JPH0416568A - 炭素繊維／炭素複合部材の接合方法 - Google Patents
炭素繊維／炭素複合部材の接合方法Info
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- JPH0416568A JPH0416568A JP11834190A JP11834190A JPH0416568A JP H0416568 A JPH0416568 A JP H0416568A JP 11834190 A JP11834190 A JP 11834190A JP 11834190 A JP11834190 A JP 11834190A JP H0416568 A JPH0416568 A JP H0416568A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、軽量でかつ高強度であると共に耐熱性および
耐酸化性にも優れた炭素ｗｔ雄／炭素複合部材同士を接
合するのに利用される炭素繊ｆｆｉ／炭素複合部材の接
合力法に関するものである。 （従来の技術） 近年、各種構造部材に耐する要求特性は一段と厳しくな
っており、従来の金属系や樹脂系の材料ではこのような
要求特性に十分対応しきれなくなってきており、セラミ
ックス系の材料や度素繊＃！／炭素複合材料などが開発
され、そして実用に供されるようになってきている。 従来、上記したセラミックス系の材料におけるシール性
のある接合方法としては、例えば、第２図に示すように
、一方のセラミックス部材１１と他方のセラミックス部
材１２との接合端面に各々段付部１１ａ、１２ａを形成
し、ポルト１３によって固定された一方のセラミックス
部材１１の段付部１１ａと、同しくホルト１４によって
固定された他方のセラミックス系材１２の段付部１２ａ
との間を耐熱性材料１５で埋めてシール性を保持しよう
としたものや、第３図に示すように、一方のセラミ・ン
クス部材１１と他方のセラミックス部材１２とを突き合
わせた状態にしてレーザビームや電子ヒームなどの高密
度工洋ルギー熱源で加熱して溶融接合部１６を形成する
ことにより接合しようとしたものなどがあった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、第２図および第３図に示したセラミック
ス部材１１．１２の接合方法をもとにしてこれを炭素線
ｆｉｌ／炭素複合部材の接合に適用しようとした場合に
、第２図に示したボルト１３゜１４を用いて固定して接
合端面に耐熱性材料１５を埋めることによりシール性を
確保した接合構造では、十分な結合力を得ることができ
ないという問題点があり、また、第３図に示した高電度
工洋ルキ熱源による接合方法では素材に限定かあってと
くに炭素繊維／炭素複合部材の接合には適用することが
できないという問題点があり、これらの問題点を解決す
ることが課題となっていた。
耐酸化性にも優れた炭素ｗｔ雄／炭素複合部材同士を接
合するのに利用される炭素繊ｆｆｉ／炭素複合部材の接
合力法に関するものである。 （従来の技術） 近年、各種構造部材に耐する要求特性は一段と厳しくな
っており、従来の金属系や樹脂系の材料ではこのような
要求特性に十分対応しきれなくなってきており、セラミ
ックス系の材料や度素繊＃！／炭素複合材料などが開発
され、そして実用に供されるようになってきている。 従来、上記したセラミックス系の材料におけるシール性
のある接合方法としては、例えば、第２図に示すように
、一方のセラミックス部材１１と他方のセラミックス部
材１２との接合端面に各々段付部１１ａ、１２ａを形成
し、ポルト１３によって固定された一方のセラミックス
部材１１の段付部１１ａと、同しくホルト１４によって
固定された他方のセラミックス系材１２の段付部１２ａ
との間を耐熱性材料１５で埋めてシール性を保持しよう
としたものや、第３図に示すように、一方のセラミ・ン
クス部材１１と他方のセラミックス部材１２とを突き合
わせた状態にしてレーザビームや電子ヒームなどの高密
度工洋ルギー熱源で加熱して溶融接合部１６を形成する
