JPH0437676A - 炭化珪素被覆炭素材の製造法 - 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） 本発明は炭化珪素被覆炭素材の製造法に関する。

（従来の技術） 近年輸送や作業の高速化に伴い、化学工業などにおいて
用いられるメカニカルシール、各種製造業で使用されて
いる軸受、ベーン、ガイド、ピストンリングなどの炭素
製機械部品の使用条件が苛酷になってきている。そこで
これらの条件に対応するため、特開昭５６−９６７８８
号公報では黒鉛材の表面を炭化珪素で被覆する方法が提
案されている。

（発明が解決しようとする課題） この方法で作られた炭化珪素被覆黒鉛材は阜擦係数が低
く、比較的摩耗量が小さいので、摺動材としては優れた
材料であった。しかしこの材料は。

炭化珪素の部分が摩耗してしまうと急速に摩耗が進行す
る欠点がある。そこで充分な炭化珪素の被膜厚さを確保
するために、開気孔率の大きな黒鉛基材を用いていた。

また、メカニカルシール、ベーンなどの気密性が要求さ
れる用途では２表面を炭化珪素化した後に金属や樹脂を
含浸して、気密性を確保していた。しかし開気孔率が比
較的大きな基材を用いるために、どうしても最大気密圧
力が低いという欠点が解決できなかった。

本発明は、上記した問題点を解消する炭化珪素被覆炭素
材の製造法を提供することを目的とする。

（ＩＩ題を解決するための手段） 本発明は、炭素材製造用成形粉を製品形状に近い形状に
成形し、これを１２００℃以下の温度で焼成後、黒鉛化
することなく珪素含有ガスと反応させ９表面を炭化珪素
に転化する炭化珪素被覆炭素材の製造法に関する。

炭素材製造用成形粉とは、原料骨材及び結合材を配合し
、加熱混練した後粉砕したもの、メンカーボンマイクロ
ビーズ、メンカーボンマイクロビーズ粉砕粉、これらの
混合物などで、これらを成形、焼成すれば炭素材が得ら
れる粉体をいう。原料骨材とは９例えばピッチコークス
粉、油煙、黒鉛粉などであシ、結合材とは例えばピッチ
、タール、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機材料
であるが、共に特定するものではない。

製品形状に近い形状に成形するのは、炭素材が黒鉛化し
ない焼成体であるので硬度が大きく、これを切削加工す
ると非常に加工コストがかかるためである。製品にどれ
だけ近いかは特に規定しないが、製品形状に近ければ近
いほど良く、無加工にできるのが最も好ましい。この成
形方法は、金型を用いるメカニカルプレス成形、ゴム型
を用いるラバープレス成形、ドライＣＩＰ成形などがあ
るが９％に制限はない。

焼成温度Ｆｉ１２００℃以下とされる。その理由ａ、１
２００℃以下であれば焼成体中に水素、酸素などの炭素
以外の元素が残っており、炭化珪素化する温度でこれら
の元素が脱離して多環芳香族環の末端炭素でラジカルを
発生させ、炭化珪素化反応を促進するからである。

焼成体は黒鉛化せずに珪素含有ガスと反応させる。その
理由は、焼成品は黒鉛と比較して一酸化珪素ガス、珪素
ガスなどの珪素含有ガスとの反応性が高く、同じ気孔率
であれば焼成品の炭化珪素層の厚さは黒鉛の場合の１．
４〜２倍となるからである。このため比較的開気孔率の
小さい材料であっても、安定して炭化珪素層を形成でき
る。炭化珪素化のための反応温度は、一般にＨ１６００
℃以上好ましくは１９００〜２１００℃とされているが
９％に制限はない。珪素含有ガスの生成法は特に制限は
なく９例えば珪石粉末とカーボンブラック又は金属珪素
粉末と二酸化珪素粉末を１６００℃以上に加熱する方法
による。

（実施例） 次に本発明の詳細な説明する。

実施例１ 平均粒径１０μｍのピッチコークス粉１００重量部に対
し、軟化点８５℃のタールピッチ８０重量部を加えて、
ニーダ−で２００℃に加熱混練した後粉砕し、さらに粉
砕粉をスプレードライヤーで造粒して炭素材製造用の成
形粉とした。この成形粉ラメカニカルプレスで成形し、
外径４０ｍ。

内径３０ｒＭｉ及び厚さ１０ｍのリングを得た。これを
焼成炉に入れ、窒素ガス雰囲気下で９００℃に熱焼成し
た。得られた焼成体の密度は１．６０ｇ／八 ｄであった。この焼成体を、珪石粉とカーボンブラック
との混合物を１６００℃に加熱して生成した一酸化珪素
ガスの存在下で、１９００℃に加熱して焼成体の表面を
炭化珪素化した。被覆された炭化珪素層の厚さは１．２
ｍであった。次にこの材料に硬化剤を含有させたフルフ
リルアルコール初期縮合物（日立化成工業製、ＶＦ−３
０３）を真空含浸し９次いで１１０℃で加熱硬化させた
。得られた材料の気密性を測定した結果、空気圧３０ｋ
ｇｆ／ｃｉでも洩れは確認できなかった。

比較例１ 実施例１で用いた成形粉を油圧プレスで成形し１００１
００Ｘ５００Ｘ５０（の成形体を得喪。これを実施例１
と同様にして焼成し、更に２７００℃で黒鉛化処理を行
った。この黒鉛化材の密度は１、５５　ｇ／ａｍ”であ
った。この黒鉛化材を機械加工して外径４０ｓｎ、内径
３０闘及び厚さ１０鵬のリングを得、実施例１と同一条
件で表面を炭化珪素化した。被覆された炭化珪素層の厚
さｉｉｏ、９Ｋｍであった。次にこのリングに実施例１
と同様にしてフラン樹脂を含浸硬化した後、気密試験を
したところ、　　８ｋｇｆ／ａｍ”の圧力までしかもた
なかった。

（発明の効果） 本発明によれば、被覆された炭化珪素層が厚いにもかか
わらず、気密性に優れた炭化珪素被接炭素材が得られる
。

沓船ザ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭素材製造用成形粉を製品形状に近い形状に成形し
   、これを１２００℃以下の温度で焼成後、黒鉛化するこ
   となく珪素含有ガスと反応させ、表面を炭化珪素に転化
   することを特徴とする炭化珪素被覆炭素材の製造法。