高温材料の耐酸化性薄膜の作製とその酸化速度に関する物理化学的研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63430013
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 後藤 和弘 東京工業大学, 工学部, 教授 (70016260)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須佐 匡裕 東京工業大学, 工学部, 助手 (90187691) ; 丸山 俊夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20114895) ; 永田 和宏 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70114882)
• Keywords: グラファイト / 高温耐酸化性 / コーティング膜 / Al_4C_3 / Al_2O_3 / SiO_2 / 拡散係数 / 熱伝導率 / WO_3

Research Abstract

高温材料の耐酸化性の向上はAl_<>2O_3、SiO_2またはCr_2O_3などの酸化物皮膜を表面に形成することにより達成される。昭和63年度は炭素材料のアルミニウムコーティングによる耐酸化性の向上、Siの高温酸化速度と生成するSiO_2の評価及びWO_3をモデル物質とした薄膜中の拡散係数の測定など高温材料の耐酸化性に関する基磯から応用にわたる物理化学的研究を行なった。
(1)Al_4C_3の耐酸化性:グラファイトにアルミニウムをコーティングする際に生成するAl_4C_3を合成し、その高温酸化挙動を熱天秤を用いて空気中1273ー1673Kの間で調べた。末処理のグラファイトは1273Kでは激しく酸化するが、Al_4C_3は1673Kにおいても優れた耐酸化性を示した。酸化皮膜組織はAl_4C_3/Al_2OC/Al_4O_4C/Al_2O_3の順に層状になっており、Al_4C_3の耐酸化性は生成するAl_2O_3皮膜の保護性によることを示している。また、この系はAl_2O_3皮膜に亀裂が生じても、自己修復機能が期待される。
(2)パックセメンテーションによるグラファイト板へのAl_4C_3コーティング:塩化アルミニウムを用いてグラファイト板へAl_4C_3をパックセメンテーションによってコーティングし、新規に購入したEPMAでコーティング層を分析するとともに、その耐酸化性について検討した。コーティングは酸化速度を著しく低減した。
(3)Siの高温酸化速度と生成するSiO_2の評価:Siの高温酸化速度とそれに及ぼすBrの効果を調べ、酸化機構について検討した。さらにSiO_2の評価:Siの高温酸化速度とそれに及ぼすBrの効果を調べ、酸化機構について検討した。さらにSiO_2皮膜の熱伝導度を測定するとともに薄膜の熱伝導度の測定法を開発した。
(4)薄膜中の拡散係数の測定:スパッタ法でWO_3薄膜を作製し、電気化学的方法による酸化物薄膜中の拡散係数の測定法について検討した。

Research Products

• [Publications] 須佐匡裕,後藤和弘: 日本金属学会会報. 27. 266-276 (1988)
• [Publications] 須佐匡裕,永田和宏,後藤和弘: 日本金属学会誌.
• [Publications] 須佐匡裕,篠原秀幸,永田和宏,後藤和弘: 日本金属学会誌.
• [Publications] 須佐匡裕,篠原秀幸,永田和宏,後藤和弘: 日本金属学会誌.
• [Publications] 丸山俊夫,河村憲一,後藤和弘: 日本金属学会誌.
• [Publications] 張力偉,後藤和弘: 日本金属学会誌.