(57)【要約】【課題】ＳｉＣ繊維を酸化から個別に保護する。【解決手段】炭化ケイ素繊維（２０）の処理方法であって、酸化から保護するためのコーティング（２００）を各繊維（２０）の周囲に形成するように反応性ガス中で行われるリン酸塩熱処理を含み、前記コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層（２０１）と、リンケイ酸ガラスの層（２１１）及びミクロポーラス炭素の層（２１２）を含む少なくとも１つの下層の二層系（２１０）とを含む。【選択図】図２
2015500198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素繊維の処理方法であって、酸化から保護するためのコーティングを各繊維の周囲に形成するように反応性ガス中で行われるリン酸塩熱処理を含み、前記コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む少なくとも１つの下層の二層系とを含む、方法。
【請求項２】
反応性ガス中での前記リン酸塩熱処理の前に、ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層が前記各繊維の表面に形成され、前記ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層は、前記ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む前記少なくとも１つの二層系との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ミクロメソポーラス炭素の層は、前記各繊維の表面をガス状態のリン含有薬剤でエッチングし、次いでリン酸蒸気を用いた前記エッチングの間に形成された前記リンケイ酸ガラスと前記ピロリン酸ケイ素とを除去するための処理を行うことによって形成されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記リンケイ酸ガラスと前記ピロリン酸ケイ素とを除去するための前記処理は、前記繊維の前記表面を塩基性化合物でエッチングすることによって行われることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ミクロポーラス炭素の層は、少なくとも１つのハロゲンタイプの反応性ガスを用いた、反応性ガス中での熱処理によって形成されること特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記反応性ガスが、少なくとも、塩素ガス、フッ素ガス及び塩化水素から選ばれることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
酸化に対する前記保護コーティングの厚さが、５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
反応性ガス中での前記リン酸塩熱処理が、炭化ケイ素繊維の熱安定温度よりも低い温度で行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも炭化ケイ素繊維から繊維構造体を形成することを含む繊維プリフォームの製造方法であって、前記繊維が請求項１〜８のいずれか一項に記載の処理方法に従って処理されることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記繊維構造体を形成する前に前記繊維が処理されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記繊維構造体を形成した後に前記繊維が処理されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法で繊維プリフォームを作製することと、前記プリフォームの密度を高めることとを含む、複合材料部品の製造方法。
【請求項１３】
炭化ケイ素繊維を含む繊維構造体であって、各繊維は、酸化に対する保護コーティングをその表面の少なくとも一部に含み、前記保護コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む少なくとも１つの下層の二層系とを含む、繊維構造体。
【請求項１４】
