JPH0796473B2 - 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法 - Google Patents
炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法Info
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- JPH0796473B2 JPH0796473B2 JP2150640A JP15064090A JPH0796473B2 JP H0796473 B2 JPH0796473 B2 JP H0796473B2 JP 2150640 A JP2150640 A JP 2150640A JP 15064090 A JP15064090 A JP 15064090A JP H0796473 B2 JPH0796473 B2 JP H0796473B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温酸化雰囲気下において優れた酸化抵抗性
を付与することができる炭素繊維強化炭素材（以下「C/
C材」という。）の耐酸化処理法に関する。
を付与することができる炭素繊維強化炭素材（以下「C/
C材」という。）の耐酸化処理法に関する。
C/C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、耐食性を備えるため、航空宇宙用をはじめ
多分野の構造材料として脚光を浴びている。
れた耐熱性、耐食性を備えるため、航空宇宙用をはじめ
多分野の構造材料として脚光を浴びている。
該C/C材は、通常、炭素繊維の織布、フエルト、トウな
どを強化材とし、これ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、硬化お
よび焼成炭化処理することにより製造されるが、この材
料は易酸化性という炭素材固有の材質的な欠点をそのま
ま引き継いでおり、これが汎用性を阻害する最大のネッ
クになっている。このため、C/C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なされており、
例えばZrO2、Al2O3、SiCなどのセラミックス系物質によ
り被覆処理する方法が提案されている。しかし、SiC以
外の被覆層では使用時における熱サイクルで被覆界面に
層間剥離や亀裂を生じ、酸化の進行を充分に阻止する機
能が発揮されない。
どを強化材とし、これ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、硬化お
よび焼成炭化処理することにより製造されるが、この材
料は易酸化性という炭素材固有の材質的な欠点をそのま
ま引き継いでおり、これが汎用性を阻害する最大のネッ
クになっている。このため、C/C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なされており、
例えばZrO2、Al2O3、SiCなどのセラミックス系物質によ
り被覆処理する方法が提案されている。しかし、SiC以
外の被覆層では使用時における熱サイクルで被覆界面に
層間剥離や亀裂を生じ、酸化の進行を充分に阻止する機
能が発揮されない。
SiCの被覆層においても、被膜形成の方法によって層間
剥離が多く発生する場合がある。すなわち、C/C基材の
表面にSiCの被覆を施す方法としては、基材の炭素を反
応源に利用してSiCに転化させるコンバージョン法と、
気相反応により析出したSiCを直接沈着させるCVD（化学
的気相蒸着）法とがある。このうち前者の方法は基材面
に例えばSiCl4のようなハロゲン化珪素化合物の水素還
元によりSi層を形成したり、基材にポリカルボシランな
どの有機珪素化合物を溶融状態で強制含浸したり、もし
くは基材面にSiO2とSi、Ｃ等を反応させて生成したSiO
ガスを接触させ、これらの珪素成分と基材の炭素組織と
加熱反応させてSiCに転化させる機構によるもので、基
材表面が連続組成としてSiC層を形成する傾斜機能材料
となるため被覆界面がなく、層間剥離が生じ難い被膜特
性を示す。一方、後者のCVD法はSiCl4などの珪素化合物
と炭化水素類（例えばC3H8）との加熱反応、あるいはト
リクロロメチルシラン（CH3SiCl3）のような炭化水素を
含むハロゲン化有機化合物の還元熱分解などにより気相
析出したSiCを基材表面に析出沈着させるもので、この
