JPH09201896A - Heat resistant and oxidation resistant carbon material - Google Patents
Heat resistant and oxidation resistant carbon materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱・耐酸化性炭
素材料に関し、さらに詳述すれば宇宙飛行機などの構造
材、タービンブレードおよび原子炉用部材など、高温酸
化雰囲気において繰り返し使用に耐える耐熱・耐酸化性
炭素材料に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat-resistant and oxidation-resistant carbon material. More specifically, it is a heat-resistant material that can withstand repeated use in high-temperature oxidative atmospheres such as spacecraft structural materials, turbine blades and reactor components. -It relates to an oxidation resistant carbon material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】炭素材料は、一般に酸化性雰囲気下では
500℃程度から酸化され、それ自身のもつ優れた物理
的、化学的性質が低下するため、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り、この現象を防止
するため、従来から炭素材料の耐酸化処理方法について
種々の検討がなされてきた。2. Description of the Related Art Carbon materials are generally used under an oxidizing atmosphere.
Since it is oxidized from about 500 ℃ and its excellent physical and chemical properties deteriorate, it cannot be used in a high temperature atmosphere except for an extremely short time. To prevent this phenomenon Heretofore, various studies have been made on the oxidation-resistant treatment method for carbon materials.
【０００３】それらの方法の中で、化学蒸着法による炭
素材料へのセラミックス被覆は最も一般的な方法の一つ
であり、この方法により緻密な膜を得ることができ、Si
C 、TiC 、HfC 、TaC などの炭化物、Si3N4 、TiN 、B
N、ZrN などの窒化物、Al2O3、ZrO2などの酸化物、TiB
、HfB2、ZrB2などの硼化物などの被覆を行うことがで
きる。Among these methods, the ceramic coating of a carbon material by the chemical vapor deposition method is one of the most general methods, and a dense film can be obtained by this method.
Carbides such as C, TiC, HfC, TaC, Si 3 N 4 , TiN, B
N, ZrN and other nitrides, Al 2 O 3 , ZrO 2 and other oxides, TiB
, HfB 2 , ZrB 2, etc. can be coated.
【０００４】しかし、一般にこの方法では蒸着温度が10
00℃前後となるため、基材である炭素材料の冷却時に表
面のセラミックス被膜が剥離したり、クラックの発生を
引き起こすことが多い。これは、析出させるセラミック
スと基材との間の熱膨張率の差が大きいことが原因であ
り、基材の熱膨張率を、析出させるセラミックスと同程
度にすることにより解決することができる。However, in general, the vapor deposition temperature is 10 in this method.
Since the temperature is around 00 ° C., the ceramic coating on the surface often peels off or cracks occur when the carbon material as the base material is cooled. This is because the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramics to be deposited and the base material is large, and can be solved by making the coefficient of thermal expansion of the base material approximately the same as that of the ceramics to be deposited.
【０００５】そこで、前記熱膨張率の差による応力を緩
和し、基材とセラミックスの接着性を向上させるため、
基材の表面を拡散法によりセラミックスに転化し、次い
で化学蒸着法によりセラミックスを被覆する方法が用い
られている。被覆セラミックスのうち、炭化珪素、窒化
珪素が、耐熱・耐酸化性に優れているため、炭素材料の
耐酸化性被膜として広く使用されている。Therefore, in order to reduce the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion and to improve the adhesiveness between the base material and the ceramics,
A method of converting the surface of a base material into ceramics by a diffusion method and then coating the ceramics by a chemical vapor deposition method is used. Among the coated ceramics, silicon carbide and silicon nitride are widely used as an oxidation resistant coating of a carbon material because they have excellent heat resistance and oxidation resistance.
【０００６】しかし、宇宙飛行機のノーズコーン、リー
ディングエッジなどのように、1400〜1700℃で1 〜4000
Paの減圧大気環境下に暴露される場合、炭化珪素、窒化
珪素は、下記式(1) 、(2) によりSiO ガスとなって消耗
する（以下、アクティブ酸化と記す）。 SiC ＋O2→SiO ＋CO ・・・・・・(1) Si3N4 ＋3/2O2 →3SiO＋2N2 ・・・(2) アクティブ酸化を防止する方法として、従来は炭化珪素
被膜上に珪素を含まない化合物または金属を中間層とし
て被覆し、最外層に酸化物を被覆する方法が提案され、
中間層としてHfC ，TaC ，ZrC ，W2C ，NbC ，ThC ，Zr
B2，HfB2，BN，HfN ，ZrN ，AlN ，Pt，Ir，Os，Rh，R
u、また最外層の酸化物としてThO2，ZrO2，HfO2，La2O
3 ，Y2O3を被覆する方法（特開平２−106337号公報、特
開平４−285068号公報）や、中間層としてAl2O3 、最外
層の酸化物としてSiO2系ガラスを被覆する方法（特開平
５−78186 号公報）が開示されている。However, like the nose cone and leading edge of spacecraft, it is 1 to 4000 at 1400 to 1700 ° C.
When exposed to a reduced pressure atmosphere of Pa, silicon carbide and silicon nitride are consumed as SiO gas by the following formulas (1) and (2) (hereinafter referred to as active oxidation). SiC + O 2 → SiO + CO (1) Si 3 N 4 + 3 / 2O 2 → 3SiO + 2N 2 (2) As a method to prevent active oxidation, silicon was conventionally included on the silicon carbide film. There is proposed a method of coating a compound or metal that does not exist as an intermediate layer and coating an oxide on the outermost layer,
HfC, TaC, ZrC, W 2 C, NbC, ThC, Zr as an intermediate layer
B 2 , HfB 2 , BN, HfN, ZrN, AlN, Pt, Ir, Os, Rh, R
u, and as the outermost oxide, ThO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , La 2 O
3 , a method of coating Y 2 O 3 (JP-A-2-106337, JP-A-4-285068), Al 2 O 3 as an intermediate layer, and SiO 2 glass as an oxide of the outermost layer. A method (Japanese Patent Laid-Open No. 5-78186) is disclosed.
【０００７】しかし、これらの材料は酸化によりライフ
タイムが短く実用性に欠ける。また、アクティブ酸化防
止用の被膜として金属被膜も提案されているが、この場
合金属による炭化珪素の侵食や金属被膜自身の酸化が問
題となる。However, these materials have a short lifetime due to oxidation and are not practical. Further, a metal film has been proposed as a film for preventing active oxidation, but in this case, corrosion of silicon carbide by a metal or oxidation of the metal film itself becomes a problem.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、炭素材料の耐酸化バリアである炭
化珪素被膜のアクティブ酸化を防止した、耐久性に優れ
た耐熱・耐酸化性炭素材料を提供することを目的とす
る。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has solved the above-mentioned problems of the prior art and has excellent heat resistance and oxidation resistance, which prevents active oxidation of a silicon carbide coating film which is an oxidation resistance barrier of carbon materials. The purpose is to provide a functional carbon material.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、基材である炭
素繊維強化炭素複合材料の表面に、拡散法により形成さ
れた熱応力緩和層、接着層としての炭化珪素層を有し、
その上層に気相化学蒸着法（以下ＣＶＤと記す）により
形成された炭化珪素被膜を有し、さらに、最外層にシリ
コン合金被膜を有することを特徴とする耐熱・耐酸化性
炭素材料である。The present invention has a thermal stress relaxation layer formed by a diffusion method and a silicon carbide layer as an adhesive layer on the surface of a carbon fiber reinforced carbon composite material as a base material,
A heat-resistant and oxidation-resistant carbon material having a silicon carbide coating film formed thereon by a vapor-phase chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as CVD) and a silicon alloy coating film as an outermost layer.
【００１０】前記本発明においては、シリコン合金被膜
の合金用元素が、遷移金属、３Ｂ族元素よりなる群から
選択される１種または２種以上であることが好ましく、
さらに好ましくは、合金用元素としてＹ、Re、Mo、Ｗ、
Ｂから選択される１種または２種以上を必須元素として
含有することがより好ましい。In the present invention, the alloying element of the silicon alloy coating is preferably one or more selected from the group consisting of transition metals and 3B group elements,
More preferably, Y, Re, Mo, W, and
It is more preferable to contain one or more selected from B as an essential element.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、炭化珪素との化学的相互作用が極
めて小さいシリコンに合金用元素を添加して高温減圧下
における耐久性を向上させたシリコン合金のうち、シリ
コン合金相の融点が1400℃以上のシリコン合金を炭化珪
素被膜上に被覆することで、アクティブ酸化を有効に防
止することが可能であることを知見し本発明に至った。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present inventors have found that, in a silicon alloy in which an alloying element is added to silicon having extremely small chemical interaction with silicon carbide to improve durability under high temperature and reduced pressure, the melting point of the silicon alloy phase is 1400 ° C. or more. The present inventors have found that it is possible to effectively prevent active oxidation by coating the above silicon alloy on the silicon carbide coating, and arrived at the present invention.
【００１２】図１に本発明の耐熱・耐酸化性炭素材料の
断面図を示す。図１において、１は基材となる炭素繊維
強化炭素複合材料、２は拡散法により形成された炭化珪
素層（以下拡散法炭化珪素層と記す）、３は気相化学蒸
着法により形成された炭化珪素被膜（以下ＣＶＤ炭化珪
素被膜と記す）、４はシリコン合金被膜を示す。FIG. 1 shows a sectional view of the heat-resistant and oxidation-resistant carbon material of the present invention. In FIG. 1, 1 is a carbon fiber reinforced carbon composite material serving as a base material, 2 is a silicon carbide layer formed by a diffusion method (hereinafter referred to as a diffusion silicon carbide layer), and 3 is formed by a vapor phase chemical vapor deposition method. Silicon carbide coating (hereinafter referred to as CVD silicon carbide coating) 4 indicates a silicon alloy coating.
【００１３】すなわち本発明は、基材である炭素繊維強
化炭素複合材料１の表面を拡散法により拡散法炭化珪素
層２に転化したのち、気相化学蒸着法によりＣＶＤ炭化
珪素被膜３を形成させた炭化珪素被覆炭素材料に、さら
にシリコン合金被膜４を形成した耐熱・耐酸化性炭素材
料を提供するものである。本発明において基材となる炭
素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃ）を構成する炭素繊維
の形態としては、平織り、朱子織り、綾織りなどの二方
向敷布、一方向敷布、三方向敷布、n 方向配向材、フェ
ルト、トウなどが用いられ、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硬化性樹脂、コールター
ル、コールタールピッチ、石油系タール、石油系ピッチ
などの熱可塑性樹脂を用いることができる。That is, according to the present invention, the surface of the carbon fiber reinforced carbon composite material 1 as the base material is converted into the diffusion silicon carbide layer 2 by the diffusion method, and then the CVD silicon carbide coating film 3 is formed by the vapor phase chemical vapor deposition method. The present invention provides a heat-resistant and oxidation-resistant carbon material obtained by further forming a silicon alloy coating 4 on the silicon carbide-coated carbon material. In the present invention, the form of the carbon fibers constituting the carbon fiber reinforced carbon composite material (C / C) which is a base material in the present invention is two-way laying cloth such as plain weave, satin weave and twill weave, one-way laying cloth, three-way laying cloth, n Directionally oriented materials, felts, tows, etc. are used, and as binders, thermosetting resins such as phenol resin, furan resin, etc., and thermoplastic resins such as coal tar, coal tar pitch, petroleum tar, petroleum pitch, etc. can be used. it can.
【００１４】また、炭素繊維強化炭素複合材料の製造方
法としては下記の方法が例示される。すなわち、例え
ば、前記炭素繊維をバインダーの含浸、塗布などの方法
によりプリプレグ化し、加圧・加熱して成形体とし、得
られた成形体を熱処理し、バインダーを完全に硬化さ
せ、その後常法によって焼成し、さらに必要に応じて黒
鉛化することにより炭素繊維強化複合材料を製造する。The following method is exemplified as a method for producing the carbon fiber reinforced carbon composite material. That is, for example, the carbon fiber is prepreg-prepared by a method such as impregnation of a binder, coating, etc., pressed and heated to form a molded body, and the molded body obtained is heat-treated to completely cure the binder, and then by a conventional method. A carbon fiber reinforced composite material is manufactured by firing and graphitizing if necessary.
【００１５】また、用途に応じて、上記製造法で得られ
た炭素繊維強化炭素複合材料にさらに熱硬化性物質、ピ
ッチ類などを含浸し、再炭化を行う含浸法、または例え
ばメタン、プロパンなどの炭化水素ガスを熱分解して炭
素を析出させる気相化学蒸着法などにより緻密化処理を
繰り返し行い、さらに高強度の炭素繊維強化炭素複合材
料を得ることができる。Further, depending on the application, the carbon fiber reinforced carbon composite material obtained by the above-mentioned production method is further impregnated with a thermosetting substance, pitches, etc., and re-carbonization is carried out, or for example, methane, propane, etc. The carbon fiber reinforced carbon composite material having higher strength can be obtained by repeating the densification treatment by a vapor phase chemical vapor deposition method or the like in which the hydrocarbon gas is thermally decomposed to precipitate carbon.
【００１６】前記基材表面における拡散法炭化珪素層の
形成方法としては、基材の表面にケイ素または一酸化ケ
イ素のようなケイ化物質を接触させ、加熱条件下で反応
させてSiC 層を形成する方法が挙げられる。すなわち、
拡散法炭化珪素層の形成方法としては、例えば珪素／炭
化珪素／アルミナ＝15〜50／25〜85／３〜25〔：重量
％〕の混合粉末中に前記基材を埋め込み、1500〜1800℃
の加熱処理により、前記基材の表層をSiC に転化させる
方法が挙げられる。As a method for forming a diffusion silicon carbide layer on the surface of the base material, a silicide material such as silicon or silicon monoxide is brought into contact with the surface of the base material and reacted under heating conditions to form a SiC layer. There is a method of doing. That is,
As a method of forming the silicon carbide layer by the diffusion method, for example, the base material is embedded in a mixed powder of silicon / silicon carbide / alumina = 15 to 50/25 to 85/3 to 25 [:% by weight], and the temperature is 1500 to 1800 ° C.
The method of converting the surface layer of the base material into SiC by the heat treatment of.
【００１７】この場合の反応時間は、所望の炭化珪素層
層厚に応じて選択することができ、拡散法炭化珪素層の
層厚は１μm 以上あればよく、より好ましくは10〜200
μmがよい。本発明におけるＣＶＤ炭化珪素被膜の形成
方法としては、例えば、原料ガスとしてCH3SiCl3、SiCl
4 ＋CH4 など、キャリアガスとしてＨ2 またはＨ2 ＋Ar
の混合ガスなどを用いて、反応温度： 900〜1700℃、反
応圧力： 760Torr以下で、前記原料ガスとキャリアガス
の流量比（原料ガスの流量）／（キャリアガスの流
量）：１／100 〜50／100 の条件で行うのが好ましい。The reaction time in this case can be selected according to the desired thickness of the silicon carbide layer, and the thickness of the diffusion silicon carbide layer may be 1 μm or more, more preferably 10 to 200.
μm is good. Examples of the method of forming the CVD silicon carbide coating in the present invention include, for example, CH 3 SiCl 3 and SiCl 3 as raw material gases.
H 2 or H 2 + Ar as carrier gas such as 4 + CH 4
Using a mixed gas of, for example, a reaction temperature of 900 to 1700 ° C., a reaction pressure of 760 Torr or less, and a flow rate ratio of the raw material gas to the carrier gas (flow rate of the raw material gas) / (flow rate of the carrier gas): 1/100 to It is preferably carried out under the condition of 50/100.
【００１８】ＣＶＤ炭化珪素被膜の膜厚は１μm 以上あ
ればよく、より好ましくは10〜300μm がよい。本発明
においては、前記のように炭化珪素を被覆して得られた
炭素材料に対して、シリコン合金を被覆する。これは、
シリコンが炭化珪素との化学的相互作用が極めて小さ
く、また合金化することによりシリコン合金相の融点が
シリコン単独の場合よりも上昇し、高温時のシリコン融
液相・シリコン合金相混合相の軟化、溶融が防止され、
耐熱・耐酸化性が向上するためである。The film thickness of the CVD silicon carbide coating may be 1 μm or more, more preferably 10 to 300 μm. In the present invention, the carbon material obtained by coating silicon carbide as described above is coated with a silicon alloy. this is,
Silicon has very little chemical interaction with silicon carbide, and the alloying causes the melting point of the silicon alloy phase to rise above that of silicon alone, softening the silicon melt phase / silicon alloy phase mixed phase at high temperatures. , Melting is prevented,
This is because heat resistance and oxidation resistance are improved.
【００１９】なお、本発明におけるシリコン合金とは、
固溶体、共晶および金属間化合物などの一種もしくは数
種が存在する状態、または、これらに加えてさらに単一
元素の相が一種または二種以上共存する状態を示す。こ
のシリコン合金の被覆は、シリコン合金粉末のスラリー
を塗布した後、熱処理する方法や蒸着法などにより行う
ことができる。The silicon alloy in the present invention means
It indicates a state in which one or several kinds of solid solution, eutectic and intermetallic compound are present, or a state in which one or more kinds of single element phases coexist in addition to these. The coating of the silicon alloy can be performed by a method of applying a slurry of silicon alloy powder and then performing a heat treatment or a vapor deposition method.
【００２０】シリコン合金の合金用元素としては、３Ａ
〜７Ａ族、８族および１Ｂ族元素である遷移金属、３Ｂ
族元素よりなる群から選択される１種または２種以上が
好ましい。シリコン合金の合金用元素としては、より好
ましくは、シリコン合金の合金相の融点がシリコン単独
の場合の融点である1410℃より高いＹ、Ti、Zr、Ｖ、N
b、Ta、Cr、Mo、Ｗ、ＢおよびReよりなる群から選択さ
れる１種または２種以上を必須元素として含有すること
が好ましい。As the alloying element of the silicon alloy, 3A
~ Transition metals which are Group 7A, Group 8 and Group 1B elements, 3B
One or more selected from the group consisting of group elements are preferable. As the alloying element of the silicon alloy, it is more preferable that the melting point of the alloy phase of the silicon alloy is higher than 1410 ° C. which is the melting point of silicon alone, that is, Y, Ti, Zr, V and N.
It is preferable to contain one or more selected from the group consisting of b, Ta, Cr, Mo, W, B and Re as an essential element.
【００２１】シリコン合金のシリコンの含有量として
は、40〜95原子％、合金用元素の含有量としては、５〜
60原子％の範囲であることが好ましい。シリコン合金被
膜の膜厚は１μm 以上あればよく、より好ましくは５〜
200 μm がよい。本発明によれば、炭化珪素を被覆した
炭素材料にシリコン合金を被覆することにより、宇宙飛
行機の大気圏再突入時などにおける高温酸化雰囲気の環
境下で発生する炭化珪素のアクティブ酸化を有効に防止
し、耐久性に優れた耐熱・耐酸化性炭素材料を得ること
ができる。The silicon content of the silicon alloy is 40 to 95 atom%, and the content of the alloying element is 5 to 5.
It is preferably in the range of 60 atom%. The thickness of the silicon alloy coating may be 1 μm or more, more preferably 5 to
200 μm is good. According to the present invention, by coating a carbon material coated with silicon carbide with a silicon alloy, it is possible to effectively prevent active oxidation of silicon carbide that occurs under the environment of a high temperature oxidizing atmosphere such as when a spacecraft re-enters the atmosphere. It is possible to obtain a heat resistant and oxidation resistant carbon material having excellent durability.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。炭素繊維織布にフェノール樹脂を含浸したプリ
プレグを10枚積層し、加圧・加熱成形した後、不活性ガ
ス雰囲気中で焼成し、その後コールタールピッチを用い
て緻密化処理を４回行い基材である炭素繊維強化炭素複
合材料を得た。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments. Ten prepregs impregnated with carbon fiber woven cloth are laminated, pressed and heat-molded, then fired in an inert gas atmosphere, then densified with coal tar pitch four times. A carbon fiber reinforced carbon composite material was obtained.
【００２３】得られた炭素繊維強化炭素複合材料を所定
の寸法に加工した後、該基材を、組成比が珪素／炭化珪
素／アルミナ＝25／75／５〔：重量％〕の混合粉末中に
埋め込み、不活性ガス雰囲気下で1700℃、 240分間拡散
反応させ、炭素繊維強化炭素複合材料の表面を炭化珪素
化した。得られた拡散法炭化珪素層の層厚は20μm であ
った。After processing the obtained carbon fiber reinforced carbon composite material to a predetermined size, the base material is mixed with powder of a composition ratio of silicon / silicon carbide / alumina = 25/75/5 [:% by weight]. Then, the surface of the carbon fiber reinforced carbon composite material was converted to silicon carbide by diffusing reaction at 1700 ° C. for 240 minutes in an inert gas atmosphere. The obtained diffusion silicon carbide layer had a layer thickness of 20 μm.
【００２４】次に、拡散法炭化珪素層を形成した炭素繊
維強化炭素複合材料の表面に、気相化学蒸着法により緻
密なＣＶＤ炭化珪素被膜を形成した。この場合、ガス組
成はCH3SiCl3／Ｈ2 ＝25／100 〔：流量比〕となるよう
にし、ガス流量：３l ／分、圧力：30Torr、反応温度：
1600℃の条件下で 150分間反応させた。得られたＣＶＤ
炭化珪素被膜の膜厚は 100μm であった。Next, a dense CVD silicon carbide film was formed on the surface of the carbon fiber reinforced carbon composite material on which the diffusion silicon carbide layer was formed by a vapor phase chemical vapor deposition method. In this case, the gas composition is CH 3 SiCl 3 / H 2 = 25/100 [: flow rate ratio], gas flow rate: 3 l / min, pressure: 30 Torr, reaction temperature:
The reaction was carried out at 1600 ° C for 150 minutes. CVD obtained
The film thickness of the silicon carbide coating was 100 μm.
【００２５】シリコン合金被膜は、下記組成比のシリコ
ン合金の微粒子を有機バインダーを含む有機溶剤の溶液
に混合してスラリーとし、このスラリーを前記で得られ
た基板上に塗布した後、該基板を室温で１時間乾燥後、
アルゴン雰囲気下で1500℃、30分間加熱処理を行うこと
により形成した。 Si−Ｙ−Al合金・・・組成比 Si：Ｙ：Al＝７：２：１（原子比） Si−Ｙ−Au合金・・・組成比 Si：Ｙ：Au＝７：２：１（原子比） Si−Ｂ合金・・・組成比 Si：Ｂ＝７：２（原子比） Si−Ｗ合金・・・組成比 Si：Ｗ＝７：２（原子比） Si−Mo合金・・・組成比 Si：Mo＝７：２（原子比） Si−Re合金・・・組成比 Si：Re＝７：２（原子比） 得られた炭素材料のサンプルおよび比較としてＣＶＤ炭
化珪素被膜の上層にシリコンを被覆したサンプルおよび
ＣＶＤ炭化珪素被膜の上層に被膜を有しないサンプルを
用いて、下記に示す評価方法で性能を評価した。The silicon alloy coating film is formed by mixing fine particles of a silicon alloy having the following composition ratio with a solution of an organic solvent containing an organic binder to form a slurry, coating the slurry on the substrate obtained above, and then applying the slurry to the substrate. After drying at room temperature for 1 hour,
It was formed by performing heat treatment at 1500 ° C. for 30 minutes in an argon atmosphere. Si-Y-Al alloy: Composition ratio Si: Y: Al = 7: 2: 1 (atomic ratio) Si-Y-Au alloy: Composition ratio Si: Y: Au = 7: 2: 1 (atoms) Ratio) Si-B alloy ... composition ratio Si: B = 7: 2 (atomic ratio) Si-W alloy ... composition ratio Si: W = 7: 2 (atomic ratio) Si-Mo alloy ... composition Ratio Si: Mo = 7: 2 (atomic ratio) Si-Re alloy ... Composition ratio Si: Re = 7: 2 (atomic ratio) Silicon for the sample of the obtained carbon material and as a comparison upper layer of the CVD silicon carbide coating The performance was evaluated by the evaluation method shown below using a sample coated with and a sample having no coating on the CVD silicon carbide coating.
【００２６】評価方法：各サンプルについて、１Paまた
は1000Paの減圧大気雰囲気下で1700℃の加熱を行った。
加熱時間は、室温から設定温度までが約３分、設定温度
で20分、設定温度から室温まで10分とした。評価は、重
量減少と表面観察により行った。なお、重量減少率χn
は次式により求めた。Evaluation method: Each sample was heated at 1700 ° C. under a reduced pressure atmosphere of 1 Pa or 1000 Pa.
The heating time was about 3 minutes from room temperature to the set temperature, 20 minutes at the set temperature, and 10 minutes from the set temperature to room temperature. The evaluation was performed by weight reduction and surface observation. Note that the weight reduction rate χ n
Was calculated by the following formula.
【００２７】 χn ＝［（Ｗ0 −Ｗn ）／Ｗ0 ］×１００ｗｔ％ Ｗ0 ：サンプルの初期重量 Ｗn ：酸化試験ｎ回後のサンプル重量 得られた評価結果を表１に示す。表１の結果から、本発
明の炭素材料は、高温酸化雰囲気において重量減少率が
極めて少なく、また高温酸化雰囲気での処理後の外観も
良好であり、優れた耐熱・耐酸化性炭素材料であること
が分かる。Χ n = [(W 0 −W n ) / W 0 ] × 100 wt% W 0 : initial weight of sample W n : sample weight after n times of oxidation test Table 1 shows the obtained evaluation results. From the results in Table 1, the carbon material of the present invention has an extremely small weight loss rate in a high temperature oxidizing atmosphere, and has a good appearance after the treatment in a high temperature oxidizing atmosphere, and is an excellent heat resistant and oxidation resistant carbon material. I understand.
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明によれば、炭化珪素被膜上にシリ
コン合金を被覆することにより、炭化珪素の一酸化珪素
（ SiOガス）への酸化（アクティブ酸化）が著しく抑制
され、優れた耐熱・耐酸化性炭素材料が得られ、その工
業的効果は大である。According to the present invention, by coating a silicon alloy on a silicon carbide coating, the oxidation (active oxidation) of silicon carbide into silicon monoxide (SiO 2 gas) is significantly suppressed, resulting in excellent heat resistance. An oxidation resistant carbon material is obtained, and its industrial effect is great.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の耐熱・耐酸化性炭素材料の断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat resistant / oxidation resistant carbon material of the present invention.
１ 炭素繊維強化炭素複合材料 ２ 炭化珪素層（拡散法炭化珪素層） ３ 炭化珪素被膜（ＣＶＤ炭化珪素被膜） ４ シリコン合金被膜 1 Carbon Fiber Reinforced Carbon Composite Material 2 Silicon Carbide Layer (Diffusion Method Silicon Carbide Layer) 3 Silicon Carbide Coating (CVD Silicon Carbide Coating) 4 Silicon Alloy Coating
Claims (2)
表面に、拡散法により形成された炭化珪素層を有し、そ
の上層に気相化学蒸着法により形成された炭化珪素被膜
を有し、さらに、最外層にシリコン合金被膜を有するこ
とを特徴とする耐熱・耐酸化性炭素材料。1. A silicon carbide layer formed by a diffusion method is formed on a surface of a carbon fiber reinforced carbon composite material as a base material, and a silicon carbide coating film formed by a vapor phase chemical vapor deposition method is formed on an upper layer thereof. Further, a heat-resistant and oxidation-resistant carbon material having a silicon alloy coating film on the outermost layer.
金属、３Ｂ族元素よりなる群から選択される１種または
２種以上である請求項１記載の耐熱・耐酸化性炭素材
料。2. The heat-resistant and oxidation-resistant carbon material according to claim 1, wherein the alloying element of the silicon alloy coating film is one or more selected from the group consisting of transition metals and 3B group elements.
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