはガラス質のベースである
ＳｉＯ2 が軟化せず、結果的にシール効果が発揮されな
いために耐酸化性が低下する欠点があった。
【０００７】一方、特願平５−166094号の技術によれ
ば、中間層とガラス質被覆層との間に比較的低融点のＢ
2 Ｏ3 単独のガラス被膜を介在させることにより、低温
域でＢ2 Ｏ3 が軟化するため１０００℃以下の低温度域
から１２００℃の高温度域に至る範囲で実用性のある耐
酸化性を示す。しかしながら、１５００℃以上の高温域
ではＢ2 Ｏ3 の蒸気圧が高くなり、ガラス質の揮散によ
り耐酸化性が低下する問題点があった。
【０００８】本発明者は、引き続き研究を重ねた結果、
最内層にＢ2 Ｏ3 ガラス被膜を形成して比較的低温度で
Ｃ／Ｃ複合材内部にＢ2 Ｏ3 を含浸させることにより低
温度域における耐酸化性を向上させるとともに、その上
層にＺｒＯ2 微粒子層を設けることにより高温における
耐酸化性の向上を図ることができることを見出した。
【０００９】本発明は前記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は、１０００℃以下の低温度域から１
５００℃以上の高温度域において、安定して十分な酸化
抵抗性を示す耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材とその製造法を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材は、炭素繊維強
化炭素複合基材の表面に、傾斜機能組織を有するＳｉＣ
被膜の第１被覆層、Ｂ2 Ｏ3 ガラス被膜の第２被覆層、
ＺｒＯ2 微粒子層の第３被覆層、およびＡｌ2Ｏ3 −Ｂ
2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜の第４被覆層が順次に被覆
積層され、一体に層形成されてなることを構成上の特徴
とする。
【００１１】本発明において、基材となるＣ／Ｃ複合材
は、炭素繊維の織布、フエルト、トウなどにマトリック
ス樹脂液を含浸または塗布して積層成形したのち焼成炭
化処理を施す常用の方法で製造されたものが使用され、
材料の製造履歴や材質組織等には限定はない。
【００１２】Ｃ／Ｃ複合基材の表面に直接被覆されるＳ
ｉＣ被膜の第１被覆層は、基材表層部が外面に向かうに
従って次第にＳｉＣ化が進む傾斜機能組織の多結晶質Ｓ
ｉＣ被膜層であり、Ｃ／Ｃ複合基材と強固に結合してい
る。第２被覆層となるＢ2 Ｏ3 ガラス被膜は、１０００
℃以下の低温度域で溶融軟化してＳｉＣ被膜のクラック
やＣ／Ｃ複合基材内部に含浸し、シール剤として酸素の
拡散侵入を防止する。この上に第３被覆層として形成さ
れるＺｒＯ2 微粒子層は高温における耐酸化性の向上に
機能し、また、表面層のＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 ガラス被膜の第４被覆層は高温において溶融軟化して
全表面を均一にシールし、酸化性雰囲気における外気の
侵入を遮断するバリアとして機能する。
【００１３】上記にように複層被膜が一体層形成された
耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材を得るための本発明による製造法
は、炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合成形し硬
化および焼成炭化処理して得られる炭素繊維強化炭素複
合材を基材とし、該基材の表面にＳｉＯガスを接触させ
てコンバージョン法によりＳｉＣ被膜を形成する第１被
覆工程、Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液を減圧含浸したのち加
熱処理してＢ2 Ｏ3 ガラス被膜を形成する第２被覆工
程、アルコキシド法によりＺｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4を加水
分解して得られるＺｒＯ2 の微粒子サスペンジョンを減
圧含浸したのち乾燥してＺｒＯ2 微粒子層を形成する第
３被覆工程、およびアルコキシド法によりＳｉ（ＯＣ2
Ｈ5 ）4 をＡｌを含む酸性水溶液中で加水分解して得ら
れるＡｌ2Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス前駆体溶液を減圧含浸
して乾燥し、次いでＢ（ＯＣ4 Ｈ9）3 を減圧含浸して
加水分解したのち１０００℃以上の温度に加熱処理し
て、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜を形成
