JP3120884B2 - SiC被覆C/C複合材 - Google Patents
SiC被覆C/C複合材Info
- Publication number
- JP3120884B2 JP3120884B2 JP03351272A JP35127291A JP3120884B2 JP 3120884 B2 JP3120884 B2 JP 3120884B2 JP 03351272 A JP03351272 A JP 03351272A JP 35127291 A JP35127291 A JP 35127291A JP 3120884 B2 JP3120884 B2 JP 3120884B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- layer
- composite
- coated
- reinforcing layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00844—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00862—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for nuclear applications, e.g. ray-absorbing concrete
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00982—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as construction elements for space vehicles or aeroplanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
されるサセプタ、ヒータ、ルツボ等や、核融合炉炉壁
材、タービンブレード、航空用ブレーキ材、宇宙航空機
体用SiC複合材として用いられるSiC被覆C/C複
合材に関するものである。
分野で広く用いられている。これは、C/C複合基材の
表面に、CVD法等の気相成長法や、けい化法、塗布
法、含浸法等によってSiC層をコーティングしたもの
である。C/C複合基材は熱伝導性が良好で高周波誘導
加熱によって均一に加熱できると共に、耐熱衝撃性に優
れ、かつ高純度化が可能である。従って高温部材として
適している。しかし、C/C複合基材はガスを吸収し易
く加熱時にそれを放出するため、表面にSiC層を形成
してこれを防止している。
材は熱膨張係数が異なるため、急熱急冷を繰り返すヒー
トサイクルによって、SiC被膜にクラックが生じたり
剥離する等の不都合が生じている。また、両者は機械的
性質も異なるので、全体的強度の点でもマイナスであ
る。
吸収緩和するために、両者の間に中間層を形成すること
が試みられている。例えば、SiC被膜をコーティング
する前にC/C複合基材にけい化処理を施し、その表層
部にけい化層を形成する。そして、けい化層の表面にS
iC被膜をコーティングするのである。
てSiC被膜とC/C複合基材の間に形成した従来のけ
い化層は、表層部が炭素繊維の中心部まで100%また
はそれに近い比率でけい化されている。このため、緩衝
層として充分に機能せず、他方では機械的強度の低下も
生じている。このため、依然として、SiC被膜の剥離
等の問題が生じ、充分な製品寿命が得られていない状況
にある。
熱的及び機械的マッチングを良好に行い、耐熱衝撃性に
優れ機械的強度も充分に高く、製品としての耐用寿命が
長いSiC被覆C/C複合材を提供することを目的とし
ている。
むC/C複合基材にSiC層を被覆したSiC被覆C/
C複合材において、C/C複合基材とSiC層の間に強
化層を設け、強化層がC/C複合基材を部分的にけい化
処理することによって構成されていて、強化層の厚さが
SiC層の厚さの7/10〜10/7倍でありかつC繊
維直径の10〜30倍であって、強化層におけるけい化
部分の総断面積がけい化されていないC繊維の総断面積
の1/9〜1倍であることを特徴とするSiC被覆C/
C複合材を要旨としている。
化層は、熱的及び機械的にC/C複合基材とSiC層の
中間的性質を有する。従って、C/C複合基材とSiC
層を熱的及び機械的に良好にマッチングすることができ
る。
10/7倍にしたのは、これが7/10倍未満であると
C/C複合基材とSiC層の熱膨張差を充分に吸収でき
ないからである。また、10/7倍を超えると強化層が
厚くなりすぎて、けい化処理の段階で強化層の外側部分
のけい化が進みすぎてけい化度100%の層が形成され
る可能性があるからである。
倍に設定したのは、これが10倍未満であると強化層の
厚さが不充分となり、熱膨張差を充分に吸収できないか
らである。また30倍を超えると、強化層が厚くなりす
ぎて、前述したように、けい化処理によって部分的にけ
い化度100%の層が形成される恐れがあるからであ
る。
おけるけい化部分の総断面積がけい化されていないC繊
維の総断面積の1/9〜1倍になるように設定したの
は、この範囲内であると、強化層の熱的及び機械的性質
がC/C複合基材とSiC層の性質の中間的値を有し、
良好なマッチングが可能になるからである。
に説明する。まず、C/C複合基材の表面に多孔性のS
iC被膜を形成する。被覆はCVD法や他の気相成長
法、または塗布法によって行ってもよい。次に、多孔性
SiC被膜の上からけい化処理を行って、強化層を形成
する。最後に、強化層の表面に緻密なSiC被膜を形成
