CN103328411A - 碳材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供通过抑制颗粒的产生而在将产尘性低视为重要方面的半导体制造领域等中均可使用的碳材料及其制造方法。其为在碳基材的表面形成有碳化铬层的碳材料，其特征在于，上述碳化铬层包含Cr3C2，可通过经过在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层的第一步骤、和将上述碳基材在还原性氛围下加热处理而使上述Cr3C2以外的碳化铬转化成Cr3C2的第二步骤来制作。

Description

碳材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及碳材料及其制造方法，特别涉及经表面改性且抑制了颗粒的产生的碳材料及其制造方法。
背景技术
碳材料具有如下特性：轻质、化学稳定性/热稳定性优异、为非金属，并且导热性和导电性良好。但是，具有产尘性，因此，作为半导体制造工序等中的材料而言，使用受到限制。
因此，如下述专利文献1、专利文献2所示，提出了通过用卤化铬气体对碳基材进行处理，从而在碳基材的表面设置包含Cr23C6的碳化铬层的发明。但是，在形成Cr23C6等铬的组成比大的碳化铬的情况下，碳化铬的硬度变高，在处置等中容易发生缺损。其结果，产生颗粒，因此，具有如下的问题，即，无法用于半导体制造装置内部所使用的构件(例如夹具)等将产尘性低视为重要方面的构件中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-143384号
专利文献2：日本特开平8-143385号
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供通过抑制颗粒的产生而在半导体制造领域等中均可使用的碳材料及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明为了实现上述目的，其特征在于，其为在碳基材的表面形成有碳化铬层的碳材料，上述碳化铬层以Cr3C2作为主成分。
如果碳化铬层将Cr3C2作为主成分，则与Cr23C6等相比，铬的组成比变小(碳比率的组成比变大)，因此，硬度变低(变柔软)，在处置等中不易发生缺损。其结果，能够抑制颗粒的产生(产尘性)，因此，可在半导体制造领域等将产尘性低视为重要方面的领域中使用碳材料。需说明的是，以Cr3C2作为主成分是指碳化铬层中的Cr3C2的比例超过50重量％的情况。
在此，将碳材料浸在纯水中洗涤后，在3000mL的纯水中对洗涤后的碳材料施加超声波而提取粒子，用颗粒计数器测定颗粒数，此时优选0.2μm以上的颗粒数在上述碳材料的表面积每100mm2中不足100个，更优选不足50个。
另外，将碳材料浸在纯水中洗涤后，在3000mL的纯水中对洗涤后的碳材料施加超声波而提取粒子，用颗粒计数器测定颗粒数，此时优选0.1μm以上的颗粒数在上述碳材料的表面积每100mm2中不足1000个，更优选不足500个。
进而，上述碳化铬层优选主要成为斜方晶的结构。
另外，本发明为了实现上述目的，其特征在于，具有：在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层的第一步骤，和将上述碳基材在还原性氛围下加热处理而使上述Cr3C2以外的碳化铬转化成Cr3C2的第二步骤。
通过这样的方法，能够制作出上述的碳材料。需说明的是，在过热处理前的碳化铬层中只要包含Cr3C2以外的碳化铬即可，因而，可以仅由Cr3C2以外的碳化铬构成，也可以由Cr3C2和Cr3C2以外的碳化铬构成。
在上述第一步骤中，优选通过对被表面改性剂埋入的碳基材、和该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，从而在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层，其中，所述表面改性剂包含铬粒子和热分解性卤化氢发生剂。
如果为这样的方法，则能够容易地形成碳化铬层。
