JP2000272986A - ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法 - Google Patents

ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法

Info

Publication number
JP2000272986A
JP2000272986A JP11080932A JP8093299A JP2000272986A JP 2000272986 A JP2000272986 A JP 2000272986A JP 11080932 A JP11080932 A JP 11080932A JP 8093299 A JP8093299 A JP 8093299A JP 2000272986 A JP2000272986 A JP 2000272986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
atoms
glassy carbon
resin liquid
organic silane
molecule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11080932A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuaki Dosono
充昭 堂薗
Kunihiro Fujitsuka
公仁弘 藤塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai Carbon Co Ltd filed Critical Tokai Carbon Co Ltd
Priority to JP11080932A priority Critical patent/JP2000272986A/ja
Publication of JP2000272986A publication Critical patent/JP2000272986A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/49—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes
    • C04B41/4905—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes containing silicon
    • C04B41/4922—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes containing silicon applied to the substrate as monomers, i.e. as organosilanes RnSiX4-n, e.g. alkyltrialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00275—Materials impermeable to vapours or gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 耐酸化性や耐プラズマ性などの化学的安定性
に優れたガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法を提供
する。 【解決手段】 １分子中に１〜３個のＳｉ原子を含む有
機シラン化合物を、熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹
脂液を調製し、該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して
加熱硬化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化する
ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法。１分子中に１
〜３個のＳｉ原子を含み、かつ、各々のＳｉ原子、また
は、いずれかのＳｉ原子に１個以上のＯ原子が結合した
有機シラン化合物を熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹
脂液を調製し該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して加
熱硬化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化するガ
ラス状カーボン被覆炭素材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、炭素質基材の表面
にガラス状カーボン被膜を形成被着して、耐酸化性や耐
プラズマ性などの化学的安定性に優れたガラス状カーボ
ン被覆炭素材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料は耐熱性、反応性、熱伝導性な
