JPH04193705A - 炭素材の製造方法 - Google Patents
炭素材の製造方法Info
- Publication number
- JPH04193705A JPH04193705A JP2324942A JP32494290A JPH04193705A JP H04193705 A JPH04193705 A JP H04193705A JP 2324942 A JP2324942 A JP 2324942A JP 32494290 A JP32494290 A JP 32494290A JP H04193705 A JPH04193705 A JP H04193705A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- molded body
- carbon material
- sample
- entire surface
- Prior art date
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- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、軸受け、シーリング材、放電加工用電極、電
気炉用ヒータ、原子炉の炉壁及び半導体装置用治具等に
使用される高密度黒鉛材として好適の炭素材の製造方法
に関する。
気炉用ヒータ、原子炉の炉壁及び半導体装置用治具等に
使用される高密度黒鉛材として好適の炭素材の製造方法
に関する。
［従来の技術］
従来、軸受は及びシーリング材等に使用される黒鉛材は
以下に示すように製造されている。即ち、先ず、コーク
ス粒をフィラーとし、石油又は石炭の蒸留残さであるピ
ッチをバインダーとして、両者を混合する。次に、ＣＩ
Ｐ（冷間静水圧加圧）装置を使用して、この混合物を所
定の形状に成形し、例えば、約１５００°Ｃの温度で熱
処理して炭素化する。次いで、これを２５００乃至３０
００ ’Ｃで熱処理して、黒鉛化する。この工程を２〜
３回繰り返すことにより、比較的緻密な黒鉛材を製造す
ることができる。
以下に示すように製造されている。即ち、先ず、コーク
ス粒をフィラーとし、石油又は石炭の蒸留残さであるピ
ッチをバインダーとして、両者を混合する。次に、ＣＩ
Ｐ（冷間静水圧加圧）装置を使用して、この混合物を所
定の形状に成形し、例えば、約１５００°Ｃの温度で熱
処理して炭素化する。次いで、これを２５００乃至３０
００ ’Ｃで熱処理して、黒鉛化する。この工程を２〜
３回繰り返すことにより、比較的緻密な黒鉛材を製造す
ることができる。
また、バインダーを使用せずに、可焼コークス粒をＣＩ
Ｐ装置により成形した後、２０００℃以上の温度で焼成
することにより、この種の黒鉛材を製造することもある
。
Ｐ装置により成形した後、２０００℃以上の温度で焼成
することにより、この種の黒鉛材を製造することもある
。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来の炭素材の製造方法には以下に示す
問題点がある。
問題点がある。
コークス粒等を炭素化及び黒鉛化する際の焼成工程にお
いて、脱ガス及び結晶化の進行により一方向の収縮が生
じて、このため成形体がボーラスな構造になり、閉気孔
（クローズドポア）及び開気孔（オープンポア）が発生
する。通常、このようにして製造された黒鉛材の気孔率
は約２０％である。このため、従来の方法により製造さ
れた黒鉛材は、真密度が２．１乃至２．２と高いにも拘
らず、嵩密度が１．７乃至１．９と低い。従って、材料
としての機械的強度が低いと共に、所望の形状に成形す
る際の加工精度を高くすることができない。また、耐酸
化性も低い。
いて、脱ガス及び結晶化の進行により一方向の収縮が生
じて、このため成形体がボーラスな構造になり、閉気孔
（クローズドポア）及び開気孔（オープンポア）が発生
する。通常、このようにして製造された黒鉛材の気孔率
は約２０％である。このため、従来の方法により製造さ
れた黒鉛材は、真密度が２．１乃至２．２と高いにも拘
らず、嵩密度が１．７乃至１．９と低い。従って、材料
としての機械的強度が低いと共に、所望の形状に成形す
る際の加工精度を高くすることができない。また、耐酸
化性も低い。
熱間静水圧加圧（ＨＩ Ｐ）装置によりＨＩＰ処理を施
すことにより炭素材を緻密化することも考えられるが、
そうすると、閉気孔は消滅するものの、開気孔はそのま
ま残るため、嵩比重の増加が十分でなく、上述の問題点
を解消することはできない。
すことにより炭素材を緻密化することも考えられるが、
そうすると、閉気孔は消滅するものの、開気孔はそのま
ま残るため、嵩比重の増加が十分でなく、上述の問題点
を解消することはできない。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
嵩比重が大きく、機械的強度が高く、高精度で加工する
ことが可能であり、耐酸化性が優れている炭素材を製造
できる炭素材の製造方法を提供することを目的とする。
嵩比重が大きく、機械的強度が高く、高精度で加工する
ことが可能であり、耐酸化性が優れている炭素材を製造
できる炭素材の製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る炭素材の製造方法は、所定の形状に成形さ
れた炭素成形体の全表面を炭素質膜で気密的に被覆する
工程と、この炭素成形体に熱間静水圧加圧処理を施す工
程とを有することを特徴とする。
れた炭素成形体の全表面を炭素質膜で気密的に被覆する
工程と、この炭素成形体に熱間静水圧加圧処理を施す工
程とを有することを特徴とする。
［作用］
本発明においては、炭素成形体の全表面に炭素質膜を気
密的に被覆する。その後、この炭素成形体に対して熱間
静水圧加圧（ＨＩ Ｐ）処理を施す。
密的に被覆する。その後、この炭素成形体に対して熱間
静水圧加圧（ＨＩ Ｐ）処理を施す。
この場合に、前記炭素成形体の開気孔は炭素質膜により
閉塞されているため、前記ＨＩＰ処理により、閉気孔と
同様に開気孔も消滅する。これにより、炭素成形体の密
度が例えば約１０％向」ニする。
閉塞されているため、前記ＨＩＰ処理により、閉気孔と
同様に開気孔も消滅する。これにより、炭素成形体の密
度が例えば約１０％向」ニする。
従って、本発明方法により製造された炭素材は嵩比重が
高く、機械的強度及び耐酸化性が高いと共に高精度で加
工することが可能である。
高く、機械的強度及び耐酸化性が高いと共に高精度で加
工することが可能である。
この場合に、ＨＩＰ処理処理圧度が２０００°Ｃ未禍の
場合は、クリープ現象が十分に発生ぜず、炭素成形体の
嵩比重の増加が十分でない。一方、ＨＩＰ処理処理圧い
て、炭素材は、主に２５００乃至２８ｏＯ°Ｃの温度に
おけるクリープ現象により緻密化される。このため、３
０００℃を超える温度でＨＩＰ処理にしても無駄である
。従って、ＨＩＰ処理処理圧度は、２０００乃至３００
０°Ｃとすることが好ましい。また、ＨＩＰ理時の圧力
が１００ＭＰａ未満の場合は、炭素成形体の嵩比重の増
加が十分てない。一方、使用可能な圧力の最大値が３０
０Ｍ Ｐ ａを超えるＨｒＰ装置は装置コストが極めて
高いという難点がある。従って、ＨＩＰ処理処理圧力は
１００乃至３００ＭＰａとすることが好ましい。
場合は、クリープ現象が十分に発生ぜず、炭素成形体の
嵩比重の増加が十分でない。一方、ＨＩＰ処理処理圧い
て、炭素材は、主に２５００乃至２８ｏＯ°Ｃの温度に
おけるクリープ現象により緻密化される。このため、３
０００℃を超える温度でＨＩＰ処理にしても無駄である
。従って、ＨＩＰ処理処理圧度は、２０００乃至３００
０°Ｃとすることが好ましい。また、ＨＩＰ理時の圧力
が１００ＭＰａ未満の場合は、炭素成形体の嵩比重の増
加が十分てない。一方、使用可能な圧力の最大値が３０
０Ｍ Ｐ ａを超えるＨｒＰ装置は装置コストが極めて
高いという難点がある。従って、ＨＩＰ処理処理圧力は
１００乃至３００ＭＰａとすることが好ましい。
［実施例コ
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は本発明の実施例方法を示す模式図である。
先ず、所定の形状に炭素材を成形して炭素成形体１を得
る。この炭素成形体１には開気孔２が存在している。次
に、この炭素成形体１に炭素質膜３を被覆する。炭素質
膜３の被覆はＣＶ ｉ）（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法による熱分解炭素の被
覆、スパッタリングなとのＰ Ｖ Ｉ）（Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法による
被覆又は樹脂とフィラーとの混合物のコーティングによ
り行なう。ＣＶＤ法又はＰＶＤ法の場合は熱分解炭素に
より炭素質膜３が生成する。また、コーティングの場合
は、熱処理後にガラス質炭素となる熱硬化性樹脂をコー
ティングする。
る。この炭素成形体１には開気孔２が存在している。次
に、この炭素成形体１に炭素質膜３を被覆する。炭素質
膜３の被覆はＣＶ ｉ）（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法による熱分解炭素の被
覆、スパッタリングなとのＰ Ｖ Ｉ）（Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法による
被覆又は樹脂とフィラーとの混合物のコーティングによ
り行なう。ＣＶＤ法又はＰＶＤ法の場合は熱分解炭素に
より炭素質膜３が生成する。また、コーティングの場合
は、熱処理後にガラス質炭素となる熱硬化性樹脂をコー
ティングする。
次いで、例えば温度が２５００°Ｃ１圧力が２００Ｍ
Ｐａの処理条件でＨＩＰ処理を行なう。これにより、炭
素成形体１の気孔率が減少して嵩密度が」１昇し、機械
的強度及び耐酸化性が高い炭素＋１が得られる。
Ｐａの処理条件でＨＩＰ処理を行なう。これにより、炭
素成形体１の気孔率が減少して嵩密度が」１昇し、機械
的強度及び耐酸化性が高い炭素＋１が得られる。
次に、本実施例方法により実際に炭素材を製造し、その
嵩比重を測定した結果について説明する。
嵩比重を測定した結果について説明する。
実」１例」−
先ず、試料（炭素成形体）として、等方性黒鉛材を縦が
５０ｍｍ、横が５０ｍｍ、高さが２０ｍｍの大きさに切
り出し、これを２００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水
分を除去した。
５０ｍｍ、横が５０ｍｍ、高さが２０ｍｍの大きさに切
り出し、これを２００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水
分を除去した。
次に、この試料をえＪ＋ ｃ Ｖ Ｄ装置の２ｉｌＪ板
ホルダに固定し、装置内に炭化水素ガスを通流させなが
ら試料を加熱し、これにより発生する熱分解炭素を試料
上にコーティングした。この場合に、試料の全面に熱分
解炭素がコーティングされるように、試料の向きを変化
させて、合計で３回コーティング処理を施した。この試
料の嵩密度は１．７９であった。
ホルダに固定し、装置内に炭化水素ガスを通流させなが
ら試料を加熱し、これにより発生する熱分解炭素を試料
上にコーティングした。この場合に、試料の全面に熱分
解炭素がコーティングされるように、試料の向きを変化
させて、合計で３回コーティング処理を施した。この試
料の嵩密度は１．７９であった。
次いで、ＨＩＰ装置を使用して、温度が２５５０°Ｃ１
圧力が２０００気圧の処理条件でこの試料にＨＩＰ処理
を施した。このようにして得た炭素材の嵩比重は１．９
２であった。
圧力が２０００気圧の処理条件でこの試料にＨＩＰ処理
を施した。このようにして得た炭素材の嵩比重は１．９
２であった。
実１１舛２工
先ず、試料として等方性黒鉛材を縦が５０ｍｍ１横が５
０ｍｍ１高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを２
００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
０ｍｍ１高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを２
００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
次に、この試料をマグネトロンスパッタ装置の基板ホル
ダに固定し、黒鉛ターゲツト材を使用して、試料にカー
ボン膜をコーティングした。この場合に、実施例１と同
様に複数回コーティング処理を繰り返し、試料の全面に
カーボン膜をコーティングした。この試料の嵩密度は１
．７８であった。
ダに固定し、黒鉛ターゲツト材を使用して、試料にカー
ボン膜をコーティングした。この場合に、実施例１と同
様に複数回コーティング処理を繰り返し、試料の全面に
カーボン膜をコーティングした。この試料の嵩密度は１
．７８であった。
次いで、この試料に対し、実施例１と同様の処理条件で
ＨＩＰ処理を施した。このようにして得た炭素材の嵩比
重は、１．９３であった。
ＨＩＰ処理を施した。このようにして得た炭素材の嵩比
重は、１．９３であった。
灸販跡１
先ず、試料として等方性黒鉛材を縦が５０ｍｍ１横が５
０ｍｎ＋、高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを
２００℃の温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
０ｍｎ＋、高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを
２００℃の温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
次に、この試料の全面に、フラン樹脂を３０重量％、メ
ソフェースピッチを５０重量％及び粒度が１μｍ以下の
黒鉛微粉を２０重量％の割合で混合して得たスラリーを
塗布した。このスラリー膜を１００乃至３００℃の温度
で２４時間かけて乾燥した後、不活性ガス中で２３００
℃の温度で焼成した。この試料の嵩密度は１，７８であ
った。
ソフェースピッチを５０重量％及び粒度が１μｍ以下の
黒鉛微粉を２０重量％の割合で混合して得たスラリーを
塗布した。このスラリー膜を１００乃至３００℃の温度
で２４時間かけて乾燥した後、不活性ガス中で２３００
℃の温度で焼成した。この試料の嵩密度は１，７８であ
った。
次いで、この試料に対し、実施例１と同様の処理条件で
ＨＩＰ処理を施した。このようにして得た炭素材の嵩比
重は１．８８であった。
ＨＩＰ処理を施した。このようにして得た炭素材の嵩比
重は１．８８であった。
比」先例−
先ず、試料として等方性黒鉛材を縦が５０ｍｍ１横が５
０ｍｍ１高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを２
００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
０ｍｍ１高さが２０ｍｍの大きさに切り出し、これを２
００°Ｃの温度で１２時間乾燥して水分を除去した。
この試料の嵩比重は１．７７であった。
次いで、この炭素質膜がコーティングされていない試料
に対し、実施例１と同様の処理条件でＨＩＰ処理を施し
た。このようにして得た炭素材の嵩比重は１．８０であ
った。
に対し、実施例１と同様の処理条件でＨＩＰ処理を施し
た。このようにして得た炭素材の嵩比重は１．８０であ
った。
これらの実施例及び比較例の結果を下記第１表にまとめ
て示す。また、実施例及び比較例の各試料を空気中で５
００°Ｃの温度に１時間加熱したときの酸素消耗量（酸
化処理後の重量変化）も併せて第１表に示す。
て示す。また、実施例及び比較例の各試料を空気中で５
００°Ｃの温度に１時間加熱したときの酸素消耗量（酸
化処理後の重量変化）も併せて第１表に示す。
第 １ 表
この第１表から明らかなように、本実施例１乃至３によ
り製造した炭素材は、比較例に比して嵩比重が高く、ま
た耐酸化性が著しく向上した。
り製造した炭素材は、比較例に比して嵩比重が高く、ま
た耐酸化性が著しく向上した。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、炭素成形体の全表
面を炭素質膜で気密的に被覆した後、この炭素成形体に
熱間静水圧加圧処理を施すから、前記成形体中の気孔を
消滅でき、炭素成形体の嵩比重を従来に比して向上させ
ることができる。従って、本発明方法により製造した炭
素材は、機械的強度及び耐酸化性が高いと共に、高精度
で加工することができるという効果を奏する。
面を炭素質膜で気密的に被覆した後、この炭素成形体に
熱間静水圧加圧処理を施すから、前記成形体中の気孔を
消滅でき、炭素成形体の嵩比重を従来に比して向上させ
ることができる。従って、本発明方法により製造した炭
素材は、機械的強度及び耐酸化性が高いと共に、高精度
で加工することができるという効果を奏する。
第１図は本発明の実施例方法を示す模式図である。
Claims (2)
- （１）所定の形状に成形された炭素成形体の全表面を炭
素質膜で気密的に被覆する工程と、この炭素成形体に熱
間静水圧加圧処理を施す工程とを有することを特徴とす
る炭素材の製造方法。 - （２）前記熱間静水圧加圧処理においては、温度が２０
００乃至３０００℃、圧力が１００ＭＰａ乃至３００Ｍ
Ｐａの条件で処理することを特徴とする請求項１に記載
の炭素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324942A JPH04193705A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 炭素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324942A JPH04193705A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 炭素材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193705A true JPH04193705A (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=18171348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2324942A Pending JPH04193705A (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 炭素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04193705A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016121642A1 (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ被覆炭素複合材 |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP2324942A patent/JPH04193705A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016121642A1 (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ被覆炭素複合材 |
| JPWO2016121642A1 (ja) * | 2015-01-29 | 2017-08-31 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ被覆炭素複合材 |
| US10294163B2 (en) | 2015-01-29 | 2019-05-21 | Ibiden Co., Ltd. | SiC-coated carbon composite material |
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