炭化と表面被覆が同時進行する新規セラミック被覆炭素繊維の製造法

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555203
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 草壁 克己 九州大学, 工学部, 助教授 (30153274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光田 進 大阪ガス(株), 開発研究所, マネージャー ; 林 潤一郎 九州大学, 工学部, 助手 (60218576)
• Keywords: 炭素繊維 / 炭化 / 表面被覆 / セラミック / 炭化ケイ素 / 窒化チタン / 薄膜 / 複合材料

Research Abstract

テトラエトキシシランを用いた気相合成法を用いれば、炭素繊維前駆体の表面にシリカ薄膜が形成し、これを不融化、炭化することによって平滑で密着性の良いシリカ被覆炭素繊維が生成できることを明らかにした。これをらに1500℃氏以上の高温で熱処理することで、シリカが炭素と固相還元反応を行い、炭化ケイ素被覆炭素繊維が形成できた。しかしながら、こん炭化ケイ素被覆炭素繊維は密着性が十分でなく、引っ張り強度の低下も著しかった。このため本年度は、繊維の強度、耐酸化性及びアルミニウムとの複合体を形成する場合に問題である界面におけるアルミニウムの拡散防止の点について研究を進めた。本研究では、炭素繊維表面に熱CVD法により、直接炭化ケイ素薄膜を形成する方法と、無機高分子であるポリカルボシラン(PC)をシリカ源として、PCのキシレン溶液中に炭素繊維をディッピング・乾燥し、最後に熱分解する液相法で炭化ケイソ薄膜を形成させた。さらに炭素繊維上に、あらかじめ酸化チタンの薄膜を形成させた後、高温のアンモニア雰囲気中で窒化することによって窒化チタン被覆炭素繊維を得た。これらの被覆法の最適条件を見出し、平滑でしかも密着性の良い薄膜を得ることに成功した。炭素繊維の引っ張り強度は被覆によって低下するが、最適条件で作製すれば製膜法やセラミックスの種類には大きく依存しないことを明らかにした。炭化珪素膜は耐酸化性が向上し、アルミニウムの拡散防止に有効であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] T. Kato: "Effect of Carbon Source on Formation of Vapor-Grown Carbon Fiber" Carbon. 31. 937-940 (1993)
• [Publications] K. Tsugeki: "Silica Coating of Almina Nitrid Particles by R-F Plasea Chemical Depusiton" J.Mat.Sui.Lett. 13. 43-45 (1994)
• [Publications] T.Kato: "Effect of Sulphur on Formtion of Vapur-Grown Carbon Fibre" J. Mat. Sui.Lett. 13. 374-377 (1994)