JPH0350160A - 良導電性高強度炭素材料 - Google Patents
良導電性高強度炭素材料Info
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- JPH0350160A JPH0350160A JP2157248A JP15724890A JPH0350160A JP H0350160 A JPH0350160 A JP H0350160A JP 2157248 A JP2157248 A JP 2157248A JP 15724890 A JP15724890 A JP 15724890A JP H0350160 A JPH0350160 A JP H0350160A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明は、導電性に優れ、しかも耐酸化性をもつと共に
高強度を有し、各ｆｉ Ｚ負電子部品材料としての用途
に適した炭素系材料に関するものである。
高強度を有し、各ｆｉ Ｚ負電子部品材料としての用途
に適した炭素系材料に関するものである。
［従来の技術〕
炭素系材料は、良導電性、低熱膨張性、耐熱衝撃性、良
好な機械加工性等の特性をもつが、強度が低く、高温下
での耐酸化性も劣るという欠点を有する。たとえば、一
般の炭素材の導電性を表わす電気比抵抗値は１０００〜
２０００μΩｃｍであり、特に電極材としてのそれは７
００〜８００μΩｃＩＩ＋、金属含浸炭素材では１３０
〜１５０μΩＣａｌと非常に優れた導電性を示すが１機
械的強度は一般に １５０〜８００ｋｇ−ｃａ＋−”
、電極材においては３０−１５０ｋｇ−ｃ＋＋＋−”と
極端に低い、このため、強度部材としての用途は太き（
制限を受けている。また、炭素材を大気中で加熱すると
３００℃近くで酸化が始まり、６００℃以上になると
、急激に酸化が進行する。このため、炭素材は高温域で
の使用が非酸化性雰囲気下に限定されている。同様に、
金属含浸炭素材も、金属の熱的挙動より高温域での用途
は大きく制限゛されている。
好な機械加工性等の特性をもつが、強度が低く、高温下
での耐酸化性も劣るという欠点を有する。たとえば、一
般の炭素材の導電性を表わす電気比抵抗値は１０００〜
２０００μΩｃｍであり、特に電極材としてのそれは７
００〜８００μΩｃＩＩ＋、金属含浸炭素材では１３０
〜１５０μΩＣａｌと非常に優れた導電性を示すが１機
械的強度は一般に １５０〜８００ｋｇ−ｃａ＋−”
、電極材においては３０−１５０ｋｇ−ｃ＋＋＋−”と
極端に低い、このため、強度部材としての用途は太き（
制限を受けている。また、炭素材を大気中で加熱すると
３００℃近くで酸化が始まり、６００℃以上になると
、急激に酸化が進行する。このため、炭素材は高温域で
の使用が非酸化性雰囲気下に限定されている。同様に、
金属含浸炭素材も、金属の熱的挙動より高温域での用途
は大きく制限゛されている。
このような炭素材料のもつ欠点を改善する目的で、すで
に、特公昭６２−１２１９１号公報、特開昭５９−２１
３６７４号公報および特開昭６１−２４７６６１号公報
に開示されているような耐酸化性高強度炭素材料が開発
されている。これらの刊行物に開示されている炭素材料
は、生コークスを主体として、これに炭化ケイ素粉末と
炭化ホウ素粉末とを配合し、またはそれらの一部をホウ
素化合物で置換した粉末混合物の焼結体であり、このよ
うな材料によって炭素材料の高温酸化および強度が相当
に改善されることが確認されているが、なお−層の改善
が望まれている。
に、特公昭６２−１２１９１号公報、特開昭５９−２１
３６７４号公報および特開昭６１−２４７６６１号公報
に開示されているような耐酸化性高強度炭素材料が開発
されている。これらの刊行物に開示されている炭素材料
は、生コークスを主体として、これに炭化ケイ素粉末と
炭化ホウ素粉末とを配合し、またはそれらの一部をホウ
素化合物で置換した粉末混合物の焼結体であり、このよ
うな材料によって炭素材料の高温酸化および強度が相当
に改善されることが確認されているが、なお−層の改善
が望まれている。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は、特開昭５９−２１３６７４号公報や特
開昭６１−２４７６６１号公報に示されているような生
コークスに炭化ケイ素と炭化ホウ素を配合した混合物の
焼結体、またはそれらのセラミックス粉末の一部をホウ
素化合物で置換した混合物の焼結体に対し、それらによ
って改善された高温′Ｍ耐酸化性強度を保持しながら、
さらに導電性を高めた良導電性高強度炭素材料を得るこ
とにある。
開昭６１−２４７６６１号公報に示されているような生
コークスに炭化ケイ素と炭化ホウ素を配合した混合物の
焼結体、またはそれらのセラミックス粉末の一部をホウ
素化合物で置換した混合物の焼結体に対し、それらによ
って改善された高温′Ｍ耐酸化性強度を保持しながら、
さらに導電性を高めた良導電性高強度炭素材料を得るこ
とにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するための本発明の良導電性高強度炭素
材料は、上述の先に開発された生コークス−炭化ケイ素
−炭化ホウ素系材料を基本成分とするが、その基本成分
に対し、セラミックス粉末として炭化クロム粉末とチタ
ンおよび／またはジルコニウムのホウ化物粉末を配合す
ることにより、−良導電性を高めるようにしたものであ
る。
材料は、上述の先に開発された生コークス−炭化ケイ素
−炭化ホウ素系材料を基本成分とするが、その基本成分
に対し、セラミックス粉末として炭化クロム粉末とチタ
ンおよび／またはジルコニウムのホウ化物粉末を配合す
ることにより、−良導電性を高めるようにしたものであ
る。
すなわち、本発明の良導電性高強度炭素材料は、炭化ケ
イ素および炭化ホウ素からなる炭化物粉末の合計量が５
〜５０容量％、残部が生コークス粉末から成る粉末混合
物を基本成分とし、上記炭化物粉末の合計量の３〜８０
重量％を、全体の１〜５重量％に相当する炭化クロム粉
末と、残部が゛チタンおよび／またはジルコニウムのホ
ウ化物がら成るセラミックス粉末で置換した粉末混合物
の焼結体から成ることを特徴とするものである。
イ素および炭化ホウ素からなる炭化物粉末の合計量が５
〜５０容量％、残部が生コークス粉末から成る粉末混合
物を基本成分とし、上記炭化物粉末の合計量の３〜８０
重量％を、全体の１〜５重量％に相当する炭化クロム粉
末と、残部が゛チタンおよび／またはジルコニウムのホ
ウ化物がら成るセラミックス粉末で置換した粉末混合物
の焼結体から成ることを特徴とするものである。
本発明で用いる生コークスは、石油系、石炭系のいずれ
でもよいが、６００℃以下の比較的低温で製造され、残
留揮発分を有し、特に高強度を要求する場合には、４重
Ｉ％以上の残留揮発分を有することが好ましい。また、
用いる生コークス粉末の粒径は２５μｍ以下、好ましく
は１０μｍ以下のものがよい。
でもよいが、６００℃以下の比較的低温で製造され、残
留揮発分を有し、特に高強度を要求する場合には、４重
Ｉ％以上の残留揮発分を有することが好ましい。また、
用いる生コークス粉末の粒径は２５μｍ以下、好ましく
は１０μｍ以下のものがよい。
炭化ケイ素粉末と炭化ホウ素粉末とは、同じように２５
μｍ以下、好ましくは５μ国以下の微粉末が望ましく、
配合量としては、後述のチタン、ジルコニウムのホウ化
物および炭化クロム粉末との置換量を含めて、それらの
合計量を５〜５０容量％、残部を上記生コークス粉末と
する。その理由としては、この範囲以下であれば、耐酸
化性および強度が充分発揮できないので好ましくない。
μｍ以下、好ましくは５μ国以下の微粉末が望ましく、
配合量としては、後述のチタン、ジルコニウムのホウ化
物および炭化クロム粉末との置換量を含めて、それらの
合計量を５〜５０容量％、残部を上記生コークス粉末と
する。その理由としては、この範囲以下であれば、耐酸
化性および強度が充分発揮できないので好ましくない。
また、この範囲を越えると、導電性を著しく低下させて
しまうからである。
しまうからである。
チタンとジルコニウムのホウ化物粉末は、やはりｌＯμ
園以下、好ましくは５μｍ以下の微粒が望ましい、これ
らの配合量は、炭化ケイ素および炭化ホウ素からなる炭
化物粉末を、チタンとジルコニウムのホウ化物粉末と炭
化クロム粉末から成るセラミックス粉末で置換する場合
に、その置換量を炭化ケイ素および炭化ホウ素の合計量
の３〜８０重量％とし、上記ホウ化物粉末と炭化クロム
粉末の量比は、炭化クロム粉末を全体の１〜５重量％に
相当する量とするのが望ましい。
園以下、好ましくは５μｍ以下の微粒が望ましい、これ
らの配合量は、炭化ケイ素および炭化ホウ素からなる炭
化物粉末を、チタンとジルコニウムのホウ化物粉末と炭
化クロム粉末から成るセラミックス粉末で置換する場合
に、その置換量を炭化ケイ素および炭化ホウ素の合計量
の３〜８０重量％とし、上記ホウ化物粉末と炭化クロム
粉末の量比は、炭化クロム粉末を全体の１〜５重量％に
相当する量とするのが望ましい。
その理由としては、これらのセラミックス量がこの範囲
以下では導電性を顕著に改善できないし、この範囲以上
では成形性が悪くなり、緻密な焼結体が得られ難＜、強
度も著しく劣下し、切削性も非常に悪くなるので好まし
くない。この量比内において、電気比抵抗が３００μΩ
Ｃｆｆ１以下を要求される場合には、これらのセラミッ
クス粉末の合計量は２０容量％以上が望ましく、また、
１０００μΩｃｍ以上の場合には５容量％以上が望まし
い。
以下では導電性を顕著に改善できないし、この範囲以上
では成形性が悪くなり、緻密な焼結体が得られ難＜、強
度も著しく劣下し、切削性も非常に悪くなるので好まし
くない。この量比内において、電気比抵抗が３００μΩ
Ｃｆｆ１以下を要求される場合には、これらのセラミッ
クス粉末の合計量は２０容量％以上が望ましく、また、
１０００μΩｃｍ以上の場合には５容量％以上が望まし
い。
炭化クロム粉末は、炭化ケイ素粉末や炭化ホウ素粉末と
同じように、２５ＬＬｍ以下、好ましくは５μｍ以下の
微粉末が望ましく、配合量上述したところから明らかな
ように、比較的少量でよい。
同じように、２５ＬＬｍ以下、好ましくは５μｍ以下の
微粉末が望ましく、配合量上述したところから明らかな
ように、比較的少量でよい。
本発明の良導電性高強度炭素材料の製造方法は、生コー
クス粉末と、炭化ケイ素粉末、炭化ホウ素粉末、チタン
および／またはジルコニウムのホウ化物粉末および炭化
クロム粉末をそれぞれ所定量配合し、充分に摩砕処理を
することにより、成形性、焼結性を高めた後、成形し、
非酸化性雰囲気中にて１０００℃以上の温度で焼成する
方法を採用する。このように、気孔発生や不均一性の原
因となるバインダー等の成形助剤の添加物は用いず、摩
砕により生じるメカノケミカル効果を利用して焼結性を
付与せしめることにより、緻密でかつ高強度のものとな
る。
クス粉末と、炭化ケイ素粉末、炭化ホウ素粉末、チタン
および／またはジルコニウムのホウ化物粉末および炭化
クロム粉末をそれぞれ所定量配合し、充分に摩砕処理を
することにより、成形性、焼結性を高めた後、成形し、
非酸化性雰囲気中にて１０００℃以上の温度で焼成する
方法を採用する。このように、気孔発生や不均一性の原
因となるバインダー等の成形助剤の添加物は用いず、摩
砕により生じるメカノケミカル効果を利用して焼結性を
付与せしめることにより、緻密でかつ高強度のものとな
る。
［実施例］
以下に本発明の実施例を示す。
実」Ｌ盟」２
約５００℃で製造された生石油コークス（揮発分約１０
重量％）をショークラッシャーにて粉砕した生コークス
粉末、平均粒子径が１μｍの炭化ケイ素および平均粒子
径が３μｍの炭化ホウ素粉末に、２ｒＢｚ （平均径３
μｍ）粉末を第１表に示す割合で配合した混合粉末をボ
ールミルで２３時間摩砕した後、１０００ｋｇ／ｃ＋＋
＋”の圧力で成形し、非酸化性雰囲気中、２０００℃で
１時間焼成した。これより得られた焼結体から、５ ｘ
６ Ｘ２７ｍｍの大きさに切り出し、曲げ強さ、電気比
抵抗、酸化テストの各サンプルとした０曲げ強さはスパ
ン２０ｍｍの常温３点曲げとし、比抵抗は電圧降下法に
よった。
重量％）をショークラッシャーにて粉砕した生コークス
粉末、平均粒子径が１μｍの炭化ケイ素および平均粒子
径が３μｍの炭化ホウ素粉末に、２ｒＢｚ （平均径３
μｍ）粉末を第１表に示す割合で配合した混合粉末をボ
ールミルで２３時間摩砕した後、１０００ｋｇ／ｃ＋＋
＋”の圧力で成形し、非酸化性雰囲気中、２０００℃で
１時間焼成した。これより得られた焼結体から、５ ｘ
６ Ｘ２７ｍｍの大きさに切り出し、曲げ強さ、電気比
抵抗、酸化テストの各サンプルとした０曲げ強さはスパ
ン２０ｍｍの常温３点曲げとし、比抵抗は電圧降下法に
よった。
その結果を第１表に、また、酸化テスト結果を第１図に
示す、なお、比較のため、従来のＣ−５ｉＣ−８４Ｃ系
およびＣ−５ｉＣ−Ｂ４Ｃ−ＺｒＢｘ系について同条件
で作成したサンプルの結果も併記した。また、酸化テス
トは１２００℃に保持された開放型マツフル炉内にて大
気中に置き、５０時間毎に秤量した値の、テスト前の重
量に対する変化率で示した。
示す、なお、比較のため、従来のＣ−５ｉＣ−８４Ｃ系
およびＣ−５ｉＣ−Ｂ４Ｃ−ＺｒＢｘ系について同条件
で作成したサンプルの結果も併記した。また、酸化テス
トは１２００℃に保持された開放型マツフル炉内にて大
気中に置き、５０時間毎に秤量した値の、テスト前の重
量に対する変化率で示した。
第 Ｉ 表
本比較材
以上の各実施例の結果より明らかなように、本発明の炭
素と炭化ケイ素、炭化ホウ素の混合粉末に、チタンまた
はジルコニウムのボウ化物と炭化クロムを加λた材料は
、運営の黒鉛材や従来のＣ−５ｉＣ−Ｂ＜Ｃ−ｔホウ素
化合物）系に比べてはるかに導電性が向上し、しかも強
度や耐酸化性は従来のＣ−３ｉＣ−８４Ｇ−（ホウ素化
合物）系に比べてほぼ同等の物性を有していることが認
められた。
素と炭化ケイ素、炭化ホウ素の混合粉末に、チタンまた
はジルコニウムのボウ化物と炭化クロムを加λた材料は
、運営の黒鉛材や従来のＣ−５ｉＣ−Ｂ＜Ｃ−ｔホウ素
化合物）系に比べてはるかに導電性が向上し、しかも強
度や耐酸化性は従来のＣ−３ｉＣ−８４Ｇ−（ホウ素化
合物）系に比べてほぼ同等の物性を有していることが認
められた。
すなわち、第１表が示すように、黒鉛材よりも電気比抵
抗が低くしかも強度および耐酸化性ははるかに優れてい
る。また、従来のＣ−５ｉＣ−Ｂ４Ｃ−（ホウ素化合物
）系に対して電気比抵抗値ははるかに低く、しかも、強
度および耐酸化性はほぼ同等の特性を示すことがわかる
。これはチタンやジルコニウムのホウ化物が優れた導電
性を示すこと、炭化クロムが導電性の改善に大きく寄与
していること、酸素雰囲気においてはガラス質の被膜が
高温において形成され、炭素の酸化消耗を抑制すること
、炭素中では焼結性が良好であること等に依ると思われ
る。さらに、これに炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化クロ
ムが従来のＣ−３ｉＣ−Ｂ、Ｃ系で認め°られる高強度
、耐酸化性の特性を付加していると思われる。
抗が低くしかも強度および耐酸化性ははるかに優れてい
る。また、従来のＣ−５ｉＣ−Ｂ４Ｃ−（ホウ素化合物
）系に対して電気比抵抗値ははるかに低く、しかも、強
度および耐酸化性はほぼ同等の特性を示すことがわかる
。これはチタンやジルコニウムのホウ化物が優れた導電
性を示すこと、炭化クロムが導電性の改善に大きく寄与
していること、酸素雰囲気においてはガラス質の被膜が
高温において形成され、炭素の酸化消耗を抑制すること
、炭素中では焼結性が良好であること等に依ると思われ
る。さらに、これに炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化クロ
ムが従来のＣ−３ｉＣ−Ｂ、Ｃ系で認め°られる高強度
、耐酸化性の特性を付加していると思われる。
［発明の効果］
上述したように、本発明によれば、通常の黒鉛材や先に
開発されているＣ−３ｉＣ−８４Ｇ系およびＣ−５ｉＣ
−８４Ｇ−（ホウ素化合物）系材料よりもさらに導電性
が優れ、かつ強度および耐酸化性がほぼ同様に優れた良
導電性高強度炭素材料を得ることができる。
開発されているＣ−３ｉＣ−８４Ｇ系およびＣ−５ｉＣ
−８４Ｇ−（ホウ素化合物）系材料よりもさらに導電性
が優れ、かつ強度および耐酸化性がほぼ同様に優れた良
導電性高強度炭素材料を得ることができる。
したがって、本発明の炭素材料は、高温域においても良
導電性が要求され、かつ高強度も要求される用途には非
常に適し、電気電子部品材料や機械部品材料として、有
効に利用することができる。
導電性が要求され、かつ高強度も要求される用途には非
常に適し、電気電子部品材料や機械部品材料として、有
効に利用することができる。
第１図は本発明材料（記号り、Ｅ、Ｆ）と、従来の（ニ
ー５ｉＣ−Ｂ、（：系材料（記号Ｇ）およびＣ−３ｉＣ
−Ｂ４Ｃ−ＺｒＢｔ系材料（記号Ｈ）についての酸化増
減の変化率を示すグラフである。 酸化Ｂｅ ７Ｖｌ （Ｈｒ）
ー５ｉＣ−Ｂ、（：系材料（記号Ｇ）およびＣ−３ｉＣ
−Ｂ４Ｃ−ＺｒＢｔ系材料（記号Ｈ）についての酸化増
減の変化率を示すグラフである。 酸化Ｂｅ ７Ｖｌ （Ｈｒ）
Claims (1)
- １．炭化ケイ素および炭化ホウ素からなる炭化物粉末の
合計量が５〜５０容量％、残部が生コークス粉末から成
る粉末混合物を基本成分とし、上記炭化物粉末の合計量
の３〜８０重量％を、全体の１〜５重量％に相当する炭
化クロム粉末と、残部がチタンおよび／またはジルコニ
ウムのホウ化物から成るセラミックス粉末で置換した粉
末混合物の焼結体から成る良導電性高強度炭素材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157248A JPH0350160A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 良導電性高強度炭素材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2157248A JPH0350160A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 良導電性高強度炭素材料 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62197842A Division JPS6442364A (en) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | Carbon material having superior electric conduction and high strength |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350160A true JPH0350160A (ja) | 1991-03-04 |
| JPH0529627B2 JPH0529627B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=15645488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2157248A Granted JPH0350160A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 良導電性高強度炭素材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0350160A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09225735A (ja) * | 1996-02-22 | 1997-09-02 | Osaka Diamond Ind Co Ltd | ワイヤーソー |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP2157248A patent/JPH0350160A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529627B2 (ja) | 1993-05-06 |
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