JP3228489B2 - Ｃ／ｃ材の表面処理方法 - Google Patents
Ｃ／ｃ材の表面処理方法Info
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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
-
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- 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
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性，耐酸化性，耐
食性等が要求される部分，部品，製品の素材として用い
られるＣ／Ｃ材（炭素／炭素複合材）の表面特性をより
一層改善するのに利用されるＣ／Ｃ材の表面処理方法に
関するものである。
食性等が要求される部分，部品，製品の素材として用い
られるＣ／Ｃ材（炭素／炭素複合材）の表面特性をより
一層改善するのに利用されるＣ／Ｃ材の表面処理方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の材料開発技術の進展にともない、
従来の金属系の材料から進んで、セラミックス系の材料
が開発され、さらに、繊維強化金属（ＦＲＭ）や繊維強
化セラミックス（ＦＲＣ）、さらには炭素／炭素複合材
（Ｃ／Ｃ材）が開発されるに至っている。
従来の金属系の材料から進んで、セラミックス系の材料
が開発され、さらに、繊維強化金属（ＦＲＭ）や繊維強
化セラミックス（ＦＲＣ）、さらには炭素／炭素複合材
（Ｃ／Ｃ材）が開発されるに至っている。
【０００３】このＣ／Ｃ材は、軽量でかつ耐熱・耐食性
が良好であって熱による損耗や強度の低下が従来の金属
系材料に比べれてかなり少ないので、例えば、ロケット
ノズルなどのような苛酷な熱環境にさらされる用途に適
している。
が良好であって熱による損耗や強度の低下が従来の金属
系材料に比べれてかなり少ないので、例えば、ロケット
ノズルなどのような苛酷な熱環境にさらされる用途に適
している。
【０００４】このような軽量でかつ耐熱・耐食性が良好
であるＣ／Ｃ材であっても、その表面特性をさらに改善
し、とくに耐酸化性を改善し、例えば、再使用型の有翼
宇宙往還機のノーズキャップやリーディングエッジなど
のごとく、大気圏再突入時の最高温度が金属構造材の耐
熱限界を大きく超えるような熱的に厳しくかつ強度・剛
性が要求される部分にも適用することができるように、
Ｃ／Ｃ材の表面にＳｉＣ被覆を形成させる耐酸化表面被
覆方法が開発されている。
であるＣ／Ｃ材であっても、その表面特性をさらに改善
し、とくに耐酸化性を改善し、例えば、再使用型の有翼
宇宙往還機のノーズキャップやリーディングエッジなど
のごとく、大気圏再突入時の最高温度が金属構造材の耐
熱限界を大きく超えるような熱的に厳しくかつ強度・剛
性が要求される部分にも適用することができるように、
Ｃ／Ｃ材の表面にＳｉＣ被覆を形成させる耐酸化表面被
覆方法が開発されている。
【０００５】この耐酸化表面被覆方法では、Ｃ／Ｃ材の
表面にＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ蒸着処理（例えば、Ｈ２
／ＣＨ３ＳｉＣｌ３混合ガス雰囲気下でのＣＶＤ処理）
との組み合わせによって、ＳｉＣ被覆層を形成させる方
法が知られている。
表面にＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ蒸着処理（例えば、Ｈ２
／ＣＨ３ＳｉＣｌ３混合ガス雰囲気下でのＣＶＤ処理）
との組み合わせによって、ＳｉＣ被覆層を形成させる方
法が知られている。
【０００６】このＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ蒸着処理との
組み合わせによるＳｉＣ被覆法では、曲面形状への耐酸
化処理が容易であり、複雑な形状の表面被覆も可能であ
ると共に、ＳｉＣ被覆層の厚さは容易にコントロールす
ることができるものであるが、このＳｉＣ被覆層を形成
したあと冷却する過程においては、Ｃ／Ｃ材の熱膨張係
数（約１．２〜２×１０−６／℃）とＳｉＣ被覆層の熱
膨張係数（約３．５〜４×１０−６／℃）との差によっ
て、ＳｉＣ被覆層に例えば幅１〜１０μｍ程度，深さ１
００μｍ程度の微細クラックが多数発生するので、この
ままでは例えば大気圏再突入時における熱空気に対する
耐熱・耐酸化等の抵抗性が損われることとなるため、ク
ラックシーリングを行う必要がある。
組み合わせによるＳｉＣ被覆法では、曲面形状への耐酸
化処理が容易であり、複雑な形状の表面被覆も可能であ
ると共に、ＳｉＣ被覆層の厚さは容易にコントロールす
ることができるものであるが、このＳｉＣ被覆層を形成
したあと冷却する過程においては、Ｃ／Ｃ材の熱膨張係
数（約１．２〜２×１０−６／℃）とＳｉＣ被覆層の熱
膨張係数（約３．５〜４×１０−６／℃）との差によっ
て、ＳｉＣ被覆層に例えば幅１〜１０μｍ程度，深さ１
００μｍ程度の微細クラックが多数発生するので、この
ままでは例えば大気圏再突入時における熱空気に対する
耐熱・耐酸化等の抵抗性が損われることとなるため、ク
ラックシーリングを行う必要がある。
【０００７】このクラックシーリングに際しては、例え
ば、微細クラックにオルト珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）を
含浸して熱処理することにより、微細クラック内にＳｉ
Ｏ２を付着させる方法や、微細クラックにシリコン改質
剤であるケイ酸コーティング剤を含浸して熱処理するこ
とにより、微細クラック内にＳｉＯ２を付着させる方法
などがあるほか、複合酸化物であるムライト（Ａｌ２Ｏ
３・ＳｉＯ２）をゾル・ゲル法により付着させて耐熱・
耐酸化等の抵抗性をより一層向上させる方法も開発され
ている。
ば、微細クラックにオルト珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）を
含浸して熱処理することにより、微細クラック内にＳｉ
Ｏ２を付着させる方法や、微細クラックにシリコン改質
剤であるケイ酸コーティング剤を含浸して熱処理するこ
とにより、微細クラック内にＳｉＯ２を付着させる方法
などがあるほか、複合酸化物であるムライト（Ａｌ２Ｏ
３・ＳｉＯ２）をゾル・ゲル法により付着させて耐熱・
耐酸化等の抵抗性をより一層向上させる方法も開発され
ている。
【０００８】図５は、ゾル・ゲル法によるムライトクラ
ックシーリング方法の一例を示すものであって、まず、
Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾燥を行ったのち、Ａｌ２Ｏ３粉
末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十オングストロームのオー
ダーのもの）をモル比で１：１に調合した粉末をメタノ
ール等の溶媒に混ぜてコロイド溶液（ゾル）とした中に
Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空含浸および超音波付与を行った
のち真空引きすることによって浸漬工程を終了し、次い
で、図６にも示すように、６０℃で１０分の大気中乾燥
（過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５
０℃で２０分の大気中乾燥（未反応・高沸点の溶媒を除
去する。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃
で大気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および
収縮によりシーリング用ムライトセラミックスを微細ク
ラックに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）
を行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥
・低温焼成の工程を数サイクル繰り返すことによって、
図７の（Ａ）に示すように、Ｃ／Ｃ材１１の表面に形成
された深さ５０±２０μｍ程度のＳｉＣ拡散層１２を介
して被覆された厚さ１００±２０μｍ程度のＳｉＣ被覆
層１３に形成された微細クラック１４をシーリング用ム
ライトセラミックス１５（１５ａ）でシーリングすると
共にＳｉＣ被覆層１３の表面を膜厚数μｍ程度の同じシ
ーリング用ムライトセラミックス１５（１５ｂ）で被覆
するようにしていた。
ックシーリング方法の一例を示すものであって、まず、
Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾燥を行ったのち、Ａｌ２Ｏ３粉
末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十オングストロームのオー
ダーのもの）をモル比で１：１に調合した粉末をメタノ
ール等の溶媒に混ぜてコロイド溶液（ゾル）とした中に
Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空含浸および超音波付与を行った
のち真空引きすることによって浸漬工程を終了し、次い
で、図６にも示すように、６０℃で１０分の大気中乾燥
（過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５
０℃で２０分の大気中乾燥（未反応・高沸点の溶媒を除
去する。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃
で大気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および
収縮によりシーリング用ムライトセラミックスを微細ク
ラックに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）
を行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥
・低温焼成の工程を数サイクル繰り返すことによって、
図７の（Ａ）に示すように、Ｃ／Ｃ材１１の表面に形成
された深さ５０±２０μｍ程度のＳｉＣ拡散層１２を介
して被覆された厚さ１００±２０μｍ程度のＳｉＣ被覆
層１３に形成された微細クラック１４をシーリング用ム
ライトセラミックス１５（１５ａ）でシーリングすると
共にＳｉＣ被覆層１３の表面を膜厚数μｍ程度の同じシ
ーリング用ムライトセラミックス１５（１５ｂ）で被覆
するようにしていた。
【０００９】なお、ここで、シーリング用ムライトセラ
ミックス１５（１５ａ，１５ｂ）は半結晶状態となって
おり、約１０重量％程度溶媒が残っている状態となって
いる。
ミックス１５（１５ａ，１５ｂ）は半結晶状態となって
おり、約１０重量％程度溶媒が残っている状態となって
いる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このようなＣ／Ｃ材の
表面に、ＳｉＣ拡散処理＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）処理＋
シーリング用ムライトセラミックスの付着を行ったＣ／
Ｃ材について、大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーン
やリーディングエッジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態
となるシミュレーション試験として、１７００℃で１Ｐ
ａ，１１００秒の高温耐性試験を１０サイクル行ったと
ころ、図７の（Ｂ）に示すように、ＳｉＣ被覆層１３の
表面が減圧・高温下にあるため、ＳｉＣの昇華（ＳｉＣ
＋Ｏ２→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ））を生じ、さらに
は、シーリング用ムライトセラミックス１５の内部に残
留している溶媒が蒸発飛散すると共に半結晶状態にあっ
たシーリング用ムライトセラミックス１５の結晶化の進
行により体積変化を生じるため、シーリング用ムライト
セラミックス１５（１５ａ，１５ｂ）のＳｉＣ被覆層１
への固着力が低いことも起因して、シーリング用ムライ
トセラミックス１５がＳｉＣ被覆層１３や微細クラック
１４から剥離してしまい、微細クラック１４の内部に酸
素アタックが発生してＣ／Ｃ材１１が酸化さてしまう
（Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２の反応を生ずる）ことから、耐熱・
耐酸化性が低下してしまうことがあるという問題点があ
ったことから、このようなとくに減圧高温環境下におけ
る耐熱・耐酸化性の低下を防止することが課題であっ
た。
表面に、ＳｉＣ拡散処理＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）処理＋
シーリング用ムライトセラミックスの付着を行ったＣ／
Ｃ材について、大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーン
やリーディングエッジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態
となるシミュレーション試験として、１７００℃で１Ｐ
ａ，１１００秒の高温耐性試験を１０サイクル行ったと
ころ、図７の（Ｂ）に示すように、ＳｉＣ被覆層１３の
表面が減圧・高温下にあるため、ＳｉＣの昇華（ＳｉＣ
＋Ｏ２→ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ））を生じ、さらに
は、シーリング用ムライトセラミックス１５の内部に残
留している溶媒が蒸発飛散すると共に半結晶状態にあっ
たシーリング用ムライトセラミックス１５の結晶化の進
行により体積変化を生じるため、シーリング用ムライト
セラミックス１５（１５ａ，１５ｂ）のＳｉＣ被覆層１
への固着力が低いことも起因して、シーリング用ムライ
トセラミックス１５がＳｉＣ被覆層１３や微細クラック
１４から剥離してしまい、微細クラック１４の内部に酸
素アタックが発生してＣ／Ｃ材１１が酸化さてしまう
（Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２の反応を生ずる）ことから、耐熱・
耐酸化性が低下してしまうことがあるという問題点があ
ったことから、このようなとくに減圧高温環境下におけ
る耐熱・耐酸化性の低下を防止することが課題であっ
た。
【００１１】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、Ｃ／Ｃ材の表面にＳｉＣ
拡散層を介して被覆したＳｉＣ被覆層の表面およびＳｉ
Ｃ被覆層に形成された微細クラックにセラミックシーリ
ングを施した場合において、とくに減圧高温環境下にさ
らされたときでも、耐熱・耐酸化性の低下を防止するこ
とが可能であるＣ／Ｃ材の表面処理方法を提供すること
を目的としている。
がみてなされたものであって、Ｃ／Ｃ材の表面にＳｉＣ
拡散層を介して被覆したＳｉＣ被覆層の表面およびＳｉ
Ｃ被覆層に形成された微細クラックにセラミックシーリ
ングを施した場合において、とくに減圧高温環境下にさ
らされたときでも、耐熱・耐酸化性の低下を防止するこ
とが可能であるＣ／Ｃ材の表面処理方法を提供すること
を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるＣ／Ｃ材
の表面処理方法は、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ
被覆層を形成したＣ／Ｃ材をシーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒（ゾル状のコロイド溶液）と接触させ
て、前記シーリング用セラミックス粉末をＳｉＣ被覆層
の表面およびＳｉＣ被覆層に生じている微細クラックの
内部に付着させたのち、乾燥および低温焼成を４５０〜
５５０℃で且つ大気中で行って溶媒を除去する（ゲル
化）と共にシーリング用セラミックスをＳｉＣ被覆層の
表面および微細クラックの内部に固着させ、さらに、シ
ーリング用セラミックスの結晶化を進めると共に固着力
を高めるための高温焼成を１１００〜１２５０℃で且つ
非酸化性雰囲気中で行ってＳｉＣ被覆層の表面および微
細クラックの内部にセラミックシーリング材を固着させ
る構成としたことを特徴としている。
の表面処理方法は、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ
被覆層を形成したＣ／Ｃ材をシーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒（ゾル状のコロイド溶液）と接触させ
て、前記シーリング用セラミックス粉末をＳｉＣ被覆層
の表面およびＳｉＣ被覆層に生じている微細クラックの