ことにより接合しようとしたものなどがあった。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、第２図および第３図に示したセラミック
ス部材１１．１２の接合方法をもとにしてこれを炭素線
ｆｉｌ／炭素複合部材の接合に適用しようとした場合に
、第２図に示したボルト１３゜１４を用いて固定して接
合端面に耐熱性材料１５を埋めることによりシール性を
確保した接合構造では、十分な結合力を得ることができ
ないという問題点があり、また、第３図に示した高電度
工洋ルキ熱源による接合方法では素材に限定かあってと
くに炭素繊維／炭素複合部材の接合には適用することが
できないという問題点があり、これらの問題点を解決す
ることが課題となっていた。
（課題を解決するためのＬ段）
本発明の第１請求項に係わる炭素繊維／炭素複合部材の
接合方法は１一方の炭素縁ｆｉｇ／炭素複合部材と他方
の炭素繊維／炭素複合部材とを接合するに係し、前記一
方および他方の炭素縁＃ｌ／炭素複合部材の少なくとも
接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜を形成したのち
、前記内炭素繊維／炭素複合部材を各々の接合面で相互
に接触させた状態にして窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両炭素繊＃Ｉ／炭素複合部材を
前記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたこと
を特徴としており、本発明の第２請求項に係わる炭素繊
維／炭素複合部材の接合方法は、一方の炭素繊維／炭素
複合部材と他方の炭素繊維／炭素複合部材とを接合する
に際し、前記一方および他方の炭素縁！／炭素複合部材
の少なくとも接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜を
形成したのち、前記内炭素繊維／炭素複合部材を非窒化
不活性雰囲気中で高温加圧処理して前記炭素縁ＩＩＩ／
炭素複合部材表面でのアルミニウムの含浸を促進させる
工程と前記両炭素繊ｍ／炭素複合部材を各々の接合面で
相互に接触させる工程とを相前後して行い、次いで窒化
雰囲気中で高温処理することにより前記アルミニウム皮
膜を窒化アルミニウム皮膜に変化させると共に前記両炭
素繊、ＩＩ／炭素複合部材を前記窒化アルミニウムを介
して接合する構成としたことを特徴としており、実施態
様においては前記炭素繊維／炭素複合部材の少なくとも
接合面ないしは全面に、イオン蒸着法によりアルミニウ
ム皮膜を形成する構成としたことを特徴としており、上
記した炭素縁ｆｉｔ／炭素複合部材の接合方法の構成を
前述した従来の課題を解決するための手段としている。 第１図は本発明に係わる炭素繊維／炭素複合部材（Ｃ／
Ｃ部材）の接合方法の実施態様を示すものであって、一
方のＣ／Ｃ部材１と他方のＣ／Ｃ部材２とを接合する順
序を示している。 本発明において適用される第１図（ａ）に示すＣ／Ｃ部
材１，２は、その製造方法において特に限定されず、例
えば、強化材となる炭素繊維には乎織や綾織したものか
用いられ、マトリックス結合材としてはフェノール系、
フラノ系、ピッチ系などのものが用いられ、カーホン８
ｍ／フェノール、グラフアイ）［ｉ／フェノール、カー
ボン繊Ａｍ／ピッチ、グラフフィトＪｉａ維／ピッチな
どといった素材を一次焼成によって炭化あるいは黒鉛化
し、さらに高Ｔ度化するためにピッチ含浸と焼成を繰り
返すレジン・チャー法や、カーホンｍｍまたはグラファ
イト繊維で編んだ骨材に炭化水素を熱分解して生成する
炭素を蒸着する蒸着法や、それらの組み合わせ法などに
よって製造されたものが適用され、本発明で用いられる
Ｃ／Ｃ部材１．２の製造方法は特に限定されない。 そして、このＣ／Ｃ部材１，２の少なくとも接合面ない
しは全面に、第１図（ｂ）に示すように、アルミニウム
皮膜３を形成するが、このようなアルミニウム皮膜３を
形成するに際しては、Ｃ／Ｃ部材１，２の少なくとも接
合面ないしは全面にアルミニウム粉末を置いた状態にし
て誘導加熱することによりＣ／Ｃ部材１．２の少なくと
も接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜３を形成させ
