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炭素材料は高温域において優れた比強度及び高い安定性を示すことから、航空機の断熱材や高温ガスタービンなどの超耐環境性材料として期待されているが、500℃以上の酸化性雰囲気下において容易に酸化されることが欠点となっている。そこで本研究では、炭素材料に炭化ケイ素の濃度傾斜層を付与し、さらにその表面上に高温安定性の高い酸化物セラミックス薄膜を被覆した。そして、炭化ケイ素濃度傾斜層の形成過程及び薄膜被覆条件を調べ、1400℃における耐酸化性の検討を行った。炭素基材とシリコンとを固相反応し、得られた基材の表面及び断面をXRD及びEDX測定により調べた結果、加熱処理雰囲気中の微量の酸素によりシリコンが酸化され、一酸化ケイ素となって基材表面気孔を介して拡散し、炭化ケイ素の濃度傾斜層が形成することが明らかとなった。セラミックス被覆膜としてムライトを選択し、ゾル-ゲル法により炭化ケイ素傾斜材表面上に被覆した結果、その最適膜厚は約1.0μmであることがわかった。この形成薄膜の密着性は良好であり、基材からの剥離は認められなかった。被覆炭化ケイ素傾斜基材の耐酸化性は、1400℃までの空気気流中において全く酸化されず、極めて高い耐酸化性を示した。また、1400℃から液体窒素温度までの急冷・急熱条件においても被覆炭化ケイ素傾斜基材の酸化重量減少は全く認められなかった。この耐酸化機構は、炭化ケイ素傾斜基材表面上の開気孔を薄膜が塞いでいるために基材内部への酸素の拡散が抑制されたことによると考えられた。
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