JP3484505B2 - ホウ素と炭素から成る熱分解生成物の層を有する炭素材料 - Google Patents
ホウ素と炭素から成る熱分解生成物の層を有する炭素材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属溶融用容器、金属抽
出用ルツボ、金属接合用治具、ガラス封着用治具に使用
される下板、炉内部材、原子炉の中性子吸収体、熱交換
器用部材、しゅう動材などの耐酸化性や表面硬度、及び
高濃度のホウ素等が必要な炭素材料の改良に関する。
出用ルツボ、金属接合用治具、ガラス封着用治具に使用
される下板、炉内部材、原子炉の中性子吸収体、熱交換
器用部材、しゅう動材などの耐酸化性や表面硬度、及び
高濃度のホウ素等が必要な炭素材料の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料は、化学安定性、自己潤滑性、
耐熱性が良く、溶融金属と濡れにくいため、これらの特
性を生かして金属溶融用容器等の幅広い用途に使用され
ている。しかしながら、酸素雰囲気下では約４００℃以
上になると酸化により消耗が始まるため、これらの特性
が劣化してしまう。そこで、酸素雰囲気下でも好適に使
用できるようにするため、炭素質基体の表面にホウ素と
炭素から成る熱分解生成物を被覆して、耐酸化性を向上
させていた（Ｓ．ＭＡＲＩＮＫＯＶＩＣ ｅｔａｌ．，
Ｃａｒｂｏｎ（１９６９）１８５−１９３）。
耐熱性が良く、溶融金属と濡れにくいため、これらの特
性を生かして金属溶融用容器等の幅広い用途に使用され
ている。しかしながら、酸素雰囲気下では約４００℃以
上になると酸化により消耗が始まるため、これらの特性
が劣化してしまう。そこで、酸素雰囲気下でも好適に使
用できるようにするため、炭素質基体の表面にホウ素と
炭素から成る熱分解生成物を被覆して、耐酸化性を向上
させていた（Ｓ．ＭＡＲＩＮＫＯＶＩＣ ｅｔａｌ．，
Ｃａｒｂｏｎ（１９６９）１８５−１９３）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、耐酸化性を向
上させようとして、この熱分解生成物の層中のホウ素濃
度を増して行くと、層の熱膨張係数が変化したり、層中
の内部応力がそれに伴って増加したりするため、炭素質
基体からのはく離や層にき裂が生じ易かった。そのた
め、ホウ素濃度を十分に高くすることができず、従来は
約２５原子％以下のホウ素濃度のものが公知であり且つ
使用されていた。また、金属などの表面硬度の高い材料
と接触やしゅう動などがあると、炭素材料の表面が著し
く摩耗するため、表面硬度の高い炭素材料の出現が切望
され、この観点からもホウ素の高濃度化が求められてい
た。更に、炭素材料は多孔質体であるため、例えば溶融
した金属等の液状物質をはじめとして液状や気体状の物
質が炭素材料の表面から浸み込み易く、これを防止する
ために表面が緻密な炭素材料が必要であった。本発明
は、この様に層のはく離やき裂を生じずに耐酸化性を向
上させること、表面硬度を高めること、表面を緻密にす
ることなどを企図してなされたものである。
上させようとして、この熱分解生成物の層中のホウ素濃
度を増して行くと、層の熱膨張係数が変化したり、層中
の内部応力がそれに伴って増加したりするため、炭素質
基体からのはく離や層にき裂が生じ易かった。そのた
め、ホウ素濃度を十分に高くすることができず、従来は
約２５原子％以下のホウ素濃度のものが公知であり且つ
使用されていた。また、金属などの表面硬度の高い材料
と接触やしゅう動などがあると、炭素材料の表面が著し
く摩耗するため、表面硬度の高い炭素材料の出現が切望
され、この観点からもホウ素の高濃度化が求められてい
た。更に、炭素材料は多孔質体であるため、例えば溶融
した金属等の液状物質をはじめとして液状や気体状の物
質が炭素材料の表面から浸み込み易く、これを防止する