どが優れており、プラズマエッチング装置、プラズマＣ
ＶＤ装置、液相エピタキシャル装置、ＣＺ用ルツボ、金
属蒸着用ルツボ、ガラスファイバー製造用治具、ヒータ
などの部材として広い用途分野で使用されている。
【０００３】これらの炭素材料は、通常、コークスなど
のフィラーにピッチバインダーを加えて混練し、混練物
を成形、焼成、更には黒鉛化して製造されている。した
がって、組織の緻密性が低く、また材質組織は微粒子の
集合体であるから使用時に炭素粒子が脱落する難点があ
り、特に汚染を嫌う半導体製造装置用の部材などとして
適用し難い欠点がある。
【０００４】一方、ガラス状カーボン材は、熱硬化性樹
脂の成形体を非酸化性雰囲気下で加熱し、焼成炭化して
得られる巨視的にガラス質の緻密な組織構造を有する炭
素材料であり、一般の炭素材料に比べて組織が緻密でガ
ス不透過性に優れ、また表面平滑性や耐摩耗性なども高
く、近年では組織から微小な炭素粒子が離脱し難い非汚
染性の材質性状に着目して、シリコンウエハーのプラズ
マエッチング用電極やイオン注入装置用部材など汚染を
嫌う半導体分野で好適に用いられている。
【０００５】しかしながら、ガラス状カーボン材は原料
である熱硬化性樹脂の硬化時および焼成炭化時に、低揮
発性成分や重縮合水あるいは生成物などがガス化して揮
散するために気孔が形成され、また亀裂も発生するなど
のために大型で肉厚の製品を作製し難い問題点がある。
そこで、炭素材料の表面にガラス状カーボンの被膜を形
成することにより、表面が平滑、緻密で、ガス不透過性
に優れた炭素材が開発されており、ガラス状カーボンに
転化する樹脂を炭素基材面に被覆して加熱し、焼成炭化
する方法などが知られている。
【０００６】例えば、本出願人は炭素質基材を芳香族ポ
リイミド前駆体溶液で被覆処理したのち加熱して表面に
ポリイミド樹脂の皮膜を形成し、ついで非酸化性雰囲気
中で焼成炭化または黒鉛化することを特徴とする炭素材
の製造方法（特開昭63−206376号公報）、炭素質基材を
芳香族ポリイミド前駆体溶液で被覆処理したのち加熱し
て表面にガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以下の芳香
族ポリイミド樹脂被膜を形成し、ついで非酸化性雰囲気
下で焼成炭化または更に黒鉛化することを特徴とするガ
ラス状炭素被覆炭素質材料の製造方法（特開平７−1380
70号公報）、などを提案している。
【０００７】これらのガラス状カーボン被膜を形成した
炭素材は、表面が平滑、緻密で優れたガス不透過性を備
え、一般の炭素材のもつ欠点を補うことができるので、
前記したプラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装
置、液相エピタキシャル装置、ＣＺ用ルツボ、金属蒸着
用ルツボ、ガラスファイバー製造用治具、ヒータなどの
耐熱部材として広い用途分野で用いることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マガス中のラジカルや金属蒸気などの高温苛酷な雰囲気
中で使用する場合には、ガラス状カーボン被膜が次第に
損耗して、遂には炭素基材面が露出して使用できなくな
る。ガラス状カーボン被膜の厚さを厚く形成すれば耐久
性を延ばすことが可能となるが、炭素質基材面にガラス
状カーボン被膜を厚く形成被着することは非常に困難で
ある。すなわち、炭素質基材面に被覆された樹脂前駆体
がガラス状カーボンに転化する際に大きな体積収縮が起
こり、一方炭素質基材は膨張するので被膜に亀裂を生じ
たり、あるいは、被膜に剥離を生じ、特に膜厚が厚くな
るほど著しくなる。
【０００９】そこで、本発明者らは被着するガラス状カ
ーボン被膜の耐蝕性を高くすることができれば、比較的
薄い被膜であっても耐久性を向上することができるとの
観点から、ガラス状カーボン組織中にセラミック成分を
複合した被膜について研究を進めた結果、熱硬化性樹脂
に有機シラン化合物を混合した樹脂溶液を炭素質基材面
に被覆して加熱硬化、焼成炭化することにより形成被着
したガラス状カーボン被膜は、その組織中にＳｉ原子、
または、Ｓｉ原子とＯ原子が均一に分散、複合した組織
性状とすることにより、耐酸化性、耐プラズマ性、金属
蒸気との反応性などを著しく改善できることを見出し
た。
【００１０】そして、１分子中のＳｉ原子数やＳｉ原子
とＯ原子との原子比が特定範囲の有機シラン化合物を用
いると熱硬化性樹脂中に均一に分散させることができ、
この熱硬化性樹脂を焼成炭化したガラス状カーボン被膜
中のＳｉ原子およびＯ原子は原子レベルで高度に分散し
た組織性状を示すことを確認した。
【００１１】本発明は、上記の知見に基づいて開発され
たもので、その目的は耐酸化性や耐プラズマ性などの化
学的安定性に優れたガラス状カーボン被覆炭素材の製造
方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の発明に係るガラス状カーボン被覆炭
素材の製造方法は、１分子中に１〜３個のＳｉ原子を含
む有機シラン化合物を熱硬化性樹脂液中に混合して原料
樹脂液を調製し、該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布し
て加熱硬化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化す
ることを構成上の特徴とする。
【００１３】また、第２の発明に係るガラス状カーボン
被覆炭素材の製造方法は、１分子中に１〜３個のＳｉ原
子を含み、かつ、各々のＳｉ原子、または、いずれかの
Ｓｉ原子に１個以上のＯ原子が結合した有機シラン化合
物を熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹脂液を調製し、
該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して加熱硬化し、次
いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化することを構成上の
特徴とし、更に、第３の発明に係るガラス状カーボン被
覆炭素材の製造方法は、１分子中に１〜３個のＳｉ原子
を含み、かつ、各々のＳｉ原子、または、いずれかのＳ
ｉ原子に１個以上のＯ原子が結合した有機シラン化合物
において、Ｓｉ／Ｏ原子比の異なる有機シラン化合物を
２種以上組合わせて熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹
脂液を調製し、該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して
加熱硬化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化する
ことを構成上の特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】ガラス状カーボン被膜が形成被着
される炭素質基材には、一般に製造されている炭素材、
黒鉛材、炭素繊維強化複合炭素材など材質上の制限はな
いが、好ましくは緻密な等方性黒鉛材料が用いられる。
【００１５】本発明は、これらの炭素質基材面に、ガラ
ス状カーボンの原料となる熱硬化性樹脂液中に有機シラ
ン化合物を混合して調製した原料樹脂液を塗布し、焼成
炭化してガラス状カーボン被覆炭素材を製造する場合
に、第１の発明は１分子中に１〜３個のＳｉ原子を含む
有機シラン化合物を熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹
脂液を調製することを特徴とし、第２の発明は１分子中
に１〜３個のＳｉ原子を含み、かつ、各々のＳｉ原子、
または、いずれかのＳｉ原子に１個以上のＯ原子が結合
した有機シラン化合物を熱硬化性樹脂液中に混合して原
料樹脂液を調製することを特徴とし、第３の発明は１分
子中に１〜３個のＳｉ原子を含み、かつ、各々のＳｉ原
子、または、いずれかのＳｉ原子に１個以上のＯ原子が
結合した有機シラン化合物において、Ｓｉ／Ｏ原子比の
異なる有機シラン化合物を２種以上組合わせて熱硬化性
樹脂液中に混合して原料樹脂液を調製することを特徴と
している。
【００１６】熱硬化性樹脂は焼成炭化処理によりガラス
状カーボンに転化する炭素源となるもので、ガラス状カ
ーボン製造用に通常使用される各種の樹脂、例えばフェ
ノール系樹脂、フラン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポ
キシ系樹脂、ポリカルボジイミド系樹脂、あるいはこれ
らの混合樹脂、などが用いられる。
【００１７】これらの熱硬化性樹脂液に混合する有機シ
ラン化合物としては、１分子中に１〜３個のＳｉ原子を
含むものが使用される。耐酸化性や耐プラズマ性の向上
を図るためには炭素材に被覆されたガラス状カーボン被
膜の組織性状は、ガラス状カーボンの組織中にＳｉ成分
が微粒子状態で分散したものではなく、組織内にＳｉと
Ｃの粒界が存在しない連続固溶相を呈した組織状態、す
なわち、巨視的にはガラス状カーボン単独の組織構造と
実質的な相違はないが、微視的にはガラス状カーボン組
織の一部がＳｉに置換結合された複合形態を示す組織構
造であることが要求される。
【００１８】このようにＳｉ原子が原子レベルでガラス
状カーボン被膜中に高度な分散状態で存在し得るために
は、１分子中に１〜３個のＳｉ原子を有する有機シラン
化合物が用いられる。１分子中に４個以上のＳｉ原子が
結合した有機シラン化合物を用いると、熱硬化性樹脂液
中でＳｉ原子が凝集し易くなり、原料樹脂液の調製時に
Ｓｉ原子を原子レベルで微分散させることが困難となる
ためである。なお、ポリカルボシランやポリシランなど
の重合体は凝集するために好ましくない。
【００１９】１分子中に１〜３個のＳｉ原子を有する有
機シラン化合物としては、例えば下記の一般式で表され
る有機シラン化合物が用いられる。但し、下記一般式に
おいて、Ｒ1 〜Ｒ4 はＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉのいずれか
を含む有機官能基である。
【００２０】
【００２１】これらの１分子中に１〜３個のＳｉ原子を
含む有機シラン化合物としては、例えば下記のものが例
示される。 (1) １分子中に１個のＳｉ原子を含む有機シラン化合
物；３−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、Ｎ−（2-アミノエチル）−３−アミノプロピルメチ
ルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエト
キシシラン、など。 (2) １分子中に２個のＳｉ原子を含む有機シラン化合
物；ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザ
ン、など。 (3) １分子中に３個のＳｉ原子を含む有機シラン化合
物；（3-グリシドキシプロピル）ビス（トリメチルシロ
キシ）メチルシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサ
ン、オクタメチルトリシロキサン、など。
【００２２】また、ガラス状カーボン被膜の組織中にＳ
ｉ原子とともにＯ原子が存在する組織性状であると、耐
酸化性および耐プラズマ性が更に向上し、化学的安定性
の向上に有効に機能する。Ｓｉ原子とともにＯ原子をガ
ラス状カーボン組織中に原子レベルで分散させるために
は、１分子中に１〜３個のＳｉ原子を含み、かつ、各々
のＳｉ原子、または、いずれかのＳｉ原子に１個以上の
Ｏ原子が結合した有機シラン化合物を使用することで可
能となる。具体的な例としては、上記に例示した物質中
でヘキサメチルジシラザンを除く全てがこれに該当す
る。また、使用する有機シラン化合物は、単独で混合す
る必要はなく、２種類以上を組み合わせても何ら問題は
ない。この場合、Ｓｉ／Ｏの原子比の異なる有機シラン
化合物を混合することにより、ガラス状カーボン被膜組
織中のＳｉ原子およびＯ原子の含有量を調整することが
でき、例えば、１分子中のＳｉに結合するＯ量の多い有
機シラン化合物を用いれば、ガラス状カーボン被膜の組
織中に含まれるＳｉとＯの量比は小さくなり、逆に１分
子中のＳｉに結合するＯ量の少ない有機シラン化合物を
用いれば、ＳｉとＯの量比は大きくなる。
【００２３】このようにして、１分子中に１〜３個のＳ
ｉ原子を含む有機シラン化合物、あるいは１分子中に１
〜３個のＳｉ原子を含み、かつ、各々のＳｉ原子、また
は、いずれかのＳｉ原子に１個以上のＯ原子が結合した
有機シラン化合物を単独、あるいは、Ｓｉ／Ｏ原子比の
異なる２種以上の有機シラン化合物を組合わせて、熱硬
化性樹脂液中に混合して原料樹脂液を調製する。この
際、均一に混合することが必要であり、粘度が高い場合
にはアセトンなどの適宜な有機溶媒で希釈して粘度を下
げることもできる。
【００２４】原料樹脂液を炭素質基材面に所望の厚さに
塗布し、１００℃程度の温度で乾燥して用いた有機溶媒
や低揮発性成分を除去したのち、２００〜２５０℃の温
度に加熱して樹脂を硬化し、次いで非酸化性雰囲気中８
００℃以上の温度で焼成炭化することによりＳｉ原子お
よびＯ原子が均一に分散したガラス状カーボンの被膜が
形成被着したガラス状カーボン被覆炭素材が製造され
る。
【００２５】このようにして、炭素質基材面にＳｉ原子
やＯ原子が原子レベルで均一な連続相として分布した組
織性状を備えるガラス状カーボン被膜が形成被着された
ガラス状カーボン被覆炭素材を製造することができる。
すなわち、ガラス状カーボン被膜中に分散したＳｉ原子
やＯ原子は、例えばＸ線回折によってＳｉ、ＳｉＣ、Ｓ
ｉＯ2 などと同定できるような結晶構造を示さず、透過
型電子顕微鏡(TEM) の観察によって粒状組織が識別でき
ない組織性状を備えた、耐酸化性および耐プラズマ性に
優れたガラス状カーボン被覆炭素材の製造が可能とな
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
【００２７】実施例１ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
１分子中に１個のＳｉ原子を含む３−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシランを加えて充分に混合して調
製した原料樹脂液にアセトンを加えて粘度を調整し、等
方性黒鉛基材面に塗布した。次いで、１００℃に加熱し
て溶媒や低揮発性成分を除去したのち、２００℃の温度
で硬化処理した。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃
の温度で焼成炭化し、更に２０００℃まで加熱して、Ｓ
ｉ原子とＯ原子とが均一に分散する厚さ０．５μm のガ
ラス状カーボン被膜を被覆した炭素材を製造した。
【００２８】実施例２ フラン樹脂の初期縮合物に、有機シラン化合物として１
分子中に１個のＳｉ原子を含む３−グリシドキシプロピ
ルメチルジメトキシシランを加えて充分に混合して調製
した原料樹脂液に硬化触媒を加えて等方性黒鉛基材面に
塗布した。次いで、６０℃に加熱して樹脂を硬化した
後、アルゴン雰囲気中１０００℃の温度で焼成炭化し、
更に２０００℃まで加熱して、Ｓｉ原子とＯ原子とが均
一に分散する厚さ０．５μm のガラス状カーボン被膜を
被覆した炭素材を製造した。
【００２９】実施例３ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
１分子中に１個のＳｉ原子を含む３−アミノプロピルト
リエトキシシランを加えて充分に混合して原料樹脂液を
調製し、アセトンを加えて粘度を調整したのち等方性黒
鉛基材面に塗布した。次いで、１００℃に加熱して溶媒
や低揮発性成分を除去したのち、２００℃の温度で硬化
処理した。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃の温度
で焼成炭化し、更に２０００℃まで加熱して、Ｓｉ原子
とＯ原子とが均一に分散する厚さ０．５μm のガラス状
カーボン被膜を被覆した炭素材を製造した。
【００３０】実施例４ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
１分子中に１個のＳｉ原子を含む３−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシランを加えて充分に混合して調
製した原料樹脂液にアセトンを加えて粘度を調整し、等
方性黒鉛基材面に塗布した。次いで、１００℃に加熱し
て溶媒や低揮発性成分を除去したのち、２００℃の温度
で硬化処理した。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃
の温度で焼成炭化した。この原料樹脂液の塗布から焼成
炭化の操作を４回繰り返し行ったのち、更に２０００℃
まで加熱して、Ｓｉ原子とＯ原子とが均一に分散する厚
さ３μm のガラス状カーボン被膜を被覆した炭素材を製
造した。
【００３１】比較例１ ガラス状カーボン被膜を形成することなく、実施例と同
様の等方性黒鉛基材のみを試料として用いた。
【００３２】比較例２ フェノール樹脂の初期縮合物にアセトンを加えて粘度を
調整し、等方性黒鉛基材面に塗布した。次いで、１００
℃に加熱して溶媒を除去したのち、２００℃の温度で硬
化処理した。その後、アルゴン雰囲気中で１０００℃の
温度で焼成炭化し、更に２０００℃まで加熱して、厚さ
０．５μm のガラス状カーボン被膜を被覆した炭素材を
製造した。
【００３３】比較例３ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
１分子中に５個のＳｉ原子を含むペンタメチルシクロペ
ンタシロキサンを加えて充分に混合して調製した原料樹
脂液にアセトンを加えて粘度を調整し、等方性黒鉛基材
面に塗布した。次いで、１００℃に加熱して溶媒や低揮
発性成分を除去したのち、２００℃の温度で硬化処理し
た。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃の温度で焼成
炭化し、更に２０００℃まで加熱して、Ｓｉ原子とＯ原
子とを含む厚さ０．５μm のガラス状カーボン被膜を被
覆した炭素材を製造した。
【００３４】比較例４ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
ポリカルボシランを加えて充分に混合して調製した原料
樹脂液にアセトンを加えて粘度を調整し、等方性黒鉛基
材面に塗布した。次いで、１００℃に加熱して溶媒や低
揮発性成分を除去したのち、２００℃の温度で硬化処理
した。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃の温度で焼
成炭化し、更に２０００℃まで加熱して、Ｓｉ原子とＯ
原子とを含む厚さ０．５μm のガラス状カーボン被膜を
被覆した炭素材を製造した。
【００３５】比較例５ フェノール樹脂初期縮合物に、有機シラン化合物として
ポリシロキサンを加えて充分に混合して調製した原料樹
脂液にアセトンを加えて粘度を調整し、等方性黒鉛基材
面に塗布した。次いで、１００℃に加熱して溶媒や低揮
発性成分を除去したのち、２００℃の温度で硬化処理し
た。その後、アルゴン雰囲気中１０００℃の温度で焼成
炭化し、更に２０００℃まで加熱して、Ｓｉ原子とＯ原
子とを含む厚さ０．５μm のガラス状カーボン被膜を被
覆した炭素材を製造した。
【００３６】比較例６ フェノール樹脂の初期縮合物にアセトンを加えて粘度を
調整し、等方性黒鉛基材面に塗布した。次いで、１００
℃に加熱して溶媒を除去したのち、２００℃の温度で硬
化処理し、その後、アルゴン雰囲気中で１０００℃の温
度で焼成炭化した。この原料樹脂液の塗布から焼成炭化
の操作を４回繰り返し行ったのち、更に２０００℃まで
加熱して、厚さ３μm のガラス状カーボン被膜を被覆し
た炭素材を製造した。
【００３７】このようにして製造したガラス状カーボン
被覆炭素材、および比較例１の等方性黒鉛材について、
下記の方法によりガラス状カーボン被膜の厚さ、組織性
状の観察、耐酸化性および耐プラズマ性などを測定、評
価した。得られた結果を表１に示した。
【００３８】(1)ガラス状カーボン被膜の厚さ；走査型
電子顕微鏡にて断面観察を行い、膜厚を測定した。
【００３９】(2)組織性状の観察； Ｘ線回折；日本学術振興会第１１７委員会が定める人
造黒鉛の格子定数及び結晶子の測定法に準拠した方法に
よりＳｉ化合物に基づく回折線を観察して、結晶性Ｓｉ
化合物の有無を確認した。 透過型電子顕微鏡観察；ガラス状カーボン被膜の破断
面を倍率３００万倍で無作為に１０箇所観察し、粒状組
織の有無を確認した。
【００４０】(3)耐酸化性；マッフル炉を用いて、静止
空気雰囲気中８５０℃の温度で熱処理し、酸化による重
量減少率が１０％に達するまでの時間（分）を耐酸化性
の指標とした。
【００４１】(4)耐プラズマ性；プラズマ装置にセット
して、反応ガス；CF4 、キャリアガス；Ar、反応チャン
バー内ガス圧；１Torr、電源周波数；13.5MHz の条件で
プラズマを発生させ、この雰囲気に３０時間曝した場合
のガラス状カーボン被膜の厚さを測定した。
【００４２】
【表１】 （表注） *1 ガラス状カーボン被覆せず（等方性黒鉛基材のみ） *2 有機シラン化合物添加せず *3 ポリカルボシラン *4 ポリシロキサン *5 約10時間でガラス状カーボン被膜消失 *6 最も厚い部分の厚さ（SiC やSiO2粒子が浮き上がり、基材の露出が認めら れる。）
【００４３】表１の結果から、厚さ０．５μm のガラス
状カーボン被膜を形成した実施例１〜３と比較例２〜５
とを比較すると、実施例１〜３のガラス状カーボン被覆
炭素材は耐酸化性、耐プラズマ性において明らかに優れ
ており、また膜厚を厚く被覆した実施例４と比較例６と
の対比からも同じ傾向が認められる。なお、比較例３〜
５の耐プラズマ性は消耗により残った最大の厚みの部分
を示しており、実際には被膜中のカーボン部分は消失
し、ＳｉＣやＳｉＯ2 微粒子の集合体となっていたもの
である。
【００４４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば炭素質基
材面にＳｉやＯが原子レベルで均一な連続相として分布
した組織性状を備えるガラス状カーボン被膜が形成被着
され、耐酸化性や耐プラズマ性などの化学的安定性に優
れたたガラス状カーボン被覆炭素材を製造することが可
能となる。したがって、プラズマエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、液相エピタキシャル装置、ＣＺ用ルツ
ボ、などの汚染を嫌う半導体分野をはじめ金属蒸着用ル
ツボ、ガラスファイバー製造用治具、ヒータなど広い用
途分野で用いられる炭素材の製造方法として極めて有用
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １分子中に１〜３個のＳｉ原子を含む有
    機シラン化合物を熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹脂
    液を調製し、該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して加
    熱硬化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化するこ
    とを特徴とするガラス状カーボン被覆炭素材の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 １分子中に１〜３個のＳｉ原子を含み、
    かつ、各々のＳｉ原子、または、いずれかのＳｉ原子に
    １個以上のＯ原子が結合した有機シラン化合物を熱硬化
    性樹脂液中に混合して原料樹脂液を調製し、該原料樹脂
    液を炭素質基材面に塗布して加熱硬化し、次いで、非酸
    化性雰囲気中で焼成炭化することを特徴とするガラス状
    カーボン被覆炭素材の製造方法。
  3. 【請求項３】 １分子中に１〜３個のＳｉ原子を含み、
    かつ、各々のＳｉ原子、または、いずれかのＳｉ原子に
    １個以上のＯ原子が結合した有機シラン化合物におい
    て、Ｓｉ／Ｏ原子比の異なる有機シラン化合物を２種以
    上組合わせて熱硬化性樹脂液中に混合して原料樹脂液を
    調製し、該原料樹脂液を炭素質基材面に塗布して加熱硬
    化し、次いで、非酸化性雰囲気中で焼成炭化することを
    特徴とするガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法。
JP11080932A 1999-03-25 1999-03-25 ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法 Pending JP2000272986A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11080932A JP2000272986A (ja) 1999-03-25 1999-03-25 ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11080932A JP2000272986A (ja) 1999-03-25 1999-03-25 ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000272986A true JP2000272986A (ja) 2000-10-03

Family

ID=13732229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11080932A Pending JP2000272986A (ja) 1999-03-25 1999-03-25 ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000272986A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002029843A (ja) * 2000-07-17 2002-01-29 Tokai Carbon Co Ltd プラズマ処理装置用保護部材
KR101210966B1 (ko) 2010-12-28 2012-12-11 한국세라믹기술원 전자소자용 고강도 복합소재
FR3072670A1 (fr) * 2017-10-19 2019-04-26 Safran Ceramics Procede de fabrication d'une piece a partir d'un precurseur alcool ou polyalcool modifie
KR20230069425A (ko) * 2021-11-12 2023-05-19 한국세라믹기술원 유리질 카본 코팅층의 제조 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002029843A (ja) * 2000-07-17 2002-01-29 Tokai Carbon Co Ltd プラズマ処理装置用保護部材
KR101210966B1 (ko) 2010-12-28 2012-12-11 한국세라믹기술원 전자소자용 고강도 복합소재
FR3072670A1 (fr) * 2017-10-19 2019-04-26 Safran Ceramics Procede de fabrication d'une piece a partir d'un precurseur alcool ou polyalcool modifie
KR20230069425A (ko) * 2021-11-12 2023-05-19 한국세라믹기술원 유리질 카본 코팅층의 제조 방법
KR102732784B1 (ko) 2021-11-12 2024-11-25 한국세라믹기술원 유리질 카본 코팅층의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4560589A (en) Method for providing a coating layer of silicon carbide on substrate surface
JP2018100401A (ja) 接着剤組成物及びエレクトロニクスにおけるその使用
KR101331403B1 (ko) 그라파이트 상에 실리콘카바이드를 코팅하는 방법
JPH05254965A (ja) セラミックマトリックスコンポジット及びその製法
JP2000272986A (ja) ガラス状カーボン被覆炭素材の製造方法
US6187705B1 (en) Creep-resistant, high-strength silicon carbide fibers
CN115259878A (zh) 一种抽滤掺杂工艺
KR101701797B1 (ko) 다공질 알파상 탄화규소의 제조 방법
JP2000272987A (ja) ガラス状カーボン被覆炭素材
JP3548605B2 (ja) 炭素繊維強化炭素複合材の耐酸化処理法
JP2607409B2 (ja) 炭素繊維強化炭素複合材の耐酸化処理法
JP3682094B2 (ja) 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法
JP2000031136A (ja) プラズマ処理装置用保護部材
JPH10209061A (ja) 半導体拡散炉用の構成部材
JP3396119B2 (ja) Ｓｉ含有ガラス状カーボン材の製造方法
JP3431958B2 (ja) 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法
KR102732784B1 (ko) 유리질 카본 코팅층의 제조 방법
JP3548649B2 (ja) カーボン発熱体
JP2579560B2 (ja) 炭素繊維強化炭素材の耐酸化処理法
JP2002029844A (ja) 気相成長装置用部材
JPH11307464A (ja) ダミーウエハ
JP3396116B2 (ja) Ｓｉ含有ガラス状カーボン材の製造方法
JP3514355B2 (ja) プラズマエッチング装置用フォーカスリング
JPH08325059A (ja) Ｓｉ含有ガラス状カーボン材およびその製造方法
JPS62270491A (ja) サセプタ−の製造方法