上述Cr3C2以外的碳化铬优选选自Cr2C、Cr7C3和Cr23C6中的至少一种构成，另外，上述还原性气氛优选为氢气气氛。
上述第二步骤中的加热处理优选在500℃以上且1500℃以下进行。
在此，将第二步骤中的加热处理时的温度规定为500℃以上且1500℃以下是出于下述原因，即，若该温度不足500℃，则有时Cr2C等不会转化成Cr3C2，另一方面，即使该温度超过1500℃，则不仅无法使转化速度提高至其以上，而且能量损失变大，碳材料的制造成本高涨。需说明的是，为了顺利地转化成Cr3C2，并且降低碳材料的制造成本，特别优选该温度为800℃以上且1100℃以下。
上述第二步骤的加热处理优选在10～1000Pa的减压下进行。
如此地加以规定是出于如下原因，即，压力超过1000Pa或不足10Pa时，装置、在处理中所使用的气体等的成本过度耗费，而无法实际应用。另外，如果为10～1000Pa的压力，则装置上的构成变得简单，并且能够充分地发挥转化效果，因而优选。而且，处理后的上述的碳化铬层优选成为以Cr3C2作为主体的斜方晶。
发明效果
根据本发明，能够抑制颗粒的产生(产尘性)，因此，在将产尘性低视为重要方面的半导体制造领域等中均可使用碳材料。例如，在将本发明的碳材料用作半导体制造领域中的夹具时，能够起到防止对象材料中附着颗粒的优异效果。
附图说明
【图1】是表示用于本发明的碳材料的制造方法的装置的一例的图。
【图2】是比较材料Z1的表面的SEM图像。
【图3】是本发明材料A的表面的SEM图像。
【图4】是表示本发明材料A与比较材料Z1的X射线衍射图的图片。
具体实施方式
以下，对本发明进行说明。
本发明是在碳基材的表面具有包含Cr3C2的碳化铬层的碳材料。该碳材料可通过经过以下步骤来制作：在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层的第一步骤，和在还原性气氛下进行加热处理的第二步骤。此时，就将包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层(以下有时将包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层简单地称作碳化铬层)形成于碳基材的表面的第一步骤而言，优选使用CVR法。第二步骤中的加热处理优选在10～1000Pa的减压下在500℃以上且1500℃以下的温度范围内进行。
以下，对加热处理前的碳材料进行说明。
上述碳材料(进行第二步骤中的加热处理前的碳材料)例如可通过对被表面改性剂(粉体状)埋入的碳基材、和该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理而制作(第一步骤)，其中，所述表面改性剂包含铬粒子和热分解性卤化氢发生剂等。
作为上述碳构件，可举出石墨坩埚等包含碳的容器、碳粉末等。这样，通过对碳构件和应被处理的碳基材进行加热处理，从而能够在短时间内于碳基材形成碳化铬层。
就第一步骤中的加热处理而言，通过不足1小时的处理，能够于碳基材无色斑地大致均匀地形成碳化铬层。该碳化铬层只要30分钟也能够充分地形成。就该处理时间而言，在需要使碳化铬层变厚的情况下，可以为更长时间，例如可以为1小时以上。另外，就上述第一步骤中的加热处理而言，优选在500℃以上且1500℃以下进行，特别优选在800℃以上且1200℃以下进行。通过在该温度范围内进行处理，从而能够高效地对碳基材进行处理。
另外，上述第一步骤中的加热处理优选在常压下进行。通过在常压下进行处理，从而不需要真空泵等设备，不需要减压所需的时间，处理变得简单，并且处理时间缩短。
以下，对于在本发明中所使用的各构件示出一例。
作为上述碳基材，没有特别限定，例如可举出各向同性石墨材料、各向异性石墨材料、碳纤维材料等。该碳基材优选堆密度为1.0～2.1g/cm3，气孔率为40％以下。
