JPH03295879A - カーボン材の金属含浸方法 - Google Patents
カーボン材の金属含浸方法Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
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〕
本発明は、カーボン材料の組織気孔中にアルミニウム、
アンチモン、錫、銅などの金属またはその合金を溶融状
態で含浸して複合化するための方法に関する。
アンチモン、錫、銅などの金属またはその合金を溶融状
態で含浸して複合化するための方法に関する。
通常のカーボン材は組織的に微細な気孔が分布する多孔
質構造を有しているため、密度、強度等の特性あるいは
摺動性、耐摩耗性等の物性を改善する目的で気孔中に金
属物質を含浸して複合化する方法を採ることがある。
質構造を有しているため、密度、強度等の特性あるいは
摺動性、耐摩耗性等の物性を改善する目的で気孔中に金
属物質を含浸して複合化する方法を採ることがある。
含浸処理は、通常、被処理カーボン材をオートクレーブ
のような高圧容器にセットし、予め真空脱気したのち溶
融金属を注湯してカーボン材が溶湯に浸漬した状態で圧
力を加え、一定時間熱圧を保持したら温度およに圧力を
降下させ、容器内の温度が１００℃以下に降下した時点
で含浸カーボン材を取り出す方法によっておこなわれる
。
のような高圧容器にセットし、予め真空脱気したのち溶
融金属を注湯してカーボン材が溶湯に浸漬した状態で圧
力を加え、一定時間熱圧を保持したら温度およに圧力を
降下させ、容器内の温度が１００℃以下に降下した時点
で含浸カーボン材を取り出す方法によっておこなわれる
。
従来、上記の含浸プロセスを基本として被処理カーボン
材と溶融金属との濡れ性の改善あるいは金属含浸量の増
大化等を図る目的から、被処理カーボン材を表面処理し
たり含浸圧力を高めるなどの改良手段が数多く提案され
ている。
材と溶融金属との濡れ性の改善あるいは金属含浸量の増
大化等を図る目的から、被処理カーボン材を表面処理し
たり含浸圧力を高めるなどの改良手段が数多く提案され
ている。
しかしながら、従来の改良技術では概して被処理カーボ
ン材の表皮層に金属の低含浸部分が存在し、全体として
均質かつ高密度を有する複合組織が得難い問題点がある
。
ン材の表皮層に金属の低含浸部分が存在し、全体として
均質かつ高密度を有する複合組織が得難い問題点がある
。
本発明の目的は、このような問題点を解消し、良好な含
浸効率により組織むらのないカーボン材の金属含浸方法
を提供しようとするところにある。
浸効率により組織むらのないカーボン材の金属含浸方法
を提供しようとするところにある。
（！ｉ！題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するための本発明によるカーボン材の
金属含浸方法は、被処理カーボン材を真空脱気したのち
、融点より１００〜３００°Ｃ高い温度に加熱された溶
融金属に浸漬して１００ｋｇ／ｃｍ”以上の加圧下に含
浸処理し、引き続き前記圧力を保持した状態で冷却する
ことを構成上の特徴としている。
金属含浸方法は、被処理カーボン材を真空脱気したのち
、融点より１００〜３００°Ｃ高い温度に加熱された溶
融金属に浸漬して１００ｋｇ／ｃｍ”以上の加圧下に含
浸処理し、引き続き前記圧力を保持した状態で冷却する
ことを構成上の特徴としている。
被処理カーボン材は、炭素質系の成形体であれば特に制
限はないが、主にコークス粉粒をタール・ピッチまたは
熱硬化性樹脂などのバインダー成分と混捏して成形し、
焼成炭化もしくは黒鉛化処理して得られる通常の炭素材
、黒鉛材が対象となる。
限はないが、主にコークス粉粒をタール・ピッチまたは
熱硬化性樹脂などのバインダー成分と混捏して成形し、
焼成炭化もしくは黒鉛化処理して得られる通常の炭素材
、黒鉛材が対象となる。
含浸する金属類としては、例えばアルミニウム、アンチ
モン、錫、鉛、亜鉛、銅またはこれらの合金などが使用
される。
モン、錫、鉛、亜鉛、銅またはこれらの合金などが使用
される。
含浸処理は、被処理カーボン材をオートクレーブのよう
な高圧容器の内部にセットし、容器内を予め真空引きし
て脱気処理したのち溶融金属を注入してカーボン材を金
属溶湯に浸漬させた状態で圧力を加え、溶融金属をカー
ボン材の気孔組織内部に強制的に圧入することによって
おこなわれる。
な高圧容器の内部にセットし、容器内を予め真空引きし
て脱気処理したのち溶融金属を注入してカーボン材を金
属溶湯に浸漬させた状態で圧力を加え、溶融金属をカー
ボン材の気孔組織内部に強制的に圧入することによって
おこなわれる。
この際、溶融金属の加熱温度を使用する金属の融点より
１００〜３００°Ｃ高（すると共に、加圧力をｌｏｏｋ
ｇ／ｃｍ”以上に設定することが本発明の第１の要件と
なる。溶融金属の加熱温度を融点より１００〜３００℃
高くするのは含浸効率を向上させるためで、この範囲よ
り低い加熱温度では溶融金属の粘度が高くなり、また前
記範囲を越すような温度になると金属が体積膨張を起こ
していずれの場合も円滑な金属含浸が進行し難くなる。
１００〜３００°Ｃ高（すると共に、加圧力をｌｏｏｋ
ｇ／ｃｍ”以上に設定することが本発明の第１の要件と
なる。溶融金属の加熱温度を融点より１００〜３００℃
高くするのは含浸効率を向上させるためで、この範囲よ
り低い加熱温度では溶融金属の粘度が高くなり、また前
記範囲を越すような温度になると金属が体積膨張を起こ
していずれの場合も円滑な金属含浸が進行し難くなる。
含浸圧力を１００ｋｇ／ｃｍ”以上に設定する理由も含
浸量を高めるための条件で、１００ｋｇ／ｃｍ”より下
田る圧力では高位の含浸率を得ることが困難となる。
浸量を高めるための条件で、１００ｋｇ／ｃｍ”より下
田る圧力では高位の含浸率を得ることが困難となる。
含浸処理は前記の条件を一定時間保ったのち終了するが
、本発明の第２の要件は冷却過程で引き続き含浸時の圧
力を保持する点にある。この圧力保持は、−旦含浸した
溶融金属が冷却段階で組織外に流出する事態を阻止する
ためにおこなわれるが、同時に冷却速度を早めても組織
欠陥が生じない効用もある。
、本発明の第２の要件は冷却過程で引き続き含浸時の圧
力を保持する点にある。この圧力保持は、−旦含浸した
溶融金属が冷却段階で組織外に流出する事態を阻止する
ためにおこなわれるが、同時に冷却速度を早めても組織
欠陥が生じない効用もある。
上記の圧力保持は、容器内部の温度がか１００°Ｃ程度
まで降温した時点で解除し、常圧に戻して処理したカー
ボン材を取り出す。
まで降温した時点で解除し、常圧に戻して処理したカー
ボン材を取り出す。
本発明によれば、予め真空脱気した被処理カーボン材を
融点より１００〜３００ ”Ｃ高い温度に加熱された熔
融金属に浸漬し、１００ｋｇ／ｃｍ”以上の高圧を適用
して含浸処理する工程で溶融金属は被処理カーボン材の
気孔組織内部に円滑に浸透充填され、引き続き含浸圧力
を保持した状態で冷却処理する工程で含浸金属が組織外
へ流出する現象が効果的に防止される。
融点より１００〜３００ ”Ｃ高い温度に加熱された熔
融金属に浸漬し、１００ｋｇ／ｃｍ”以上の高圧を適用
して含浸処理する工程で溶融金属は被処理カーボン材の
気孔組織内部に円滑に浸透充填され、引き続き含浸圧力
を保持した状態で冷却処理する工程で含浸金属が組織外
へ流出する現象が効果的に防止される。
このような２工程の作用が相乗して、含浸率が高くかつ
全体に含浸むらの存在しない均質組織のカーボン・金属
複合体を得ることが可能となる。
全体に含浸むらの存在しない均質組織のカーボン・金属
複合体を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。
実施例
嵩比重１．５８ ｇ／ｃｍ３．曲げ強度２５０ｋｇ／ｃ
ｍ２、全気孔率２５％、平均気孔径３μｍの特性と直径
２００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱形状を有する黒鉛材
をオートクレーブ（最高温度： １６００°Ｃ１最高圧
カニ １５０ｋｇ／ｃｍりにセットした。
ｍ２、全気孔率２５％、平均気孔径３μｍの特性と直径
２００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱形状を有する黒鉛材
をオートクレーブ（最高温度： １６００°Ｃ１最高圧
カニ １５０ｋｇ／ｃｍりにセットした。
オートクレーブ内を真空度０ 、 ｌ Ｔｏｒｒの条
件で真空脱気したのち、１２００〜１３００°Ｃに加熱
されたＲ（純度： ９９．９９Ｘ、比重７８．９３ｇ／
ｃｍ３、融点： １０８３°Ｃ）の溶湯を注入して黒鉛
材を浸漬した。
件で真空脱気したのち、１２００〜１３００°Ｃに加熱
されたＲ（純度： ９９．９９Ｘ、比重７８．９３ｇ／
ｃｍ３、融点： １０８３°Ｃ）の溶湯を注入して黒鉛
材を浸漬した。
ついで、オートクレーブを前記温度に保持しながら１５
０ｋｇ／ｃｍ”の圧力をかけ、３時間含浸処理をおこな
った。
０ｋｇ／ｃｍ”の圧力をかけ、３時間含浸処理をおこな
った。
含浸処理後、オートクレーブ内を１５０ｋｇ／ｃｍ”の
圧力に保持した状態で５５０℃／ ｈ ｒの平均降温速
度により冷却し、温度が１００℃になった時点で加圧を
解除し常圧に戻した。
圧力に保持した状態で５５０℃／ ｈ ｒの平均降温速
度により冷却し、温度が１００℃になった時点で加圧を
解除し常圧に戻した。
このようにして含浸処理した黒鉛・銅複合材の各種特性
および組織の状況を測定調査し、その結果を表１に示し
た。
および組織の状況を測定調査し、その結果を表１に示し
た。
比較例
実施例と同一の材料および条件により黒鉛材に銅を含浸
し、処理したのち直ちに圧力を解除し平均降温速度３０
０°Ｃ／ｈｒで冷却した。
し、処理したのち直ちに圧力を解除し平均降温速度３０
０°Ｃ／ｈｒで冷却した。
この条件で処理された黒鉛・銅複合材の各種特性および
組織状況を測定調査し、結果を表１に併せて示した。
組織状況を測定調査し、結果を表１に併せて示した。
表１
表１の結果から、実施例による含浸複合材は含浸処理後
に圧力保持を施さない比較例品に比べて含浸率が増大し
て特性が向上すると共に組織の均質性に優れていること
が認めされた。
に圧力保持を施さない比較例品に比べて含浸率が増大し
て特性が向上すると共に組織の均質性に優れていること
が認めされた。
〔発明の効果］
以上のとおり、本発明によれば特定された含浸条件と冷
却過程での圧力保持を併用することにより、常に優れた
含浸効率で均質組織の金属含浸カーボン材を得るができ
る。したがって、工業的レベルで大型カーボン材の円滑
な金属含浸が可能となる。
却過程での圧力保持を併用することにより、常に優れた
含浸効率で均質組織の金属含浸カーボン材を得るができ
る。したがって、工業的レベルで大型カーボン材の円滑
な金属含浸が可能となる。
Claims (1)
- １．被処理カーボン材を真空脱気したのち、融点より１
００〜３００℃高い温度に加熱された溶融金属に浸漬し
て１００ｋｇ／ｃｍ＾２以上の加圧下に含浸処理し、引
き続き前記圧力を保持した状態で冷却することを特徴と
するカーボン材の金属含浸方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096028A JPH03295879A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | カーボン材の金属含浸方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2096028A JPH03295879A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | カーボン材の金属含浸方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03295879A true JPH03295879A (ja) | 1991-12-26 |
Family
ID=14153936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2096028A Pending JPH03295879A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | カーボン材の金属含浸方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03295879A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06227881A (ja) * | 1993-02-03 | 1994-08-16 | Nkk Corp | 耐火物への金属の含浸方法 |
| EP0634494A2 (en) * | 1993-07-14 | 1995-01-18 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Copper-carbon composite material with graded function and method for manufacturing the same |
| WO2000027776A1 (en) | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| KR100710398B1 (ko) * | 1999-06-11 | 2007-04-24 | 도탄카코 가부시키가이샤 | 탄소 기반금속 복합재료 판상 성형체 및 제조방법 |
| JP2008128477A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Hitachi Appliances Inc | 軸受の製造方法 |
| JP2010007857A (ja) * | 2009-08-20 | 2010-01-14 | Hitachi Appliances Inc | 冷媒圧縮機 |
-
1990
- 1990-04-10 JP JP2096028A patent/JPH03295879A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2000027776A1 (en) | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
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