JPH06345570A - 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法 - Google Patents
耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法Info
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- JPH06345570A JPH06345570A JP5160231A JP16023193A JPH06345570A JP H06345570 A JPH06345570 A JP H06345570A JP 5160231 A JP5160231 A JP 5160231A JP 16023193 A JP16023193 A JP 16023193A JP H06345570 A JPH06345570 A JP H06345570A
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Classifications
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 2000℃の酸化雰囲気下において安定した酸化
抵抗性を示す耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材（炭素繊維強化炭素
複合材）の製造方法を提供する。 【構成】 (1) Ｃ／Ｃ複合基材の表面を加熱しながらＨ
ｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを接触させてコンバージョン
法により傾斜機能組織のＨｆＣ被膜を形成する第１被覆
工程、(2) ＨｆＣｌ4 、ＣＨ4 、Ｈ2 の混合ガスを用い
てＣＶＤまたはパルスＣＶＩ法によりＨｆＣ被膜を形成
する第２被覆工程、(3)1000 〜1300℃の温度に加熱して
ＨｆＣ被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる酸化処理
工程を順次に施す。
抵抗性を示す耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材（炭素繊維強化炭素
複合材）の製造方法を提供する。 【構成】 (1) Ｃ／Ｃ複合基材の表面を加熱しながらＨ
ｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを接触させてコンバージョン
法により傾斜機能組織のＨｆＣ被膜を形成する第１被覆
工程、(2) ＨｆＣｌ4 、ＣＨ4 、Ｈ2 の混合ガスを用い
てＣＶＤまたはパルスＣＶＩ法によりＨｆＣ被膜を形成
する第２被覆工程、(3)1000 〜1300℃の温度に加熱して
ＨｆＣ被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる酸化処理
工程を順次に施す。
Description
【０００１】
【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発揮する耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材
（炭素繊維強化炭素複合材）の製造方法に関する。
いて優れた酸化抵抗性を発揮する耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材
（炭素繊維強化炭素複合材）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃ／Ｃ複合材は、卓越した比強度、比弾
性率を有するうえに高度の耐熱性および化学的安定性を
備えているため、航空宇宙用をはじめ多くの分野で構造
材料として有用されている。ところが、この材料には易
酸化性という炭素材固有の材質的な欠点があり、これが
汎用性を阻害する最大のネックとなっている。このため
Ｃ／Ｃ複合材の表面に各種セラミック質の耐酸化性被覆
を施して改質化する試みが盛んにおこなわれている。例
えば、これまでＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 などのセラミック系物質で被覆処理する方法が提案
されているが、このうち最も実用性の高い耐酸化層はＳ
ｉＣ被膜である。
性率を有するうえに高度の耐熱性および化学的安定性を
備えているため、航空宇宙用をはじめ多くの分野で構造
材料として有用されている。ところが、この材料には易
酸化性という炭素材固有の材質的な欠点があり、これが
汎用性を阻害する最大のネックとなっている。このため
Ｃ／Ｃ複合材の表面に各種セラミック質の耐酸化性被覆
を施して改質化する試みが盛んにおこなわれている。例
