JPH08268783A - 耐酸化性部材及びその製造方法 - Google Patents
耐酸化性部材及びその製造方法Info
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- JPH08268783A JPH08268783A JP7071500A JP7150095A JPH08268783A JP H08268783 A JPH08268783 A JP H08268783A JP 7071500 A JP7071500 A JP 7071500A JP 7150095 A JP7150095 A JP 7150095A JP H08268783 A JPH08268783 A JP H08268783A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化セラミックスの耐酸化性を高める。
【構成】 基体１の凹部１ＡにＳｉセラミック（Ｓｉ
Ｃ，Ｓｉ3 Ｎ4 ）とＢ4 Ｃの充填層３を形成し、その表
面にＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 のＣＶＤ被膜４を形成する。 【効果】 最外表面のＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 のＣＶＤ被
膜の保護効果で良好な耐酸化性が得られる。このＣＶＤ
被膜は、基体とＣＶＤ被膜との線熱膨張係数の差や基体
の強化繊維の異方性等により、特に、基体の凹部近傍に
おいて、クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラック
が入り、この部分から酸素の侵入が起こった場合であっ
ても、凹部に形成したＳｉ−Ｂ充填層がまず酸化されて
クラックの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラ
ス相を形成することにより、クラックを封止し、酸素が
基体に達することを防止する。基体が酸素に接触するこ
とが防止され、基体の酸化劣化が抑制される。
Ｃ，Ｓｉ3 Ｎ4 ）とＢ4 Ｃの充填層３を形成し、その表
面にＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 のＣＶＤ被膜４を形成する。 【効果】 最外表面のＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 のＣＶＤ被
膜の保護効果で良好な耐酸化性が得られる。このＣＶＤ
被膜は、基体とＣＶＤ被膜との線熱膨張係数の差や基体
の強化繊維の異方性等により、特に、基体の凹部近傍に
おいて、クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラック
が入り、この部分から酸素の侵入が起こった場合であっ
ても、凹部に形成したＳｉ−Ｂ充填層がまず酸化されて
クラックの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラ
ス相を形成することにより、クラックを封止し、酸素が
基体に達することを防止する。基体が酸素に接触するこ
とが防止され、基体の酸化劣化が抑制される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐酸化性部材及びその製
造方法に係り、特に、セラミック繊維にセラミック前躯
体ポリマーを含浸させた後焼成して得られる繊維強化セ
ラミックスよりなる基体の表面に耐酸化被膜を形成して
なる耐酸化性部材及びその製造方法に関する。
造方法に係り、特に、セラミック繊維にセラミック前躯
体ポリマーを含浸させた後焼成して得られる繊維強化セ
ラミックスよりなる基体の表面に耐酸化被膜を形成して
なる耐酸化性部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミック繊維に、セラミック前
躯体ポリマー（プリセラミックポリマー；ＰＣＰ）を繰
り返し含浸させた後焼成して得られる繊維強化セラミッ
クスは、セラミックス本来の高強度、特に耐熱高強度の
特性に加え、高靭性を示すことから、自動車用エンジン
等の各種高温構造部材として有望視されている。
躯体ポリマー（プリセラミックポリマー；ＰＣＰ）を繰
り返し含浸させた後焼成して得られる繊維強化セラミッ
クスは、セラミックス本来の高強度、特に耐熱高強度の
特性に加え、高靭性を示すことから、自動車用エンジン
等の各種高温構造部材として有望視されている。
【０００３】しかし、繊維強化セラミックスは、耐酸化
性が十分でなく、高温酸化雰囲気中では劣化して、その
強度、靭性が低下するという欠点がある。
性が十分でなく、高温酸化雰囲気中では劣化して、その
強度、靭性が低下するという欠点がある。
【０００４】そこで、従来、繊維強化セラミックスの酸
化劣化の防止のために、繊維強化セラミックスの表面に
化学気相蒸着（ＣＶＤ）法による耐酸化被膜を形成する
ことが研究されている。
化劣化の防止のために、繊維強化セラミックスの表面に