する。緻密SiC被膜はCVD法によってSiC柱状結
晶となるように形成するのが望ましい。
設定するのが望ましい。この範囲の膜厚ならば、けい化
処理の際に適度な浸透が得られるからである。また、多
孔性SiC被覆の孔径は、1〜50μmが望ましい。孔
径が1μm未満であると、この孔を通してのC/C複合
基材のけい化が行われにくくなる。50μmを超える
と、この孔を通してのC/C複合基材の表層部のけい化
が過度に進行し、けい化度が100%の層が形成される
可能性がある。さらに望ましくは10〜30μmに設定
する。
50〜150μmにするのが望ましい。
の厚みが50〜200μmが好ましい。
セルロール系のCファイバーがフィラーで、ピッチ含
浸、焼成、CVIによりカーボンを含浸したマトリック
スからなる材料である。C/C複合基材の種類は製品の
用途に合せて適当に選択する。例えば、半導体製造具と
しては密度が1.60〜1.85g/cm3 で2次元材
または短繊維系のものが用いられ、また、航空宇宙用耐
熱材としては密度が1.70〜1.85g/cm3 で1
次元の積層構造のものが用いられる。C/C複合基材の
厚さは半導体用が10〜30mmで、航空用が1〜10
mmであることが望ましい。
μmが望ましい。20μ未満であると表面の被覆が不充
分で耐酸化性に劣ってしまう。また2000μmを超え
ると使用に際しSiC被覆の歪が大きくなり、クラッ
ク、剥離を生じ易い。より望ましくは40〜120μm
である。
る。
黒鉛繊維を含有するC/C複合基材5(2×5×30m
m)を反応炉内に設置し、反応温度1500℃で反応ガ
スとしてSiCl4 ,CH4 及びH2 を流し、蒸着スピ
ード1〜10μm/hrでCVD反応を行い、厚さ20
μm、孔径1〜50μmの多孔性のSiC被膜3を形成
した。
してSiOガスを流し、C/C複合基材1の表層部にけ
い化処理を施し、厚さ200μmの強化層4を形成し
た。このけい化処理に際し、多孔性のSiC被膜3はマ
スクとして機能する。多孔性SiC被膜3によって強化
層4の表層部におけるけい化が適度に抑制され、けい化
度100%の領域は形成されず、C/C複合基材の表層
部が選択的に深部までけい化される。図1では強化層4
におけるけい化部分を符号9で示した。また、反応等は
未だ充分解明されていないが、C充填物の方が繊維より
選択的にけい化され、繊維8のけい化はその表層部でわ
ずかに表面にとどまり、中心部までには達していない。
けい化部は0.05〜0.1μmのSiC微結晶層とな
る。強化層4では、けい化部分9の総断面積がけい化さ
れていないC繊維8の総断面積の約1倍になっている。
また、強化層4の厚さはSiC層2の厚さの約8〜10
倍、C繊維10の直径の約10倍になっている。図1の
例では強化層4とC/C複合基材5の境界が平面になっ
ているが、実際には図2に示すように凹凸になる。
反応ガスとしてメチルトリクロロシラン(MTCS)と
H2 を流し、蒸着スピード5〜10μm/hrでCVD
反応を行い、厚さ80μmの緻密なSiC柱状結晶から
なる被膜2を形成した。柱状結晶の径は5μmである。
このSiC被膜2は、表層部のけい化層及び多孔性のS
iC被膜3と一体となっている。
に述べるヒートサイクルテストを施したがマイクロクラ
ックは全く発生せず、また剥離も生じなかった。
0℃まで昇温した炉内に挿入し、2分間保持した後、炉
外(室温約25℃)へ取り出す操作を繰り返し行うもの
で、5回おきにその表面状態を目視により観察し、50
回まで行った。
Paであった。
応温度1500℃で反応ガスとしてSiOガスを流し、
C/C複合基材の表層部にけい化処理を施し、厚さ20
0μmのけい化層を形成した。このけい化処理によっ
て、けい化度100%領域が表面から80〜120μm
の深さで全面に亘って形成された。
してMTCS+H2を流し、蒸着スピード5〜10μm
/hrでCVD反応を行い、厚さ80μmの緻密なSi
C被膜を形成した。
のヒートサイクルテストでマイクロクラックが多数発生
し、SiC被膜が剥離した。また、曲げ強度を測定した
ところ、35MPaであった。
は、耐熱衝撃性に優れていると共に、強度も優れている
ことがわかる。
ては、強化層によってC/C複合基材とSiC被膜のマ
ッチングが良好に行われているので、耐熱衝撃性に優
れ、機械的強度も充分に高い。従って、本発明のSiC
被覆C/C複合材は従来品にくらべて高品質であって耐
用寿命が飛躍的に長い。
式的に示した断面図。
す断面図。
Claims (1)
- 【請求項1】 C繊維を含むC/C複合基材にSiC層
を被覆したSiC被覆C/C複合材において、C/C複
合基材とSiC層の間に強化層を設け、強化層がC/C
複合基材を部分的にけい化処理することによって構成さ
れていて、強化層の厚さがSiC層の厚さの7/10〜
10/7倍でありかつC繊維直径の10〜30倍であっ
て、強化層におけるけい化部分の総断面積がけい化され
ていないC繊維の総断面積の1/9〜1倍であることを
特徴とするSiC被覆C/C複合材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03351272A JP3120884B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | SiC被覆C/C複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03351272A JP3120884B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | SiC被覆C/C複合材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05163086A JPH05163086A (ja) | 1993-06-29 |
