JP7846650B2

JP7846650B2 - Metal carbide coated carbon material

Info

Publication number: JP7846650B2
Application number: JP2023075400A
Authority: JP
Inventors: 暁大平手; 直哉宮島; 和市山村; 正樹狩野
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2023-05-01
Filing date: 2023-05-01
Publication date: 2026-04-15
Anticipated expiration: 2043-05-01
Also published as: JP2024160432A; WO2024228309A1; CN121039084A; TW202505050A; KR20260004331A

Description

本発明は、炭素基材表面に炭化金属被覆膜を被覆した炭化金属被覆炭素材料に関する。 This invention relates to a metal carbide-coated carbon material in which a metal carbide coating film is applied to the surface of a carbon substrate.

ＳｉＣやＧａＮをはじめとしたＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体は、Ｓｉ半導体と比較して、高い絶縁破壊電界強度及び優れた耐熱性を有するとともに、低損失であるので、パワー半導体に適している。その一方で、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体は、Ｓｉ半導体と比較して、ウエハの製造コストが高い。このため、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体のウエハの製造の低コスト化が求められている。
ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の結晶成長工程やエピタキシャル成長工程にかかる費用が、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体のウエハの製造コストに大きな影響を与えており、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体のウエハの製造の低コスト化のためには、それらの工程の歩留り向上が求められている。 Wide-band gap semiconductors, including SiC and GaN, are suitable for power semiconductors because they have higher dielectric breakdown field strength, superior heat resistance, and low loss compared to Si semiconductors. On the other hand, wide-band gap semiconductors have higher wafer manufacturing costs compared to Si semiconductors. Therefore, there is a need to reduce the cost of manufacturing wide-band gap semiconductor wafers.
The costs associated with the crystal growth and epitaxial growth processes of wide-band gap semiconductors significantly impact the manufacturing cost of wide-band gap semiconductor wafers. Therefore, improving the yield of these processes is necessary to reduce the cost of manufacturing wide-band gap semiconductor wafers.

ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の結晶成長工程やエピタキシャル成長工程における歩留りを下げる要因はいくつか考えられるが、その一つとして、るつぼやガイド部材、サセプタとして使用する炭素基材からのガスの発生が挙げられる。炭素基材自体の昇華や炭素基材に吸着していた炭化水素系ガスの脱着によりガスが発生し、そのガスが原因で結晶成長中に結晶方位が変化してしまうことで歩留りが低下することが考えられる。 Several factors can reduce yield in the crystal growth and epitaxial growth processes of wide-band gap semiconductors. One such factor is the generation of gases from the carbon substrate used in crucibles, guides, and susceptors. Gas is generated through sublimation of the carbon substrate itself or desorption of hydrocarbon gases adsorbed on the carbon substrate. This gas can cause changes in crystal orientation during crystal growth, leading to a decrease in yield.

その対策として、炭素基材を金属炭化物膜でコーティングする方法が挙げられる。炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化タングステンなどの金属炭化物は、融点が高く、化学的安定性、強度、靭性および耐食性に優れている。このため、金属炭化物で炭素基材をコーティングすることにより、炭素基材の耐熱性、化学的安定性、強度、靭性、耐食性を改善するとともに、ガスの発生を抑制することができる。 One possible solution is to coat the carbon substrate with a metal carbide film. Metal carbides such as tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide have high melting points and excellent chemical stability, strength, toughness, and corrosion resistance. Therefore, coating the carbon substrate with a metal carbide improves the heat resistance, chemical stability, strength, toughness, and corrosion resistance of the carbon substrate, while also suppressing gas generation.

また、炭素基材自体を高純度処理することでも、ガスの発生を抑制できることが知られている。実際に特許文献１では高純度処理された炭素基材が使用されており、非特許文献１では、炭素基材からの昇温脱離ガスが、炭素基材の高純度処理によって低減できることが示されている。 Furthermore, it is known that gas generation can be suppressed by treating the carbon substrate itself to a high purity. In fact, Patent Document 1 uses a carbon substrate that has undergone high purity treatment, and Non-Patent Document 1 shows that the gas released from the carbon substrate at high temperature can be reduced by treating the carbon substrate to a high purity.

特許第５５０２７２１号公報Patent No. 5502721

東洋炭素株式会社特殊黒鉛製品カタログ、インターネット：https://www.toyotanso.co.jp/Products/download/Toyo Tanso Co., Ltd. Special Graphite Products Catalog, Internet: https://www.toyotanso.co.jp/Products/download/

しかしながら、特許文献１に記載の炭素基材及び非特許文献１に記載の炭素基材を金属炭化物膜でコーティングして、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の製造装置に使用した場合、結晶成長工程やエピタキシャル成長工程におけるガスの発生の抑制が不十分であった。 However, when the carbon substrate described in Patent Document 1 and the carbon substrate described in Non-Patent Document 1 were coated with a metal carbide film and used in a manufacturing apparatus for wide-band gap semiconductors, the suppression of gas generation during the crystal growth and epitaxial growth processes was insufficient.

そこで、本発明は、高温環境下でのガスの発生を抑制できる炭化金属被覆炭素材料を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a metal carbide-coated carbon material that can suppress gas generation in high-temperature environments.

本発明者らは、鋭意検討の結果、炭化金属被覆炭素材料の炭化基材中のアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度を１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下にすることで、高温環境下での炭化金属被覆炭素材料からのガスの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］炭素を主成分とする炭素基材と、前記炭素基材の少なくとも一部を被覆する炭化金属被覆膜とを含む炭化金属被覆炭素材料であって、
前記炭化金属被覆膜を構成する金属炭化物は、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム及び炭化タングステンからなる群から選択される少なくとも１種の金属炭化物であり、
前記炭素基材は、アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム及び硫黄からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含み、
前記炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である炭化金属被覆炭素材料。
［２］前記炭素基材における鉄の濃度が１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］に記載の炭化金属被覆炭素材料。
［３］前記炭素基材におけるチタンの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］又は［２］に記載の炭化金属被覆炭素材料。
［４］前記炭素基材におけるマグネシウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［５］前記炭素基材におけるケイ素の濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［６］前記炭素基材におけるカルシウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［７］前記炭素基材におけるバナジウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［６］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［８］前記炭素基材におけるナトリウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［７］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［９］前記炭素基材におけるカリウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［８］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［１０］前記炭素基材における硫黄の濃度が０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である上記［１］～［９］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［１１］前記炭化金属被覆膜の膜厚が１０μｍ以上１００μｍ以下である上記［１］～［１０］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［１２］前記炭化金属被覆膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上９．５μｍ以下である上記［１］～［１１］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［１３］前記炭素基材の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０．０μｍ以下である上記［１］～［１２］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。
［１４］前記炭化金属被覆膜を構成する金属炭化物が炭化タンタルである上記［１］～［１３］のいずれか１つに記載の炭化金属被覆炭素材料。 As a result of diligent research, the inventors have discovered that by setting the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbide substrate of the metal carbide coated carbon material to between 10 ppm by mass and 10,000 ppm by mass, gas generation from the metal carbide coated carbon material under high-temperature conditions can be suppressed, thus completing the present invention. The gist of the present invention is as follows.
[1] A metal carbide coated carbon material comprising a carbon substrate mainly composed of carbon and a metal carbide coating film covering at least a part of the carbon substrate,
The metal carbide constituting the aforementioned metal carbide coating film is at least one metal carbide selected from the group consisting of tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide.
The carbon substrate comprises at least one element selected from the group consisting of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur.
A metal carbide coated carbon material wherein the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate is 10 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[2] The metal carbide coated carbon material according to [1], wherein the concentration of iron in the carbon substrate is 1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[3] The metal carbide coated carbon material according to [1] or [2] above, wherein the concentration of titanium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[4] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [3] above, wherein the concentration of magnesium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[5] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [4] above, wherein the silicon concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[6] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [5] above, wherein the calcium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[7] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [6] above, wherein the vanadium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[8] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [7] above, wherein the concentration of sodium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[9] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [8] above, wherein the concentration of potassium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[10] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [9] above, wherein the concentration of sulfur in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
[11] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [10] above, wherein the thickness of the metal carbide coating film is 10 μm or more and 100 μm or less.
[12] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [11] above, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the metal carbide coating film is 0.1 μm or more and 9.5 μm or less.
[13] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [12] above, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate is 0.1 μm or more and 10.0 μm or less.
[14] The metal carbide coated carbon material according to any one of [1] to [13] above, wherein the metal carbide constituting the metal carbide coating film is tantalum carbide.

