JPH08319107A

JPH08319107A - 炭素−炭化物セラミックス球状複合体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08319107A
Application number: JP7145399A
Authority: JP
Inventors: Kenji Miyazaki; 憲治宮▲崎▼; Keiko Nishikubo; 桂子西久保; Yasuhiro Yamada; 田泰弘山
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JP2694893B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表面は炭素で覆われ、内部は小片状の炭素と
炭化物セラミックスが混在した構造の粒子径が5〜2000
μmの真球に近い球状体であり、炭素と炭化物セラミッ
クスの特徴を合わせ持つ機能性を有する高温材料である
新規な球状複合体の開発。【構成】カーボンブラック、活性炭、コークスおよび
それらの熱処理物または天然黒鉛の１重量部と９重量部
以下の炭化モリブデン、炭化チタン、炭化ジルコニウ
ム、炭化バナジウムおよび炭化タングステンあるいは酸
化モリブデン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バ
ナジウムおよび酸化タングステンの１種または２種以上
の混合物を2600〜3000℃で熱処理することにより生成さ
せる表面が炭素で、内部は炭素とセラミックスが混在し
た構造である粒子径が5〜2000μmの炭素ー炭化物セラミ
ックス球状複合体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面が黒鉛で覆われ，内
部は微細な炭素（黒鉛）と炭化物セラミックスが混在し
た構造であり、高温耐熱性材料として有用な直径が5〜2
000μmの球状の炭素−炭化物セラミックス複合体および
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭素とセラミックスから成る複合材料は
炭素の持つ耐熱性、耐薬品性、潤滑性等とセラミックス
の持つ耐熱性、耐酸化性、高強度等の特徴を備えた材料
として使用されている。この複合材料の製造方法は粘結
性を有する炭素質材料である生コークスにセラミックス
粉末を摩砕、混合し、成形した後、焼成する方法（特公
昭６１−２７３５２号）。生コークスにセラミックス粉
末を混合し、ホットプレス等の加圧下で焼成する方法
（特公平２−７９０７号）がある。最近、生コークスに
炭化ケイ素(SiC)と炭化ホウ素(B₄C)の粉末を混合し、成
形後焼成することによって板状や針状のSiCが分散した
靱性に優れた複合材の製造方法が開発されている（特開
平６−８７６５３号）。これらの方法で得られる複合材
はいずれもブロック状であり、構造材料として使用され
ている。

【０００３】炭素とセラミックスはそれぞれ特性を持つ
ものであるから、これらの特性を発揮させるためにはブ
ロック状から、他の形態に変えることによって機能性材
料になり得ると考え、先に、炭素粉末とホウ化物セラミ
ックス粉末を混合し、この混合粉末を2400℃以上の温度
で熱処理することにより表面が炭素（黒鉛）で覆われ、
内部は小片状の炭素とホウ化物セラミックスが混在した
構造の球形の炭素−ホウ化物系セラミックス複合体およ
びその製造方法を提案した（特願平６−７１３９６
号）。このような構造の球状複合体は特異的であること
から、従来知られていなかった機能の発現が期待され
る。例えば、炭素は空気中で加熱すると、容易に酸化さ
れる。最も不活性である天然黒鉛でも約800℃で酸化消
耗する。また、ホウ化物も空気中では約800〜1000℃で
酸化され、酸化物とホウ酸になる。しかしながら，この
球状複合体を空気中で加熱すると、表面の炭素は約1000
℃で酸化消耗するが、それ以上の酸化は進行せず、1500
℃まで加熱した後も球形を保持しており、かなりの強度
を有する。さらに、炭素、ホウ化物セラミックス共に電
気比抵抗の低い電導体であるが、球状複合体の電気比抵
抗は炭素、ホウ化物セラミックスのそれらよりも高くな
る現象も認められており、単純に炭素とホウ化物セラミ
ックスが混在しているのではないことを示唆している。

【０００４】このように、炭素とセラミックスの球状複
合体は単に球状という形態の他に機能性の発現が期待で
きるので、炭化物セラミックスでもホウ化物セラミック
スと同様の構造を持つ球状体が製造できると新たな展開
が期待される。

【０００５】炭化物セラミックスは高融点化合物であ
り、硬度、強度共に高く、高温材料の１つとして使用さ
れており、工業的には金属や金属酸化物を炭素と共に熱
処理して製造される。このとき水素を還元剤として併用
する場合もあるが、いずれの場合も得られる炭化物は塊
状や粒状であって球状ではない。そのため、通常は粉末
焼結法によってブロック状の焼結体が製造され、高融点
化合物であるため焼結助剤が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】炭化物は金属と炭素の
結合様式によって、イオン結合、共有結合および侵入型
に分けられ、共有結合および侵入型が化学的に安定であ
ることはよく知られており、これらの結合を持つ炭化物
セラミックスは耐熱性、耐酸化性等に優れた高温材料の
１つとして使用されている。この優れた性質を有する炭
化物セラミックスを炭素との組合せで球形化することに
より、機能性材料を製造することが本発明の目的であ
る。

【０００７】この目的を実現するために、先に特願平６
−７１３９６号で提案した球状の炭素−ホウ化物系セラ
ミックス複合体の製造方法と同一の方法を炭化物セラミ
ックスに適用した場合、ホウ化物セラミックスの場合と
同様に球形化が可能であると予想することは困難であっ
た。その理由は球状の炭素−ホウ化物セラミックス複合
体の生成機構にある。すなわち、ホウ化物セラミックス
の場合は炭素粉末と混合したホウ化物セラミックスは高
温において炭素と接している部分で共融点によりホウ化
物自体の融点より低い温度で溶融し、これに炭素が溶解
すると共に、表面張力により球形化し、ついで冷却過程
で溶解した炭素が析出することによって球状の炭素−ホ
ウ化物セラミックス複合体となる。この生成機構によっ
て球形化するポイントは２つあり、第１は炭素とセラミ
ックス間に共融点を有し、溶融したセラミックスが表面
張力で球形化が可能な粘度になり得るかであり、第２は
溶融したセラミックスに炭素が溶解するかである。第１
の点は多くの炭化物の融点はホウ化物より高く、3000℃
またはそれ以上であり、工業的加熱炉であるタンマン炉
や高周波誘導炉では最高温度が約3000℃であることから
第１の現象が起こることはかなり困難であろうと予想さ
れる。第２の点は炭化物が高融点化合物であるため、溶
融した炭化物中に溶解する炭素量に関する研究はなされ
ていない。このようなことから、ホウ化物セラミックス
の場合と同様に炭素と炭化物セラミックスから球状の炭
素−炭化物セラミックス複合体が製造可能であるとの予
想は困難であり、これを実現させることが最大の課題で
ある。

【０００８】一方、酸化物セラミックスを出発原料とし
た場合、炭素との反応によって炭化物となるが、酸化物
の融点が炭化物のそれより低いことおよび炭化物を生成
する反応を伴ったとき、球形化の可否については不明で
あった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】侵入型の炭化物セラミッ
クスである炭化チタン、炭化二モリブデン、炭化モリブ
デン、炭化ジルコニウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、
炭化タングステン、炭化バナジウムおよび炭化ハフニウ
ムと炭素の混合粉末を熱処理したところ、特定の炭化物
セラミックス、すなわち、炭化チタン、炭化二モリブデ
ン、炭化ジルコニウム、炭化バナジウムおよび炭化タン
グステンの５種類の炭化物セラミックスから球状体が生
成すること、さらに、この球状体を製造する方法を検索
した結果、出発原料として炭化物セラミックス粉末では
なく、酸化物セラミックス粉末を用いることにより、同
様の球状体が生成することが知られ、本発明をなすに至
った。

【００１０】以下、本発明の方法を説明する。出発原料
として、炭素と炭化物セラミックスまたは酸化物セラミ
ックスの粉末を用いる。炭素はカーボンブラック、コー
クスやこれらの熱処理物であり、熱処理温度は3000℃以
下の温度で処理したもので、炭素質、黒鉛質のいずれも
用いることが出来る。さらに、天然黒鉛でもよい。炭化
物セラミックスは炭化チタン(TiC)、炭化二モリブデン
(Mo₂C)、炭化ジルコニウム(ZrC)、炭化バナジウム(VC)
および炭化タングステン(WC)であり、それらの１種また
は２種以上の混合したものでもよい。酸化物セラミック
スは酸化チタン(TiO₂)、酸化モリブデン(MoO₂)、酸化ジ
ルコニウム(ZrO₂)、酸化バナジウム(V₂O₅)および酸化タ
ングステン(WO₃)であり、これらの１種または２種以上
の混合したものでもよい。さらに、上記の炭化物セラミ
ックスと酸化物セラミックスを混合したものでもよい。
これらの炭素、炭化物および酸化物セラミックスの粒子
径は最大50μm以下であって、平均粒子径が10μm以下の
ものが好ましい。

【００１１】炭素粉末１重量部に対する炭化物または酸
化物セラミックス粉末の混合量は炭化物と酸化物セラミ
ックスで異なり、炭化物セラミックスでは最大1〜9重量
部、酸化物セラミックスでは最大１〜２．５重量部の範
囲であって、それらの式量によって異なる。すなわち、
式量が小さい炭化物または酸化物セラミックスの場合は
少量となり、大きい場合は多量となる。この量以上にな
ると、球状体同士が融合し、大きく変形した球状体とな
り、実質的に真球に近い球状体の収率が低下する。

【００１２】炭素粉末と炭化物または酸化物セラミック
ス粉末はよく混合する。混合した粉末は黒鉛製容器に入
れ、ヘリウム、アルゴンの不活性ガス中で熱処理する。
このときの熱処理温度は炭化物セラミックス、酸化物セ
ラミックスともに2600〜3000℃の範囲であるが、炭化物
または酸化物セラミックスの種類によって異なるので、
実験的に決める必要がある。なお、不活性ガスとして窒
素ガスを用いることは炭化物または酸化物セラミックス
の金属の種類によっては窒化物セラミックスを生成する
恐れがある。

【００１３】この熱処理物は炭素中に生成した球状体が
混在したものであるので、球状体を分離する必要があ
る。その方法としては、例えば、傾斜板上から落下させ
る方法、サイクロンによる分離、比重分別法等がある。
その中で比重分別法が最も良い。すなわち、比重液とし
て炭素と球状体をよく濡らすアルコールや界面活性剤を
少量加えた水中に熱処理物を入れ、攪拌等で分散させ、
短時間静置後上澄みを除く。沈降物に比重液を加え、同
様の操作を行う。この操作を繰り返し行うことによって
比重の小さい炭素は除かれ、最終的に沈降物は球状体の
みとなる。

【００１４】このようにして得られた球状体は銀灰色の
真球に近い球であり、その直径は約5μm以上であり、2
〜3mmのものもある。球状体の表面は微細な三角、四
角、六角形の平板な面で覆われた多角体であり、分析し
た結果、主として炭素であり、少量の炭化物の金属であ
る。低い熱処理温度で生成した球状体表面には炭化物の
金属によって膜状で部分的に覆われたものもある。内部
は炭素と炭化物セラミックスが混在した状態である。こ
のことから、球状体の構造は表面は炭素に覆われ、内部
は炭素と炭化物が混在する複合体であるといえる。な
お、球状体を生成する温度以下で処理し、分離した沈降
物は少量の遊離炭素を含む炭化物セラミックスの微細粒
子の集合体であり、この集合体の形状は丸みのある不定
形の球状である。

【００１５】炭素と酸化物セラミックスの混合粉末を20
00℃で熱処理し、分離して得た微細粒子集合体はすでに
炭化物であった。このことは酸化物セラミックスを出発
原料としても球状複合体を生成するときは炭化物である
ことを示している。それにもかかわらず炭化物セラミッ
クスを出発原料とした場合よりも大部分の酸化物セラミ
ックスからは低い温度で球状複合体が生成するが、この
理由は不明である。しかし、低い温度で生成することか
ら、酸化物セラミックスを出発原料とした方が有利であ
るといえる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明する。なお、以下の実施例において炭化物および酸
化物セラミックスは化学式で示し、走査型電子顕微鏡を
SEM、透過型電子顕微鏡をTEM、エネルギー分散型Ｘ線分
析装置をEDX、波長分散型Ｘ線分析装置をWDXと略記す
る。

【００１７】実施例１本実施例は炭素と炭化物セラミックスの混合粉末を熱処
理したときの球状体の生成状況を示したものである。炭
素としてカーボンブラック（三菱化学（株）製、ファー
ネスブラック#2300、平均粒子径15nm）5gに炭化チタン
（TiC、平均粒子径2μm、融点（文献値）3157℃）5gを
加え、ビーカー中で十分混合した。この混合粉末を黒鉛
製ルツボに入れ、タンマン炉でアルゴン気流中、2000〜
3000℃の温度範囲を100℃毎に加熱し、１時間保持した
後、冷却した。これをエタノール中に入れ、超音波振動
で分散し、短時間静置した後、上澄みを除き、沈降物に
新しいエタノールを入れ、上記と同様の操作を行った。
この操作を５回繰り返したところ、上澄み液がほとんど
無色になったので、沈降物を約100℃に加熱し乾燥し
た。

【００１８】得られた沈降物の形状をSEMで観察した結
果を図１に示した。同図(a)に見られるように、2700℃
で処理した沈降物は粉末状または微細粒子が集合した丸
みのある塊状物であったが、同図(b)の2800℃で処理し
たものは直径が約10μm〜1mmの真球に近い球状体であ
り、3000℃で処理した場合にも同様の大きさおよび形状
の球状体が生成した。

【００１９】

【図１】

【００２０】図２は図１(b)の球状体を高倍率で拡大し
たSEM写真であるが、球状体の表面は多角形であること
が分かる。この表面をSEMに付属したEDXで元素組成を分
析したところ、炭素と少量のチタンが検出され、線分析
の結果、多角形の平面の部分は炭素であり、多角形同士
が接した境界にチタンが存在していた。また、粉末Ｘ線
回折の結果、検出された回折線は黒鉛と炭化チタンに相
当するものであった。

【００２１】

【図２】

【００２２】さらに、球状体を樹脂に埋め込み研磨し、
球状体の断面をWDXで炭素とチタンの分布を調べたとこ
ろ、炭素とチタンが混在した状態で存在することが知ら
れた。そこで、球状体を粉砕し、TEMで観察すると共
に、TEM に付属しているEDXで元素分析を行った。その
結果、チタンが検出されたものは不定形の板状であり、
この電子回折図形はスポットとなり、面間隔は炭化チタ
ンに相当するものであった。一方、チタンが検出されな
いものは同様に不定形板状であり、電子回折図形はスポ
ットとなり、その面間隔は炭素に相当するものであっ
た。これらの結果から、球状体は表面は主として炭素で
覆われ、内部は炭素と炭化チタンが小片状の板状体とし
て混在した構造であり、しかも、炭素と炭化チタンは非
常に結晶性に優れたものであることが知られた。

【００２３】炭化チタン以外の炭化物セラミックスとし
て、炭化ジルコニウム（ZrC、平均粒子径11μm）、炭化
モリブデン（MoC,Mo₂C、平均粒子径5μm）、炭化タング
ステン（WC、平均粒子径5μm）、炭化バナジウム（VC、
平均粒子径5μm）、炭化タンタル（TaC、平均粒子径3μ
m）、炭化ニオブ（NbC、平均粒子径5μm）および炭化ハ
フニウム（HfC、平均粒子径8μm）について上記と同様
の操作を行い、球状体の生成条件（温度）を求めると共
に構造について調べた。表１に図１(b)および図２と同
様の形態を持つ球状体の生成する100℃毎の最低温度
（生成温度）を示す。なお、参考として各炭化物の融点
も併記した（出典：日本化学会編、化学便覧基礎編Ｉ、
丸善、発行）。

【００２４】この表中、×印で示した炭化物の場合は3000℃で熱処理
しても図１(a)と同様の微細粒子が集合した塊状物また
は粉末のままであり、球状体が生成しなかった。したが
って、参考例である。

【００２５】実施例２本実施例は酸化物セラミックスを出発原料としたときの
球状体の生成条件を調べたものである。炭素粉末として
実施例１と同じカーボンブラックを用い、酸化物セラミ
ックスとして酸化チタン（TiO₂、平均粒子径1μm）を用
いた。カーボンブラック5gに5gの酸化チタンを加え、よ
く混合したものを黒鉛製ルツボに入れ、アルゴン気流
中、2000〜3000℃まで100℃毎に加熱し、それぞれの温
度で１時間保持した。これを実施例１と同様にエタノー
ルを比重液とした比重分別法により沈降物を得た。この
沈降物をSEMで観察した結果、2400℃以下の温度で熱処
理したものは微細粒子とそれが集合した塊状物であっ
た。2500℃で熱処理したものは約１μmの微細粒子の集
合体であったが、2600℃以上のものは図１(b)および図
２と同様の粒子径であり、表面多角体の真球に近い球状
体であった。Ｘ線回折法で結晶相を調べた結果、2000℃
のものはすでに炭化チタン(TiC)であり、2600℃以上の
ものは遊離の炭素と炭化チタンであった。さらに、WDX
およびTEM による観察の結果、実施例１の炭化ジルコニ
ウムの場合と同様の表面が炭素で覆われ、内部は小片状
の炭素と炭化チタンが混在した球状複合体であった。

【００２６】他の酸化物セラミックスとして、酸化モリ
ブデン（MoO₂、平均粒子径5μm）、酸化ジルコニウム
（ZrO₂、平均粒子径3μm）、酸化タンタル（Ta₂O₅、平
均粒子径7μm）、酸化バナジウム（V₂O₅、平均粒子径8
μm）、酸化ニオブ（Nb₂O₅、平均粒子径5μm）、酸化タ
ングステン（WO₃、平均粒子径3μm）およびTiO₂とZrO₂
およびZrO₂とWO₃の１：１重量比の混合粉末を用いた。
炭素として上記と同じカーボンブラック5gに対して、こ
れに5gの酸化物セラミックスを混合した粉末を同様にし
て100℃毎で熱処理し、得られた沈降物の形状をSEMで調
べ、図１および図２と同じ形状の球状体が生成した最低
温度（生成温度）を求め、その結果をまとめて表２に示
す。また、Ｘ線回折法で求めた炭化物の結晶相を表２に
併記した。

【００２７】

【００２８】この表で、Ta₂O₅、Nb₂O₅の場合は3000℃で
熱処理しても微細粉末の集合体であり、球状体は生成し
なかった。したがって、これらは参考例である。球状体
の構造をＸ線回折、WDXおよびTEMで調べた結果、１種類
の酸化物セラミックスの場合、いずれも小片状の炭素と
炭化物の混在したものであったが、TiO₂とZrO₂の混合粉
末の場合は炭化チタンと炭化ジルコニウムの固溶体であ
った。なお、2000℃の熱処理で得られた沈降物の結晶相
をＸ線回折法で調べた結果、いずれの酸化物の場合も炭
化物であり、TiO₂とZrO₂の混合粉末では炭化チタンと炭
化ジルコニウムの固溶体も存在した。このことから、酸
化物は炭素と反応して炭化物となり、ついで、球形化す
るということが分った。さらに、表２の結果と実施例１
で示した表１の結果を比較した場合、球状体はMoO₂を除
いて、酸化物セラミックスを用いた方が低い温度で生成
することが分った。

【００２９】実施例３本実施例は炭素に対する炭化物セラミックスの量を変え
た場合の球状体の生成状況を調べたものである。炭素と
して実施例１と同様のカーボンブラックを、炭化物セラ
ミックスとして炭化チタン(TiC)および炭化タングステ
ン(WC)を用いた。カーボンブラック5gにTiCまたはWCを
それぞれ7.5、11.7、20.0および45.0gを加え、よく混合
した。これを黒鉛製ルツボに入れ、アルゴン気流中2800
℃まで加熱し、１時間保持して熱処理した。

【００３０】熱処理物を黒鉛製ルツボから取り出したと
ころ、TiCの場合、TiCの量が11.7g以下のときは全量回
収できたが、20.0gではルツボ底部に溶融物と思われる
銀白色を呈するものが約半分の領域に強固に付着し、4
5.0gのときは全面に付着していた。この銀白色物を採取
し、表面部分をSEMで観察したところ、図２と同様の多
角形であり、Ｘ線回折法による結晶相は炭素とTiCであ
った。さらに、回収した黒色粉末をエタノールを比重液
とした比重分別法で得られた沈降物をSEMで観察したと
ころ、実施例１の図１(b)および図２と同様であり、構
造もまた実施例１と同様であった。一方、WCの場合はそ
の量によらず黒鉛製ルツボ低部に付着物は存在せず、全
量回収できた。これをエタノールを比重液とした比重分
別法で得られた沈降物をSEMで観察したところ、実施例
１の図１(b)および図２と同様であり、構造もまた実施
例１と同様であった。

【００３１】これらのことから、式量の小さいTiCでは
カーボンブラックに対する量が多くなると実質的に球状
体の収率が低下したが、式量の大きいWCではカーボンブ
ラック１重量部に対して９重量部と多量に混合しても球
状体の収率は低下しないことが知られた。

【００３２】実施例４本実施例は炭素に対する酸化物セラミックスの量を変え
た場合の球状体の生成状況を調べたものである。炭素と
して実施例１と同様のカーボンブラックを、酸化物セラ
ミックスとして酸化チタン(TiO₂)を用いた。カーボンブ
ラック5gにTiO₂を7.5、11.7および20g加え、よく混合し
た後、黒鉛製ルツボに入れ、アルゴン気流中、2800℃に
加熱し、１時間保持して熱処理した。この熱処理物を調
べたところ、TiO₂が7.5gのときには黒鉛製ルツボ底部に
部分的に溶融して生成したと思われる銀白色のものが、
その上部に粉状のカーボンブラックの部分が存在した。
このカーボンブラックの部分をエタノールを比重液とし
た比重分別によって沈降物を採取し、その形状をSEMで
観察したところ、図２と同じ形態の球状体であった。Ti
O₂が11.7および20gの場合は粉状のカーボンブラックの
部分が全く存在せず、溶融して生成したと思われる銀白
色のものが黒鉛製ルツボ底部全面に融着していた。この
銀白色のものを採取し、Ｘ線回折法で結晶相を調べたと
ころ、いずれの量の場合も炭素とTiCであった。

【００３３】一方、TiO₂の式量は79.9であるので、これ
より大きい式量231.9のWO₃を用いて、上記と同様にして
処理した。その結果、WO₃の量が20gの場合でも黒鉛製ル
ツボ底部に融着したものは認められず、全量粉状のカー
ボンブラックの部分として回収できた。そこで、これを
エタノールを比重液とした比重分別によって沈降物を採
取し、その形状を観察した。その結果、WO₃が7.5gおよ
び11.7gのときは実施例２で示した5gの場合と同様に粒
子径が約5〜10μmの真球に近い球状体であったが、20g
のときは粒子径が約5〜10μmの真球に近い球状体と約5m
mまたはそれ以上の大きさの銀白色の丸みのある塊状物
が混在したものであった。

【００３４】実施例５本実施例は炭素として石油コークスおよび天然黒鉛を用
い、酸化物セラミックスから球状体の生成状況を調べた
ものである。石油コークスは興亜石油（株）製カルサイ
ンコークスをらいかい機により平均粒子径が10μmにな
るまで粉砕したものを、天然黒鉛はリン片状黒鉛から調
製した日本黒鉛工業（株）製ACP-1000（平均粒子径6μ
m）をそのまま用いた。酸化物セラミックスは実施例２
と同様の酸化チタン(TiO₂)と酸化ジルコニウム(ZrO₂)を
用いた。石油コークスまたは天然黒鉛5gにTiO₂またはZr
O₂5gを加え、混合した後、黒鉛製ルツボに入れ、アルゴ
ン気流中、2500、2600および2800℃に加熱し、１時間保
持して熱処理した。この熱処理物を実施例１と同様にし
てエタノールを比重液とした比重分別法により沈降物を
得た。

【００３５】沈降物の形状をSEMで観察したところ、250
0℃のものはTiO₂、ZrO₂共に微細粒子の集合体であった
が、2600および2800℃のものはいずれも球状体であり、
図１(b)および図２と同様であった。さらに、Ｘ線回折
法で結晶相を調べたところ、熱処理温度によらずいずれ
も炭化物であり、2600および2800℃で得られた球状体は
結晶性に優れた炭素と炭化物であった。

【００３６】

【発明の効果】本発明は従来、全く知られていなかった
表面が炭素（黒鉛）で覆われ、内部は小片状の炭素と炭
化物セラミックスが混合した構造の微細な球状体に関す
るものである。この球状体を構成する炭素、炭化物セラ
ミックスはいずれも2000℃以上の高い融点を持つ物質で
あることから、微細な球状の高温材料として有用であ
る。また、単に炭素と炭化物セラミックスが混合したブ
ロック状の構造材料ではなく、球状の形態であること、
炭素、炭化物セラミックス共に電導性を有することか
ら、機能性材料として期待される。さらに、表面が酸化
反応を除いて化学反応に不活性な黒鉛で覆われているこ
とから、球状体としては化学的に安定な材料であるとい
える。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で得られた沈降物の形状を示す顕微鏡
写真（倍率４０倍）。(a)は微細粒子集合体、(b)は球状
体。

【図２】実施例１で得られた１個の球状体の形状を示す
顕微鏡写真（倍率７２０倍）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｃ 3/06 ＰＢＴＣ０４Ｂ 35/56 ＧＷＳＵＺ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子径が5〜2000μmの表面が炭素で被
覆され、内部は炭素と炭化物セラミックスが小片状で混
在した構造である炭素−炭化物セラミックス球状複合
体。
【請求項２】炭素は黒鉛であり、炭化物セラミック
スは炭化モリブデン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、
炭化バナジウムおよび炭化タングステンの１種または２
種以上の混合物であることを特徴とする請求項１の炭素
−炭化物セラミックス球状複合体。
【請求項３】炭素１重量部に対して、９重量部以下
の炭化物セラミックスを混合し、2600〜3000℃の温度で
熱処理することを特徴とする炭素−炭化物セラミックス
球状複合体の製造方法。
【請求項４】炭素１重量部に対して、２．５重量部
以下の酸化物セラミックスを混合し、2600〜3000℃の温
度で熱処理することを特徴とする炭素−炭化物セラミッ
クス球状複合体の製造方法。
【請求項５】炭素は平均粒子径が10μm以下のカー
ボンブラック、コークスおよびそれらの熱処理物または
天然黒鉛であり、炭化物セラミックスは平均粒子径が50
μm以下の炭化モリブデン、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化バナジウムおよび炭化タングステンの１種ま
たは２種以上の混合物であることを特徴とする請求項３
の炭素−炭化物セラミックス球状複合体の製造方法。
【請求項６】炭素は平均粒子径が10μm以下のカー
ボンブラック、コークスおよびそれらの熱処理物または
天然黒鉛であり、酸化物セラミックスは平均粒子径が50
μm以下の酸化モリブデン、酸化チタン、酸化ジルコニ
ウム、酸化バナジウムおよび酸化タングステンの１種ま
たは２種以上の混合物であることを特徴とする請求項４
の炭素−炭化物セラミックス球状複合体の製造方法。