JPH0469119B2 - - Google Patents
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Description
請求の範囲
１ 単一物または複合物の形の炭素材料の本体上
に、炭素、酸素、アルミニウムおよび窒素よりな
る群から選択される１種またはそれ以上の合金用
元素を含む炭化珪素、窒素珪素、オキシ窒化珪素
またはサイアロンの形の珪素合金被覆が熱化学的
に析出した被覆物品であつて、該被覆が１ミクロ
ン以下の平均粒径を有する実質的に等軸粒子の非
円柱状粒子分布を有し、該被覆中の珪素の量が珪
素の融点程度の温度において亀裂修復能力を与え
るに十分な程度に化学量論理よりも過剰であるこ
とを特徴とする被覆物品。 ２ 珪素が化学量論理よりも５ないし50重量％過
剰である前記請求の範囲第１項に記載の被覆物
品。 ３ 粒径および粒子の配向状態が、被覆の表面の
不完全部分を充填する過剰の溶融珪素が珪素の表
面張力によつて安定化されるような状態である前
記請求の範囲第２項に記載の被覆物品。 ４ 炭素体が該合金被覆の下層に硼素の拡散層を
有することより成る前記請求の範囲第１項に記載
の被覆物品。 ５ 合金被覆が炭化珪素である前記請求の範囲第
１項に記載の被覆物品。 ６ 合金被覆が窒化珪素である前記請求の範囲第
１項に記載の被覆物品。 ７ 合金被覆がオキシ窒化珪素である前記請求の
範囲第１項に記載の被覆物品。 ８ 合金被覆がサイアロンである前記請求の範囲
第１項に記載の被覆物品。 ９ 該炭素体が炭素−炭素複合物を包含するもの
である前記請求の範囲第１項に記載の被覆物品。 １０ 揮発性の気体状珪素ハロゲン化物を供給
し、該ハロゲン化物を、第一段の圧力を持ちかつ
基材から分離している、第一反応域中で部分的に
還元して低位の珪素ハロゲン化物を形成し、該低
位珪素ハロゲン化物を第一反応域の圧力よりも低
い圧力に保持されている第二反応域に流入させ、
該第二反応域で炭素、酸素、アルミニウム、およ
び窒素より成る群から選ばれた一種又は二種以上
の元素を含む気体状合金剤を供給し、該基材上に
液相中間化合物を析出させ、そして該液相を熱化
学的に反応させて該珪素合金を造り、該低位ハロ
ゲン化物および該合金剤を珪素の量が化学量論的
に実質的に過剰の被覆を生成するように調節する
ことより成る耐酸化性珪素合金被覆を与える炭素
材料の本体の被覆方法。 １１ 珪素が化学量論的に５ないし50重量％過剰
である前記請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２ 該珪素合金が析出する以前に、硼素の拡散
層が該炭素体上に形成されることにより成る前記
請求の範囲第１０項に記載の方法。 技術分野 本発明は被覆物品、特に特異な性質を有する熱
化学的に析出した被覆と結合している炭素材料の
本体より成る被覆物品およびこのような物品の製
造方法に関するものである。 極めて高い温度（例えば1400℃又はそれ以上）
に遭遇する場合には、単一物の（monolithic）又
は複合物の（composite）製造を持つ炭素体が普
通使用されている。例えば単一物のグラフアイト
も複合体にした炭素も共に溶融金属を取り扱うポ
ンプの羽根車、電熱的方法における電極、および
大気圏工業における多くの応用等の用途に使用さ
れている。 炭素体は酸化性雰囲気中においては約500℃以
上の温度では侵食されるかあるいは構造が損傷さ
れる。従つて耐酸化性を付与するために炭素体を
被覆する試みが既往技術には極めて多い。 背景技術 このような被覆に関連してはいくつかの大きい
困難がある。その一つは炭素体に適当な接着性を
持たせることである。炭素体はそれが由来する前
駆体の如何により、またそのグラフアイト化の程
度の如何によつてその熱膨脹係数が著しく異る。
この熱膨脹係数は被覆の熱膨脹係数と著しく差が
あるためその加工中又は物品の使用作業中に問題
を起す。屡々被覆中に亀裂が発生して酸化される
原因となる。他の一つの問題は十分緻密でない炭
素物品を被覆する場合に屡々経験する問題であ
る。表面が多孔性であると、被覆中にピンホール
を生じて保護性能が低下する。最後につけ加える
が、機械的振動、加えられたひずみあるいは混入
屑による傷でさえも脆い保護層が亀裂を起す原因
となるであろう。 前記の難点を緩和するためにいわゆる変換被覆
法（conversioncoating）が試みられた。その代
表的な方法は炭素体を保護するため、または炭素
体から外層の耐酸化性層の間に熱膨脹係数の勾配
をつけるために拡散層を被覆する方法である。然
し変換被覆法は困難な場合が多く実施に多くの費
用がかかり、極めて高い温度、加熱冷却のサイク
ル、又は長時間の高温作業等の厳しい条件下にお
いては満足出来る結果を与えないことがある。亀
裂が生成して下地の炭素体と酸素との反応を起す
ことがある。 保護被覆中に生成した亀裂を通しての酸化を避
けるために若干の保護方法では充填剤を使用して
亀裂を埋める方法を取るものがある。四エチルオ
ルソ珪酸エステルの熱分解によつてSiO2が生成
しこれが亀裂中で耐酸化性充填材として作用す
る。然しこのような先行技術による被覆の自己修
復性能は効果に限界があつて特に亀裂の幅が比較
的大きい場合だけ有効である。 本発明の目的は炭素体に対する改善された耐酸
化性被覆を与えることである。 本発明の他の一つの目的は高い耐酸化性とすぐ
れた特性を有する被覆された炭素体を提供するこ
とである。 更に別の一つの目的は耐酸化性被覆を有する炭
素体の製造の改良方法を提供することである。 前記の目的に附加されるその他の目的は下記の
記載によつて当業者は明瞭に知り得るであろう。 発明の開示 本発明の被覆物は、単一体又は複合体の形であ
りその表面に炭素、酸素、アルミニウムおよび窒
素より成る群から選ばれた一種又は一種以上の合
金元素を含む珪素合金が熱化学的に析出した炭素
材料の物体であることが最も一般的である。この
合金は炭化珪素、窒化珪素、オキシ窒化珪素、又
はサイアロンの形のものである。合金被覆は非柱
状の粒子分布を有し、１ミクロン以下の平均粒径
の実質的に等軸な粒子より成る。合金被覆中の珪
素の量は化学量論量よりも過剰であつてその程度
は炭素を酸化に対して保護することが必要な温度
において自己修復性を与えるに十分な程度であ
る。 特に被覆物を構成する炭素体は適当な構造形の
炭素の任意の数から構成されていても良い。この
ような形とは単一形のグラフアイト、炭素繊維と
炭素基質の複合体、部分的又は完全にグラフアイ
ト化した炭素又はその他任意の形のものをいう。
この構造とは例えばタービンの部品、ポンプの羽
根車、宇宙船の翼縁又ロケツトエンジンの区画室
等である。どの場合に対しても、本発明の被覆は
グラフアイト体がもし保護されていなかつたら酸
化を受けるべき場合に特に有利な結果を与える。 本発明に従つて、炭素体は熱化学的に析出した
珪素合金で被覆される。熱化学的析出の重要性に
ついては後記するであろう。珪素合金被覆は高温
耐酸性が分つている合金の群中のどれを用いても
良い。この珪素合金の群には炭素、酸素、アルミ
ニウムおよび窒素の一種又は一種以上の元素が含
まれる。合金は炭化珪素、窒化珪素、オキシ窒化
珪素（silicon oxynitride）又はサイアロン
（sialon）（珪素、アルミニウム、酸素および窒素
を種々の割合で含有する種々の化合物中のどれで
も良い）の形で析出する。 本発明の被覆物に使用される合金被覆は平均粒
径が１ミクロン以下の実質的に等軸の粒子の非円
柱状粒子分布を持つている。従つて被覆が一旦熱
化学的に析出すると被覆と炭素体の間の熱膨脹係
数の差のために被覆の顕微鏡的な割れが発生す
る。本発明に使用される被覆中の粒径は極めて小
さく粒子分布は均一なので極めて微小な亀裂のモ
ザイクが生成し熱膨脹係数の差によつて生成する
亀裂の幅は極めて小さいものとなる。 被覆中に生成する顕微鏡的な亀裂による炭素体
の損傷を防ぐため本発明に使用される被覆には化
学量論量よりも過剰の珪素が含まれている。この
珪素の過剰量は被覆物がさらされる温度における
亀裂の修復特性を与えるに十分な量であるように
選定される。このような亀裂の修復特性は珪素の
融点以上の程度の温度において珪素は元素又は酸
化物の形で流動を起し被覆の亀裂のモザイク中に
流れこんで耐酸化性のガラス充填物を形成する。
この珪素合金被覆とガラスが充填している亀裂の
モザイクとの組合わせによつて極めて高い耐酸化
性が得られる。 被覆物を温度が周期的に変化することがあり得
る珪素の融点以下の温度で使用する場合や、珪素
の融点程度の温度で使用する場合には炭素体中の
合金被覆の下層に拡散層を形成して使用すること
が好ましい。この拡散層は硼素を使用して形成さ
れ少なくとも１ミクロンないし100ミクロン以内
の厚さまで形成することが好ましい。このような
拡散層は約470℃の融点を有する酸化硼素
（B2O3）を形成して低温度（500℃ないし1000℃）
における亀裂修復性を与える。この酸化硼素はそ
れ自身でも亀裂のモザイク中に流れこむか、又は
過剰の珪素と反応して低温において所望の耐酸化
性を示す。もちろん被覆物がこのような低温度で
使用されない場合には硼素の拡散層は不用であ
る。然し硼素拡散被覆によつて熱膨脹係数に勾配
が与えられそのために珪素合金の接着性が良くな
るであろう。 炭素体上に熱化学的に析出した被覆を形成する
には1980年12月16日発行の米国特許第4239819号
明細書に記載されている方法を使用することが有
利である。此の特許には炭化珪素（実施例11およ
び12）、窒化珪素（実施例13）、オキシ窒化珪素
（実施例16）およびサイアロン（実施例17）の析
出方法が記載されている。この方法は一般的に最
初の圧力で第一反応域で部分的に還元され基材か
ら分離される半金属（珪素）の揮発性ハロゲン化
物を使用している。次に合金を造るガスの存在に
おいて液相の中間化合物を基材上に析出される。
合金を造るガスは炭素、酸素、アルミニウムおよ
び窒素の一種又は一種以上の元素を含んでいる。
次いで基材上に析出した液相を熱化学的に反応さ
せて前記のような硬い微粒子を造る。 前記のように合金被覆中の微粒子は非円柱状、
等軸でその平均粒径が約１ミクロン以下であるこ
のが好ましい。過剰の珪素によつて起される修復
作用を強化するために亀裂の幅を極力小さくして
平均粒径を0.1ミクロン以下とすることが好まし
い。珪素元素の過剰量は化学量論的の量よりも少
なくとも約５重量％だけ多く、保護を必要とする
温度の持続期間に応じて50重量％までの範囲に及
ぶことがある。 温度が高い場合には珪素の量は少なく、一方温
度が低い場合には過剰珪素量は多い。 粒子が微細であることは高温条件の期間中過剰
珪素を保持させる性能を被覆に与えるために重要
である。粒子が本発明の粒径よりも著しく粗い場
合には過剰珪素を含有している材料は珪素元素の
溶融状態において比較的大きい“たまり”を形成
する傾向がありこれが被覆から脱失しようとす
る。本発明の微細な亀裂のモザイクによつて溶融
した珪素又は酸化珪素の表面張力が作用し、溶融
物は亀裂中に保持され耐酸化性が向上する。 下記の実施例は説明のために記載したものであ
つて、これによつて発明を制限するためのもので
はない。 実施例 本実施例はグラフアイト基材上に、過剰の炭化
珪素を析出させる方法を示す。析出は前記の米国
特許第4239819号明細書に記載説明されている反
応装置で行なつた。メチルトリクロロシラン
（CH3Cl3Si）、四塩化珪素（SiCl4）、水素、窒素
およびアルゴンより成る気体混合物を第１表に示
したような、20℃におけるc.c.／分で表わされる流
速で反応室に送入した。本表には混合物中の各ガ
スの％も示されている。反応室内の気体の温度は
600℃と775℃との間に保持された。反応室内のグ
ラフアイト基材を誘導加熱によつて1070℃と1140
℃の間の温度に加熱した。反応系の圧力は90トル
（90mmHg）と110トル（110mmHg）の間であつた。
に、炭素、酸素、アルミニウムおよび窒素よりな
る群から選択される１種またはそれ以上の合金用
元素を含む炭化珪素、窒素珪素、オキシ窒化珪素
またはサイアロンの形の珪素合金被覆が熱化学的
に析出した被覆物品であつて、該被覆が１ミクロ
ン以下の平均粒径を有する実質的に等軸粒子の非
円柱状粒子分布を有し、該被覆中の珪素の量が珪
素の融点程度の温度において亀裂修復能力を与え
るに十分な程度に化学量論理よりも過剰であるこ
とを特徴とする被覆物品。 ２ 珪素が化学量論理よりも５ないし50重量％過
剰である前記請求の範囲第１項に記載の被覆物
品。 ３ 粒径および粒子の配向状態が、被覆の表面の
不完全部分を充填する過剰の溶融珪素が珪素の表
面張力によつて安定化されるような状態である前
記請求の範囲第２項に記載の被覆物品。 ４ 炭素体が該合金被覆の下層に硼素の拡散層を
有することより成る前記請求の範囲第１項に記載
の被覆物品。 ５ 合金被覆が炭化珪素である前記請求の範囲第
１項に記載の被覆物品。 ６ 合金被覆が窒化珪素である前記請求の範囲第
１項に記載の被覆物品。 ７ 合金被覆がオキシ窒化珪素である前記請求の
範囲第１項に記載の被覆物品。 ８ 合金被覆がサイアロンである前記請求の範囲
第１項に記載の被覆物品。 ９ 該炭素体が炭素−炭素複合物を包含するもの
である前記請求の範囲第１項に記載の被覆物品。 １０ 揮発性の気体状珪素ハロゲン化物を供給
し、該ハロゲン化物を、第一段の圧力を持ちかつ
基材から分離している、第一反応域中で部分的に
還元して低位の珪素ハロゲン化物を形成し、該低
位珪素ハロゲン化物を第一反応域の圧力よりも低
い圧力に保持されている第二反応域に流入させ、
該第二反応域で炭素、酸素、アルミニウム、およ
び窒素より成る群から選ばれた一種又は二種以上
の元素を含む気体状合金剤を供給し、該基材上に
液相中間化合物を析出させ、そして該液相を熱化
学的に反応させて該珪素合金を造り、該低位ハロ
ゲン化物および該合金剤を珪素の量が化学量論的
に実質的に過剰の被覆を生成するように調節する
ことより成る耐酸化性珪素合金被覆を与える炭素
材料の本体の被覆方法。 １１ 珪素が化学量論的に５ないし50重量％過剰
である前記請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２ 該珪素合金が析出する以前に、硼素の拡散
層が該炭素体上に形成されることにより成る前記
請求の範囲第１０項に記載の方法。 技術分野 本発明は被覆物品、特に特異な性質を有する熱
化学的に析出した被覆と結合している炭素材料の
本体より成る被覆物品およびこのような物品の製
造方法に関するものである。 極めて高い温度（例えば1400℃又はそれ以上）
に遭遇する場合には、単一物の（monolithic）又
は複合物の（composite）製造を持つ炭素体が普
通使用されている。例えば単一物のグラフアイト
も複合体にした炭素も共に溶融金属を取り扱うポ
ンプの羽根車、電熱的方法における電極、および
大気圏工業における多くの応用等の用途に使用さ
れている。 炭素体は酸化性雰囲気中においては約500℃以
上の温度では侵食されるかあるいは構造が損傷さ
れる。従つて耐酸化性を付与するために炭素体を
被覆する試みが既往技術には極めて多い。 背景技術 このような被覆に関連してはいくつかの大きい
困難がある。その一つは炭素体に適当な接着性を
持たせることである。炭素体はそれが由来する前
駆体の如何により、またそのグラフアイト化の程
度の如何によつてその熱膨脹係数が著しく異る。
この熱膨脹係数は被覆の熱膨脹係数と著しく差が
あるためその加工中又は物品の使用作業中に問題
を起す。屡々被覆中に亀裂が発生して酸化される
原因となる。他の一つの問題は十分緻密でない炭
素物品を被覆する場合に屡々経験する問題であ
る。表面が多孔性であると、被覆中にピンホール
を生じて保護性能が低下する。最後につけ加える
が、機械的振動、加えられたひずみあるいは混入
屑による傷でさえも脆い保護層が亀裂を起す原因
となるであろう。 前記の難点を緩和するためにいわゆる変換被覆
法（conversioncoating）が試みられた。その代
表的な方法は炭素体を保護するため、または炭素
体から外層の耐酸化性層の間に熱膨脹係数の勾配
をつけるために拡散層を被覆する方法である。然
し変換被覆法は困難な場合が多く実施に多くの費
用がかかり、極めて高い温度、加熱冷却のサイク
ル、又は長時間の高温作業等の厳しい条件下にお
いては満足出来る結果を与えないことがある。亀
裂が生成して下地の炭素体と酸素との反応を起す
ことがある。 保護被覆中に生成した亀裂を通しての酸化を避
けるために若干の保護方法では充填剤を使用して
亀裂を埋める方法を取るものがある。四エチルオ
ルソ珪酸エステルの熱分解によつてSiO2が生成
しこれが亀裂中で耐酸化性充填材として作用す
る。然しこのような先行技術による被覆の自己修
復性能は効果に限界があつて特に亀裂の幅が比較
的大きい場合だけ有効である。 本発明の目的は炭素体に対する改善された耐酸
化性被覆を与えることである。 本発明の他の一つの目的は高い耐酸化性とすぐ
れた特性を有する被覆された炭素体を提供するこ
とである。 更に別の一つの目的は耐酸化性被覆を有する炭
素体の製造の改良方法を提供することである。 前記の目的に附加されるその他の目的は下記の
記載によつて当業者は明瞭に知り得るであろう。 発明の開示 本発明の被覆物は、単一体又は複合体の形であ
りその表面に炭素、酸素、アルミニウムおよび窒
素より成る群から選ばれた一種又は一種以上の合
金元素を含む珪素合金が熱化学的に析出した炭素
材料の物体であることが最も一般的である。この
合金は炭化珪素、窒化珪素、オキシ窒化珪素、又
はサイアロンの形のものである。合金被覆は非柱
状の粒子分布を有し、１ミクロン以下の平均粒径
の実質的に等軸な粒子より成る。合金被覆中の珪
素の量は化学量論量よりも過剰であつてその程度
は炭素を酸化に対して保護することが必要な温度
において自己修復性を与えるに十分な程度であ
る。 特に被覆物を構成する炭素体は適当な構造形の
炭素の任意の数から構成されていても良い。この
ような形とは単一形のグラフアイト、炭素繊維と
炭素基質の複合体、部分的又は完全にグラフアイ
ト化した炭素又はその他任意の形のものをいう。
この構造とは例えばタービンの部品、ポンプの羽
根車、宇宙船の翼縁又ロケツトエンジンの区画室
等である。どの場合に対しても、本発明の被覆は
グラフアイト体がもし保護されていなかつたら酸
化を受けるべき場合に特に有利な結果を与える。 本発明に従つて、炭素体は熱化学的に析出した
珪素合金で被覆される。熱化学的析出の重要性に
ついては後記するであろう。珪素合金被覆は高温
耐酸性が分つている合金の群中のどれを用いても
良い。この珪素合金の群には炭素、酸素、アルミ
ニウムおよび窒素の一種又は一種以上の元素が含
まれる。合金は炭化珪素、窒化珪素、オキシ窒化
珪素（silicon oxynitride）又はサイアロン
（sialon）（珪素、アルミニウム、酸素および窒素
を種々の割合で含有する種々の化合物中のどれで
も良い）の形で析出する。 本発明の被覆物に使用される合金被覆は平均粒
径が１ミクロン以下の実質的に等軸の粒子の非円
柱状粒子分布を持つている。従つて被覆が一旦熱
化学的に析出すると被覆と炭素体の間の熱膨脹係
数の差のために被覆の顕微鏡的な割れが発生す
る。本発明に使用される被覆中の粒径は極めて小
さく粒子分布は均一なので極めて微小な亀裂のモ
ザイクが生成し熱膨脹係数の差によつて生成する
亀裂の幅は極めて小さいものとなる。 被覆中に生成する顕微鏡的な亀裂による炭素体
の損傷を防ぐため本発明に使用される被覆には化
学量論量よりも過剰の珪素が含まれている。この
珪素の過剰量は被覆物がさらされる温度における
亀裂の修復特性を与えるに十分な量であるように
選定される。このような亀裂の修復特性は珪素の
融点以上の程度の温度において珪素は元素又は酸
化物の形で流動を起し被覆の亀裂のモザイク中に
流れこんで耐酸化性のガラス充填物を形成する。
この珪素合金被覆とガラスが充填している亀裂の
モザイクとの組合わせによつて極めて高い耐酸化
性が得られる。 被覆物を温度が周期的に変化することがあり得
る珪素の融点以下の温度で使用する場合や、珪素
の融点程度の温度で使用する場合には炭素体中の
合金被覆の下層に拡散層を形成して使用すること
が好ましい。この拡散層は硼素を使用して形成さ
れ少なくとも１ミクロンないし100ミクロン以内
の厚さまで形成することが好ましい。このような
拡散層は約470℃の融点を有する酸化硼素
（B2O3）を形成して低温度（500℃ないし1000℃）
における亀裂修復性を与える。この酸化硼素はそ
れ自身でも亀裂のモザイク中に流れこむか、又は
過剰の珪素と反応して低温において所望の耐酸化
性を示す。もちろん被覆物がこのような低温度で
使用されない場合には硼素の拡散層は不用であ
る。然し硼素拡散被覆によつて熱膨脹係数に勾配
が与えられそのために珪素合金の接着性が良くな
るであろう。 炭素体上に熱化学的に析出した被覆を形成する
には1980年12月16日発行の米国特許第4239819号
明細書に記載されている方法を使用することが有
利である。此の特許には炭化珪素（実施例11およ
び12）、窒化珪素（実施例13）、オキシ窒化珪素
（実施例16）およびサイアロン（実施例17）の析
出方法が記載されている。この方法は一般的に最
初の圧力で第一反応域で部分的に還元され基材か
ら分離される半金属（珪素）の揮発性ハロゲン化
物を使用している。次に合金を造るガスの存在に
おいて液相の中間化合物を基材上に析出される。
合金を造るガスは炭素、酸素、アルミニウムおよ
び窒素の一種又は一種以上の元素を含んでいる。
次いで基材上に析出した液相を熱化学的に反応さ
せて前記のような硬い微粒子を造る。 前記のように合金被覆中の微粒子は非円柱状、
等軸でその平均粒径が約１ミクロン以下であるこ
のが好ましい。過剰の珪素によつて起される修復
作用を強化するために亀裂の幅を極力小さくして
平均粒径を0.1ミクロン以下とすることが好まし
い。珪素元素の過剰量は化学量論的の量よりも少
なくとも約５重量％だけ多く、保護を必要とする
温度の持続期間に応じて50重量％までの範囲に及
ぶことがある。 温度が高い場合には珪素の量は少なく、一方温
度が低い場合には過剰珪素量は多い。 粒子が微細であることは高温条件の期間中過剰
珪素を保持させる性能を被覆に与えるために重要
である。粒子が本発明の粒径よりも著しく粗い場
合には過剰珪素を含有している材料は珪素元素の
溶融状態において比較的大きい“たまり”を形成
する傾向がありこれが被覆から脱失しようとす
る。本発明の微細な亀裂のモザイクによつて溶融
した珪素又は酸化珪素の表面張力が作用し、溶融
物は亀裂中に保持され耐酸化性が向上する。 下記の実施例は説明のために記載したものであ
つて、これによつて発明を制限するためのもので
はない。 実施例 本実施例はグラフアイト基材上に、過剰の炭化
珪素を析出させる方法を示す。析出は前記の米国
特許第4239819号明細書に記載説明されている反
応装置で行なつた。メチルトリクロロシラン
（CH3Cl3Si）、四塩化珪素（SiCl4）、水素、窒素
およびアルゴンより成る気体混合物を第１表に示
したような、20℃におけるc.c.／分で表わされる流
速で反応室に送入した。本表には混合物中の各ガ
スの％も示されている。反応室内の気体の温度は
600℃と775℃との間に保持された。反応室内のグ
ラフアイト基材を誘導加熱によつて1070℃と1140
℃の間の温度に加熱した。反応系の圧力は90トル
（90mmHg）と110トル（110mmHg）の間であつた。
【表】
全反応時間は60分、此の間反応器中の気体流速
は5099ないし18506cm／分に保持された。基材上
の析出層は約75ないし125マイクロメーターであ
り、硬度の測定値は約1200ないし2200Kg／mm2であ
つた。 実施例 珪素合金の表面被覆を施工する前に炭素体の表
面に先ず元素状硼素を拡散処理した基材を用いて
実施例の方法と同様に実施した。拡散層は三塩
化硼素（BCl3）、水素、塩化水素、およびアルゴ
ンが第表に示すような割合より成る気体混合物
を同表に示すような流速（20℃においてのc.c.／
分）でグラフアイト基材と反応させて製造した。
気体の温度は高温と800℃の間に保持した。基材
は約1450℃まで加熱した。系の圧力は約70トル
（約70mmHg）ないし約110トル（約110mmHg）の
間に保持した。
は5099ないし18506cm／分に保持された。基材上
の析出層は約75ないし125マイクロメーターであ
り、硬度の測定値は約1200ないし2200Kg／mm2であ
つた。 実施例 珪素合金の表面被覆を施工する前に炭素体の表
面に先ず元素状硼素を拡散処理した基材を用いて
実施例の方法と同様に実施した。拡散層は三塩
化硼素（BCl3）、水素、塩化水素、およびアルゴ
ンが第表に示すような割合より成る気体混合物
を同表に示すような流速（20℃においてのc.c.／
分）でグラフアイト基材と反応させて製造した。
気体の温度は高温と800℃の間に保持した。基材
は約1450℃まで加熱した。系の圧力は約70トル
（約70mmHg）ないし約110トル（約110mmHg）の
間に保持した。
【表】
反応は60分間実施し全ガスの流速は約4500ない
し12000cm／分に保持した。基材の表面に５ない
し25ミクロンの層が形成された。次に実施例の
ようにして炭化珪素の析出物を形成し同等の結果
を得た。 実施例 実施例に記載したのと類似の析出条件で、グ
ラフアイト基材を窒化珪素で被覆した。気体混合
物は下記の第表に示す割合と流速（20℃におけ
るc.c.／分）の四塩化珪素、アンモニア、窒素、お
よび水素より成るものであつた。気体の温度は約
500℃ないし700℃の間に保持し、基材は1350℃な
いし1550℃の間に保持した。系の圧力は約65〜70
トル（約65〜70mmHg）の間に保持した。
し12000cm／分に保持した。基材の表面に５ない
し25ミクロンの層が形成された。次に実施例の
ようにして炭化珪素の析出物を形成し同等の結果
を得た。 実施例 実施例に記載したのと類似の析出条件で、グ
ラフアイト基材を窒化珪素で被覆した。気体混合
物は下記の第表に示す割合と流速（20℃におけ
るc.c.／分）の四塩化珪素、アンモニア、窒素、お
よび水素より成るものであつた。気体の温度は約
500℃ないし700℃の間に保持し、基材は1350℃な
いし1550℃の間に保持した。系の圧力は約65〜70
トル（約65〜70mmHg）の間に保持した。
【表】
全反応時間は90分であつた。析出した表面被覆
の厚さは約175ミクロンであり、被覆した基材の
硬度は約2600ないし3000Kg／mm2の間であつた。ア
ンモニアの量とほとんど同量の水蒸気を添加する
ことによつて同様の条件下でオキシ窒化珪素の析
出物を形成することも出来る。 実施例 実施例およびに記載したような方法でグラ
フアイト基材を反応系中でサイアロンの析出物で
被覆することが出来る。下記の第表に示したよ
うな割合と種々流速（c.c.／分）のアンモニア、水
素、窒素、四塩化珪素および塩化アンモニウム
（AlCl3）の気体の混合物を反応室に送入した。
気体の温度は約600℃ないし750℃に保持し基材は
約1300℃に加熱した。系の圧力は約40トル（約40
mmHg）に保持した。 第表 気 体 流 速 NH3 400 H2 800 N2 560 SiCl4 200 AlCl3 200 析出反応は60分間実施し、基材上に厚さ約12ミ
クロンの析出物を生成した。 以上のように本発明はその表面に耐酸化性被覆
が極めて効果的かつ完全に析出した炭素体より成
る被覆物を提供する。本発明によつて製造した物
品は1400℃以内の温度の空気中で数時間十分な耐
酸化性を示す。これよりも著しく高い温度におい
てももつと短い時間ならばその保護は可能であ
る。 本明細書に開示記載したところの外に種々の修
正も行なわれることは前記の説明から当業者には
明らかであろう。このような修正も添付の権利請
求の範囲に含まれるものとする。
の厚さは約175ミクロンであり、被覆した基材の
硬度は約2600ないし3000Kg／mm2の間であつた。ア
ンモニアの量とほとんど同量の水蒸気を添加する
ことによつて同様の条件下でオキシ窒化珪素の析
出物を形成することも出来る。 実施例 実施例およびに記載したような方法でグラ
フアイト基材を反応系中でサイアロンの析出物で
被覆することが出来る。下記の第表に示したよ
うな割合と種々流速（c.c.／分）のアンモニア、水
素、窒素、四塩化珪素および塩化アンモニウム
（AlCl3）の気体の混合物を反応室に送入した。
気体の温度は約600℃ないし750℃に保持し基材は
約1300℃に加熱した。系の圧力は約40トル（約40
mmHg）に保持した。 第表 気 体 流 速 NH3 400 H2 800 N2 560 SiCl4 200 AlCl3 200 析出反応は60分間実施し、基材上に厚さ約12ミ
クロンの析出物を生成した。 以上のように本発明はその表面に耐酸化性被覆
が極めて効果的かつ完全に析出した炭素体より成
る被覆物を提供する。本発明によつて製造した物
品は1400℃以内の温度の空気中で数時間十分な耐
酸化性を示す。これよりも著しく高い温度におい
てももつと短い時間ならばその保護は可能であ
る。 本明細書に開示記載したところの外に種々の修
正も行なわれることは前記の説明から当業者には
明らかであろう。このような修正も添付の権利請
求の範囲に含まれるものとする。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/416,628 US4515860A (en) | 1982-09-10 | 1982-09-10 | Self protecting carbon bodies and method for making same |
| US416628 | 1982-09-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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