本発明によれば、高温環境下でのガスの発生を抑制できる炭化金属被覆炭素材料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal carbide-coated carbon material that can suppress gas generation in high-temperature environments.

本実施形態に係る外熱型減圧ＣＶＤ装置の概略図である。This is a schematic diagram of the external heat type reduced pressure CVD apparatus according to this embodiment. 本実施形態に係る耐食試験方法のセット概略図である。This is a schematic diagram of the set of corrosion resistance testing methods according to this embodiment. 本実施形態に係る炭化金属被覆膜の密着強度の測定方法を説明するための概略図である。This is a schematic diagram illustrating a method for measuring the adhesion strength of a metal carbide coating film according to this embodiment. 実施例１～４および比較例１の炭化タンタル被覆炭素材料の耐食試験の結果である。These are the results of corrosion resistance tests for the tantalum carbide-coated carbon materials of Examples 1-4 and Comparative Example 1.

炭化タンタル被覆炭素材料を例に挙げて、本発明の炭化金属被覆炭素材料を説明する。 The present invention's metal carbide-coated carbon material will be explained using tantalum carbide-coated carbon material as an example.

［炭化タンタル被覆炭素材料］
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料は、炭素を主成分とする炭素基材と、炭素基材の少なくとも一部を被覆する炭化タンタル被覆膜とを含み、炭素基材は、アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム及び硫黄からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含み、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。 [Tantalum carbide coated carbon material]
The tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention comprises a carbon substrate mainly composed of carbon and a tantalum carbide coating film that covers at least a portion of the carbon substrate, wherein the carbon substrate contains at least one element selected from the group consisting of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur, and the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate is 10 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

（炭素基材）
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材は炭素を主成分とする基材である。炭素基材は塩素をさらに含んでもよい。炭素基材の材料には、例えば、等方性黒鉛、押出成形黒鉛、熱分解黒鉛、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）などが挙げられる。炭素基材の形状や特性は特に限定されず、用途などに応じて任意形状に加工したものを用いることができる。 (Carbon-based material)
In the tantalum carbide-coated carbon material of one embodiment of the present invention, the carbon substrate is a substrate mainly composed of carbon. The carbon substrate may further contain chlorine. Examples of materials for the carbon substrate include isotropic graphite, extruded graphite, pyrolytic graphite, and carbon fiber-reinforced carbon composite materials (C/C composites). The shape and properties of the carbon substrate are not particularly limited, and it can be processed into any shape depending on the application.

＜元素の合計の濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材は、アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム及び硫黄からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む。そして、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。上記元素の濃度の合計の濃度が１００００質量ｐｐｍよりも大きいと、高温環境下で炭素基材から発生するガスの量が大きくなり、その結果、その炭素基材を用いた炭化タンタル被覆炭素材料をＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の製造装置に使用した場合、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の歩留まりが低下する場合がある。また、上記元素の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍよりも小さくしても、上記元素の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍである場合に比べて、高温環境下で炭素基材から発生するガスの量をあまり低下させることはできない。すなわち、上記元素の濃度の合計の濃度を１０質量ｐｐｍよりも小さくしたために生じた炭素基材の製造コスト上昇により、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体のウエハの製造の低コスト化が不十分になる場合がある。このような観点から、上記元素の濃度の合計の濃度は、好ましくは１５質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは２０質量ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、上記元素の濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、上記元素の濃度の合計の濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中の上記元素を低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Total concentration of elements>
The carbon substrate in the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention contains at least one element selected from the group consisting of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur. The total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate is between 10 ppm by mass and 10,000 ppm by mass. If the total concentration of the above elements is greater than 10,000 ppm by mass, the amount of gas generated from the carbon substrate in a high-temperature environment increases, and as a result, when the tantalum carbide coated carbon material using that carbon substrate is used in a manufacturing apparatus for wide-band gap semiconductors, the yield of wide-band gap semiconductors may decrease. Furthermore, even if the total concentration of the above elements is less than 10 ppm by mass, the amount of gas generated from the carbon substrate in a high-temperature environment cannot be reduced as much as when the total concentration of the above elements is 10 ppm by mass. In other words, the increase in manufacturing costs of the carbon substrate caused by reducing the total concentration of the above elements to less than 10 ppm by mass may result in insufficient cost reduction in the manufacturing of Wide Band Gap semiconductor wafers. From this viewpoint, the total concentration of the above elements is preferably 15 ppm by mass or more and 5000 ppm by mass or less, and more preferably 20 ppm by mass or more and 1000 ppm by mass or less. The concentration of the above elements in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. The total concentration of the above elements can also be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at about 2000°C to volatilize the above elements in the carbon substrate as low-boiling-point halides. Specifically, a method for removing impurities using chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜鉄の濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材における鉄の濃度は、好ましくは１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。鉄の濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、鉄の濃度が１質量ｐｐｍ以上であると、鉄の濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、鉄の濃度は、より好ましくは１質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、鉄の濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、鉄の濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中の鉄を低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Iron concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the iron concentration in the carbon substrate is preferably 1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the iron concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the iron concentration is 1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that would occur to reduce the iron concentration can be suppressed. From this viewpoint, the iron concentration is more preferably 1 ppm by mass or more and 4,000 ppm by mass or less, even more preferably 1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, and even more preferably 1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less. The iron concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. The iron concentration can also be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at about 2,000°C to volatilize the iron in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities using chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜チタンの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるチタンの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。チタンの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、チタンの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、チタンの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、チタンの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上３質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、チタンの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、チタンの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のチタンを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Titanium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the titanium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the titanium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the titanium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that would occur to reduce the titanium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the titanium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 2000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 3 ppm by mass or less. The titanium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. The titanium concentration can also be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at about 2000°C to volatilize the titanium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities using chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜マグネシウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるマグネシウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。マグネシウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、マグネシウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、マグネシウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、マグネシウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、マグネシウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、マグネシウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のマグネシウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Magnesium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the magnesium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the magnesium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the magnesium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the magnesium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the magnesium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 2 ppm by mass or less. The magnesium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Furthermore, the magnesium concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the magnesium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜ケイ素の濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるケイ素の濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。ケイ素の濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、ケイ素の濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、ケイ素の濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、ケイ素の濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上３０質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、ケイ素の濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、ケイ素の濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のケイ素を低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Silicon concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the silicon concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the silicon concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the silicon concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the silicon concentration can be suppressed. From this viewpoint, the silicon concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 200 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 30 ppm by mass or less. The silicon concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Alternatively, the silicon concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the silicon in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜カルシウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるカルシウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。カルシウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、カルシウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、カルシウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、カルシウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、カルシウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、カルシウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のカルシウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Calcium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the calcium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the calcium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the calcium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the calcium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the calcium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 2,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less. The calcium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Furthermore, the calcium concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the calcium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜バナジウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるバナジウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。バナジウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、バナジウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、バナジウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、バナジウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、バナジウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、バナジウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のバナジウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Vanadium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the vanadium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the vanadium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the vanadium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the vanadium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the vanadium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 500 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less. The vanadium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Alternatively, the vanadium concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the vanadium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜ナトリウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるナトリウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。ナトリウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、ナトリウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、ナトリウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、ナトリウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、ナトリウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、ナトリウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のナトリウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Sodium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the sodium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the sodium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the sodium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that would occur to reduce the sodium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the sodium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less. The sodium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Furthermore, the sodium concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the sodium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜カリウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるカリウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。カリウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、カリウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、カリウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、カリウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、カリウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、カリウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のカリウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Potassium concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the potassium concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the potassium concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the potassium concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the potassium concentration can be suppressed. From this viewpoint, the potassium concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 2 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1 ppm by mass or less. The potassium concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Alternatively, the potassium concentration can be adjusted by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the potassium in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜硫黄の濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材における硫黄の濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。硫黄の濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、硫黄の濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、硫黄の濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、硫黄の濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、硫黄の濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、硫黄の濃度は、例えば、炭素基材を水素化して、炭素基材中の硫黄を硫化水素として揮発させることにより調整することができる。 <Sulfur concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the sulfur concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the sulfur concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the sulfur concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the sulfur concentration can be suppressed. From this viewpoint, the sulfur concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 10 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 2 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1 ppm by mass or less. The sulfur concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Alternatively, the sulfur concentration can be adjusted, for example, by hydrogenating the carbon substrate to volatilize the sulfur in it as hydrogen sulfide.