えば、これまでＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＣ、Ｓｉ3
Ｎ4 などのセラミック系物質で被覆処理する方法が提案
されているが、このうち最も実用性の高い耐酸化層はＳ
ｉＣ被膜である。
【０００３】従来、Ｃ／Ｃ複合基材の表面にＳｉＣの被
覆を形成する方法として、気相反応により生成するＳｉ
Ｃを直接沈着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、
基材の炭素を反応源に利用して珪素成分と反応させるこ
とによりＳｉＣに転化させるコンバージョン法が知られ
ているが、それぞれに長短がある。すなわち、ＣＶＤ法
を適用して形成したＳｉＣ被覆層は、基材との界面が明
確に分離している関係で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起こり易く、高温域での十分
な耐酸化性は望めない。これに対し、コンバージョン法
による場合には基材の表層部が連続的にＳｉＣ層に転化
する傾斜機能組織となるため界面剥離を生じることはな
いが、ＣＶＤ法に比べて緻密性に劣るうえ、反応時、被
覆層に微小なクラックが発生する難点がある。
覆を形成する方法として、気相反応により生成するＳｉ
Ｃを直接沈着させるＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）と、
基材の炭素を反応源に利用して珪素成分と反応させるこ
とによりＳｉＣに転化させるコンバージョン法が知られ
ているが、それぞれに長短がある。すなわち、ＣＶＤ法
を適用して形成したＳｉＣ被覆層は、基材との界面が明
確に分離している関係で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起こり易く、高温域での十分
な耐酸化性は望めない。これに対し、コンバージョン法
による場合には基材の表層部が連続的にＳｉＣ層に転化
する傾斜機能組織となるため界面剥離を生じることはな
いが、ＣＶＤ法に比べて緻密性に劣るうえ、反応時、被
覆層に微小なクラックが発生する難点がある。
【０００４】このような問題点の解消を図る手段とし
て、Ｃ／Ｃ複合基材面にＳｉＯガスの接触によるコンバ
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被覆層を形成する耐酸化処理法
（特開平４−12078 号公報) 、更にこれを改良して第２
のＳｉＣ被覆層を減圧加熱下でハロゲン化有機珪素化合
物を基材組織に間欠的に充填して還元熱分解させるパル
スＣＶＩ法を用いて形成する耐酸化処理法（特開平４−
42878 号公報) など、ＳｉＣの複合被覆を対象とするＣ
／Ｃ複合材の耐酸化方法については本出願人によって数
多く提案されている。
て、Ｃ／Ｃ複合基材面にＳｉＯガスの接触によるコンバ
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被覆層を形成する耐酸化処理法
（特開平４−12078 号公報) 、更にこれを改良して第２
のＳｉＣ被覆層を減圧加熱下でハロゲン化有機珪素化合
物を基材組織に間欠的に充填して還元熱分解させるパル
スＣＶＩ法を用いて形成する耐酸化処理法（特開平４−
42878 号公報) など、ＳｉＣの複合被覆を対象とするＣ
／Ｃ複合材の耐酸化方法については本出願人によって数
多く提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した複合層系のＳ
ｉＣ被膜を施したＣ／Ｃ複合材は、苛酷な高温酸化雰囲
気に対しても十分安定な耐酸化性を発揮するが、形成さ
れたＳｉＣ被膜の耐熱度は１６００〜１７００℃が限界
で、それ以上の高温度環境ではＳｉＣが酸化して生じた
ＳｉＯ2 が徐々に昇華してＳｉＣ被膜が消失する現象が
発生する。
ｉＣ被膜を施したＣ／Ｃ複合材は、苛酷な高温酸化雰囲
気に対しても十分安定な耐酸化性を発揮するが、形成さ
れたＳｉＣ被膜の耐熱度は１６００〜１７００℃が限界
で、それ以上の高温度環境ではＳｉＣが酸化して生じた
ＳｉＯ2 が徐々に昇華してＳｉＣ被膜が消失する現象が
発生する。
【０００６】近時、Ｃ／Ｃ複合材に対する耐酸化性の要
求はますます高度化しており、１７００℃を越える温度
域での安定した耐酸化性能の付与が大きな開発課題とな
っている。本発明者らはこの課題を解決するため鋭意研
究を重ねた結果、Ｃ／Ｃ複合材の表面に緻密なＨｆＣの
被覆層を形成すると２０００℃近辺の高温域でも十分な
耐酸化性が発揮されることを確認した。
求はますます高度化しており、１７００℃を越える温度
域での安定した耐酸化性能の付与が大きな開発課題とな
っている。本発明者らはこの課題を解決するため鋭意研
究を重ねた結果、Ｃ／Ｃ複合材の表面に緻密なＨｆＣの
被覆層を形成すると２０００℃近辺の高温域でも十分な
耐酸化性が発揮されることを確認した。
【０００７】本発明は前記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は、２０００℃付近の苛酷な高温酸化
性雰囲気において優れた酸化抵抗性を発揮する高温耐酸
化性Ｃ／Ｃ複合材の工業的な製造方法を提供することに
ある。
もので、その目的は、２０００℃付近の苛酷な高温酸化
性雰囲気において優れた酸化抵抗性を発揮する高温耐酸
化性Ｃ／Ｃ複合材の工業的な製造方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材の製造方法は、
炭素繊維をマトリックス樹脂と共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複合材を
基材とし、該基材の表面にＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガス
を接触させてコンバージョン法により傾斜機能組織のＨ
ｆＣ被覆を形成する第１被覆工程と、ＨｆＣｌ4 、ＣＨ
4 およびＨ2 の混合ガスを用いてＣＶＤまたはパルスＣ
ＶＩ法によりＨｆＣ被膜を形成する第２被覆工程と、つ
いで酸化雰囲気中で１０００〜１３００℃の温度により
加熱してＨｆＣ被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる
酸化処理工程を順次に施すことを構成上の特徴とする。
めの本発明による耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材の製造方法は、
炭素繊維をマトリックス樹脂と共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複合材を
基材とし、該基材の表面にＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガス
を接触させてコンバージョン法により傾斜機能組織のＨ
ｆＣ被覆を形成する第１被覆工程と、ＨｆＣｌ4 、ＣＨ
4 およびＨ2 の混合ガスを用いてＣＶＤまたはパルスＣ
ＶＩ法によりＨｆＣ被膜を形成する第２被覆工程と、つ
いで酸化雰囲気中で１０００〜１３００℃の温度により
加熱してＨｆＣ被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる
酸化処理工程を順次に施すことを構成上の特徴とする。
【０００９】本発明の基材となるＣ／Ｃ複合材は、炭素
繊維の織布、フエルト、トウなどの強化繊維に炭化残留
率の高いマトリックス樹脂液を含浸または塗布してプリ
プレグを形成し、これを積層成形したのち硬化および焼
成炭化処理する常用の方法で製造される。この際の使用
材料には特に限定はなく、通常、強化材の炭素繊維には
ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系など各
種のものが、また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類
を用いることができる。製造されたＣ／Ｃ複合基材に
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が図られる。
繊維の織布、フエルト、トウなどの強化繊維に炭化残留
率の高いマトリックス樹脂液を含浸または塗布してプリ
プレグを形成し、これを積層成形したのち硬化および焼
成炭化処理する常用の方法で製造される。この際の使用
材料には特に限定はなく、通常、強化材の炭素繊維には
ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系など各
種のものが、また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類
を用いることができる。製造されたＣ／Ｃ複合基材に
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が図られる。
【００１０】コンバージョン法により傾斜機能組織のＨ
ｆＣ被膜を形成する第１被覆工程は、ＨｆＣｌ4 をＨ2
ガスに同伴させた混合ガスとして反応装置内で加熱され
ているＣ／Ｃ複合基材面に接触させる操作でおこなわれ
る。ＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスは、加熱されたＣ／Ｃ
複合基材面に接触する段階でＨｆＣｌ4 がＨ2 で還元さ
れながら組織の気孔内に浸透し、基材の炭素成分と接触
反応してＨｆＣに転化する。この過程で、Ｃ／Ｃ複合基
材の内部から表層部に向かってＨｆＣの形成度合が連続
的に増大する傾斜機能組織のＨｆＣ被覆層として形成さ
れる。工程条件としては、Ｃ／Ｃ複合基材の加熱温度を
１５００〜１８００℃に設定し、混合ガスを減圧に保持
された反応系内に適度の流量で供給することが好まし
い。加熱温度が１５００℃未満では傾斜機能組織の形成
が困難となり、１８００℃を越える高温度は不要とな
る。該第１被覆工程で形成される好適なＨｆＣ被覆層の
膜厚は５０〜１５０μm である。
ｆＣ被膜を形成する第１被覆工程は、ＨｆＣｌ4 をＨ2
ガスに同伴させた混合ガスとして反応装置内で加熱され
ているＣ／Ｃ複合基材面に接触させる操作でおこなわれ
る。ＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスは、加熱されたＣ／Ｃ
複合基材面に接触する段階でＨｆＣｌ4 がＨ2 で還元さ
れながら組織の気孔内に浸透し、基材の炭素成分と接触
反応してＨｆＣに転化する。この過程で、Ｃ／Ｃ複合基
材の内部から表層部に向かってＨｆＣの形成度合が連続
的に増大する傾斜機能組織のＨｆＣ被覆層として形成さ
れる。工程条件としては、Ｃ／Ｃ複合基材の加熱温度を
１５００〜１８００℃に設定し、混合ガスを減圧に保持
された反応系内に適度の流量で供給することが好まし
い。加熱温度が１５００℃未満では傾斜機能組織の形成
が困難となり、１８００℃を越える高温度は不要とな
る。該第１被覆工程で形成される好適なＨｆＣ被覆層の
膜厚は５０〜１５０μm である。
【００１１】第２被覆工程は、反応ガス系をＨｆＣ
ｌ2 、ＣＨ4 およびＨ2 の混合ガスに切り換え、反応装
置内で加熱されているＣ／Ｃ複合基材に気相接触させる
ＣＶＤ法もしくは前記混合ガスを減圧状態の反応系内に
秒間隔で間欠的に導入・保持・減圧の周期を反復するパ
ルスＣＶＩ法によっておこなわれる。この工程は、Ｃ／
Ｃ複合基材の加熱温度を１２５０〜１４５０℃の範囲に
設定し、形成するＨｆＣ層の膜厚が第１被覆工程のＨｆ
Ｃ被膜と合わせて２００μm 程度になるように条件設定
することが好ましい。加熱温度が１２５０℃を下廻ると
形成されるＨｆＣ被膜が下層のＨｆＣ層と強固に密着し
ないうえ、ＨｆＯ2 変性後のチッピング現象も顕著とな
り、他方、１４５０℃を越える加熱はＨｆＣ被膜の緻密
性を減退させる原因となる。
ｌ2 、ＣＨ4 およびＨ2 の混合ガスに切り換え、反応装
置内で加熱されているＣ／Ｃ複合基材に気相接触させる
ＣＶＤ法もしくは前記混合ガスを減圧状態の反応系内に
秒間隔で間欠的に導入・保持・減圧の周期を反復するパ
ルスＣＶＩ法によっておこなわれる。この工程は、Ｃ／
Ｃ複合基材の加熱温度を１２５０〜１４５０℃の範囲に
設定し、形成するＨｆＣ層の膜厚が第１被覆工程のＨｆ
Ｃ被膜と合わせて２００μm 程度になるように条件設定
することが好ましい。加熱温度が１２５０℃を下廻ると
形成されるＨｆＣ被膜が下層のＨｆＣ層と強固に密着し
ないうえ、ＨｆＯ2 変性後のチッピング現象も顕著とな
り、他方、１４５０℃を越える加熱はＨｆＣ被膜の緻密
性を減退させる原因となる。
【００１２】酸化処理工程は、第１被覆工程および第２
被覆工程でＨｆＣ積層被膜を形成したＣ／Ｃ複合基材を
空気もしくは酸素富化空気のような酸化性雰囲気に保持
された加熱炉に移し、第２被覆工程で形成されたＨｆＣ
被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる操作でおこなわ
れる。この工程は、酸化処理の温度を１０００〜１３０
０℃の範囲に設定し、酸化変性するＨｆＣの膜厚を５〜
１０μm 程度とすることが好ましい。酸化処理温度が１
０００℃未満ではＨｆＯ2 への酸化変性が円滑に進行せ
ず、１３００℃を越えると酸化の進行が速まって酸化度
合の調整が困難となる。また、酸化変性したＨｆＯ2 層
の厚さが５〜１０μm の範囲を外れると２０００℃以上
の温度域での耐酸化能力が若干減退する傾向を示す。
被覆工程でＨｆＣ積層被膜を形成したＣ／Ｃ複合基材を
空気もしくは酸素富化空気のような酸化性雰囲気に保持
された加熱炉に移し、第２被覆工程で形成されたＨｆＣ
被膜の表層部分をＨｆＯ2 に転化させる操作でおこなわ
れる。この工程は、酸化処理の温度を１０００〜１３０
０℃の範囲に設定し、酸化変性するＨｆＣの膜厚を５〜
１０μm 程度とすることが好ましい。酸化処理温度が１
０００℃未満ではＨｆＯ2 への酸化変性が円滑に進行せ
ず、１３００℃を越えると酸化の進行が速まって酸化度
合の調整が困難となる。また、酸化変性したＨｆＯ2 層
の厚さが５〜１０μm の範囲を外れると２０００℃以上
の温度域での耐酸化能力が若干減退する傾向を示す。
【００１３】
【作用】本発明に係る耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材の製造方法
は、まず第１被覆工程においてＣ／Ｃ複合基材面に傾斜