内部に付着させたのち、乾燥および低温焼成を４５０〜
５５０℃で且つ大気中で行って溶媒を除去する（ゲル
化）と共にシーリング用セラミックスをＳｉＣ被覆層の
表面および微細クラックの内部に固着させ、さらに、シ
ーリング用セラミックスの結晶化を進めると共に固着力
を高めるための高温焼成を１１００〜１２５０℃で且つ
非酸化性雰囲気中で行ってＳｉＣ被覆層の表面および微
細クラックの内部にセラミックシーリング材を固着させ
る構成としたことを特徴としている。
【００１３】本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理方法の
実施態様において、ＳｉＣ拡散層およびＳｉＣ被覆層は
拡散処理および化学的蒸着（ＣＶＤ）法により形成され
ているものとすることができ、同じく実施態様におい
て、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触
に際して真空含浸を併用するようになすことができ、そ
してまた、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒と
の接触に際して超音波を付与するようになすことができ
る。
実施態様において、ＳｉＣ拡散層およびＳｉＣ被覆層は
拡散処理および化学的蒸着（ＣＶＤ）法により形成され
ているものとすることができ、同じく実施態様におい
て、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触
に際して真空含浸を併用するようになすことができ、そ
してまた、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒と
の接触に際して超音波を付与するようになすことができ
る。
【００１４】また、本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理
方法の実施態様においては、セラミックシーリング材が
ムライトシーリング材よりなるものとするとができ、溶
媒がアルコールであるものとすることができ、あるい
は、接触，乾燥，低温焼成を複数回繰り返したあと高温
焼成することによってクラックシーリングが十分良好な
ものとなるようにしたり、あるいは、接触，乾燥，低温
焼成，高温焼成を複数回繰り返すことによってクラック
シーリングが十分良好なものとなるようにしたりするこ
とができる。
方法の実施態様においては、セラミックシーリング材が
ムライトシーリング材よりなるものとするとができ、溶
媒がアルコールであるものとすることができ、あるい
は、接触，乾燥，低温焼成を複数回繰り返したあと高温
焼成することによってクラックシーリングが十分良好な
ものとなるようにしたり、あるいは、接触，乾燥，低温
焼成，高温焼成を複数回繰り返すことによってクラック
シーリングが十分良好なものとなるようにしたりするこ
とができる。
【００１５】本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理方法が
適用されるＣ／Ｃ材は、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳ
ｉＣ被覆層を形成したものであり、例えば、１０重量％
Ａｌ２Ｏ３＋３０重量％Ｓｉ＋６０重量％ＳｉＣからな
る粉末をグラファイト製の容器内でＣ／Ｃ材のまわりに
詰め、アルゴン雰囲気中において約１６５０℃で加熱
し、Ｃ／Ｃ材の表面をＳｉＣに転化させるようにして、
表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ被覆層を形成したも
のであったり、また、Ｃ／Ｃ材を高温低圧容器に装入
し、Ｈ２／ＣＨ３ＳｉＣｌ３の混合ガス雰囲気下で、Ｃ
／Ｃ材表面に蒸着法（ＣＶＤ法）によって分子状のＳｉ
Ｃを蒸着させ、ＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ蒸着処理との組
み合わせによって、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ
被覆層を形成したものであったりすることができる。
適用されるＣ／Ｃ材は、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳ
ｉＣ被覆層を形成したものであり、例えば、１０重量％
Ａｌ２Ｏ３＋３０重量％Ｓｉ＋６０重量％ＳｉＣからな
る粉末をグラファイト製の容器内でＣ／Ｃ材のまわりに
詰め、アルゴン雰囲気中において約１６５０℃で加熱
し、Ｃ／Ｃ材の表面をＳｉＣに転化させるようにして、
表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ被覆層を形成したも
のであったり、また、Ｃ／Ｃ材を高温低圧容器に装入
し、Ｈ２／ＣＨ３ＳｉＣｌ３の混合ガス雰囲気下で、Ｃ
／Ｃ材表面に蒸着法（ＣＶＤ法）によって分子状のＳｉ
Ｃを蒸着させ、ＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ蒸着処理との組
み合わせによって、表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ
被覆層を形成したものであったりすることができる。
【００１６】そして、ＳｉＣ被覆層を形成したあと冷却
する過程において、Ｃ／Ｃ材の熱膨張係数（約１．２〜
２×１０−６／℃）とＳｉＣ被覆層の熱膨張係数（約
３．５〜４×１０−６／℃）との差によって、ＳｉＣ被
覆層に幅が１〜１０μｍ程度，深さが１００μｍ程度の
微細クラックが発生するので、この微細クラックをシー
ルして耐熱・耐酸化性を高めるようにする。
する過程において、Ｃ／Ｃ材の熱膨張係数（約１．２〜
２×１０−６／℃）とＳｉＣ被覆層の熱膨張係数（約
３．５〜４×１０−６／℃）との差によって、ＳｉＣ被
覆層に幅が１〜１０μｍ程度，深さが１００μｍ程度の
微細クラックが発生するので、この微細クラックをシー
ルして耐熱・耐酸化性を高めるようにする。
【００１７】そこで、本発明においては、クラックシー
リングに際して、溶媒にシーリング用セラミックス粉末
を混ぜたコロイド溶液（ゾル）とＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆
層とを接触させて、前記シーリング用セラミックス粉末
をＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内部に付着
させる。
リングに際して、溶媒にシーリング用セラミックス粉末
を混ぜたコロイド溶液（ゾル）とＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆
層とを接触させて、前記シーリング用セラミックス粉末
をＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内部に付着
させる。
【００１８】このとき、コロイド溶液（ゾル）とＣ／Ｃ
材のＳｉＣ被覆層とを接触させるに際しては、コロイド
溶液中にＣ／Ｃ材を浸漬させるようになすことができ、
浸漬させた状態において、真空含浸を併用するようにし
たり、超音波を付与するようにしたりして、シーリング
用セラミックス粉末が微細クラックの内部にまで十分に
浸入しうるようになすこともできる。
材のＳｉＣ被覆層とを接触させるに際しては、コロイド
溶液中にＣ／Ｃ材を浸漬させるようになすことができ、
浸漬させた状態において、真空含浸を併用するようにし
たり、超音波を付与するようにしたりして、シーリング
用セラミックス粉末が微細クラックの内部にまで十分に
浸入しうるようになすこともできる。
【００１９】また、シーリング用セラミックスとして
は、複合セラミックスであるムライト（Ａｌ２Ｏ３・Ｓ
ｉＯ２）を用いることができ、この場合に、Ａｌ２Ｏ３
粉末とＳｉＯ２粉末とを１：１のモル比で調合して溶媒
中に混ぜたコロイド溶液を用いることができ、溶媒とし
てはメタノール等のアルコールを用いることができる。
は、複合セラミックスであるムライト（Ａｌ２Ｏ３・Ｓ
ｉＯ２）を用いることができ、この場合に、Ａｌ２Ｏ３
粉末とＳｉＯ２粉末とを１：１のモル比で調合して溶媒
中に混ぜたコロイド溶液を用いることができ、溶媒とし
てはメタノール等のアルコールを用いることができる。
【００２０】この後、乾燥および低温焼成を行って溶媒
を除去することによりゲル状態とし、シーリング用セラ
ミックスをＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内
部に固着させる。
を除去することによりゲル状態とし、シーリング用セラ
ミックスをＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内
部に固着させる。
【００２１】この乾燥および低温焼成では、５０〜７０
℃程度の乾燥で過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させ、１
３０〜１７０℃程度の乾燥で未反応および高沸点の溶媒
を除去するようにし、４５０〜５５０℃程度の低温乾燥
でゲル中の溶媒をさらに除去しそしてまたシーリング用
セラミックスを微細クラックの内部に埋没させると共に
ＳｉＣ被覆層の表面に固着させるようにすることがで
き、このように、複数段階に分けてそれぞれ適宜の時間
で乾燥および低温焼成することが望ましい。
℃程度の乾燥で過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させ、１
３０〜１７０℃程度の乾燥で未反応および高沸点の溶媒
を除去するようにし、４５０〜５５０℃程度の低温乾燥
でゲル中の溶媒をさらに除去しそしてまたシーリング用
セラミックスを微細クラックの内部に埋没させると共に
ＳｉＣ被覆層の表面に固着させるようにすることがで
き、このように、複数段階に分けてそれぞれ適宜の時間
で乾燥および低温焼成することが望ましい。
【００２２】そして、さらに、高温焼成を行うことによ
って、残存している溶媒を完全になくすようにすると共
に、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化を
進めるようにし、結晶化したセラミックシーリング材を
ＳｉＣ被覆層の表面および微材クラックの内部に強固に
固着させるようにする。
って、残存している溶媒を完全になくすようにすると共
に、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化を
進めるようにし、結晶化したセラミックシーリング材を
ＳｉＣ被覆層の表面および微材クラックの内部に強固に
固着させるようにする。
【００２３】そして、高温焼成に際しての温度は、Ｓｉ
Ｃ被覆（ＣＶＤ）処理温度である１２５０〜１３５０℃
よりも低い温度で行うのが良く、また、残存している溶
媒を十分に除去することができるように１１００℃以上
とするのが良い。
Ｃ被覆（ＣＶＤ）処理温度である１２５０〜１３５０℃
よりも低い温度で行うのが良く、また、残存している溶
媒を十分に除去することができるように１１００℃以上
とするのが良い。
【００２４】このとき、高温焼成に際しての温度が高い
ほど、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化
は進行するが、例えば、ムライトの融点は１５８４℃で
あること、およびＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）処理温度よりも
高くすると微細クラックがより多く閉じることとなって
半結晶状態であるムライトが微細クラックの間から押し
出されてしまう可能性があること、などの理由から、あ
まり高すぎない温度とするのがよく、１１００〜１２５
０℃とするのが適切である。
ほど、ムライト等のシーリング用セラミックスの結晶化
は進行するが、例えば、ムライトの融点は１５８４℃で
あること、およびＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）処理温度よりも
高くすると微細クラックがより多く閉じることとなって
半結晶状態であるムライトが微細クラックの間から押し
出されてしまう可能性があること、などの理由から、あ
まり高すぎない温度とするのがよく、１１００〜１２５
０℃とするのが適切である。
【００２５】また、高温焼成の際の雰囲気は、非酸化性
雰囲気、例えばＡｒガス雰囲気とするのが良く、クラッ
クシールが良好になされていない状態で高温焼成を行っ
たときにＣ／Ｃ材に酸化が生じるのを防止するようにな
すことが望ましい。
雰囲気、例えばＡｒガス雰囲気とするのが良く、クラッ
クシールが良好になされていない状態で高温焼成を行っ
たときにＣ／Ｃ材に酸化が生じるのを防止するようにな
すことが望ましい。
【００２６】そして、上記した浸漬・乾燥・低温焼成を
複数回行ったあと高温焼成を行うことで、工程の短縮化
をはかりながら十分良好なクラックシーリングを行うこ
とが可能であるが、更に良好なるクラックシーリングを
行えるようにする観点からは、浸漬・乾燥・低温焼成・
高温焼成を複数回行う（つまり、１サイクルの含浸工程
毎に高温焼成を行う）ようになすことも必要に応じて望
ましい。
複数回行ったあと高温焼成を行うことで、工程の短縮化
をはかりながら十分良好なクラックシーリングを行うこ
とが可能であるが、更に良好なるクラックシーリングを
行えるようにする観点からは、浸漬・乾燥・低温焼成・
高温焼成を複数回行う（つまり、１サイクルの含浸工程
毎に高温焼成を行う）ようになすことも必要に応じて望
ましい。
【００２７】
【発明の作用】本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理方法
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はＳｉＣ被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するような
ことはなくなり、大気圏再突入時にＳｉＣ被覆層表面の
セラミックシーリング材が次第に昇華し、次いでＳｉＣ
被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微細クラッ
クが閉じることとも相まって微細クラック内部にはセラ
ミックシーリング材が強固に固着しているので、大気圧
下にもどって酸素アタックを受けたときでも、Ｃ／Ｃ材
自体が酸化するようなことはなくなる。また、低温焼成
を４５０〜５５０℃で行うことによって溶媒の脱気を十
分なものとし、高温焼成を１１００〜１２５０℃で行う
ことによってセラミックシーリング材の内部の残存溶媒
がほぼ完全になくなると共に微細クラック内部のセラミ
ックシーリング材が過剰高温での微細クラックの縮小な
いしは閉塞によって外部に押し出されてしまうようなこ
とがなく、さらには、低温焼成を大気中で行い、高温焼
成を非酸化性雰囲気中で行うようになすことによって、
途中工程においてクラックシールが良好になされていな
かったときでもＣ／Ｃ材に酸化を生じるようなことがな
い。
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はＳｉＣ被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するような
ことはなくなり、大気圏再突入時にＳｉＣ被覆層表面の
セラミックシーリング材が次第に昇華し、次いでＳｉＣ
被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微細クラッ
クが閉じることとも相まって微細クラック内部にはセラ
ミックシーリング材が強固に固着しているので、大気圧
下にもどって酸素アタックを受けたときでも、Ｃ／Ｃ材
自体が酸化するようなことはなくなる。また、低温焼成
を４５０〜５５０℃で行うことによって溶媒の脱気を十
分なものとし、高温焼成を１１００〜１２５０℃で行う
ことによってセラミックシーリング材の内部の残存溶媒
がほぼ完全になくなると共に微細クラック内部のセラミ
ックシーリング材が過剰高温での微細クラックの縮小な
いしは閉塞によって外部に押し出されてしまうようなこ
とがなく、さらには、低温焼成を大気中で行い、高温焼
成を非酸化性雰囲気中で行うようになすことによって、
途中工程においてクラックシールが良好になされていな
かったときでもＣ／Ｃ材に酸化を生じるようなことがな
い。
【００２８】そして、本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処
理方法の実施態様において、ＳｉＣ拡散層およびＳｉＣ
被覆層は拡散処理および化学的蒸着法により形成されて
いるものとすることによって、ＳｉＣ被覆層の形成が良
好になされると共にＳｉＣ被覆の剥離が生じがたいもの
となって、Ｃ／Ｃ材に対する耐酸化処理が十分良好に行
えるものとなり、また、シーリング用セラミックス粉末
を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するように
なすことによって、シーリング用セラミックスは微細ク
ラックの内部にまで十分に浸入することとなり、また、
シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触に際
して超音波を付与するようになすことによって、シーリ
ング用セラミックスは微細クラックの内部にまで十分に
そして均一に浸入することとなって、微細クラックのシ
ーリングが良好に行えるものとなる。
理方法の実施態様において、ＳｉＣ拡散層およびＳｉＣ
被覆層は拡散処理および化学的蒸着法により形成されて
いるものとすることによって、ＳｉＣ被覆層の形成が良
好になされると共にＳｉＣ被覆の剥離が生じがたいもの
となって、Ｃ／Ｃ材に対する耐酸化処理が十分良好に行
えるものとなり、また、シーリング用セラミックス粉末
を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するように
なすことによって、シーリング用セラミックスは微細ク
ラックの内部にまで十分に浸入することとなり、また、
シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒との接触に際
して超音波を付与するようになすことによって、シーリ
ング用セラミックスは微細クラックの内部にまで十分に
そして均一に浸入することとなって、微細クラックのシ
ーリングが良好に行えるものとなる。
【００２９】また、本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理
方法の実施態様において、セラミックシーリング材がム
ライトシーリング材よりなるものとすることによって耐
熱・耐酸化性のより一層優れたシーリングが行えること
となり、溶媒がアルコールであるものとすることによっ
て、ゾル−ゲル法によるシーリング用セラミックスのＳ
ｉＣ被覆層表面および微細クラック内部への付着が十分
良好になされることとなる。
方法の実施態様において、セラミックシーリング材がム
ライトシーリング材よりなるものとすることによって耐
熱・耐酸化性のより一層優れたシーリングが行えること
となり、溶媒がアルコールであるものとすることによっ
て、ゾル−ゲル法によるシーリング用セラミックスのＳ
ｉＣ被覆層表面および微細クラック内部への付着が十分
良好になされることとなる。
【００３０】同じく、本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処
理方法の実施態様においては、接触，乾燥，低温焼成を
複数回繰り返したあと高温焼成するようになすことによ
って、工程の短縮化が図られることとなり、あるいは、
接触，乾燥，低温焼成，高温焼成を複数回繰り返すよう
になすことによって、工程は若干増大するもののクラッ
クシーリング層の形成がさらに良好なものとなる。
理方法の実施態様においては、接触，乾燥，低温焼成を
複数回繰り返したあと高温焼成するようになすことによ
って、工程の短縮化が図られることとなり、あるいは、
接触，乾燥，低温焼成，高温焼成を複数回繰り返すよう
になすことによって、工程は若干増大するもののクラッ
クシーリング層の形成がさらに良好なものとなる。
【００３１】
【実施例】実施例１ ＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）処理とによっ
て、表面に深さ約５０μｍのＳｉＣ拡散層を介して厚さ
約１００μｍのＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）層を設けたＣ／Ｃ
材を用意した。このＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆層には、幅１
〜１０μｍ，深さ１００μｍ程度の微細クラックが多数
生じているものである。
て、表面に深さ約５０μｍのＳｉＣ拡散層を介して厚さ
約１００μｍのＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）層を設けたＣ／Ｃ
材を用意した。このＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆層には、幅１
〜１０μｍ，深さ１００μｍ程度の微細クラックが多数
生じているものである。
【００３２】次いで、ＳｉＣ被覆層の応力除去処理を行
ったのち、図１に示すように、Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾
燥を行い、Ａｌ２Ｏ３粉末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十
オングストロームオーダーのもの）をモル比で１：１に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液（ゾル）とした中に上記Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を２０分間行ったのち真空引きを
１０分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図２にも示すように、６０℃で１０分の大気中乾燥（過
剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５０℃
で２０分の大気中乾燥（未反応，高沸点溶媒を除去す
る。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃で大
気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および収縮
により、シーリング用ムライトセラミックスを微細クラ
ックに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）を
行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥・
低温焼成の工程（ゾル−ゲル法による工程）を５サイク
ル繰り返すことによって、図３の（Ａ）に示すように、
Ｃ／Ｃ材１の表面に形成された深さ約５０μｍ程度のＳ
ｉＣ拡散層２を介して被覆された厚さ１００μｍ程度の
ＳｉＣ被覆層３に形成された微細クラック４をシーリン
グ用ムライトセラミックス５（５ａ）でシーリングする
と共にＳｉＣ被覆層３の表面を膜厚数μｍ程度（Ｃ／Ｃ
材１に対して０．４〜０．５重量％に相当する量）の同
じシーリング用ムライトセラミックス５（５ｂ）で被覆
した。
ったのち、図１に示すように、Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾
燥を行い、Ａｌ２Ｏ３粉末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十
オングストロームオーダーのもの）をモル比で１：１に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液（ゾル）とした中に上記Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を２０分間行ったのち真空引きを
１０分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図２にも示すように、６０℃で１０分の大気中乾燥（過
剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５０℃
で２０分の大気中乾燥（未反応，高沸点溶媒を除去す
る。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃で大
気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および収縮
により、シーリング用ムライトセラミックスを微細クラ
ックに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）を
行って低温焼成工程を終了し、このような浸漬・乾燥・
低温焼成の工程（ゾル−ゲル法による工程）を５サイク
ル繰り返すことによって、図３の（Ａ）に示すように、
Ｃ／Ｃ材１の表面に形成された深さ約５０μｍ程度のＳ
ｉＣ拡散層２を介して被覆された厚さ１００μｍ程度の
ＳｉＣ被覆層３に形成された微細クラック４をシーリン
グ用ムライトセラミックス５（５ａ）でシーリングする
