CVD法による炭化チタン系非酸化物セラミックスの耐熱鋼上への被覆

CVD法在耐热钢上涂覆碳化钛基非氧化物陶瓷

• 批准号: 63603505
• 负责人: 平井 敏雄
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63603505/
• 关键词: CVD; 炭化チタン; 炭化ケイ素; 多層膜; 耐食性; 水素エネルギー; UT-3; 熱化学分解

水を熱化学反応により分解して水素を製造するプロセスの中で"UT-3"が期待されている。"UT-3"ではBr_2やHBrなどの高腐食性ガスを1000K程度の高温に保つ過程を含んでいるため、装置材料の高温腐食は重要な課題である。装置材料としては、加工性に優れ、機械的強度の高い金属材料を用いる必要があるが、金属材料の耐食性は充分ではない。そこで本研究では耐食性の高い材料を開発することを目的として、CVD法によりステンレス鋼上に炭化チタン(TiC)を被覆し、そのBr_2-O_2雰囲気下における腐食機構を調べた。また、TiCよりも耐食耐熱性の高い炭化ケイ素(SiC)を複合化したTiC/SiC多層膜の最適合成条件および腐食挙動の検討を行った。まず、TiCl_4、CH_4およびH_2ガスを原料として、CVD法によりステンレス鋼(SUS304)上に合成温度を1173〜1423K、原料ガス中のCH_4/TiCl_4比を0.17〜17の範囲で変化させ、TiC膜の最適合成条件を見い出した。次に、TiC膜を被覆したSUS304のBr_22-O_2雰囲気における腐食挙動を、腐食温度973〜1173K、臭素分圧0〜4.4kPa、酸素分圧0.15〜97kPaの条件で、熱天秤を用いて調べた。TiC膜を被覆したSUS304では、TiC膜を被覆していないSUS304に比べて腐食による重量増加が著しく低下したが、TiC膜中にわずかに存在するマイクロクラックやピンホールなどの欠陥を通して下地のSUS304が腐食されることがわかった。そこで、TiC膜を被覆したSUS304上に(CH_3)_4Si+H_2およびCH_3SiCl_3+H_2を原料ガスとしてTiC/SiC多層膜を被覆した。なお、SUS304にTiC膜を被覆しないで直接SiC膜を被覆しようとしても、FeSi_2が多量に形成され、緻密な保護膜は形成されないことがわかった。TiC/SiC多層膜を被覆したSUS304のBr_2-O_2雰囲気下での腐食による重量変化を測定した結果、ほとんど重量変化が認められないものがあった。また、下地のSUS304の腐食も認められず、繰り返し腐食にもよく耐えることが明らかになった。

Water を thermal chemical anti 応 に よ り decomposition し て water element を manufacturing す る プ ロ セ ス の で in "UT - 3" が expect さ れ て い る." UT - 3 "で は Br_2 や gets な ど の high corrosion of predatory ガ ス を の high temperature 1000 k degree に を つ process including bao ん で い る た め の device material, high temperature corrosion は important topic な で あ る. Device materials と し て は hermal に れ, high mechanical strength の い を metal materials with い る necessary が あ る が, metal material の diets は fully で は な い. そ こ で this study で は high feeding の い material を open 発 す る こ と を purpose と し て, CVD method に よ り ス テ ン レ ス に on steel coking チ タ ン (TiC) を coating し, そ の Br_2 - O_2 雰 囲 気 under に お け る saprophagous institutions を adjustable べ た. ま た, TiC よ り も feed の heat resistant high い carbonized ケ イ element (SiC) composite を し た TiC/SiC multilayer の is most suited to conditions お よ び saprophagous 挙 dynamic の 検 line for を っ た. ま ず, TiCl_4, CH_4 お よ び H_2 ガ ス を materials と し て, CVD method に よ り ス テ ン レ ス steel (SUS304) を に synthesis temperature on 1173 ~ 1423 k, raw material ガ ス の in CH_4 / TiCl_4 を 0.17 ~ 17 の van 囲 で variations change さ せ, TiC film の is most suited to see into conditions を い out し た . Time に, TiC film を coating し た SUS304 の Br_22 - O_2 雰 囲 気 に お け る saprophagous 挙 を, corrosion temperature 973 ~ 1173 k, smelly 圧 0 ~ 4.4 kPa, acid element 圧 0.15 ~ 97 kPa で の conditions, thermobalance を with い て adjustable べ た. TiC を membrane covering し た SUS304 で は, TiC film を coating し て い な い SUS304 に than べ て saprophagous に よ る weight raised が requirement by the し く low し た が, TiC film in に わ ず か に exist す る マ イ ク ロ ク ラ ッ ク や ピ ン ホ ー ル な ど の owe 陥 を tong し て fields の SUS304 が saprophagous さ れ る こ と が わ か っ た. そ こ で, TiC film を coating し た に on SUS304 (CH_3) _4Si + H_2 お よ び CH_3SiCl_3 + H_2 を materials ガ ス と し て を TiC/SiC multi-layer coating し た. を な お, SUS304 に TiC membrane covering し な い で SiC membrane directly を coating し よ う と し て も, FeSi_2 が に formed abundant さ れ, dense な protective film は formation さ れ な い こ と が わ か っ た. を TiC/SiC multi-layer coating し た SUS304 の Br_2 - O_2 雰 囲 気 under で の saprophagous に よ る determination of weight - turn を し た results, ほ と ん ど weight - the が recognize め ら れ な い も の が あ っ た. Youdaoplaceholder0, go to the ground SUS304 <s:1> rotting food is identified as められず, return to the ground from the koji に よく よく durable える とが とが bright ら になった になった になった になった になった

项目成果

T. Narushima: Proc. 1988 MRS Int. Meeting Adv. Mater.

T.鸣岛：Proc。

C-C.Jiang: Journal of Materials Science.

C-C.Jiang：材料科学杂志。

T. Narushima: Journal of American Ceramic Society.

T. Narushima：美国陶瓷学会杂志。