各炭化ケイ素繊維が、少なくとも表面の一部に、ミクロメソポーラス層又はミクロポーラス炭素の層をさらに含み、前記ミクロメソポーラス層又はミクロポーラス炭素の層は、前記ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む前記少なくとも１つの二層系との間に配置されることを特徴とする、請求項１３に記載の繊維構造体。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の繊維構造体によって構成された繊維強化材を含み、かつマトリクスによって密度が高められた複合材料で作製された部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料の製造において強化材として使用される炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維に関し、特に、マトリックスによって密度が高められた繊維強化材で作製された熱構造複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱構造複合材料は、構造部品を構成するのに適した機械的特性と、機械的特性を高温下で保持する能力によって特徴づけられる。とはいえ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック繊維は、高温（例えば３００℃〜１５００℃の範囲）で酸化媒体に曝された場合には酸化されやすく、特に空気又は水蒸気の存在下、より一般的には、酸素又は酸素化合物を含む気相又は液相の存在下において酸化されやすい。
【０００３】
ＳｉＣ繊維の酸化は、その寿命に直接影響を与え、結果として、ＳｉＣ繊維が強化材を構成する目的たる複合材料の寿命に直接影響を与える。
【０００４】
文献ＷＯ２０１０／０７６４７５には、セラミック繊維の処理方法が記載されている。その処理方法は、反応性ガス中での第１の熱処理と反応性ガス中での第２の熱処理とを含み、第１の熱処理は、大部分が炭素で構成された表層を形成するために、繊維の表面を化学的に変換することによって作用する少なくとも１つのハロゲンタイプの第１の反応性ガスを使用して行われ、第２の熱処理は、化学的変換の間に表面に形成された表層を除去する少なくとも１つの第２の反応性ガスを使用して行われる。それらの２つの熱処理をそれぞれ異なる適切な反応性ガスを使用して行うことにより、繊維の機械的特性及び寿命を制限することに最大の影響を与える欠陥を含んでいる繊維材料の表層を全体的に除去することが可能になる。とはいえ、その処理方法は、繊維の耐酸化能力を向上させるわけではない。
【０００５】
ハロゲンガスによるセラミック繊維の熱処理は、セラミック複合体の耐酸化能力を向上させる目的で、セラミック繊維上に窒化アルミニウムホウ素（ＢＡＮ）型のコーティングを作製する方法における中間工程として、文献ＷＯ２００５／０９２６１０においても使用されており、そのコーティングは、例えばＢＮとＡｌ（Ｏ）Ｎとの混合物によって構成されている。
【０００６】
そのようなコーティングが設けられたセラミック繊維は、耐酸化能力の向上を示すものの、それでもなお、その能力は、特に繊維の寿命を延ばすという観点において不十分なままである。
【０００７】
従って、ＳｉＣ繊維を酸化から個別に保護する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０７６４７５号
【特許文献２】国際公開第２００５／０９２６１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、高温、特に３００℃〜１５００℃の範囲の酸化雰囲気に各繊維が耐える能力を個別に高めることを可能にする炭化ケイ素繊維の表面処理を提案することによって、そのような欠点を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、本発明に従って、酸化から保護するためのコーティングを各繊維の周囲に形成するように、反応性ガス中で行われるリン酸塩熱処理を炭化ケイ素繊維に施すことによって達成される。前記コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む少なくとも１つの下層の二層系とを含む。
【００１１】
本発明の処理方法により、繊維の基礎をなすセラミックが酸化されることを防ぐ役割を担う単層又は多層系をそれぞれの処理された繊維上に形成することが可能となる。得られた繊維は、初期の繊維と同じ化学的性質を有するが、耐酸化能力が向上しており、それにより、高温の酸化雰囲気下での寿命が大幅に延び、結果として部品を形成する複合材料の寿命が延びる。
【００１２】
本発明の特定の特徴によると、反応性ガス中での前記リン酸塩熱処理の前に、ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層が前記各繊維の表面に形成される。
【００１３】
ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の表層を事前に形成することは、リン酸塩処理を均質化し、より均一な保護コーティングを得るのに役立つ。
【００１４】