ために表面が緻密な炭素材料が必要であった。本発明
は、この様に層のはく離やき裂を生じずに耐酸化性を向
上させること、表面硬度を高めること、表面を緻密にす
ることなどを企図してなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の炭素材料とは、
炭素質基体の表層部にホウ素と炭素から成る熱分解生成
物の層を有する炭素材料において、炭素質基体の灰分が
２０質量ｐｐｍ以下、かつ２９７〜１２７３Ｋにおける
基体の熱膨張係数が１．５×１０-6〜５．５×１０-6／
Ｋであり、熱分解生成物の層中のホウ素濃度が３０〜１
００原子％、かつ層の厚みが５〜１００μｍである炭素
材料である。この炭素材料は、基体と層とのはく離等が
なく耐酸化性を有し、表面硬度が高く、更に緻密で強固
な層を有する材料出あり、上記の課題を全て解決するこ
とができる。
炭素質基体の表層部にホウ素と炭素から成る熱分解生成
物の層を有する炭素材料において、炭素質基体の灰分が
２０質量ｐｐｍ以下、かつ２９７〜１２７３Ｋにおける
基体の熱膨張係数が１．５×１０-6〜５．５×１０-6／
Ｋであり、熱分解生成物の層中のホウ素濃度が３０〜１
００原子％、かつ層の厚みが５〜１００μｍである炭素
材料である。この炭素材料は、基体と層とのはく離等が
なく耐酸化性を有し、表面硬度が高く、更に緻密で強固
な層を有する材料出あり、上記の課題を全て解決するこ
とができる。
【０００５】このような炭素材料は、少なくとも炭素と
ホウ素の二元素を含む単一ガス、または、これらの一方
を含むガスの混合物を熱分解して得られる生成物を炭素
質基体の表層部に含浸、または／及び蒸着することによ
って得ることができる。
ホウ素の二元素を含む単一ガス、または、これらの一方
を含むガスの混合物を熱分解して得られる生成物を炭素
質基体の表層部に含浸、または／及び蒸着することによ
って得ることができる。
【０００６】炭素とホウ素の二元素を含む単一ガスとし
ては、トリプロピルボランやビニルジボランなどの有機
ホウ素化合物等が挙げられる。また炭素とホウ素の一方
を含むガスの混合物としては、脂肪族炭化水素ガスとホ
ウ素化合物ガスとの混合物等が挙げられる。かかる脂肪
族炭化水素ガスとしては、炭素数１〜８、とくに炭素数
３〜４の直鎖状または／及び脂環式の炭化水素ガスなど
が好ましい。ホウ素化合物ガスは、ボラン、三塩化ホウ
素ガス等のハロゲン化ホウ素ガス、有機ホウ素化合物ガ
スなどが好ましい。
ては、トリプロピルボランやビニルジボランなどの有機
ホウ素化合物等が挙げられる。また炭素とホウ素の一方
を含むガスの混合物としては、脂肪族炭化水素ガスとホ
ウ素化合物ガスとの混合物等が挙げられる。かかる脂肪
族炭化水素ガスとしては、炭素数１〜８、とくに炭素数
３〜４の直鎖状または／及び脂環式の炭化水素ガスなど
が好ましい。ホウ素化合物ガスは、ボラン、三塩化ホウ
素ガス等のハロゲン化ホウ素ガス、有機ホウ素化合物ガ
スなどが好ましい。
【０００７】炭素質基体の表面に熱分解生成物を蒸着す
る方法としては、化学蒸着（ＣＶＤ）法などの公知の方
法で良い。例えば、メタンと三塩化ホウ素ガスを所望の
ホウ素濃度になるように混合し、この混合ガスの濃度調
整に水素ガスを必要に応じて共存させる。但し、Ｏ2、
Ｈ2Ｏの共存は悪影響があるので避けることが望まし
い。蒸着時の温度範囲は８００℃以上、１８００℃位ま
での広い範囲であるが、好ましくは８００℃〜１３００
℃である。また反応室内圧力は全圧（混合ガス分圧＋水
素分圧）として操作されるが、混合ガス分圧は低い程、
良質の熱分解生成物の層を形成できるが、余りに低すぎ
ると蒸着速度が遅くなる。全圧は３００Torr以下、好ま
しくは１００Torr以下の条件で操作して、炭素質基体の
表層部に熱分解生成物を蒸着することができる。
る方法としては、化学蒸着（ＣＶＤ）法などの公知の方
