JPH10167860A - 耐酸化性炭素材及びその製造方法 - Google Patents
耐酸化性炭素材及びその製造方法Info
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- JPH10167860A JPH10167860A JP35396296A JP35396296A JPH10167860A JP H10167860 A JPH10167860 A JP H10167860A JP 35396296 A JP35396296 A JP 35396296A JP 35396296 A JP35396296 A JP 35396296A JP H10167860 A JPH10167860 A JP H10167860A
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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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- 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
- C04B41/5022—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 with vitreous materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温下における耐酸化性を向上することがで
きると共に、その製造も容易でかつ低コストな耐酸化性
炭素材及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 炭素材の表面に、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3
及びＺｒＯ2 から選ばれる１種又は２種以上のガラス質
体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミッ
クスフィラーとの混合物からなる耐酸化層を設けること
で、耐酸化性の向上を図る。
きると共に、その製造も容易でかつ低コストな耐酸化性
炭素材及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 炭素材の表面に、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3
及びＺｒＯ2 から選ばれる１種又は２種以上のガラス質
体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミッ
クスフィラーとの混合物からなる耐酸化層を設けること
で、耐酸化性の向上を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温酸化雰囲気下
において高度の酸化抵抗性を示す耐酸化性炭素材及びそ
の製造方法に関する。
において高度の酸化抵抗性を示す耐酸化性炭素材及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材、特に炭素繊維強化炭素複合材
は、卓越した比強度、比弾性率を有するうえに優れた耐
熱性及び化学的安定性を備えているため、航空宇宙用を
はじめ多くの分野で構造材料として有用されているが、
この材料には易酸化性という炭素材固有の材質的な欠点
があり、これが汎用性を阻害する最大のネックとなって
いる。このため、炭素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おこなわれており、例えば
ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス系物質によって
被覆処理する方法が提案されている。しかし、ＳｉＣ被
覆層を除いては、使用時の熱サイクルで被覆界面に層間
剥離や亀裂が生じ、酸化の進行を十分に阻止する機能が
発揮されない。
は、卓越した比強度、比弾性率を有するうえに優れた耐
熱性及び化学的安定性を備えているため、航空宇宙用を
はじめ多くの分野で構造材料として有用されているが、
この材料には易酸化性という炭素材固有の材質的な欠点
があり、これが汎用性を阻害する最大のネックとなって
いる。このため、炭素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おこなわれており、例えば
ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス系物質によって
被覆処理する方法が提案されている。しかし、ＳｉＣ被
覆層を除いては、使用時の熱サイクルで被覆界面に層間
剥離や亀裂が生じ、酸化の進行を十分に阻止する機能が
発揮されない。
【０００３】従来、炭素基材の表面にＳｉＣの被覆を施
す方法として、気相反応により生成するＳｉＣを直接沈
着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、基材の炭素
を反応源に利用して珪素成分と反応させることによりＳ
ｉＣに転化させるコンバージョン法（ＣＶＲ法（化学気
相反応法））が知られている。ところが、前者のＣＶＤ
法を適用して形成したＳｉＣ被覆層は、基材との界面が
明確に分離している関係で、熱衝撃を与えると相互の熱
膨張差によって層間剥離現象が起こり易い。このため、
高温域での十分な耐酸化性は望めない。これに対し、後
者のコンバージョン法による場合に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材質となるた
め界面剥離を生じることはないが、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。
す方法として、気相反応により生成するＳｉＣを直接沈
着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、基材の炭素
を反応源に利用して珪素成分と反応させることによりＳ
ｉＣに転化させるコンバージョン法（ＣＶＲ法（化学気
相反応法））が知られている。ところが、前者のＣＶＤ
法を適用して形成したＳｉＣ被覆層は、基材との界面が
明確に分離している関係で、熱衝撃を与えると相互の熱
膨張差によって層間剥離現象が起こり易い。このため、
高温域での十分な耐酸化性は望めない。これに対し、後
者のコンバージョン法による場合に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材質となるた
め界面剥離を生じることはないが、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。
【０００４】このような問題点を解決するものとして、
炭素材基材面にＳｉＯ接触によるコンバージョン法で第
１のＳｉＣ被膜を形成し、さらにその表面をアモルファ
スＳｉＣが析出するような条件でＣＶＤ法による第２の
ＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特開平４-12078
号公報）、更にこれを改良して第２の被覆層を減圧加熱
下でハロゲン化有機珪素化合物を基材組織に間欠的に充
填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法を用いて形成す
る耐酸化処理法（特開平４-42878号公報）及び該第２被
覆層に発生するクラックをＢ2Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラスで
封止する第３被覆層を形成する耐酸化処理法（特開平４
-243989 号公報）等が提案されている。
炭素材基材面にＳｉＯ接触によるコンバージョン法で第
１のＳｉＣ被膜を形成し、さらにその表面をアモルファ
スＳｉＣが析出するような条件でＣＶＤ法による第２の
ＳｉＣ被覆層を形成する耐酸化処理法（特開平４-12078
号公報）、更にこれを改良して第２の被覆層を減圧加熱
下でハロゲン化有機珪素化合物を基材組織に間欠的に充
填して還元熱分解させるパルスＣＶＩ法を用いて形成す
る耐酸化処理法（特開平４-42878号公報）及び該第２被
覆層に発生するクラックをＢ2Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラスで
封止する第３被覆層を形成する耐酸化処理法（特開平４
-243989 号公報）等が提案されている。
【０００５】しかしながら、これらの手法により耐酸化
性の高い炭素材料を得ることはできるが、基材表面にＳ
ｉＣ被覆層を形成する際は、プロセス温度が高く、Ｓｉ
Ｃ層を形成するのが困難であり、更にコスト高となる問
題がある。
性の高い炭素材料を得ることはできるが、基材表面にＳ
ｉＣ被覆層を形成する際は、プロセス温度が高く、Ｓｉ
Ｃ層を形成するのが困難であり、更にコスト高となる問
題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高温下において優れた耐酸化性を有するとともに、
簡易かつ低コストで製造可能な耐酸化炭素材及びその製
造方法を提供することにある。
は、高温下において優れた耐酸化性を有するとともに、
簡易かつ低コストで製造可能な耐酸化炭素材及びその製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明は鋭意検討した結果、炭素材を特定のガラス前駆体
と、特定のセラミックスフィラーの混合スラリーで塗布
し、被覆処理するという簡易な方法おいても、優れた耐
酸性を示す炭素材が得られることを見い出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明は、炭素材表面を
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 から選ばれる１種又
は２種以上のガラス質体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１
種又は２種のセラミックスフィラーとの混合物で被覆処
理したことを特徴とする耐酸化性炭素材を提供するもの
である。また、本発明は、Ｓｉ、Ａｌ及びＺｒの各原子
から選ばれる１種又は２種以上を含有するガラス前駆体
と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミック
スフィラーを混合してスラリーとし、これを炭素材に塗
布し、次いで乾燥加熱処理することを特徴とする耐酸化
性炭素材の製造方法を提供するものである。
発明は鋭意検討した結果、炭素材を特定のガラス前駆体
と、特定のセラミックスフィラーの混合スラリーで塗布
し、被覆処理するという簡易な方法おいても、優れた耐
酸性を示す炭素材が得られることを見い出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明は、炭素材表面を
ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 から選ばれる１種又
は２種以上のガラス質体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１
種又は２種のセラミックスフィラーとの混合物で被覆処
理したことを特徴とする耐酸化性炭素材を提供するもの
である。また、本発明は、Ｓｉ、Ａｌ及びＺｒの各原子
から選ばれる１種又は２種以上を含有するガラス前駆体
と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミック
スフィラーを混合してスラリーとし、これを炭素材に塗
布し、次いで乾燥加熱処理することを特徴とする耐酸化
性炭素材の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の耐酸化性炭素材におい
て、基材となる炭素材としては、特に制限されず、例え
ば、炭素繊維の織布、フエルト、トウなどの強化繊維に
炭化残留率の高い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、硬化及び焼成炭化処理する常用
の方法で製造された炭化材が使用でき、具体的には炭素
繊維としてポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッ
チ系など各種のものが、またマトリックス樹脂としてフ
ェノール系、フラン系その他炭化性の良好な液状熱硬化
性樹脂を用いたものが使用できる。
て、基材となる炭素材としては、特に制限されず、例え
ば、炭素繊維の織布、フエルト、トウなどの強化繊維に
炭化残留率の高い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、硬化及び焼成炭化処理する常用
の方法で製造された炭化材が使用でき、具体的には炭素
繊維としてポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッ
チ系など各種のものが、またマトリックス樹脂としてフ
ェノール系、フラン系その他炭化性の良好な液状熱硬化
性樹脂を用いたものが使用できる。
【０００９】本発明の耐酸化性炭素材は、上記炭素材の
表面に、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 及びＺｒＯ2 から選ばれ
る１種又は２種以上のガラス質体と、ＳｉＣ及びＭｏＳ
ｉ2の１種又は２種のセラミックスフィラーとの混合物
から成る耐酸化層が被覆された構造を有する。
表面に、ＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 及びＺｒＯ2 から選ばれ
る１種又は２種以上のガラス質体と、ＳｉＣ及びＭｏＳ
ｉ2の１種又は２種のセラミックスフィラーとの混合物
から成る耐酸化層が被覆された構造を有する。
【００１０】上記ガラス質体は、ＳｉＯ2 単独、ＳｉＯ
2 とＡｌ2Ｏ3 の複合体又はＳｉＯ2 とＺｒＯ2 の複合
体が好ましい。また、上記セラミックスフィラーは、Ｓ
ｉＣが好ましい。また、上記耐酸化層を形成する混合物
は、ＳｉＯ2 とＳｉＣの混合物、ＳｉＯ2 とＡｌ2Ｏ3
の複合体とＳｉＣの混合物又はＳｉＯ2 とＺｒＯ2 の複
合体とＳｉＣの混合物とするのが好ましい。
2 とＡｌ2Ｏ3 の複合体又はＳｉＯ2 とＺｒＯ2 の複合
体が好ましい。また、上記セラミックスフィラーは、Ｓ
ｉＣが好ましい。また、上記耐酸化層を形成する混合物
は、ＳｉＯ2 とＳｉＣの混合物、ＳｉＯ2 とＡｌ2Ｏ3
の複合体とＳｉＣの混合物又はＳｉＯ2 とＺｒＯ2 の複
合体とＳｉＣの混合物とするのが好ましい。
【００１１】上記耐酸化層の膜厚としては、特に制限さ
れないが、５０〜２００μｍが好ましい。５０μｍ未満
であると耐酸化被覆としての機能が満たされず、２００
μｍを超えると加熱時に膜の剥離が発生するため好まし
くない。
れないが、５０〜２００μｍが好ましい。５０μｍ未満
であると耐酸化被覆としての機能が満たされず、２００
μｍを超えると加熱時に膜の剥離が発生するため好まし
くない。
【００１２】本発明の耐酸化性炭素材を製造するには、
Ｓｉ、Ａｌ及びＺｒの各原子から選ばれる１種又は２種
以上を含有するガラス前駆体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2
の１種又は２種のセラミックスフィラーを混合してスラ
リーとし、これを炭素材に塗布し、次いで乾燥加熱処理
すればよい。上記ガラス前駆体としては、特に制限され
ず、金属アルコキシドを加水分解する方法で調製したも
の及び市販のゾル等が挙げられる。
Ｓｉ、Ａｌ及びＺｒの各原子から選ばれる１種又は２種
以上を含有するガラス前駆体と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2
の１種又は２種のセラミックスフィラーを混合してスラ
リーとし、これを炭素材に塗布し、次いで乾燥加熱処理
すればよい。上記ガラス前駆体としては、特に制限され
ず、金属アルコキシドを加水分解する方法で調製したも
の及び市販のゾル等が挙げられる。
【００１３】上記セラミックスフィラーの形態として
は、特に制限されず、粉末状、繊維状のいずれでもよい
が、特に粉末状と繊維状の混合物を用いることが好まし
い。該混合物の場合、繊維状物質と粉末状物質の配合比
