| 研究課題/領域番号 |
02453065
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
稲垣 道夫 北海道大学, 工学部, 教授 (20023054)
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| 研究分担者 |
山本 修 神奈川工科大学, 助手 (00230540)
清水 晃 北海道大学, 工学部, 助手 (90002013)
嶋田 志郎 北海道大学, 工学部, 助教授 (90002310)
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| キーワード | 酸化物被覆 / 酸化防止 / 炭素材料 / シリコン / ジルコニウム / ジルコン / ゾル-ゲル / カ-バイド |
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| 研究概要 |
炭素・黒鉛材料はその高い耐熱性及び耐熱行撃性から高温での用途が期待されている。しかし、その唯一とも云える欠点である耐酸化性に乏しいことの克服が望まれている。また、炭素・黒鉛材料が本来もつ高電導性と耐熱衝撃性という特性を損なうことなく耐酸化性を付与することが重要と考えられる。そこで、本研究では、耐酸化性の金属酸化物皮膜を形成させるために、1)金属アルコレ-トを用いたゾル・ゲル法により、炭素材料表面へ金属酸化物皮膜を形成させる条件を確立すること、2)金属炭化物の酸化機構を解明することによって、炭素・黒鉛材料表面での酸化物皮膜形成に関する基礎的知見を蓄積することを目的としている。
1)金属酸化物皮膜の形成:シリコンおよびジルコニウムのアルコレ-トのゾル溶液をディッピング法により炭素材料基板上にコ-ティングし、その後加熱処理することによってジルコン皮膜を形成させるための条件を明らかにした。シリコンとジルコニウムの複酸化物であるジルコンを炭素基板上で皮膜として合成するためには、シリコン、ジルコニウム各各のアルコレ-トの加水分解速度を制御し、一致させることが必須であった。加水分解速度を制御するための添加物、アルコレ-ト濃度、さらに生成皮膜の構造および高温での結晶化過程について検討した。
2)金属炭化物の酸化機構の解明:チタニュウムカ-バイドの酸化によるチタニアの生成を速度論的に検討した。420℃以下の温度ではアナタ-ゼが生成しその結晶化が起こる。酸化は4段階を経て、拡散が律速となって進行し、その活性化エネルギ-は125〜150KJ/molとなった。420℃以上の酸化反応も拡散律速であるが活性化エネルギ-は42〜71KJ/molと小さくなり、アナタ-ゼの生成と共にルチル相が出現した。
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