化学気相蒸着（ＣＶＤ）法による耐酸化被膜を形成する
ことが研究されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維強
化セラミックス表面にＣＶＤ被膜を形成したのみでは、
繊維強化セラミックスの耐酸化性を十分に高めることは
できず、従来において、繊維強化セラミックスの酸化劣
化を防止する実用的な技術は開発されていない。
化セラミックス表面にＣＶＤ被膜を形成したのみでは、
繊維強化セラミックスの耐酸化性を十分に高めることは
できず、従来において、繊維強化セラミックスの酸化劣
化を防止する実用的な技術は開発されていない。
【０００６】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、繊維強化セラミックスの耐酸化性を高
め、高温酸化雰囲気中で使用される強度部材としての用
途を拡大する耐酸化性部材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ものであって、繊維強化セラミックスの耐酸化性を高
め、高温酸化雰囲気中で使用される強度部材としての用
途を拡大する耐酸化性部材及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の耐酸化性部材
は、表面に多数の凹部を有する繊維強化セラミックスよ
りなる基体と、該凹部に充填された、Ｓｉ及びＢを含ん
だ、セラミックの粉末及び／又はウィスカーとからなる
部材本体；並びに該部材本体の外面に形成されたＳｉＣ
又はＳｉ3 Ｎ4 の化学気相蒸着被膜；を備えることを特
徴とする。
は、表面に多数の凹部を有する繊維強化セラミックスよ
りなる基体と、該凹部に充填された、Ｓｉ及びＢを含ん
だ、セラミックの粉末及び／又はウィスカーとからなる
部材本体；並びに該部材本体の外面に形成されたＳｉＣ
又はＳｉ3 Ｎ4 の化学気相蒸着被膜；を備えることを特
徴とする。
【０００８】請求項２の耐酸化性部材は、表面に多数の
凹部を有する繊維強化セラミックスよりなる基体と、該
凹部内面を含めて該基体の露出面のすべてに形成された
ＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第１の化学気相蒸着被膜と、内
面に該第１の化学気相蒸着被膜が形成された該凹部に充
填された、Ｓｉ及びＢを含んだ、セラミックの粉末及び
／又はウィスカーとからなる部材本体；並びに該部材本
体の外面に形成されたＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２の化
学気相蒸着被膜；を備えることを特徴とする。
凹部を有する繊維強化セラミックスよりなる基体と、該
凹部内面を含めて該基体の露出面のすべてに形成された
ＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第１の化学気相蒸着被膜と、内
面に該第１の化学気相蒸着被膜が形成された該凹部に充
填された、Ｓｉ及びＢを含んだ、セラミックの粉末及び
／又はウィスカーとからなる部材本体；並びに該部材本
体の外面に形成されたＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２の化
学気相蒸着被膜；を備えることを特徴とする。
【０００９】請求項３の耐酸化性部材の製造方法は、請
求項１に記載の耐酸化性部材を製造する方法であって、
前記基体の凹部に、ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓ
ｉ3Ｎ4 粉末及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から
選ばれる１種又は２種以上とＢ4 Ｃ粉末とを含むスラリ
ーを含浸させて乾燥した後、化学気相蒸着法によりＳｉ
Ｃ又はＳｉ3 Ｎ4 の被膜を形成することを特徴とする。
求項１に記載の耐酸化性部材を製造する方法であって、
前記基体の凹部に、ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓ
ｉ3Ｎ4 粉末及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から
選ばれる１種又は２種以上とＢ4 Ｃ粉末とを含むスラリ
ーを含浸させて乾燥した後、化学気相蒸着法によりＳｉ
Ｃ又はＳｉ3 Ｎ4 の被膜を形成することを特徴とする。
【００１０】請求項４の耐酸化性部材の製造方法は、請
求項２に記載の耐酸化性部材を製造する方法であって、
前記基体の表面に化学気相蒸着法により、ＳｉＣ又はＳ
ｉ3Ｎ4 の第１の被膜を形成した後、該基体の凹部に、
ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及びＳ
ｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上とＢ4 Ｃ粉末とを含むスラリーを含浸させて乾燥
し、次いで、化学気相蒸着法によりＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ
4 の第２の被膜を形成することを特徴とする。
求項２に記載の耐酸化性部材を製造する方法であって、
前記基体の表面に化学気相蒸着法により、ＳｉＣ又はＳ
ｉ3Ｎ4 の第１の被膜を形成した後、該基体の凹部に、
ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及びＳ
ｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上とＢ4 Ｃ粉末とを含むスラリーを含浸させて乾燥
し、次いで、化学気相蒸着法によりＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ
4 の第２の被膜を形成することを特徴とする。
【００１１】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
する。
【００１２】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の耐酸化性部
材の製造手順の一実施例を示す断面図である。
材の製造手順の一実施例を示す断面図である。
【００１３】本実施例の方法においては、表面に多数の
凹部（空孔、亀裂等を包含する。）１Ａを有する、繊維
強化セラミックスよりなる基体１（図１（ａ））の該凹
部１Ａの内面を含む基体１の表面に、ＣＶＤ法によりＳ
ｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第１の被膜２を形成する（図１
（ｂ））。
凹部（空孔、亀裂等を包含する。）１Ａを有する、繊維
強化セラミックスよりなる基体１（図１（ａ））の該凹
部１Ａの内面を含む基体１の表面に、ＣＶＤ法によりＳ
ｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第１の被膜２を形成する（図１
（ｂ））。
【００１４】本発明において、繊維強化セラミックス
は、前述のＰＣＰ含浸法による繊維強化セラミックスが
挙げられ、そのＰＣＰとしては、ポリシラザン、ポリカ
ルボシラン、ポリチタノカルボシランが、また、セラミ
ック繊維としては、Ｓｉ3 Ｎ4繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系繊
維、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊維、ＳｉＣ繊維等を用いる
ことができる。これらのうち、特に好ましいＰＣＰとセ
ラミック繊維との組み合せ例は、ＰＣＰとしてポリシラ
ザンを用い、セラミック繊維としてＳｉ3 Ｎ4 繊維、Ｓ
ｉ−Ｃ−Ｏ系繊維又はＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊維を用い
たもの、或いは、ＰＣＰとしてポリチタノカルボシラン
を用い、セラミック繊維としてＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊
維、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系繊維又はＳｉ3 Ｎ4 繊維を用いたも
のである。
は、前述のＰＣＰ含浸法による繊維強化セラミックスが
挙げられ、そのＰＣＰとしては、ポリシラザン、ポリカ
ルボシラン、ポリチタノカルボシランが、また、セラミ
ック繊維としては、Ｓｉ3 Ｎ4繊維、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系繊
維、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊維、ＳｉＣ繊維等を用いる
ことができる。これらのうち、特に好ましいＰＣＰとセ
ラミック繊維との組み合せ例は、ＰＣＰとしてポリシラ
ザンを用い、セラミック繊維としてＳｉ3 Ｎ4 繊維、Ｓ
ｉ−Ｃ−Ｏ系繊維又はＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊維を用い
たもの、或いは、ＰＣＰとしてポリチタノカルボシラン
を用い、セラミック繊維としてＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系繊
維、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系繊維又はＳｉ3 Ｎ4 繊維を用いたも
のである。
【００１５】なお、繊維強化セラミックス中のセラミッ
ク繊維の含有量は１５〜６５体積％であることが好まし
い。
ク繊維の含有量は１５〜６５体積％であることが好まし
い。
【００１６】このような繊維強化セラミックスは、通
常、その表面に深さ３〜４００μｍ，直径５〜５００μ
ｍ程度の多数の凹部や、幅２〜５０μｍ、深さ１０〜５
００μｍ程度の亀裂が形成されている。
常、その表面に深さ３〜４００μｍ，直径５〜５００μ
ｍ程度の多数の凹部や、幅２〜５０μｍ、深さ１０〜５
００μｍ程度の亀裂が形成されている。
【００１７】本実施例においては、まず、この凹部（或
いは亀裂）１Ａの内面を含む基体１の露出面のすべてに
第１のＣＶＤ被膜２を形成する。
いは亀裂）１Ａの内面を含む基体１の露出面のすべてに
第１のＣＶＤ被膜２を形成する。
【００１８】ここで、この第１のＣＶＤ被膜２の厚さは
２〜２０μｍ程度とするのが好ましい。この厚さが２μ
ｍ未満では、第１のＣＶＤ被膜を形成することによる耐
酸化性の向上効果が十分に得られず、２０μｍを超える
被膜を形成しても効果に有意な差異はなく、むしろ、上
述のような大きさの基体１表面の凹部１ＡがＣＶＤ被膜
２で埋まり、後工程で、凹部１Ａへのセラミックの粉末
又はウィスカーの充填を行えなくなることから好ましく
ない。
２〜２０μｍ程度とするのが好ましい。この厚さが２μ
ｍ未満では、第１のＣＶＤ被膜を形成することによる耐
酸化性の向上効果が十分に得られず、２０μｍを超える
被膜を形成しても効果に有意な差異はなく、むしろ、上
述のような大きさの基体１表面の凹部１ＡがＣＶＤ被膜
２で埋まり、後工程で、凹部１Ａへのセラミックの粉末
又はウィスカーの充填を行えなくなることから好ましく
ない。
【００１９】第１のＣＶＤ被膜２を形成した後は、この
第１のＣＶＤ被膜２が形成された基体１の表面の凹部１
Ａに、ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末
及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から選ばれる１種
又は２種以上（以下「Ｓｉ系セラミック」と称す。）
と、Ｂ4 Ｃ粉末とを含むセラミックスラリーを含浸させ
た後、乾燥し、該凹部１Ａにセラミックスの充填層（以
下「Ｓｉ−Ｂ充填層」と称す。）３を形成する（図１
（ｃ））。
第１のＣＶＤ被膜２が形成された基体１の表面の凹部１
Ａに、ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末
及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から選ばれる１種
又は２種以上（以下「Ｓｉ系セラミック」と称す。）
と、Ｂ4 Ｃ粉末とを含むセラミックスラリーを含浸させ
た後、乾燥し、該凹部１Ａにセラミックスの充填層（以
下「Ｓｉ−Ｂ充填層」と称す。）３を形成する（図１
（ｃ））。
【００２０】かかる基体１、被膜２及びＳｉ−Ｂ充填層
３とにより部材本体１０が構成される。
３とにより部材本体１０が構成される。
【００２１】このセラミックスラリーとしては、前記Ｓ
ｉ系セラミックとＢ4 Ｃ粉末とをアルコール等の分散媒
に混合分散させたものを用いることができる。このセラ
ミックスラリーのＳｉ系セラミックとＢ4 Ｃ粉末との好
適な混合割合は、Ｓｉ：Ｂ＝１：０．４〜２．５（重量
比）である。
ｉ系セラミックとＢ4 Ｃ粉末とをアルコール等の分散媒
に混合分散させたものを用いることができる。このセラ
ミックスラリーのＳｉ系セラミックとＢ4 Ｃ粉末との好
適な混合割合は、Ｓｉ：Ｂ＝１：０．４〜２．５（重量
比）である。
【００２２】Ｓｉ系セラミックに対するＢ4 Ｃ粉末の割
合が上記範囲より多過ぎても少な過ぎても、後述する酸
化物の緻密なガラス相を形成し得ず、良好な耐酸化性を
得ることができない。なお、セラミックスラリーの原料
として、ウィスカーを用いる場合、その平均径は０．２
〜３０μｍ，平均長さは２０〜２００μｍであることが
好ましい。また、粉末を用いる場合、好ましい平均粒径
は０．２〜１００μｍである。
合が上記範囲より多過ぎても少な過ぎても、後述する酸
化物の緻密なガラス相を形成し得ず、良好な耐酸化性を
得ることができない。なお、セラミックスラリーの原料
として、ウィスカーを用いる場合、その平均径は０．２
〜３０μｍ，平均長さは２０〜２００μｍであることが
好ましい。また、粉末を用いる場合、好ましい平均粒径
は０．２〜１００μｍである。
【００２３】Ｓｉ−Ｂ充填層３を形成した後は、部材本
体１０の外面に（即ち、第１のＣＶＤ被膜２の露出面と
Ｓｉ−Ｂ充填層３の露出面の双方を覆うように）ＣＶＤ
法によりＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２のＣＶＤ被膜４を
形成する。
体１０の外面に（即ち、第１のＣＶＤ被膜２の露出面と
Ｓｉ−Ｂ充填層３の露出面の双方を覆うように）ＣＶＤ
法によりＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２のＣＶＤ被膜４を
形成する。
【００２４】この第２のＣＶＤ被膜４の厚さは１〜２０
μｍ程度とするのが好ましい。この厚さが１μｍ未満で
は、第２のＣＶＤ被膜４を形成することによる良好な耐
酸化性を得ることができず、２０μｍを超える被膜を形
成しても、効果に有意な差異はなく、被膜剥離やコスト
の高騰を招き好ましくない。
μｍ程度とするのが好ましい。この厚さが１μｍ未満で
は、第２のＣＶＤ被膜４を形成することによる良好な耐
酸化性を得ることができず、２０μｍを超える被膜を形
成しても、効果に有意な差異はなく、被膜剥離やコスト
の高騰を招き好ましくない。
【００２５】本発明においては、基体の繊維強化セラミ
ックスを構成するセラミック繊維とＰＣＰから形成され
るセラミックとＣＶＤ被膜のセラミックスとが異なる材
質の場合、これらの材質間の線熱膨張係数との差によ
り、或いは、これらのセラミックスが同材質の場合で
も、基体の強化繊維の異方性等のために、ＣＶＤ被膜に
クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラックが入った
場合でも、本発明においては、後述の作用の項で述べる
ガラス相の形成により、良好な耐酸化性を得ることがで
きる。
ックスを構成するセラミック繊維とＰＣＰから形成され
るセラミックとＣＶＤ被膜のセラミックスとが異なる材
質の場合、これらの材質間の線熱膨張係数との差によ
り、或いは、これらのセラミックスが同材質の場合で
も、基体の強化繊維の異方性等のために、ＣＶＤ被膜に
クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラックが入った
場合でも、本発明においては、後述の作用の項で述べる
ガラス相の形成により、良好な耐酸化性を得ることがで
きる。
【００２６】なお、本発明においては、製造する耐酸化
性部材に高い寸法精度が要求される場合、或いは、表面
粗度を改善する必要がある場合には、下記及び／又は
の処理を行うことが好ましい。
性部材に高い寸法精度が要求される場合、或いは、表面
粗度を改善する必要がある場合には、下記及び／又は
の処理を行うことが好ましい。
【００２７】 前記第１のＣＶＤ被膜２の形成後、こ
の被膜２を表面研磨する。 第２のＣＶＤ被膜４の形成後、この被膜４を表面研
磨する。更に、必要に応じて研磨後、ＳｉＣ又はＳｉ3
Ｎ4 のＣＶＤ被覆を行う。 このようにして製造される本発明の耐酸化性部材は、Ｃ
ＶＤ被膜２，４及びＳｉ−Ｂ充填層３による内部保護効
果で十分な耐酸化性が得られるが、熱応力、その他の何
らかの原因でＣＶＤ被膜２，４にクラック等の欠陥が発
生した場合であっても、Ｓｉ−Ｂ充填層３が内部の基体
１の酸化劣化を確実に防止する。
の被膜２を表面研磨する。 第２のＣＶＤ被膜４の形成後、この被膜４を表面研
磨する。更に、必要に応じて研磨後、ＳｉＣ又はＳｉ3
Ｎ4 のＣＶＤ被覆を行う。 このようにして製造される本発明の耐酸化性部材は、Ｃ
ＶＤ被膜２，４及びＳｉ−Ｂ充填層３による内部保護効
果で十分な耐酸化性が得られるが、熱応力、その他の何
らかの原因でＣＶＤ被膜２，４にクラック等の欠陥が発
生した場合であっても、Ｓｉ−Ｂ充填層３が内部の基体
１の酸化劣化を確実に防止する。
【００２８】即ち、熱応力は特に基体１の凹部１Ａ付近
に集中し易いことから、ＣＶＤ被膜２，４のクラック
は、特に、基体１の凹部１Ａ付近で発生し易いが、図２
に示す如く、第２のＣＶＤ被膜４にクラック５Ａ，５Ｂ
が入り、また、第１のＣＶＤ被膜２にクラック５Ｃが入
り、このクラック５Ａ〜５Ｃの部分から酸素の侵入が起
こった場合であっても、Ｓｉ−Ｂ充填層３がまず酸化さ
れてクラック５Ａ〜５Ｃの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 系ガラス相６が形成される。このＢ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 系ガラス相により、クラック５Ａ〜５Ｃが封止さ
れ、酸素が基体１に達することが防止される。このよう
にして基体１が酸素に接触することが防止されるため、
基体１の酸化劣化が抑制される。
に集中し易いことから、ＣＶＤ被膜２，４のクラック
は、特に、基体１の凹部１Ａ付近で発生し易いが、図２
に示す如く、第２のＣＶＤ被膜４にクラック５Ａ，５Ｂ
が入り、また、第１のＣＶＤ被膜２にクラック５Ｃが入
り、このクラック５Ａ〜５Ｃの部分から酸素の侵入が起
こった場合であっても、Ｓｉ−Ｂ充填層３がまず酸化さ
れてクラック５Ａ〜５Ｃの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 系ガラス相６が形成される。このＢ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 系ガラス相により、クラック５Ａ〜５Ｃが封止さ
れ、酸素が基体１に達することが防止される。このよう
にして基体１が酸素に接触することが防止されるため、
基体１の酸化劣化が抑制される。
【００２９】なお、図示の実施例では、基体１の表面に
第１，２のＣＶＤ被膜２，４を形成したものを示した
が、これらのＣＶＤ被膜のうち、第１のＣＶＤ被膜２は
必ずしも必要とされず、本発明の耐酸化性部材は、図３
の如く、基体１の表面の凹部１Ａに直接Ｓｉ−Ｂ充填層
を形成した後、ＣＶＤ被膜を形成したものであっても良
い。この場合、基体１とＳｉ−Ｂ充填層３とによって部
材本体１０が構成されている。
第１，２のＣＶＤ被膜２，４を形成したものを示した
が、これらのＣＶＤ被膜のうち、第１のＣＶＤ被膜２は
必ずしも必要とされず、本発明の耐酸化性部材は、図３
の如く、基体１の表面の凹部１Ａに直接Ｓｉ−Ｂ充填層
を形成した後、ＣＶＤ被膜を形成したものであっても良
い。この場合、基体１とＳｉ−Ｂ充填層３とによって部
材本体１０が構成されている。
【００３０】この図３の耐酸化性部材においても、前述
と同様にしてＳｉ−Ｂ充填層３が酸化されてＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 系ガラス相を形成することによるクラック封止
効果で、良好な耐酸化性を得ることができる。
と同様にしてＳｉ−Ｂ充填層３が酸化されてＢ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 系ガラス相を形成することによるクラック封止
効果で、良好な耐酸化性を得ることができる。
【００３１】また、図４に示す如く、第１のＣＶＤ被膜
２にクラック１Ｂが発生した場合において、このクラッ
ク１ＢにＳｉ−Ｂ充填層３を形成して第２のＣＶＤ膜４
を形成した場合においても、当該クラック部分に良好な
耐酸化性を得ることができる。
２にクラック１Ｂが発生した場合において、このクラッ
ク１ＢにＳｉ−Ｂ充填層３を形成して第２のＣＶＤ膜４
を形成した場合においても、当該クラック部分に良好な
耐酸化性を得ることができる。
【００３２】
【作用】最外表面のＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 のＣＶＤ被膜
の保護効果で良好な耐酸化性が得られる。このＣＶＤ被
膜は、基体とＣＶＤ被膜との線熱膨張係数の差や基体の
強化繊維の異方性等により、特に、基体の凹部近傍にお
いて、クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラックが
入り、この部分から酸素の侵入が起こった場合であって
も、凹部に形成したＳｉ−Ｂ充填層がまず酸化されてク
ラックの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス
相を形成することにより、クラックを封止し、酸素が基
体に達することを防止する。このため、基体が酸素に接
触することが防止され、基体の酸化劣化が抑制される。
の保護効果で良好な耐酸化性が得られる。このＣＶＤ被
膜は、基体とＣＶＤ被膜との線熱膨張係数の差や基体の
強化繊維の異方性等により、特に、基体の凹部近傍にお
いて、クラックが入り易いが、ＣＶＤ被膜にクラックが
入り、この部分から酸素の侵入が起こった場合であって
も、凹部に形成したＳｉ−Ｂ充填層がまず酸化されてク
ラックの先端部分に緻密なＢ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系ガラス
相を形成することにより、クラックを封止し、酸素が基
体に達することを防止する。このため、基体が酸素に接
触することが防止され、基体の酸化劣化が抑制される。
【００３３】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
【００３４】なお、以下において、用いた繊維強化セラ
ミックスは、セラミック繊維としてＳｉ−Ｃ−Ｏ繊維を
用い、ＰＣＰとしてポリシラザンを用い、セラミック繊
維含有量が５０体積％となるようにＰＣＰを含浸させた
後１３５０℃で１時間焼成する含浸、焼成工程を８回繰
り返し行って得られたＳｉ−Ｃ−Ｏ系繊維強化セラミッ
クスＡと、Ｓｉ3 Ｎ4 系セラミック繊維として高純度窒
化珪素繊維を用い、ＰＣＰとしてポリシラザンを用い、
セラミック繊維含有量が５０体積％となるようにＰＣＰ
を含浸させた後１３５０℃で１時間焼成する含浸、焼成
工程を８回繰り返し行って得られたＳｉ3 Ｎ4 系繊維強
化セラミックスＢと、セラミック繊維としてＳｉ−Ｃ−
Ｔｉ−Ｏ繊維を用い、ＰＣＰとしてポリチタノカルボシ
ランを用い、セラミック繊維含有量が５０体積％となる
ようにＰＣＰを含浸させた後１０００℃で１時間焼成す
る含浸、焼成工程を８回繰り返し行って得られたＳｉ−
Ｃ−Ｔｉ−Ｏ系繊維強化セラミックスＣである。セラミ
ックス繊維としては、いずれも平織布を用いた。
ミックスは、セラミック繊維としてＳｉ−Ｃ−Ｏ繊維を
用い、ＰＣＰとしてポリシラザンを用い、セラミック繊
維含有量が５０体積％となるようにＰＣＰを含浸させた
後１３５０℃で１時間焼成する含浸、焼成工程を８回繰
り返し行って得られたＳｉ−Ｃ−Ｏ系繊維強化セラミッ
クスＡと、Ｓｉ3 Ｎ4 系セラミック繊維として高純度窒
化珪素繊維を用い、ＰＣＰとしてポリシラザンを用い、
セラミック繊維含有量が５０体積％となるようにＰＣＰ
を含浸させた後１３５０℃で１時間焼成する含浸、焼成
工程を８回繰り返し行って得られたＳｉ3 Ｎ4 系繊維強
化セラミックスＢと、セラミック繊維としてＳｉ−Ｃ−
Ｔｉ−Ｏ繊維を用い、ＰＣＰとしてポリチタノカルボシ
ランを用い、セラミック繊維含有量が５０体積％となる
ようにＰＣＰを含浸させた後１０００℃で１時間焼成す
る含浸、焼成工程を８回繰り返し行って得られたＳｉ−
Ｃ−Ｔｉ−Ｏ系繊維強化セラミックスＣである。セラミ
ックス繊維としては、いずれも平織布を用いた。
【００３５】また、ＳｉＣ粉末又はウィスカー、Ｓｉ3
Ｎ4 粉末又はウィスカー、Ｂ4 Ｃ粉末としては、次のよ
うなものを用いた。
Ｎ4 粉末又はウィスカー、Ｂ4 Ｃ粉末としては、次のよ
うなものを用いた。
【００３６】ＳｉＣ粉末：平均粒径２μｍ Ｓｉ3 Ｎ4 粉末：平均粒径１．５μｍ Ｂ4 Ｃ粉末：平均粒径３μｍ ＳｉＣウィスカー：平均長さ１２０μｍ，平均径０．２
５μｍ Ｓｉ3 Ｎ4 ウィスカー：平均長さ１４０μｍ，平均径
０．３５μｍ 実施例１ 繊維強化セラミックスＢの表面にＣＶＤ法により厚さ１
０μｍの第１のＳｉＣ−ＣＶＤ被膜を形成した後、表面
の凹部に下記配合のセラミックスラリーを含浸させ、乾
燥後、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍの第２のＳｉＣ−Ｃ
ＶＤ被膜を形成した。
５μｍ Ｓｉ3 Ｎ4 ウィスカー：平均長さ１４０μｍ，平均径
０．３５μｍ 実施例１ 繊維強化セラミックスＢの表面にＣＶＤ法により厚さ１
０μｍの第１のＳｉＣ−ＣＶＤ被膜を形成した後、表面
の凹部に下記配合のセラミックスラリーを含浸させ、乾
燥後、ＣＶＤ法により厚さ１０μｍの第２のＳｉＣ−Ｃ
ＶＤ被膜を形成した。
【００３７】セラミックスラリー ＳｉＣ粉末：５重量％ Ｂ4 Ｃ粉末：１０重量％ 分散媒（エタノール）：残部 得られた耐酸化性部材について、耐酸化性試験として、
１２５０℃で２００時間、高温の耐酸化性雰囲気（大
気）にさらした後、常温で３点曲げ試験を行い、結果を
表１に示した。
１２５０℃で２００時間、高温の耐酸化性雰囲気（大
気）にさらした後、常温で３点曲げ試験を行い、結果を
表１に示した。
【００３８】比較例１ 実施例１において、耐酸化性被膜を形成せず、繊維強化
セラミックスＢについての耐酸化性試験結果を表１に示
した。
セラミックスＢについての耐酸化性試験結果を表１に示
した。
【００３９】比較例２ 実施例１において、第１のＣＶＤ被膜のみを形成したも
のについて耐酸化性試験を行い、結果を表１に示した。
のについて耐酸化性試験を行い、結果を表１に示した。
【００４０】比較例３ 実施例１において、第１及び第２のＣＶＤ被膜のみを形
成したものについて耐酸化性試験を行い、結果を表１に
示した。
成したものについて耐酸化性試験を行い、結果を表１に
示した。
【００４１】比較例４ 実施例１において、第２のＣＶＤ被膜を形成しなかった
こと以外は同様にして製造した部材について、耐酸化性
試験を行い、結果を表１に示した。
こと以外は同様にして製造した部材について、耐酸化性
試験を行い、結果を表１に示した。
【００４２】実施例２ 実施例１において、第１のＣＶＤ被膜を形成しなかった
こと以外は同様にして製造した部材について、耐酸化性
試験を行い、結果を表１に示した。
こと以外は同様にして製造した部材について、耐酸化性
試験を行い、結果を表１に示した。
【００４３】
【表１】
【００４４】表１より、Ｓｉ−Ｂ充填層及び第２のＣＶ
Ｄ被膜を備える本発明の耐酸化性部材であれば、良好な
耐酸化性が得られ、更に第１のＣＶＤ被膜を形成するこ
とにより、より一層良好な耐酸化性が得られることが明
らかである。
Ｄ被膜を備える本発明の耐酸化性部材であれば、良好な
耐酸化性が得られ、更に第１のＣＶＤ被膜を形成するこ
とにより、より一層良好な耐酸化性が得られることが明
らかである。
【００４５】実施例３〜１０ 表２に示す繊維強化セラミックスに、表２に示す第１の
ＣＶＤ被膜を形成した後、表面の凹部に表２に示す配合
のセラミックスラリーを含浸させ、乾燥後、表２に示す
第２のＣＶＤ被膜を形成した。
ＣＶＤ被膜を形成した後、表面の凹部に表２に示す配合
のセラミックスラリーを含浸させ、乾燥後、表２に示す
第２のＣＶＤ被膜を形成した。
【００４６】各々の耐酸化性部材について、実施例１と
同様にして耐酸化性試験を行い、結果を表２に示した。
同様にして耐酸化性試験を行い、結果を表２に示した。
【００４７】比較例５，６ 繊維強化セラミックスＡ（比較例５）、繊維強化セラミ
ックスＣ（比較例６）について耐酸化性試験を行い、結
果を表２に示した。
ックスＣ（比較例６）について耐酸化性試験を行い、結
果を表２に示した。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の耐酸化性部
材によれば、耐酸化性が改善され、高温酸化雰囲気中で
使用される高強度、高靭性部材として好適な耐酸化性部
材が提供される。
材によれば、耐酸化性が改善され、高温酸化雰囲気中で
使用される高強度、高靭性部材として好適な耐酸化性部
材が提供される。
【００５０】請求項２の耐酸化性部材によれば、より一
層優れた耐酸化性の改善効果が得られる。
層優れた耐酸化性の改善効果が得られる。
【００５１】このような本発明の耐酸化性部材は、請求
項３又は４の方法により、容易かつ効率的に製造するこ
とができる。
項３又は４の方法により、容易かつ効率的に製造するこ
とができる。
【図１】本発明の耐酸化性部材の製造手順の一実施例を
示す表面の模式的な断面図である。
示す表面の模式的な断面図である。
【図２】本発明の耐酸化性部材による酸化劣化防止の作
用機構を説明する表面の模式的な断面図である。
用機構を説明する表面の模式的な断面図である。
【図３】別の実施例に係る耐酸化性部材の表面の模式的
な断面図である。
な断面図である。
【符号の説明】 １ 基体 １Ａ 凹部 ２ 第１のＣＶＤ被膜 ３ Ｓｉ−Ｂ充填層 ４ 第２のＣＶＤ被膜 １０ 部材本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 健藏 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に多数の凹部を有する繊維強化セラ
ミックスよりなる基体と、該凹部に充填された、Ｓｉ及
びＢを含んだ、セラミックの粉末及び／又はウィスカー
とからなる部材本体；並びに該部材本体の外面に形成さ
れたＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の化学気相蒸着被膜；を備え
ることを特徴とする耐酸化性部材。 - 【請求項２】 表面に多数の凹部を有する繊維強化セラ
ミックスよりなる基体と、該凹部内面を含めて該基体の
露出面のすべてに形成されたＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第
１の化学気相蒸着被膜と、内面に該第１の化学気相蒸着
被膜が形成された該凹部に充填された、Ｓｉ及びＢを含
んだ、セラミックの粉末及び／又はウィスカーとからな
る部材本体；並びに該部材本体の外面に形成されたＳｉ
Ｃ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２の化学気相蒸着被膜；を備える
ことを特徴とする耐酸化性部材。 - 【請求項３】 請求項１に記載の耐酸化性部材を製造す
る方法であって、前記基体の凹部に、ＳｉＣ粉末、Ｓｉ
Ｃウィスカー、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカ
ーよりなる群から選ばれる１種又は２種以上とＢ4 Ｃ粉
末とを含むスラリーを含浸させて乾燥した後、化学気相
蒸着法によりＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の被膜を形成するこ
とを特徴とする耐酸化性部材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の耐酸化性部材を製造す
る方法であって、前記基体の表面に化学気相蒸着法によ
り、ＳｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第１の被膜を形成した後、
該基体の凹部に、ＳｉＣ粉末、ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ
3 Ｎ4 粉末及びＳｉ3 Ｎ4 ウィスカーよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上とＢ4 Ｃ粉末とを含むスラリー
を含浸させて乾燥し、次いで、化学気相蒸着法によりＳ
ｉＣ又はＳｉ3 Ｎ4 の第２の被膜を形成することを特徴
とする耐酸化性部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7071500A JPH08268783A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 耐酸化性部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7071500A JPH08268783A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 耐酸化性部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08268783A true JPH08268783A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=13462466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7071500A Pending JPH08268783A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 耐酸化性部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08268783A (ja) |
-
1995
- 1995-03-29 JP JP7071500A patent/JPH08268783A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040824 |