JPH09188567A - 複合セラミックス繊維 - Google Patents
複合セラミックス繊維Info
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- JPH09188567A JPH09188567A JP8001838A JP183896A JPH09188567A JP H09188567 A JPH09188567 A JP H09188567A JP 8001838 A JP8001838 A JP 8001838A JP 183896 A JP183896 A JP 183896A JP H09188567 A JPH09188567 A JP H09188567A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス繊維の機械的強度を低下させず
に耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させること
ができ、しかも製造コストを比較的低く抑えることので
きる複合セラミックス繊維を提供する。 【解決手段】 セラミックス繊維１の表面に、セラミッ
クス繊維１と異なる化合物からなる被覆層２が形成さ
れ、セラミックス繊維１と被覆層２との間には、線膨張
係数がセラミックス繊維１と被覆層２との間の値である
中間層３が形成されていることを特徴とする。
に耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させること
ができ、しかも製造コストを比較的低く抑えることので
きる複合セラミックス繊維を提供する。 【解決手段】 セラミックス繊維１の表面に、セラミッ
クス繊維１と異なる化合物からなる被覆層２が形成さ
れ、セラミックス繊維１と被覆層２との間には、線膨張
係数がセラミックス繊維１と被覆層２との間の値である
中間層３が形成されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱分解性、耐酸
化性及び耐還元性に優れた複合セラミックス繊維に関す
るものである。
化性及び耐還元性に優れた複合セラミックス繊維に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉＣ、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3等を主成分
とするセラミックス繊維は、金属繊維や有機系の合成繊
維に比べて耐熱性、耐食性、高温強度等に優れており、
高温構造材料として、また金属、プラスチックス、セラ
ミックスの強化繊維として、様々な研究が行われ、実用
に供されている。なかでも、ＳｉＣ系セラミックス繊維
は、硬度が高く、耐熱性、耐摩耗性に優れていることか
ら、ディーゼルエンジン用等の構造部材をはじめ、金属
やセラミックスの強化繊維として用いられている。この
ＳｉＣ系セラミックス繊維は、例えば、ジメチルクロロ
シラン〔（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2〕を反応・熱処理してポ
リカルボシラン〔ＳｉＣ〕nとし、該ポリカルボシラン
を溶融またはトルエン等に溶解して紡糸してポリカルボ
シラン繊維とし、この繊維を大気中にて加熱して酸化
し、不融化し、さらに不活性ガス中または真空中１２０
０〜１５００℃で焼成することにより得られる。
とするセラミックス繊維は、金属繊維や有機系の合成繊
維に比べて耐熱性、耐食性、高温強度等に優れており、
高温構造材料として、また金属、プラスチックス、セラ
ミックスの強化繊維として、様々な研究が行われ、実用
に供されている。なかでも、ＳｉＣ系セラミックス繊維
は、硬度が高く、耐熱性、耐摩耗性に優れていることか
ら、ディーゼルエンジン用等の構造部材をはじめ、金属
やセラミックスの強化繊維として用いられている。この
ＳｉＣ系セラミックス繊維は、例えば、ジメチルクロロ
シラン〔（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2〕を反応・熱処理してポ
リカルボシラン〔ＳｉＣ〕nとし、該ポリカルボシラン
を溶融またはトルエン等に溶解して紡糸してポリカルボ
シラン繊維とし、この繊維を大気中にて加熱して酸化
し、不融化し、さらに不活性ガス中または真空中１２０
０〜１５００℃で焼成することにより得られる。
【０００３】しかし、この様な優れた特性を有するＳｉ
Ｃ系セラミックス繊維であっても、耐熱分解性、耐酸化
性及び耐還元性の点では十分なものとはいえず、特に高
温に晒された様な場合には耐久性が低下するおそれがあ
る。そこで、不融化時に該セラミックス繊維に電子線を
照射して該セラミックス繊維中の酸素量を減少させる方
法、あるいはＣＶＤ法により該セラミックス繊維の表面
に保護膜を形成する方法等が採られている。
Ｃ系セラミックス繊維であっても、耐熱分解性、耐酸化
性及び耐還元性の点では十分なものとはいえず、特に高
温に晒された様な場合には耐久性が低下するおそれがあ
る。そこで、不融化時に該セラミックス繊維に電子線を
照射して該セラミックス繊維中の酸素量を減少させる方
法、あるいはＣＶＤ法により該セラミックス繊維の表面
に保護膜を形成する方法等が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した不
融化時にセラミックス繊維に電子線を照射する方法は、
確かに繊維の耐熱分解性及び耐酸化性を向上させること
はできるものの、製造コストが高いために、得られた繊
維も高価なものとならざるを得ず実用的ではない。ま
た、ＣＶＤ法により保護膜を形成する方法は、保護膜の
形成が容易で製造コストも上記の電子線を用いる方法と
比べて低いという利点があるものの、処理温度が高い
（１２００〜１３００℃程度）ために、セラミックス繊
維の機械的強度が大きく低下するという欠点がある。
融化時にセラミックス繊維に電子線を照射する方法は、
確かに繊維の耐熱分解性及び耐酸化性を向上させること
はできるものの、製造コストが高いために、得られた繊
維も高価なものとならざるを得ず実用的ではない。ま
た、ＣＶＤ法により保護膜を形成する方法は、保護膜の
形成が容易で製造コストも上記の電子線を用いる方法と
比べて低いという利点があるものの、処理温度が高い
（１２００〜１３００℃程度）ために、セラミックス繊
維の機械的強度が大きく低下するという欠点がある。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、セラミックス繊維の機械的強度を低下させず
に耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させること
ができ、しかも製造コストを比較的低く抑えることので
きる複合セラミックス繊維を提供することを目的とす
る。
であって、セラミックス繊維の機械的強度を低下させず
に耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させること
ができ、しかも製造コストを比較的低く抑えることので
きる複合セラミックス繊維を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な複合セラミックス繊維を採用し
た。すなわち、請求項１記載の複合セラミックス繊維
は、セラミックス繊維の表面に該セラミックス繊維と異
なる化合物からなる被覆層を形成し、前記セラミックス
繊維と該被覆層との間に、線膨張係数が前記セラミック
ス繊維と該被覆層との間の値である中間層を形成したも
のである。
に、本発明は次の様な複合セラミックス繊維を採用し
た。すなわち、請求項１記載の複合セラミックス繊維
は、セラミックス繊維の表面に該セラミックス繊維と異
なる化合物からなる被覆層を形成し、前記セラミックス
繊維と該被覆層との間に、線膨張係数が前記セラミック
ス繊維と該被覆層との間の値である中間層を形成したも
のである。
【０００７】請求項２記載の複合セラミックス繊維は、
前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これらが反
応してなる第１の反応層を形成するとともに、前記中間
層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる第２の
反応層を形成したものである。
前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これらが反
応してなる第１の反応層を形成するとともに、前記中間
層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる第２の
反応層を形成したものである。
【０００８】請求項３記載の複合セラミックス繊維は、
前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，Ｏを含
むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を含む化
合物としたものである。
前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，Ｏを含
むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚ
ｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を含む化
合物としたものである。
【０００９】請求項４記載の複合セラミックス繊維は、
前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつＣ，Ｎ，
Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミックスと
したものである。
前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつＣ，Ｎ，
Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミックスと
したものである。
【００１０】請求項５記載の複合セラミックス繊維は、
前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたものであ
る。
前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたものであ
る。
【００１１】請求項１記載の複合セラミックス繊維で
は、セラミックス繊維の表面に該セラミックス繊維と異
なる化合物からなる被覆層を形成し、前記セラミックス
繊維と被覆層との間に線膨張係数が前記セラミックス繊
維と該被覆層との間の値である中間層を形成したことに
より、前記セラミックス繊維はこれら被覆層及び中間層
により２重に保護されて酸化が阻止され、その機械的強
度を低下させることなく耐熱分解性、耐酸化性及び耐還
元性が向上する。また、中間層の線膨張係数を、セラミ
