JP5627089B2 - 炭素材料及びその製造方法 - Google Patents
炭素材料及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5627089B2 JP5627089B2 JP2010199134A JP2010199134A JP5627089B2 JP 5627089 B2 JP5627089 B2 JP 5627089B2 JP 2010199134 A JP2010199134 A JP 2010199134A JP 2010199134 A JP2010199134 A JP 2010199134A JP 5627089 B2 JP5627089 B2 JP 5627089B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- group
- carbon
- carbide
- metal
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/36—Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment
- B05D1/38—Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment with intermediate treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B9/041—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5031—Alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5057—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
- C04B41/90—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions at least one coating being a metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/58—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in more than one step
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31678—Of metal
Description
予めブラスト処理したこの炭素基材表面に、炭素に対する線膨張係数比が0.73〜1.44であり、界面における炭素との化学的親和力の大きいもののうち、Cr,Ti,V,W,Mo,Zr,Nb及びTaの中から選ばれるいずれか1種以上の金属若しくはその合金の溶射被覆層を形成してなる炭素材料(下記特許文献1参照)。
炭素基材の表面に、減圧下で高融点金属もしくはその炭化物をプラズマ溶射すると同時にレーザ照射を行い、その被覆を行う炭素材料の製造方法(下記特許文献2参照)。
水素ガスを含むハロゲン化クロムガス中で炭素基材を熱処理することによって、炭素基材の表面と溶射層との間に、微粒状の反応金属クロムの層を気相析出させた炭素材料(下記特許文献4参照)。
炭素基材の表面には、
遷移金属(第1金属)の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層は、上記遷移金属の炭化物と上記第2金属の炭化物とを比較して、上記遷移金属の炭化物が多い層と、上記第2金属の炭化物が多い層と含むことを特徴とする。
4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属及び/又は当該金属の炭化物を含む第2の層を、炭素基材の表面に直接形成した場合(即ち、第1の層を形成しない場合)には、当該金属は炭素との反応性の高いということに起因して、金属と炭素の反応によって形成された金属炭化物が粉末状になって剥がれてしまうことがある。したがって、良質な第2の層を形成することができない。しかしながら、上記構成の如く、炭素基材と第2の層との間に、遷移金属の炭化物を含む第1の層が形成されていれば、当該第1の層は炭素基材との密着性に優れる他、第2の層との密着性にも優れることから、炭素基材上に良質な第2の層を形成することができる。また、第1の層の存在により、第2の層への浸炭が抑制され、4族、5族、6族に属する金属と炭素との急激な反応を抑制することができるため、第2の層の剥がれを防止することができる。
また、第2の層において、上記遷移金属と、第2金属との両方が含まれることにより、第1の層と第2の層との密着性をより向上させることができる。
また、炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層は、上記遷移金属の炭化物と上記第2金属の炭化物とのEPMA測定における強度を比較して、上記遷移金属の炭化物の強度が高い層と、上記第2金属の炭化物の強度が高い層と含むことを特徴とする。
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層の厚さが20μm以下であることを特徴とする。
炭素基材に形成された小孔(数ミクロン〜数十ミクロン程度)或いは溝に対応した厚みに規制することができるので、小孔等が埋まってしまうのを抑制することができる。したがって、加工精度が向上する。
尚、上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層としているのは、第2の層の生成条件(成膜温度等)により、第2の層に浸炭したり、浸炭しなかったりすることがあることを考慮したものである。また、この浸炭は、第1の層側から生じるため、第2の層における第1の層側では、浸炭により金属の炭化物となっており、第2の層における表面側では、浸炭が生じず第2金属が金属状態で維持されていることがある。
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2金属がタングステンであることを特徴とする。
金属としてタングステンを用いることにより、第1の層にクラックが生じている場合であっても、タングステンまたは炭化タングステンで埋め込み、クラックがない材料とすることができる。また、炭素と、タングステン又は炭化タングステンとの熱膨張係数は近似しているので、クラックが発生し難い。
クロムは炭素基材との密着性に優れ、且つ、タングステンとの密着性に優れているからである。
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第1の層の厚さが1μm以上10μm以下であることを特徴とする。
第1の層の厚さが1μm未満の場合には、第2の層に炭素が移動するのを抑制する効果(浸炭抑制効果)が不十分となる一方、第1の層の厚さが10μmを超えると炭素材料における加工精度が低下することがある。
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層の厚さが0.5μm以上であることを特徴とする。
特に、上記第2の層の厚さが1.0μm以上であることが一層望ましい。
一方、前記第2の層の厚さは、10μm以下であることが望ましい。
第2の層の厚さが0.5μm未満の場合には、第2の層の形成効果が不十分となることがある。一方、第2の層の厚さが10μmを超えると炭素材料における加工精度が低下することがある。
第1の層を形成した炭素基材を、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属を含む処理剤に接触させて加熱して、第1の層の表面に、上記遷移金属の炭化物と4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属及び/又は当該金属の炭化物とを含む第2の層を形成する第2の層形成工程とを有することを特徴とする。
4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属を含む処理剤(粉末、スラリー等)に接触させて加熱するだけで、第1の層上に第2の層を形成することができる。したがって、第2の層を形成する際に特殊な装置が不要となるので、炭素材料の製造コストを低減できる。また、このような方法であれば、加熱時間や加熱温度を調整することにより、第2の層の膜厚を調整できるので、第2の層を薄く形成することが可能となる。更に、溶射法の如く、粒子をたたきつけて成膜するのではなく、金属の拡散反応であるため、炭素基材のいずれの部位においても、その表面形状に沿うように第1の層及び第2の層を形成することができる。
尚、上記処理剤に熱分解性ハロゲン化水素発生剤が含まれていなくても第2の層を形成することができるが、良質な第2の層を形成するには、処理剤に熱分解性ハロゲン化水素発生剤が含まれていることが望ましい。
800℃未満では第2の層の形成に長時間を要することがある一方、1300℃を超えると、4族、5族、6族に属する金属の融点を超えて溶融することがある。
1000℃を超えると、浸炭により第2の層がカーバイド化しすぎる可能性がある。
このように熱処理を行えば、第1の層の安定化を図ることができる。
このような方法であれば、第1の層を容易に形成することができる。
本発明の炭素材料は、
炭素基材の表面には、
遷移金属(第1金属)の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層は、上記遷移金属の炭化物と上記第2金属の炭化物とを比較して、上記遷移金属の炭化物が多い層と、上記第2金属の炭化物が多い層と含むことを特徴とする。
上記第1の層は、遷移金属を含む金属粒子と熱分解性ハロゲン化水素発生剤とを含む第1混合粉末に埋め込まれた炭素基材を、該炭素基材以外の炭素部材とともに加熱処理する方法(CVR法)により作製することができる。また、上記第2の層は、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属と、熱分解性ハロゲン化水素発生剤とを含む第2混合粉末に埋め込まれた炭素基材を、加熱処理する方法(CVR法)により作製することができる。尚、上記第1混合粉末や上記第2混合粉末には、反応に関与しないアルミナや窒化ホウ素等の離型剤を添加してもよい。また、第2混合粉末には、熱分解性ハロゲン化水素発生剤が含まれていなくても良い。
尚、第1の層の形成方法としては上記CVR法に限定するものではなく、溶射法、メッキ法であっても良いが、上記の利点を発揮するためには、CVR法を用いるのが望ましい。
上記第1の層を形成する工程では、処理されるべき炭素基材を、その炭素基材以外の炭素部材、遷移金属、熱分解性ハロゲン化水素発生剤とともに加熱処理している。この炭素部材としては、黒鉛坩堝等の炭素からなる容器、炭素粉末などが挙げられる。このように、炭素部材とともに、処理されるべき炭素基材を加熱処理することにより、短時間で炭素基材に、遷移金属の炭化物を含む第1の層を形成することができる。これは、炭素部材を用いることにより、遷移金属、熱分解性ハロゲン化水素発生剤等の材料を効率的に炭素基材の表面処理に利用できるため、必要な熱量を下げることができるためであると推察される。
熱処理の時間としては、15分もあれば第1の層を十分形成でき、1時間程度で第1の層を色むらなくほぼ均一に形成することができる。
上記第1の層を形成する工程と同様の黒鉛坩堝等の炭素からなる容器内に、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属と、熱分解性ハロゲン化水素発生剤とを含む第2混合粉末を配置し、この第2混合粉末内に炭素基材を埋め、加熱処理することにより形成できる。このように、CVR法にて第2の層を形成すれば、簡便であり、且つ特殊な装置が不要であるので、低コストで炭素材料を作製でき、且つ、炭素基材の形状に沿った極めて薄い膜を形成することができるので、炭素材料の加工精度が向上する。
(1)上記第1の層を形成する工程と上記第2の層を形成する工程との間に、安定化処理を行うことが望ましい。このような処理を行うことによって、第1の層の安定化を図ることができる。ここで、当該処理は、還元ガス雰囲気中において、500℃以上1200℃以下で行われることが望ましい。また、圧力は1Pa以上10000Pa以下の減圧下で行われることが望ましく、時間は1分以上20時間以下であることが望ましい。
(2)上記第1の層の形成方法としては上記の方法に限定するものではなく、下記に示すようなスラリーを用いる方法であっても良い。
先ず、結着剤を含む水溶液とクロム粉末とを混合してスラリーを作製した後、このスラリーを炭素基材の表面に塗布し、更に、スラリーが塗布された炭素基材を乾燥させる。次に、スラリーが塗布された炭素基材と塩化アンモニウムとを、黒鉛坩堝内に配置した状態で熱処理することにより、第1の層を形成することができる。また、第2の層についても、同様に、スラリーを用いる方法で作製することができる。
炭素基材としては、特に限定されるものではなく、たとえば等方性黒鉛材、異方性黒鉛材、炭素繊維材等が挙げられる。この炭素基材としては、かさ密度が1.4〜2.1g/cm3であることが好ましく、平均気孔半径10μm以下、気孔率40%以下であることが好ましい。
この熱分解性ハロゲン化水素発生剤としては、入手のしやすさから塩化アンモニウムが好ましい。
炭素部材を用いることにより、炭素基材の処理時間を短縮することができるとともに、水素ガスの供給を不要にすることができ、より簡易に炭素基材を表面改質することができる。これにより、後に表面に形成される金属等の層との密着性を向上させるとともに、炭素基材よりも強度を向上させることができる。また、減圧を必要とせず、常圧(大気圧中)にて加熱処理することができ、処理を簡易にすることができる。
また、第2の層を形成する場合に用いる熱分解性ハロゲン化水素発生剤としては、NH4Clの他に、NH4F、ポリ塩化ビニル等が例示される。
上記装置は、加熱ヒーターを有する加熱炉1を備え、この加熱炉1内に載置された処理物を加熱処理するようになっている。この加熱炉1には、吸気口4および排気口5が設けられている。上記吸気口4からは、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが導入できるようになっている一方、上記排気口5からは上記不活性ガスが自然に排気されるようになっている。
上記第1の層の形成に用いる場合と異なる点についてのみ説明する。
安定化処理を行う際には、上記吸気口4からはH2ガス等の還元ガスが導入できるようになっている一方、上記排気口5は図示しない真空ポンプと連結されており、加熱炉1内を減圧できるようになっている。炭素基材は黒鉛坩堝6との間に配置された図示しない炭素からなる支持板に配置されるようになっている。
上記第1の層の形成に用いる場合と異なる点は、粉末3として、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属と、熱分解性ハロゲン化水素発生剤とを含む第2混合粉末を用いた点のみである。これにより、図3に示すように、第1の層12上に第2の層13を形成することができる。
[第1実施例]
(実施例1)
図1に示す装置を用い、黒鉛坩堝(東洋炭素株式会社製、型番IG−11)内に、クロム粉末と、塩化アンモニウム粉末(NH4Cl)と、アルミナ粉(Al2O3)と、重量比で16:2.4:81.6の割合で混合した第1混合粉末を充填し、この充填された第1混合粉末に、炭素基材(冷間等方圧加圧成形を経た緻密質等方性黒鉛;かさ密度1.8g/cm3、平均気孔半径5μm、気孔率20%)を埋め込み、蓋をして加熱炉に配置して加熱処理した。加熱時、吸気口から窒素を導入し、排気口から自然排気させた。これにより、炭素基材の表面に第1の層(厚さ:約1μm)が形成される。尚、上記加熱処理における温度は800℃で、処理時間は30分である。
このようにして作製した炭素材料を、以下、本発明材料A1と称する。
上記安定化処理を施さなかった以外は、上記実施例1と同様にして炭素材料を作製した。
このようにして作製した炭素材料を、以下、本発明材料A2と称する。
上記第1の層を形成せず、且つ安定化処理を施さなかった他は、上記実施例1と同様にして炭素材料を作製した。
このようにして作製した炭素材料を、以下、比較材料Zと称する。
上記本発明材料A1、A2及び比較炭素Zの外観について調べたので、その結果を表1に示す。
(実施例)
上記第2の粉末として、塩化アンモニウム粉末を加えていない粉末(タングステン粉末とアルミナ粉末とからなる)を用いると共に、第2の層を形成する際の加熱温度を1000℃とした以外は、上記第1実施例の実施例2と同様にして炭素材料を作製した。
このようにして作製した炭素材料を、以下、本発明材料Bと称する。
上記本発明材料B及び前記第1実施例の実施例1で示した本発明材料A1の外観について調べたので、その結果を表2に示す。また、本発明材料A1、BのX線回折(CuKα)を行ったので、その結果を、図6に示す。
(実験2)
本発明材料A1について、EPMAで深さ方向に元素の分布について調べたので、その結果を図7に示す。分析は、図7の下図における線の範囲において行った。
図7から、表面から深い部分では、クロムと炭素を含みタングステンを含まない層(第1の層)があり、その上にクロムとタングステンと炭素を含む層(第2の層)があることが明らかである。つまり、タングステンが拡散して層を形成しており、第2の層は、クロムが多く含まれる層と、タングステンが多く含まれる層とが含まれていることが明らかである。
2 炭素基材
3 粉末
4 吸気口
5 排気口
6 黒鉛坩堝
7 蓋体
Claims (12)
- 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層は、上記遷移金属の炭化物と上記第2金属の炭化物とを比較して、上記遷移金属の炭化物が多い層と、上記第2金属の炭化物が多い層と含む、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層は、上記遷移金属の炭化物と上記第2金属の炭化物とのEPMA測定における強度を比較して、上記遷移金属の炭化物の強度が高い層と、上記第2金属の炭化物の強度が高い層と含む、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層の厚さが20μm以下である、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2金属がタングステンである、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第1の層の厚さが1μm以上10μm以下である、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材の表面には、
遷移金属の炭化物を含む第1の層と、
上記遷移金属の炭化物と、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の第2金属及び/又は当該第2金属の炭化物とを含む第2の層と、
が順に形成されており、
上記第2の層の厚さが0.5μm以上である、
ことを特徴とする炭素材料。 - 炭素基材に、遷移金属の炭化物を含む第1の層を形成する第1の層形成工程と、
第1の層を形成した炭素基材を、4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属を含む処理剤に接触させて加熱して、第1の層の表面に、上記遷移金属の炭化物と4族、5族、6族に属する金属群のうち少なくとも1種の金属及び/又は当該金属の炭化物とを含む第2の層を形成する第2の層形成工程と、
を有することを特徴とする炭素材料の製造方法。 - 上記第2の層形成工程における加熱温度が800℃以上1300℃以下である、請求項7に記載の炭素材料の製造方法。
- 上記第2の層形成工程における加熱温度が800℃以上1000℃以下である、請求項8に記載の炭素材料の製造方法。
- 上記第1の層形成工程の後に熱処理を行う熱処理工程を有する、請求項7〜9の何れか1項に記載の炭素材料の製造方法。
- 上記金属はタングステンである、請求項7〜10の何れか1項に記載の炭素材料の製造方法。
- 上記第1の層は、遷移金属を含む処理剤に炭素基材を接触させて加熱することにより形成する、請求項7〜11の何れか1項に記載の炭素材料の製造方法。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010199134A JP5627089B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 炭素材料及びその製造方法 |
PCT/JP2011/066180 WO2012032858A1 (ja) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | 炭素材料及びその製造方法 |
US13/820,583 US20130157047A1 (en) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | Carbon material and method of manufacturing the same |
CN2011800418500A CN103080048A (zh) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | 碳材料及其制造方法 |
RU2013115458/03A RU2013115458A (ru) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | Углеродный материал и способ его получения |
KR20137008466A KR20140019768A (ko) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | 탄소 재료 및 그 제조 방법 |
EP11823337.8A EP2615075A1 (en) | 2010-09-06 | 2011-07-15 | Carbon material and process for producing same |
TW100129559A TW201219301A (en) | 2010-09-06 | 2011-08-18 | Carbon material and process for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010199134A JP5627089B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 炭素材料及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012056781A JP2012056781A (ja) | 2012-03-22 |
JP5627089B2 true JP5627089B2 (ja) | 2014-11-19 |
Family
ID=45810462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010199134A Expired - Fee Related JP5627089B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 炭素材料及びその製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130157047A1 (ja) |
EP (1) | EP2615075A1 (ja) |
JP (1) | JP5627089B2 (ja) |
KR (1) | KR20140019768A (ja) |
CN (1) | CN103080048A (ja) |
RU (1) | RU2013115458A (ja) |
TW (1) | TW201219301A (ja) |
WO (1) | WO2012032858A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03197377A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Kawasaki Steel Corp | 炭素繊維強化炭素複合材料およびその製造方法 |
JPH0676265B2 (ja) | 1990-09-29 | 1994-09-28 | 工業技術院長 | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
JP3179812B2 (ja) | 1991-09-17 | 2001-06-25 | トーカロ株式会社 | 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材 |
JP3081764B2 (ja) | 1994-11-17 | 2000-08-28 | トーカロ株式会社 | 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法 |
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 |
JPH08208358A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-13 | Nippon Steel Corp | カーボン表層の改質方法 |
-
2010
- 2010-09-06 JP JP2010199134A patent/JP5627089B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-07-15 KR KR20137008466A patent/KR20140019768A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-07-15 US US13/820,583 patent/US20130157047A1/en not_active Abandoned
- 2011-07-15 WO PCT/JP2011/066180 patent/WO2012032858A1/ja active Application Filing
- 2011-07-15 CN CN2011800418500A patent/CN103080048A/zh active Pending
- 2011-07-15 EP EP11823337.8A patent/EP2615075A1/en not_active Withdrawn
- 2011-07-15 RU RU2013115458/03A patent/RU2013115458A/ru not_active Application Discontinuation
- 2011-08-18 TW TW100129559A patent/TW201219301A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012032858A1 (ja) | 2012-03-15 |
KR20140019768A (ko) | 2014-02-17 |
TW201219301A (en) | 2012-05-16 |
CN103080048A (zh) | 2013-05-01 |
JP2012056781A (ja) | 2012-03-22 |
US20130157047A1 (en) | 2013-06-20 |
EP2615075A1 (en) | 2013-07-17 |
RU2013115458A (ru) | 2014-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2009069829A1 (ja) | 連続焼鈍炉用ハースロールおよびその製造方法 | |
CN113186493B (zh) | 一种金刚石/金属碳化物复合耐磨涂层的制备方法 | |
JP5415061B2 (ja) | 炭素材の製造方法および炭素材 | |
CN113015589A (zh) | 金属泡沫体及其制造方法 | |
JP5552303B2 (ja) | 炭素材の製造方法 | |
JP5627089B2 (ja) | 炭素材料及びその製造方法 | |
JP3081765B2 (ja) | 炭素部材およびその製造方法 | |
JP2006307298A (ja) | 窒化物膜及びその成膜方法 | |
JP3081764B2 (ja) | 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法 | |
JP5670175B2 (ja) | 冶具 | |
KR101859116B1 (ko) | 철계 합금의 코팅 방법 및 이에 의하여 제조된 고내식성 및 고전도도 특성을 갖는 제품 | |
KR102372303B1 (ko) | 용사용 분말, 용사피막, 피막, 및 용융 금속욕 내의 롤 | |
Azakli et al. | A comparative study on boride layer morphology of Fe-4Co, Fe-4V and Fe-4W binary alloys | |
KR101341592B1 (ko) | 모재의 내부 표면 코팅방법 및 이에 따른 내부가 코팅된 모재 | |
US8896099B2 (en) | Carbon material and method of manufacturing the same | |
JPH10236893A (ja) | 炭化ケイ素被覆炭素材料 | |
JPH07102376A (ja) | 被覆部材及びその製造方法 | |
KR101469706B1 (ko) | 산화몰리브덴 분말을 이용한 이규화몰리브덴 코팅층의 제조방법 | |
JP2002256450A (ja) | 水素同位体透過防止用複合酸化物皮膜被覆部材及びその製造方法 | |
JP2024031057A (ja) | 改質金属材の製造方法 | |
JPS62156264A (ja) | 鉄合金材料の表面処理方法 | |
JPH07103459B2 (ja) | プラズマ熱処理を利用した溶射皮膜改質方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140305 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140421 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140929 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5627089 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |