JPS59213674A - 耐酸化性高強度炭素材 - Google Patents
耐酸化性高強度炭素材Info
- Publication number
- JPS59213674A JPS59213674A JP58083817A JP8381783A JPS59213674A JP S59213674 A JPS59213674 A JP S59213674A JP 58083817 A JP58083817 A JP 58083817A JP 8381783 A JP8381783 A JP 8381783A JP S59213674 A JPS59213674 A JP S59213674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon material
- powder
- oxidation
- silicon carbide
- strength carbon
- Prior art date
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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】
不発明は、耐酸化性の優れた高強度炭素材に関し、さら
に詳しくいえば、不発明は生コークスを主体とし、これ
に炭化ホウ素と炭化ケイ素を西己合した均一混合物を焼
結した耐酸化性高強度炭素材に関するものである。
に詳しくいえば、不発明は生コークスを主体とし、これ
に炭化ホウ素と炭化ケイ素を西己合した均一混合物を焼
結した耐酸化性高強度炭素材に関するものである。
炭素材は高温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、良４屯件
、低熱膨張性など多くの優れた特性を有する材料である
が、高い温度条件下で酸化されやずいという大きな欠点
がある。例えば炭素材を大気中で加熱すると、３００℃
付近から酸化され始め、６００℃以上で急速に酸化が進
行する。このため、炭素材は優、れた高温特性を有する
にもかかわらず、高温下での使用は非酸化雰囲気下に限
られ大気中では使用することができなかった。
、低熱膨張性など多くの優れた特性を有する材料である
が、高い温度条件下で酸化されやずいという大きな欠点
がある。例えば炭素材を大気中で加熱すると、３００℃
付近から酸化され始め、６００℃以上で急速に酸化が進
行する。このため、炭素材は優、れた高温特性を有する
にもかかわらず、高温下での使用は非酸化雰囲気下に限
られ大気中では使用することができなかった。
このような炭素材のもつ欠点を改良し、耐酸化性を向上
するために、これまでリン酸化合物を含浸させる方法、
ガラス皮膜形成成分を含浸させたりコーティングする方
法、炭素又は黒鉛に炭化ケイ素とケイ素鉄を配合するか
、あるいは炭化ケイ素とケイ酸を主体とするケイ酸質結
合剤を配合する方法などが提案されている。しかしなが
ら、リン酸化合物を含浸させる方法は、炭素材の酸化開
始温度をぜいぜい１００〜２００℃程度上昇させる方法
であり、抜本的な解決手段とはならない。まだガラス皮
膜形成成分を含浸又はコーティングすれば炭素材の耐酸
化性はかなり改善されるが、これは炭素材の表面に形成
されるガラス皮膜に依存するため、コーティングのむら
、皮膜の損傷や炭素材とガラス皮膜との熱膨張係数の差
に起因する剥離などにより酸化が局部的に進行するおそ
れがあり、安定した効果は期待できない。さらに、炭素
又は黒鉛に炭化ケイ素その他の結合剤を配合する方法で
は、かなり耐酸化性が改善されるとはいえ、まだその効
果は不十分であり、例えば空気中９００″Ｃにおいて５