と共にＳｉＣ被覆層３の表面を膜厚数μｍ程度（Ｃ／Ｃ
材１に対して０．４〜０．５重量％に相当する量）の同
じシーリング用ムライトセラミックス５（５ｂ）で被覆
した。
【００３３】なお、ここで、シーリング用ムライトセラ
ミックス５（５ａ，５ｂ）は半結晶状態となっており、
約１０重量％程度溶媒が残っている状態となっていた。
ミックス５（５ａ，５ｂ）は半結晶状態となっており、
約１０重量％程度溶媒が残っている状態となっていた。
【００３４】次に、このようにして浸漬・乾燥・低温焼
成を５回くり返したのち、アルゴン雰囲気中において１
２００℃で６０分の焼成を行った。この焼成の間におい
ては、ＳｉＣ被覆層３とＣ／Ｃ材１との熱膨張係数差に
よって、ＳｉＣ被覆層３に形成されている微細クラック
４は、図３の（Ｂ）に示すように狭くなり（ただし、完
全には閉じない）、焼成後には図３の（Ｃ）に示すよう
に微細クラック４は多少広がった状態となる。そして、
この状態では、ムライトシーリング材６（６ａ，６ｂ）
中の溶媒がほぼ完全に消失することによって、残留する
溶媒が実質的に存在しないものとなっており、かつまた
ムライトの結晶化が進んだ状態となっていて、ＳｉＣ被
覆層３の表面および微細クラック４の内部にムライトシ
ーリング材６（６ａ，６ｂ）が強固に固着した状態とな
っていた。
成を５回くり返したのち、アルゴン雰囲気中において１
２００℃で６０分の焼成を行った。この焼成の間におい
ては、ＳｉＣ被覆層３とＣ／Ｃ材１との熱膨張係数差に
よって、ＳｉＣ被覆層３に形成されている微細クラック
４は、図３の（Ｂ）に示すように狭くなり（ただし、完
全には閉じない）、焼成後には図３の（Ｃ）に示すよう
に微細クラック４は多少広がった状態となる。そして、
この状態では、ムライトシーリング材６（６ａ，６ｂ）
中の溶媒がほぼ完全に消失することによって、残留する
溶媒が実質的に存在しないものとなっており、かつまた
ムライトの結晶化が進んだ状態となっていて、ＳｉＣ被
覆層３の表面および微細クラック４の内部にムライトシ
ーリング材６（６ａ，６ｂ）が強固に固着した状態とな
っていた。
【００３５】次に、このようにして、Ｃ／Ｃ材の表面
に、ＳｉＣ拡散層＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）層＋ムライト
シーリング＋高温焼成を行ったＣ／Ｃ材について、大気
圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディングエッ
ジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態となるシミュレーシ
ョン試験として、１７００℃で１Ｐａ，１１００秒の高
温耐性試験を１０サイクル行ったところ、ＳｉＣ被覆層
３の表面で固着しているムライトシーリング材６（６
ｂ）が次第に昇華し、さらに図３の（Ｄ）に示すように
ＳｉＣ被覆層３が次第に昇華して試験終了後には厚さが
５０μｍ程度に半減していたが、１７００℃の高温時に
は微細クラック４が狭くなることとも相まってムライト
シーリング材６（６ａ）が微細クラック４の内部に強固
に固着していることによって、微細クラック４の内部に
ムライトシーリング材６（６ａ）が残存しており、試験
後に大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境におかれ
たときでも、Ｃ／Ｃ材１は酸化しないものとなってい
た。
に、ＳｉＣ拡散層＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）層＋ムライト
シーリング＋高温焼成を行ったＣ／Ｃ材について、大気
圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディングエッ
ジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態となるシミュレーシ
ョン試験として、１７００℃で１Ｐａ，１１００秒の高
温耐性試験を１０サイクル行ったところ、ＳｉＣ被覆層
３の表面で固着しているムライトシーリング材６（６
ｂ）が次第に昇華し、さらに図３の（Ｄ）に示すように
ＳｉＣ被覆層３が次第に昇華して試験終了後には厚さが
５０μｍ程度に半減していたが、１７００℃の高温時に
は微細クラック４が狭くなることとも相まってムライト
シーリング材６（６ａ）が微細クラック４の内部に強固
に固着していることによって、微細クラック４の内部に
ムライトシーリング材６（６ａ）が残存しており、試験
後に大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境におかれ
たときでも、Ｃ／Ｃ材１は酸化しないものとなってい
た。
【００３６】実施例２ ＳｉＣ拡散処理とＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）処理とによっ
て、表面に深さ約５０μｍのＳｉＣ拡散層を介して厚さ
約１００μｍのＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）層を設けたＣ／Ｃ
材を用意した。このＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆層には、幅１
〜１０μｍ，深さ１００μｍ程度の微細クラックが多数
生じているものである。
て、表面に深さ約５０μｍのＳｉＣ拡散層を介して厚さ
約１００μｍのＳｉＣ被覆（ＣＶＤ）層を設けたＣ／Ｃ
材を用意した。このＣ／Ｃ材のＳｉＣ被覆層には、幅１
〜１０μｍ，深さ１００μｍ程度の微細クラックが多数
生じているものである。
【００３７】次いで、ＳｉＣ被覆層の応力除去処理を行
ったのち、図４に示すように、Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾
燥を行い、Ａｌ２Ｏ３粉末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十
オングストロームオーダーのもの）をモル比で１：１に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液（ゾル）とした中に上記Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を２０分間行ったのち真空引きを
１０分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図２にも示したように、６０℃で１０分の大気中乾燥
（過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５
０℃で２０分の大気中乾燥（未反応，高沸点溶媒を除去
する。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃で
大気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および収
縮により、シーリング用ムライトセラミックスをクラッ
クに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）を行
って低温焼成工程を終了した。
ったのち、図４に示すように、Ｃ／Ｃ材表面の洗浄，乾
燥を行い、Ａｌ２Ｏ３粉末とＳｉＯ２粉末（粒径は数十
オングストロームオーダーのもの）をモル比で１：１に
調合した粉末をメタノールよりなる溶媒に混ぜてコロイ
ド溶液（ゾル）とした中に上記Ｃ／Ｃ材を浸漬し、真空
含浸および超音波付与を２０分間行ったのち真空引きを
１０分間行うことによって浸漬工程を終了し、次いで、
図２にも示したように、６０℃で１０分の大気中乾燥
（過剰の溶媒や液を速やかに乾燥させる。）および１５
０℃で２０分の大気中乾燥（未反応，高沸点溶媒を除去
する。）を行って乾燥工程を終了し、さらに５００℃で
大気中低温焼成（ゲル体中のアルコールの脱気および収
縮により、シーリング用ムライトセラミックスをクラッ
クに埋没させ、ＳｉＣ被覆層表面に固着させる。）を行
って低温焼成工程を終了した。
【００３８】次に、アルゴン雰囲気中において１２００
℃で６０分の焼成を行った。この焼成の間においては、
ＳｉＣ被覆層とＣ／Ｃ材との熱膨張係数差によって、Ｓ
ｉＣ被覆層に形成されている微細クラックは、狭くなり
（ただし、完全には閉じない）、焼成後には微細クラッ
ク４は多少広がった状態となり、この状態では、ムライ
トシーリング材中の溶媒がほぼ完全に消失することによ
って、残留する溶媒が実質的に存在しないものとなって
おり、かつまたムライトの結晶化が進んだ状態となって
いて、ＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内部に
ムライトが強固に固着した状態となる。
℃で６０分の焼成を行った。この焼成の間においては、
ＳｉＣ被覆層とＣ／Ｃ材との熱膨張係数差によって、Ｓ
ｉＣ被覆層に形成されている微細クラックは、狭くなり
（ただし、完全には閉じない）、焼成後には微細クラッ
ク４は多少広がった状態となり、この状態では、ムライ
トシーリング材中の溶媒がほぼ完全に消失することによ
って、残留する溶媒が実質的に存在しないものとなって
おり、かつまたムライトの結晶化が進んだ状態となって
いて、ＳｉＣ被覆層の表面および微細クラックの内部に
ムライトが強固に固着した状態となる。
【００３９】そして、このような浸漬・乾燥・低温焼成
・高温焼成の工程（ゾル−ゲル法による工程）を４サイ
クル繰り返すことによって、ムライトシーリング材中の
溶媒が完全に消失しており、かつまたムライトの結晶化
がほぼ終了した状態となったムライトシーリング材がＳ
ｉＣ被覆層の表面に強固に固着していると共に微細クラ
ックの内部にも強固に固着しているものとなっていた。
・高温焼成の工程（ゾル−ゲル法による工程）を４サイ
クル繰り返すことによって、ムライトシーリング材中の
溶媒が完全に消失しており、かつまたムライトの結晶化
がほぼ終了した状態となったムライトシーリング材がＳ
ｉＣ被覆層の表面に強固に固着していると共に微細クラ
ックの内部にも強固に固着しているものとなっていた。
【００４０】次に、このようにして、Ｃ／Ｃ材の表面
に、ＳｉＣ拡散処理＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）処理＋ムラ
イトシーリング＋高温焼成を行ったＣ／Ｃ材について、
大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディング
エッジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態となるシミュレ
ーション試験として、１７００℃で１Ｐａ，１１００秒
の高温耐性試験を１０サイクル行ったところ、ＳｉＣ被
覆層の表面で固着しているムライトシーリング材が次第
に昇華し、さらに図３の（Ｄ）に示したと同様にＳｉＣ
被覆層が次第に昇華するが、１７００℃の高温時には微
細クラックが狭くなることとも相まってムライトシーリ
ング材が微細クラックの内部に強固に固着していること
によって、微細クラックの内部にムライトシーリング材
が残存しており、試験後には図３（Ｅ）に示した状態と
なり、再度大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境に
おかれたときでも、Ｃ／Ｃ材は酸化しないものとなって
いた。
に、ＳｉＣ拡散処理＋ＳｉＣ蒸着（ＣＶＤ）処理＋ムラ
イトシーリング＋高温焼成を行ったＣ／Ｃ材について、
大気圏再突入時に飛翔体のノーズコーンやリーディング
エッジの裏面側が１Ｐａ程度の減圧状態となるシミュレ
ーション試験として、１７００℃で１Ｐａ，１１００秒
の高温耐性試験を１０サイクル行ったところ、ＳｉＣ被
覆層の表面で固着しているムライトシーリング材が次第
に昇華し、さらに図３の（Ｄ）に示したと同様にＳｉＣ
被覆層が次第に昇華するが、１７００℃の高温時には微
細クラックが狭くなることとも相まってムライトシーリ
ング材が微細クラックの内部に強固に固着していること
によって、微細クラックの内部にムライトシーリング材
が残存しており、試験後には図３（Ｅ）に示した状態と
なり、再度大気雰囲気中で酸素アタックを生じる環境に
おかれたときでも、Ｃ／Ｃ材は酸化しないものとなって
いた。
【００４１】
【発明の効果】本発明に係わるＣ／Ｃ材の表面処理方法
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はＳｉＣ被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するのを防
止することが可能であり、大気圏再突入時にＳｉＣ被覆
層表面のセラミックシーリング材が次第に昇華し、次い
でＳｉＣ被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微
細クラックが閉じることとも相まって微細クラック内部
にはセラミックシーリング材が強固に固着しているの
で、大気圧下にもどって酸素アタックを受けたときで
も、Ｃ／Ｃ材自体が酸化するのを防止することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。また、低
温焼成を４５０〜５５０℃で行うことによって溶媒の脱
気を十分なものとし、高温焼成を１１００〜１２５０℃
で行うことによってセラミックシーリング材の内部の残
存溶媒をほぼ完全になくすことが可能であると共に微細
クラック内部のセラミックシーリング材が過剰高温での
微細クラックの縮小ないしは閉塞によって外部に押し出
されてしまうのを防止することが可能であり、さらには
低温焼成を大気中で行い、高温焼成を非酸化性雰囲気中
で行うようになすことによって、途中工程においてクラ
ックシールが良好になされていなかったときでもＣ／Ｃ
材に酸化を生じるのを防止することが可能であるという
優れた効果がもたらされる。
では、上記の構成としたから、微細クラックに固着した
セラミックシーリング材の内部に溶媒が残存しないもの
になっていると共にシーリング用セラミックスの結晶化
が進行したものになっていて、高温焼成後のセラミック
シーリング材はＳｉＣ被覆層の表面および微細クラック
の内部に強固に固着したものとなっているので、大気圏
再突入時におけるごとく減圧下で高温の環境にさらされ
たときでも、セラミックシーリング材が剥離するのを防
止することが可能であり、大気圏再突入時にＳｉＣ被覆
層表面のセラミックシーリング材が次第に昇華し、次い
でＳｉＣ被覆層が次第に昇華するとしても、高温では微
細クラックが閉じることとも相まって微細クラック内部
にはセラミックシーリング材が強固に固着しているの
で、大気圧下にもどって酸素アタックを受けたときで
も、Ｃ／Ｃ材自体が酸化するのを防止することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。また、低
温焼成を４５０〜５５０℃で行うことによって溶媒の脱
気を十分なものとし、高温焼成を１１００〜１２５０℃
で行うことによってセラミックシーリング材の内部の残
存溶媒をほぼ完全になくすことが可能であると共に微細
クラック内部のセラミックシーリング材が過剰高温での
微細クラックの縮小ないしは閉塞によって外部に押し出
されてしまうのを防止することが可能であり、さらには
低温焼成を大気中で行い、高温焼成を非酸化性雰囲気中
で行うようになすことによって、途中工程においてクラ
ックシールが良好になされていなかったときでもＣ／Ｃ
材に酸化を生じるのを防止することが可能であるという
優れた効果がもたらされる。
【００４２】そして、実施態様において、ＳｉＣ拡散層
およびＳｉＣ被覆層は拡散処理および化学的蒸着法によ
り形成されているものとすることによって、ＳｉＣ被覆
層の形成を良好になすことが可能であると共にＳｉＣ被
覆層の剥離を生じがたいものとすることが可能となっ
て、Ｃ／Ｃ材に対する耐酸化処理を十分良好に行うこと
ができるようになり、また、シーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するよ
うになすことによって、シーリング用セラミックスを微
細クラックの内部にまで十分に浸入させることが可能と
なり、また、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒
との接触に際して超音波を付与するようになすことによ
って、シーリング用セラミックスを微細クラックの内部
にまで十分にそして均一に浸入させることが可能となっ
て、微細クラックのシーリングを良好に行うことができ
るようになるという優れた効果がもたらされる。
およびＳｉＣ被覆層は拡散処理および化学的蒸着法によ
り形成されているものとすることによって、ＳｉＣ被覆
層の形成を良好になすことが可能であると共にＳｉＣ被
覆層の剥離を生じがたいものとすることが可能となっ
て、Ｃ／Ｃ材に対する耐酸化処理を十分良好に行うこと
ができるようになり、また、シーリング用セラミックス
粉末を含む溶媒との接触に際して真空含浸を併用するよ
うになすことによって、シーリング用セラミックスを微
細クラックの内部にまで十分に浸入させることが可能と
なり、また、シーリング用セラミックス粉末を含む溶媒
との接触に際して超音波を付与するようになすことによ
って、シーリング用セラミックスを微細クラックの内部
にまで十分にそして均一に浸入させることが可能となっ
て、微細クラックのシーリングを良好に行うことができ
るようになるという優れた効果がもたらされる。
【００４３】また、同じく実施態様において、セラミッ
クシーリング材がムライトシーリング材よりなるものと
することによって耐熱・耐酸化性のより一層優れたシー
リングを行うことが可能となり、溶媒がアルコールであ
るものとすることによって、ゾル−ゲル法によるシーリ
ング用セラミックスのＳｉＣ被覆層表面および微細クラ
ック内部への付着を十分良好になすことが可能であると
いう優れた効果がもたらされる。
クシーリング材がムライトシーリング材よりなるものと
することによって耐熱・耐酸化性のより一層優れたシー
リングを行うことが可能となり、溶媒がアルコールであ
るものとすることによって、ゾル−ゲル法によるシーリ
ング用セラミックスのＳｉＣ被覆層表面および微細クラ
ック内部への付着を十分良好になすことが可能であると
いう優れた効果がもたらされる。
【００４４】同じく、実施態様においては、接触，乾
燥，低温焼成を複数回繰り返したあと高温焼成するよう
になすことによって、工程の短縮化を図ることが可能と
なり、あるいは、接触，乾燥，低温焼成，高温焼成を複
数回繰り返すようになすことによって、工程は若干増大
するもののクラックシーリング層の形成をさらに良好な
ものにすることが可能であるという優れた効果がもたら
される。
燥，低温焼成を複数回繰り返したあと高温焼成するよう
になすことによって、工程の短縮化を図ることが可能と
なり、あるいは、接触，乾燥，低温焼成，高温焼成を複
数回繰り返すようになすことによって、工程は若干増大
するもののクラックシーリング層の形成をさらに良好な
ものにすることが可能であるという優れた効果がもたら
される。
【図１】本発明の一実施例を示す工程説明図である。
【図２】図１の乾燥および低温焼成工程を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の一実施例においてＳｉＣ被覆層および
微細クラックにシーリング用セラミックスを付着させた
のち減圧高温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図
である。
微細クラックにシーリング用セラミックスを付着させた
のち減圧高温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図
である。
【図４】本発明の他の実施例を示す工程説明図である。
【図５】従来例における工程説明図である。
【図６】図５の乾燥および低温焼成工程を示す説明図で
ある。
ある。
【図７】従来例においてＳｉＣ被覆層および微細クラッ
クにシーリング用セラミックスを付着させたのち減圧高
温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図である。
クにシーリング用セラミックスを付着させたのち減圧高
温耐酸化試験を行うまでの様子を示す説明図である。
１ Ｃ／Ｃ材 ２ ＳｉＣ拡散層 ３ ＳｉＣ被覆層 ４ 微細クラック ５ シーリング用セラミックス ５ａ 微細クラック内部のシーリング用セラミックス ５ｂ ＳｉＣ被覆層表面のシーリング用セラミックス ６ ムライトシーリング材（セラミックシーリング材） ６ａ 微細クラック内部のムライトシーリング材 ６ｂ ＳｉＣ被覆層表面のムライトシーリング材
Claims (8)
- 【請求項１】 表面にＳｉＣ拡散層を介してＳｉＣ被覆
層を形成したＣ／Ｃ材をシーリング用セラミックス粉末
を含む溶媒と接触させて、前記シーリング用セラミック
ス粉末をＳｉＣ被覆層の表面およびＳｉＣ被覆層に生じ
ている微細クラックの内部に付着させたのち、乾燥およ
び低温焼成を４５０〜５５０℃で且つ大気中で行って溶
媒を除去すると共にシーリング用セラミックスをＳｉＣ
被覆層の表面および微細クラックの内部に固着させ、さ
らに、シーリング用セラミックスの結晶化を進めると共
に固着力を高めるための高温焼成を１１００〜１２５０
℃で且つ非酸化性雰囲気中で行ってＳｉＣ被覆層の表面
および微細クラックの内部にセラミックシーリング材を
固着させることを特徴とするＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項２】 ＳｉＣ拡散層およびＳｉＣ被覆層は拡散
処理および化学的蒸着法により形成されている請求項１
に記載のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項３】 シーリング用セラミックス粉末を含む溶
媒との接触に際して真空含浸を併用する請求項１または
２に記載のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項４】 シーリング用セラミックス粉末を含む溶
媒との接触に際して超音波を付与する請求項１または３
のいずれかに記載のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項５】 セラミックシーリング材がムライトシー
リング材よりなるものである請求項１ないし４のいずれ
かに記載のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項６】 溶媒がアルコールである請求項１ないし
５のいずれかに記載のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項７】 接触，乾燥，低温焼成を複数回繰り返し
たあと高温焼成する請求項１ないし６のいずれかに記載
のＣ／Ｃ材の表面処理方法。 - 【請求項８】 接触，乾燥，低温焼成，高温焼成を複数
回繰り返す請求項１ないし６のいずれかに記載のＣ／Ｃ
材の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17128594A JP3228489B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Ｃ／ｃ材の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17128594A JP3228489B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Ｃ／ｃ材の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826862A JPH0826862A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3228489B2 true JP3228489B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=15920490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17128594A Expired - Fee Related JP3228489B2 (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Ｃ／ｃ材の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228489B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6042273B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2016-12-14 | 東洋炭素株式会社 | ＳｉＣ被膜形成Ｃ／Ｃコンポジットの使用方法 |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP17128594A patent/JP3228489B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0826862A (ja) | 1996-01-30 |
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