るようにしたり、溶解したアルミニウム融液中にＣ／Ｃ
部材１，２を浸漬して前記Ｃ／Ｃ部材１．２の少なくと
も接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜３を形成させ
るようにしたり、Ｃ／Ｃ部材１．２の少なくとも接合面
ないしは全面にイオンブレーティングや溶射などによっ
てアルミニウム皮膜３を形成させるようにしたりするこ
とか可能であるが、とくに望ましくは、Ｃ／Ｃ部材１．
２の少なくとも接合面ないしは全面にイオン蒸着（ＩＶ
Ｄ）法、イオン注入法と称される金属イオンの打ち込み
法によってアルミニウム皮膜３を例えば５０〜１００μ
ｍ程度の厚さで形成するようになす。 次いで、前記両Ｃ／Ｃ部材１，２を各々の接合面１ａ、
２ａで相互に接触させる工程とより望ましくは採用する
前記両Ｃ／Ｃ部材１，２を非窒化不活性雰囲気中で高温
加圧処理して前記Ｃ／Ｃ部材１．２表面でのアルミニウ
ムの含浸を併進させる工程とを相前後して実施する。す
なわち、この高温加圧処理を実施するに際しては、第１
図（ｂ）に示すように、アルミニウム皮膜３を形成した
Ｃ／Ｃ部材１，２を離した状態（個別に処理する場合を
含む。）、または第１図（Ｃ）に示すように、アルミニ
ウム皮膜３を形成したＣ／Ｃ部材１，２を各々の接合面
１ａ、２ａで接触させた状態にして、前記Ｃ／Ｃ部材１
，２を非窒化不活性雰囲気中で高温加圧処理して前記Ｃ
／Ｃ部材１．２の少なくとも接合面ないしは全面での前
記Ｃ／Ｃ部材１．２中へのアルミニウムの含浸を促進さ
せる。 この場合、非窒化不活性雰囲気としてアルゴン雰囲気を
用い、例えば、アルミニウムの融点以上である７００〜
１０００℃程度の温度で、１８００〜２５００ｋｇｆ／
ｃｍ２程度の加圧力で、６０〜１２０分程度の時程度高
温加圧処理することにより、Ｃ／Ｃ部材１．２の少なく
とも接合面ないしは全面でのアルミニウムの含浸を促進
させる。 このような高温加圧処理によるアルミニウムの含浸促進
工程は、前記したとおり、第１［ｆｆ１（ｂ）に示すよ
うに、Ｃ／Ｃ部材１．２を離した状態で行ってもよく、
また、第１図（Ｃ）に示すようにＣ／Ｃ部材１．２をそ
の接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態で行っても良く
、突き合わせた状態で行ったときには、アルミニウムの
溶融によって突き合わせ部分のアルミニウムは一体化す
る。 次いで、前記のごとくアルミニウムか含浸されて機械的
なアンカー効果が得られるようにしたＣ／Ｃ部材１，２
を各々の接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態にして窒
化雰囲気中で高温処理して第１図（ｄ）に示すように前
記アルミニウム皮膜３を窒化アルミニウム皮膜４に変化
させることにより、前記Ｃ／Ｃ部材１，２の少なくとも
接合面ないしは全面に窒化アルミニウム皮膜４を形成さ
せると共に各々の接合面１ａ、２ａの間で形成された窒
化アルミニウム皮膜４を介して両Ｃ／Ｃ部材１，２を接
合する。 この場合、窒化雰囲気として１００％Ｎ２カスを用い、
例えば、１８００〜２５００℃程度の温度で、１８００
〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ’程度の加圧力で、１２０〜１
８０分程度の時間程度温処理することにより、アルミニ
ウム皮膜３を窒化アルミニウム皮膜４に変化させる。 （発明の作用） 本発明に係わる炭素ｍ維／炭素複合部材の接合方法は、
一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素［１／炭素
複合部材とを接合するに際し、前記一方および他方の炭
素繊ｉｌｌ／炭素複合部材の少なくとも接合面にアルミ
ニウム皮膜を形成したのち、必要に応じて前記両炭素繊
Ｍ／炭素複合部材を非窒化不活性雰囲気中で高温加圧処
理して前記炭素繊、ＩＩ／炭素複合部材表面でのアルミ
ニウムの含浸を促進させる工程と前記両炭素繊ｊ１／炭
素複合部材を各々の接合面で相互に接触させる工程とを
相前後して行い、次いで窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両炭素繊威／炭素複合部材を前
記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたから、
窒化アルミニウム皮膜が炭素繊維／炭素複合部材中に侵
透したものとなっていて機械的なアンカー作用が得られ
ることにより密着性が良好で結合力か大きく′Ａ離の生
じがたいものとなり、このような結合力の太さなそして
また熱膨張係数の小さな窒化アルミニウム皮膜が表面を
形成しているため耐熱−耐酸化性が著しく良好なものと
なっていると共に接合継手部分での接合力も十分大きな
ものとなっており、構造体としての機械的強度は炭素Ｊ
ｉｉ！Ｊｌ／炭素複合部材によって十分確保されたもの
となり、接合強度の大きい接合継手部分を有しかつ本体
部分も高強度で耐熱性および耐酸化性に優れた複合部材
になる。 そして、窒化アルミニウムの分解点は約２０００℃と高
く、例えば、１７００℃程度の高温で４時間程度の長時
間さらされるような環境において、窒化アルミニウムの
一部は融点が約２０１５℃とより高い酸化アルミニウム
に変化して、より優れた耐熱性が得られるものとなる。 （実施例） 第１図（ａ）に示すようなモ板形状をなす厚さ１．５ｍ
ｍの炭素繊維／炭素複合部材１．２の接合面１ａ、２ａ
を含む表面部分の全体に、工業用純アルミニウムを用い
てイオン蒸着ＣＩＶＤ）法により８１図（ｂ）に示すこ
と〈厚さ約１１００ｋＬのアルミニウム皮膜３を形成し
た。 次に、前記アルミニウム皮膜３を形成した炭素ｍ、！／
炭素複合部材１，２を第１図（Ｃ）に示すように各々の
接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態にして、Ａｒ雰囲
気中において、温度的７００℃、加圧力約２０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ２ 、時間約９０分の条件で高温加圧処理する
熱間等方圧圧縮（ＨＩ Ｐ）を行って、炭素繊維／炭素
複合部材１．２の表面部分の全体でのアルミニウムの含
浸を十分なものとすると共に接合面１ａ、２ａに介在す
るアルミニウムを相互に溶融一体止させた。 次いで、前記アルミニウムか含浸すると共に接合面１ａ
、２ａでアルミニウムか溶融一体止している炭素繊維／
炭素複合部材１．２に対し、Ｎ２雰囲気中において、温
度約２０００℃９ＭＪ圧カ約２０００ｋｇｆ／ｃｍ’
、時間約１５０分の条件で高温処理する熱間等方圧圧縮
（ＨＩＰ）奢行って、前記アルミニウム皮膜３を窒化ア
ルミニウム皮膜４に変化させることにより、炭素繊維／
炭素複合部材１．２の表面部分の全体に窒化アルミニウ
ム皮膜４を形成させると共に両炭素、繊Ｍ／炭素複合部
材１．２の接合面１ａ、２ａに窒化アルミニウムを介在
させて両者を接合した接合継手を得た。 そして、この接合継手部分の引張強度を調べたところ１
炭素１！ｆｆｉ／炭素複合部材１，２の本体部分の引張
強度に対し約７０ ％の高い値を有するものであった。
接合方法は１一方の炭素縁ｆｉｇ／炭素複合部材と他方
の炭素繊維／炭素複合部材とを接合するに係し、前記一
方および他方の炭素縁＃ｌ／炭素複合部材の少なくとも
接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜を形成したのち
、前記内炭素繊維／炭素複合部材を各々の接合面で相互
に接触させた状態にして窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両炭素繊＃Ｉ／炭素複合部材を
前記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたこと
を特徴としており、本発明の第２請求項に係わる炭素繊
維／炭素複合部材の接合方法は、一方の炭素繊維／炭素
複合部材と他方の炭素繊維／炭素複合部材とを接合する
に際し、前記一方および他方の炭素縁！／炭素複合部材
の少なくとも接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜を
形成したのち、前記内炭素繊維／炭素複合部材を非窒化
不活性雰囲気中で高温加圧処理して前記炭素縁ＩＩＩ／
炭素複合部材表面でのアルミニウムの含浸を促進させる
工程と前記両炭素繊ｍ／炭素複合部材を各々の接合面で
相互に接触させる工程とを相前後して行い、次いで窒化
雰囲気中で高温処理することにより前記アルミニウム皮
膜を窒化アルミニウム皮膜に変化させると共に前記両炭
素繊、ＩＩ／炭素複合部材を前記窒化アルミニウムを介
して接合する構成としたことを特徴としており、実施態
様においては前記炭素繊維／炭素複合部材の少なくとも
接合面ないしは全面に、イオン蒸着法によりアルミニウ
ム皮膜を形成する構成としたことを特徴としており、上
記した炭素縁ｆｉｔ／炭素複合部材の接合方法の構成を
前述した従来の課題を解決するための手段としている。 第１図は本発明に係わる炭素繊維／炭素複合部材（Ｃ／
Ｃ部材）の接合方法の実施態様を示すものであって、一
方のＣ／Ｃ部材１と他方のＣ／Ｃ部材２とを接合する順
序を示している。 本発明において適用される第１図（ａ）に示すＣ／Ｃ部
材１，２は、その製造方法において特に限定されず、例
えば、強化材となる炭素繊維には乎織や綾織したものか
用いられ、マトリックス結合材としてはフェノール系、
フラノ系、ピッチ系などのものが用いられ、カーホン８
ｍ／フェノール、グラフアイ）［ｉ／フェノール、カー
ボン繊Ａｍ／ピッチ、グラフフィトＪｉａ維／ピッチな
どといった素材を一次焼成によって炭化あるいは黒鉛化
し、さらに高Ｔ度化するためにピッチ含浸と焼成を繰り
返すレジン・チャー法や、カーホンｍｍまたはグラファ
イト繊維で編んだ骨材に炭化水素を熱分解して生成する
炭素を蒸着する蒸着法や、それらの組み合わせ法などに
よって製造されたものが適用され、本発明で用いられる
Ｃ／Ｃ部材１．２の製造方法は特に限定されない。 そして、このＣ／Ｃ部材１，２の少なくとも接合面ない
しは全面に、第１図（ｂ）に示すように、アルミニウム
皮膜３を形成するが、このようなアルミニウム皮膜３を
形成するに際しては、Ｃ／Ｃ部材１，２の少なくとも接
合面ないしは全面にアルミニウム粉末を置いた状態にし
て誘導加熱することによりＣ／Ｃ部材１．２の少なくと
も接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜３を形成させ
るようにしたり、溶解したアルミニウム融液中にＣ／Ｃ
部材１，２を浸漬して前記Ｃ／Ｃ部材１．２の少なくと
も接合面ないしは全面にアルミニウム皮膜３を形成させ
るようにしたり、Ｃ／Ｃ部材１．２の少なくとも接合面
ないしは全面にイオンブレーティングや溶射などによっ
てアルミニウム皮膜３を形成させるようにしたりするこ
とか可能であるが、とくに望ましくは、Ｃ／Ｃ部材１．
２の少なくとも接合面ないしは全面にイオン蒸着（ＩＶ
Ｄ）法、イオン注入法と称される金属イオンの打ち込み
法によってアルミニウム皮膜３を例えば５０〜１００μ
ｍ程度の厚さで形成するようになす。 次いで、前記両Ｃ／Ｃ部材１，２を各々の接合面１ａ、
２ａで相互に接触させる工程とより望ましくは採用する
前記両Ｃ／Ｃ部材１，２を非窒化不活性雰囲気中で高温
加圧処理して前記Ｃ／Ｃ部材１．２表面でのアルミニウ
ムの含浸を併進させる工程とを相前後して実施する。す
なわち、この高温加圧処理を実施するに際しては、第１
図（ｂ）に示すように、アルミニウム皮膜３を形成した
Ｃ／Ｃ部材１，２を離した状態（個別に処理する場合を
含む。）、または第１図（Ｃ）に示すように、アルミニ
ウム皮膜３を形成したＣ／Ｃ部材１，２を各々の接合面
１ａ、２ａで接触させた状態にして、前記Ｃ／Ｃ部材１
，２を非窒化不活性雰囲気中で高温加圧処理して前記Ｃ
／Ｃ部材１．２の少なくとも接合面ないしは全面での前
記Ｃ／Ｃ部材１．２中へのアルミニウムの含浸を促進さ
せる。 この場合、非窒化不活性雰囲気としてアルゴン雰囲気を
用い、例えば、アルミニウムの融点以上である７００〜
１０００℃程度の温度で、１８００〜２５００ｋｇｆ／
ｃｍ２程度の加圧力で、６０〜１２０分程度の時程度高
温加圧処理することにより、Ｃ／Ｃ部材１．２の少なく
とも接合面ないしは全面でのアルミニウムの含浸を促進
