JPH09504263A - コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基材（１０）を容器（１２）内に配置して加熱し、基材の露出表面におけるより、基材の露出表面から離れた部分においてより高い温度を基材が有するようにする。含浸すべき物質の前駆体を構成する反応気体は、容器に導入され、その物質の生成はより高い温度にある基材の部分において促進される。含浸プロセスの最初および少なくともその主要部分の間、基材の露出表面から離れた基材の部分は付着最低温度より高い状態で、基材の露出表面を含浸すべき物質を付着させるのに必要な反応気体の最低温度より高くない値に維持するように、基材加熱をコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】 コントロールした表面温度における多孔質基材への物質の蒸気相化学浸透方法 本発明は物質を多孔質基材内にしみ込ませる化学的蒸気浸透法（ＣＶＩ、chem ical vapor infiltration）に関する。 本発明の応用分野は、特に、マトリックスがしみ込んだ（または高密度化され た）繊維質基材、または「プレフォーム（preform）」を有して成る複合材料で つくられる部品を製造する分野である。この適用分野では、繊維を相互に結合し て基材内で最初は空いている細孔内を満たすために、化学的蒸気浸透を用いて基 材繊維上およびその空間内にマトリックス構成材料の付着物（または堆積物、de posit）を形成する。化学的蒸気浸透は、また、部分的には他の方法、例えば基 材に液体前駆体をマトリックス構成材料として含浸させ、その後、通常は熱処理 で、前駆体を転換する液体プロセスで、行われる含浸（または高密度化、densif ication）を仕上げるためにも使用できる。 化学的蒸気浸透を行うために繊維質基材を容器に入れ、反応気体を容器に導入 する。所定の温度、圧力条件下で気体は基材内に拡散し、繊維と接触して反応ま たは分解する成分によりマトリックス材料の付着物を形成する。 気体の成分は生成するマトリックスにより選ばれる。ＣＶＩ法で熱分解炭素ま たは「パイロカーボン(pyrocarbon)」、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）、窒 化ホウ素または耐熱性酸化物等のセラミックからマトリックスを形成することは 周知である。 ＣＩＶ法には恒温恒圧法(constant temperature and constant pressure meth od)、圧力勾配法(pressure gradient method)、温度勾配法（temperature gradi ent method）などいくつかのタイプがある。 恒温恒圧法では含浸する基材を等温容器中に入れる。加熱は、例えば容器を取 り巻くグラファイト蓄熱体またはコアおよび誘導コイルで取り巻かれたそれ自体 （容器）により行われる。基本的には容器からの輻射によりエネルギーが基材に 与えられる。コイルの電流を調節することにより容器内の温度を所望の値に制御 し、一方、容器を真空源に接続して気体を容器内に導入する割合を調節して圧力 を制御する。マトリックス材料は基材内、およびその表面に付着する。気体と接 触して直ちに生じる付着物の塊が基材表面上にできないように、付着物を形成す るに必要な値よりわずかに大きい値を持つように温度と圧力を選ぶが、それは付 着物の塊が表面の孔を速やかに閉鎖し、そのために基材内部で行われる含浸を妨 げるようになるからである。 それにもかかわらず、表面細孔がしだいに閉じて、それにより、基材のコア内 部で含浸が完結する前に含浸が停止することが避けられない。従って、細孔の列 を再開し含浸を継続するように、機械的加工により表皮（表面クラスト（crust ）部分）を取り除くことが必要である。一個のピース（または部品）につき、所 定の含浸を達成する前に数回の中間表皮除去操作が必要な場合がある。 浸透条件を正確に制御することにより、所定の品質のマトリックスを再現性の ある方法で得ることができる。また様々な形状の複数のピースを、同一容器内で 同時に含浸できるという主な利点がある。 これらの利点は工業的規模での使用を正当化するにもかかわらず、恒温恒圧法 は特に厚さが大きい複合ピースを製造する場合、時間が長くコストが高いという 欠点がある。高密度化（または含浸）には堆積（または付着）がゆっくり行われ ることが必要であり、長時間のサイクルが必要である。さらに表皮除去のための 中間加工操作は材料のロスをもたらし、コストを増やし、浸透と表皮除去のくり 返しが全製造期間を長くして製造コストを増大させる。最後に、とくに厚さが大 きいピースではその中にかなりの高密度化の勾配が残ることが避けられず、ピー スの深い内部では、その表面より高密度化の度合いがかなり低くなる。 圧力勾配法はプレフォームの中を通る気体の強制流を用いる。強制流はピース を横切る圧力差をもたらす。 特製の気体輸送システムが必要であるに加えて、圧力勾配法は恒温恒圧法と同 じ制約の一つを受ける。気体に対する細孔の透過性は、気体流入口に向いた側で 形成されるより多くの付着物によって急速に減少する。高密度化の継続を可能に するためには、そこからクラストを定期的に除去することが必要である。 さらに、その方法は特に単純で限られた形状の基材にのみ適用でき、個々のピ ースに特製の気体供給・循環装置が必要である。 温度勾配法は、基材の露出した表面付近の温度が、表面から遠い内部の温度よ り低くなるように、基材を不均一に加熱することに存する。付着反応は熱で活性 化されるので、付着速度もしくはマトリックス成長は温度と共に増加する。その 結果、基材内部のより熱い部分で、基材の露出した表面のより冷たい部分よりも 含浸（高密度化）が進行する。これが本発明が関する浸透法のタイプである。 温度勾配を用いるＣＶＩ装置はＷ．Ｖ．コトレンスキ（W．V．Kotlensky）に より、「多孔性基材のＣＶＤ炭素浸透に関するレビュー(A review of CVD carb on infiltration of porous substrate)」のタイトルで、カリフォルニア州アナ ハイム（Anaheim）で１９７１年４月２１〜２３日に行われた「第１６回ＳＡＭ ＰＥシンポジウム（16th National SAMPE Symposium)」に発表され(２５７〜２ ６５頁)、Ｐ．Ｌ．ウォーカー（P．L．Walker）による「炭素の物理と化学（Che mistry and physics of carbon)、アメリカ合衆国、第９巻、１９８〜１９９頁 」に記載されている。 高密度化される基材は内面を介してグラファイトコアに対して適用される。基 材とコアは容器の内部に受容される。誘導コイルが容器を取り巻いている。気体 は容器の基底部から導入され、上部に向かって流れる。 コアはコイルとの電磁カップリング（または電磁的接続、electromagnetic co upling）により加熱され、次いで、コアはそれと接触している基材を加熱する。 コアに接触する内側面と循環気体による対流および輻射による熱損失のために形 成されるより低い温度の露出外側面との間で基材にわたって温度勾配が形成され る。 温度勾配の程度は、基材の熱伝導率の関数である。上述のＷ．Ｖ．コトレンス キの論文の第２６０頁第２欄を引用すると、次のような温度が与えられてる：コ アについては約１５００℃および１６５０℃、温度勾配についてはそれぞれ５１ ０℃および５６５℃。これは、基材の表面温度が約９９０℃または１０８５℃と いうことになる。この温度は、その論文において考慮されているカーボン前駆体 を構成するメタンまたは他の炭化水素から熱分解カーボンが付着（または析出） するのに必要な最低温度より十分に高い。また、その論文の同じ部分には、基材 は低密度であり、誘導コイルとのカップリング（接触）に不十分であるので、誘 導により基材自体は直接加熱されないことにも着目すべきである。 温度勾配を用いるもう１つのＣＶＩ技術がＪ．Ｊ．ゲブハルト（Gebhardt）ら により、石油由来炭素ＡＣＳシリーズ(Petro1eum derived carbons ACS Series) No．216／73に公表された「熱分解浸透法による炭素−炭素複合材料形成(Form a tion of carbon-carbon composite materials by pyrolitic infiltration)」の 表題の論文に記載されている。 その場合、高密度化する基材は７つの異なった方向を向いた相互にからみ合う グラファイト繊維（intermeshed graphite fibers）の束で構成されている。基 材は容器の内部に吊るされ、気体はその基底部から導入される。グラファイト繊 維は電気を充分に通すので、容器を取り巻く誘導コイルとの直接カップリングに より基材を加熱することができる。 基材の外側面は輻射と容器を通る気体の上昇流れで冷却されるので、基材の最 も熱いゾーンはその内部にある。最も熱い内部から始まって、ｃｍあたり数℃の 温度勾配が得られる。 充分な温度勾配を維持するために、表面を冷却するように気体は高速で流れ、 また、基材の限られたゾーンを加熱するために誘導コイルは数回の巻き数に制限 されているが、それにより誘導電磁場内に位置する基材部分とその電磁場の外側 に位置する基材部分との間にも温度勾配ができる。基材全体の高密度化は、基材 を容器内でコイル軸に平行に移動させることにより達成される。このような制約 は、工業化することが困難であるため、この方法が限られた用途しかないことを 意味する。 本発明の目的は、温度勾配を形成した多孔質基材に熱分解カーボンを含浸させ るＣＶＩ方法を提供することである。本発明の特定の目的は、温度勾配の効果を 更に改善して、それにより、基材の露出表面から離れた基材の内側部分における 熱分解カーボンの付着（または析出）を促進することである。 本発明によれば、この目的は、浸透プロセスの開始時および浸透方法の少なく とも主要部分の間、基材の露出表面の温度を、含浸すべき物質を反応気体が付着 する最低温度より高くない値に維持する一方、基材の露出表面から離れた基材の 部分が最低付着温度より高い温度であるように、基材の加熱をコントロールする 方法により解決される。 この基材は、基材の表面と加熱体との間の接触によって、加熱体と接触してい る基材表面と露出表面との間で基材内で温度勾配を形成するようにして、加熱で きる。この加熱体は、コア、例えばグラファイトコアにより構成してよく、これ は、容器の外部に配置された誘導コイルに電磁的に接続（カップリング）される 。 基材が導電性材料でできている場合、容器の外部に配置された誘導コイルとの 直接電磁カップリングにより基材を加熱することが可能である。 基材の表面温度は、例えば、センサーにより露出表面の温度を測定し、所望の 値の測定温度に制御するように加熱をコントロールすることにより、調節する。 加熱を誘導により実施する場合、誘導コイルを流れる電流をコントロールするこ とにより加熱を調節できる。 上述のように、ＣＶＩプロセスの間、含浸物質の付着は、気体の分解から、ま たは気体の成分の１つの分解から、あるいは気体の成分の間の反応から生じる。 付着（または析出）は、熱により活性化されるプロセスであり、付着速度は温 度と共に増加する。 反応気体の場合、付着が生じ始める最低温度が存在する。この最低付着温度は 、容器内の圧力の関数であり得る。 目安として、プロパンを含む気体から熱分解カーボンを付着させる場合、付着 の最低温度は約８７０℃に等しい。 メチルトリクロロシラン（ＭＴＳ）および水素を含んで成る気体から炭化ケイ 素を付着させるには、最低付着温度は約７００℃に等しい。 最低付着温度を越えないように基材の表面温度をコントロールすることは、基 材内の高密度化に好ましい。そのようなコントロールにより、表面付着物が余り にも迅速に形成されるのが防止される。それは、そのような付着物が細孔を閉じ て基材内の深い部分で生じる高密度化を阻害するからである。更に、温度勾配の 存在は、基材の露出表面から離れた基材の部分が付着に必要である最低温度より 高い温度にあり、従って、付着が基材内で優先的に生じることを意味する。 浸透プロセスの間、基材の高密度化は、露出表面に向かって進行する。高密度 化プロセスの終わり近くでは、表面の細孔の早期の閉鎖により基材の深い部分に おける高密度化が阻害される危険が減少するようになる。それが、浸透プロセス の開始時およびその主要部分の間、基材の表面を付着に必要な最低温度より高く ない温度に維持することを考慮する理由であり、付着に必要な最低温度より少し 高い値に基材表面の温度を上げることにより高密度化を終了する。 本発明の方法の実施を以下に例により説明するが、これは限定的なものではな い。 添付図面を参照すると、 図１は、本発明の方法を実施できる装置の非常に模式的な図である。 図２は、本発明の方法により高密度化されるパーツ内における温度勾配および 密度勾配が時間によってどのように変化するのかを示すグラフである。 図３は、本発明の方法の別の実施を示す非常に模式的な部分図である。 図１の装置において、高密度化すべき基材１０は容器１２の内部に収容される 。この例では、基材１０は矩形の子午線断面を有する環状筒形形態の繊維質構造 物である。この基材は、容器を包囲する誘導コイル１４からの直接電磁カップリ ングにより加熱される。この基材１０およびコイル１４は同軸である。 コイル１４は、基材１０の長さに等しいか、それより大きい長さで軸方向に延 在し、その結果、基材は、その全体がコイル１４により形成される電磁場の中に 位置する。 基材１０の繊維上の所望の付着物を生成するのに適当な気体は、容器１２頂部 に導入される。例を示すと、気体は、ボンベ２０、２２および２４のようなそれ ぞれの供給源から注入バルブ３０、３２および３４を介して供給される数種類の 気体の混合物から成る。 化学的蒸気浸透プロセスの間、気体状反応生成物（反応気体からの残留物を含 む）は容器１２の底部から取り出される。この取り出しは、バルブ３６を開いて 、望ましくない気体種を捕捉して周辺媒体に行かないようにするように機能する 液体窒素のトラップ４４を介して容器を真空ポン４２とつなぐことにより実施す る。 バルブ３０、３２、３４および３６は、コントローラー４０により調節される 。このコントローラーは、センサー２８により発っせられ、容器１２内の圧力を 示す信号を受け取り、バルブ３６をコントロールして、気体が導入される前に、 容器１２内で所定の圧力を達成する。 コントローラー４０は、センサー３８により送られ、また、容器内で気体流に さらされる基材の表面の１つの近傍における基材１０の温度を代表する信号も受 け取る。例示すると、センサー３８は基材１０の周状表面と接触して配置された 熱電対である。 コントローラー４０は、誘導コイル１４を通過する電流をコントロールして、 基材の露出表面の温度を、付着物が気体から得られる最低温度より高くない値に 維持する。この最低温度は容器の内側の圧力の関数であり得る。この場合、コン トローラー４０は、センサー２８により測定される圧力の関数として、また、気 体混合物の関数として、基材の表面温度に引用する値を決定するようにプログラ ムされているのが有利である。基材の露出表面の温度Ｔ_Sは、Ｔ_D−５０℃≦Ｔ_S ≦Ｔ_D（式中、Ｔ_Dは付着が起こる最低温度である）となるように値を制御するの が好ましい。 基材１０は、導電性の繊維から作られる。コイル１４との直接カップリングに より加熱するのに適当となるように、基材は、電気抵抗率および熱伝導率特性を 有するのが好ましい。 基材１０に特に適当な構造物の種類は、カーボンまたはグラファイト繊維の縫 い付け構造物である。 そのような３次元構造物の製造方法は、文献（フランス国特許出願）ＦＲ−Ａ −２ ５８４ １０７に記載されている。電気抵抗率および熱伝導率の望ましい性 質は、本願と同日に出願した本願出願人による特許出願（発明の名称「温度勾配 を形成した繊維質基材内における物質の化学的蒸気浸透法」）に記載されており 、本明細書においてこれを引用する。要約すると、半径方向状電気抵抗率は好ま しくは１ｍΩ／cm〜２０ｍΩ／cmの範囲にあり、半径方向電気抵抗率と円周方向 電気抵抗率の間の比率が好ましくは１.３より小さくなく、半径方向熱伝導率は 好ましくは０.１Ｗ／ｍ°Ｋ〜２０Ｗ／ｍ°Ｋの間にあり、半径方向熱伝導率と 円周方向熱伝導率の間の比率が好ましくは０.９より大きくない。これらの性質 は繊維体積割合、即ち、繊維で実際に占められた基材の見かけ容積のパーセンテ ージは２０％より小さくない。 基材は誘導電流によるジュール（Joule）効果のために誘導で加熱され、この 様な電流は表面に集中する（表皮効果）ことはよく知られている。誘導コイルを 作動する電流の周波数が増加すると、表面におけるこの集中の減少は顕著になる 。 表皮効果にもかかわらず、適当な周波数を選び、輻射と対流（気体流）で冷却 される基材の表面を考慮することにより、基材内で温度勾配を形成することがで きる。 明らかに、最も適当な周波数は、基材を構成する繊維の種類、基材の厚さ、そ の電気抵抗率および熱伝導率等々、いくつかのパラメーターに依存する。 目安としては、上記の様に得られた炭素繊維の縫い付け基材に対して、基材の 繊維容積率と基材の厚さに応じて最適周波数は約１００Ｈz〜約３０００Ｈzの範 囲にある。 図１に示された例では基材１０は直円筒形である。本発明の方法は他の形状の 基材、特に断面が円でない筒状基材または非筒形軸対称基材を用いて実施でき、 誘導コイルの形状は、それに応じて適合させることができる。 実施例 スラスター（姿勢制御ロケット）・ノズル・スロート（thruster nozzle thro at）を製造する目的で、外側直径１１００ｍｍ、厚さ１３０ｍｍ、高さ１００ｍ ｍの環状筒形状のカーボン−カーボン複合材料のピースを以下のようにして製造 した： 製造すべきピースの寸法に対応する寸法を有する繊維質基材またはプリフォー ム（preform）を、カーボン前駆体を構成する予備酸化された（pre-oxidized） ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維の布により構成される２次元繊維製品から 形成した。プリフォームの内径に対応する直径を有するマンドレル上にこの布を 巻き付けて重なった層とした。 それぞれの新しい層を下に位置する繊維製品に縫い付けた。この目的のために 、プライの幅より小さくない距離にわたって軸方向に延びるニードル・ボード（ 針板）を使用したが、この幅は、製造すべきプリフォームの高さ（１００ｍｍ） に等しい幅であった。巻き付けを行いながら、縫い付けを実施し、数層の縫い付 け層の厚さに等しい一定の深さでそれぞれの新しい層を縫い付けた。プリフォー ム（preform）の所望の厚さ（この例では１３０ｍｍ）に達した場合、通常の方 法で仕上げ縫い付けを行い、プリフォームにわたって一定の縫い付け密度とした 。縫い付けは、予備酸化ＰＡＮをカーボンに転換する熱処理の後で、プリフォー ムの繊維体積割合が２８％となるような密度で実施した。カーボン繊維に直接縫 い付けると破壊されるので、縫い付けは通常の方法でカーボン前駆体状態にある 繊維について実施したことに着目すべきである。 図１に示す種類の装置により熱分解カーボンマトリックスによりプリフォーム を高密度化した。メタンおよびプロパンの混合物から成る気体から熱分解マトリ ックスを得た。最低付着温度ＴD、この場合ではプロパンが分解を始める温度は 、容器１２内で１１トールの圧力の場合８７０℃であった。 コイル１４との直接電磁カップリングによりプリフォームを加熱し、コイルを １５０Ｈｚの周波数で電流を流した。高密度化の少なくとも初めの間、プリフォ ームの外側表面の温度Ｔ_Sを、８２０℃≦Ｔ_S≦８７０℃となるような値に維持す るようにコントロールした。 最初に、電流をコントロールしてプリフォームの壁の外側表面の温度を約８３ ０℃に維持した。 プリフォームの厚さ方向にわたる（半径方向の）温度分布を高密度化の最初（ Ｔ₁＝０）に測定し、同様に、このプリフォームが示す初期密度分布を測定し た（図２の曲線Ｔ１および図２の曲線Ｄ１）。 次に、外側壁の温度を１５０時間のｔ₂の間、最初の値に制御することにより 部分的高密度化を実施した。得られた密度分布をＤ２により示す。 次に、（外側直径の）外側壁の温度を８５０〜９００℃の値に維持しながら、 温度プロフィールＴ３（図２）を適用して高密度化を継続した。４００時間の高 密度化後、プロフィールＴ４および密度分布Ｄ３が測定された。複合体パーツに 関して１.６５ｇ／ｃｍ³の平均密度が得られた。 本発明の方法は、中間の機械的操作を使用しないで、ほぼ均一な高密度化を達 成することを可能にする。得られた複合体パーツの平均密度は１.６５ｇ／ｃｍ³ であった。 上述の例では、メタンおよびプロパンの混合物から成る気体から熱分解カーボ ンマトリックスを形成することを意図していた。より一般的には、気体中のカー ボン前駆体は、少なくとも１つの飽和炭化水素、例えばアルカン、アルケン、ア ルキン、アルキルまたはこれらの混合物により構成されていてよい。 更に、熱分解カーボンの気体状前駆体と組み合わせて水素を含む気体を使用す るのが有利である。 本出願と同日に出願された本出願人による特許出願（発明の名称：温度勾配を 形成した多孔質基材内に熱分解炭素マトリックスを浸透させるＣＩＶ方法）に記 載されているように、水素は、約１２３０℃以下の温度にて熱分解カーボンを付 着する反応を抑制する性質および約１２３０℃以上の温度の場合は、付着を活性 化する性質を有する。基材の最も熱い内側部分の温度が１２３０℃より高く、露 出表面に近い基材の部分の温度は１２３０℃より低くなるように、基材内で温度 勾配を形成する。熱分解カーボンが付着する速度に与える温度勾配の影響は、基 材内の水素により増幅され、一方、露出表面の近傍においてはそのために減少す る。従って、水素は均一な高密度化を得るのに寄与する。 本発明の方法の別の実施形態を図３に示すが、これは、ＣＶＩ装置の部分図で ある。図１および図３の実施に共通する要素は同じ引用番号で示しており、説明 は再度行わない。 図３の態様は、基材１０が誘導コイル１４との直接カップリングにより加熱さ れないで、環状基材１０を係合する中実のグラファイトコア１８と接触すること により加熱される点で、図１の態様とは異なる。 電磁カップリングは、誘導コイル１４とコア１８との間で本質的に生じる。従 って、コア１８と接触するより熱い内側表面と温度がコントロールされるより低 い温度の露出外側表面との間で基材１０にわたって温度勾配が形成される。 この態様は、直接誘導による加熱ができないような性質を本来的に有する基材 の場合に特に適当である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１０月２０日 【補正内容】 請求の範囲 １．多孔質基材内に物質を含浸させるＣＶＩ方法であって、 基材を容器内に配置する工程、 基材は、容器の外側に配置された誘導コイルに電流を流すことにより加熱され 、また、基材は、その露出表面からより離れた部分において、該表面におけるよ り高い温度を有するように温度勾配を内部に形成するように、基材を加熱する工 程、および 含浸すべき物質の前駆体を構成する反応気体を容器に導入し、含浸すべき物質 の生成が基材のより高い温度の部分において促進される工程 を含んで成り、 含浸プロセスの開始時および少なくともその主要部分の間、センサーにより露 出表面における基材の温度を測定し、基材の露出表面の温度を、含浸すべき物質 を反応気体が付着させるのに必要な最低温度より大きくない温度に保持し、他方 、基材の露出表面から遠い基材の部分は付着の最低温度より高い状態にあるよう に、誘導コイルへの電流をコントロールすることを特徴とする方法。 ２．基材の露出表面の温度Ｔ₅は、Ｔ_D−５０℃≦Ｔ_S≦Ｔ_D（Ｔ_Dは最低付着温 度）となるような値に維持される請求の範囲第１項記載の方法。 ３．基材の表面と加熱体との間の接触により基材を加熱し、加熱体と接触する 基材の表面と基材の露出表面との間で、基材内で温度勾配を形成するようにする 請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４．加熱体は、容器の外側に位置する誘導コイルと電磁的にカップリングされ たコアである請求の範囲第３項記載の方法。 ５．基材は、導電性材料で作られ、容器の外側に位置する誘導コイルとの直接 的な電磁的カップリングにより加熱される請求の範囲第１項または第２項記載の 方法。 ６．少なくとも１つの飽和または不飽和炭化水素を含む反応気体から熱分解カ ーボンを化学的に蒸気含浸する請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法で あって、反応気体が更に水素を含み、基材の内部で１２３０℃の両側にわたる温 度勾配を形成することを特徴とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドンブリデ、ジャン−リュック フランス エフ―33520 ブルージュ、リ ュ・デ・クレッソニエル 10番 (72)発明者 ボンデュー、ジレ フランス エフ―33127 サン・ジャン・ ディラック、アレー・デュ・ジョリ・ボア 84番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多孔質基材内に物質を含浸させるＣＶＩ方法であって、 基材を容器内に配置する工程、 基材は、その露出表面からより離れた部分において、該表面におけるより高い 温度を有するように温度勾配を内部に形成するように、基材を加熱する工程、お よび 含浸すべき物質の前駆体を構成する反応気体を容器に導入し、含浸すべき物質 の生成が基材のより高い温度の部分において促進される工程 を含んで成り、 含浸プロセスの開始時および少なくともその主要部分の間、基材の露出表面の 温度を、含浸すべき物質を反応気体が付着させる最低温度より大きくない温度に 保持し、他方、基材の露出表面から遠い基材の部分は付着の最低温度より高い状 態にあるように、基材加熱をコントロールすることを特徴とする方法。 ２．基材の表面と加熱体との間の接触により基材を加熱し、加熱体と接触する 基材の表面と基材の露出表面との間で、基材内で温度勾配を形成するようにする 請求の範囲第１項記載の方法。 ３．加熱体は、容器の外側に位置する誘導コイルと電磁的にカップリングされ たコアである請求の範囲第２項記載の方法。 ４．基材は、導電性材料で作られ、容器の外側に位置する誘導コイルとの直接 的な電磁的カップリングにより加熱される請求の範囲第１項記載の方法。 ５．基材の露出表面における基材温度をセンサーにより測定し、誘導コイルに 供給する電源電流をコントロールすることにより実質的に一定の値に維持する請 求の範囲第３項または第４項記載の方法。 ６．基材の露出表面の温度Ｔ_Sは、Ｔ_D−５０℃≦Ｔ_S≦Ｔ_D（Ｔ_Dは最低付着温 度）となるような値に維持される請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法 。 ７．少なくとも１つの飽和または不飽和炭化水素を含む反応気体から熱分解カ ーボンを化学的に蒸気含浸する請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の方法で あって、反応気体が更に水素を含み、基材の内部で１２３０℃の両側にわたる温 度勾配を形成することを特徴とする方法。