場合には被覆界面が明確に分れているため熱衝撃を与え
ると相互の熱膨張差によって層間剥離現象が多発し易
い。
剥離が多く発生する場合がある。すなわち、C/C基材の
表面にSiCの被覆を施す方法としては、基材の炭素を反
応源に利用してSiCに転化させるコンバージョン法と、
気相反応により析出したSiCを直接沈着させるCVD（化学
的気相蒸着）法とがある。このうち前者の方法は基材面
に例えばSiCl4のようなハロゲン化珪素化合物の水素還
元によりSi層を形成したり、基材にポリカルボシランな
どの有機珪素化合物を溶融状態で強制含浸したり、もし
くは基材面にSiO2とSi、Ｃ等を反応させて生成したSiO
ガスを接触させ、これらの珪素成分と基材の炭素組織と
加熱反応させてSiCに転化させる機構によるもので、基
材表面が連続組成としてSiC層を形成する傾斜機能材料
となるため被覆界面がなく、層間剥離が生じ難い被膜特
性を示す。一方、後者のCVD法はSiCl4などの珪素化合物
と炭化水素類（例えばC3H8）との加熱反応、あるいはト
リクロロメチルシラン（CH3SiCl3）のような炭化水素を
含むハロゲン化有機化合物の還元熱分解などにより気相
析出したSiCを基材表面に析出沈着させるもので、この
場合には被覆界面が明確に分れているため熱衝撃を与え
ると相互の熱膨張差によって層間剥離現象が多発し易
い。
したがって、C/C材にSiC被覆による耐酸化被膜を形成す
る方法としてはコンバージョン法、とりわけ緻密質なSi
C層に転化するSiOガスを接触させる方法を適用すること
が望ましい。
る方法としてはコンバージョン法、とりわけ緻密質なSi
C層に転化するSiOガスを接触させる方法を適用すること
が望ましい。
ところが、コンバージョン法においては被覆工程の反応
段階で加熱されたC/C基材の組織面からSiO中の酸素と結
合した炭素成分がCOとなってガス離脱する現象が起り、
これが原因でSiC粒子間に微小な空隙（ピンホール）が
形成される事態が発生する。また、コンバージョン法に
よるSiC被膜であっても、層厚その他の条件によっては
反応時に微小なクラックを生じることがあり、前記の微
小空隙と併せて耐酸化性を減退される要因となる。
段階で加熱されたC/C基材の組織面からSiO中の酸素と結
合した炭素成分がCOとなってガス離脱する現象が起り、
これが原因でSiC粒子間に微小な空隙（ピンホール）が
形成される事態が発生する。また、コンバージョン法に
よるSiC被膜であっても、層厚その他の条件によっては
反応時に微小なクラックを生じることがあり、前記の微
小空隙と併せて耐酸化性を減退される要因となる。
このような微小な空隙、クラック等をなくす手段とし
て、SiC被覆面に更にCVD法によるSiCの被膜を形成する
ことが考えられるが、通常のCVD法により析出する結晶
質のSiCは生成粒子が大きいため前記した微小な空隙、
クラックなどの内部に円滑に充填されず、充分な補填効
果は得られない。
て、SiC被覆面に更にCVD法によるSiCの被膜を形成する
ことが考えられるが、通常のCVD法により析出する結晶
質のSiCは生成粒子が大きいため前記した微小な空隙、
クラックなどの内部に円滑に充填されず、充分な補填効
果は得られない。
本発明者は上記のような問題の解決を図るため先にC/C
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被膜層を形成す
ることにより微小な空隙、クラック等を封止するC/C材
の耐酸化処理法を開発提案した（特願平２−114872
号）。
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被膜層を形成す
ることにより微小な空隙、クラック等を封止するC/C材
の耐酸化処理法を開発提案した（特願平２−114872
号）。
しかし、この方法による場合にはCVD反応が拡散律速と
なるため生成SiCは基材表面における拡散行程の短かい
部位に先行して析出し、クラック内部のような拡散行程
の長い部位への析出は緩慢になる現象が生じる。この結
果、クラック内部に対するアモルファスSiCの充填が不
完全になるという改良の余地が残されていた。
なるため生成SiCは基材表面における拡散行程の短かい
部位に先行して析出し、クラック内部のような拡散行程
の長い部位への析出は緩慢になる現象が生じる。この結
果、クラック内部に対するアモルファスSiCの充填が不
完全になるという改良の余地が残されていた。