機能組織を備える密着性の高いＨｆＣ被膜によるベース
コートを形成し、第２被覆工程ではＣＶＤまたはパルス
ＣＶＩ法を用いて緻密質のＨｆＣ被膜を結合性よく積層
形成してＣ／Ｃ複合材の表面を耐熱、耐蝕性の安定した
ＨｆＣ層で被覆する。このＨｆＣ被膜は、苛酷な加熱条
件下で急激な酸化変性を受けるとチッピングを発生し易
いＨｆＯ2 に転化し、比較的短期間に被膜の保護機能が
減少する。本発明による酸化処理工程はこのような現象
を効果的に防止するために施すもので、形成したＨｆＣ
被膜を予め緩徐な条件で表層部分をＨｆＯ2 に転化させ
ると、２０００℃を越える酸化雰囲気に曝した場合の酸
化変性に伴うチッピングの発生が生じ難くなり、また経
時的にＨｆＯ2 膜の一部にチッピングが生じた場合にも
下層のＨｆＣが徐々にＨｆＯ2 に転化してＣ／Ｃ複合基
材を十分の保護する作用を営む。
は、まず第１被覆工程においてＣ／Ｃ複合基材面に傾斜
機能組織を備える密着性の高いＨｆＣ被膜によるベース
コートを形成し、第２被覆工程ではＣＶＤまたはパルス
ＣＶＩ法を用いて緻密質のＨｆＣ被膜を結合性よく積層
形成してＣ／Ｃ複合材の表面を耐熱、耐蝕性の安定した
ＨｆＣ層で被覆する。このＨｆＣ被膜は、苛酷な加熱条
件下で急激な酸化変性を受けるとチッピングを発生し易
いＨｆＯ2 に転化し、比較的短期間に被膜の保護機能が
減少する。本発明による酸化処理工程はこのような現象
を効果的に防止するために施すもので、形成したＨｆＣ
被膜を予め緩徐な条件で表層部分をＨｆＯ2 に転化させ
ると、２０００℃を越える酸化雰囲気に曝した場合の酸
化変性に伴うチッピングの発生が生じ難くなり、また経
時的にＨｆＯ2 膜の一部にチッピングが生じた場合にも
下層のＨｆＣが徐々にＨｆＯ2 に転化してＣ／Ｃ複合基
材を十分の保護する作用を営む。
【００１４】上記のようなＨｆＣ被膜とＨｆＯ2 被膜の
保護作用が相乗して、２０００℃付近の温度域において
十分な酸化抵抗性を示し、安定した耐久性能を発揮す
る。
保護作用が相乗して、２０００℃付近の温度域において
十分な酸化抵抗性を示し、安定した耐久性能を発揮す
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
明する。
【００１６】実施例１〜５ Ｃ／Ｃ複合基材の作製；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の
ち、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。成形体
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２０００℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
ついで、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、前記と同様の２０００℃焼成処理を３回
反復して厚さ４mmの二次元配向型Ｃ／Ｃ複合基材を作製
した。
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の
ち、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。成形体
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２０００℃まで上昇し５時間保持して焼成炭化した。
ついで、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、前記と同様の２０００℃焼成処理を３回
反復して厚さ４mmの二次元配向型Ｃ／Ｃ複合基材を作製
した。
【００１７】第１被覆工程；上記のＣ／Ｃ複合基材を幅
３０mm、長さ５０mmのサイズに裁断して反応チャンバー
内にセットし、系内を７００Torrの真空度に保持しなが
らモル比１：９のＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを５l/mi
n の流量で導入した。その他の条件を表１に示すように
設定して傾斜機能組織を備える５種類のＨｆＣ被覆層を
形成した。
３０mm、長さ５０mmのサイズに裁断して反応チャンバー
内にセットし、系内を７００Torrの真空度に保持しなが
らモル比１：９のＨｆＣｌ4 とＨ2 の混合ガスを５l/mi
n の流量で導入した。その他の条件を表１に示すように
設定して傾斜機能組織を備える５種類のＨｆＣ被覆層を
形成した。
【００１８】第２被覆工程；第１被覆工程が終了したＣ
／Ｃ複合基材をパルスＣＶＩ装置にセットし、ＨｆＣｌ
4 、ＣＨ4 およびＨ2 の混合ガス（モル比１：１：８）
を１秒間で系内が７２０Torrになるように導入して１秒
間保持したのち、２秒間で２Torrに減圧するパルス操作
を反復してパルスＣＶＩ操作をおこなった。その他の条
件を表１に示すように設定してＨｆＣ被膜を形成した。
／Ｃ複合基材をパルスＣＶＩ装置にセットし、ＨｆＣｌ
4 、ＣＨ4 およびＨ2 の混合ガス（モル比１：１：８）
を１秒間で系内が７２０Torrになるように導入して１秒
間保持したのち、２秒間で２Torrに減圧するパルス操作
を反復してパルスＣＶＩ操作をおこなった。その他の条
件を表１に示すように設定してＨｆＣ被膜を形成した。
【００１９】
【表１】
【００２０】酸化処理工程；ついで、ＨｆＣ複合被膜を
形成したＣ／Ｃ複合基材を大気雰囲気に保持された電気
炉に入れ、１２００℃で３０分間加熱処理して第２被覆
工程で形成したＨｆＣ層の表層部分約５μm をＨｆＯ2
に転化した。
形成したＣ／Ｃ複合基材を大気雰囲気に保持された電気
炉に入れ、１２００℃で３０分間加熱処理して第２被覆
工程で形成したＨｆＣ層の表層部分約５μm をＨｆＯ2
に転化した。
【００２１】耐酸化性の評価；上記の工程で製造した各
耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材を大気雰囲気に保持された電気炉
に入れ、２０００℃の温度に２時間保持したのち炉出し
て常温まで自然冷却した。処理したＣ／Ｃ複合材の酸化
重量減少率および酸化状況を測定評価し、その結果を変
動製造条件等を対比させて表２に示した。
耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材を大気雰囲気に保持された電気炉
に入れ、２０００℃の温度に２時間保持したのち炉出し
て常温まで自然冷却した。処理したＣ／Ｃ複合材の酸化
重量減少率および酸化状況を測定評価し、その結果を変
動製造条件等を対比させて表２に示した。
【００２２】比較例１ 実施例１の第１被覆工程のみを施した製造したＨｆＣ被
覆Ｃ／Ｃ複合材につき実施例１と同様に耐酸化性の評価
をおこなった。その結果を表３に併載した。
覆Ｃ／Ｃ複合材につき実施例１と同様に耐酸化性の評価
をおこなった。その結果を表３に併載した。
【００２３】比較例２ 実施例１の第１被覆工程および第２被覆工程を施して製
造したＨｆＣ被膜Ｃ／Ｃ複合材につき、実施例１と同様
に耐酸化性を評価した。その結果を表３に併載した。
造したＨｆＣ被膜Ｃ／Ｃ複合材につき、実施例１と同様
に耐酸化性を評価した。その結果を表３に併載した。
【００２４】比較例３ 実施例１の第１被覆工程を施したＨｆＣ被覆Ｃ／Ｃ複合
材に対し、実施例１と同様に酸化処理工程を施して表層
部分をＨｆＯ2 に転化させたＨｆＣ被膜を備えるＣ／Ｃ
複合材を製造した。このＣ／Ｃ複合材につき実施例１と
同様に耐酸化性を評価し、結果を表３に併載した。
材に対し、実施例１と同様に酸化処理工程を施して表層
部分をＨｆＯ2 に転化させたＨｆＣ被膜を備えるＣ／Ｃ
複合材を製造した。このＣ／Ｃ複合材につき実施例１と
同様に耐酸化性を評価し、結果を表３に併載した。
【００２５】比較例４ 実施例１の第２被覆工程を施したＨｆＣ被覆Ｃ／Ｃ複合
材に対し、実施例１と同様に酸化処理工程を施して表層
部分にＨｆＯ2 に転化させたＨｆＣ被膜を備えるＣ／Ｃ
複合材を製造した。このＣ／Ｃ複合材につき実施例１と
同様に耐酸化性を評価し、結果を表３に併載した。
材に対し、実施例１と同様に酸化処理工程を施して表層
部分にＨｆＯ2 に転化させたＨｆＣ被膜を備えるＣ／Ｃ
複合材を製造した。このＣ／Ｃ複合材につき実施例１と
同様に耐酸化性を評価し、結果を表３に併載した。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に従えばＣ／Ｃ複
合基材の表層部にベースとなる傾斜機能組織のＨｆＣ被
膜を形成し、更にＣＶＤまたはパルスＣＶＩ法を適用し
てＨｆＣ被膜を強固に積層形成したのち、表層部分のＨ
ｆＣ被膜をＨｆＯ2 に酸化変性する工程を順次に施すこ
とにより、従来のＳｉＣ被覆手段によっては困難とされ
ていた２０００℃付近の酸化雰囲気下における安定な耐
酸化被膜の形成が可能となる。したがって、高温酸化雰
囲気の過酷な条件に晒される構造部材用の耐酸化性Ｃ／
Ｃ複合材を工業的に生産する製造技術として極めて有用
である。
合基材の表層部にベースとなる傾斜機能組織のＨｆＣ被
膜を形成し、更にＣＶＤまたはパルスＣＶＩ法を適用し
てＨｆＣ被膜を強固に積層形成したのち、表層部分のＨ
ｆＣ被膜をＨｆＯ2 に酸化変性する工程を順次に施すこ
とにより、従来のＳｉＣ被覆手段によっては困難とされ
ていた２０００℃付近の酸化雰囲気下における安定な耐
酸化被膜の形成が可能となる。したがって、高温酸化雰
囲気の過酷な条件に晒される構造部材用の耐酸化性Ｃ／
Ｃ複合材を工業的に生産する製造技術として極めて有用
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素繊維をマトリックス樹脂と共に複合
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
化炭素複合材を基材とし、該基材の表面にＨｆＣｌ4 と
Ｈ2 の混合ガスを接触させてコンバージョン法により傾
斜機能組織のＨｆＣ被膜を形成する第１被覆工程と、Ｈ
ｆＣｌ4 、ＣＨ4 およびＨ2 の混合ガスを用いてＣＶＤ
またはパルスＣＶＩ法によりＨｆＣ被膜を形成する第２
被覆工程と、ついで酸化性雰囲気中で１０００〜１３０
０℃の温度により加熱してＨｆＣ被膜の表層部分をＨｆ
Ｏ2 に転化させる酸化処理工程を順次に施すことを特徴
とする耐酸化性Ｃ／Ｃ複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160231A JPH06345570A (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5160231A JPH06345570A (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06345570A true JPH06345570A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15710547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5160231A Pending JPH06345570A (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 耐酸化性ｃ／ｃ複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06345570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367040A1 (en) | 2002-05-24 | 2003-12-03 | Mitsubishi Chemical Functional Products, Inc. | Friction material |
| JP2005200226A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐環境性皮膜材料及びそれを利用した皮膜構造体並びにセラミック構造物 |
| CN108083832A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-29 | 长沙理工大学 | 一种C/C-HfC复合材料的高效低成本近净成形制备方法 |
| CN118815618A (zh) * | 2024-09-18 | 2024-10-22 | 陕西普利美材料科技有限公司 | 一种固体火箭喷管复合扩张段及其成型方法 |
-
1993
- 1993-06-03 JP JP5160231A patent/JPH06345570A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1367040A1 (en) | 2002-05-24 | 2003-12-03 | Mitsubishi Chemical Functional Products, Inc. | Friction material |
| US7449234B2 (en) | 2002-05-24 | 2008-11-11 | Mitsubishi Chemical Functional Products, Inc. | Sliding material |
| JP2005200226A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 耐環境性皮膜材料及びそれを利用した皮膜構造体並びにセラミック構造物 |
| JP4531404B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-08-25 | 財団法人電力中央研究所 | 耐環境性皮膜構造体及びセラミック構造物 |
| CN108083832A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-05-29 | 长沙理工大学 | 一种C/C-HfC复合材料的高效低成本近净成形制备方法 |
| CN118815618A (zh) * | 2024-09-18 | 2024-10-22 | 陕西普利美材料科技有限公司 | 一种固体火箭喷管复合扩张段及其成型方法 |
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