ミクロメソポーラス炭素の層は、前記各繊維の表面をガス状態のリン含有薬剤でエッチングし、次いでリン酸蒸気を用いた前記エッチングの間に形成された前記リンケイ酸ガラスと前記ピロリン酸ケイ素とを除去するための処理を行うことによって形成されうる。前記リンケイ酸ガラスと前記ピロリン酸ケイ素とを除去するための処理は、前記繊維の前記表面を塩基性化合物でエッチングすることにより行うことが可能である。前記ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層は、前記ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラス及びミクロポーラス炭素で構成される二層系との間に配置される。
【００１５】
別の態様において、ミクロポーラス炭素の層は、少なくとも塩素ガス、フッ素ガス及び塩化水素から選択される少なくとも１つのハロゲンタイプの反応性ガスを使用して行われる反応性ガス中での熱処理によって形成される。
【００１６】
本発明の特定の側面において、酸化に対する前記保護コーティングの厚さが５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、より好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。
【００１７】
反応性ガス中での前記リン酸塩熱処理、及び、もしあれば他の処理は、好ましくは、炭化ケイ素繊維の熱安定温度よりも低い温度で行われる。
【００１８】
本発明は、繊維プリフォームの製造方法も提供する。その方法は、炭化ケイ素繊維から繊維構造体を形成することを含み、前記繊維が本発明の処理方法に従って処理されることを特徴とする。繊維は、繊維構造体を形成する前又は後のいずれで処理されてもよい。
【００１９】
本発明は、複合材料部品の製造方法も提供する。その方法は、本発明の繊維プリフォームの製造方法に従って繊維プリフォームを作製することと、プリフォームの密度を高めることとを含む。
【００２０】
更に、本発明は、炭化ケイ素繊維を含み、各繊維は、酸化に対する保護コーティングをその表面の少なくとも一部に含み、前記保護コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む少なくとも１つの下層の二層系とを含むことを特徴とする、繊維構造体も提供する。
【００２１】
本発明の特定の特徴によると、各炭化ケイ素繊維が、少なくとも表面の一部に、ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層をさらに有し、前記ミクロメソポーラス又はミクロポーラス炭素の層は、前記ピロリン酸ケイ素結晶の表層と、リンケイ酸ガラスの層及びミクロポーラス炭素の層を含む前記少なくとも１つの二層系との間に配置される。
【００２２】
最終的に、本発明は、本発明の繊維構造体で構成された繊維強化材を含む複合材料部品を提供する。
【００２３】
本発明の別の特徴及び利点は、非限定的例として示した本発明の特定の実施についての以下の記載と、添付した図面を参照することで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の方法に従うリン酸塩処理によって得られた、複数の二層モルホロジーを有する酸化に対する保護コーティングが設けられたＳｉＣ繊維を示す顕微鏡写真である。
【図２】図２は、本発明の方法に従うリン酸塩処理によって得られた、単一の二層モルホロジーを有する酸化に対する保護コーティングが設けられたＳｉＣ繊維を示す顕微鏡写真である。
【図３】図３は、保護コーティングにおけるピロリン酸ケイ素結晶の表層及びリンケイ酸ガラスの層が塩基性エッチングによって除去された後の図２の繊維の顕微鏡写真である。
【図４】図４は、本発明の方法に従ってＳｉＣ繊維を塩素で処理し、さらに、リン酸で処理することによって得られた酸化に対する保護コーティングが設けられたＳｉＣ繊維を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の方法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維の表面に、単層又は多層の酸化に対する保護コーティングを形成することの解を提案する。本発明の方法は、ＳｉＣ繊維の表面を気体状態のリン化合物によってエッチングするという処理を含む。
【００２６】
この処理は、例えば水蒸気に混合された、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、更には五酸化二リン（Ｐ2Ｏ5）といったリン含有薬剤の蒸気にＳｉＣ繊維を接触させ、それにより、実質的に、ピロリン酸ケイ素結晶（ＳｉＰ2Ｏ7）の表層と１又は複数の二層系とによって構成された、異なる材料のコーティングが形成されるように繊維のセラミック材料をその表面で化学的に変換するという、反応性ガスを使用したリン酸塩熱処理に対応する。各二層系は、ピロリン酸ケイ素結晶の側に位置するリンケイ酸ガラスの層と、繊維の側に位置するミクロポーラス炭素の層とを含む。
【００２７】
反応性ガス技術は、繊維の表面のみがエッチングされることを可能にし、繊維の残りの部分は維持される。リン酸塩処理は、反応速度が遅くなりすぎることを避けるために、好ましくは５８０℃よりも高い温度で行われ、得られた保護コーティングの炭素の酸化とリン含有薬剤の還元とを避けるために、好ましくは８５０℃よりも低い温度で行われる。
【００２８】
繊維は、リン酸の蒸気等のリン酸塩処理を行うための薬剤の蒸気で繊維が処理されることを可能にする複数の反応性ガス入口と、化学反応の間に放出されたガス状流出物を除去するための少なくとも１つの排出管とを有する容器内で処理される。熱処理は、繊維の機械的特性のためにも許容できないであろう繊維の熱劣化を避けるために、炭化ケイ素繊維の熱安定温度よりも低い温度で行われる。例えば、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ繊維は、約１０００℃までは熱的に安定であり、熱処理は７００℃よりも低い温度で行われる。
【００２９】
リン酸塩処理の条件によっては、酸化に対する保護コーティングは、単一の二層モルホロジーを呈してもよい。すなわち、保護コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層の下に、リンケイ酸ガラスの層とミクロポーラス炭素の層とを含む単一の二層系を含む。酸化に対する保護コーティングは、同様に複数の二層モルホロジーを呈してもよい。すなわち、保護コーティングは、ピロリン酸ケイ素結晶の表層と繊維との間に、リンケイ酸ガラスの層とミクロポーラス炭素の層とをそれぞれ含む複数の二層系を有する。各系は、リンケイ酸ガラスとミクロポーラス炭素をほぼ同等の比率で含む。コーティングの単一又は複数の二層モルホロジーは、リン酸塩処理の間に適用される温度、時間、酸濃度の条件に応じて得られる。より正確には、複数の二層モルホロジーを有するコーティングを得るために、リン酸塩処理は、約６５０℃の温度で２、３時間かけて、最大酸濃度、例えば、リン酸を１４．６モル／リットル（ｍｏｌ／Ｌ）の濃度で行われる。単一の二層モルホロジーを有するコーティングは、６５０℃より高い又は低い温度で行われるリン酸塩処理により得ることができる。
【００３０】
図１は、Ｔｙｒａｎｎｏ Ｓタイプの未加工のＳｉＣ繊維上における直接的なリン酸塩処理によって得られた本発明による保護コーティング１００で覆われたＳｉＣ繊維１０を示している。その処理は、６００℃の温度に保たれた炉で７時間（ｈ）かけて行われるとともに、その処理においては、１４．６ｍｏｌ／Ｌのリン酸、１．２１×１０-6リットル／秒（Ｌ／ｓ）の酸流速、１．３９×１０-3Ｌ／ｓの窒素の流速でリン酸含有薬剤の気相が得られた。これらの処理条件で、複数の二層モルホロジーを呈する保護コーティング１００が得られた。すなわち、この例における保護コーティング１００は、ピロリン酸ケイ素塩結晶の表層１０１と、少なくとも２つの二層系１１０及び１２０とを含み、各二層系は、リンケイ酸ガラスの層１１１又は１２１と、ミクロポーラス炭素の層１１２又は１２２とを含む。
【００３１】
図２は、Ｔｙｒａｎｎｏ Ｓタイプの未加工のＳｉＣ繊維上における直接的なリン酸塩処理によって得られた本発明による保護コーティング２００で覆われたＳｉＣ繊維２０を示している。その処理は、７７５℃の温度に保たれた炉で１時間かけて行われるとともに、その処理においては、１４．６ｍｏｌ／Ｌのリン酸、１．２１×１０-6Ｌ／ｓの酸流速、１．３９×１０-3Ｌ／ｓの窒素の流速でリン酸含有薬剤の気相が得られた。これらの処理条件で、単一の二層モルホロジーを呈する保護コーティング２００が得られた。すなわち、この例における保護コーティング２００は、ピロリン酸ケイ素結晶の表層２０１と、単一の二層系２１０とを含み、その二層系は、１つのリンケイ酸ガラスの層２１１と１つのミクロポーラス炭素の層２１２とを含む。
【００３２】
更に、繊維の表面の化学的変換によって形成される酸化に対する保護コーティングの厚さは、温度、時間及びリン含有薬剤の濃度といったリン酸塩処理の条件の１つ又は複数を制御することにより調整可能である。得られた保護コーティングの厚さは、５０ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、より好ましくは、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。
【００３３】
本発明の方法の異なる実施形態において、酸化に対する保護コーティングを形成する前に、ミクロポーラス又はミクロメソポーラス炭素の層が繊維の表面に形成される。
【００３４】
この異なる実施形態の第１の側面において、ミクロメソポーラス炭素の層は、繊維の表面を、気相のリン含有薬剤（例えば気化したリン酸）で高温エッチングし、次いでエッチングの間に形成されたリンケイ酸ガラスとピロリン酸ケイ素とを除去する処理を行うことにより作製される。そのようなエッチングの操作条件は、単層又は多層のコーティングを得るために使用されるリン酸塩処理の上記のものと同様である。
【００３５】
リンケイ酸ガラス及びピロリン酸ケイ素は、水酸化ナトリウム等の塩基性化合物で繊維の表面をエッチングすることにより除去することが可能である。これらの化合物は、ある速度で溶解することによってアルカリ溶液で加水分解されやすく、その速度は、必然的に溶液のｐＨ及び温度に依存する。例を挙げると、リンケイ酸ガラス及びピロリン酸ケイ素は、繊維を８０℃の１Ｍ水酸化ナトリウムに１時間浸漬することで除去され、この操作は、各浸漬操作の間に蒸留水での洗浄及び乾燥を挟んで、３回繰り返される。
【００３６】
ミクロメソポーラス炭素の層の厚さは、リン含有薬剤の蒸気下での熱処理の温度及び／又は時間を制御することにより調整可能である。
【００３７】
図３は、炭素の層２１２から得られたミクロメソポーラス炭素の層３１２のみが繊維３０の上に残ったままとなるように、ピロリン酸ケイ素結晶の表層２０１を除去するため、かつ、二層系２１０のリンケイ酸ガラスの層２１１を除去するために、繊維上で行われる塩基性エッチングを経て、図２のＳｉＣ繊維２０から得られたＳｉＣ繊維３０を示している。
【００３８】
塩基性エッチングの後、上記したように、酸化に対する保護コーティングを形成するために、繊維には反応性ガスを使用したリン酸塩熱処理が再度施される。そのような状況下では、ミクロメソポーラス炭素の層は、種が拡散するための膜として作用し、ミクロメソポーラス炭素の層の下で、リン酸塩処理のためのガス種と接触して繊維の変換が実現する。そのような状況下では、リンケイ酸ガラスとミクロポーラス炭素との一又は複数の二層系は、予め形成されたミクロメソポーラス炭素の層の下に形成される一方、ピロリン酸ケイ素結晶の層は、ミクロメソポーラス炭素の層の上に形成される。
【００３９】
本発明の異なる実施形態の第２の側面において、ミクロポーラス炭素の層は、塩素処理、すなわち、少なくとも１つのハロゲンタイプの反応性ガスを使用して実行される、反応性ガスによる熱処理によって形成され、例えば塩素ガス（Ｃｌ2）等のハロゲンタイプのガス又は複数のハロゲンタイプのガスの混合物をセラミック繊維の表面に接触させ、それによって、実質的にミクロポーラス炭素によって構成された異なる材料の表層を形成するように、繊維の表面を形成するセラミック材料を化学的に変換する。反応性ガス中に存在するハロゲン化合物がケイ素を抽出し、場合によっては、繊維の表面を構成する材料中に存在する酸素を抽出し、抽出された物質は排出されるガス状流出物の形となる。このことにより、ミクロポーラス炭素の表層が繊維上に残る。
【００４０】
反応性ガスを使用したリン酸塩熱処理に関する同様の方法において、ハロゲンタイプのガス又は複数のハロゲンタイプのガスの混合物で繊維が処理されることを可能にする複数の反応性ガス入口と、化学反応の間に放出されたガス状流出物を除去するための少なくとも１つの排出管とを有する容器内で繊維が処理される。選択された単独又は複数の反応性ガスは、繊維の熱安定温度よりも低い温度で熱処理を行う役割を担う。ミクロポーラス炭素の層を塩素ガスによる塩素処理で形成する場合、処理温度は４５０℃〜９００℃の範囲にある。
【００４１】
繊維の表面を化学的に変換して形成されたミクロポーラス炭素の層の厚さは、単独のハロゲンタイプのガス又は複数のハロゲンタイプガスの混合物と繊維の材料との反応性に関連する処理の温度及び／又は時間を制御することにより調整可能である。
【００４２】
ハロゲンタイプの反応性ガスは、特に、少なくとも塩素ガス、フッ素ガス及び塩化水素から選ぶことが可能である。
【００４３】
ミクロポーラス炭素の層が塩素処理によって形成された後、繊維には、上記したように、酸化に対する保護コーティングを形成するように、反応性ガスを使用したリン酸塩熱処理が施される。ミクロポーラス炭素の層は種の拡散膜として作用するため、リン酸塩処理のためのガス種との接触による繊維の変換は、ミクロポーラス炭素の層の下で生じ、リンケイ酸ガラスとミクロポーラス炭素との一又は複数の二層系は、予め形成されたミクロポーラス炭素の層の下に形成される一方、ピロリン酸ケイ素結晶の層は、ミクロポーラス炭素の層の上に形成される。
【００４４】
図４は、反応性ガスを使用した熱処理が施された、Ｔｙｒａｎｎｏ ＳタイプのＳｉＣ繊維４０を示している。その熱処理は、５２５℃で４０分間（ｍｉｎ）かけて炭素ガス蒸気を用いて行われ、ミクロポーラス炭素の層４１が繊維上に形成されるのを可能にする。その後、ＳｉＣ繊維４０には、７００℃の温度に保たれた炉で３時間かけてリン酸塩処理が施され、その処理においては、１４．６ｍｏｌ／Ｌのリン酸、１．２１×１０-6Ｌ／ｓの酸流速、４．３×１０-3Ｌ／ｓの窒素の流速でリン酸含有薬剤の気相が得られた。リン酸塩処理の後、ＳｉＣ繊維４０は、ミクロポーラス炭素の層４１の上にあるピロリン酸ケイ素結晶の表層４０１と、二層系４１０とで構成された単一の二層モルホロジーを示す保護コーティング４００を有していた。二層系４１０は、繊維４０とミクロポーラス炭素の層４１との間に配置され、リンケイ酸ガラスの層４１１及びミクロポーラス炭素の層４１２を含む。
【００４５】
ＳｉＣ繊維は、例えば糸、房、撚り糸、綱、織物、フェルト、マット、及び２次元又は３次元のプリフォーム等のあらゆる繊維構造体の形で処理することが可能である。
【００４６】
本発明の方法で処理されたＳｉＣ繊維は、有利には、複合材料部品のための繊維プリフォームを作製するために使用することが可能である。
【００４７】
セラミック材料によって強化された複合材料で作製された部品の製造は公知である。その製造は、一般的には、製造されるべき部品の形状に近い形状のセラミック繊維プリフォームを作製することと、マトリックスでプリフォームの密度を高めることとを含む。
【００４８】
繊維プリフォームは部品の繊維強化材を構成し、繊維強化材は、部品の機械的特性のために不可欠な役割を持つ。プリフォームは、セラミック繊維で作製された繊維織物又は繊維構造体から得られ、それらは、糸、綱、組み紐、織物、フェルト等の形をとっていてもよい。成形は、巻き取り、製織、積み重ね、及び可能であれば織物の複数の二次元の層又は複数の綱で作られた複数のシートをつなぎとめること等によって行われる。
【００４９】
繊維プリフォームのＳｉＣ繊維は、本発明の方法に従って処理される。繊維は、プリフォームを作製した後又は前もって（すなわち、プリフォームを作製するために使用される各繊維織物は、プリフォームを作製する前に処理される）処理されてもよい。
【００５０】
繊維プリフォームは、液体法（マトリックス前駆体樹脂を含浸させ、硬化及び熱分解によって変換するものであり、その処理は繰り返してもよい）、又はガス法（マトリックスの化学気相含浸（ＣＶＩ））を使用することによって密度が高められてもよく、液体法とガス法の組み合わせで密度が高められてもよい。
【００５１】
本発明は、特に炭化物、窒化物、耐火性酸化物等のセラミックマトリックスで密度が高められたＳｉＣ繊維強化材で構成されるセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料を使用して部品を作製することに特に適用される。そのようなセラミック繊維ＣＭＣ材料の典型例は、ＳｉＣ−ＳｉＣ材料（炭化ケイ素繊維で作製された強化材と炭化ケイ素で作製されたマトリックス）である。
【００５２】
比較試験は、本発明のリン酸塩処理が施されたＳｉＣ繊維と、そのような処理が施されていない同じＳｉＣ繊維との間で実施された。
【００５３】
以下の表は、本発明の２つのカテゴリーの処理を施した様々なタイプのＳｉＣ繊維について、寿命（６５０℃での応力下）と、耐酸化能力（６５０℃での酸化雰囲気下）とが向上したことを示している。表１は、未加工のＳｉＣ繊維上における直接的なリン酸処理をするという第１カテゴリーの処理による結果を示したものであり、その処理は、５８０℃〜７００℃の範囲の温度に保たれた炉で１時間〜４時間かけて行われるとともに、その処理においては、１４．８ｍｏｌ／Ｌのリン酸、１．２１×１０-6リットル／秒（Ｌ／ｓ）の酸流速、４．１７×１０-3Ｌ／ｓ〜７．５×１０-3Ｌ／ｓの範囲の窒素の流速でリン酸含有薬剤の気相が得られた。表２は、ＳｉＣ繊維を前もって塩素処理することを含む第２カテゴリーの処理による結果を示したものであり、その処理は、ミクロメソポーラス炭素の層を形成するために４．２×１０-3Ｌ／ｓ〜１．７×１０-2Ｌ／ｓの範囲の流速で純粋な塩素ガスを使用して行われ、引き続き第１カテゴリーの処理と同様の条件でリン酸塩処理が実施された。
【００５４】
【表１】
2015500198.tif 000003
【００５５】
【表２】
2015500198.tif 000004
【図１】
2015500198.tif 000005
【図２】
2015500198.tif 000006
【図３】
2015500198.tif 000007
【図４】
2015500198.tif 000008
【国際調査報告】
2015500198.tif 000009
2015500198.tif 000010
2015500198.tif 000011
2015500198.tif 000012