法で良い。例えば、メタンと三塩化ホウ素ガスを所望の
ホウ素濃度になるように混合し、この混合ガスの濃度調
整に水素ガスを必要に応じて共存させる。但し、Ｏ2、
Ｈ2Ｏの共存は悪影響があるので避けることが望まし
い。蒸着時の温度範囲は８００℃以上、１８００℃位ま
での広い範囲であるが、好ましくは８００℃〜１３００
℃である。また反応室内圧力は全圧（混合ガス分圧＋水
素分圧）として操作されるが、混合ガス分圧は低い程、
良質の熱分解生成物の層を形成できるが、余りに低すぎ
ると蒸着速度が遅くなる。全圧は３００Torr以下、好ま
しくは１００Torr以下の条件で操作して、炭素質基体の
表層部に熱分解生成物を蒸着することができる。
【０００８】炭素質基体の表層に熱分解生成物を含浸す
る場合は、前記ＣＶＤ法の蒸着時の温度や混合ガス分圧
を低く選択することによって、蒸着速度を遅くすれば含
浸することができる（ＣＶＩ法）。例えば、温度を８０
０℃、混合ガス分圧を１０Ｔｏｒｒに選択すれば、炭素
質基体の気孔中に熱分解生成物を含浸させることができ
る。
る場合は、前記ＣＶＤ法の蒸着時の温度や混合ガス分圧
を低く選択することによって、蒸着速度を遅くすれば含
浸することができる（ＣＶＩ法）。例えば、温度を８０
０℃、混合ガス分圧を１０Ｔｏｒｒに選択すれば、炭素
質基体の気孔中に熱分解生成物を含浸させることができ
る。
【０００９】このような熱分解生成物の層は、上述した
ように、ホウ素の含有量により層の熱膨張係数や内部応
力が左右されるため、どのようにすれば高濃度のホウ素
を含有した層をはく離やき裂が生じることなく炭素質基
体の表層部に含浸または／及び蒸着できるか不明であっ
た。そのため、層の厚みや炭素質基体の熱膨張係数等を
選択する必要があった。しかしながら、本発明により、
層の厚みが１００μｍ以下、かつ炭素質基体の表面方向
の平均熱膨張係数が１．５×１０-6〜５．５×１０-6／
Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ）であれば、層にはく離やき裂
を生じることなく、高濃度のホウ素を含有した層を形成
できることが判明した。つまり、層の厚みが１００μｍ
を超えたり、熱膨張係数がこの範囲より外れたりする
と、基体と熱分解生成物の層の熱膨張率の差、及び層の
内部応力によって、はく離またはき裂が発生する。この
際、層の厚みが５μｍ未満では耐酸化性が若干弱まるた
め、層の厚みは５〜１００μｍが好ましい。
ように、ホウ素の含有量により層の熱膨張係数や内部応
力が左右されるため、どのようにすれば高濃度のホウ素
を含有した層をはく離やき裂が生じることなく炭素質基
体の表層部に含浸または／及び蒸着できるか不明であっ
た。そのため、層の厚みや炭素質基体の熱膨張係数等を
選択する必要があった。しかしながら、本発明により、
層の厚みが１００μｍ以下、かつ炭素質基体の表面方向
の平均熱膨張係数が１．５×１０-6〜５．５×１０-6／
Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ）であれば、層にはく離やき裂
を生じることなく、高濃度のホウ素を含有した層を形成
できることが判明した。つまり、層の厚みが１００μｍ
を超えたり、熱膨張係数がこの範囲より外れたりする
と、基体と熱分解生成物の層の熱膨張率の差、及び層の
内部応力によって、はく離またはき裂が発生する。この
際、層の厚みが５μｍ未満では耐酸化性が若干弱まるた
め、層の厚みは５〜１００μｍが好ましい。
【００１０】炭素質基体としては、広範な一般の炭素質
材料を適用でき、黒鉛材、または炭素繊維の織物、不織
布類を骨材とし炭素をマトリックスとする、いわゆる炭
素繊維強化炭素複合材料などが例示される。
材料を適用でき、黒鉛材、または炭素繊維の織物、不織
布類を骨材とし炭素をマトリックスとする、いわゆる炭
素繊維強化炭素複合材料などが例示される。