上述热分解性卤化氢发生剂是指，在常温、常压下保持固体状态，通过加热而分解，产生氯化氢、氟化氢、溴化氢等卤化氢的热分解性卤化氢发生剂。作为该热分解性卤化氢发生剂的热分解温度为200℃以上的温度，其在加热前的操作是容易的，因而优选。由该热分解性卤化氢发生剂产生的卤化氢在加热处理中与铬发生反应而产生卤化铬气体。通过利用该卤化铬气体对碳基材进行处理，从而能够在碳基材的表面形成碳化铬层。这样，碳基材的处理是利用气体来进行的处理，因此，即使在碳基材中形成有孔、沟等这样复杂的形状，在此情况下，也能够于碳基材大致均匀地形成碳化铬层。作为该热分解性卤化氢发生剂，从容易入手出发，优选为氯化铵。
作为上述碳构件，例如可举出石墨坩埚等包含碳的容器、碳粉末等。
通过使用碳构件，从而可缩短碳基材的处理时间，并且，可不需要氢气的供给，可更简易地对碳基材进行表面改性。
作为上述碳构件，优选使用石墨坩埚。通过在进行处理时使用石墨坩埚，从而可抑制被埋入的碳基材的周围的气体的流动，可在碳基材的表面无色斑地更均匀地形成碳化铬层。另外，一定程度地将由粉体产生的气体置留在石墨坩埚内，因此，可有效地利用所产生的气体。优选预先在该石墨坩埚上盖上盖子，通过该盖子能够进一步抑制碳基材的周围的气体的流动。作为该盖子，可举出石墨制的盖子、包含石墨的片材等。另外，为了放掉在容器内产生的气体，优选预先在容器或盖子上设置通气孔。需要说明的是，在使用包含石墨的片材的情况下，为仅简单地加以覆盖，因此，不特别需要通气孔。
作为碳构件，在使用碳粉末的情况下，将包含铬粒子、热分解性卤化氢发生剂和碳粉末的粉体填充到容器中，在填充于该容器的粉体中埋入碳基材并进行加热处理即可。需说明的是，在作为该碳构件而使用碳粉末的情况下，容器没有特别限定。而且，在进行处理时，可以盖上盖子或盖上包含石墨的片材等，从而抑制容器内的气体的流动。另外，作为容器，可以使用上述的石墨坩埚。
埋有碳基材的容器中，尽量不直接地吹入导入气体。反之，即使想要在导入氢气的同时进行处理，然而由于石墨坩埚等容器成为氢气的阻碍，所以难以高效地进行利用氢气的处理。
然后，对于碳材料(进行第二步骤中的加热处理前的碳材料)的制造以及在加热处理中所使用的装置的一例，使用图1进行说明。在此，就碳材料(加热处理前的碳材料)的制造而言，对使用石墨坩埚作为碳构件的情况进行说明。
(1)用于碳材料(进行第二步骤中的加热处理前的碳材料)的制造的情况
上述装置具备具有加热器的加热炉1，对载置于该加热炉1内的处理物进行加热处理。在该加热炉1内设置吸气口4和排气口5。能够从上述吸气口4可以导入氮气、氩气等不活泼气体，另一方面，能够从上述排气口5自然地排出上述不活泼气体等。
另外，在本装置中，在加热炉1内配置石墨坩埚6。在该石墨坩埚6中填充粉体(表面改性剂)3，在该填充的粉体3中埋入要被处理的碳基材2。上述粉体3中包含热分解性卤化氢发生剂及铬粒子。需说明的是，上述石墨坩埚6用盖体7盖上，并在该盖体7中设置通气孔。
在利用上述图1的装置制造碳材料(进行第二步骤中的加热处理前的碳材料)时，在作为碳构件的石墨坩埚6中填充粉体3，在该填充的粉体3中埋设碳基材2，盖上盖体7。然后，将该石墨坩埚6配置在装置中，在800℃以上且1500℃以下进行加热。由此，可实施碳材料的制造方法。
(2)用于第二步骤中的加热处理的情况
仅对于与用于碳材料(第二步骤中的加热处理前的碳材料)的制造的情况不同的方面进行说明。
在进行第二步骤中的加热处理时，使得能够从上述吸气口4中导入H2气等还原气体，另一方面，上述排气口5与未图示的真空泵连结，使得能够对加热炉1内减压。使得碳材料(加热处理前的碳材料)配置于配置在其与石墨坩埚6之间的未图示的由碳材料构成的支承板。
在利用上述图1的装置进行加热处理的情况下，将碳材料直接配置于装置内后，使用真空泵进行减压至装置内的压力达到10Pa以上且10000Pa以下。然后，从吸气口4导入H2气等还原气体，并且使装置内的温度上升至500℃以上且1500℃以下(优选为800℃以上且1100℃以下)。通过将这样的状态保持为1分钟以上且30小时以下，从而实施加热处理。这样地进行规定是出于下述原因，即，如果加热处理的时间不足1分钟，则有时无法将Cr2C、Cr7C3和Cr23C6等转化成Cr3C2，另一方面，如果为30小时，则也能够充分地进行转化。如果考虑到这样的观点、及抑制能量的损失的观点，则特别优选第二步骤中的加热处理时间为5小时以上且25小时以下。
需说明的是，铬的量有时需要根据碳基材的表面积而变化，优选限制为碳基材每1cm2中为0.6～0.9g(特别是0.7～0.8g)左右。若如此地进行限制，则可得到后述的膜厚的碳化铬层。
另外，在使用氯化铵作为热分解性卤化氢发生剂的情况下，优选将铬粉末与氯化铵的重量比规定为6∶1～7∶1。若氯化铵粉过少，则无法在碳基材上充分地生成碳化铬层，另一方面，若氯化铵粉过多，则由于卤化氢的过剩供给，会产生碳化金属层的生成不充分这样的问题。若考虑到这种情况，则特别优选铬粉末与氯化铵的重量比为6∶1～7∶1。
进而，优选碳化铬层的厚度为1μm以上且50μm以下。这是基于如下的理由，即，在碳化铬层的厚度不足1μm时，有时会产生被处理的碳难以全面改性的不良状况，另一方面，在碳化铬层的厚度超过50μm时，最终的碳材料的尺寸变化变得过大，因此，会产生难以控制尺寸的不良状况。
【实施例】
以下，基于实施例，对本发明进一步详细地进行说明，但本发明并不限于此。
<实施例>
使用图1示出的装置，在石墨坩埚(东洋炭素株式会社制、型号IG-11)中填充包含铬粉末(106.8g)、氯化铵(NH4Cl)粉末(15.6g)、氧化铝(Al2O3)粉末(520.4g)的混合粉体，在该填充的混合粉体中埋入碳基材(经过冷轧各向等压加压成形后的致密质地的各向同性石墨；堆密度1.8g/cm3、平均气孔半径5μm、气孔率20％、大小(大致尺寸)10mm×10mm×60mm〔表面积：2600mm2〕)，盖上盖子，配置在加热炉中进行加热处理。加热时，从吸气口导入氮，从排气口自然排气。由此，可制作出加热处理前的碳材料。需说明的是，上述加热处理时的温度为1000℃，处理时间为30分钟。另外，碳化铬层的膜厚为2～3μm，另外，碳化铬层基本由Cr2C构成。
然后，使用同一装置，将如上所述地制作而得的碳材料直接配置于装置内，然后使用真空泵减压至装置内的压力达到150Pa为止。接着，从吸气口4导入H2气，使装置内的温度上升至1100℃，将这样的状态保持20小时，由此进行加热处理。由此，上述Cr2C转化成Cr3C2，如后述的实验3所示，碳化铬层以Cr3C2作为主成分而构成。
以下，将这样制作出的碳材料称作本发明材料A。
<比较例1>
未实施加热处理，除此以外，与上述实施例进行相同的操作，制作出碳材料。由此，Cr2C没有转化为Cr3C2，因此，如后述的实验4所示，碳化铬层基本由Cr2C构成。
以下，将这样制作出的碳材料称作比较材料Z1。
<比较例2>
将碳基材用作碳材料(未在碳基材的表面形成碳化铬层)。
以下，将这样制作出的碳材料称作比较材料Z2。
<实验1>
用下述的方法测定上述本发明材料A和比较材料Z1、Z2的颗粒量，将其结果示于表1。
·颗粒量的测定方法
将各材料浸在纯水中充分地洗涤(5分钟以上洗涤)后，在3000ml的纯水中对洗涤后的试验片施加超声波而提取粒子，用颗粒计数器(RION公司制XP-L7W)测定颗粒数。然后，求出各材料的单位表面积(100mm2)中的颗粒数。
【表1】
<实验2>
另外，假设基于本发明材料A和比较材料Z1与其他材料进行接触、摩擦这样的状况而获得的粉尘，进行颗粒数的测定。将其结果示于表2。
·气相中颗粒的测定方法
在1分钟内利用用手指捏住的针肚对比较材料Z1和本发明材A的表面(490mm2)进行摩擦。使用表面粒子测定器(PENTAGONTECHNOLOGIES制Surface Particle Detector QIII+)捕集放出的粒子并进行测定。然后，求出各材料的每单位表面积(100mm2)中的产生的颗粒数。
【表2】
由上述表1和表2可知，在碳基材的表面形成有碳化铬层的比较材料Z1与在碳基材的表面未形成碳化铬层的比较材料Z2相比，颗粒量少，但是为了在半导体制造领域等中使用，有时需要进一步降低颗粒。与此相对，就在碳基材的表面形成碳化铬层后进行了加热处理的本发明材料A而言，可知：不但与比较材料Z2而且与比较材料Z1相比较，颗粒量急剧地减少，即使为半导体制造领域等，也能够充分地使用。另外，就本发明材料A而言，在发生与其他材料的摩擦的情况下，颗粒的产生明显被抑制得较低，因此，在其使用、处置时产生颗粒的可能性非常小。通过该摩擦而产生的颗粒数在每单位面积(100mm2)中优选不足500个，更优选不足100个。
<实验3>
在上述本发明材料A与比较材料Z1的表面中，对于碳与铬的比例，利用下述的方法进行考察，将其结果汇总在上述表1中示出。另外，将比较材料Z1的表面的SEM图像示于图2，将本发明材料A的表面的SEM图像示于图3。
·碳与铬的比例的测定方法
该测定使用电子束微量分析器(Electron Probe X-ray Micro Analyzer)装置来进行。具体而言，对各材料的表面照射电子探针，测定所放出的特性X射线，从而进行了元素分析。
由表1、2可知，本发明材料A与比较材料Z1相比，铬的比例少，碳的比例变多。就本发明材料A而言，即使从碳与铬的比例来看，也可认为基本与Cr3C2的组成相同，形成了稳定的碳化铬层。另一方面，就比较材料Z1而言，铬的比例多，由此可认为未充分反应的铬残存，作为碳化铬层而言，是不稳定的。由此，可认为抑制不了所产生的颗粒。
<实验4>
进行了上述本发明材料A与比较材料Z1的X射线衍射图案的测定(射线源：CuKα)，其结果示于图4。在图4中，上段是比较材料Z1的图，下段是本发明材料A的图。
由图4可知，就本发明材料A而言，碳化铬层成为以Cr3C2为主的斜方晶的结构。另一方面，就比较材料Z1而言，发现碳化铬层主要由Cr2C构成。
这样，就本发明材料A而言，可认为通过碳化铬层主要采用斜方晶的结构，从而使碳化铬层稳定，进一步抑制了颗粒的产生。进而，由图3可知，就本发明材料A而言，可认为表面的晶体发达，颗粒的抑制效果高。
与此相对，比较材料Z1的表面的碳化铬层成为以Cr2C为主的晶体结构。进而，由图2可知，就比较材料Z1而言，可认为表面的晶体不发达，成为不确定的结构，变得不稳定。
(其他的事项)
(1)就上述实施例而言，作为碳材料(进行第二步骤中的加热处理前的碳材料)，使用的是通过对被包含铬粒子和热分解性卤化氢发生剂等的表面改性剂埋入的碳基材、和该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理而制作出的碳材料，但并不限定于此，即使为上述专利文献1、上述专利文献2所示出的碳材料等以无论哪种制法制出的碳材料，也可通过进行热处理而使Cr3C2以外的碳化铬转化为Cr3C2，因而可减少颗粒。
(2)就上述实施例而言，加热处理前的碳化铬层由Cr2C构成，但是并不限定与此，也可以由Cr7C3、Cr23C6构成，另外，还可以由它们的混合物构成。另外，加热处理前的碳化铬层可包含Cr3C2。在此情况下，若进行加热处理，则Cr3C2以外的碳化铬转化成Cr3C2，Cr3C2保持原来的状态。
产业上的可利用性
就本发明的碳材料及其制造方法而言，可用作半导体制造装置的构件、电子设备(传感器等)制造用的夹具、将其他材料彼此粘结时的定位的夹具。
符号说明
1、加热炉
2、碳基材
3、粉末
4、吸气口
5、排气口
6、石墨坩埚
7、盖体

Claims (11)

1.一种碳材料，其特征在于，
其为在碳基材的表面形成有碳化铬层的碳材料，
所述碳化铬层以Cr3C2作为主成分。
2.根据权利要求1所述的碳材料，其中，将碳材料浸在纯水中洗涤后，在3000mL的纯水中对洗涤后的碳材料施加超声波而提取粒子，用颗粒计数器测定颗粒数，此时0.2μm以上的颗粒数在所述碳材料的表面每100mm2中不足100个。
3.根据权利要求1或2所述的碳材料，其中，将碳材料浸在纯水中洗涤后，在3000mL的纯水中对洗涤后的碳材料施加超声波而提取粒子，用颗粒计数器测定颗粒数，此时0.1μm以上的颗粒数在所述碳材料的表面每100mm2中不足1000个。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳材料，其中，所述碳化铬层为斜方晶的结构。
5.一种碳材料的制造方法，其特征在于，具有：
第一步骤，在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层，和
第二步骤，将所述碳基材在还原性氛围下加热处理，从而将所述Cr3C2以外的碳化铬转化为Cr3C2。
6.根据权利要求5所述的碳材料的制造方法，其中，
在所述第一步骤中，通过对被表面改性剂埋入的碳基材、和该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，从而在碳基材的表面形成包含Cr3C2以外的碳化铬的碳化铬层，其中，所述表面改性剂包含铬粒子和热分解性卤化氢发生剂。
7.根据权利要求5或6所述的碳材料的制造方法，其中，所述Cr3C2以外的碳化铬包含选自Cr2C、Cr7C3和Cr23C6中的至少1种。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的碳材料的制造方法，其中，所述还原性氛围为氢气气氛。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的碳材料的制造方法，其中，所述第二步骤中的加热处理在500℃以上且1500℃以下进行。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的碳材料的制造方法，其中，所述第二步骤中的加热处理在10～1000Pa的减压下进行。
11.一种夹具，其包含权利要求1～4中任一项所述的碳材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105272320B (zh) * 2015-12-04 2017-05-03 武汉科技大学 一种铁水包包壁用不烧Al2O3‑Cr7C3砖及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0733567A (ja) * 1993-07-22 1995-02-03 Tocalo Co Ltd 非酸化物系セラミック溶射皮膜を有する炭素材料およびその製造方法
JPH08143385A (ja) * 1994-11-17 1996-06-04 Tocalo Co Ltd 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法
WO2010067734A1 (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 東洋炭素株式会社 炭素材の製造方法および炭素材

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5789077A (en) * 1994-06-27 1998-08-04 Ebara Corporation Method of forming carbide-base composite coatings, the composite coatings formed by that method, and members having thermally sprayed chromium carbide coatings
JP3081765B2 (ja) 1994-11-17 2000-08-28 トーカロ株式会社 炭素部材およびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0733567A (ja) * 1993-07-22 1995-02-03 Tocalo Co Ltd 非酸化物系セラミック溶射皮膜を有する炭素材料およびその製造方法
JPH08143385A (ja) * 1994-11-17 1996-06-04 Tocalo Co Ltd 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法
WO2010067734A1 (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 東洋炭素株式会社 炭素材の製造方法および炭素材

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