＜アルミニウムの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるアルミニウムの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。アルミニウムの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、アルミニウムの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、アルミニウムの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、アルミニウムの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、アルミニウムの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、アルミニウムの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のアルミニウムを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Aluminum concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the concentration of aluminum in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the aluminum concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the aluminum concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that occurs in order to reduce the aluminum concentration can be suppressed. From this viewpoint, the aluminum concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less. The concentration of aluminum in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Furthermore, the aluminum concentration can be adjusted, for example, by heating the carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the aluminum in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜ニッケルの濃度＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料における炭素基材におけるニッケルの濃度は、好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である。ニッケルの濃度が１００００質量ｐｐｍ以下であると、高温環境下のおける炭素基材からのガスの発生をさらに抑制することができる。また、ニッケルの濃度が０．１質量ｐｐｍ以上であると、ニッケルの濃度を低減するために生じる炭素基材のコスト上昇を抑制することができる。このような観点から、ニッケルの濃度は、より好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上２０質量ｐｐｍ以下であり、よりさらに好ましくは０．１質量ｐｐｍ以上５質量ｐｐｍ以下である。なお、炭素基材における、ニッケルの濃度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、ニッケルの濃度は、例えば、炭素基材をハロゲンガス中で、約２０００℃で加熱して、炭素基材中のニッケルを低沸点のハロゲン化物として揮発させることにより調整することができる。具体的には、塩素により不純物を除去する方法が、参考文献１（永田和宏，鉄と鋼，７３巻，９号、ｐｐ１０７７－１０８１（１９８７年））に記載されている。 <Nickel concentration>
In the tantalum carbide coated carbon material of one embodiment of the present invention, the nickel concentration in the carbon substrate is preferably 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. When the nickel concentration is 10,000 ppm by mass or less, the generation of gas from the carbon substrate in a high-temperature environment can be further suppressed. Also, when the nickel concentration is 0.1 ppm by mass or more, the increase in the cost of the carbon substrate that would occur to reduce the nickel concentration can be suppressed. From this viewpoint, the nickel concentration is more preferably 0.1 ppm by mass or more and 1,000 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 100 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 50 ppm by mass or less, even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 20 ppm by mass or less, and even more preferably 0.1 ppm by mass or more and 5 ppm by mass or less. The nickel concentration in the carbon substrate can be measured by the method described in the examples below. Furthermore, the nickel concentration can be adjusted, for example, by heating a carbon substrate in a halogen gas at approximately 2000°C to volatilize the nickel in the carbon substrate as a low-boiling-point halide. Specifically, a method for removing impurities with chlorine is described in Reference 1 (Kazuhiro Nagata, Iron and Steel, Vol. 73, No. 9, pp. 1077-1081 (1987)).

＜算術表面粗さＲａ＞
炭素基材の表面の算術平均粗さＲａは、半導体単結晶成長およびエピタキシャル成長に影響を与える。炭素基材の表面の算術平均粗さＲａは、その値が大きいほど、炭素基材と炭化タンタル被覆膜との剥離強度が、大きくなる傾向があり好ましい。一方、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａが大きいすぎると比表面積が増加し、クラックや剥離の原因となり半導体単結晶成長およびエピタキシャル成長の部材として使用としたときの製品寿命が短くなる場合がある。したがって、炭化タンタル被覆炭素材料の製品寿命の観点から、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａは１０．０μｍ以下であることが好ましい。炭素基材と炭化タンタル被覆膜とのクラックや剥離の発生率をあわせて考慮すると、炭素基材表面の算術平均粗Ｒａは、０．１μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上６．０μｍ以下であることがより好ましい。このようにすれば、炭素基材と炭化タンタル被覆膜との剥離強度を大きくすることができ、半導体単結晶成長およびエピタキシャル成長の部材として使用としたときの製品寿命を延ばすことが可能である。なお、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６３３：２００１（ＩＳＯ４２８８：１９９６）に基づいて測定した値である。 <Arithmetic surface roughness Ra>
The arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface affects semiconductor single crystal growth and epitaxial growth. A higher arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface tends to result in greater peel strength between the carbon substrate and the tantalum carbide coating film, which is preferable. On the other hand, if the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface is too high, the specific surface area increases, which can cause cracks and delamination, potentially shortening the product life when used as a component for semiconductor single crystal growth and epitaxial growth. Therefore, from the viewpoint of product life of tantalum carbide coated carbon materials, the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface is preferably 10.0 μm or less. Considering the occurrence rate of cracks and delamination between the carbon substrate and the tantalum carbide coating film, the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface is preferably 0.1 μm or more and 10.0 μm or less, and more preferably 2.0 μm or more and 6.0 μm or less. This method increases the peel strength between the carbon substrate and the tantalum carbide coating, thereby extending the product life when used as a component for semiconductor single crystal growth and epitaxial growth. The arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface was measured according to JIS B 0633:2001 (ISO 4288:1996).

＜線形熱膨張係数＞
炭素基材の線形熱膨張係数は、好ましくは３．５×１０^－６／℃以上８．２×１０^－６／℃以下である。炭素基材の線形熱膨張係数が３．５×１０^－６／℃以上８.２×１０^－６／℃以下であると、炭化タンタル被覆膜にマイクロクラックが発生することをさらに抑制することができる。このような観点から、炭素基材の線形熱膨張係数は、より好ましくは．５．０×１０^－６～７．５×１０^－６／℃である。なお、炭化タンタル被覆膜の線形熱膨張率はおよそ６．３×１０^－６／℃である。炭素基材の線形熱膨張率は、ＪＩＳＲ１６１８に準拠して測定することができる。 <Linear thermal expansion coefficient>
The linear thermal expansion coefficient of the carbon substrate is preferably 3.5 × ^10⁻⁶ /°C or higher and 8.2 × ^10⁻⁶ /°C or lower. When the linear thermal expansion coefficient of the carbon substrate is 3.5 × ^10⁻⁶ /°C or higher and 8.2 × ^10⁻⁶ /°C or lower, the occurrence of microcracks in the tantalum carbide coating can be further suppressed. From this viewpoint, the linear thermal expansion coefficient of the carbon substrate is more preferably 5.0 × ^10⁻⁶ to 7.5 × ^10⁻⁶ /°C. The linear thermal expansion coefficient of the tantalum carbide coating is approximately 6.3 × ^10⁻⁶ /°C. The linear thermal expansion coefficient of the carbon substrate can be measured in accordance with JIS R 1618.

（炭化タンタル被覆膜）
炭化タンタル被覆膜は、炭化タンタルを主成分とする膜である。なお、炭化タンタル被覆膜は炭素基材の一部を被覆してもよいし、炭素基材の全部を被覆してもよい。また、炭化タンタル被覆膜は、本発明の効果を阻害しない範囲で、炭素及びタンタル以外の原子を微少量含有していてもよい。例えば、炭化タンタル被覆膜は、炭素及びタンタル以外の不純物元素やドーピング元素を１００００質量ｐｐｍ以下の濃度で含有してもよい。 (Tantalum carbide coating)
The tantalum carbide coating film is a film whose main component is tantalum carbide. The tantalum carbide coating film may coat a portion of the carbon substrate or the entire carbon substrate. Furthermore, the tantalum carbide coating film may contain trace amounts of atoms other than carbon and tantalum, as long as they do not impair the effects of the present invention. For example, the tantalum carbide coating film may contain impurity elements or doping elements other than carbon and tantalum at a concentration of 10,000 ppm by mass or less.

＜膜厚＞
炭化タンタル被覆膜の膜厚が薄過ぎる場合は炭素基材から発生するガスが炭化タンタル被覆膜を通過して半導体単結晶に悪影響を与える恐れがある。一方、炭化タンタル被覆膜の膜厚が厚すぎる場合、成膜時間が延びることとなり、成膜コストが大きくなる。これらを合わせて考慮すると、炭化金属被覆膜の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。なお、炭化タンタル被覆膜の膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による炭化タンタル被覆膜の断面観察に基づいて測定した値である。具体的には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した炭化タンタル被覆膜の断面の画像から、任意に５箇所の炭化タンタル被覆膜の断面の膜厚を測定し、その平均値を炭化タンタル被覆膜の膜厚とした。 <Film thickness>
If the tantalum carbide coating is too thin, gases generated from the carbon substrate may pass through the coating and adversely affect the semiconductor single crystal. On the other hand, if the tantalum carbide coating is too thick, the deposition time will be extended, increasing the deposition cost. Considering these factors together, the thickness of the metal carbide coating is preferably 10 μm to 100 μm, and more preferably 20 μm to 50 μm. The thickness of the tantalum carbide coating was measured based on cross-sectional observation of the tantalum carbide coating using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the thickness of five cross-sections of the tantalum carbide coating was measured from images of the cross-section of the tantalum carbide coating taken with a scanning electron microscope (SEM), and the average value was taken as the thickness of the tantalum carbide coating.

＜算術表面粗さＲａ＞
炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さＲａは０．１μｍ以上９．５μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上５．５μｍ以下であることがより好ましい。炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さＲａの値が大きいと、炭素基材と同様にクラックや剥離の原因となり半導体単結晶成長およびエピタキシャル成長の部材として使用としたときの製品寿命が短くなる場合がある。成膜直後の炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さＲａは、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａに応じて変動し、炭素基材表面の算術平均粗さＲａよりもわずかに小さくなる傾向がある。炭化タンタル被覆膜の表面の算術平均粗さＲａは、研磨などを施すことによっても制御できるが、製造工程が増えるため、所望の炭化タンタル被覆膜表面の算術平均粗さＲａに応じて、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａを選択することが好ましい。なお、ここでの算術平均粗さＲａはＪＩＳＢ０６３３：２００１（ＩＳＯ４２８８：１９９６）に基づいて測定した値である。 <Arithmetic surface roughness Ra>
The arithmetic mean roughness Ra of the tantalum carbide coating film surface is preferably 0.1 μm to 9.5 μm, and more preferably 2.0 μm to 5.5 μm. If the arithmetic mean roughness Ra of the tantalum carbide coating film surface is large, it can cause cracks and delamination, similar to the carbon substrate, and may shorten the product life when used as a component for semiconductor single crystal growth and epitaxial growth. The arithmetic mean roughness Ra of the tantalum carbide coating film surface immediately after deposition varies depending on the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface, and tends to be slightly smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface. The arithmetic mean roughness Ra of the tantalum carbide coating film surface can also be controlled by polishing, but since this increases the manufacturing process, it is preferable to select the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface according to the desired arithmetic mean roughness Ra of the tantalum carbide coating film surface. Note that the arithmetic mean roughness Ra used here is a value measured according to JIS B0633:2001 (ISO 4288:1996).

＜炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法＞
本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料は、炭素基材の表面に炭化タンタル層を形成することによって、作製することができる。炭化タンタル被覆膜は、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）法、焼結法、炭化法などの方法により炭素基材の表面に形成することができる。なかでも、ＣＶＤ法は均一で緻密な炭化タンタル被覆膜を形成することができるため、炭化タンタル被覆膜の形成方法として好ましい。 <Method for manufacturing tantalum carbide coated carbon material>
A tantalum carbide-coated carbon material according to one embodiment of the present invention can be manufactured by forming a tantalum carbide layer on the surface of a carbon substrate. The tantalum carbide coating can be formed on the surface of the carbon substrate by methods such as chemical vapor deposition (CVD), sintering, or carbonization. Among these, the CVD method is preferred as a method for forming a tantalum carbide coating because it can form a uniform and dense tantalum carbide coating.

さらに、ＣＶＤ法には、熱ＣＶＤ法や、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などがあり、炭化タンタル層の形成に、例えば、熱ＣＶＤ法を用いることができる。熱ＣＶＤ法は、装置構成が比較的簡易で、プラズマによる損傷が炭素基材にないなどの利点がある。熱ＣＶＤ法による炭化タンタル被覆膜の形成には、例えば、図１に示すような外熱型減圧ＣＶＤ装置１０を用いることができる。外熱型減圧ＣＶＤ装置１０では、ヒーター１３、原料供給部１６、排気部１７などを備えた反応室１２内で、炭素基材１４は支持手段１５によって支持される。 Furthermore, CVD methods include thermal CVD, photo-CVD, and plasma CVD. For example, thermal CVD can be used to form the tantalum carbide layer. Thermal CVD has advantages such as a relatively simple apparatus configuration and no plasma damage to the carbon substrate. For forming a tantalum carbide coating film using thermal CVD, for example, an externally heated vacuum CVD apparatus 10, as shown in Figure 1, can be used. In the externally heated vacuum CVD apparatus 10, the carbon substrate 14 is supported by support means 15 within a reaction chamber 12 equipped with a heater 13, a raw material supply unit 16, an exhaust unit 17, etc.

本発明の一実施形態に係る炭化タンタル被覆炭素材料の製造方法を、図１を参照して説明する。
先ず、炭素基材１４を外熱型減圧ＣＶＤ装置１０の反応室１２内に載置する。炭素基材１４は、先端が尖った形状の支持部を３つ有する支持手段１５によって支持される。 A method for producing a tantalum carbide-coated carbon material according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Figure 1.
First, the carbon substrate 14 is placed inside the reaction chamber 12 of the externally heated reduced-pressure CVD apparatus 10. The carbon substrate 14 is supported by a support means 15 having three support parts with pointed tips.

次に、反応室１２の加熱を行う。例えば、気圧１０～１０００Ｐａおよび温度８００～２２００℃の条件で反応室１２を加熱する。 Next, the reaction chamber 12 is heated. For example, the reaction chamber 12 is heated under conditions of 10 to 1000 Pa of atmospheric pressure and 800 to 2200°C of temperature.

次に、炭素基材１４の表面に炭化タンタル被覆膜を形成する。原料ガスとして、原料供給部１６からメタン（ＣＨ_４）等の炭素原子を含む化合物のガスと、水素（Ｈ_２）ガスと、五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）等のハロゲン化タンタルガスとを反応室１２へ供給する。ハロゲン化タンタルガスは、例えば、ハロゲン化タンタルを加熱気化させる方法、タンタル金属とハロゲンガスとを反応させる方法などにより発生させることができる。続いて、原料供給部１６から供給される原料ガスを８００～２２００℃の温度および１～１０００Ｐａの圧力の高温減圧下で熱ＣＶＤ反応させ、炭素基材１４上に炭化タンタル被覆膜を形成する。 Next, a tantalum carbide coating film is formed on the surface of the carbon substrate 14. As raw material gases, a gas of a carbon-carbon compound such as methane ( _CH₄ ), hydrogen ( _H₂ ), and a tantalum halogen gas such as tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) are supplied from the raw material supply unit 16 to the reaction chamber 12. The tantalum halogen gas can be generated, for example, by heating and vaporizing tantalum halogen, or by reacting tantalum metal with a halogen gas. Subsequently, the raw material gas supplied from the raw material supply unit 16 is subjected to a thermal CVD reaction under high temperature and reduced pressure at a temperature of 800 to 2200°C and a pressure of 1 to 1000 Pa to form a tantalum carbide coating film on the carbon substrate 14.

以上の本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料は、本発明の炭化金属被覆炭素材料の一例であり、本発明の炭化金属被覆炭素材料は本発明の一実施形態の炭化タンタル被覆炭素材料に限定されない。本発明の炭化金属被覆炭素材料において、炭素基材を被覆する炭化金属被覆膜を構成する金属炭化物は、炭化タンタルに限定されない。例えば、炭素基材を被覆する炭化金属被覆膜を構成する金属炭化物として、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム及び炭化タングステン等の炭化物を使用することができる。また、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム及び炭化タングステンからなる群から選択される２種以上の金属炭化物を組み合わせたものを、炭素基材を被覆する炭化金属被覆膜を構成する金属炭化物として使用してもよい。なお、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム及び炭化タングステンの中で、融点が最も高く、化学的安定性、強度および耐食性も優れていることから、炭化タンタルが好ましい。 The tantalum carbide-coated carbon material of the above embodiment is an example of the metal carbide-coated carbon material of the present invention, and the metal carbide-coated carbon material of the present invention is not limited to the tantalum carbide-coated carbon material of the present embodiment. In the metal carbide-coated carbon material of the present invention, the metal carbide constituting the metal carbide coating film that coats the carbon substrate is not limited to tantalum carbide. For example, carbides such as niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide can be used as the metal carbide constituting the metal carbide coating film that coats the carbon substrate. Alternatively, a combination of two or more metal carbides selected from the group consisting of tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide may be used as the metal carbide constituting the metal carbide coating film that coats the carbon substrate. Among tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide, tantalum carbide is preferred because it has the highest melting point and excellent chemical stability, strength, and corrosion resistance.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

以下のようにして実施例１～１４および比較例１～４の炭化金属被覆炭素材料を作製した。
（実施例１）
まず、アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、硫黄がドープされた等方性黒鉛を用意した。その等方性黒鉛を外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍの円筒形状に加工し、それらを炭素基材１４とした。この炭素基材の表面の算術平均粗さＲａは、６．０μｍであり、炭素基材１４の線形熱膨張率は７．０×１０^－６／℃であった。なお、炭素基材の線形熱膨張率については、株式会社日立ハイテク製の熱機械的分析装置（ＴＭＡ７３００）を使用し、２００℃から１２００℃までの温度範囲の熱膨張率の値を用いた。 The metal carbide-coated carbon materials of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared as follows.
(Example 1)
First, isotropic graphite doped with aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur was prepared. This isotropic graphite was processed into cylindrical shapes with an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of 30 mm, and these were used as carbon substrates 14. The arithmetic mean surface roughness Ra of these carbon substrates was 6.0 μm, and the linear thermal expansion coefficient of the carbon substrates 14 was 7.0 × ^10⁻⁶ /°C. The linear thermal expansion coefficient of the carbon substrates was determined using a thermomechanical analyzer (TMA7300) manufactured by Hitachi High-Tech Corporation, and the values for thermal expansion in the temperature range from 200°C to 1200°C were used.

次に、図１に示すように、炭素基材１４を外熱型減圧ＣＶＤ装置１０の反応室１２内に載置した。炭素基材１４は、先端が尖った形状の支持部を３つ有する支持手段１５によって支持された。このとき、支持部の先端は、円錐台筒状の炭素基材１４については外側表面、有底円筒形状については炭素基材１４の外側表面、円盤形状については下側表面、円筒形状については外側表面に接触していた。 Next, as shown in Figure 1, the carbon substrate 14 was placed in the reaction chamber 12 of the externally heated reduced-pressure CVD apparatus 10. The carbon substrate 14 was supported by a support means 15 having three pointed support parts. At this time, the tips of the support parts were in contact with the outer surface of the frustoconical carbon substrate 14, the outer surface of the bottomed cylindrical carbon substrate 14, the lower surface of the disc-shaped carbon substrate 14, and the outer surface of the cylindrical carbon substrate 14.

続いて、原料供給部１６から、メタン（ＣＨ_４）ガスを０．２５ＳＬＭの流量で、キャリヤーガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガスを１．０ＳＬＭの流量で、水素（Ｈ_２）ガスを０．１２５ＳＬＭの流量で、温度２２０℃に加熱して気化させた五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）を０．２５ＳＬＭの流量でそれぞれ供給し、気圧１００Ｐａ、反応室１２内温度１２５０℃の条件で反応させて、炭素基材１４全面に炭化タンタル被覆膜を形成した。 Next, methane ( _CH₄ ) gas was supplied from the raw material supply unit 16 at a flow rate of 0.25 SLM, argon (Ar) gas at a flow rate of 1.0 SLM, hydrogen ( _H₂ ) gas at a flow rate of 0.125 SLM, and tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ), which had been vaporized by heating to a temperature of 220°C, was supplied at a flow rate of 0.25 SLM. The reaction was carried out under conditions of a pressure of 100 Pa and a temperature of 1250°C inside the reaction chamber 12 to form a tantalum carbide coating film on the entire surface of the carbon substrate 14.

反応室１２から、炭化タンタル被覆膜で被覆された炭素基材１４を取出し、炭化タンタル被覆炭素材料からなる円筒を完成させた。 From reaction chamber 12, the carbon substrate 14 coated with a tantalum carbide film was removed, and a cylinder made of tantalum carbide-coated carbon material was completed.

（実施例２～５）
アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、及び硫黄のドープ量が異なる等方性黒鉛を用意した。それ以外は実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Examples 2-5)
Isotropic graphite samples with varying doping amounts of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur were prepared. Cylinders were fabricated and evaluated using the same method as in Example 1.

（実施例６）
水素（Ｈ_２）ガスの流量を０．１５ＳＬＭに、五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）の流量を０．３ＳＬＭに変更し、成膜時間を短くして膜厚を１０μｍとした以外は実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 6)
A cylinder was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of hydrogen ( _H₂ ) gas was changed to 0.15 SLM, the flow rate of tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) was changed to 0.3 SLM, and the film deposition time was shortened to achieve a film thickness of 10 μm. The cylinder was then evaluated.

（実施例７）
水素（Ｈ_２）ガスの流量を０．１５ＳＬＭに変更し、成膜時間を延ばして膜厚を５０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 7)
A cylinder was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of hydrogen ( _H₂ ) gas was changed to 0.15 SLM and the film deposition time was extended to achieve a film thickness of 50 μm.

（実施例８）
炭素基材１４の表面を研磨して、炭素基材１４の表面の算術平均粗さＲａを０．１μｍとした以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 8)
A cylinder was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the surface of the carbon substrate 14 was polished to achieve an arithmetic mean roughness Ra of 0.1 μm.

（実施例９）
炭素基材１４の表面に研磨剤を投射してサンドブラスト処理を行い、炭素基材１４の表面の算術平均粗さＲａを１０μｍとした以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 9)
A cylinder was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the surface of the carbon substrate 14 was sandblasted by projecting an abrasive onto it to achieve an arithmetic mean roughness Ra of 10 μm, and the cylinder was then evaluated.

（実施例１０）
金属塩化物を五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）から五塩化ニオブ（ＮｂＣｌ_５）に変更して０．２５ＳＬＭの流量で供給した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 10)
A cylinder was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the metal chloride was changed from tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) to niobium pentachloride ( _NbCl₅ ) and supplied at a flow rate of 0.25 SLM.

（実施例１１）
金属塩化物を五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）から四塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ_４）に変更して０．２５ＳＬＭの流量で供給した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 11)
A cylinder was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the metal chloride was changed from tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) to hafnium tetrachloride ( _HfCl₄ ) and supplied at a flow rate of 0.25 SLM.

（実施例１２）
金属塩化物を五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）から四塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ_４）に変更して０．２５ＳＬＭの流量で供給した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 12)
A cylinder was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the metal chloride was changed from tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) to zirconium tetrachloride ( _ZrCl₄ ) and supplied at a flow rate of 0.25 SLM.

（実施例１３）
金属塩化物を五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）から五塩化タングステン（ＷＣｌ_５）に変更して０．２５ＳＬＭの流量で供給した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 13)
A cylinder was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the metal chloride was changed from tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) to tungsten pentachloride ( _WCl₅ ) and supplied at a flow rate of 0.25 SLM.

（実施例１４）
金属塩化物として、五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）及び五塩化ニオブ（ＮｂＣｌ_５）の混合物（ＴａＣｌ_５：ＮｂＣｌ_５＝１００：１）を、０．２５ＳＬＭの流量で供給した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Example 14)
A cylinder was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that a mixture of tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) and niobium pentachloride ( _NbCl₅ ) ( _TaCl₅ : _NbCl₅ = 100:1) was supplied as the metal chloride at a flow rate of 0.25 SLM.

（比較例１）
アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、及び硫黄のドープ量が異なる等方性黒鉛を用意し、水素（Ｈ_２）ガスの流量を０ＳＬＭに、五塩化タンタル（ＴａＣｌ_５）の流量を０．５ＳＬＭに変更した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Comparative Example 1)
Isotropic graphite with different doping amounts of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur was prepared. Cylinders were fabricated in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of hydrogen ( _H₂ ) gas was changed to 0 SLM and the flow rate of tantalum pentachloride ( _TaCl₅ ) was changed to 0.5 SLM, and the cylinders were evaluated.

（比較例２）
アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、及び硫黄のドープ量が異なる等方性黒鉛を用意し、成膜時間を短くし、炭化タンタル被覆膜の膜厚を２μｍに変更した以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。 (Comparative Example 2)
Isotropic graphite with different doping amounts of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur was prepared, and cylinders were fabricated in the same manner as in Example 1, except that the film deposition time was shortened and the thickness of the tantalum carbide coating film was changed to 2 μm. The cylinders were then evaluated.

（比較例３）
アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、及び硫黄のドープ量が異なる等方性黒鉛を用意し、炭素基材１４の表面の算術平均粗さＲａを３２μｍとした以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。その結果を表１に示す。 (Comparative Example 3)
Isotropic graphite with different doping amounts of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur was prepared, and cylinders were fabricated in the same manner as in Example 1, except that the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate 14 surface was set to 32 μm. The cylinders were then evaluated. The results are shown in Table 1.

（比較例４）
アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタン、ケイ素、カルシウム、バナジウム、ニッケル、ナトリウム、カリウム、及び硫黄のドープ量が異なる等方性黒鉛を用意し、炭素基材１４の表面の算術平均粗さＲａを０．０５μｍとした以外は、実施例１と同様の方法で円筒を作製し、その評価を行なった。その結果を表１に示す。 (Comparative Example 4)
Isotropic graphite with different doping amounts of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur was prepared, and cylinders were fabricated in the same manner as in Example 1, except that the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate 14 surface was set to 0.05 μm. The cylinders were then evaluated. The results are shown in Table 1.

実施例１～１４の円筒及び比較例１～４の円筒に対して以下の評価を行った。
［炭化金属被覆膜の膜厚］
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による炭化金属被覆膜の断面観察から、炭化金属被覆膜の膜厚を測定した。 The following evaluations were performed on the cylinders of Examples 1 to 14 and the cylinders of Comparative Examples 1 to 4.
[Thickness of metal carbide coating]
The thickness of the metal carbide coating was measured by cross-sectional observation of the coating using a scanning electron microscope (SEM).

［表面の算術平均粗さＲａ］
株式会社ミツトヨ製サーフテストＳＪ－２１０を用いて、炭素基材の表面、及び炭素基材の表面に形成された炭化金属被覆膜の表面の算術平均粗さＲａを測定した。 [Arithmetic mean surface roughness Ra]
The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate and the surface of the metal carbide coating film formed on the carbon substrate was measured using a Mitutoyo SurfTest SJ-210.

［炭素基材中の元素濃度］
＜硫黄の濃度の測定＞
微量硫黄分析装置（日東精工アナリテック株式会社製、商品名「ＴＳ－１００」）を使用して、炭素基材における硫黄の濃度を測定した。
（１）サンプルの調整方法
成膜後の炭化金属被覆炭素材料を切り出し、炭化金属被覆膜を剥離して炭素基材のみの状態にした。それをテフロン（登録商標）シートで包んでハンマーで粗砕後、粗粉をＢ_４Ｃ乳鉢で微粉化して測定用サンプルとした。
（２）硫黄の濃度の測定
１０ｍｇの測定用サンプルを酸素雰囲気下で１０００℃で燃焼し、発生したＳＯｘを分析して、炭素基材中の硫黄の濃度を算出した。 [Elemental concentrations in carbon substrates]
<Measurement of sulfur concentration>
The sulfur concentration in the carbon substrate was measured using a trace sulfur analyzer (manufactured by Nitto Seikou Analytech Co., Ltd., product name "TS-100").
(1) Sample preparation method The metal carbide coated carbon material was cut out after film formation, and the metal carbide coating was peeled off to leave only the carbon substrate. This was wrapped in a Teflon® sheet and roughly crushed with a hammer, and the coarse powder was then finely ground in a _B4C mortar to prepare the sample for measurement.
(2) Measurement of sulfur concentration A 10 mg sample was burned at 1000°C in an oxygen atmosphere, and the generated SOx was analyzed to calculate the sulfur concentration in the carbon substrate.

＜硫黄以外の元素の濃度＞
炭化金属被覆炭素材料から炭化タンタル被覆膜を剥離して、下地の炭素基材の金属濃度をＩＣＰ－ＭＳ分析装置（誘導結合プラズマ質量分析装置）（９００℃熱分解／ガス分析）（アジレント・テクノロジー株式会社製、商品名「Ａｇｉｌｅｎｔ７９００」）を用いて、炭素基材における硫黄以外の元素の濃度を測定した。
（１）測定用サンプルの調整方法
炭化金属被覆炭素材料を切り出し、炭化金属被覆膜を剥離して炭素基材のみの状態にした。それをテフロン（登録商標）シートで包んでハンマーで粗砕後、粗粉をＢ_４Ｃ乳鉢で微粉化。この微粉０．１ｇ強をマイクロウェーブ分解容器に秤量し、以下の分解レシピにより分解した。なお、STEP間は４０℃に下がるまで空冷した。
（分解レシピ）
STEP.1：HNO₃:5 mL + H₂SO₄:2.5 mL(80℃*2min, 60℃*3min, 220℃*20min, 230℃*30min)
STEP.2：Add HClO₄:0.5 mL (240℃*25min, 240℃*25min)
得られた溶解液を３０ｍＬのるつぼに移し、３８０℃で加熱乾固した。乾固後、少量の硝酸で金属残渣を溶解し冷却後、微量のフッ酸と純水で１０ｍＬに定容し測定溶液とした。
（２）濃度の測定
ＩＣＰ－ＭＳ分析装置を使用して、以下の条件で、得られた測定溶液から、炭素基材における元素の濃度を測定した。
（測定条件）
アルカリやアルカリ土類金属：Cool Plasma (RF power:600W)
上記以外の元素 : Hot Plasma (RF power:1500W) <Concentrations of elements other than sulfur>
The tantalum carbide coating was peeled off from the metal carbide coated carbon material, and the metal concentration of the underlying carbon substrate was measured using an ICP-MS analyzer (inductively coupled plasma mass spectrometer) (900°C pyrolysis/gas analysis) (Agilent Technologies, Inc., product name "Agilent 7900") to determine the concentration of elements other than sulfur in the carbon substrate.
(1) Method for preparing the sample for measurement A carbon material coated with metal carbide was cut out, and the metal carbide coating was removed to leave only the carbon substrate. This was wrapped in a Teflon® sheet and roughly crushed with a hammer, and the coarse powder was then finely ground in a _B4C mortar. Slightly more than 0.1 g of this fine powder was weighed into a microwave decomposition container and decomposed according to the following decomposition recipe. The mixture was air-cooled until the temperature dropped to 40°C between steps.
(Disassembly recipe)
STEP.1: HNO ₃ :5 mL + H ₂ SO ₄ :2.5 mL (80℃*2min, 60℃*3min, 220℃*20min, 230℃*30min)
STEP.2：Add HClO ₄ :0.5 mL (240℃*25min, 240℃*25min)
The obtained solution was transferred to a 30 mL crucible and heated to dryness at 380°C. After drying, the metal residue was dissolved with a small amount of nitric acid, cooled, and then diluted to 10 mL with a small amount of hydrofluoric acid and pure water to prepare the measurement solution.
(2) Measurement of concentration Using an ICP-MS analyzer, the elemental concentrations in the carbon substrate were measured from the obtained measurement solution under the following conditions.
(Measurement conditions)
Alkali and alkaline earth metals: Cool Plasma (RF power: 600W)
Other elements: Hot Plasma (RF power: 1500W)

［炭素基材の腐食量の測定方法］
図２に耐食試験装置の断面図を示す。外径４０ｍｍ、内径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍの円筒形状の炭化金属被覆炭素材料２１を用意した。これを、断熱材２２で覆い、石英管２３内にセットした。高周波誘導加熱によって２３００℃まで昇温し、温度到達後から２時間保持して、その後２時間かけて降温した。発熱体温度は放射温度計により測定した。
加熱開始と同時に窒素を１．０ＳＬＭの流量で流入させ、降温を開始するまで流入させた。
加熱の前後炭化金属被覆炭素材料の重量を測定し、
（加熱後重量－加熱前重量）×１００を炭化金属被覆炭素材料の重量変化量（ｍｇ）とした。 [Method for measuring the amount of corrosion of carbon substrates]
Figure 2 shows a cross-sectional view of the corrosion resistance test apparatus. A cylindrical metal carbide-coated carbon material 21 with an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of 30 mm was prepared. This was covered with an insulating material 22 and set inside a quartz tube 23. The temperature was raised to 2300°C by high-frequency induction heating, held for 2 hours after reaching the temperature, and then cooled down over 2 hours. The temperature of the heating element was measured using a radiation thermometer.
Nitrogen was introduced at a flow rate of 1.0 SLM immediately after heating began, and continued until cooling started.
The weight of the metal carbide-coated carbon material was measured before and after heating.
The weight change (mg) of the metal carbide-coated carbon material was calculated as (weight after heating - weight before heating) × 100.

なお、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）の測定温度領域は１５００℃までであり、ＷｉｄｅＢａｎｄＧａｐ半導体の結晶成長工程やエピタキシャル成長工程の１６００～２３００℃の高温環境下における発ガスを調査できない。そこで、炭素基材の重量変化量を測定することで、間接的に高温環境でのガスの発生を測定した。すなわち、炭素基材の重量変化量が大きいと、高温環境でのガスの発生量も大きいことになる。
これまでの研究結果から炭素基材を２２００℃付近まで加熱すると、炭素基材は窒素と反応してシアンやジシアンなどのガスを発生させ、その結果、炭素基材は腐食することがわかっている。参考文献２（G. J. TENNENHOUSE, J. A. MANGELS, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS, 1, 1982, 282-284.）にも、Ｎ_２と炭素の反応により、ジシアンが発生するという記載がある。
また、上記非特許文献１をみると、ＴＤＳの結果は１５００℃では飽和に達しており、炭素基材自体に吸着した炭化水素等の発ガスは１６００～２３００℃の高温環境下ではそこまで影響を与えないと考える。そのため、２３００℃における重量変化は、Ｎ_２と炭素の反応によるものであると考察する。また、この反応の触媒として基材中に含まれる金属が関与し、それにより重量変化量に差が生じたと考える。 Furthermore, the temperature range for thermal desorption gas analysis (TDS) is limited to 1500°C, making it impossible to investigate gas generation in the high-temperature environments of 1600-2300°C during the crystal growth and epitaxial growth processes of wide-band gap semiconductors. Therefore, gas generation in high-temperature environments was indirectly measured by measuring the weight change of the carbon substrate. In other words, a larger weight change of the carbon substrate corresponds to a larger amount of gas generated in high-temperature environments.
Previous research has shown that when a carbon substrate is heated to around 2200°C, it reacts with nitrogen to produce gases such as cyanide and dicyanide, resulting in corrosion of the carbon substrate. Reference 2 (GJ TENNENHOUSE, JA MANGELS, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS, 1, 1982, 282-284) also states that dicyanide is produced by the reaction of _N2 with carbon.
Furthermore, looking at Non-Patent Document 1 mentioned above, the TDS results show that saturation is reached at 1500°C, and it is thought that the gases emitted by hydrocarbons adsorbed on the carbon substrate itself do not have much effect in the high-temperature environment of 1600-2300°C. Therefore, it is considered that the weight change at 2300°C is due to the reaction between _N2 and carbon. It is also thought that the metal contained in the substrate is involved as a catalyst in this reaction, and that this is causing the difference in the amount of weight change.

［炭化金属被覆膜の密着強度の測定方法］
炭化金属被覆膜の密着強度は、薄膜密着強度測定機（ＱｕａｄＧｒｏｕｐ社製、商品名「Ｒｏｍｕｌｕｓ」）を用いて、図３に示すように、炭化金属被覆膜４１とピン４６とを接着剤４５で接着し、押さえ治具４４で押さえつけてピン４６を引っ張って、炭化金属被覆膜４１が剥がれたときの応力を測定した。５回の測定を行い、５回の算出平均値を炭化金属被覆膜の密着強度とした。 [Method for measuring the adhesion strength of metal carbide coatings]
The adhesion strength of the metal carbide coating was measured using a thin-film adhesion strength measuring instrument (manufactured by Quad Group, product name "Romulus"), as shown in Figure 3. The metal carbide coating 41 and the pin 46 were bonded together with adhesive 45, and the pin 46 was pulled while being pressed down with a pressing jig 44. The stress at which the metal carbide coating 41 peeled off was measured. Five measurements were taken, and the average value of the five measurements was taken as the adhesion strength of the metal carbide coating.

実施例１～１４及び比較例１～４の製造条件を表１に示す。
Table 1 shows the manufacturing conditions for Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4.

実施例１～４及び比較例１の評価結果を図４に示し、実施例１～１４及び比較例１～４の評価結果を表２に示す。
The evaluation results for Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are shown in Figure 4, and the evaluation results for Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 2.

実施例１から実施例１４までの結果および比較例１から比較例４までの結果を比較すると、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下であると、炭化金属被覆炭素材料の重量変化が抑制された。 Comparing the results from Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4, it was found that when the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate was between 10 ppm by mass and 10,000 ppm by mass, the weight change of the metal carbide-coated carbon material was suppressed.

実施例１ら実施例４までの結果および比較例１の耐食試験１回（２ｈ）あたりの重量変化と使用回数をプロットした結果を図４に示す。これらを比較すると、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である場合、試験回数を増やしていくと試験１回あたりの重量減少量がほとんど変化していない。一方、比較例１のような組成の場合、試験回数の増加とともに、重量減少量が大きくなっていくことが示された。 Figure 4 shows the results of Examples 1 through 4 and Comparative Example 1, plotting the weight change per corrosion resistance test (2 hours) and the number of uses. Comparing these, when the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate is between 10 ppm by mass and 10,000 ppm by mass, the weight loss per test hardly changes as the number of tests increases. On the other hand, in the case of a composition like that of Comparative Example 1, the weight loss increases significantly with increasing test frequency.

実施例１、実施例６、実施例７の結果および比較例２の結果を比較すると、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下であり、炭化タンタル被覆膜の膜厚が１０μｍ以上１００μｍ以下の場合、炭化金属被覆炭素材料の重量変化がさらに抑制された。炭化タンタル被覆膜の膜厚が、１０μｍ未満の場合、重量減少量が大きくなった。また、炭化タンタル被覆膜の膜厚が１００μｍ超の場合、成膜時間が増加して、成膜コストが増えるため好ましくない。したがって、炭化タンタル被覆膜の膜厚が１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが好ましい。 Comparing the results of Examples 1, 6, and 7 with those of Comparative Example 2, it was found that when the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate was between 10 ppm and 10,000 ppm by mass, and the thickness of the tantalum carbide coating film was between 10 μm and 100 μm, the weight change of the metal carbide-coated carbon material was further suppressed. When the thickness of the tantalum carbide coating film was less than 10 μm, the weight loss was significant. Furthermore, when the thickness of the tantalum carbide coating film exceeded 100 μm, the film formation time increased, leading to higher film formation costs, which is undesirable. Therefore, it is preferable that the thickness of the tantalum carbide coating film be in the range of 10 μm to 100 μm.

実施例１、実施例８、実施例９の結果および比較例３、比較例４の結果を比較すると、炭素基材におけるアルミニウムの濃度、鉄の濃度、マグネシウムの濃度、チタンの濃度、ケイ素の濃度、カルシウムの濃度、バナジウムの濃度、ニッケルの濃度、ナトリウムの濃度、カリウムの濃度及び硫黄の濃度の合計の濃度が１０質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下であり、炭化金属被覆膜の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上９．５μｍ以下、または、炭素基材の表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上１０.０μｍ以下である場合、炭化金属被覆炭素材料の重量変化がさらに抑制された。炭素基材の表面の算術平均粗さＲａが、１０μｍよりも大きい場合、重量減少量が大きくなった。炭素基材の表面の算術平均粗さＲａが、０．１μｍよりも小さい場合も重量減少量が大きくなった。 Comparing the results of Examples 1, 8, and 9 with those of Comparative Examples 3 and 4, it was found that when the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate was between 10 ppm by mass and 10,000 ppm by mass, and the arithmetic mean roughness Ra of the metal carbide coating film surface was between 0.1 μm and 9.5 μm, or between 0.1 μm and 10.0 μm, the weight change of the metal carbide coated carbon material was further suppressed. When the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface was greater than 10 μm, the weight loss was greater. Similarly, when the arithmetic mean roughness Ra of the carbon substrate surface was less than 0.1 μm, the weight loss was also greater.

実施例１、実施例１０～１４の結果を比較すると、炭化金属被覆膜が炭化タンタル被覆膜である場合、炭化金属被覆炭素材料の重量変化がさらに抑制された。 Comparing the results of Example 1 and Examples 10-14, it was found that when the metal carbide coating was a tantalum carbide coating, the weight change of the metal carbide-coated carbon material was further suppressed.

１０外熱型減圧CVD装置
１１トップチャンバー
１２反応室
１３ヒーター
１４炭素基材
１５支持手段
１６原料供給部
１７排気部
２０耐食試験装置のセット概略図
２１炭化金属被覆炭素材料
２２断熱材
２３石英管
２４コイル
４１炭化金属被覆膜
４２炭素基材
４４抑え治具
４５接着剤
４６ピン 10 External heat type reduced pressure CVD apparatus 11 Top chamber 12 Reaction chamber 13 Heater 14 Carbon substrate 15 Support means 16 Raw material supply unit 17 Exhaust unit 20 Schematic diagram of corrosion resistance test apparatus set 21 Metal carbide coated carbon material 22 Insulation material 23 Quartz tube 24 Coil 41 Metal carbide coating film 42 Carbon substrate 44 Retaining jig 45 Adhesive 46 Pin

Claims

A metal carbide coated carbon material comprising a carbon substrate mainly composed of carbon and a metal carbide coating film covering at least a portion of the carbon substrate,
The metal carbide constituting the aforementioned metal carbide coating film is at least one metal carbide selected from the group consisting of tantalum carbide, niobium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, and tungsten carbide.
The carbon substrate comprises at least one element selected from the group consisting of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur.
A metal carbide coated carbon material wherein the total concentration of aluminum, iron, magnesium, titanium, silicon, calcium, vanadium, nickel, sodium, potassium, and sulfur in the carbon substrate is 10 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the iron concentration in the carbon substrate is 1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the titanium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the magnesium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the silicon concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the calcium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the vanadium concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the concentration of sodium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the concentration of potassium in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the sulfur concentration in the carbon substrate is 0.1 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.

The metal carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the thickness of the metal carbide coating film is 10 μm or more and 100 μm or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the metal carbide coating film is 0.1 μm or more and 9.5 μm or less.

The metal carbide coated carbon material according to claim 1, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the carbon substrate is 0.1 μm or more and 10.0 μm or less.

The metal carbide-coated carbon material according to claim 1, wherein the metal carbide constituting the metal carbide coating film is tantalum carbide.