【００１１】また炭素質基体の純度は、緻密な熱分解生
成物の層を生成させるため、高純度化されたものが好ま
しい。特に日本工業規格（ＪＩＳ）Ｒ−７２２３に定め
られた方法で測定した灰分が２０質量ｐｐｍ以下のもの
が好ましく、この灰分値を超えると、層の緻密性が乏し
くなる。更には含浸又は／及び蒸着時に基体中の不純物
が熱分解生成物の層の中へ揮散や熱拡散して耐酸化性を
減少させるためである。また、基体中の不純物元素のう
ち、バナジウム（Ｖ）元素の濃度が０．３質量ｐｐｍ以
下が好ましい。バナジウムが層の中へ揮散や熱拡散する
と、バナジウムはホウ素と反応するため、層に余計な内
部応力が発生してしまう。特にこの内部応力は、層中の
ホウ素濃度が高濃度である程、大きく生じるものであ
る。したがって、バナジウム元素の濃度が０．３質量ｐ
ｐｍを超える基体では、基体と層とのはく離やき裂を生
じたり、バナジウムは酸化消耗を促進する物質なので耐
酸化性を減少させたりするため好ましくない。
成物の層を生成させるため、高純度化されたものが好ま
しい。特に日本工業規格（ＪＩＳ）Ｒ−７２２３に定め
られた方法で測定した灰分が２０質量ｐｐｍ以下のもの
が好ましく、この灰分値を超えると、層の緻密性が乏し
くなる。更には含浸又は／及び蒸着時に基体中の不純物
が熱分解生成物の層の中へ揮散や熱拡散して耐酸化性を
減少させるためである。また、基体中の不純物元素のう
ち、バナジウム（Ｖ）元素の濃度が０．３質量ｐｐｍ以
下が好ましい。バナジウムが層の中へ揮散や熱拡散する
と、バナジウムはホウ素と反応するため、層に余計な内
部応力が発生してしまう。特にこの内部応力は、層中の
ホウ素濃度が高濃度である程、大きく生じるものであ
る。したがって、バナジウム元素の濃度が０．３質量ｐ
ｐｍを超える基体では、基体と層とのはく離やき裂を生
じたり、バナジウムは酸化消耗を促進する物質なので耐
酸化性を減少させたりするため好ましくない。
【００１２】熱分解生成物の層中のホウ素濃度は、層の
厚みと炭素質基体の熱膨張係数が上記に記載の範囲内で
あれば、どの濃度範囲でも層を形成することができる
が、耐酸化性を顕著に発現させるためには、層中のホウ
素濃度が３０原子％以上であることが好ましい。ホウ素
濃度が３０原子％未満では、耐酸化性があまり良くな
く、表面硬度もあまり高くないためである。
厚みと炭素質基体の熱膨張係数が上記に記載の範囲内で
あれば、どの濃度範囲でも層を形成することができる
が、耐酸化性を顕著に発現させるためには、層中のホウ
素濃度が３０原子％以上であることが好ましい。ホウ素
濃度が３０原子％未満では、耐酸化性があまり良くな
く、表面硬度もあまり高くないためである。
【００１３】以上より、
（ａ）炭素質基体の平均熱膨張係数が１．５×１０−６
〜５．５×１０−６／Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ）であ
り、かつ層の厚みを５〜１００μｍにすることにより、
高濃度のホウ素含有層を形成できる。 （ｂ）層中のホウ素濃度が３０原子％以上になると耐酸
化性が著しく向上し、かつ表面硬度も高くなる。 （ｃ）炭素質基体の灰分が２０質量ｐｐｍ以下、特にバ
ナジウム濃度が０．３質量ｐｐｍ以下にすることによ
り、層中の内部応力の発生を抑え、緻密で耐酸化性を有
する層を形成できる。 ことを発見して本発明を完成させたものである。
〜５．５×１０−６／Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ）であ
り、かつ層の厚みを５〜１００μｍにすることにより、
高濃度のホウ素含有層を形成できる。 （ｂ）層中のホウ素濃度が３０原子％以上になると耐酸
化性が著しく向上し、かつ表面硬度も高くなる。 （ｃ）炭素質基体の灰分が２０質量ｐｐｍ以下、特にバ
ナジウム濃度が０．３質量ｐｐｍ以下にすることによ