させる。 このような高温加圧処理によるアルミニウムの含浸促進
工程は、前記したとおり、第１［ｆｆ１（ｂ）に示すよ
うに、Ｃ／Ｃ部材１．２を離した状態で行ってもよく、
また、第１図（Ｃ）に示すようにＣ／Ｃ部材１．２をそ
の接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態で行っても良く
、突き合わせた状態で行ったときには、アルミニウムの
溶融によって突き合わせ部分のアルミニウムは一体化す
る。 次いで、前記のごとくアルミニウムか含浸されて機械的
なアンカー効果が得られるようにしたＣ／Ｃ部材１，２
を各々の接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態にして窒
化雰囲気中で高温処理して第１図（ｄ）に示すように前
記アルミニウム皮膜３を窒化アルミニウム皮膜４に変化
させることにより、前記Ｃ／Ｃ部材１，２の少なくとも
接合面ないしは全面に窒化アルミニウム皮膜４を形成さ
せると共に各々の接合面１ａ、２ａの間で形成された窒
化アルミニウム皮膜４を介して両Ｃ／Ｃ部材１，２を接
合する。 この場合、窒化雰囲気として１００％Ｎ２カスを用い、
例えば、１８００〜２５００℃程度の温度で、１８００
〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ’程度の加圧力で、１２０〜１
８０分程度の時間程度温処理することにより、アルミニ
ウム皮膜３を窒化アルミニウム皮膜４に変化させる。 （発明の作用） 本発明に係わる炭素ｍ維／炭素複合部材の接合方法は、
一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素［１／炭素
複合部材とを接合するに際し、前記一方および他方の炭
素繊ｉｌｌ／炭素複合部材の少なくとも接合面にアルミ
ニウム皮膜を形成したのち、必要に応じて前記両炭素繊
Ｍ／炭素複合部材を非窒化不活性雰囲気中で高温加圧処
理して前記炭素繊、ＩＩ／炭素複合部材表面でのアルミ
ニウムの含浸を促進させる工程と前記両炭素繊ｊ１／炭
素複合部材を各々の接合面で相互に接触させる工程とを
相前後して行い、次いで窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両炭素繊威／炭素複合部材を前
記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたから、
窒化アルミニウム皮膜が炭素繊維／炭素複合部材中に侵
透したものとなっていて機械的なアンカー作用が得られ
ることにより密着性が良好で結合力か大きく′Ａ離の生
じがたいものとなり、このような結合力の太さなそして
また熱膨張係数の小さな窒化アルミニウム皮膜が表面を
形成しているため耐熱−耐酸化性が著しく良好なものと
なっていると共に接合継手部分での接合力も十分大きな
ものとなっており、構造体としての機械的強度は炭素Ｊ
ｉｉ！Ｊｌ／炭素複合部材によって十分確保されたもの
となり、接合強度の大きい接合継手部分を有しかつ本体
部分も高強度で耐熱性および耐酸化性に優れた複合部材
になる。 そして、窒化アルミニウムの分解点は約２０００℃と高
く、例えば、１７００℃程度の高温で４時間程度の長時
間さらされるような環境において、窒化アルミニウムの
一部は融点が約２０１５℃とより高い酸化アルミニウム
に変化して、より優れた耐熱性が得られるものとなる。 （実施例） 第１図（ａ）に示すようなモ板形状をなす厚さ１．５ｍ
ｍの炭素繊維／炭素複合部材１．２の接合面１ａ、２ａ
を含む表面部分の全体に、工業用純アルミニウムを用い
てイオン蒸着ＣＩＶＤ）法により８１図（ｂ）に示すこ
と〈厚さ約１１００ｋＬのアルミニウム皮膜３を形成し
た。 次に、前記アルミニウム皮膜３を形成した炭素ｍ、！／
炭素複合部材１，２を第１図（Ｃ）に示すように各々の
接合面１ａ、２ａで突き合わせた状態にして、Ａｒ雰囲
気中において、温度的７００℃、加圧力約２０００ｋｇ
ｆ／ｃｍ２ 、時間約９０分の条件で高温加圧処理する
熱間等方圧圧縮（ＨＩ Ｐ）を行って、炭素繊維／炭素
複合部材１．２の表面部分の全体でのアルミニウムの含
浸を十分なものとすると共に接合面１ａ、２ａに介在す
るアルミニウムを相互に溶融一体止させた。 次いで、前記アルミニウムか含浸すると共に接合面１ａ
、２ａでアルミニウムか溶融一体止している炭素繊維／
炭素複合部材１．２に対し、Ｎ２雰囲気中において、温
度約２０００℃９ＭＪ圧カ約２０００ｋｇｆ／ｃｍ’
、時間約１５０分の条件で高温処理する熱間等方圧圧縮
（ＨＩＰ）奢行って、前記アルミニウム皮膜３を窒化ア
ルミニウム皮膜４に変化させることにより、炭素繊維／
炭素複合部材１．２の表面部分の全体に窒化アルミニウ
ム皮膜４を形成させると共に両炭素、繊Ｍ／炭素複合部
材１．２の接合面１ａ、２ａに窒化アルミニウムを介在
させて両者を接合した接合継手を得た。 そして、この接合継手部分の引張強度を調べたところ１
炭素１！ｆｆｉ／炭素複合部材１，２の本体部分の引張
強度に対し約７０ ％の高い値を有するものであった。
本発明に係わる炭素ｉｌｌ、ＩＩ／炭素複合部材の接合
方法は、一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素繊
維／炭素複合部材とを接合するに際し、前記一方および
他方の炭素縁ｉ／炭素複合部材の少なくとも接合面にア
ルミニウム皮膜を形成したのち、必要に応して前記両夜
素繊維／炭素複合部材を非窒化不活性雰囲気中で高温加
圧処理して前記炭素縁！ｌ／炭素複合部材表面でのアル
ミニウムの含浸を促進させる工程と前記両夜素繊維／炭
素複合部材を各々の接合面で相互に接触させる工程とを
相前後して行い、次いで窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両夜素繊維／炭素複合部材を前
記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたから、
窒化アルミニウム皮膜が炭素繊維／炭素複合部材中に浸
透したものとなっていて機械的なアンカー作用が得られ
ることにより密着性か良好で結合力が大きく剥離の生じ
かたいものとなり、このような結合力の大きなそしてま
た熱膨張係数の小さな窒化アルミニウム皮膜が表面を形
成しているため耐熱・耐酸化性が著しく良好なものとな
っていると共に接合継手部分での接合力も十分大きなも
のとなっており、構造体としての機械的強度は炭素繊維
／炭素複合部材によって十分確保されたものとなり、接
合強度の大きい接合継手部分を有しかつ本体部分も高強
度で耐熱性および耐酸化性に優れた複合部材およびその
接合継手部が得られるという著しく大きな効果がもたら
される。
方法は、一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素繊
維／炭素複合部材とを接合するに際し、前記一方および
他方の炭素縁ｉ／炭素複合部材の少なくとも接合面にア
ルミニウム皮膜を形成したのち、必要に応して前記両夜
素繊維／炭素複合部材を非窒化不活性雰囲気中で高温加
圧処理して前記炭素縁！ｌ／炭素複合部材表面でのアル
ミニウムの含浸を促進させる工程と前記両夜素繊維／炭
素複合部材を各々の接合面で相互に接触させる工程とを
相前後して行い、次いで窒化雰囲気中で高温処理するこ
とにより前記アルミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜
に変化させると共に前記両夜素繊維／炭素複合部材を前
記窒化アルミニウムを介して接合する構成としたから、
窒化アルミニウム皮膜が炭素繊維／炭素複合部材中に浸
透したものとなっていて機械的なアンカー作用が得られ
ることにより密着性か良好で結合力が大きく剥離の生じ
かたいものとなり、このような結合力の大きなそしてま
た熱膨張係数の小さな窒化アルミニウム皮膜が表面を形
成しているため耐熱・耐酸化性が著しく良好なものとな
っていると共に接合継手部分での接合力も十分大きなも
のとなっており、構造体としての機械的強度は炭素繊維
／炭素複合部材によって十分確保されたものとなり、接
合強度の大きい接合継手部分を有しかつ本体部分も高強
度で耐熱性および耐酸化性に優れた複合部材およびその