ックス繊維と被覆層との間の線膨張係数としたことによ
り、該中間層がセラミックス繊維と被覆層との間の熱膨
張差を緩和し、前記被覆層における該熱膨張差に起因す
るクラックの発生を阻止する。
は、セラミックス繊維の表面に該セラミックス繊維と異
なる化合物からなる被覆層を形成し、前記セラミックス
繊維と被覆層との間に線膨張係数が前記セラミックス繊
維と該被覆層との間の値である中間層を形成したことに
より、前記セラミックス繊維はこれら被覆層及び中間層
により２重に保護されて酸化が阻止され、その機械的強
度を低下させることなく耐熱分解性、耐酸化性及び耐還
元性が向上する。また、中間層の線膨張係数を、セラミ
ックス繊維と被覆層との間の線膨張係数としたことによ
り、該中間層がセラミックス繊維と被覆層との間の熱膨
張差を緩和し、前記被覆層における該熱膨張差に起因す
るクラックの発生を阻止する。
【００１２】請求項２記載の複合セラミックス繊維で
は、前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これら
が反応してなる第１の反応層を形成するとともに、前記
中間層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる第
２の反応層を形成したことにより、第１の反応層がセラ
ミックス繊維と中間層との間の熱膨張差を緩和するとと
もに、第２の反応層が該中間層と被覆層との間の熱膨張
差を緩和し、これら中間層及び被覆層各々における熱膨
張差に起因するクラックの発生を阻止する。
は、前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これら
が反応してなる第１の反応層を形成するとともに、前記
中間層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる第
２の反応層を形成したことにより、第１の反応層がセラ
ミックス繊維と中間層との間の熱膨張差を緩和するとと
もに、第２の反応層が該中間層と被覆層との間の熱膨張
差を緩和し、これら中間層及び被覆層各々における熱膨
張差に起因するクラックの発生を阻止する。
【００１３】請求項３記載の複合セラミックス繊維で
は、前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，Ｏ
を含むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆｅ，
Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を含む
化合物としたことにより、該ＳｉＣ系セラミックス繊維
を、中間層を介してＡｌ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから
選択された１種以上の元素を含む化合物で被覆すること
となり、ＳｉＣ系セラミックス繊維はこれら被覆層及び
中間層により２重に保護されて、耐熱分解性、耐酸化性
及び耐還元性がさらに向上する。
は、前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，Ｏ
を含むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆｅ，
Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を含む
化合物としたことにより、該ＳｉＣ系セラミックス繊維
を、中間層を介してＡｌ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから
選択された１種以上の元素を含む化合物で被覆すること
となり、ＳｉＣ系セラミックス繊維はこれら被覆層及び
中間層により２重に保護されて、耐熱分解性、耐酸化性
及び耐還元性がさらに向上する。
【００１４】請求項４記載の複合セラミックス繊維で
は、前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつＣ，
Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミック
スとしたことにより、前記セラミックス繊維はＳｉを主
元素とするセラミックスにより直接保護されて、耐熱分
解性、耐酸化性及び耐還元性がさらに向上する。
は、前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつＣ，
Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミック
スとしたことにより、前記セラミックス繊維はＳｉを主
元素とするセラミックスにより直接保護されて、耐熱分
解性、耐酸化性及び耐還元性がさらに向上する。
【００１５】請求項５記載の複合セラミックス繊維で
は、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたこと
により、該被覆層内部の熱的歪を小さくし、クラック等
の発生を抑制するとともに機械的強度を保持する。ここ
で、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとした理由
は、厚みが０．１μｍより薄い場合、熱分解時にセラミ
ックス繊維より発生するガスにより破壊されるおそれが
あり、また厚みが１．２μｍより厚い場合、該被覆層内
部の熱的歪が大きくなり、該被覆層にクラック等が発生
するおそれがあるからである。該被覆層の厚みのより好
ましい範囲は、０．１〜１．０μｍである。
は、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたこと
により、該被覆層内部の熱的歪を小さくし、クラック等
の発生を抑制するとともに機械的強度を保持する。ここ
で、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとした理由
は、厚みが０．１μｍより薄い場合、熱分解時にセラミ
ックス繊維より発生するガスにより破壊されるおそれが
あり、また厚みが１．２μｍより厚い場合、該被覆層内
部の熱的歪が大きくなり、該被覆層にクラック等が発生
するおそれがあるからである。該被覆層の厚みのより好
ましい範囲は、０．１〜１．０μｍである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複合セラミックス
繊維の一実施形態について説明する。図１は本発明のＳ
ｉＣ複合セラミックス繊維を示す断面図であり、図にお
いて１はセラミックス繊維、２は被覆層、３はセラミッ
クス繊維１と被覆層２との間に形成された中間層、４は
セラミックス繊維１と中間層３との間に形成された第１
の反応層、５は中間層３と被覆層２との間に形成された
第２の反応層である。
繊維の一実施形態について説明する。図１は本発明のＳ
ｉＣ複合セラミックス繊維を示す断面図であり、図にお
いて１はセラミックス繊維、２は被覆層、３はセラミッ
クス繊維１と被覆層２との間に形成された中間層、４は
セラミックス繊維１と中間層３との間に形成された第１
の反応層、５は中間層３と被覆層２との間に形成された
第２の反応層である。
【００１７】セラミックス繊維１は、少なくともＳｉ，
Ｃ，Ｏを含み、その径が８〜１５μｍ、長さが４０〜５
０ｍｍの繊維で、例えば、ＳｉＯ2を含み、残部をＳｉ
ＣとしたＳｉＣ繊維が好適に用いられる。このＳｉＣ繊
維の線膨張係数は３〜３．２×１０-6である。
Ｃ，Ｏを含み、その径が８〜１５μｍ、長さが４０〜５
０ｍｍの繊維で、例えば、ＳｉＯ2を含み、残部をＳｉ
ＣとしたＳｉＣ繊維が好適に用いられる。このＳｉＣ繊
維の線膨張係数は３〜３．２×１０-6である。
【００１８】被覆層２は、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔ
ｉから選択された１種以上の元素を含む化合物からなる
厚みが０．１〜１．２μｍの層で、例えば、Ａｌ2Ｏ3が
好適に用いられる。このＡｌ2Ｏ3の線膨張係数は７〜９
×１０-6である。このＡｌ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，ＳｉＯ2，ＴｉＯ2等のいずれか１種を主成分とす
るセラミックス、あるいはサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）
と替えてもよい。
ｉから選択された１種以上の元素を含む化合物からなる
厚みが０．１〜１．２μｍの層で、例えば、Ａｌ2Ｏ3が
好適に用いられる。このＡｌ2Ｏ3の線膨張係数は７〜９
×１０-6である。このＡｌ2Ｏ3は、Ｆｅ2Ｏ3，Ｚｒ
Ｏ2，ＳｉＯ2，ＴｉＯ2等のいずれか１種を主成分とす
るセラミックス、あるいはサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）
と替えてもよい。
【００１９】中間層３は、線膨張係数がセラミックス繊
維１と被覆層２との間の値であり、Ｓｉを主元素として
含み、かつＣ，Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を
含むセラミックス、例えばＳｉＯ2の層である。このＳ
ｉＯ2層の線膨張係数は３〜４．５×１０-6であり、Ｓ
ｉＣとＡｌ2Ｏ3とのほぼ中間の値である。
維１と被覆層２との間の値であり、Ｓｉを主元素として
含み、かつＣ，Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を
含むセラミックス、例えばＳｉＯ2の層である。このＳ
ｉＯ2層の線膨張係数は３〜４．５×１０-6であり、Ｓ
ｉＣとＡｌ2Ｏ3とのほぼ中間の値である。
【００２０】第１反応層４は、セラミックス繊維１と中
間層３とを反応させたもので、例えば、ＳｉＣとＳｉＯ
2とを反応させた酸窒化珪素（ＳｉＣ・ＳｉＯ2）等であ
る。第２反応層５は、中間層３と被覆層２とを反応させ
たもので、例えば、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とを反応させた
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2，２Ａｌ2Ｏ3・Ｓｉ
Ｏ2等）等である。
間層３とを反応させたもので、例えば、ＳｉＣとＳｉＯ
2とを反応させた酸窒化珪素（ＳｉＣ・ＳｉＯ2）等であ
る。第２反応層５は、中間層３と被覆層２とを反応させ
たもので、例えば、ＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とを反応させた
ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2，２Ａｌ2Ｏ3・Ｓｉ
Ｏ2等）等である。
【００２１】次に、複合セラミックス繊維の製造方法に
ついて図２に基づき説明する。まず、径が１４μｍ、長
さが５０ｍｍのＳｉＣからなるセラミックス繊維１の表
面に、ゾル−ゲル法によりエチルシリケート〔Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4〕を主成分とするアルコキシド溶液１２を塗
布して乾燥させ（同図（ａ））、その後大気中にて３０
０〜４００℃の温度範囲で５〜１０分間仮焼成し、セラ
ミックス繊維１の表面にアルコキシド溶液１２の焼結体
である多孔質のＳｉＯ2からなる中間層３を形成する
（同図（ｂ））。
ついて図２に基づき説明する。まず、径が１４μｍ、長
さが５０ｍｍのＳｉＣからなるセラミックス繊維１の表
面に、ゾル−ゲル法によりエチルシリケート〔Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）4〕を主成分とするアルコキシド溶液１２を塗
布して乾燥させ（同図（ａ））、その後大気中にて３０
０〜４００℃の温度範囲で５〜１０分間仮焼成し、セラ
ミックス繊維１の表面にアルコキシド溶液１２の焼結体
である多孔質のＳｉＯ2からなる中間層３を形成する
（同図（ｂ））。
【００２２】中間層３形成時に、セラミックス繊維１の
表面や繊維間にアルコキシド溶液１２が侵入し、該アル
コキシド溶液１２が多孔質のＳｉＯ2に変化する際にセ
ラミックス繊維１と反応し、該セラミックス繊維１と中
間層３との間に第１反応層４が形成される。
表面や繊維間にアルコキシド溶液１２が侵入し、該アル
コキシド溶液１２が多孔質のＳｉＯ2に変化する際にセ
ラミックス繊維１と反応し、該セラミックス繊維１と中
間層３との間に第１反応層４が形成される。
【００２３】次に、中間層３の表面に、ゾル−ゲル法に
よりアルミニウムプロポキシド〔Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3〕
を主成分とするアルコキシド溶液１４を塗布して乾燥さ
せ（同図（ｃ））、その後大気中にて６００〜７００℃
の温度範囲で５〜２０分間本焼成し、中間層３の表面に
アルコキシド溶液１４の焼結体である緻密なＡｌ2Ｏ3か
らなる被覆層２を形成する。
よりアルミニウムプロポキシド〔Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3〕
を主成分とするアルコキシド溶液１４を塗布して乾燥さ
せ（同図（ｃ））、その後大気中にて６００〜７００℃
の温度範囲で５〜２０分間本焼成し、中間層３の表面に
アルコキシド溶液１４の焼結体である緻密なＡｌ2Ｏ3か
らなる被覆層２を形成する。
【００２４】被覆層２形成時に、中間層３の多孔質部分
にアルコキシド溶液１４が侵入し、該アルコキシド溶液
１４がＡｌ2Ｏ3に変化する際に中間層３と反応し、中間
層３と被覆層２の間に第２反応層５が形成される。以上
により、複合セラミックス繊維を得ることができる。
にアルコキシド溶液１４が侵入し、該アルコキシド溶液
１４がＡｌ2Ｏ3に変化する際に中間層３と反応し、中間
層３と被覆層２の間に第２反応層５が形成される。以上
により、複合セラミックス繊維を得ることができる。
【００２５】Ｘ線マイクロアナライザ（ＸＭＡ）を用い
てこの複合セラミックス繊維の断面の元素分析を行った
ところ、セラミックス繊維１の外周に中間層３、被覆層
２が順次形成されており、セラミックス繊維１と中間層
３との間には第１反応層４が、中間層３と被覆層２との
間には第２反応層５がそれぞれ形成されており、しか
も、これら反応層４，５は傾斜構造であることが確認さ
れた。傾斜構造とは、層内の化合物の比がその厚み方向
に向かって漸次変化する構造のことで、例えば、第２反
応層５においては、中間層３から被覆層２に向かってＳ
ｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3の値が漸次小さくなっている。
てこの複合セラミックス繊維の断面の元素分析を行った
ところ、セラミックス繊維１の外周に中間層３、被覆層
２が順次形成されており、セラミックス繊維１と中間層
３との間には第１反応層４が、中間層３と被覆層２との
間には第２反応層５がそれぞれ形成されており、しか
も、これら反応層４，５は傾斜構造であることが確認さ
れた。傾斜構造とは、層内の化合物の比がその厚み方向
に向かって漸次変化する構造のことで、例えば、第２反
応層５においては、中間層３から被覆層２に向かってＳ
ｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3の値が漸次小さくなっている。
【００２６】図３は、８００℃の大気中における暴露試
験結果を示したもので、各試料について暴露時間に対す
る引張強度の変化率をグラフ化したものである。ここで
は、ＳｉＣからなるセラミックス繊維１の外周にＳｉＯ
2からなる中間層３、Ａｌ2Ｏ3からなる被覆層２を順次
積層したものを本実施例とし、セラミックス繊維１の外
周に被覆層２のみを形成したものを比較例とし、被覆を
施さなかったセラミックス繊維１を従来例とした。
験結果を示したもので、各試料について暴露時間に対す
る引張強度の変化率をグラフ化したものである。ここで
は、ＳｉＣからなるセラミックス繊維１の外周にＳｉＯ
2からなる中間層３、Ａｌ2Ｏ3からなる被覆層２を順次
積層したものを本実施例とし、セラミックス繊維１の外
周に被覆層２のみを形成したものを比較例とし、被覆を
施さなかったセラミックス繊維１を従来例とした。
【００２７】この図３によれば、本実施例のものは１０
０時間後の引張強度が殆ど変化しないのに対し、比較例
のものでは２０％、従来例のものでは５０％も劣化して
おり、本実施例の複合セラミックス繊維は比較例及び従
来例と比べて引張強度が優れていることが明白である。
０時間後の引張強度が殆ど変化しないのに対し、比較例
のものでは２０％、従来例のものでは５０％も劣化して
おり、本実施例の複合セラミックス繊維は比較例及び従
来例と比べて引張強度が優れていることが明白である。
【００２８】この理由は、セラミックス繊維１と被覆層
２との間に、緻密で熱膨張差を緩和する中間層３を形成
したことで、被覆層２にクラックが発生するのを防止す
るとともに、該被覆層２がセラミックス繊維１自体の酸
化を防止することにより、セラミックス繊維１の耐酸化
性が向上するからである。
２との間に、緻密で熱膨張差を緩和する中間層３を形成
したことで、被覆層２にクラックが発生するのを防止す
るとともに、該被覆層２がセラミックス繊維１自体の酸
化を防止することにより、セラミックス繊維１の耐酸化
性が向上するからである。
【００２９】図４は、１２００℃のＡｒガス雰囲気中に
おける暴露試験結果を示したもので、対象となる試料に
ついては図３と全く同様とした。この図４によれば、本
実施例のものは１００時間後の引張強度が５％しか変化
しないのに対し、比較例のものでは３０％、従来例のも
のでは４０％も劣化しており、本実施例の複合セラミッ
クス繊維は比較例及び従来例と比べて引張強度が優れて
いることが明白である。
おける暴露試験結果を示したもので、対象となる試料に
ついては図３と全く同様とした。この図４によれば、本
実施例のものは１００時間後の引張強度が５％しか変化
しないのに対し、比較例のものでは３０％、従来例のも
のでは４０％も劣化しており、本実施例の複合セラミッ
クス繊維は比較例及び従来例と比べて引張強度が優れて
いることが明白である。
【００３０】この理由は、従来例のセラミックス繊維１
は、不活性ガス雰囲気中で暴露した場合、繊維自体がＣ
ＯガスやＳＯガスを発生させて熱分解を起こすために引
張強度が低下するのに対し、本実施例ではセラミックス
繊維１を酸化物からなる中間層３及び被覆層２により２
重に被覆したことにより、セラミックス繊維１内部から
のガスの発生を防止し、熱分解を抑制するからである。
は、不活性ガス雰囲気中で暴露した場合、繊維自体がＣ
ＯガスやＳＯガスを発生させて熱分解を起こすために引
張強度が低下するのに対し、本実施例ではセラミックス
繊維１を酸化物からなる中間層３及び被覆層２により２
重に被覆したことにより、セラミックス繊維１内部から
のガスの発生を防止し、熱分解を抑制するからである。
【００３１】図５は、１２００℃のＡｒガス雰囲気中に
おける暴露試験結果を示したもので、試料としては、被
覆層２の厚みを変えたものを７種類（被覆層２を施さな
かったものも含む）作製し試験に供した。
おける暴露試験結果を示したもので、試料としては、被
覆層２の厚みを変えたものを７種類（被覆層２を施さな
かったものも含む）作製し試験に供した。
【００３２】この図５によれば、被覆層２の厚みが０．
１〜１．２μｍの範囲のものは１００時間後の引張強度
が１２％以内であり、特に厚みを０．１〜１．０μｍの
範囲に狭めると５％以内になるが、厚みが０．０５μｍ
以下のものでは、熱分解時にセラミックス繊維１内部よ
り発生するＣＯガスやＳＯガスの圧力により被覆層２が
破壊されてしまい、被覆層２の効果が失われており、一
方厚みが１．５μｍのものでは、被覆層２に亀裂が生じ
ており、この亀裂より繊維内部から発生するＣＯガスや
ＳＯガスが放出され、繊維１内部の熱分解が促進され、
繊維１の引張強度が劣化している。以上により、被覆層
２の厚みを０．１〜１．２μｍの範囲とすれば、引張強
度が向上することが明白である。
１〜１．２μｍの範囲のものは１００時間後の引張強度
が１２％以内であり、特に厚みを０．１〜１．０μｍの
範囲に狭めると５％以内になるが、厚みが０．０５μｍ
以下のものでは、熱分解時にセラミックス繊維１内部よ
り発生するＣＯガスやＳＯガスの圧力により被覆層２が
破壊されてしまい、被覆層２の効果が失われており、一
方厚みが１．５μｍのものでは、被覆層２に亀裂が生じ
ており、この亀裂より繊維内部から発生するＣＯガスや
ＳＯガスが放出され、繊維１内部の熱分解が促進され、
繊維１の引張強度が劣化している。以上により、被覆層
２の厚みを０．１〜１．２μｍの範囲とすれば、引張強
度が向上することが明白である。
【００３３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、セラミックス繊維１と被覆層２との間に、線膨張係
数がセラミックス繊維１と被覆層２との間の値である中
間層３を形成したので、セラミックス繊維１はこれら被
覆層２及び中間層３により２重に保護されることにな
り、その機械的強度を低下させることなく耐熱分解性、
耐酸化性及び耐還元性を向上させることができる。ま
た、セラミックス繊維１と被覆層２との間の熱膨張差を
緩和することができ、被覆層２における熱膨張差に起因
するクラックの発生を阻止することができる。
ば、セラミックス繊維１と被覆層２との間に、線膨張係
数がセラミックス繊維１と被覆層２との間の値である中
間層３を形成したので、セラミックス繊維１はこれら被
覆層２及び中間層３により２重に保護されることにな
り、その機械的強度を低下させることなく耐熱分解性、
耐酸化性及び耐還元性を向上させることができる。ま
た、セラミックス繊維１と被覆層２との間の熱膨張差を
緩和することができ、被覆層２における熱膨張差に起因
するクラックの発生を阻止することができる。
【００３４】また、セラミックス繊維１と中間層３との
間に第１反応層４を、中間層３と被覆層２との間に第２
反応層５をそれぞれ形成したので、第１反応層４がセラ
ミックス繊維１と中間層３との間の熱膨張差を緩和する
とともに、第２反応層５が中間層３と被覆層２との間の
熱膨張差を緩和することとなり、中間層３及び被覆層２
各々における熱膨張差に起因するクラックの発生を阻止
することができる。
間に第１反応層４を、中間層３と被覆層２との間に第２
反応層５をそれぞれ形成したので、第１反応層４がセラ
ミックス繊維１と中間層３との間の熱膨張差を緩和する
とともに、第２反応層５が中間層３と被覆層２との間の
熱膨張差を緩和することとなり、中間層３及び被覆層２
各々における熱膨張差に起因するクラックの発生を阻止
することができる。
【００３５】また、被覆層２の厚みを０．１〜１．２μ
ｍとしたので、被覆層２内部の熱的歪を小さくし、クラ
ック等の発生を抑制することができ、機械的強度を保持
することができる。
ｍとしたので、被覆層２内部の熱的歪を小さくし、クラ
ック等の発生を抑制することができ、機械的強度を保持
することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１記
載の複合セラミックス繊維によれば、セラミックス繊維
の表面に該セラミックス繊維と異なる化合物からなる被
覆層を形成し、前記セラミックス繊維と該被覆層との間
に、線膨張係数が前記セラミックス繊維と該被覆層との
間の値である中間層を形成したので、前記セラミックス
繊維をこれら被覆層及び中間層により２重に保護して酸
化を阻止することができ、その機械的強度を低下させる
ことなく耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させ
ることができる。
載の複合セラミックス繊維によれば、セラミックス繊維
の表面に該セラミックス繊維と異なる化合物からなる被
覆層を形成し、前記セラミックス繊維と該被覆層との間
に、線膨張係数が前記セラミックス繊維と該被覆層との
間の値である中間層を形成したので、前記セラミックス
繊維をこれら被覆層及び中間層により２重に保護して酸
化を阻止することができ、その機械的強度を低下させる
ことなく耐熱分解性、耐酸化性及び耐還元性を向上させ
ることができる。
【００３７】また、中間層の線膨張係数を、セラミック
ス繊維と被覆層との間の線膨張係数としたので、セラミ
ックス繊維と被覆層との間の熱膨張差を緩和することが
でき、前記被覆層における該熱膨張差に起因するクラッ
クの発生を阻止することができる。
ス繊維と被覆層との間の線膨張係数としたので、セラミ
ックス繊維と被覆層との間の熱膨張差を緩和することが
でき、前記被覆層における該熱膨張差に起因するクラッ
クの発生を阻止することができる。
【００３８】請求項２記載の複合セラミックス繊維によ
れば、前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これ
らが反応してなる第１の反応層を形成するとともに、前
記中間層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる
第２の反応層を形成したので、第１の反応層によりセラ
ミックス繊維と中間層との間の熱膨張差を緩和するとと
もに、第２の反応層により該中間層と被覆層との間の熱
膨張差を緩和することができ、これら中間層及び被覆層
各々における熱膨張差に起因するクラックの発生を阻止
することができる。
れば、前記セラミックス繊維と該中間層との間に、これ
らが反応してなる第１の反応層を形成するとともに、前
記中間層と前記被覆層との間に、これらが反応してなる
第２の反応層を形成したので、第１の反応層によりセラ
ミックス繊維と中間層との間の熱膨張差を緩和するとと
もに、第２の反応層により該中間層と被覆層との間の熱
膨張差を緩和することができ、これら中間層及び被覆層
各々における熱膨張差に起因するクラックの発生を阻止
することができる。
【００３９】請求項３記載の複合セラミックス繊維によ
れば、前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，
Ｏを含むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を
含む化合物としたので、該ＳｉＣ系セラミックス繊維を
これら被覆層及び中間層により２重に保護し、耐熱分解
性、耐酸化性及び耐還元性をさらに向上させることがで
きる。
れば、前記セラミックス繊維を、少なくともＳｉ，Ｃ，
Ｏを含むセラミックスとし、前記被覆層を、Ａｌ，Ｆ
ｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択された１種以上の元素を
含む化合物としたので、該ＳｉＣ系セラミックス繊維を
これら被覆層及び中間層により２重に保護し、耐熱分解
性、耐酸化性及び耐還元性をさらに向上させることがで
きる。
【００４０】請求項４記載の複合セラミックス繊維によ
れば、前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつ
Ｃ，Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミ
ックスとしたので、前記セラミックス繊維をＳｉを主元
素とするセラミックスにより直接保護されて、耐熱分解
性、耐酸化性及び耐還元性をさらに向上させることがで
きる。
れば、前記中間層を、Ｓｉを主元素として含み、かつ
Ｃ，Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を含むセラミ
ックスとしたので、前記セラミックス繊維をＳｉを主元
素とするセラミックスにより直接保護されて、耐熱分解
性、耐酸化性及び耐還元性をさらに向上させることがで
きる。
【００４１】請求項５記載の複合セラミックス繊維によ
れば、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたの
で、該被覆層内部の熱的歪を小さくし、クラック等の発
生を抑制するとともに機械的強度を保持することができ
る。
れば、前記被覆層の厚みを０．１〜１．２μｍとしたの
で、該被覆層内部の熱的歪を小さくし、クラック等の発
生を抑制するとともに機械的強度を保持することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態のＳｉＣ複合セラミックス
繊維を示す断面図である。
繊維を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態のＳｉＣ複合セラミックス
繊維の製造方法を示す過程図である。
繊維の製造方法を示す過程図である。
【図３】８００℃の大気中における暴露試験結果を示す
図である。
図である。
【図４】１２００℃のＡｒガス雰囲気中における暴露試
験結果を示す図である。
験結果を示す図である。
【図５】１２００℃のＡｒガス雰囲気中における暴露試
験結果を示す図である。
験結果を示す図である。
１ セラミックス繊維 ２ 被覆層 ３ 中間層 ４ 第１の反応層 ５ 第２の反応層
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミックス繊維の表面に、該セラミッ
クス繊維と異なる化合物からなる被覆層が形成され、 前記セラミックス繊維と該被覆層との間には、線膨張係
数が前記セラミックス繊維と該被覆層との間の値である
中間層が形成されていることを特徴とする複合セラミッ
クス繊維。 - 【請求項２】 前記セラミックス繊維と該中間層との間
には、これらが反応してなる第１の反応層が形成される
とともに、 前記中間層と前記被覆層との間には、これらが反応して
なる第２の反応層が形成されていることを特徴とする請
求項１記載の複合セラミックス繊維。 - 【請求項３】 前記セラミックス繊維は、少なくともＳ
ｉ，Ｃ，Ｏを含むセラミックスからなり、 前記被覆層は、Ａｌ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉから選択
された１種以上の元素を含む化合物からなることを特徴
とする請求項１または２記載の複合セラミックス繊維。 - 【請求項４】 前記中間層は、Ｓｉを主元素として含
み、かつＣ，Ｎ，Ｏから選択された１種以上の元素を含
むセラミックスからなることを特徴とする請求項１また
は２記載の複合セラミックス繊維。 - 【請求項５】 前記被覆層の厚みを、０．１〜１．２μ
ｍとしたことを特徴とする請求項１，２，３または４記
載の複合セラミックス繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001838A JPH09188567A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 複合セラミックス繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001838A JPH09188567A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 複合セラミックス繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09188567A true JPH09188567A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11512709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8001838A Withdrawn JPH09188567A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 複合セラミックス繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09188567A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2010143608A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 株式会社超高温材料研究センター | 複合化無機繊維及びその製造方法、並びに複合化無機繊維加工品及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP8001838A patent/JPH09188567A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2010143608A1 (ja) * | 2009-06-08 | 2012-11-22 | 株式会社超高温材料研究センター | 複合化無機繊維及びその製造方法、並びに複合化無機繊維加工品及びその製造方法 |
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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: 20030401 |