本発明の目的は、前記先願発明の改良を図ることにより
アモルファス質または微細多結晶質SiCを微小な空隙、
クラック等に確実に充填し、よって高温酸化雰囲気にお
いて一層優れた酸化抵抗性を付与することができるC/C
材の耐酸化処理法を提供するところにある。
アモルファス質または微細多結晶質SiCを微小な空隙、
クラック等に確実に充填し、よって高温酸化雰囲気にお
いて一層優れた酸化抵抗性を付与することができるC/C
材の耐酸化処理法を提供するところにある。
上記の目的を達成するための本発明によるC/C材の耐酸
化処理法は、炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合
成形し硬化および焼成炭化処理して得られる炭素繊維強
化炭素体を基材とし、前記基材の表面にSiOガスを接触
させてコンバージョン法により第１のSiC被膜層を形成
する第１被覆工程と、ついで基材を減圧系内に保持し90
0〜1100℃の温度範囲に加熱しながらハロゲン化有機珪
素化合物を間欠的に充填して還元熱分解反応させるパル
スCVI法によりアモルファス質または微細多結晶質のSiC
を第１のSiCの被膜層の表面に析出沈着して第２のSiC被
膜層を形成する第２被覆工程を順次に施すことを構成上
の特徴とする。
化処理法は、炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合
成形し硬化および焼成炭化処理して得られる炭素繊維強
化炭素体を基材とし、前記基材の表面にSiOガスを接触
させてコンバージョン法により第１のSiC被膜層を形成
する第１被覆工程と、ついで基材を減圧系内に保持し90
0〜1100℃の温度範囲に加熱しながらハロゲン化有機珪
素化合物を間欠的に充填して還元熱分解反応させるパル
スCVI法によりアモルファス質または微細多結晶質のSiC
を第１のSiCの被膜層の表面に析出沈着して第２のSiC被
膜層を形成する第２被覆工程を順次に施すことを構成上
の特徴とする。
強化材となる炭素繊維には、ポリアクリロニトリル系、
レーヨン系、ピッチ系など各種原料から製造された平
織、綾織などの織布、フエルト、トウが使用され、マト
リックス樹脂としてはフェノール系、フラン系その他炭
化性の良好な液状熱硬化性樹脂が用いられる。炭素繊維
は、浸漬、含浸、塗布などの手段を用いてマトリックス
樹脂で十分に濡らしたのち半硬化してプリプレグを形成
し、ついで積層加圧成形する。成形体は加熱して樹脂成
分を完全に硬化し、引き続き常法に従って焼成炭化処理
または更に黒鉛化してC/C基材を得る。
レーヨン系、ピッチ系など各種原料から製造された平
織、綾織などの織布、フエルト、トウが使用され、マト
リックス樹脂としてはフェノール系、フラン系その他炭
化性の良好な液状熱硬化性樹脂が用いられる。炭素繊維
は、浸漬、含浸、塗布などの手段を用いてマトリックス
樹脂で十分に濡らしたのち半硬化してプリプレグを形成
し、ついで積層加圧成形する。成形体は加熱して樹脂成
分を完全に硬化し、引き続き常法に従って焼成炭化処理
または更に黒鉛化してC/C基材を得る。
得られたC/C基材は、必要に応じてマトリックス樹脂を
含浸、硬化、炭化する処理を反復して組織の緻密化を図
ることもある。
含浸、硬化、炭化する処理を反復して組織の緻密化を図
ることもある。
このようにして得られたC/C基材には、コンバージョン
法により第１のSiC被膜層を形成するための第１被覆工
程が施される。該第１被覆工程は、SiO2粉末をSiもしく
はＣ粉末と混合して密閉加熱系に収縮し、系内にC/C基
材をセットして加熱することによっておこなわれる。加
熱によりSiO2がSiまたはＣ成分で還元され、反応生成し
たSiOガスがC/C基材を構成する炭素組織と反応して表層
部をSiCに転化する。
法により第１のSiC被膜層を形成するための第１被覆工
程が施される。該第１被覆工程は、SiO2粉末をSiもしく
はＣ粉末と混合して密閉加熱系に収縮し、系内にC/C基
材をセットして加熱することによっておこなわれる。加
熱によりSiO2がSiまたはＣ成分で還元され、反応生成し
たSiOガスがC/C基材を構成する炭素組織と反応して表層
部をSiCに転化する。
この際、前記成分の反応により生成するSiOガスの濃
度、反応温度、反応時間等を制御することによって基材
のＣ層と被覆層のSiCが界面で連続に変化する傾斜機能
を備える組織状態が形成される。最も好ましい条件は、
SiO2:SiまたはＣのモル比を2:1とし、加熱温度を1850〜
2000℃の範囲に設定することである。
度、反応温度、反応時間等を制御することによって基材
のＣ層と被覆層のSiCが界面で連続に変化する傾斜機能
を備える組織状態が形成される。最も好ましい条件は、
SiO2:SiまたはＣのモル比を2:1とし、加熱温度を1850〜
2000℃の範囲に設定することである。
ついで、第１のSiC被膜層が形成されたC/C基材の表面に
パルスCVI法による第２のSiC被膜層を析出沈着するため
の第２被覆工程が施される。
パルスCVI法による第２のSiC被膜層を析出沈着するため
の第２被覆工程が施される。
第２被覆工程で使用されるハロゲン化有機珪素化合物と
しては、トリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）、トリク
ロロフェニルシラン（C6H5SiCl3）、ジクロロメチルシ
ラン（CH3SiHCl2）、ジクロロジメチルシラン（（CH3）
2SiCl2）、クロロトリメチルシラン（（CH3）3SiCl）等
を挙げることができる。本発明のパルスCVI法は、これ
らのハロゲン化有機珪素化合物をH2ガスに同伴させなが
ら石英反応室にセットされ加熱されたC/C基材にガス状
態で接触させる操作を短周期で間欠的に反復する方法に
よっておこなわれる。この工程においては、反応室系内
を減圧状態に保ち、C/C基材の加熱温度を900〜1100℃の
範囲に調整した条件でパルスCVIをおこなうことが重要
な要件になる。この範囲を外れる条件では緻密でアモル
ファス質または微細多結晶質の微細なSiCを第１被覆層
の微小な空隙、クラック等の内部に確実に浸透充填する
ことができず、高度の不透過性を備える第２のSiC被覆
層を形成することが困難となる。最も好ましい第２被覆
工程の条件は、反応系をトリクロロメチルシラン（CH3S
iCl3）と水素ガスのモル比が1:20〜100の範囲になるよ
うに混合し、反応室内を10-1Torr以下の減圧にした状態
で秒間隔で間欠的な導入・停止を繰り返すことである。
しては、トリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）、トリク
ロロフェニルシラン（C6H5SiCl3）、ジクロロメチルシ
ラン（CH3SiHCl2）、ジクロロジメチルシラン（（CH3）
2SiCl2）、クロロトリメチルシラン（（CH3）3SiCl）等
を挙げることができる。本発明のパルスCVI法は、これ
らのハロゲン化有機珪素化合物をH2ガスに同伴させなが
ら石英反応室にセットされ加熱されたC/C基材にガス状
態で接触させる操作を短周期で間欠的に反復する方法に
よっておこなわれる。この工程においては、反応室系内
を減圧状態に保ち、C/C基材の加熱温度を900〜1100℃の
範囲に調整した条件でパルスCVIをおこなうことが重要
な要件になる。この範囲を外れる条件では緻密でアモル
ファス質または微細多結晶質の微細なSiCを第１被覆層
の微小な空隙、クラック等の内部に確実に浸透充填する
ことができず、高度の不透過性を備える第２のSiC被覆
層を形成することが困難となる。最も好ましい第２被覆
工程の条件は、反応系をトリクロロメチルシラン（CH3S
iCl3）と水素ガスのモル比が1:20〜100の範囲になるよ
うに混合し、反応室内を10-1Torr以下の減圧にした状態
で秒間隔で間欠的な導入・停止を繰り返すことである。
該第２被覆工程を施すことにより、第１のSiC被膜層の
表面は第２のアモルファス質または微細多結晶質SiC被
膜を介してピンホールのない一体の被覆層として形成さ
れる。
表面は第２のアモルファス質または微細多結晶質SiC被
膜を介してピンホールのない一体の被覆層として形成さ
れる。
本発明によれば、まず第１被覆工程のSiO接触機構によ
るコンバージョン法でC/C基材の表面層を緻密で強固な
傾斜機能を備える第１のSiC被覆層に転化し、引き続く
第２被覆工程のパルスCVI法による微細なアモルファス
質または微細多結晶質SiCの浸透析出作用を介して第１
被覆層の微小な空隙（ピンホール）やクラック等は確実
に充填封止されるとともに、全表面が緻密な第２のSiC
被覆層で一体強固に被覆される。
るコンバージョン法でC/C基材の表面層を緻密で強固な
傾斜機能を備える第１のSiC被覆層に転化し、引き続く
第２被覆工程のパルスCVI法による微細なアモルファス
質または微細多結晶質SiCの浸透析出作用を介して第１
被覆層の微小な空隙（ピンホール）やクラック等は確実
に充填封止されるとともに、全表面が緻密な第２のSiC
被覆層で一体強固に被覆される。
このような２段被覆工程の作用によってC/C基材の全表
面にガス不透過性の高耐酸化性被膜が形成される。
面にガス不透過性の高耐酸化性被膜が形成される。
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
実施例１〜２ （１）C/C基材の作製 ポリアクリロニトリル系高弾性タイプの平織炭素繊維布
をフェノール樹脂初期縮合物からなるマトリックス樹脂
液に浸漬して含浸処理した。これを14枚積層してモール
ドに入れ、加熱温度110℃、適用圧力20kg/cm2の条件で
複合成形した。
をフェノール樹脂初期縮合物からなるマトリックス樹脂
液に浸漬して含浸処理した。これを14枚積層してモール
ドに入れ、加熱温度110℃、適用圧力20kg/cm2の条件で
複合成形した。
成形物を250℃の温度に加熱して完全に硬化したのち、
窒素雰囲気に保持された焼成炉に移し、５℃/hrの昇温
速度で1000℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
窒素雰囲気に保持された焼成炉に移し、５℃/hrの昇温
速度で1000℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
得られたC/C材にフェノール樹脂液を真空加圧下に含浸
し、上記と同様に1000℃焼成する処理を３回反復して緻
密組織のC/C基材を作製した。
し、上記と同様に1000℃焼成する処理を３回反復して緻
密組織のC/C基材を作製した。
（２）第１被覆工程 SiO2粉末とSi粉末をモル比2:1の配合比率となるように
混合し、混合粉末を黒鉛製ルツボに入れ上部にC/C基材
をセットして黒鉛蓋を被せた。
混合し、混合粉末を黒鉛製ルツボに入れ上部にC/C基材
をセットして黒鉛蓋を被せた。
ついで、黒鉛ルツボを電気炉に移し、ルツボの内部をAr
ガスで十分に置換したのち50℃/hrの速度で1850℃まで
昇温させ、この温度に２時間保持して反応させ、C/C材
の表層部を傾斜機能を有する第１のSiC被覆層に転化さ
せた。
ガスで十分に置換したのち50℃/hrの速度で1850℃まで
昇温させ、この温度に２時間保持して反応させ、C/C材
の表層部を傾斜機能を有する第１のSiC被覆層に転化さ
せた。
形成されたSiC被覆層の厚さは約200μｍであったが、そ
の表面には幅10μｍ程度のクラックが所々に発生してい
ることが認められた。
の表面には幅10μｍ程度のクラックが所々に発生してい
ることが認められた。
（３）第２被覆工程 第１被覆工程で第１のSiC被覆層を形成したC/C基材をパ
ルスCVI装置の石英反応管（容量500ml）にセットし、管
内をArガスで十分に置換したのち高周波誘導加熱により
C/C基材の温度を上昇した（950℃、1100℃）。
ルスCVI装置の石英反応管（容量500ml）にセットし、管
内をArガスで十分に置換したのち高周波誘導加熱により
C/C基材の温度を上昇した（950℃、1100℃）。
引き続き、反応管内を1.5秒で10-1Torrに減圧し、直ち
にトリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）とH2からなる混
合反応ガス（モル比1:20）を１秒間で40Torrの管内圧力
になるように導入し１秒間保持した。この管内減圧、反
応ガス導入および保持の操作を5000回に亘たり反復して
パルスCVI法により第２のSiC被覆層を形成した。
にトリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）とH2からなる混
合反応ガス（モル比1:20）を１秒間で40Torrの管内圧力
になるように導入し１秒間保持した。この管内減圧、反
応ガス導入および保持の操作を5000回に亘たり反復して
パルスCVI法により第２のSiC被覆層を形成した。
該第2SiC被覆層の平均膜厚は30μｍであった。
（４）耐酸化性の評価 上記の２段被覆工程によりSiC被膜層を形成したC/C材を
電気炉に入れ、大気中で10℃/minの速度で1300℃まで昇
温して２時間保持したのち自然冷却させる加熱・冷却サ
イクルを５回繰り返した。このようにして処理された材
料につき、酸化による重量減少率を測定し、その結果を
被覆条件と対比させて表１に示した。
電気炉に入れ、大気中で10℃/minの速度で1300℃まで昇
温して２時間保持したのち自然冷却させる加熱・冷却サ
イクルを５回繰り返した。このようにして処理された材
料につき、酸化による重量減少率を測定し、その結果を
被覆条件と対比させて表１に示した。
比較例１ 第２被覆工程の反応温度を1200℃にしたほかは実施例と
同一条件により２段階のSiC被覆層を形成した。この材
料につき実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定
し、その結果を表１に併載した。
同一条件により２段階のSiC被覆層を形成した。この材
料につき実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定
し、その結果を表１に併載した。
比較例２ 実施例と同一条件で第１のSiC被覆層を形成したC/C基材
に、トリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）とH2の混合反
応ガス（モル比1:20）を反応温度950℃、圧力400Torrの
条件で接触させCVD法により膜厚30μｍの第2Sic被覆層
を形成した。
に、トリクロロメチルシラン（CH3SiCl3）とH2の混合反
応ガス（モル比1:20）を反応温度950℃、圧力400Torrの
条件で接触させCVD法により膜厚30μｍの第2Sic被覆層
を形成した。
処理後の材料につき実施例と同一方法により酸化重量減
少率を測定し、その結果を表１に併載した。
少率を測定し、その結果を表１に併載した。
比較例３ 実施例ど同一条件で第１のSiC被覆層を形成したC/C基材
に、SiCl4、CH4およびH2の混合反応ガス（モル比1:1:
7）を1500℃の反応温度で接触させ、CVD法により膜厚30
μｍの第2SiC被覆層を形成した。
に、SiCl4、CH4およびH2の混合反応ガス（モル比1:1:
7）を1500℃の反応温度で接触させ、CVD法により膜厚30
μｍの第2SiC被覆層を形成した。
処理後の材料につき実施例と同一方法により酸化重量減
少率を測定し、その結果を表１に併載した。
少率を測定し、その結果を表１に併載した。
比較例４ 実施例と同一のC/C基材の表面に、直接比較例２と同一
条件のCVD法によりSiC被覆層を形成した。この材料につ
き実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定し、そ
の結果を表１に併載した。
条件のCVD法によりSiC被覆層を形成した。この材料につ
き実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定し、そ
の結果を表１に併載した。
比較例５ 実施例と同一のC/C基材の表面に、直接比較例３と同一
条件のCVD法によりSiC被覆層を形成した。この材料につ
き実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定し、そ
の結果を表１に併載した。
条件のCVD法によりSiC被覆層を形成した。この材料につ
き実施例と同一方法により酸化重量減少率を測定し、そ
の結果を表１に併載した。
比較例６ 実施例の被覆工程のうち第１被覆工程のみを施して第１
のSiC被覆層を形成した材料につき、同一方法による酸
化重量減少率を測定した。その結果を表１に併載した。
のSiC被覆層を形成した材料につき、同一方法による酸
化重量減少率を測定した。その結果を表１に併載した。
表１の結果から、パルスCVI法を適用して第２のSiC被覆
層を形成した実施例１、２のC/C材は酸化による重量減
少率がすこぶる少ないことが判明する。しかし、第２被
覆工程の反応温度を1200℃にした比較例１では、第2SiC
被覆層の結晶化が進行して結晶粒界も明確に現れてくる
ため、実施例に比べて酸化消耗が多くなる。また比較例
２、３のように第２被覆工程としてCVD法を適用した材
料は、第1SiC被覆層のクラック内部に第2SiC被覆層が十
分に浸透充填されないため耐酸化性が減退する。比較例
４、５の材料はCVD法によるSiC被覆層のみの形成である
ため、密着性が弱く酸化試験の途中でSiC被膜の一部が
剥離する現象が発生した。
層を形成した実施例１、２のC/C材は酸化による重量減
少率がすこぶる少ないことが判明する。しかし、第２被
覆工程の反応温度を1200℃にした比較例１では、第2SiC
被覆層の結晶化が進行して結晶粒界も明確に現れてくる
ため、実施例に比べて酸化消耗が多くなる。また比較例