JP3120884B2 true JP3120884B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=18416196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03351272A Expired - Fee Related JP3120884B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | SiC被覆C/C複合材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3120884B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1306890A2 (en) * | 2001-10-25 | 2003-05-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor substrate and device comprising SiC and method for fabricating the same |
EP2471764B1 (de) * | 2010-12-28 | 2016-05-11 | SGL Carbon SE | Verfahren zur Herstellung von Reibscheiben mit strukturierter keramischer Reibschicht |
CN105645966B (zh) * | 2015-12-30 | 2018-02-23 | 南京航空航天大学 | 一种C/C‑SiC复合材料真空隔热板的制备方法 |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP03351272A patent/JP3120884B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05163086A (ja) | 1993-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6737120B1 (en) | Oxidation-protective coatings for carbon-carbon components | |
JPH0813713B2 (ja) | SiC被覆C/C複合材 | |
JP4753568B2 (ja) | SiC系繊維強化セラミックス複合材料耐環境コーティングおよびその製造方法 | |
JPWO2018212139A1 (ja) | 炭化ケイ素セラミックス | |
CN109320253A (zh) | 一种c/c复合材料及其制备方法 | |
CN114804895A (zh) | 一种高温自愈合BN/SiC纤维界面涂层及制备方法 | |
WO2005007597A2 (en) | Improved fluidizing oxidation protection systems | |
Shimoo et al. | Thermal stability of low‐oxygen silicon carbide fiber (Hi‐Nicalon) subjected to selected oxidation treatment | |
JP3120884B2 (ja) | SiC被覆C/C複合材 | |
JP2812019B2 (ja) | 炭素繊維/炭素複合材 | |
JP2642604B2 (ja) | 繊維強化セラミックスの製造方法 | |
JPH11236286A (ja) | 炭化硼素皮膜の製造方法 | |
JP3163551B2 (ja) | 応力除去型耐酸化コーティング施工方法 | |
Ahmad et al. | Microwave-assisted pyrolysis of SiC and its application to joining | |
JP4208217B2 (ja) | 耐酸化性c/c複合材の製造方法 | |
JPH11292645A (ja) | 耐酸化性c/c複合材及びその製造方法 | |
JP2001089254A (ja) | 複合セラミックス材料およびその作製方法 | |
JPH06345571A (ja) | 高温耐酸化性c/c複合材の製造方法 | |
JPH0735313B2 (ja) | 炭素/炭素複合材の表面処理方法 | |
JP3060589B2 (ja) | 高温耐熱強度部材 | |
JPH08253874A (ja) | C/c複合材料用高密着性耐酸化性被覆およびその形成方法 | |
JP2878399B2 (ja) | 半導体拡散炉用カーボン治具 | |
JP2021172542A (ja) | SiC被覆黒鉛部材の接合体及びその製造方法 | |
JPH09256168A (ja) | グラファイトへのコーティング法 | |
JP2000351683A (ja) | 耐酸化保護層を有する炭素質材料およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071020 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |