JPH10236893A

JPH10236893A - 炭化ケイ素被覆炭素材料

Info

Publication number: JPH10236893A
Application number: JP5702397A
Authority: JP
Inventors: Toru Fujiwara; 徹藤原; Shin Yamamura; 伸山村; Hajime Izawa; 一井沢
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】クラックや剥離が発生しにくい炭化ケイ素の
被覆を有し、高温において優れた耐酸化性を備え、さら
に高い寸法精度で製造することのできる炭化ケイ素で被
覆された炭素材料を提供する。【解決手段】炭化ケイ素被覆炭素材料１０は、平均気
孔径が０．０１〜０．５μｍでかつ密度が１．８５〜
２．００ｇ／ｃｍ³の炭素材料からなる母材部１１と、
炭素材料とケイ素との反応によって形成された表層部１
２とからなる。表層部１２は、炭化ケイ素を主成分とし
て含有し、そこにおいて炭化ケイ素の濃度は表面から内
部に向かって減少している。また表層部１２の最表面に
は、実質的に気孔は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化ケイ素の被覆
を有する炭素材料に関し、特に、ＳｉＣ／Ｃ傾斜組成層
で覆われた耐酸化性を有する炭素材料であって、高い寸
法精度で製造することのできるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、炭素系材料は、耐熱性、化学的安
定性、加工容易性等の特徴から多くの分野で用いられて
きた。しかし、炭素系材料、特に黒鉛は、耐摩耗性に劣
り、離脱したカーボン粉により使用環境を汚染するとい
う問題を有している。また、黒鉛を治具として使用する
場合、相手の製品を汚すという問題の他に、酸化雰囲気
で５００℃を超える温度域において使用すると酸化によ
る消耗が激しくなる等の理由から、使用範囲が制限され
るという問題が存在する。

【０００３】炭素系材料のこれらの欠点を改良するた
め、種々の方法により表面を被覆し、耐摩耗性や耐酸化
性を付与する方法が提案されてきた。その中で、耐摩耗
性に優れる炭化ケイ素を化学蒸着法（ＣＶＤ）やコンバ
ージョン法により表面に付与する技術は特に有用であ
る。

【０００４】ＣＶＤによって炭素材料の表面に形成され
た被覆層は、緻密であるため、優れた耐酸化性を発揮す
る。しかし、ＣＶＤによって被覆層を形成する場合、基
材である炭素材料と炭化ケイ素膜との間には明確な界面
が存在するため、炭化ケイ素により近い熱膨張係数を有
する炭素基材を選定しなければ、熱サイクル、熱衝撃に
より炭化ケイ素の被覆層にクラックが発生したり、被覆
層の剥離が起こるようになる。

【０００５】コンバージョン法は、ＳｉやＳｉＯ等のケ
イ素源を炭素材料と反応させてその表面に炭化ケイ素を
生成させる方法である。コンバージョン法で得られた炭
化ケイ素膜は、表面から内部に向かって炭化ケイ素が減
少する一方で炭素材料の濃度が増加していくいわゆる傾
斜組成を有する層を介して炭素材料の母材上に形成され
ているため、クラックや剥離等の問題は起こりにくい。

【０００６】コンバージョン法によるＳｉＣ／Ｃ傾斜組
成層によって被覆された炭素材料およびその製造方法に
ついては、いくつかの提案がなされてきた。たとえば、
特開平１−２８６９８１号公報では、多孔質からなる炭
素材料好ましくは球状炭素粒子が互いに結合してなる多
孔状の炭素焼結体にケイ素を含浸反応させて、炭素材料
の一部を炭化ケイ素とすることを特徴とする傾斜機能材
料の製造方法が開示される。特開平３−１７７３８４号
公報には、炭素質材料に金属ケイ素を含浸せしめ、該金
属ケイ素と炭素材料とを反応せしめて炭化ケイ素に転換
せしめ、耐酸化性材料を製造する技術が開示される。同
公報は、炭素質材料として等方性黒鉛、炭素質繊維から
なるフェルト状物、球形状炭素材料等を具体的に挙げて
いるが、その好ましい物性として、嵩密度が１．５０ｇ
／ｃｍ²以下、および平均ポア半径が１．５μｍ以上で
あることを記載し、このような特定の物性を有する炭素
材料を使用することにより、Ｓｉとの反応が内部までよ
り完全にしかも容易に起こる結果、炭素材料が確実にＳ
ｉＣ化される旨記載する。

【０００７】特開平５−３１０４８７号公報は、黒鉛基
材の表面をＳｉ粉末と接触させながら不活性雰囲気中で
１４００℃以上の温度に加熱処理して基材面上に傾斜機
能組織のＳｉＣ被覆層を形成することを特徴とするＳｉ
Ｃ被覆黒鉛材料の製造方法を開示する。同公報に開示さ
れる技術において、Ｓｉ粉末は黒鉛基材の表面積１ｃｍ
²当り４．０〜７．０ｇの範囲で使用され、その実施例
では、黒鉛基材の表面から１ｍｍ以上の深さまでＳｉＣ
／Ｃ混在層を形成している。Ｓｉ粉末は、黒鉛に均一に
Ｓｉを含浸させるため用いられている。

【０００８】特開平７−２２３８８４号公報は、成形体
の表面から内部に向かって順に、ケイ素および炭化ケイ
素を主体とする第１層、ケイ素、炭化ケイ素および炭素
を主体とする第２層、炭化ケイ素および炭素を主体とす
る第３層ならびに炭素母相からなり、かつ、Ｓｉ成分の
含有率が成形体表面から内部に向かうに従って連続的に
低下するようにＳｉ成分が存在することを特徴とする自
己修復型耐酸化性被覆を有する炭素材料を開示する。同
公報に開示される３層構造の被覆のうち、第１層の厚さ
は０．１〜０．４ｍｍ程度、第２層の厚さは０．２〜２
ｍｍ程度、第３層の厚さは０．２〜３ｍｍ程度であり、
その実施例では、約１．９ｍｍの深さまでケイ素を拡散
させ、傾斜組成を有する被覆層を形成している。さらに
同公報は、用いられる炭素材料中の開気孔の気孔径は、
通常１〜２００μｍ程度の範囲内であればよく、１μｍ
未満の場合には、炭素表層にケイ素が十分に浸透しない
旨記載する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように被覆層を有
する炭素材料の用途が広がるにつれニーズも多様化して
きた。たとえば、ＩＣパッケージ等の製造用（ガラス封
着用、銀ろう付け用およびはんだ付け用等）の治具で
は、従来要求されてきた耐摩耗性および耐酸化性に加え
て、次のような品質上のニーズがある。

【００１０】（１）１００ｍｍ程度の呼び寸法に対し
±１／１００ｍｍ程度の寸法精度（２）加工すべき製品を構成する基材板と熱膨張率が
類似していること。

【００１１】（３）４００〜１０００℃の使用環境に
おいて耐酸化性が十分であること。（４）表面が緻密かつ平滑であり、使用時に製品を傷
つけることがないこと。

【００１２】上述した従来技術は、多孔質の炭素材料ま
たは黒鉛材料に緻密にあるいは深くＳｉを含浸させて高
温での耐熱性、耐熱衝撃性および耐摩耗性を付与しよう
としたものであるが、いずれの従来技術も、上述したニ
ーズのすべてを十分に満足するものではなかった。従来
の技術は、共通して、Ｓｉを十分にかつ相対的に深く含
浸せしめて被覆層を形成しようとするものであり、その
ため、あるものでは嵩密度１．５０ｇ／ｃｍ³以下およ
び平均ポア半径１．５μｍ以上の黒鉛基材を用い、ある
ものでは用いる炭素材料の気孔径を１μｍ以上とし、反
応により形成される表層部の深さも０．１ｍｍ〜１ｍｍ
程度と相対的に深い。このような従来技術では、得られ
る被覆材料の表面が平滑でなかったり、表面に気孔が残
ってしまう恐れがあった。また、これらの従来技術にお
いては、炭素材料上に被覆層を形成すると、材料の寸法
が比較的大きく変わってしまい、高い精度で寸法をコン
トロールすることが容易でなかった。

【００１３】本発明の目的は、クラックや剥離が発生し
にくい炭化ケイ素の被覆を有し、高温において優れた耐
酸化性を備え、さらに寸法精度の高い炭化ケイ素被覆炭
素材料を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明者は、コンバージョン法によって炭化ケ
イ素の被覆を形成すべき炭素材料自体に着目し、鋭意研
究を重ねた結果、炭素材料の気孔径と密度が、高い寸法
精度で緻密な被膜を形成する上において特に重要である
ことを見出した。そして、特定の平均開気孔径および密
度を有する炭素材料にケイ素を反応させることにより、
クラックや剥離の発生がなく、緻密な炭化ケイ素の表面
層と傾斜組成層を有する被覆が形成された、優れた耐酸
化性を有する炭素材料を得ることができ、本発明を完成
するに至った。

【００１５】すなわち本発明は、平均気孔径が０．０１
μｍ〜０．５μｍでかつ密度が１．８５ｇ／ｃｍ³〜
２．００ｇ／ｃｍ³の炭素材料からなる母材部と、母材
部を覆い、炭化ケイ素を主成分として含有し、炭化ケイ
素の濃度が表面から内部に向かって減少しており、かつ
最表面に実質的に気孔が存在しない、炭素材料とケイ素
との反応によって形成された表層部とからなることを特
徴とする炭化ケイ素被覆炭素材料を提供する。

【００１６】本発明による炭化ケイ素被覆炭素材料の表
層部において、ケイ素元素の含有量は、たとえばその表
面１ｃｍ²当り２．５ｍｇ〜１６ｍｇであることが好ま
しい。

【００１７】

【発明の実施の形態】一般に炭素材料、特に黒鉛は、多
孔質であり開気孔を有している。コンバージョン法で
は、これらの開気孔を通じてケイ素源が含浸または拡散
し、炭素と反応して炭化ケイ素が生成する。このとき、
炭素から炭化ケイ素への変換のために体積膨張が起こ
り、この現象によって開気孔径は反応が進むにつれて小
さくなっていく。このようなメカニズムにより、コンバ
ージョン法では、反応層における組成が傾斜的になり、
クラックや剥離が発生しにくい被覆が形成されるように
なる。

【００１８】一方、炭化ケイ素の生成反応において、表
面からの原子、イオンの拡散が律速段階であると考えら
れ、反応がある程度進行すると、これらの拡散が進ま
ず、反応が抑制されるようになる。反応が抑制された段
階において、開気孔は、その大きさに応じ、炭化ケイ素
の生成による体積膨張により閉じられるものと閉じられ
ないものとに分かれるようになる。コンバージョン法で
は、反応が抑制された段階で閉じられない開気孔が残留
し、これが、被膜に緻密性がないことおよび材料に十分
な耐酸化性が付与されないことの原因となっていた。

【００１９】本発明者は、この反応における開気孔の残
留の問題に対し、平均開気孔径０．０１〜０．５μｍ、
密度１．８５〜２．００ｇ／ｃｍ³の物性を有する炭素
基材が効果的であることを見出した。この範囲の物性を
有する黒鉛等の炭素基材上に、コンバージョン法により
炭化ケイ素と炭素の傾斜組成を有する層を形成すれば、
最表面には残留する開気孔がほとんどなく、表面が緻密
でかつ平滑な被覆を形成することができ、耐摩耗性に優
れかつ十分な耐酸化性を有する材料を得ることができ
た。後述する実施例で示すように、平均気孔径が０．５
μｍを超え、密度が１．８５ｇ／ｃｍ³を下回る炭素基
材に被覆を形成した場合、反応後に開気孔の残留が見ら
れ、十分な耐酸化性を有する材料を得ることができなか
った。一方、反応においてケイ素をある程度の深さまで
拡散させるには、平均開気孔径が０．０１μｍ以上で密
度が２．００ｇ／ｃｍ³以下の炭素基材を用いることが
望ましく、炭素基材にはある程度の開気孔の存在が必要
である。

【００２０】上述した従来技術では、炭化ケイ素を生成
させる反応過程において、十分な量のケイ素元素を炭素
材料において比較的深いところまで浸透させようとして
いたため、平均気孔径が１μｍを超える比較的大きな気
孔を有し、密度が比較的低い多孔性の炭素材料を用いる
ことが望ましいとされてきた。本発明者は、そのような
比較的大きな孔径を有する材料の使用が、一方で開気孔
の残留の問題につながり、十分な耐酸化性を有する材料
が得られない原因となっていると考えた。また本発明者
は、炭素基材の平均気孔径を１μｍ以下でより小さくし
ていくと、炭素基材において従来のように深いところま
でケイ素元素が浸透せず比較的薄い被覆が形成される一
方、そのような薄い被覆でも、表面が緻密でかつ平滑で
あり、開気孔が残留していなければ、耐摩耗性に優れか
つ十分な耐酸化性を有する材料が得られることを見出し
た。すなわち本発明では、平均気孔径が小さく密度が高
い炭素基材にコンバージョン法によって傾斜組成層を形
成することで、開気孔の残留の問題を解消し、望ましい
特性を有する材料を得るものである。

【００２１】また本発明者は、平均気孔径０．０１〜
０．５μｍ、密度１．８５〜２．００ｇ／ｃｍ³の炭素
基材にコンバージョン法によって被覆を形成することに
より、材料寸法の変化を極力抑えることができ、たとえ
ば反応の前後で材料の寸法変化率を±０．００１％以下
に抑えることができることを見出した。平均気孔径が
０．５μｍを上回り、密度が１．８５ｇ／ｃｍ³を下回
る炭素材料に被覆を形成した場合、反応の前後における
寸法変化率が相対的に大きくなり、より高い寸法精度で
材料を製造することが困難になってくる。寸法変化は、
高温において炭素材料が膨張した状態で、炭素から炭化
ケイ素が生成し体積膨張が起こることに起因すると考え
られるが、本発明では、平均気孔径が小さくかつ密度の
高い炭素材料上に被覆を形成することで、炭化ケイ素の
生成において過剰な体積膨張が生じることを抑制してい
る。

【００２２】図１に、本発明による炭化ケイ素被覆炭素
材料の一具体例についてその内部構造を模式的に示す。
図では、材料中の炭化ケイ素の分布をわかりやすくする
ため、炭化ケイ素粒子を強調して大きく描いている。炭
化ケイ素被覆炭素材料１０は、炭素材料の母材部１１
と、それを覆い、炭化ケイ素を主成分として含有する表
層部１２とからなる。表層部１２は、炭素材料の表面か
らケイ素源が拡散し炭化ケイ素を生成させる反応により
形成されたものであるため、母材部１１と表層部１２と
の境界はそれほどはっきりしたものではない。母材部１
１は、平均気孔径が０．０１〜０．５μｍでかつ密度が
１．８５〜２．００ｇ／ｃｍ³の炭素材料、たとえば黒
鉛から構成されるものである。表層部１２は、炭素材
料、たとえば黒鉛とケイ素源との反応により形成された
ものであり、ほとんど炭化ケイ素１５からなり緻密で表
面が平滑なＳｉＣ層１３と、内部に向かって炭化ケイ素
が減少する傾斜組成を有するＳｉＣ／Ｃ層１４を有する
ことができる。なお、表層部１２は、未反応のケイ素を
含有していてもよい。緻密で表面が平滑なＳｉＣ層１３
は、実質的に最表面において気孔を有さないものであ
る。この緻密で平滑な層により、十分な耐酸化性を材料
に付与することができる。また、傾斜組成を有する層に
より、ＳｉＣ層の剥離やクラックの発生が抑制される。
材料１０において、表面から、炭化ケイ素がほとんど存
在しなくなる部分までの深さを表層部の厚みとすると、
その厚みは、たとえば１０μｍ〜２００μｍとすること
ができる。

【００２３】本発明を構成する炭素材料、たとえば黒鉛
（人造黒鉛）には、自己焼結性を有するメソフェーズ系
原料（一元系の材料）を使用する方法によって製造され
たもの、およびコークスや黒鉛等のフィラーと、ピッチ
等のバインダの二元系原料を使用する方法によって製造
されたものを使用することができる。一元系材料を使用
する方法によって製造された黒鉛は、密度および平均気
孔直径の点で好ましい材料である。炭素材料の密度は、
たとえばＪＩＳＲ７２１２−１９７９に従って測定す
ることができる。すなわち、試験片を１０５〜１１０℃
の空気浴中で２時間保ち、これをデシケータ中で冷却し
て室温に達した後、直ちに質量を測り、再び空気浴中に
移し、１時間ごとに冷却して質量を測る。これを恒量に
達するまで繰返す。次に、試験片の各片の長さを４箇所
ずつ測り、それぞれ各片の平均寸法から体積を求める。
試験片の密度は、次の式によって計算し、小数点以下３
桁に丸める。そして２個の試験片の測定値の平均値を小
数点以下２桁に丸めて密度として示す。

【００２４】ｄ_b＝ｍ／ｖ（ｄ_b：密度，ｍ：乾燥試験片の重量（ｇ），ｖ：体積
（ｃｍ³））平均気孔径は、たとえば水銀圧入法に従って水銀ポロシ
メータにより測定することができる。すなわち、水銀に
よる印加圧力とその圧力で水銀が侵入し得る試料の最小
細孔径との間には、次のＷａｓｈｂｕｒｎの式が成立す
る。

【００２５】Ｐ・ｒ＝−２σｃｏｓθ（≒６３４５ｋｇ
ｆ／ｃｍ）（Ｐ：印加圧力（ｋｇｆ／ｃｍ²），ｒ：細胞半径（ｎ
ｍ），σ：水銀の表面張力（４８４ｄｙｎ／ｃｍ），
θ：水銀試料に対する接触角（１３０°））したがって、順次印加圧力を大きくしていけば、より小
さい細孔径を求めることができる。水銀ポロシメータに
おいてサンプルをセルに入れ、水銀を圧入すると、水銀
はサンプルの空孔に入り、この水銀量が測定される。圧
力を徐々に高め、試料の空孔中に水銀を侵入させると、
侵入水銀の容量はある値Ｖまで増加するようになる。こ
の最終的に侵入した水銀量（Ｖ）の半分（Ｖ／２）まで
気孔に水銀が侵入したときの圧力（Ｐ）を求め、このＰ
に対応する値として上式から平均気孔径を求めることが
できる。

【００２６】本発明の材料を製造するため、平均気孔径
０．０１〜０．５μｍ、密度１．８５〜２．００ｇ／ｃ
ｍ³の物性を有する黒鉛等の炭素材料を選択し、この表
面に被覆を形成する。用いる材料の表面は平滑であるこ
とが望ましく、可能であれば、表面が鏡面仕上げされた
炭素材料を用いることが望ましい。次に、炭素材料の表
面に高純度のシリコン等のケイ素源を供給し、アルゴン
等の不活性ガス中で１４５０〜２０００℃程度の温度に
おいて炭化ケイ素を生成させる反応を行なう。ケイ素源
の供給は、たとえば溶融ケイ素を炭素材料の表面に吹き
付け処理する方法、ケイ素の粉末を炭素材料の表面に付
着させ溶融させる方法等により行なうことができる。炭
素材料の表面１ｃｍ²当り２．５ｍｇ〜１６ｍｇのケイ
素を供給することが好ましい。この範囲の量のケイ素を
炭素と反応させれば、得られる材料の表層部において、
その表面１ｃｍ²当り２．５ｍｇ〜１６ｍｇのケイ素元
素が含有されるようになる。含有されるケイ素元素は、
かなりの部分が炭化ケイ素として、特に最表面ではほと
んどが炭化ケイ素として存在するようになるが、未反応
のケイ素として一部存在していてもよい。この範囲の量
のケイ素を供給することにより、ケイ素を適当な深さに
まで拡散させ、体積膨張による寸法変化を望ましい程度
にまで抑制しながら傾斜組成を有する被覆を形成するこ
とができる。反応の後得られた炭化ケイ素被覆を有する
材料の表面は平滑であり、研磨を行なわなくても製品と
して供し得るものである。また、反応の前後において、
寸法の変化率は０．００１％以下に抑えることができ
る。得られた材料の最表面には実質的に気孔が存在せ
ず、優れた耐摩耗性および耐酸化性をもたらすことので
きる被覆を有する材料が得られる。

【００２７】

【実施例】表１に示すような物性を有する黒鉛材をそれ
ぞれ用い、その表面に被覆を形成した。用いる黒鉛材の
寸法は、いずれも１０ｍｍ×１０ｍｍ×６０ｍｍであっ
た。密度１．９７ｇ／ｃｍ³、気孔率１５％および平均
気孔径０．０１μｍの黒鉛材を用いたものを実施例１と
し、密度１．８６ｇ／ｃｍ³、気孔率１４％および平均
気孔径０．５μｍの黒鉛材を用いたものを実施例２とし
た。また比較のために、表１に示すような３種類の物性
を有する黒鉛材をそれぞれ用い、比較例１、比較例２、
比較例３とした。それぞれの黒鉛材について、アルゴン
ガス中、１８００℃の温度で、黒鉛材に溶融ケイ素を吹
き付け、浸透および反応を起こさせた。炭素材料の表面
１ｃｍ²当りのシリコンの反応量は表１にそれぞれ示す
とおりであった。この反応処理により、ＳｉＣ／Ｃ傾斜
組成を有する被覆を備える炭素材料が得られた。

【００２８】図２は、得られた実施例１の試料の表面を
示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図３は、
得られた比較例２の試料の表面を示すＳＥＭ写真であ
る。図２に示すように、本発明に従う材料の表面は、緻
密な組織を有し、気孔が実質的に存在しないものであ
る。一方、平均細孔径が大きく密度の低い黒鉛材を用い
た比較例の材料では、表面に気孔が残存している。

【００２９】図４および図５は、実施例１で得られた試
料の断面について示すＳＥＭ写真および電子プローブマ
イクロアナリシス（ＥＰＭＡ）写真である。ＳＥＭ写真
において、白く写っている部分が存在する領域は、Ｓｉ
Ｃ／Ｃ傾斜組成層が形成されているところである。ＥＰ
ＭＡ写真においても同様であり、白い点がシリコン元素
の存在を示し、黒い点が基材の炭素を示しており、それ
ぞれの元素の分布をより明確に示している。これらの写
真から、約１０μｍの深さまでは、シリコン元素が比較
的多く存在し、すなわち反応により生成した炭化ケイ素
で占められ、さらに深くなっていくに従ってシリコン元
素が減少していき、すなわち生成した炭化ケイ素が減少
していき、傾斜組成を有する層が形成されていることが
わかる。

【００３０】表１に、黒鉛材の表面に傾斜組成層を形成
した後の得られた材料について表面を肉眼で観察した結
果を併せて示す。実施例のいずれもが良好な外観を呈し
ている一方で、比較例では表面の状態が望ましいもので
はなかった。また比較例３では、シリコン含浸時に表面
において剥離が起こり、以降の工程に進めなかった。

【００３１】実施例および比較例において得られた試料
に対し、大気中、１０００℃の温度で２４時間保持する
高温耐酸化性試験を行なった。試験後に各試料の重量を
測定し、元の重量と比較した。表２に、それぞれの試料
について測定した、元の重量に対する酸化後の重量比
（％）を示す。また、それぞれの試料について酸化試験
後の表面の状態を観察した。表２に示すように、実施例
１および２の試料では、酸化による減量はなく、表面も
緻密な状態を維持していた。これらの結果は、実施例の
試料が高温において優れた耐酸化性を有することを意味
している。一方、比較例では、酸化試験により減量が見
られ、表面の状態もポーラスな状態になった。なお、比
較例３では、シリコン含浸処理工程においてエッジ部が
剥離し次の工程に進めなかったため、酸化試験を行なわ
なかった。

【００３２】表３には、実施例および比較例における寸
法変化率および６００℃における熱膨張率のデータを示
す。寸法変化率は、シリコンを反応させる前すなわち被
覆を形成する前の黒鉛材の寸法に対する反応後の寸法の
変化を求め、次の式により変化の割合を算出したもので
ある。

【００３３】寸法変化率（％）＝（寸法の変化／初期寸
法（６０ｍｍ））×１００（％）表３に示すとおり、実施例１および２とも、比較例に対
して寸法変化率が小さく、本発明が高い寸法精度で製作
するのに都合のよいものであることがわかる。なお比較
例３は、剥離が生じたため十分な被覆が形成できなかっ
たものについてのデータである。また、得られた試料の
熱膨張率についても、実施例のものは本発明の用途にお
いて使用される代表的な基材であるアルミナの熱膨張率
に近く、本発明の材料が、アルミナ基材を用いてパッケ
ージ等を製作するための治具として利用しやすいもので
あることがわかる。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【発明の効果】以上示してきたように、本発明による材
料は、緻密でかつ平滑な表面を有し、最表面において実
質的に気孔を有さず、優れた耐摩耗性および耐酸化性を
備えるものである。さらに本発明の材料は、高い寸法精
度で製造することができるものである。このような特性
を有する本発明の材料は、ＩＣパッケージ等の製造用治
具により適したものであり、炭化ケイ素被覆炭素材料に
対して多様化してきたニーズに応えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う材料の一具体例についてその断面
構造を模式的に示す図である。

【図２】本発明による実施例１で得られた試料の表面組
織を示す写真である。

【図３】比較例で得られた試料の表面組織を示す写真で
ある。

【図４】本発明による実施例１で得られた試料の断面組
織を示す写真である。

【図５】本発明による実施例１で得られた試料の断面組
織を示す写真である。

【符号の説明】

１０炭化ケイ素被覆炭素材料１１母材部１２表層部１３ＳｉＣ層１４ＳｉＣ／Ｃ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井沢一大阪府貝塚市二色中町８番１住友大阪セメント株式会社新材料事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均気孔径が０．０１μｍ〜０．５μｍ
でかつ密度が１．８５ｇ／ｃｍ³〜２．００ｇ／ｃｍ³
の炭素材料からなる母材部と、前記母材部を覆い、炭化ケイ素を主成分として含有し、
前記炭化ケイ素の濃度が表面から内部に向かって減少し
ており、かつ最表面に実質的に気孔が存在しない、前記
炭素材料とケイ素との反応によって形成された表層部と
からなることを特徴とする、炭化ケイ素被覆炭素材料。
【請求項２】前記表層部において、その表面１ｃｍ²
当り２．５ｍｇ〜１６ｍｇのケイ素元素が存在すること
を特徴とする、請求項１に記載の炭化ケイ素被覆炭素材
料。