２、３のように第２被覆工程としてCVD法を適用した材
料は、第1SiC被覆層のクラック内部に第2SiC被覆層が十
分に浸透充填されないため耐酸化性が減退する。比較例
４、５の材料はCVD法によるSiC被覆層のみの形成である
ため、密着性が弱く酸化試験の途中でSiC被膜の一部が
剥離する現象が発生した。
〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明によればC/C材の表面にSiO接触機
構によるコンバージョン法で第1SiC被膜層を形成する第
１被覆工程とその上面に特定条件によるパルスCVI法で
アモルファス質または微細多結晶質SiC被膜層を形成す
る第２被覆工程を組み合わせて順次に処理することによ
り、高度の耐酸化性を付与することが可能となる。
構によるコンバージョン法で第1SiC被膜層を形成する第
１被覆工程とその上面に特定条件によるパルスCVI法で
アモルファス質または微細多結晶質SiC被膜層を形成す
る第２被覆工程を組み合わせて順次に処理することによ
り、高度の耐酸化性を付与することが可能となる。
したがって、高温酸化雰囲気下の苛酷な条件に晒される
構造部材用途に適用して安定性能の確保、耐用寿命の延
長化などの効果がもたらされる。
構造部材用途に適用して安定性能の確保、耐用寿命の延
長化などの効果がもたらされる。
Claims (2)
- 【請求項１】炭素繊維をマトリックス樹脂とともに複合
成形し硬化および焼成炭化処理して得られる炭素繊維強
化炭素体を基材とし、前記基材の表面にSiOガスを接触
させてコンバージョン法により第１のSiC被膜層を形成
する第１被覆工程と、ついで基材を減圧系内に保持し90
0〜1100℃の温度範囲に加熱しながらハロゲン化有機珪
素化合物を間欠的に充填して還元熱分解反応させるパル
スCVI法によりアモルファス質または微細多結晶質のSiC
を第１のSiCの被膜層の表面に析出沈着して第２のSiC被
膜層を形成する第２被覆工程を順次に施すことを特徴と
する炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法。 - 【請求項２】第２被覆工程におけるアモルファス質また
は微細多結晶質SiCの析出をトリクロロメチルシラン（C
H3SiCl3）ガスの水素還元によりおこない、トリクロロ
メチルシランに対する水素のモル比を1:20〜100の範囲
に設定する請求項１記載の炭素繊維強化炭素材の耐酸化
処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150640A JPH0796473B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150640A JPH0796473B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442878A JPH0442878A (ja) | 1992-02-13 |
| JPH0796473B2 true JPH0796473B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=15501271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150640A Expired - Fee Related JPH0796473B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0796473B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5882807A (en) * | 1995-12-26 | 1999-03-16 | Asahi Glass Company, Ltd | Jig for heat treatment and process for fabricating the jig |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP2150640A patent/JPH0796473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0442878A (ja) | 1992-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |