JPH0483784A - 金属複合カーボン材の製造方法 - Google Patents
金属複合カーボン材の製造方法Info
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- JPH0483784A JPH0483784A JP19699890A JP19699890A JPH0483784A JP H0483784 A JPH0483784 A JP H0483784A JP 19699890 A JP19699890 A JP 19699890A JP 19699890 A JP19699890 A JP 19699890A JP H0483784 A JPH0483784 A JP H0483784A
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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、カーボン基材の組織気孔中に各種金属を溶融
状態で強制含浸して高緻密質の金属複合カーボン材を製
造するための方法に関する。
状態で強制含浸して高緻密質の金属複合カーボン材を製
造するための方法に関する。
（従来の技術〕
一般に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。
この場合の金属含浸処理は、通常、処理すべきカーボン
基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
’Ｃ以下に降下した時点で含浸カーボン材を取り出す
工程によっておこなわれる。
基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
’Ｃ以下に降下した時点で含浸カーボン材を取り出す
工程によっておこなわれる。
ところが、溶融金属はカーボン材に対する界面濡れ性が
悪いために含浸が円滑に進行せず、また金属はカーボン
材に比べ熱膨張率が大きい関係で溶融金属を強制含浸さ
せても冷却過程における著しい収縮現象のためボアが完
全に充填されない等の問題がある。
悪いために含浸が円滑に進行せず、また金属はカーボン
材に比べ熱膨張率が大きい関係で溶融金属を強制含浸さ
せても冷却過程における著しい収縮現象のためボアが完
全に充填されない等の問題がある。
このため、カーボン基材を予め金属塩溶液で処理するこ
とにより含浸する溶融金属との濡れ性を改善する方法（
特開昭６１−１３６６４４号公報）や、溶融金属の含浸
圧力を高めるなどの改良手段が試みられている。
とにより含浸する溶融金属との濡れ性を改善する方法（
特開昭６１−１３６６４４号公報）や、溶融金属の含浸
圧力を高めるなどの改良手段が試みられている。
〔発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来の改良手段では含浸上の改善効果は
認められるものの、気孔率が１％以下で平均気孔径が０
．０３μ−を下潮るような高緻密組織の複合材質を得る
ことは困難である。
認められるものの、気孔率が１％以下で平均気孔径が０
．０３μ−を下潮るような高緻密組織の複合材質を得る
ことは困難である。
本発明は、カーボン基材の材質性状が複合組織の緻密化
に大きな影響を与える点に着目して研究を重ねた結果開
発に至ったもので、その目的は、気孔率１％以下、平均
気孔径０，０３μｍ未満の高緻密組織を備える金属複合
カーボン材の製造方法を提供するところにある。
に大きな影響を与える点に着目して研究を重ねた結果開
発に至ったもので、その目的は、気孔率１％以下、平均
気孔径０，０３μｍ未満の高緻密組織を備える金属複合
カーボン材の製造方法を提供するところにある。
［課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金属複合カー
ボン材の製造方法は、カーボン基材の組織気孔中に溶融
金属を加圧含浸して複合化する方法において、炭素質成
形粉をラバープレスで成形したのち焼成炭化したカーボ
ン材を更に非酸化性雰囲気下で前記焼成炭化の温度以上
の温度域で熱処理した炭素質材料をカーボン基材として
用いることを構成上の特徴としている。
ボン材の製造方法は、カーボン基材の組織気孔中に溶融
金属を加圧含浸して複合化する方法において、炭素質成
形粉をラバープレスで成形したのち焼成炭化したカーボ
ン材を更に非酸化性雰囲気下で前記焼成炭化の温度以上
の温度域で熱処理した炭素質材料をカーボン基材として
用いることを構成上の特徴としている。
本発明のカーボン基材は、次のようにして形成される。
炭素質成形粉には、微粉状の石油コークスまたはピンチ
コークスとピッチバインダーとの捏合物を微粉砕した二
次粒子、もしくは適度の揮発分をもつ自己焼結性で異方
性の小さな生コークスを微粉砕した一次粒子などが用い
られる。この際、炭素質成形粉を構成するコークス微粉
末として１０００〜１７００℃の温度域において熱収縮
を起こすモザイク組織のものを選択使用することが本発
明の目的に対して好適な要件となる。また、成形粉の粉
砕粒度は、最大粒径５００μ−以下、平均粒径４０〜８
０μ−の範囲に設定することが好ましい。
コークスとピッチバインダーとの捏合物を微粉砕した二
次粒子、もしくは適度の揮発分をもつ自己焼結性で異方
性の小さな生コークスを微粉砕した一次粒子などが用い
られる。この際、炭素質成形粉を構成するコークス微粉
末として１０００〜１７００℃の温度域において熱収縮
を起こすモザイク組織のものを選択使用することが本発
明の目的に対して好適な要件となる。また、成形粉の粉
砕粒度は、最大粒径５００μ−以下、平均粒径４０〜８
０μ−の範囲に設定することが好ましい。
炭素質成形粉は、所定形状のラバーケースに充填し、ラ
バープレス（冷間静水圧プレス、ＣＴＰ）を用いて成形
したのち、得られた等方性の生カーボン成形体を非酸化
性雰囲気下で１０００℃近辺の温度により焼成炭化して
等方組織のカーボン材を形成する。
バープレス（冷間静水圧プレス、ＣＴＰ）を用いて成形
したのち、得られた等方性の生カーボン成形体を非酸化
性雰囲気下で１０００℃近辺の温度により焼成炭化して
等方組織のカーボン材を形成する。
ついで、該カーボン材を更に非酸化性雰囲気下で前記の
焼成炭化処理時の温度以上の温度域、望ましくは１２０
０〜１７００ ’Ｃの範囲で熱処理してカーボン基材を
作製する。
焼成炭化処理時の温度以上の温度域、望ましくは１２０
０〜１７００ ’Ｃの範囲で熱処理してカーボン基材を
作製する。
含浸処理は、カーボン基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基材を金属
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。
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基材を金属
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。
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。
含浸時の条件として、溶融金属の加熱温度を使用する金
属の融点より１００〜２００℃高くすることが好適で、
この条件設定により含浸の効率を向上させることができ
る。
属の融点より１００〜２００℃高くすることが好適で、
この条件設定により含浸の効率を向上させることができ
る。
本発明によれば、金属含浸の対象となるカーボン基材と
して炭素質成形粉をラバープレスで成形したのち焼成炭
化した等方性カーボン材を更に焼成炭化温度以上の温度
で熱処理した炭素質材料が適用されるが、等方性カーボ
ン材は後段の熱処理過程を通じて炭素質成形粉を構成す
るコークス粉末の熱収縮により等方向な組織の締り現象
を生しる。該組織の締り現象は、炭素質成形粉が１００
０〜１７００℃の温度域で熱収縮を起こすコークス微粉
末で構成する場合には特に効果的に現出し、溶融金属の
含浸に好適な気孔性状と密度組織をもつカーボン基材を
形成するための作用をなす。
して炭素質成形粉をラバープレスで成形したのち焼成炭
化した等方性カーボン材を更に焼成炭化温度以上の温度
で熱処理した炭素質材料が適用されるが、等方性カーボ
ン材は後段の熱処理過程を通じて炭素質成形粉を構成す
るコークス粉末の熱収縮により等方向な組織の締り現象
を生しる。該組織の締り現象は、炭素質成形粉が１００
０〜１７００℃の温度域で熱収縮を起こすコークス微粉
末で構成する場合には特に効果的に現出し、溶融金属の
含浸に好適な気孔性状と密度組織をもつカーボン基材を
形成するための作用をなす。
この作用を介して溶融金属の含浸が円滑に進行し、常に
気孔率１％以下で平均気孔径０．０３μ１を下潮る高ｍ
密質の金属含浸カーボン材を製造することが可能となる
。
気孔率１％以下で平均気孔径０．０３μ１を下潮る高ｍ
密質の金属含浸カーボン材を製造す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１
１２００〜２０００℃における体積収縮率が約８０％の
石油コークス微粉末７０重量％とタールピッチ３０重量
％を捏合機で十分に混練し、冷却後、最高粒径５００μ
−以下、平均粒径６０μ−の二次粒子に微粉砕して炭素
質成形粉とした。該炭素質成形粉をラバーケースに充填
し、内部を真空引きして吸蔵ガス成分を減圧脱気したの
ち密封してラバープレスに装入し、１０００ ｋｇ／ｃ
ｍ２の静水圧により等方向に加圧して生成形体を形成し
た。
石油コークス微粉末７０重量％とタールピッチ３０重量
％を捏合機で十分に混練し、冷却後、最高粒径５００μ
−以下、平均粒径６０μ−の二次粒子に微粉砕して炭素
質成形粉とした。該炭素質成形粉をラバーケースに充填
し、内部を真空引きして吸蔵ガス成分を減圧脱気したの
ち密封してラバープレスに装入し、１０００ ｋｇ／ｃ
ｍ２の静水圧により等方向に加圧して生成形体を形成し
た。
引き続き生成形体を焼成炉に移し、不活性雰囲気下で１
０００℃の温度により焼成炭化して等方性カーボン材を
得た。このカーボン材の特性は、嵩密度１．６５ｇ／ｃ
１１３、曲げ強度５５０ ｋｇ／ａｍ”、気孔率１１．
０％、平均気孔径３．０（ｔｍの特性を備えるものであ
った。
０００℃の温度により焼成炭化して等方性カーボン材を
得た。このカーボン材の特性は、嵩密度１．６５ｇ／ｃ
１１３、曲げ強度５５０ ｋｇ／ａｍ”、気孔率１１．
０％、平均気孔径３．０（ｔｍの特性を備えるものであ
った。
ついで上記のカーボン材を再び焼成炉に入れ、１０００
℃までは２０℃／ｓ＋ｉｎ、、１６００℃までは１０℃
／ｗｉｎ、の各昇温速度で温度を上昇し、１６００℃の
温度に１時間保持して熱処理をおこなった。
℃までは２０℃／ｓ＋ｉｎ、、１６００℃までは１０℃
／ｗｉｎ、の各昇温速度で温度を上昇し、１６００℃の
温度に１時間保持して熱処理をおこなった。
った。
熱処理後の炭素質材料の特性は、嵩密度１．７７ ｇ／
ｃ閣３、気孔率１０．７％、平均気孔径３．０μ顛に変
化し、組織の締まりが認められた。
ｃ閣３、気孔率１０．７％、平均気孔径３．０μ顛に変
化し、組織の締まりが認められた。
上記の炭素質材料をカーボン基材としてオートクレーブ
（最高温度： １６００℃１最高圧カニ １５０ｋｇ／
ｃｍ”）にセットし、系内を真空度０ 、 Ｉ Ｔｏ
ｒｒの条件で真空脱気したのち、１２００〜１３００℃
に加熱された銅（純度： ９９．９９χ、比重： ８．
９３ｇ／ｃｍ’融点： １０８３℃）の溶湯を注入して
カーボン基材を浸漬した。オートクレーブを前記温度に
保持しながら１５０ ｋｇ／ｃｍ”の圧力をかけ、３時
間含浸処理をおこなった。
（最高温度： １６００℃１最高圧カニ １５０ｋｇ／
ｃｍ”）にセットし、系内を真空度０ 、 Ｉ Ｔｏ
ｒｒの条件で真空脱気したのち、１２００〜１３００℃
に加熱された銅（純度： ９９．９９χ、比重： ８．
９３ｇ／ｃｍ’融点： １０８３℃）の溶湯を注入して
カーボン基材を浸漬した。オートクレーブを前記温度に
保持しながら１５０ ｋｇ／ｃｍ”の圧力をかけ、３時
間含浸処理をおこなった。
このようにして製造された銅複合カーボン材の各種特性
を測定し、その結果を表１に示した。
を測定し、その結果を表１に示した。
実施例２
実施例１と同一条件で形成した等方性カーボン材を再び
焼成炉に入れ、１０００℃までは２０”Ｃ／ｗｉｎ、、
１８００℃までは１０℃／ｗｉｎ、の昇温速度で温度上
昇し、１８００℃の温度に１時間保持して熱処理をおこ
なった。熱処理した炭素質材料は、嵩密度１． ７１ｇ
／ｃｍ” 、気孔率１１．０％、平均気孔径３．２μｍ
であった。
焼成炉に入れ、１０００℃までは２０”Ｃ／ｗｉｎ、、
１８００℃までは１０℃／ｗｉｎ、の昇温速度で温度上
昇し、１８００℃の温度に１時間保持して熱処理をおこ
なった。熱処理した炭素質材料は、嵩密度１． ７１ｇ
／ｃｍ” 、気孔率１１．０％、平均気孔径３．２μｍ
であった。
この炭素質材料をカーボン基材とし、実施例１と同一の
条件により銅溶湯を含浸処理した。得られた銅複合カー
ボン材の各種特性を、表１に併載した。
条件により銅溶湯を含浸処理した。得られた銅複合カー
ボン材の各種特性を、表１に併載した。
比較例１
実施例１と同一条件で形成した等方性カーボン材を熱処
理することなしにそのままカーボン基材とし、実施例１
と同一プロセスによって銅を含浸処理した。
理することなしにそのままカーボン基材とし、実施例１
と同一プロセスによって銅を含浸処理した。
この条件で得られた銅複合カーボン材の各種特性を表１
に併載した。
に併載した。
比較例２
押出成形法を適用して製造した嵩密度１．７８ｋｇ／ｃ
ｍ’、曲げ強度２１０ ｋｇ／ｃ＋ａ” 、気孔率１７
゜０％、平均気孔径１． ２μ横の黒鉛材をカーボン基
材とし、実施例１に同様にして銅の溶湯を含浸処理した
。
ｍ’、曲げ強度２１０ ｋｇ／ｃ＋ａ” 、気孔率１７
゜０％、平均気孔径１． ２μ横の黒鉛材をカーボン基
材とし、実施例１に同様にして銅の溶湯を含浸処理した
。
得られた銅複合カーボン材の各種特性を表１に併載した
。
。
比較例３
モールド成形法を適用して製造した嵩密度１６１ ｋｇ
／ｃｍ’、曲げ強度２５０ ｋｇ７ｃｍ２、気孔率２５
．２、平均気孔径２．０μ糟の黒鉛材をカーボン基材と
し、実施例１と同様にして銅の溶湯を含浸処理した。
／ｃｍ’、曲げ強度２５０ ｋｇ７ｃｍ２、気孔率２５
．２、平均気孔径２．０μ糟の黒鉛材をカーボン基材と
し、実施例１と同様にして銅の溶湯を含浸処理した。
得られた銅複合カーボン材の各種特性を表１に併載した
。
。
表１の結果から、本発明によるカーボン基材を用いた実
施例１．２では含浸率が高く、得られた銅複合カーボン
材は気孔率が１％以下、平均気孔径０．０３μｍ未満の
高緻密組織を有し、曲げ強度も優れていることが認めら
れる。これに対し、比較例では気孔率１％以下の特性は
得られておらず、曲げ強度なども相対的に低いことが判
明する。
施例１．２では含浸率が高く、得られた銅複合カーボン
材は気孔率が１％以下、平均気孔径０．０３μｍ未満の
高緻密組織を有し、曲げ強度も優れていることが認めら
れる。これに対し、比較例では気孔率１％以下の特性は
得られておらず、曲げ強度なども相対的に低いことが判
明する。
以上のとおり、本発明によれば特定の条件下で作製され
たカーボン基材を用いることにより、常に優れた含浸効
率で、気孔率１％以下、平均気孔径０．０３μ■未満の
均’ａｍ織を備える複合材を製造することが可能となる
。したがって、工業的レベルで高緻密性の金属複合カー
ボン材を生産することができる。
たカーボン基材を用いることにより、常に優れた含浸効
率で、気孔率１％以下、平均気孔径０．０３μ■未満の
均’ａｍ織を備える複合材を製造することが可能となる
。したがって、工業的レベルで高緻密性の金属複合カー
ボン材を生産することができる。
出願人 東海カーボン株式会社
代理人 弁理士 高 畑 正 せ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、カーボン基材の組織気孔中に溶融金属を加圧含浸し
て複合化する方法において、炭素質成形粉をラバープレ
スで成形したのち焼成炭化したカーボン材を更に非酸化
性雰囲気下で前記焼成炭化の温度以上の温度域で熱処理
した炭素質材料をカーボン基材として用いることを特徴
とする金属複合カーボン材の製造方法。 ２、炭素質成形粉が、１０００〜１７００℃の温度域で
熱収縮を起こすコークス微粉末により構成されたもので
ある請求項１記載の金属複合カーボン材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196998A JP3038489B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 金属複合カーボン材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196998A JP3038489B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 金属複合カーボン材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483784A true JPH0483784A (ja) | 1992-03-17 |
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