り、層中の内部応力の発生を抑え、緻密で耐酸化性を有
する層を形成できる。 ことを発見して本発明を完成させたものである。
【００１４】
【作用】本発明に係る熱分解生成物の層は、ホウ素と炭
素とが均一に固溶したもの、あるいは、その一部が炭化
ホウ素（Ｂ4Ｃ）を形成しているものであると考えられ
る。いずれにしても、酸化によってホウ素と酸素が化合
してガラス状のホウ酸（Ｂ2Ｏ3）を形成する。層中のホ
ウ素濃度が３０原子％以上になると、このガラス状のホ
ウ酸が全表面をほぼ完全に被覆するようになるため、耐
酸化性が著しく向上するものと考えられる。
素とが均一に固溶したもの、あるいは、その一部が炭化
ホウ素（Ｂ4Ｃ）を形成しているものであると考えられ
る。いずれにしても、酸化によってホウ素と酸素が化合
してガラス状のホウ酸（Ｂ2Ｏ3）を形成する。層中のホ
ウ素濃度が３０原子％以上になると、このガラス状のホ
ウ酸が全表面をほぼ完全に被覆するようになるため、耐
酸化性が著しく向上するものと考えられる。
【００１５】
【実施例】本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００１６】実験例１
炭素質基体として１２．５×２０×３２ｍｍの等方性黒
鉛（東洋炭素（株）製、灰分１５ｐｐｍ、バナジウム濃
度０．１質量ｐｐｍ、平均熱膨張係数４．２×１０−６
／Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ））を用いた。メタンと三塩
化ホウ素の混合割合を適宜選択し、この基体の全表面を
ＣＶＤ法により１２００℃の温度でそれぞれ１０μｍの
厚さで被覆した。これらの炭素材料における被覆層中の
ホウ素濃度と酸化消耗率の関係、及び表面硬度との関係
を図１に示す。
鉛（東洋炭素（株）製、灰分１５ｐｐｍ、バナジウム濃
度０．１質量ｐｐｍ、平均熱膨張係数４．２×１０−６
／Ｋ（２９３〜１２７３Ｋ））を用いた。メタンと三塩
化ホウ素の混合割合を適宜選択し、この基体の全表面を
ＣＶＤ法により１２００℃の温度でそれぞれ１０μｍの
厚さで被覆した。これらの炭素材料における被覆層中の
ホウ素濃度と酸化消耗率の関係、及び表面硬度との関係
を図１に示す。
【００１７】酸化消耗率は、２リットル／ｍｉｎの空気
を流した１２００℃の炉の中に１時間だけ前記炭素材料
を入れ、炉に入れる前と入れた後の質量変化の割合を示
している。酸化消耗率の計算式を数１に記す。また表面
硬度は、該炭素材料の被覆層の厚みが薄いため、ＪＩＳ
にあるショア硬度、ロックウェル硬度、ビッカース硬度
などの測定方法では基体の影響を受け、十分な測定がで
きない。そこで、島津製作所製ダイナミック超微小硬度
計（ＤＵＨ−２００）を用いて表面硬度を測定した。被
覆層中のホウ素濃度はオージェ電子分光で、基体中のバ
ナジウム濃度はＩＣＰ−ＡＥＳで測定した値である。
を流した１２００℃の炉の中に１時間だけ前記炭素材料
を入れ、炉に入れる前と入れた後の質量変化の割合を示
している。酸化消耗率の計算式を数１に記す。また表面
硬度は、該炭素材料の被覆層の厚みが薄いため、ＪＩＳ
にあるショア硬度、ロックウェル硬度、ビッカース硬度
などの測定方法では基体の影響を受け、十分な測定がで
きない。そこで、島津製作所製ダイナミック超微小硬度
計（ＤＵＨ−２００）を用いて表面硬度を測定した。被
覆層中のホウ素濃度はオージェ電子分光で、基体中のバ
ナジウム濃度はＩＣＰ−ＡＥＳで測定した値である。
【００１８】
【数１】
【００１９】図１から分かるように、酸化消耗率はホウ
素濃度が３０原子％以上になると著しく減少しており、
耐酸化性が飛躍的に向上している。またホウ素濃度が４
０原子％以上の場合、炉に入れる前よりも入れた後の方
が質量は大きくなっていた。これは、ホウ素が酸素を取
り込んでホウ酸を形成するが、この取り込んだ酸素の質
量によって増加したものと思われる。また、被覆層の厚
みが５０と１００μｍのものを作製して酸化消耗率と表
面硬度を調べたが、被覆層の厚みが１０μｍの場合と同
様に、ホウ素濃度が３０原子％以上になると酸化消耗率
は著しく減少し、表面硬度はホウ素濃度の増加につれて
高くなっていた。
素濃度が３０原子％以上になると著しく減少しており、
耐酸化性が飛躍的に向上している。またホウ素濃度が４
０原子％以上の場合、炉に入れる前よりも入れた後の方
が質量は大きくなっていた。これは、ホウ素が酸素を取
り込んでホウ酸を形成するが、この取り込んだ酸素の質
量によって増加したものと思われる。また、被覆層の厚
みが５０と１００μｍのものを作製して酸化消耗率と表
面硬度を調べたが、被覆層の厚みが１０μｍの場合と同
様に、ホウ素濃度が３０原子％以上になると酸化消耗率
は著しく減少し、表面硬度はホウ素濃度の増加につれて
高くなっていた。
【００２０】実施例１、２及び比鮫例１〜３
実験例１に記載の方法と同様にして金の溶融用鋳型に被
覆を行い、実際に使用してみた。使用できたバッチ回数
を表１に示す。基体に使用した材質は実験例１の基体と
同一材質のものであり、被覆層の厚みが１０μｍ、該被
覆層中のホウ素濃度はオージェ電子分光で測定した値で
０（比較例１）、１１（比較例２）、２４（比較例
３）、３５（実施例１）及び５２原子％（実施例２）の
五種類の鋳型である。金の溶融はガスバーナーで１２０
０℃に加熱し、大気中で使用した。
覆を行い、実際に使用してみた。使用できたバッチ回数
を表１に示す。基体に使用した材質は実験例１の基体と
同一材質のものであり、被覆層の厚みが１０μｍ、該被
覆層中のホウ素濃度はオージェ電子分光で測定した値で
０（比較例１）、１１（比較例２）、２４（比較例
３）、３５（実施例１）及び５２原子％（実施例２）の
五種類の鋳型である。金の溶融はガスバーナーで１２０
０℃に加熱し、大気中で使用した。
【００２１】
【表１】
【００２２】従来から金の溶融用鋳型に使用されていた
ホウ素濃度が０原子％、あるいは被覆層中のホウ素濃度
が低い１１、２４原子％の鋳型は、耐酸化性と表面硬
度、及び表面の緻密性が低いため、それぞれ８バッチ、
１１バッチ、１５バッチしか使用できなかったが、ホウ
素濃度が３５、５２原子％のルツボは、耐酸化性が良く
表面硬度も高い、緻密で強固な層を有しているため、使
用寿命が格段と長くなった。またホウ素濃度が６０、８
０及び１００原子％の被覆層の鋳型を作成し、同じよう
に使用しても、使用寿命がより格段と長くなっていた。
ホウ素濃度が０原子％、あるいは被覆層中のホウ素濃度
が低い１１、２４原子％の鋳型は、耐酸化性と表面硬
度、及び表面の緻密性が低いため、それぞれ８バッチ、
１１バッチ、１５バッチしか使用できなかったが、ホウ
素濃度が３５、５２原子％のルツボは、耐酸化性が良く
表面硬度も高い、緻密で強固な層を有しているため、使
用寿命が格段と長くなった。またホウ素濃度が６０、８
０及び１００原子％の被覆層の鋳型を作成し、同じよう
に使用しても、使用寿命がより格段と長くなっていた。
【００２３】
【発明の効果】本発明にかかる炭素材料は、耐酸化性や
表面硬度が高く、緻密で強固な層を有した炭素材料であ
るため、実施例の金の溶融用鋳型などの金属溶融用容
器、金属接合用治具、ガラス封着用治具に使用される下
板、炉内部材、原子炉の中性子吸収体、熱交換器用部
材、しゅう動材などの耐酸化性、表面硬度または／及び
高濃度のホウ素が必要とする炭素材料を提供することが
できる。特に、金属溶融用容器は、耐酸化性、表面硬
度、及び表面の緻密性が必要であるため、本発明にかか
る炭素材料は、非常に好適な金属溶融用容器として提供
することができる。
表面硬度が高く、緻密で強固な層を有した炭素材料であ
るため、実施例の金の溶融用鋳型などの金属溶融用容
器、金属接合用治具、ガラス封着用治具に使用される下
板、炉内部材、原子炉の中性子吸収体、熱交換器用部
材、しゅう動材などの耐酸化性、表面硬度または／及び
高濃度のホウ素が必要とする炭素材料を提供することが
できる。特に、金属溶融用容器は、耐酸化性、表面硬
度、及び表面の緻密性が必要であるため、本発明にかか
る炭素材料は、非常に好適な金属溶融用容器として提供
することができる。
【図１】層中のホウ素濃度と酸化消耗率、及び表面硬度
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−92886（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−153189（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−201781（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−33565（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 41/80 - 41/91
Claims (2)
- 【請求項１】炭素質基体の表層部にホウ素と炭素から成
る熱分解生成物の層を有する炭素材料において、該炭素
質基体の灰分が２０質量ｐｐｍ以下、かつ２９７〜１２
７３Ｋにおける基体の平均熱膨張係数が１．５×１０-6
〜５．５×１０-6／Ｋ、及び該熱分解生成物の層中のホ
ウ素濃度が３０〜１００原子％、かつ層の厚みが５〜１
００μｍであることを特徴とする炭素材料。 - 【請求項２】炭素質基体中のバナジウム濃度が０．３質
量ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項目１に記載
の炭素材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32307493A JP3484505B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | ホウ素と炭素から成る熱分解生成物の層を有する炭素材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32307493A JP3484505B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | ホウ素と炭素から成る熱分解生成物の層を有する炭素材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07138085A JPH07138085A (ja) | 1995-05-30 |
| JP3484505B2 true JP3484505B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=18150801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32307493A Expired - Fee Related JP3484505B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | ホウ素と炭素から成る熱分解生成物の層を有する炭素材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3484505B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP32307493A patent/JP3484505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07138085A (ja) | 1995-05-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |