JPS6212191B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6212191B2 JPS6212191B2 JP58006863A JP686383A JPS6212191B2 JP S6212191 B2 JPS6212191 B2 JP S6212191B2 JP 58006863 A JP58006863 A JP 58006863A JP 686383 A JP686383 A JP 686383A JP S6212191 B2 JPS6212191 B2 JP S6212191B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- oxidation
- carbon material
- present
- silicon carbide
- 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.)
- Expired
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- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は、耐酸化性の優れた高強度炭素材に関
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は
生コークスを主体とし、これに炭化ホウ素と炭化
ケイ素を配合した均一混合物を焼結した耐酸化性
高強度炭素材に関するものである。 炭素材は高温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、
良導電性、低熱膨張性等多くの優れた特性を有す
る材料であるが、高い温度条件下で酸化されやす
いという大きな欠点がある。例えば炭素材を大気
中で加熱すると、300℃付近から酸化され始め、
600℃以上で急速に酸化が進行する。このため、
炭素材は優れた高温特性を有するにもかかわら
ず、高温下での使用は非酸化雰囲気下に限られ大
気中では使用することができなかつた。 このような炭素材のもつ欠点を改良し、耐酸化
性を向上するために、これまでリン酸化合物を含
浸させる方法、ガラス皮膜形成成分を含浸させた
りコーテイングする方法、炭素又は黒鉛に炭化ケ
イ素とケイ素鉄を配合するか、あるいは炭化ケイ
素とケイ酸を主体とするケイ酸質結合剤を配合す
る方法などが提案されている。しかしながら、リ
ン酸化合物を含浸させる方法は、炭素材の酸化開
始温度をせいぜい100〜200℃程度上昇させる方法
であり、抜本的な解決手段とはならない。またガ
ラス皮膜形成成分を含浸又はコーテイングすれば
炭素材の耐酸化性はかなり改善されるが、これは
炭素材の表面に形成されるガラス皮膜に依存する
ため、コーテイングのむら、皮膜の損傷や炭素材
とガラス皮膜との熱膨張係数の差に起因する剥離
などにより酸化が局部的に進行するおそれがあ
り、安定した効果は期待できない。さらに、炭素
又は黒鉛に炭化ケイ素その他の結合剤を配合する
方法では、かなり耐酸化性が改善されるとはい
え、まだその効果は不十分であり、例えば空気中
900℃において５時間加熱すると10〜30％の酸化
消耗を生じる上に、結合剤を使用するために、焼
結体のち密化が妨げられ、強度の低下を免れな
い。 このように、これまで耐酸化性を根本的に改善
した炭素材は知られていない。 他方、本発明者らは、先にコークス粉末にセラ
ミツクス粉末を加えたものを加圧成形し焼結する
ことにより炭素―セラミツクス複合材を製造する
方法を開発した（特開昭56―140075号公報）。こ
の方法に従えばコークスに対して比較的多量の炭
化ホウ素、炭化ケイ素又はアルミナを配合し、焼
結することにより、高強度の複合材を得ることが
できるが、このものは高温での耐酸化性が低く、
例えば1000℃で５時間加熱すると５％又はそれ以
上の酸化減量が認められる。 本発明者らは、このような事情に鑑み、耐酸化
性の優れた炭素材を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、炭化ホウ素と炭化ケイ素との特定の割合の
混合物を生コークスに配合し焼結すれば意外にも
著しく耐酸化性が向上することを見出し、この知
見に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、(A)生コークス粉末50〜95
容量％と、(B)炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末と
の重量比が１：１ないし４：１の範囲内にある粉
末混合物50〜５容量％との混合摩砕処理物の焼結
体から成る耐酸化性高強度炭素材を提供するもの
である。 本発明で用いる生コークスは、600℃以下の比
較的低温で製造された揮発分を有するコークス
で、石油系、石炭系又は樹脂系のいずれでもよい
が、特に高強度の製品を得るには４重量％以上の
残留揮発分を含むのが好ましい。 この生コークスに配合される炭化ホウ素粉末と
炭化ケイ素粉末は、両者の重量比が１：１ないし
４：１好ましくは７：３付近になるような割合で
用いられる。この炭化ホウ素及び炭化ケイ素の代
りに焼結により結果的に炭化ホウ素や炭化ケイ素
に変換しうる物質例えば酸化ホウ素や酸化ケイ素
を用いることもできる。 炭化ケイ素の割合がこれよりも少ない場合及び
これよりも多い場合には、十分耐酸化性を得るこ
とができない。 また、生コークス粉末と、炭化ホウ素粉末及び
炭化ケイ素粉末の混合物との配合比は、容量比で
前者が50〜95％、後者が50〜５％の範囲内で選ば
れる。 これらの成分は、体積平均粒径25μｍ以下、好
ましくは５μｍ以下の粉末として用いられる。 本発明の耐酸化性高強度炭素材は、例えば生コ
ークス粉末に、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末
の所定量を加え、十分に摩砕処理することによ
り、粘結性、焼結性を発生させたのち、成形し、
不活性雰囲気中、1000℃以上の温度で焼結するこ
とにより製造することができる。 本発明は、気孔発生の原因となる結合剤などの
添加物を用いずに、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発生させるため、焼
結後の気孔率がきわめて低く、しかも高い強度の
ものとなる。 本発明の炭素材は、従来の人造黒鉛に近い電気
比抵抗を有し、かつ数倍ないし10倍大きい強度を
有している。また、一般の炭素材が800℃、１時
間で約65〜85重量％、２時間で100重量％の酸化
消耗を示すのに対し、本発明の炭素材は800℃、
５時間で１重量％以下の酸化消耗を示すにすぎな
い。 このように、本発明の炭素材は、高強度、優れ
た耐酸化性に加えて、炭素材本来の特徴である高
温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、良導電性、低
熱膨張性等の好ましい特性を有するので、各種機
械部品材料、窯業用材料、化学工業用耐食材料、
電気電子部品材料として有用である。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説用す
る。 実施例 約500℃で製造した生石油コークス（揮発分約
10重量％）を振動ボールミルで１時間粉砕し、見
掛け比重1.35ｇ／cm2の粉末とした。 このコークス粉末に、炭化ホウ素粉末（平均粒
径１μｍ）と炭化ケイ素粉末（平均粒径１μｍ）
とを次表に示す割合で加え、らいかい機で５時間
摩砕混合した。このようにして得られた平均粒径
３μｍの混合粉末を、2t／cm2の圧力で成形したの
ち、不活性雰囲気中、2000℃において１時間焼成
した。このようにして得られた焼結体の物性を次
表に示す。
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は
生コークスを主体とし、これに炭化ホウ素と炭化
ケイ素を配合した均一混合物を焼結した耐酸化性
高強度炭素材に関するものである。 炭素材は高温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、
良導電性、低熱膨張性等多くの優れた特性を有す
る材料であるが、高い温度条件下で酸化されやす
いという大きな欠点がある。例えば炭素材を大気
中で加熱すると、300℃付近から酸化され始め、
600℃以上で急速に酸化が進行する。このため、
炭素材は優れた高温特性を有するにもかかわら
ず、高温下での使用は非酸化雰囲気下に限られ大
気中では使用することができなかつた。 このような炭素材のもつ欠点を改良し、耐酸化
性を向上するために、これまでリン酸化合物を含
浸させる方法、ガラス皮膜形成成分を含浸させた
りコーテイングする方法、炭素又は黒鉛に炭化ケ
イ素とケイ素鉄を配合するか、あるいは炭化ケイ
素とケイ酸を主体とするケイ酸質結合剤を配合す
る方法などが提案されている。しかしながら、リ
ン酸化合物を含浸させる方法は、炭素材の酸化開
始温度をせいぜい100〜200℃程度上昇させる方法
であり、抜本的な解決手段とはならない。またガ
ラス皮膜形成成分を含浸又はコーテイングすれば
炭素材の耐酸化性はかなり改善されるが、これは
炭素材の表面に形成されるガラス皮膜に依存する
ため、コーテイングのむら、皮膜の損傷や炭素材
とガラス皮膜との熱膨張係数の差に起因する剥離
などにより酸化が局部的に進行するおそれがあ
り、安定した効果は期待できない。さらに、炭素
又は黒鉛に炭化ケイ素その他の結合剤を配合する
方法では、かなり耐酸化性が改善されるとはい
え、まだその効果は不十分であり、例えば空気中
900℃において５時間加熱すると10〜30％の酸化
消耗を生じる上に、結合剤を使用するために、焼
結体のち密化が妨げられ、強度の低下を免れな
い。 このように、これまで耐酸化性を根本的に改善
した炭素材は知られていない。 他方、本発明者らは、先にコークス粉末にセラ
ミツクス粉末を加えたものを加圧成形し焼結する
ことにより炭素―セラミツクス複合材を製造する
方法を開発した（特開昭56―140075号公報）。こ
の方法に従えばコークスに対して比較的多量の炭
化ホウ素、炭化ケイ素又はアルミナを配合し、焼
結することにより、高強度の複合材を得ることが
できるが、このものは高温での耐酸化性が低く、
例えば1000℃で５時間加熱すると５％又はそれ以
上の酸化減量が認められる。 本発明者らは、このような事情に鑑み、耐酸化
性の優れた炭素材を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、炭化ホウ素と炭化ケイ素との特定の割合の
混合物を生コークスに配合し焼結すれば意外にも
著しく耐酸化性が向上することを見出し、この知
見に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、(A)生コークス粉末50〜95
容量％と、(B)炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末と
の重量比が１：１ないし４：１の範囲内にある粉
末混合物50〜５容量％との混合摩砕処理物の焼結
体から成る耐酸化性高強度炭素材を提供するもの
である。 本発明で用いる生コークスは、600℃以下の比
較的低温で製造された揮発分を有するコークス
で、石油系、石炭系又は樹脂系のいずれでもよい
が、特に高強度の製品を得るには４重量％以上の
残留揮発分を含むのが好ましい。 この生コークスに配合される炭化ホウ素粉末と
炭化ケイ素粉末は、両者の重量比が１：１ないし
４：１好ましくは７：３付近になるような割合で
用いられる。この炭化ホウ素及び炭化ケイ素の代
りに焼結により結果的に炭化ホウ素や炭化ケイ素
に変換しうる物質例えば酸化ホウ素や酸化ケイ素
を用いることもできる。 炭化ケイ素の割合がこれよりも少ない場合及び
これよりも多い場合には、十分耐酸化性を得るこ
とができない。 また、生コークス粉末と、炭化ホウ素粉末及び
炭化ケイ素粉末の混合物との配合比は、容量比で
前者が50〜95％、後者が50〜５％の範囲内で選ば
れる。 これらの成分は、体積平均粒径25μｍ以下、好
ましくは５μｍ以下の粉末として用いられる。 本発明の耐酸化性高強度炭素材は、例えば生コ
ークス粉末に、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末
の所定量を加え、十分に摩砕処理することによ
り、粘結性、焼結性を発生させたのち、成形し、
不活性雰囲気中、1000℃以上の温度で焼結するこ
とにより製造することができる。 本発明は、気孔発生の原因となる結合剤などの
添加物を用いずに、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発生させるため、焼
結後の気孔率がきわめて低く、しかも高い強度の
ものとなる。 本発明の炭素材は、従来の人造黒鉛に近い電気
比抵抗を有し、かつ数倍ないし10倍大きい強度を
有している。また、一般の炭素材が800℃、１時
間で約65〜85重量％、２時間で100重量％の酸化
消耗を示すのに対し、本発明の炭素材は800℃、
５時間で１重量％以下の酸化消耗を示すにすぎな
い。 このように、本発明の炭素材は、高強度、優れ
た耐酸化性に加えて、炭素材本来の特徴である高
温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、良導電性、低
熱膨張性等の好ましい特性を有するので、各種機
械部品材料、窯業用材料、化学工業用耐食材料、
電気電子部品材料として有用である。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説用す
る。 実施例 約500℃で製造した生石油コークス（揮発分約
10重量％）を振動ボールミルで１時間粉砕し、見
掛け比重1.35ｇ／cm2の粉末とした。 このコークス粉末に、炭化ホウ素粉末（平均粒
径１μｍ）と炭化ケイ素粉末（平均粒径１μｍ）
とを次表に示す割合で加え、らいかい機で５時間
摩砕混合した。このようにして得られた平均粒径
３μｍの混合粉末を、2t／cm2の圧力で成形したの
ち、不活性雰囲気中、2000℃において１時間焼成
した。このようにして得られた焼結体の物性を次
表に示す。
【表】
なお、従来知られている人造黒鉛の物性はかさ
密度1.5〜1.8ｇ／cm2、曲げ強度150〜300Kg／cm2、
電気比抵抗0.8〜1.2×10-3Ω・cmであるから、本
発明の焼結体が優れた性質を有することが分る。 参考例 実施例で得た焼結体を７×７×５mmの大きさに
切り出し、あらかじめ800℃又は1000℃に加熱し
た内径35mmの電気炉に入れ、空気を２／分の割
合で導入しながら加熱した。所定時間経過後試料
を取り出し酸化減量を測定した。その結果を第１
図（800℃）及び第２図（1000℃）に示す。 なお比較のために、第１図には人造黒鉛（破
線）及びガラス含浸炭素材（鎖線）についての結
果も併記した。 これらの図から明らかなように、本発明の炭素
材はいずれも800℃、５時間での酸化減量は１重
量％以下であり、またNo.２及びNo.３は1000℃、５
時間におても２重量％以下であつた。
密度1.5〜1.8ｇ／cm2、曲げ強度150〜300Kg／cm2、
電気比抵抗0.8〜1.2×10-3Ω・cmであるから、本
発明の焼結体が優れた性質を有することが分る。 参考例 実施例で得た焼結体を７×７×５mmの大きさに
切り出し、あらかじめ800℃又は1000℃に加熱し
た内径35mmの電気炉に入れ、空気を２／分の割
合で導入しながら加熱した。所定時間経過後試料
を取り出し酸化減量を測定した。その結果を第１
図（800℃）及び第２図（1000℃）に示す。 なお比較のために、第１図には人造黒鉛（破
線）及びガラス含浸炭素材（鎖線）についての結
果も併記した。 これらの図から明らかなように、本発明の炭素
材はいずれも800℃、５時間での酸化減量は１重
量％以下であり、またNo.２及びNo.３は1000℃、５
時間におても２重量％以下であつた。
第１図は、本発明の炭素材及び公知の炭素材の
800℃における酸化減量を示すグラフ、第２図は
本発明の炭素材の1000℃における酸化減量を示す
グラフである。
800℃における酸化減量を示すグラフ、第２図は
本発明の炭素材の1000℃における酸化減量を示す
グラフである。
Claims (1)
- １ (A)生コークス粉末50〜95容量％と、(B)炭化ホ
ウ素粉末と炭化ケイ素粉末との重量比が１：１な
いし４：１の範囲内にある粉末混合物50〜５容量
％との混合摩砕処理物の焼結体から成る耐酸化性
高強度炭素材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006863A JPS59131576A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 耐酸化性高強度炭素材 |
| US06/571,188 US4518702A (en) | 1983-01-19 | 1984-01-16 | Silicon carbide-boron carbide carbonaceous body |
| EP84100500A EP0116316A1 (en) | 1983-01-19 | 1984-01-18 | Oxidation-resistant high-strength carbonaceous material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006863A JPS59131576A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 耐酸化性高強度炭素材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59131576A JPS59131576A (ja) | 1984-07-28 |
| JPS6212191B2 true JPS6212191B2 (ja) | 1987-03-17 |
Family
ID=11650076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58006863A Granted JPS59131576A (ja) | 1983-01-19 | 1983-01-19 | 耐酸化性高強度炭素材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59131576A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272563A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-03 | 工業技術院長 | 高温高圧用ホツトプレスモ−ルド |
| JPS62108767A (ja) * | 1985-11-06 | 1987-05-20 | 川崎製鉄株式会社 | 耐酸化性に優れ、電気比抵抗の小さい、等方性・高密度・高強度炭素材料の製造方法 |
| JPS6465071A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Member having resistance to corrosion caused by molten copper |
| WO2015025612A1 (ja) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | 東洋炭素株式会社 | 炭素材料及びこの炭素材料を用いた熱処理用治具 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5838386B2 (ja) * | 1980-03-31 | 1983-08-23 | 工業技術院長 | 炭素−セラミツクス複合材の製造方法 |
-
1983
- 1983-01-19 JP JP58006863A patent/JPS59131576A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59131576A (ja) | 1984-07-28 |
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