する第４被覆工程を順次施すことを特徴とする。
【００１４】Ｃ／Ｃ複合材を構成する炭素繊維には、ポ
リアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系など各種
原料から製造された平織、綾織などの織布、フェルトあ
るいはトウが使用され、マトリックス樹脂としてはフェ
ノール系、フラン系その他炭化性の良好な液状熱硬化性
樹脂が用いられる。炭素繊維は、浸漬、含浸、塗布など
の手段を用いマトリックス樹脂液で十分に濡らしたのち
半硬化してプリプレグを形成し、ついで積層加圧成形す
る。成形体は加熱して樹脂成分を完全に硬化し、引き続
き焼成炭化処理または更に黒鉛化してＣ／Ｃ複合基材を
得る。このＣ／Ｃ複合基材には、必要に応じてマトリッ
クス樹脂を含浸、硬化、炭化する処理を反復して組織の
緻密化が図られる。
【００１５】第１被覆工程は、ＳｉＯ2 粉末をＳｉまた
はＣ粉末と混合して密閉加熱系に収納し、系内にＣ／Ｃ
複合材をセットもしくは埋設して加熱反応させる方法で
おこなわれる。この際の条件は、ＳｉＯ2 ：Ｓｉまたは
Ｃのモル比を２：１とし、加熱温度を１８５０〜２００
０℃の範囲に設定し、系内を還元または中性雰囲気とす
ることが好ましい。加熱時、ＳｉＯ2 はＳｉまたはＣ成
分により加熱還元されてＳｉＯガスを生成し、このＳｉ
ＯガスがＣ／Ｃ複合材の炭素組織と反応して表層部を傾
斜機能組織のＳｉＣ被膜層に転化させる。ＳｉＣ被膜層
はＣ／Ｃ複合基材と強固に結合しており、適切な膜厚は
１００〜３００μm である。膜厚が１００μm 未満では
良好な傾斜機能組織が形成されず、また３００μm を越
える厚い膜厚は不要である。
【００１６】第２被覆工程は、Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液
中にＳｉＣ被膜を形成したＣ／Ｃ複合材を浸漬して、減
圧下に含浸させたのち、一昼夜風乾して空気中の水分に
より加水分解し、乾燥後、５００℃以上の温度で加熱処
理することによりＢ2 Ｏ3 ガラス被膜を形成する。加熱
温度が５００℃未満であると安定してＢ2 Ｏ3 ガラス被
膜を形成することが困難である。
【００１７】第３被覆工程で用いるＺｒＯ2 の微粒子サ
スペンジョンは、Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9）4 にアルコールを
加えて撹拌混合した溶液中に水を滴下して加水分解する
ことにより、ＺｒＯ2 の微粒子を生成させるアルコキシ
ド法により調製される。このサスペンジョン中に、前記
第２被覆工程の処理を施したＣ／Ｃ複合材を浸漬し、減
圧含浸したのち風乾し、次いで１００℃の温度で乾燥す
ることにより、ＺｒＯ2 微粒子層が形成される。好まし
い粒径範囲は、０．５〜１．０μm である。
【００１８】第４被覆工程は、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 に
アルコールを加えて撹拌混合した溶液中に、Ａｌ（ＮＯ
3 ）3 やＡｌＣｌ3 などのＡｌ塩の水溶液にＨＣｌを加
えて酸性水溶液とした混合溶液を滴下して加水分解する
アルコキシド法によりＡｌ2Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス前駆
体溶液を調製し、この溶液中に前記第３被覆工程を施し
たＣ／Ｃ複合材を浸漬し、減圧含浸したのち１００℃の
温度で乾燥することによりＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 を形成
する。次いで、Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液中に浸漬して減
圧下に含浸させ、風乾して加水分解を行った後乾燥し、
更に不活性雰囲気中１０００℃以上の温度で加熱処理す
ることによりＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被
膜を形成する。この加熱処理によりガラス被膜層が溶融
軟化して全面をシールし、外気を遮断するバリアとして
機能する。しかし、加熱温度が１５００℃を越えるとガ
ラス質の揮散が生じ、また冷却時には結晶化が始まるた
めに好ましくない。
【００１９】
【作用】本発明において、傾斜機能組織からなるＳｉＣ
被膜の第１被覆層はＣ／Ｃ複合基材表面に緻密で密着性
の高い被膜として形成される。第２被覆層として形成す
るＢ2 Ｏ3 ガラス被膜は１０００℃以下の低温域で軟化
溶融してＳｉＣ被膜のクラックやピンホールを充填する
とともにＣ／Ｃ複合基材表層部に含浸して外気との接触
を遮断し、酸素拡散のバリアとして機能する。更に、第
３被覆層として形成したＺｒＯ2 微粒子層は高温におけ
る耐熱性、耐酸化性の向上に機能し、最外層に形成され
るＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜の第４被
覆層は高温域において溶融軟化しＺｒＯ2 微粒子層に浸
透して無孔化するとともに平滑な表面層を形成し、外気
を確実に遮断するのに機能する。
【００２０】また、本発明の製造方法によれば、Ｂ2 Ｏ
3 ガラス被膜層、ＺｒＯ2 微粒子層およびＡｌ2 Ｏ3 −
Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜層はガラス前駆体溶液あ
るいは微粒子サスペンジョンを減圧含浸して形成してい
るから、緻密で密着性のよいガス不透過性の被膜層が形
成される。
【００２１】これらの機能が総合的に作用して、１００
０℃以下の低温度から１５００℃以上の高温度の広い温
度領域において、優れた耐酸化性能が付与される。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
【００２３】実施例１ (1) Ｃ／Ｃ複合基材の作製 ポリアクリロニトリル系高弾性タイプの平織炭素繊維布
にフェノール樹脂初期縮合物〔大日本インキ工業（株）
製〕をマトリックス樹脂として十分に塗布し、４８時間
風乾してプレプレグシートを作製した。このプリプレグ
シートを積層してモールドに入れ、加熱温度１１０℃、
適用圧力２０kg/cm2の条件で複合成形した。ついで、成
形体を２５０℃の温度に加熱して完全に硬化したのち、
Ｎ2 雰囲気に保持された焼成炉に移し、５℃/hr の昇温
速度で２０００℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化し
た。このようにして、炭素繊維の体積含有率(Vf)６５
％、見掛比重１．６５g/ccのＣ／Ｃ複合材を作製した。
【００２４】(2) 第１被覆工程 ＳｉＯ2 粉末とＳｉ粉末をモル比２：１の配合比率にな
るように混合し、混合粉末を黒鉛ルツボに入れ上部にＣ
／Ｃ複合材をセットして黒鉛蓋を被せた。この黒鉛ルツ
ボを電気炉に移し、内外をＡｒガス雰囲気に保持しなが
ら５０℃／hrの速度で１９００℃まで昇温し、２時間保
持してＣ／Ｃ複合材の表層部に傾斜機能組織を備える多
結晶質のＳｉＣ被膜を形成した。形成されたＳｉＣ被膜
の厚さは約２００μm であったが、その表面には幅１０
μm 程度の微細なクラックが所々に発生していた。
【００２５】(3) 第２被覆工程 第１被覆工程でＳｉＣ被膜を形成したＣ／Ｃ複合材をＢ
（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液中に浸漬し１５分間減圧しながら
含浸処理を行った。含浸後、一昼夜風乾して空気中の水
分で加水分解したのち１００℃の温度で乾燥し、更に加
熱炉中で５００℃の温度で１５分間熱処理してＢ2 Ｏ3
ガラス被膜を形成した。この被膜層の厚さは２μm であ
った。
【００２６】(4) 第３被覆工程 Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 とエタノールをモル比１：２５の
量比で配合し、室温で撹拌した混合溶液中に、撹拌しな
がら前記Ｚｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）4 １モルに対し６モルの割
合で水を滴下して、粒径０．７μm の球状ＺｒＯ2 微粒
子が均一に分散するサスペンジョンを合成した。このサ
スペンジョンに、第１、第２被覆工程の被覆処理を施し
たＣ／Ｃ複合材を浸漬し、減圧下に１５分間含浸したの
ち風乾した。更に、サスペンジョンを塗布し、風乾する
操作を３回繰り返した後、１００℃の温度で乾燥しＺｒ
Ｏ2 微粒子層からなる第３被覆層を形成した。
【００２７】(5) 第４被覆工程 Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 とエタノールをモル比１：４．５に
なる量比で配合し、室温で還流撹拌をおこなった溶液
に、前記Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 １モルに対し２．５モル量
の水と０．０３モル量のＨＣｌおよび１．０モル量のＡ
ｌ（ＮＯ3 ）3 の混合水溶液を滴下した。滴下後の溶液
のｐＨは３．０であった。引き続き１時間撹拌を継続し
てＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス前駆体溶液を調製し、こ
の溶液中に前記第３工程の処理を施したＣ／Ｃ複合材を
浸漬し、１５分間減圧含浸したのち風乾し、更に１００
℃の温度で乾燥した。次いで、Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液
中に浸漬して１５分間減圧下に含浸処理したのち、一昼
夜風乾して空気中の水分により加水分解を行い、１００
℃の温度で乾燥した。乾燥処理後のＣ／Ｃ複合材を電気
炉に入れ、アルゴン雰囲気中で１０００℃の温度で６０
分間加熱処理して、表面にＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｓｉ
Ｏ2 ガラス被膜層を形成した。被膜層の厚さは３μm で
あった。
【００２８】(6) 耐酸化性の評価 上記の工程により４層の被覆層を形成したＣ／Ｃ複合材
を、大気雰囲気に保持された電気炉に入れ、１６５０℃
の温度で３０分間保持したのち、電気炉から取り出して
常温まで自然冷却した。この操作を１０回繰り返し、Ｃ
／Ｃ複合材の酸化による重量減少率を測定し、その結果
を表１に示した。また、熱処理条件として１０００℃の
温度に３０分間保持したのち、常温まで自然冷却する操
作を１０回繰り返した場合のＣ／Ｃ複合材の重量減少率
を測定して、その結果を表２に示した。
【００２９】比較例１ 実施例１と同一の条件で傾斜機能組織を有するＳｉＣ被
膜の第１被覆層のみを形成したＣ／Ｃ複合材につき、実
施例１と同一の条件で耐酸化性試験を行い、その結果を
表１および表２に併載した。
【００３０】比較例２ 実施例１と同一の条件で傾斜機能組織を有するＳｉＣ被
膜の第１被覆層のみを形成したＣ／Ｃ複合材に、下記の
被覆処理を施した。Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 とエタノールを
モル比１：１２になる量比で配合し、７０℃の温度で還
流撹拌を行った混合溶液に、前記Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 １
モルに対し２５モル量の水と０．２モル量のＮＨ4 ＯＨ
の混合水溶液を滴下した。滴下後の溶液のｐＨは１２．
０であった。引き続き１時間撹拌を継続して、粒径０．
２μm のＳｉＯ2 微粒子が均一に分散するサスペンジョ
ンを調製した。このサスペンジョンにＣ／Ｃ複合材を浸
漬し、１５分間減圧含浸したのち風乾し、更にサスペン
ジョンを塗布、風乾する処理を３回繰り返したのち、１
００℃の温度で乾燥してＳｉＯ2 微粒子からなる被覆層
を形成した。次いで、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 とエタノール
をモル比１：４．５になる量比で配合し、室温で還流撹
拌を行った混合溶液に、前記Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5)4 １モル
に対し２．５モル量の水と０．０３モル量のＨＣｌの混
合水溶液を滴下した。滴下後の溶液のｐＨは３．０であ
った。引き続き１時間撹拌を継続してＳｉＯ2 ガラス前
駆体溶液を調製し、この溶液中に前記ＳｉＯ2 微粒子の
被覆層を形成したＣ／Ｃ複合材を浸漬し、１５分間減圧
含浸したのち風乾し、１００℃の温度で乾燥した後、電
気炉に入れ５００℃の温度で１０分間加熱した。次に、
Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液中に浸漬して１５分間減圧下に
含浸処理を施し、一昼夜風乾して空気中の水分により加
水分解を行ったのち１００℃の温度で乾燥し、更に電気
炉中で５００℃の温度で１５分間加熱処理して、表面に
Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜層を形成した。このＣ／
Ｃ複合材につき、実施例１と同一の条件で耐酸化性試験
を行い、その結果を表１および表２に併載した。
【００３１】比較例３ 比較例２と同一の条件でＳｉＣ被膜およびＳｉＯ2 微粒
子層を形成したＣ／Ｃ複合材に、下記の被覆処理を施し
た。Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液中に浸漬し１５分間減圧含
浸したのち、一昼夜風乾することにより空気中の水分で
加水分解した。その後、１００℃の温度で乾燥し、更に
５００℃の温度で１５分間加熱して、Ｂ2 Ｏ3 ガラス被
膜層を形成した。次に、比較例２と同一の方法によりＢ
2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜層を形成し、このＣ／Ｃ複
合材について実施例１と同一の条件で耐酸化性試験を行
って、その結果を表１および表２に併載した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】表１、表２の結果から実施例のＣ／Ｃ複合
材は、１０００℃の低温から１５００℃を越える高温の
広い温度領域において優れた耐酸化性能を示し、安定し
て使用できることが認められた。これに対し、比較例の
ものはいずれも高温における酸化損耗が大きく、耐酸化
性能が減退していることが判る。
【００３５】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によればＣ／Ｃ複
合基材の表面に傾斜機能組織を有するＳｉＣ被膜層、Ｂ
2 Ｏ3 ガラス被膜層、ＺｒＯ2 微粒子層、およびＡｌ2
Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜層を順次に被覆積
層して一体に構成された高度の耐酸化性を備えるＣ／Ｃ
複合材を提供することが可能となる。したがって、低温
から高温の広い温度範囲の酸化性雰囲気に晒される構造
部材として、安定性の確保、耐久寿命の延長化などの効
果がもたらされる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素繊維強化炭素複合基材の表面に、傾
    斜機能組織を有するＳｉＣ被膜の第１被覆層、Ｂ2 Ｏ3
    ガラス被膜の第２被覆層、ＺｒＯ2 微粒子層の第３被覆
    層、およびＡｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜
    の第４被覆層が順次に被覆積層され、一体に層形成され
    てなることを特徴とする耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材。
  2. 【請求項２】 炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複
    合成形し硬化および焼成炭化処理して得られる炭素繊維
    強化炭素複合材を基材とし、該基材の表面にＳｉＯガス
    を接触させてコンバージョン法によりＳｉＣ被膜を形成
    する第１被覆工程、Ｂ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3 溶液を減圧含浸
    したのち加熱処理してＢ2 Ｏ3 ガラス被膜を形成する第
    ２被覆工程、アルコキシド法によりＺｒ（ＯＣ4 Ｈ9 ）
    4 を加水分解して得られるＺｒＯ2 の微粒子サスペンジ
    ョンを減圧含浸したのち乾燥してＺｒＯ2 微粒子層を形
    成する第３被覆工程、およびアルコキシド法によりＳｉ
    （ＯＣ2 Ｈ5 ）4 をＡｌを含む酸性水溶液中で加水分解
    して得られるＡｌ2 Ｏ3−ＳｉＯ2 ガラス前駆体溶液を
    減圧含浸して乾燥し、次いでＢ（ＯＣ4 Ｈ9 ）3を減圧
    含浸して加水分解したのち１０００℃以上の温度に加熱
    処理して、Ａｌ2Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス被膜
    を形成する第４被覆工程を順次施すことを特徴とする耐
    酸化性Ｃ／Ｃ複合材の製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2891272A1 (fr) * 2005-09-28 2007-03-30 Snecma Sa Procede de protection contre l'usure d'une piece thermostructurale en materiau composite a matrice ceramique, revetement et piece obtenus par ce procede.
CN112457056A (zh) * 2020-11-30 2021-03-09 中南大学 一种成分梯度可控多元超高温陶瓷改性c/c复合材料的制备方法
CN114644531A (zh) * 2022-03-30 2022-06-21 陕西科技大学 一种在C/C复合材料表面制备B2O3@SiO2核壳-SiC涂层的方法及复合涂层

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