は、０〜１／１が好ましい。
は、特に制限されず、粉末状、繊維状のいずれでもよい
が、特に粉末状と繊維状の混合物を用いることが好まし
い。該混合物の場合、繊維状物質と粉末状物質の配合比
は、０〜１／１が好ましい。
【００１４】また、ガラス質前駆体とセラミックスフィ
ラーを混合する際、ガラス質とセラミックスフィラーの
配合比として、重量比で１／10〜１／１とするのが好ま
しく、特に３／５〜１／１が好ましい。
ラーを混合する際、ガラス質とセラミックスフィラーの
配合比として、重量比で１／10〜１／１とするのが好ま
しく、特に３／５〜１／１が好ましい。
【００１５】スラリーを炭素材に塗布する方法として
は、特に制限されず、刷毛塗り方法及びスプレーによる
吹き付け方法等が挙げられ、これらは、炭素材の形状に
応じて適宜選定すればよい。
は、特に制限されず、刷毛塗り方法及びスプレーによる
吹き付け方法等が挙げられ、これらは、炭素材の形状に
応じて適宜選定すればよい。
【００１６】スラリー塗布後、乾燥加熱処理を行えばよ
く、乾燥加熱温度としては、特に制限されず、例えば２
００℃程度の温度で行えばよい。
く、乾燥加熱温度としては、特に制限されず、例えば２
００℃程度の温度で行えばよい。
【００１７】本発明の耐酸化性炭素材は、１６００℃程
度までの高温領域下において、耐久性を有し、繰り返し
の使用ができるため、例えば航空宇宙材料、タービンブ
レード及び原子炉用部材の用途に適用できる。
度までの高温領域下において、耐久性を有し、繰り返し
の使用ができるため、例えば航空宇宙材料、タービンブ
レード及び原子炉用部材の用途に適用できる。
【００１８】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明す
るが、これは単に例示であって、本発明を制限するもの
ではない。
るが、これは単に例示であって、本発明を制限するもの
ではない。
【００１９】実施例１ 平均粒径０．４μｍのＳｉＣ粉末と長さ２０〜３０μ
ｍ、アスペクト比１０〜３０のＳｉＣ繊維状物を重量比
で１：１の配合比で混合し、次いで、該混合物とＳｉＯ
2 ゾルを重量比１：１の配合比で混合してスラリーを調
製した。このスラリーを縦横２００mm、厚さ４mmの炭素
材（東海カーボン社製、等方性黒鉛材Ｇ３４７）へ塗布
し、２００℃の温度で乾燥を行いコーティング膜を形成
した。塗布による膜厚は約１５０μｍであった。得られ
た耐酸化性炭素材は次に示す加熱試験を実施し、評価し
た。結果を表１に示す。なお、表中、工期とは、作製に
要した日数を示したものである。
ｍ、アスペクト比１０〜３０のＳｉＣ繊維状物を重量比
で１：１の配合比で混合し、次いで、該混合物とＳｉＯ
2 ゾルを重量比１：１の配合比で混合してスラリーを調
製した。このスラリーを縦横２００mm、厚さ４mmの炭素
材（東海カーボン社製、等方性黒鉛材Ｇ３４７）へ塗布
し、２００℃の温度で乾燥を行いコーティング膜を形成
した。塗布による膜厚は約１５０μｍであった。得られ
た耐酸化性炭素材は次に示す加熱試験を実施し、評価し
た。結果を表１に示す。なお、表中、工期とは、作製に
要した日数を示したものである。
【００２０】（加熱試験） 炉 ：電気炉 炉内温度：１５５０℃ 加熱時間：３０分 評価方法：上記の加熱試験を５回繰り返して実施し、加
熱後の重量減少率及び耐酸化膜の膜厚減少量を求めた。
熱後の重量減少率及び耐酸化膜の膜厚減少量を求めた。
【００２１】実施例２及び３ ＳｉＯ2 ゾルの代わりに、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ゾル
（実施例２）又はＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ゾル（実施例３）
を用いた以外は実施例１と同様の方法で行った。結果を
表１に示す。
（実施例２）又はＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ゾル（実施例３）
を用いた以外は実施例１と同様の方法で行った。結果を
表１に示す。
【００２２】比較例１ まず、ＳｉＯ2 粉末とＳｉ粉末を２：１（重量比）の配
合比率になるように混合し、混合粉末を黒鉛坩堝に入れ
て上部に炭素材をセットした。この黒鉛坩堝を電気炉内
に移し、内部をアルゴンガスで十分に置換した後、５０
℃／hrの速度で１８５０℃まで昇温させ、１時間保持し
て炭素材料の表層部に傾斜機能を有する多結晶質ＳｉＣ
被覆層を形成した。形成されたＳｉＣ被覆層の厚さは約
１００μｍであったが、この表面には幅数μｍの微細な
亀裂が発生しているのが確認された。得られた耐酸化性
炭素材は実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１
に示す。
合比率になるように混合し、混合粉末を黒鉛坩堝に入れ
て上部に炭素材をセットした。この黒鉛坩堝を電気炉内
に移し、内部をアルゴンガスで十分に置換した後、５０
℃／hrの速度で１８５０℃まで昇温させ、１時間保持し
て炭素材料の表層部に傾斜機能を有する多結晶質ＳｉＣ
被覆層を形成した。形成されたＳｉＣ被覆層の厚さは約
１００μｍであったが、この表面には幅数μｍの微細な
亀裂が発生しているのが確認された。得られた耐酸化性
炭素材は実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１
に示す。
【００２３】比較例２ 比較例１でＳｉＣの第１被覆層を形成した炭素材料をＣ
ＶＤ装置の反応管内に設置し、管内をＡｒガスで十分に
置換した後、高周波誘導加熱により炭素材の温度を１５
００℃とした。ついで、トリクロロメチルシラン（ＣＨ
3 ＳｉＣｌ3 )とＨ2 ガスを混合し、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3
のモル濃度を７．５％として導入し、多結晶のＳｉＣを
沈着させた。形成されたＳｉの被覆層の厚さは１００μ
ｍであり、微細な亀裂は存在するが、比較例１の耐酸化
性炭素材と比較すると亀裂の幅・数共に減少していた。
得られた耐酸化性炭素材は、実施例１と同様な方法で評
価した。結果を表１に示す。
ＶＤ装置の反応管内に設置し、管内をＡｒガスで十分に
置換した後、高周波誘導加熱により炭素材の温度を１５
００℃とした。ついで、トリクロロメチルシラン（ＣＨ
3 ＳｉＣｌ3 )とＨ2 ガスを混合し、ＣＨ3 ＳｉＣｌ3
のモル濃度を７．５％として導入し、多結晶のＳｉＣを
沈着させた。形成されたＳｉの被覆層の厚さは１００μ
ｍであり、微細な亀裂は存在するが、比較例１の耐酸化
性炭素材と比較すると亀裂の幅・数共に減少していた。
得られた耐酸化性炭素材は、実施例１と同様な方法で評
価した。結果を表１に示す。
【００２４】比較例３ Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ) 4 とエタノールをモル比２：１にな
る量比で配合し、７０℃の温度で還流撹拌を行った混合
溶液中に、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
を滴加した。混合水溶液のｐＨは１２. ０であった。引
き続き撹拌を継続し、約０. ２μｍの球状ＳｉＯ2 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
スペンジョンに比較例１でＳｉＣの第１被覆層を施した
炭素材料を浸漬し、１５分間減圧含浸を行った。次い
で、風乾後、前記サスペンジョンを同様に塗布、風乾を
３回繰り返した後１００℃の温度で乾燥を行い、ＳｉＯ
2 微粒子からなる中間層を形成した。次に前記ＳｉＯ2
微粒子からなる中間層を形成した炭素材料をＢ (ＯＣ4
Ｈ9 ) 3 溶液中に投入し１５分間減圧含浸を行った。一
昼夜風乾することにより空気中の水分で加水分解を行っ
た。次いで風乾後、１００℃の温度で乾燥を行い、更に
５００℃の温度で１５分間加熱処理を行いＢ2Ｏ3 を形
成した。次に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
った混合溶液中に、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
水溶液を滴加した。混合水溶液のｐＨは３．０であっ
た。引き続き撹拌を継続し、ＳｉＯ2 ガラス前駆体を合
成した。このガラス前駆体溶液に前記ＳｉＯ2 微粒子／
Ｂ2 Ｏ3 ガラスからなる中間層を形成した炭素材料を投
入し、１５分間減圧含浸を行った。次いで風乾後、１０
０℃で乾燥を行った。最後に上記のような被覆工程を施
した炭素材料を再度Ｂ(ＯＣ4 Ｈ9 ) 3 溶液中に投入
し、１５分間減圧含浸を行った。一昼夜風乾することに
より空気中の水分で加熱分解を行った。次いで風乾後、
１００℃の温度で乾燥を行い、更にアルゴン雰囲気下、
８００℃で６０分間加熱処理することによりＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 ガラスを形成した。得られた耐酸化性炭素材を
実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
る量比で配合し、７０℃の温度で還流撹拌を行った混合
溶液中に、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
を滴加した。混合水溶液のｐＨは１２. ０であった。引
き続き撹拌を継続し、約０. ２μｍの球状ＳｉＯ2 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
スペンジョンに比較例１でＳｉＣの第１被覆層を施した
炭素材料を浸漬し、１５分間減圧含浸を行った。次い
で、風乾後、前記サスペンジョンを同様に塗布、風乾を
３回繰り返した後１００℃の温度で乾燥を行い、ＳｉＯ
2 微粒子からなる中間層を形成した。次に前記ＳｉＯ2
微粒子からなる中間層を形成した炭素材料をＢ (ＯＣ4
Ｈ9 ) 3 溶液中に投入し１５分間減圧含浸を行った。一
昼夜風乾することにより空気中の水分で加水分解を行っ
た。次いで風乾後、１００℃の温度で乾燥を行い、更に
５００℃の温度で１５分間加熱処理を行いＢ2Ｏ3 を形
成した。次に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
った混合溶液中に、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
水溶液を滴加した。混合水溶液のｐＨは３．０であっ
た。引き続き撹拌を継続し、ＳｉＯ2 ガラス前駆体を合
成した。このガラス前駆体溶液に前記ＳｉＯ2 微粒子／
Ｂ2 Ｏ3 ガラスからなる中間層を形成した炭素材料を投
入し、１５分間減圧含浸を行った。次いで風乾後、１０
０℃で乾燥を行った。最後に上記のような被覆工程を施
した炭素材料を再度Ｂ(ＯＣ4 Ｈ9 ) 3 溶液中に投入
し、１５分間減圧含浸を行った。一昼夜風乾することに
より空気中の水分で加熱分解を行った。次いで風乾後、
１００℃の温度で乾燥を行い、更にアルゴン雰囲気下、
８００℃で６０分間加熱処理することによりＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 ガラスを形成した。得られた耐酸化性炭素材を
実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】比較例３のように最外層にガラス質を配す
ると耐酸化性は向上するが、プロセス温度が高く工期も
長くなるため非常にコスト高になる。一方、実施例は従
来コーティングと同様かそれ以上の特性を示し、更にプ
ロセス温度が２００℃と非常に低いためコスト低減が可
能となる。
ると耐酸化性は向上するが、プロセス温度が高く工期も
長くなるため非常にコスト高になる。一方、実施例は従
来コーティングと同様かそれ以上の特性を示し、更にプ
ロセス温度が２００℃と非常に低いためコスト低減が可
能となる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、約１６００℃までの高
温領域において、優れた耐酸化性を示すとともに、その
製造も容易でかつ低コストな耐酸化性炭素材が得られ
る。また、施行法が簡便なことから耐酸化被覆層が減耗
した場合の再コーティングが容易であり、部分的に耐酸
化被覆層が破損した場合の修復法としても適用すること
ができる。
温領域において、優れた耐酸化性を示すとともに、その
製造も容易でかつ低コストな耐酸化性炭素材が得られ
る。また、施行法が簡便なことから耐酸化被覆層が減耗
した場合の再コーティングが容易であり、部分的に耐酸
化被覆層が破損した場合の修復法としても適用すること
ができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素材表面をＳｉＯ2 、Ａｌ2Ｏ3 及び
ＺｒＯ2 から選ばれる１種又は２種以上のガラス質体
と、ＳｉＣ及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミック
スフィラーとの混合物で被覆処理したことを特徴とする
耐酸化性炭素材。 - 【請求項２】 Ｓｉ、Ａｌ及びＺｒの各原子から選ばれ
る１種又は２種以上を含有するガラス前駆体と、ＳｉＣ
及びＭｏＳｉ2 の１種又は２種のセラミックスフィラー
を混合してスラリーとし、これを炭素材に塗布し、次い
で乾燥加熱処理することを特徴とする耐酸化性炭素材の
製造方法。 - 【請求項３】 セラミックスフィラーが、粉末状及び繊
維状物質の混合物である請求項２記載の耐酸化性炭素材
の製造方法。 - 【請求項４】 ガラス前駆体とセラミックスフィラーの
配合比が、ガラス質／セラミックスフィラーの重量比で
１／10〜１／１及びセラミックスフィラー中、繊維状物
質と粉末の配合比が０〜１／１である請求項２又は３記
載の耐酸化性炭素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35396296A JPH10167860A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 耐酸化性炭素材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35396296A JPH10167860A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 耐酸化性炭素材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10167860A true JPH10167860A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=18434395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35396296A Pending JPH10167860A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 耐酸化性炭素材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10167860A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107082651A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-22 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳化硅涂层及其制备方法 |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP35396296A patent/JPH10167860A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107082651A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-08-22 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳化硅涂层及其制备方法 |
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