接合継手部が得られるという著しく大きな効果がもたら
される。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明に係わる炭素
ｍ維／炭素複合部材の接合方法の実施態様を工程順に示
す断面説明図、第２図および第３図は従来のセラミック
ス部材の接合構造を例示する断面説明図である。 １．２・・・炭素繊維／炭素複合部材、４・・・窒化ア
ルミニウム皮膜。 特許出願人 日産自動車株式会社
ｍ維／炭素複合部材の接合方法の実施態様を工程順に示
す断面説明図、第２図および第３図は従来のセラミック
ス部材の接合構造を例示する断面説明図である。 １．２・・・炭素繊維／炭素複合部材、４・・・窒化ア
ルミニウム皮膜。 特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (3)
- （１）一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素繊維
／炭素複合部材とを接合するに際し、前記一方および他
方の炭素繊維／炭素複合部材の少なくとも接合面にアル
ミニウム皮膜を形成したのち、前記両炭素繊維／炭素複
合部材を各々の接合面で相互に接触させた状態にして窒
化雰囲気中で高温処理することにより前記アルミニウム
皮膜を窒化アルミニウム皮膜に変化させると共に前記両
炭素繊維／炭素複合部材を前記窒化アルミニウムを介し
て接合することを特徴とする炭素繊維／炭素複合部材の
接合方法。 - （２）一方の炭素繊維／炭素複合部材と他方の炭素繊維
／炭素複合部材とを接合するに際し、前記一方および他
方の炭素繊維／炭素複合部材の少なくとも接合面にアル
ミニウム皮膜を形成したのち、前記両炭素繊維／炭素複
合部材を非窒化不活性雰囲気中で高温加圧処理して前記
炭素繊維／炭素複合部材表面でのアルミニウムの含浸を
促進させる工程と前記両炭素繊維／炭素複合部材を各々
の接合面で相互に接触させる工程とを相前後して行い、
次いで窒化雰囲気中で高温処理することにより前記アル
ミニウム皮膜を窒化アルミニウム皮膜に変化させると共
に前記両炭素繊維／炭素複合部材を前記窒化アルミニウ
ムを介して接合することを特徴とする炭素繊維／炭素複
合部材の接合方法。 - （３）炭素繊維／炭素複合部材の少なくとも接合面に、
イオン蒸着法によりアルミニウム皮膜を形成する請求項
第（１）項または第（２）項に記載の炭素繊維／炭素複
合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11834190A JPH0416568A (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 炭素繊維／炭素複合部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11834190A JPH0416568A (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 炭素繊維／炭素複合部材の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0416568A true JPH0416568A (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=14734283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11834190A Pending JPH0416568A (ja) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | 炭素繊維／炭素複合部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0416568A (ja) |
-
1990
- 1990-05-08 JP JP11834190A patent/JPH0416568A/ja active Pending
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