JPS59179875A - 表面被覆炭素繊維 - Google Patents

表面被覆炭素繊維

Info

Publication number
JPS59179875A
JPS59179875A JP5115783A JP5115783A JPS59179875A JP S59179875 A JPS59179875 A JP S59179875A JP 5115783 A JP5115783 A JP 5115783A JP 5115783 A JP5115783 A JP 5115783A JP S59179875 A JPS59179875 A JP S59179875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
film
carbon fiber
metal
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5115783A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6130073B2 (ja
Inventor
本城 国明
進藤 昭男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP5115783A priority Critical patent/JPS59179875A/ja
Publication of JPS59179875A publication Critical patent/JPS59179875A/ja
Publication of JPS6130073B2 publication Critical patent/JPS6130073B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遊離炭素95重社%以上の皮膜と、その外側
に金属炭化物を主成分とする皮膜を被覆している炭素繊
維とその製造法に関するものである。
炭素繊維強化プラスチックよりも高い耐熱性を備えた複
合材料として、炭素繊維強化金属(cIl′R紛、特に
軽合金を母材とするOFRMの開発が要望されているが
、OFRMの製造法として望ましい溶融金属含浸法にお
いては、炭素繊維が浴融金属にぬれ難い反面、金属によ
って劣化しがちになるという難点がある。特に、劣化の
問題は、高性能の軽合金母料OFRMの開発のために解
決されるべき最も重要な課題と考えられる。この劣化反
応を防止する方法として、炭素繊維上に金属炭化物皮膜
を被覆する方法がすでに検討されているが、金属炭化物
皮膜を直接炭素繊維上に被覆するときは、炭素繊維の強
度が甚だしく低下する。どのため、この強度低下を防止
する方法として、金属炭化物の被覆に先立って、炭素繊
維上に遊離ト炭素と金属炭化物の混合物皮膜を被覆する
方法力は提案(特開昭58−31167 ’)されてい
る。
この場合の、遊離炭素−金属炭化物系皮膜による、金属
炭化物被覆炭素繊維の強度イ氏下の防Jh効果は、一つ
には内層皮膜の炭素の層状構造によって、外層皮膜に発
生したクラックの内部への伝播が阻止されることによる
と考えられるoし力1しながら別に、炭素繊維と外層金
属炭化物皮膜との間の に熱膨張係数の差による引張り応力の発生と残留を緩和
する内層皮膜の作用効果とも考えられるので、内層皮膜
の作用機構をここで明偉、に指摘することは困離である
。化学気相析出(OVD )法によっては、層状構造を
とり、実質状遊離炭素のみ力・らなる炭素皮膜を炭素繊
維上に生成させることは比較的容易であるが、このよう
な皮膜を内11とするとき、果たして金属炭化物皮膜被
覆による強度低下を防止するものとなるかを予測するこ
とは、考えられる作用機構が上記のように単一でないた
t容易ではない。そこで本発明者らは、炭素繊維に金属
炭化物皮膜を被覆するに先立って炭素皮膜を被覆させ、
その効果を検討した。その結果、金属炭化物を主成分と
する皮膜を被膜するさいに起こる炭素繊維の強度低下を
、遊離炭素−金属炭化物系皮膜による以上に防止できる
ことを認めた。このようにして、本発明は炭素繊維表面
上に95重量%以上遊離炭素を含む皮膜を直接被淑させ
ることによって、高強度繊維強化側として使用できる金
属炭化物主成分皮膜被M繊維とその製法を提出するもの
である。
本発明方法においては、PAN繊維、レーヨン繊維、液
晶ピッチ繊維、その他から製造された、炭化、黒鉛化段
階の、1000°C以上に焼成した炭素繊維を原料繊維
として使用すること力f望ましい。また、180kgA
nal”以上の強度を備えた炭素繊維がより望ましい。
引張弾性率は10 X 103ky/mm”以上である
ことが望ましい。これらの炭素繊維は、連続したフィラ
メントが1000本あるいは10000本、あるいはそ
れ以上、それ以下の本数が集合した糸、あるいは束、あ
るいはそれを幅広く広げた形のものが使用に便である。
炭素繊維」二に炭素皮膜を被覆させる方法は、従来知ら
れている方法(たとえば特開昭57−82570 )を
適用することができろうそれらの方法は、OVD法によ
るものであって、空気を排除した反応室内で加熱しブこ
炭素繊維に炭素化合物のガスを接触させる方法である。
炭素化合物としては炭化水素が一般的でアリ、メタン、
エタン、ブロノぐン、トルエン、ベンセン等がある。ま
たタウンガスあるいはハロゲン含有炭化水素も使用でき
る。クロロホルム、四塩化炭素はその例である。その他
種々の炭素化合物のガスあるいはその混合物を、実質的
に炭素のみからなる皮膜を生成させるために用いること
ができる。これら炭素化合物のガスは窒素、アルゴン、
ヘリウム等不活性ガスで数モル%〜十分の数%にti釈
して使用することができる。さら[薄く希釈して使用す
ることもできるつ炭素皮膜析出温度は750°C以上で
あり、高い場合は2000°Cにもすることかできる。
しかし、90ON1400°Cの間が好ましい。私用温
度、ガス濃度はガスの種類によって個別に選択すること
が、層状構造をとる炭素皮膜を炭素繊維各フィラメント
上に均一に析出させるために必要である。4−た、析出
速度の調節のために水素を混合することもできる。
後述する金属炭化物被膜析出用のガスを混入させ金属炭
化物を含有する炭素皮膜を生成させることができるが、
金属炭化物が5重量%以下である場合の方が被覆効果は
、それ以上の場合より大きいことを詔めた。炭素皮膜の
厚さは0.002〜1.00μmが望ましい。それより
厚い場合も許されるが、本発明の目的では1.00μm
以下で充分の効果がある。
炭素皮膜よりも外側に被嚢される金属炭化物をとができ
る。EO1g4”4’min 、 OH41m/min
 、 Ht50yd/min  。
Ar 25Qm4/minを混合したガスを、1800
℃に加熱した黒鉛反応管内に保持した炭素繊維上に流し
てB、0を被覆することができる。またSiO]、n 
、 Ti01< 、 Zr01t 。
WOIs 、 Nb01g 、 Ta1ls等の金属ハ
ロゲン化物の蒸気と炭素化合物のガス又は蒸気を約5:
l〜1:50間のモル比で混合し、水素を加え、Arで
希釈して1000〜1700°Cの間の温度に加熱した
炭素繊維上に流して、それぞれの金属の炭化物を被覆す
ることができる。金属ハロゲン化物の濃度は数モル%〜
十分の数モル%が適当である。金属化合物ガスと炭素化
合物ガスをノIJいる代わりに有機金属化合物を用いる
ことができる。たとえば炭化ケイ素の場合にを は山Sj、O1+ 、 (C!Hi)2SiC!12枦
霜いることができる。金属ハロゲン化物、炭素化合物、
水素の組成比は用いる化合物の種類によって異なるので
これを一様に規定することは困難である。さらに、金属
炭化物主成分皮膜には、ガスの選択によって単一の金属
元素を含1せることも、二種以上の金属元素を含ませる
ことも可能である。また同種の金属の単体を導入させる
ことも可能である。また、その外側に金属、あるいは金
属間化合物、あるいは異種金属の混合皮膜を被覆させる
こともできる。これらは、母材用金属による炭素繊維素
地の劣化を防止する金属炭化物主成分皮膜の作用と、外
側皮膜の被覆による原料炭素繊維の強度低下を炭素皮膜
が抑制する効果を消去してしまわない限り許されるもの
である。
本発明方法において、炭素皮膜と金属炭化物主成分皮膜
を連続的に炭素繊維上に被償式せるKは、直列させたO
VD反応室に炭素繊維糸を通して、一方向に移送させな
がら、選択した条件のもとて蒸着ガスをこれに接触させ
る。それによって炭素繊維の糸、あるいは集合体の個々
のフィラメント上に均一な厚さに皮膜を重ねて被覆させ
ることができる。このようにして、金属による劣化反応
の進行を抑制し、また空気その他の酸化剤に対する耐被
酸化性の改善された、そして原料炭素繊維の強度をかな
り高く保持した多重皮膜被覆炭素繊維を得ることができ
る。このような炭素繊維を製造するために必要な皮膜は
炭素皮膜、金属炭化物皮膜ともに0.002〜2μ舟の
範囲が望ましい。各皮膜が0.002Prnよりも薄い
ときは炭素繊維表面全体を完全に被覆できないために、
本発明の目的の機能に欠けるものとなり、また2μm以
上になるときは炭素繊維の可撓性が損われることになる
。さらに皮膜全体&′i0.005〜4μmであること
が望捷しい。
本発明を実施例に従って以下に説明する。これに らの実施例は本発明を理解するため%例示するものであ
って、いかなる点においても本発明を限定するものと庁
r釈してはならない。
実施例1 ポリアクリロニドクルを原料とする高強度炭素繊維(強
度3f301cg/mm2 )の8000フイラメント
からなるヤーンを1200°Cに加熱したアルミナ反応
管内に保持し、この上にプロパンQ、5mj/m1n 
、 Ar 300 ”/ m土nを混合したガスを流し
ながら炭素繊維を連続的に移送させ、各フィラメント上
に0,06μmの炭素皮膜を連続的に被覆した。ついで
、同じ温度でこの上にCHs Sj、O]、s 1.7
7/min 、 Hz 20m7/min 、 Ar3
QQm7/minを混合したガスを流してSiO皮膜を
重ねて被覆した。この皮膜の全膜厚は0.3μmであっ
た。被覆繊細の強度は354 kgAnm2であり、空
気中和’C/minで昇温したさいの減嵐開始温度は7
00℃であった。
比  較  例 実施例1に用いたものと同じ炭素繊維をアルミナ管内に
保持して1200″CK加熱し、これに0HjSiO1
s1.7 WLt/min % アルゴン300 吟m
inとルヲ混合L fc :lf スを流して接触させ
、炭素とSiO、d、らなる皮膜を連続的に被覆し、親
いてこの上に(llHjsiols 1.7 ml/ 
mj、n、Hz 20m1/min、Ar 3 Q Q
 m7/mi、nを混合したガスを流してSiO皮膜を
重ねて連続的に被覆した。内層被覆ではルガス流量を2
.2.5.3 Tn4/minの8通りにした。
内層皮膜の厚さは約0.06μ・mであり、皮膜の全膜
厚は約0.15μmであった。得られた炭素繊維の内層
皮膜のSiO含有量はそれぞれ8.32.50重量%で
あり、複合皮Hk被覆炭素繊維の強度はそれぞれ805
.293.285に炉mlであった。
実施例2 実施例1で用いたものと同じ炭素繊維糸に、実施例1と
ほとんど同じ条件で炭素皮膜を連続的に被覆し、その上
に引続いて1200’CT、Ti014、CH4、ル、
Arそれぞれ]、■、50 N aoo tn+/mi
n −、アルイFJZrQL、aB、PJArそれぞれ
0.5、■、50 N 3QQ′Int/min。
あるいはEC13、CH4、H−、Axそれぞれ4.1
.1001200m/minの混合ガスを流してTiO
、ZrOあるいは&0を連続的に被覆させた。炭素皮膜
は約0.06μm厚であり、炭化物皮膜はそれぞれ0.
8.0.1 、0.4μmであった。得られた複合被覆
炭素繊維の強度はそれぞれ350.847.290 k
gAILfn2であった。
実施例8 ポリアクリロニトリルを原料とする高弾性率炭素繊維(
強度240いii2 )の6000フイラメントからな
るヤーンを1400°Cに加熱したアルミナ反応管内に
保持し、この上にトルエン0.1ψ己n1アルゴン80
0 Tn4’minを混合したガスを流しながら炭素繊
維を連続的に移送させ、各フィラメント上に0.04μ
mの炭素皮膜を破傷させた。ついで1200℃でこの上
にWOlg Q、l yn4/min 、0sHa O
,1td/min 、 kh 50 ’ld/m1n1
Ar 80G$minを混合したガスを流してweを被
覆した。膜厚は0.1μnt、、強度は280 kqA
nm2、酸化減量開始温度は600°Cであった。
また、炭素皮膜を゛被覆した繊維の上にNb01s 0
.1mj/min %  0sHs0.1 ”/min
 −、)h 50 ”/min N Ar aoo f
”/mil’lを混合したガスを流してNbCを被覆し
た。膜厚は068μm1強度は200にいm2、酸化減
量開始温度は650℃であった。
炭素皮膜を被覆した繊維の上にTa1ls O,1rn
Vmin %Q3H,0,1tn4/min、 H,5
Qm4/min、 Ar 3QQm/minを混合した
ガスを流してTaOを被覆した。膜厚は0.2μm1強
度は210ψ−、酸化減量開始温度は650’Cであっ
た。
以  上

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭素95重量%以上を含む皮膜を被覆し、その外
    側に金属炭化物を主成分とする皮膜を被覆していること
    を特徴とする炭素繊維。
  2. (2)金属炭化物がケイ素、ホウ素、チタン、ジルコニ
    ウム、タングステン、ニオブ、タンタルからなる群から
    選ばれた金属の炭化物である特許請求範囲(1)項記載
    の炭素繊維。
  3. (3)皮膜の厚さが0.005〜4 Pmである特許請
    求範囲(1)項記載の炭素繊維。
  4. (4)引張強度180に9Antn2以上の炭素繊維を
    特徴とする特許請求範囲(1)項記載の炭素繊維。
  5. (5)炭素化合物を含む気体を熱分解して炭素繊維上に
    実質的に炭素からなる皮膜を被催し、その後炭素化合物
    、金属化合物あるいは有機金属化合物を含む気体を熱分
    解させてその上に金属炭化物を主成分とする皮膜を被覆
    する工程を含むことを特徴とする表向被覆炭素繊維の製
    造方法。
JP5115783A 1983-03-26 1983-03-26 表面被覆炭素繊維 Granted JPS59179875A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5115783A JPS59179875A (ja) 1983-03-26 1983-03-26 表面被覆炭素繊維

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5115783A JPS59179875A (ja) 1983-03-26 1983-03-26 表面被覆炭素繊維

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59179875A true JPS59179875A (ja) 1984-10-12
JPS6130073B2 JPS6130073B2 (ja) 1986-07-10

Family

ID=12878987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5115783A Granted JPS59179875A (ja) 1983-03-26 1983-03-26 表面被覆炭素繊維

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59179875A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01229874A (ja) * 1988-03-02 1989-09-13 Agency Of Ind Science & Technol ケイ素―炭素複合繊維織物乃至編物の製造方法
WO1999004073A1 (fr) * 1997-07-18 1999-01-28 Japan Science And Technology Corporation Microfibre creuse et son procede de preparation
JP2007107174A (ja) * 2005-10-05 2007-04-26 Snecma 液体法によって繊維を金属で被覆するための方法
CN107260759A (zh) * 2017-05-17 2017-10-20 柯泽豪 一种抗菌组合物的制造方法及一种敷料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5789663A (en) * 1980-11-13 1982-06-04 Kogyo Gijutsuin Carbon fiber coated with composite film
JPS5831167A (ja) * 1981-08-19 1983-02-23 工業技術院長 表面被覆炭素繊維

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5789663A (en) * 1980-11-13 1982-06-04 Kogyo Gijutsuin Carbon fiber coated with composite film
JPS5831167A (ja) * 1981-08-19 1983-02-23 工業技術院長 表面被覆炭素繊維

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01229874A (ja) * 1988-03-02 1989-09-13 Agency Of Ind Science & Technol ケイ素―炭素複合繊維織物乃至編物の製造方法
JPH0316422B2 (ja) * 1988-03-02 1991-03-05 Kogyo Gijutsu Incho
WO1999004073A1 (fr) * 1997-07-18 1999-01-28 Japan Science And Technology Corporation Microfibre creuse et son procede de preparation
US6368713B1 (en) 1997-07-18 2002-04-09 Japan Science And Technology Corporation Hollow microfibers and process for producing the same
CN1098941C (zh) * 1997-07-18 2003-01-15 科学技术振兴事业团 中空微纤维及其制造方法
JP2007107174A (ja) * 2005-10-05 2007-04-26 Snecma 液体法によって繊維を金属で被覆するための方法
CN107260759A (zh) * 2017-05-17 2017-10-20 柯泽豪 一种抗菌组合物的制造方法及一种敷料

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6130073B2 (ja) 1986-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0470376B2 (ja)
JP5326199B2 (ja) 液体法によって繊維を金属で被覆するための方法
JPS63211368A (ja) 炭素繊維を炭化物で被覆する方法及び炭化物で被覆された炭素繊維
Martineau et al. SiC filament/titanium matrix composites regarded as model composites: Part 1 Filament microanalysis and strength characterization
US4481257A (en) Boron coated silicon carbide filaments
JPH05270931A (ja) 高温セラミック複合材料
JPH04301077A (ja) 耐火繊維強化材を有する複合材料およびその製造方法
US3622369A (en) Process for forming stoichiometric silicon carbide coatings and filaments
JPS59179875A (ja) 表面被覆炭素繊維
GB2236540A (en) Boron nitride coated fibres
US3549413A (en) Reinforcing filaments comprising coated tungsten wires
EP0674607B1 (en) Amorphous boron carbide coating
Chappell et al. The fabrication of ceramic-coated carbon fibre duplex elements
US5024889A (en) Surface treatment for silicon carbide filaments and product
JPH0135061B2 (ja)
JPS62215068A (ja) 表面被覆炭素繊維とその製法
CN109851363A (zh) 一种带梯度界面层的含异质元素SiC纤维及其制备方法和设备
JPS5831167A (ja) 表面被覆炭素繊維
JPS5831430B2 (ja) 炭素皮膜被覆炭素繊維及びその製造方法
JPS6354055B2 (ja)
JPS5959976A (ja) 炭化けい素被覆炭素繊維の製造方法
JPS5944403B2 (ja) 連続無機繊維の製造法
Vincent et al. Preparation of B4C-SiC composites by reactive chemical vapour deposition from a gaseous BCI3− SiCI4− H2 phase
Shestakov Inorganic Fibers for Composite Materials with Ceramic Matrix
JPH10338538A (ja) 加熱炉