JPH01157804A - ホットプレス用カーボン鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、常圧下、あるいは減圧下においてセラミッ
ク又は金属等の圧着、焼結に使用するホットプレス装置
の炉芯部を構成するホットプレス用カーボン鋳型に関す
る。

（従来の技術） 従来、ホットプレス装置はセラミックや金属、あるいは
複合材料などの粉体あるいは仮成形体を加圧焼結するの
に広く使用されている。

このホットプレス装置の炉芯部は、第１図に示すように
、被焼結体（４）を充填する筒形状のカーボン鋳型（１
）１発熱体（誘導加熱ではコイル、抵抗加熱ではヒータ
’）　（２）　、断熱材（３）、スペーサ（５）、押棒
（６）、押台（７）により構成されている。

カーボン鋳型は耐熱性の点で最もすぐれたものの一つで
あるが、カーボン鋳型の素材であるカーボン成形体は脆
性材料であるので、押棒で３００　ｋ　ｇ　、／　ｃゴ
以上の圧力をかけホットプレスする場合、突然クラック
が入り破壊されることかある。

このようなカーボン鋳型の突然の破壊を防止するため、
実開昭６２−１０７９０７号公報には。

カーボン鋳型の外面にＣ／Ｃ複合体を一体に固着形成し
てなるカーボン鋳型が記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、実開昭６２−１０７９０７号公報に記載
のカーボン鋳型は、炉芯部の加圧加熱。

冷却の繰り返しにより外面のＣ／Ｃ複合体がクリープを
起こし、カーボン鋳型の補強効果か９期になくなってし
まうという問題があった。これは。

カーボン鋳型の基材である黒鉛とＣ／Ｃ複合体との熱膨
張係数が異なるためであると思われる。すなわち、加圧
加熱時は熱膨張係数の小さいＣ／Ｃ複合体が熱膨張係数
の大きい黒鉛の膨張を押さえようとし１丁度、桶をだが
で締めつけているようにＣ／Ｃ複合体がカーボン鋳型の
割れを防止するように作用するが、逆に冷却時にはＣ／
Ｃ複合体が黒鉛の正常な収縮に追従できず、変形したり
。

はぐれたりする、さらに、Ｃ／Ｃ複合体と黒鉛との固着
状態がなくなり、同時に炉芯部の加圧加熱、冷却の繰り
返しにより、Ｃ／Ｃ複合体が当初の形状よりも広がって
しまい黒鉛からなるカーボン鋳型の補強効果がなくなっ
てしまう０丁度、桶を締めっているたかが何回もの加圧
加熱、冷却の鰻り返しによっ゛〔緩んでし・まうように
Ｃ／Ｃ複合体の戻りがなくなっＣしまうからである。

この発明は、このような事情に鑑みなされたものであり
、黒鉛からなるカーボン鋳型の脆性をカバーし、さらに
カーボン鋳型の補強効果の早期喪失を防出して、長期間
使用することができるホットプレス用カーボン鋳型を提
供しようとするものである。

（問題点を解決しようとする手段） すなわち、本発明は、ホットプレス装置の炉芯部を構成
する筒形状のカーボン鋳型の筒壁内部にカーボン鋳型内
に充填された被焼結体の充填部位を包囲するようにＣ／
Ｃ複合体を嵌着してなることを特徴とするホットプレス
用カーボン鋳型を、その要旨としている。

Ｃ／Ｃ複合体はポリアクリロニトリル、レーヨン、フェ
ノール樹脂等の合成高分子材料を出発原料とする炭素繊
維か、又は石油ピッチ、石炭ピッチ等を出発原料とする
炭素繊維を用いて、筒状の構造に組み立てられ、次いで
これらの構造体はフェノール樹脂やフラン樹脂等の炭化
性樹脂を含浸したり、ピッチ類を含浸し、硬化後、７０
０℃以Ｅで焼を炭化することにより得られる。より緻密
で高強度のＣ／Ｃ複合体を得るには樹脂含浸−硬化一炭
化のプロセスを数回繰り返すのがよい。

又、Ｃ／Ｃ複合体は、前記樹脂含浸による方法に換えて
、ＣＶＤ処理によって熱分解炭素を炭素繊維構造体内に
均一に沈着させることによって得ることもできる。

こうして得られた筒状のＣ／Ｃ複合体は、第２図及び第
３図に示すように筒形状の黒鉛からなるカーボン鋳型（
１）の筒壁内部に嵌着され、カーボン鋳型（１）が構成
される。

このように嵌着されるＣ／Ｃ複合体（８）は、第４図に
示すように、加圧加熱時の圧力を最も受けるカーボン鋳
！（１）内に充填された被焼結体（４）の充填部位を包
囲するように設置されていればよい。しかしながら５本
発明に係るカーボン鋳型の構成においてはＣ／Ｃ複合体
（８）が被焼結体（４）の充填部位よりも広く包囲する
ように設置されることを妨げない。

第５図又は第６図は、Ｃ／’Ｃ複合体（８）が嵌着され
た部分以外の部分について、黒鉛からなるカーボン鋳５
（１）の一部を省略した構造のカーボン鋳型（１）を示
している。このようにＣ／Ｃ複合体（８）か嵌着されな
い部分については、従来のカーボン鋳型（１）より薄い
肉厚で形成することも応力のかかり方から考えると可能
であり、材料の軽減によるコスト低減を図ることができ
る。

又、本発明に係るカーボン鋳型は、形状が円筒形のもの
に限らず、第７図及び第８図に示すように角筒形の筒形
状のものも適用される。

（発明の作用） 本発明に係るカーボン鋳型は、ホットプレス装置の炉芯
部を構成する筒形状のカーボン鋳型の筒壁内部にカーボ
ン鋳型内に充填された被焼結体の充填部位を包囲するよ
うにＣ／Ｃ複合体を嵌着してなる構成を採っているから
次のような作用がある。

カーボン鋳型の加圧加熱時においては、熱膨張率の小さ
いＣ／Ｃ複合体が、黒鉛からなるカーボン鋳型の膨張を
押さえるように作用して、カーボン鋳型に割れを生じる
のを防止する。

また、カーボン鋳型の冷却時においては、Ｃ／Ｃ複合体
より熱膨張率の大きいＣ／Ｃ複合体の外側のカーボン鋳
型が膨張状態にあったＣ／Ｃ複合体の戻りを助け、これ
によって、Ｃ／Ｃ複合体が伸びきった状態に固定される
のを防止し、同時にＣ／Ｃ複合体の変形やそれに伴うほ
ぐれも防止する。

したがって、本発明に係るカーボン鋳型は、Ｃ／Ｃ複合
体によって長期間にわたって黒鉛からなるカーボン鋳型
の補強効果を保ち続ける。

（実施例） 次に１本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 炭素繊維を円筒形状の中子に一方向に巻きつけ、フェノ
ール樹脂に含浸し、硬化後、７００℃で焼成炭化してＣ
／Ｃ複合体の中間体を作製した。

その後、更に４回フェノール樹脂含浸と焼成炭化を繰り
返し外径２５０ｍｍΦ、内径２３０ｍｍΦ、高さ２５０
ｍｍ及び外径２５０　ｍ　ｍΦ、内径２３０ｍｍΦ、高
さ１００ｍｍのＣ／Ｃ複合体２個を得た。

このＣ／Ｃ複合体の大きさに合わせ、等方性黒鉛からな
る円筒形状のカーボン鋳型に嵌着溝を形成し、この嵌着
溝内に前記Ｃ／Ｃ複合体を嵌着させて、第２図及び第４
図に示すようなカーボン鋳型２個を作製した。

一方、Ｃ／Ｃ複合体を嵌着させない同質の等方性黒鉛か
らなる同一寸法の円筒形状のカーボン鋳型を比較例とし
て′、これらを窒化珪素の粉体のホットプレスに使用し
た。

この結果、実施例１のカーボン鋳型はＣ／Ｃ複合体を嵌
着させない比較例のカーボン鋳型に比べて、第２図のカ
ーボン鋳型は１５倍、第４図のカーボン鋳型は１０倍の
ライフアップが図れた。

実施例２ 炭素ａｍを角筒形状の中子に一方向に巻きつけ、ａｍ間
隙にＣＶＤ処理によって熱分解炭素を沈着させ、外形寸
法３００　ｍ　ｍ　Ｘ　４００　ｍ　ｍ　Ｘ１００ｍｍ
、厚み１０ｍｍのＣ／Ｃ複合体を得た。

このＣ／Ｃ複合体の大きさに合わせ、等方性黒鉛からな
る円筒形状のカーボン１８型に嵌着溝を形成し、この嵌
着溝内に前記Ｃ／Ｃ複合体を嵌着させて、第７図に示す
ようなカーボン鋳型を作製した。

−・方、Ｃ／Ｃ複合体を嵌着させない同質の等方性黒鉛
からなる同一寸法の角筒形状のカーボン鋳型を比較例と
して、両者を窒化珪素の粉体のホットプレスに使用した
。

この結果、実施例２のカーボン鋳型はＣ／Ｃ複合体を嵌
着させない比較例のカーボン鋳型に比べて、１２倍のラ
イフアップが図れた。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るカーボン鋳型は、従
来のカーボン＊Ｗに比べ、高強度とすることができると
ともに、冷却時のＣ／Ｃ複合体の戻りを確実にして、変
形やほぐれを防止し大巾なライフアップを図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホットプレス装置の炉芯部の概略をあられした
断面図、第２図は本発明に係るカーボン鋳型の一実施例
を示す断面図、第３図は第２図Ａ−Ａ線の断面図、第４
図から第７図までのそれぞれは本発明に係るカーボン鋳
型の各実施例を示す断面図、第８図は第７図Ｂ−８！＆
ｌの断面図である。 符　　号　　の　　説　　明 ■・・・カーボン鋳型、２・・・発熱体、３・・・ＦＩ
Ｒ熱材、４・・・被焼結体、５・・・スペーサ、６−・
・押棒、７−・・押台、８−Ｃ／　Ｃ複合体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホットプレス装置の炉芯部を構成する筒形状のカーボン
   鋳型の筒壁内部にカーボン鋳型内に充填された被焼結体
   の充填部位を包囲するようにＣ／Ｃ複合体を嵌着してな
   ることを特徴とするホットプレス用カーボン鋳型。