JPH0597548A - 高密度材料の製造方法および製造装置 - Google Patents
高密度材料の製造方法および製造装置Info
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- JPH0597548A JPH0597548A JP3262252A JP26225291A JPH0597548A JP H0597548 A JPH0597548 A JP H0597548A JP 3262252 A JP3262252 A JP 3262252A JP 26225291 A JP26225291 A JP 26225291A JP H0597548 A JPH0597548 A JP H0597548A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭素材料等をきわめて短時間に加圧下の気相
化学反応蒸着で高密度化する。 【構成】 高圧容器1 内に倒立コップ形状の断熱層7 を
設け、該断熱層7 内に加熱体8 を設けて高圧高温炉室10
を形成してなり、該炉室10に隔壁11を設けて内部に反応
室13を画成し、該反応室13内に気相化学反応を行わしめ
るための原料ガスの導入口15および排出口16が設けられ
ている。
化学反応蒸着で高密度化する。 【構成】 高圧容器1 内に倒立コップ形状の断熱層7 を
設け、該断熱層7 内に加熱体8 を設けて高圧高温炉室10
を形成してなり、該炉室10に隔壁11を設けて内部に反応
室13を画成し、該反応室13内に気相化学反応を行わしめ
るための原料ガスの導入口15および排出口16が設けられ
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相化学浸透法でもっ
て、高密度の例えば炭素／炭素複合材料を製造するため
の方法および装置に関する。
て、高密度の例えば炭素／炭素複合材料を製造するため
の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度材料の製造方法としては、加圧力
による方法が一般的なものとして知られている。ホット
プレスによる一軸加圧焼結、熱間等方圧加圧装置による
等方圧加圧焼結などがそれであり、金属あるいはセラミ
ックスの高密度化に幅広く用いられている。その他、炭
素／炭素複合材料の製造においては、ピッチを液相で加
圧下に含浸かつ炭素化する高圧含浸炭素化の方法などが
知られている。
による方法が一般的なものとして知られている。ホット
プレスによる一軸加圧焼結、熱間等方圧加圧装置による
等方圧加圧焼結などがそれであり、金属あるいはセラミ
ックスの高密度化に幅広く用いられている。その他、炭
素／炭素複合材料の製造においては、ピッチを液相で加
圧下に含浸かつ炭素化する高圧含浸炭素化の方法などが
知られている。
【０００３】一方このような高圧力を使わずとも、上記
の含浸を減圧もしくは常圧気相下に行わしめて高密度化
する気相化学浸透法が知られている。
の含浸を減圧もしくは常圧気相下に行わしめて高密度化
する気相化学浸透法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気相化学浸透法による高密度化技術は、材料（被処理
物）の高密度化に極めて長時間を要するという課題があ
った。本発明は、叙述の課題に鑑み、加圧下に気相化学
浸透処理を行なうことにより、効率的に高密度材料の製
造が可能な方法と装置とを提供するのが目的である。
気相化学浸透法による高密度化技術は、材料（被処理
物）の高密度化に極めて長時間を要するという課題があ
った。本発明は、叙述の課題に鑑み、加圧下に気相化学
浸透処理を行なうことにより、効率的に高密度材料の製
造が可能な方法と装置とを提供するのが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】方法に係る本発明は、前
述目的を達成するために、高圧容器1 内に倒立コップ形
状の断熱層7 を設け、該断熱層7内に加熱体8 を設けて
高圧高温炉室10を形成してなり、該炉室10に隔壁11を設
けて内部に反応室13を画成した装置を用いて被処理物25
を高密度にする方法であって、前記反応室13内に原料ガ
スを導入、排出して被処理物25に対して加圧流通下に気
相化学反応蒸着を行わしめることを特徴とするものであ
る。
述目的を達成するために、高圧容器1 内に倒立コップ形
状の断熱層7 を設け、該断熱層7内に加熱体8 を設けて
高圧高温炉室10を形成してなり、該炉室10に隔壁11を設
けて内部に反応室13を画成した装置を用いて被処理物25
を高密度にする方法であって、前記反応室13内に原料ガ
スを導入、排出して被処理物25に対して加圧流通下に気
相化学反応蒸着を行わしめることを特徴とするものであ
る。
【０００６】装置に係る本発明は、前述目的を達成する
ために、高圧容器1 内に倒立コップ形状の断熱層7 を設
け、該断熱層7 内に加熱体8 を設けて高圧高温炉室10を
形成してなり、該炉室10に隔壁11を設けて内部に反応室
13を画成し、該反応室13内で気相化学反応を行わしめる
ための原料ガスの導入口15および排出口16が設けられて
いることを特徴とするものである。
ために、高圧容器1 内に倒立コップ形状の断熱層7 を設
け、該断熱層7 内に加熱体8 を設けて高圧高温炉室10を
形成してなり、該炉室10に隔壁11を設けて内部に反応室
13を画成し、該反応室13内で気相化学反応を行わしめる
ための原料ガスの導入口15および排出口16が設けられて
いることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、反応室13の被処理物25は、圧
力を有する原料ガスによる気相化学反応蒸着、すなわ
ち、加圧下の気相化学反応と、さらには被処理物25内部
への押込力としての圧力の利用によって、高密度化が効
率よくなされる。
力を有する原料ガスによる気相化学反応蒸着、すなわ
ち、加圧下の気相化学反応と、さらには被処理物25内部
への押込力としての圧力の利用によって、高密度化が効
率よくなされる。
【０００８】
【実施例】以下、図を参照して装置に係る本発明の実施
例を説明し、方法に係る本発明の実施例を説明する。装
置に係る本発明の第１実施例を示す図１において、円筒
状に形成された高圧容器1 の上下開口部には上蓋2 およ
び下蓋3 が嵌合され、シール部材4,5 によって気密を保
持することにより高圧室6 が形成してある。なお、上下
蓋2,3 に作用する軸力は、図示していないが上下蓋2,3
に係脱自在に係合する旋回形もしくは走行台車形のプレ
スフレームで担持するようになっている。
例を説明し、方法に係る本発明の実施例を説明する。装
置に係る本発明の第１実施例を示す図１において、円筒
状に形成された高圧容器1 の上下開口部には上蓋2 およ
び下蓋3 が嵌合され、シール部材4,5 によって気密を保
持することにより高圧室6 が形成してある。なお、上下
蓋2,3 に作用する軸力は、図示していないが上下蓋2,3
に係脱自在に係合する旋回形もしくは走行台車形のプレ
スフレームで担持するようになっている。
【０００９】高圧室6 内には倒立コップ形状の断熱層7
が設置され、該断熱層7 の内側に加熱体8 が設置されて
おり、上蓋2 に形成した通路9 からの高圧ガスの導入と
前記加熱体8 への電力の投入によって昇温昇圧してＨＩ
Ｐ処理用の炉室10が形成してある。なお、導入ガスとし
ては、アルゴンなどの不活性ガスが一般に用いられる。
が設置され、該断熱層7 の内側に加熱体8 が設置されて
おり、上蓋2 に形成した通路9 からの高圧ガスの導入と
前記加熱体8 への電力の投入によって昇温昇圧してＨＩ
Ｐ処理用の炉室10が形成してある。なお、導入ガスとし
ては、アルゴンなどの不活性ガスが一般に用いられる。
【００１０】炉室10内には、倒立コップ形状の隔壁11が
図示例では下蓋3 上にシール部材12を介して固設される
ことで、気相化学反応蒸着を行わしめる反応室13を画成
されている。この場合、炉室10と反応室13を厳密に仕切
るという点では気体浸透性のない金属材料で隔壁11を構
成することが望ましく、一方、これに伴ってアルゴン等
の不活性ガスのもとで運転される炉室10と反応性ガスに
より反応蒸着を行なう反応室13との圧力バランスを取る
必要が生じ、例えば炉室10の圧力に対して反応室13の原
料ガス圧力を一定に保持して隔壁11の圧力破損等を防止
するようにする。
図示例では下蓋3 上にシール部材12を介して固設される
ことで、気相化学反応蒸着を行わしめる反応室13を画成
されている。この場合、炉室10と反応室13を厳密に仕切
るという点では気体浸透性のない金属材料で隔壁11を構
成することが望ましく、一方、これに伴ってアルゴン等
の不活性ガスのもとで運転される炉室10と反応性ガスに
より反応蒸着を行なう反応室13との圧力バランスを取る
必要が生じ、例えば炉室10の圧力に対して反応室13の原
料ガス圧力を一定に保持して隔壁11の圧力破損等を防止
するようにする。
【００１１】隔壁11はこれを気体浸透性のある例えば、
多孔質のセラミックス等で構成することもでき、この場
合には、反応室13内の反応ガス (原料ガス) が加熱体8
に接触して電気的絶縁を破壊するのを防止すべく反応室
13内のガス圧力を炉室10内の圧力に対して僅かに低くな
るように制御して、隔壁11を通して不活性ガスのもれこ
みを起させつつ反応ガスを流すようにする。
多孔質のセラミックス等で構成することもでき、この場
合には、反応室13内の反応ガス (原料ガス) が加熱体8
に接触して電気的絶縁を破壊するのを防止すべく反応室
13内のガス圧力を炉室10内の圧力に対して僅かに低くな
るように制御して、隔壁11を通して不活性ガスのもれこ
みを起させつつ反応ガスを流すようにする。
【００１２】下蓋3 上の反応室13には円筒状の断熱層14
が設けてあり、更に、下蓋3 には反応室13に対する反応
(原料) ガスの導入口15および排出口16が設けられてい
る。導入口15には下蓋3 にシール部材17を介してねじ込
まれた導入導管18が気密に接続されていて、該導管18の
先端には多数の孔19を有する分配器20が設けられてい
る。
が設けてあり、更に、下蓋3 には反応室13に対する反応
(原料) ガスの導入口15および排出口16が設けられてい
る。導入口15には下蓋3 にシール部材17を介してねじ込
まれた導入導管18が気密に接続されていて、該導管18の
先端には多数の孔19を有する分配器20が設けられてい
る。
【００１３】一方、排出口16には下蓋3 にシール部材21
を介してねじ込まれた排出導管22が気密に接続されてい
て、該導管22の上部には多数の孔23を有する分配器24が
設けられている。そして、上下で相対した分配器20,24
間に被処理物25を設置し得るようになっており、原料ガ
スの圧力を炉室10内の圧力に対して定圧を維持しつつ、
導入口15から反応室13に導入し、排出口16から排出する
過程で被処理物25は後述する実施例に示すように加圧下
の気相化学反応蒸着を（滲透）によって高密度化され
る。
を介してねじ込まれた排出導管22が気密に接続されてい
て、該導管22の上部には多数の孔23を有する分配器24が
設けられている。そして、上下で相対した分配器20,24
間に被処理物25を設置し得るようになっており、原料ガ
スの圧力を炉室10内の圧力に対して定圧を維持しつつ、
導入口15から反応室13に導入し、排出口16から排出する
過程で被処理物25は後述する実施例に示すように加圧下
の気相化学反応蒸着を（滲透）によって高密度化され
る。
【００１４】図２は装置に係る本発明の第２実施例を示
し、排出導管22の上部に平板状フランジ22A を形成し、
該フランジ22A 上に、シール部材26を介して被処理物25
を載置し、該被処理物25を押え板27とボルト28等で取付
けたものであり、斯る取付部材29を採用することによ
り、加圧力を雰囲気としてのみならず被処理物25への浸
透力としても積極的に利用して高密度化が可能となり、
これは特に、多孔性を有する被処理材に有効となる。な
お、原料ガスの導入、排出を初めその他の構成は、実施
例１と共通し、共通部分は共通符号で示している。但
し、原料ガスの導入、排出は図示とは逆であっても構わ
ない。
し、排出導管22の上部に平板状フランジ22A を形成し、
該フランジ22A 上に、シール部材26を介して被処理物25
を載置し、該被処理物25を押え板27とボルト28等で取付
けたものであり、斯る取付部材29を採用することによ
り、加圧力を雰囲気としてのみならず被処理物25への浸
透力としても積極的に利用して高密度化が可能となり、
これは特に、多孔性を有する被処理材に有効となる。な
お、原料ガスの導入、排出を初めその他の構成は、実施
例１と共通し、共通部分は共通符号で示している。但
し、原料ガスの導入、排出は図示とは逆であっても構わ
ない。
【００１５】図３は装置に係る本発明の第２実施例にお
いて、被処理物25として管材を対象とした第３実施例を
示すものであり、この場合は、管の外面から内面に向か
っての、もしくは内面から外面に向かっての気相化学反
応蒸着（滲透）を行わしめることが可能となる。なお、
原料ガスとしては、メタンガス、プロパンガス等の炭化
水素系のガスを成分ガスとするガスであり、気相化学反
応が炭素材料の合成であるものを実体例としてあげるこ
とができる （実施例１）図１の装置構成において、密度1.398 の炭
素材料 (押し出し材、φ60×t6) を被処理物として、メ
タンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、300 Ｔｏｒｒ、1200℃のも
とで30分気相化学反応蒸着を行わしめ、その後表面蒸着
層を除去して密度測定したところ密度は1.403 とごくわ
ずかの変化がみられたのみであった。
いて、被処理物25として管材を対象とした第３実施例を
示すものであり、この場合は、管の外面から内面に向か
っての、もしくは内面から外面に向かっての気相化学反
応蒸着（滲透）を行わしめることが可能となる。なお、
原料ガスとしては、メタンガス、プロパンガス等の炭化
水素系のガスを成分ガスとするガスであり、気相化学反
応が炭素材料の合成であるものを実体例としてあげるこ
とができる （実施例１）図１の装置構成において、密度1.398 の炭
素材料 (押し出し材、φ60×t6) を被処理物として、メ
タンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、300 Ｔｏｒｒ、1200℃のも
とで30分気相化学反応蒸着を行わしめ、その後表面蒸着
層を除去して密度測定したところ密度は1.403 とごくわ
ずかの変化がみられたのみであった。
【００１６】それに対して、圧力を 9.5ｋｇｆ／ｃｍ2
として同様の実験を行ったところ、密度は1.443 となっ
て明らかな密度上昇 (加圧の効果) が認められた。ま
た、メタンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、アルゴンガス1800ｃ
ｃ／ｍｉｎとした場合、圧力 9.5ｋｇｆ／ｃｍ2 のもと
密度は1.441 となってアルゴンガスによる加圧であって
も同等の効果を発揮せしめうることが認められた。
として同様の実験を行ったところ、密度は1.443 となっ
て明らかな密度上昇 (加圧の効果) が認められた。ま
た、メタンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、アルゴンガス1800ｃ
ｃ／ｍｉｎとした場合、圧力 9.5ｋｇｆ／ｃｍ2 のもと
密度は1.441 となってアルゴンガスによる加圧であって
も同等の効果を発揮せしめうることが認められた。
【００１７】(実施例２）実施例１と同じ素材を、可撓
性グラファイトをシール部材として、図２の装置構成に
てメタンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、9.5ｋｇｆ／ｃｍ2 、1
200℃の条件下にて30分処理した (排出側は大気圧とし
た) ところ、表面蒸着層除去後の密度は1.487 となっ
て、加圧浸透の付加的効果が認められた。
性グラファイトをシール部材として、図２の装置構成に
てメタンガス 200ｃｃ／ｍｉｎ、9.5ｋｇｆ／ｃｍ2 、1
200℃の条件下にて30分処理した (排出側は大気圧とし
た) ところ、表面蒸着層除去後の密度は1.487 となっ
て、加圧浸透の付加的効果が認められた。
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上の通りであり、本発明に係
る方法及び装置によれば、加圧により一段と効率的、高
品質のあるいは減圧、常圧下では困難な材料の創製を可
能ならしめて、もって高機能材あるいは新素材の創製に
多大の寄与を果しうるものである。
る方法及び装置によれば、加圧により一段と効率的、高
品質のあるいは減圧、常圧下では困難な材料の創製を可
能ならしめて、もって高機能材あるいは新素材の創製に
多大の寄与を果しうるものである。
【図１】装置に係る本発明第１実施例の立断面図であ
る。
る。
【図２】装置に係る本発明第２実施例の立断面図であ
る。
る。
【図３】装置に係る本発明第３実施例の立断面図であ
る。
る。
1 高圧容器 7 断熱層 8 加熱体 10 炉室 11 隔壁 13 反応室 15 導入口 16 排出口 29 取付部材
Claims (5)
- 【請求項１】 高圧容器(1) 内に倒立コップ形状の断熱
層(7) を設け、該断熱層(7) 内に加熱体(8) を設けて高
圧高温炉室(10)を形成してなり、該炉室(10)に隔壁(11)
を設けて内部に反応室(13)を画成した装置を用いて被処
理物(25)を高密度にする方法であって、前記反応室(13)
内に原料ガスを導入、排出して被処理物(25)に対して加
圧流通下に気相化学反応蒸着を行わしめることを特徴と
する高密度材料の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１の被処理物(25)が多孔性を有す
ることを特徴とする高密度材料の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１の原料ガスが、メタン、プロパ
ン等の炭化水素系のガスを成分ガスとするガスであり、
気相化学反応が炭素材料の合成であることを特徴とする
請求項１又は２記載の高密度材料の製造方法。 - 【請求項４】 高圧容器(1) 内に倒立コップ形状の断熱
層(7) を設け、該断熱層(7) 内に加熱体(8) を設けて高
圧高温炉室(10)を形成してなり、該炉室(10)に隔壁(11)
を設けて内部に反応室(13)を画成し、該反応室(13)内で
気相化学反応を行わしめるための原料ガスの導入口(15)
および排出口(16)が設けられていることを特徴とする高
密度材料の製造装置。 - 【請求項５】 請求項４の導入口(15)および排出口(16)
の一方に、シール部材(26)を介して多孔性を有する被処
理物(25)をほゞ気密状態で取付ける取付部材(29)を備え
ていることを特徴とする請求項４記載の高密度材料の製
造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262252A JPH0597548A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 高密度材料の製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262252A JPH0597548A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 高密度材料の製造方法および製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0597548A true JPH0597548A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17373197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262252A Pending JPH0597548A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 高密度材料の製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0597548A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113293356A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-08-24 | 郭李梁 | 一种制备碳碳复合材料的装置 |
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1991
- 1991-10-09 JP JP3262252A patent/JPH0597548A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113293356A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-08-24 | 郭李梁 | 一种制备碳碳复合材料的装置 |
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