時間加熱すると１０〜３０係の酸化消耗を生じる上に、
結合剤を使用するために、焼結体のち密化が妨げられ、
強度の低下を免れない。
するために、これまでリン酸化合物を含浸させる方法、
ガラス皮膜形成成分を含浸させたりコーティングする方
法、炭素又は黒鉛に炭化ケイ素とケイ素鉄を配合するか
、あるいは炭化ケイ素とケイ酸を主体とするケイ酸質結
合剤を配合する方法などが提案されている。しかしなが
ら、リン酸化合物を含浸させる方法は、炭素材の酸化開
始温度をぜいぜい１００〜２００℃程度上昇させる方法
であり、抜本的な解決手段とはならない。まだガラス皮
膜形成成分を含浸又はコーティングすれば炭素材の耐酸
化性はかなり改善されるが、これは炭素材の表面に形成
されるガラス皮膜に依存するため、コーティングのむら
、皮膜の損傷や炭素材とガラス皮膜との熱膨張係数の差
に起因する剥離などにより酸化が局部的に進行するおそ
れがあり、安定した効果は期待できない。さらに、炭素
又は黒鉛に炭化ケイ素その他の結合剤を配合する方法で
は、かなり耐酸化性が改善されるとはいえ、まだその効
果は不十分であり、例えば空気中９００″Ｃにおいて５
時間加熱すると１０〜３０係の酸化消耗を生じる上に、
結合剤を使用するために、焼結体のち密化が妨げられ、
強度の低下を免れない。
このように、これまで耐酸化性を根本的に改善ス粉末を
加えたものを加圧成形し焼結することにより炭素−セラ
ミノクス複合材を製造する方法を開発した（特開昭５６
−］４４００７５号公報。この方法に従えばコークスに
対し比較的多量の炭化ホウ素、炭化ケイ素又はアルミナ
を配合しゼ焼結することにより、高強度の接合材を得る
ことができるが、このものは高温での耐酸性化が低く、
例えば１０００℃で５時間加熱すると５係又はそれ以上
の酸化減量が認められる。
加えたものを加圧成形し焼結することにより炭素−セラ
ミノクス複合材を製造する方法を開発した（特開昭５６
−］４４００７５号公報。この方法に従えばコークスに
対し比較的多量の炭化ホウ素、炭化ケイ素又はアルミナ
を配合しゼ焼結することにより、高強度の接合材を得る
ことができるが、このものは高温での耐酸性化が低く、
例えば１０００℃で５時間加熱すると５係又はそれ以上
の酸化減量が認められる。
不発明者らは、このような事情に鑑み、耐酸化性の優れ
た炭素材を開発すべく鋭意研究を行い、先に、炭化ホウ
素粉末と炭化ケイ素粉末との重量比が１＝１ないし４：
１の範囲内にある混合物を生コークス１て、全配合物に
対して５〜５０容量係配合し焼結したものが、特に】０
００℃近辺の温度における耐酸化性Ｖこ著しく優れてい
ることを見出したが、このものはより高温の１４００’
″Ｃ近辺における耐酸化性については必ずしも満足しう
るものではなかった。
た炭素材を開発すべく鋭意研究を行い、先に、炭化ホウ
素粉末と炭化ケイ素粉末との重量比が１＝１ないし４：
１の範囲内にある混合物を生コークス１て、全配合物に
対して５〜５０容量係配合し焼結したものが、特に】０
００℃近辺の温度における耐酸化性Ｖこ著しく優れてい
ることを見出したが、このものはより高温の１４００’
″Ｃ近辺における耐酸化性については必ずしも満足しう
るものではなかった。
そこで、不発明者らは、さらに研究を重ねた結果、炭化
ホウ素と炭化ケイ素との特定の割合の混合物を生コーク
スに配合し焼結すれば、意外にも１４００”′Ｃ近辺の
高温において著しく耐酸化性が向上することを見出し、
この知見に基づいて不発明を完成するに至った。
ホウ素と炭化ケイ素との特定の割合の混合物を生コーク
スに配合し焼結すれば、意外にも１４００”′Ｃ近辺の
高温において著しく耐酸化性が向上することを見出し、
この知見に基づいて不発明を完成するに至った。
すなわち、不発明は、生コークス粉末を主体とし、これ
に炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末とを、該炭化ホウ素
粉末と炭化ケイ素粉末との割合が重量比で４９：５１な
いし２：９８になるように配汗した均一な粉末混合物の
焼結体から成る耐酸化性面強度炭素材を提供するもので
ある。
に炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末とを、該炭化ホウ素
粉末と炭化ケイ素粉末との割合が重量比で４９：５１な
いし２：９８になるように配汗した均一な粉末混合物の
焼結体から成る耐酸化性面強度炭素材を提供するもので
ある。
不発明で用いる生コークスは、６００″Ｃ以下の比較的
低温で製造された揮発分を有するコークスで、石油系、
石炭系又は樹脂系のいずれでもよいが、特に高強度の製
品を得る（（は４重量係以上の残留揮発分を含むの力す
了ましい。
低温で製造された揮発分を有するコークスで、石油系、
石炭系又は樹脂系のいずれでもよいが、特に高強度の製
品を得る（（は４重量係以上の残留揮発分を含むの力す
了ましい。
この生コークスに配合される炭化ホウ素粉末と炭化ケイ
素粉末は、両者の重量比が４９：５１ないし２：９８に
なるような割合て゛用いられる。この炭化ホウ素及び炭
化ケイ素の代りに焼結により結果的に炭化ホウ素や炭化
ケイ素に変換しうる物質例えば酸化ホウ素や酸化ケイ素
を用いることもできる。
素粉末は、両者の重量比が４９：５１ないし２：９８に
なるような割合て゛用いられる。この炭化ホウ素及び炭
化ケイ素の代りに焼結により結果的に炭化ホウ素や炭化
ケイ素に変換しうる物質例えば酸化ホウ素や酸化ケイ素
を用いることもできる。
炭化ケイ素の割合が前記の範囲より少ない場合は、特に
１４００°Ｃ近辺の高温における耐酸化性に劣り、寸だ
前記の範囲より多い場合は耐酸化性は極めて悪くなる。
１４００°Ｃ近辺の高温における耐酸化性に劣り、寸だ
前記の範囲より多い場合は耐酸化性は極めて悪くなる。
また、生コークス粉末と、炭化ホウ素粉末及び炭化ケイ
素粉末の混合物との配合比は、好ましく（は′６量比で
ｎｉ４渚が５０〜９５係、後者が５０〜５妬の範囲、重
量比で前者が６５〜９０係、後者が；−３５〜ｚｏ％の
範囲内で選ばれる。
素粉末の混合物との配合比は、好ましく（は′６量比で
ｎｉ４渚が５０〜９５係、後者が５０〜５妬の範囲、重
量比で前者が６５〜９０係、後者が；−３５〜ｚｏ％の
範囲内で選ばれる。
これらの成分は、体積平均粒径２５μｍ以下、好寸しく
は５μｍ以下の粉末として用いられる。
は５μｍ以下の粉末として用いられる。
不発明の耐酸化性高強度炭素材は、例えば生コークス粉
末に、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ累粉末の所定量を加え
、十分に摩砕処理することにより、粘結性、焼結性を発
生させたのち、成形し、不活性雰囲気中、１０００℃以
北の温度で焼結することにより製造することができる。
末に、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ累粉末の所定量を加え
、十分に摩砕処理することにより、粘結性、焼結性を発
生させたのち、成形し、不活性雰囲気中、１０００℃以
北の温度で焼結することにより製造することができる。
不発明は、気孔発生の原因となる結合剤などの添加物を
用いずに、摩砕により生じるメカノケミカル効果を利用
して焼結性を発生させるため、焼ｆｉＩｉ後の気孔率が
きわめて低く、しかも高い強度のものとなる。
用いずに、摩砕により生じるメカノケミカル効果を利用
して焼結性を発生させるため、焼ｆｉＩｉ後の気孔率が
きわめて低く、しかも高い強度のものとなる。
不発明の炭素Ａ２は、従来の人造黒鉛に近い電気比抵抗
を有し、かつ数倍ないし１０倍大きい強度を有している
。ま／と、一般の炭素材が８００”Ｃ１１時間で約６５
〜８５重量係、２時間で１００重ｉｉ、係の酸化消耗を
示すのに対し、不発明の炭素材は１４００℃、５時間で
３重量％以下の酸化消耗を示すにすぎない。
を有し、かつ数倍ないし１０倍大きい強度を有している
。ま／と、一般の炭素材が８００”Ｃ１１時間で約６５
〜８５重量係、２時間で１００重ｉｉ、係の酸化消耗を
示すのに対し、不発明の炭素材は１４００℃、５時間で
３重量％以下の酸化消耗を示すにすぎない。
不発明の炭素材が、特に１４００℃近辺の高温において
優れた耐酸化性を示す理由としては、酸化後焼結体表面
に形成される５ｉ０２−Ｂ２０３ガラス膜の粘度が、炭
化ホウ素が多い場合に形成されるガラス膜の粘度に比べ
て高く、１４００℃近辺の高温においては流下せずに均
一なガラス膜が維持され、寸だ炭化ホウ素の割合が多い
場合は、酸化により生成したＢ２０．やＨＢＯ２の揮散
が該温度で盛んになるためと考えられる。
優れた耐酸化性を示す理由としては、酸化後焼結体表面
に形成される５ｉ０２−Ｂ２０３ガラス膜の粘度が、炭
化ホウ素が多い場合に形成されるガラス膜の粘度に比べ
て高く、１４００℃近辺の高温においては流下せずに均
一なガラス膜が維持され、寸だ炭化ホウ素の割合が多い
場合は、酸化により生成したＢ２０．やＨＢＯ２の揮散
が該温度で盛んになるためと考えられる。
このよって、不発明の炭素材は、高強度、優れた耐酸化
性に加えて、炭素材本来の特徴である高温強度、耐熱衝
撃性、高熱伝導性、良導電性、低熱膨張性等の好せしい
特性を有するので、各種機械部品材料、窯業用材料、化
学工業用耐食材料、電気電子部品刊料として有用である
。
性に加えて、炭素材本来の特徴である高温強度、耐熱衝
撃性、高熱伝導性、良導電性、低熱膨張性等の好せしい
特性を有するので、各種機械部品材料、窯業用材料、化
学工業用耐食材料、電気電子部品刊料として有用である
。
次に実施例により不発明をさらに詳細に説明する。
実施例
約５００℃で製造した生石油コークス（揮発公約ｉｏｚ
量係）を振動ボールミルで１時間粉砕し、見掛は比重２
．３５Ｆ／ｃｒｌの粉末とした。
量係）を振動ボールミルで１時間粉砕し、見掛は比重２
．３５Ｆ／ｃｒｌの粉末とした。
このコークス粉末に、炭化ホウ素粉末（平均粒径１μｍ
）と炭化ケイ素粉末（平均粒径］μｍ）とを次表に示す
割合で７ＪＤえ、らいかい機で５時間摩砕混合した。こ
のよってして得られた平均粒径３μｍの６を金粉末を、
２ ｔ ／ ｃｒｌの圧力で成形したのち、不活性雰囲
気中、２０００ ”Ｃ；において１時間焼成し７λ。こ
のようにして得られた焼結体の物性を次表て示す。
）と炭化ケイ素粉末（平均粒径］μｍ）とを次表に示す
割合で７ＪＤえ、らいかい機で５時間摩砕混合した。こ
のよってして得られた平均粒径３μｍの６を金粉末を、
２ ｔ ／ ｃｒｌの圧力で成形したのち、不活性雰囲
気中、２０００ ”Ｃ；において１時間焼成し７λ。こ
のようにして得られた焼結体の物性を次表て示す。
得られた焼結体を７Ｘ７Ｘ５間の大きさに切り出し、あ
らかじめ１４００℃に加熱した内径３５ｗｎの電気ｐに
入れ、電気を２１１分の割合で導入しながら力ロ熱した
。５時間後試料を取り出し酸化減−；ｔ；を測定した。
らかじめ１４００℃に加熱した内径３５ｗｎの電気ｐに
入れ、電気を２１１分の割合で導入しながら力ロ熱した
。５時間後試料を取り出し酸化減−；ｔ；を測定した。
その結果、本発明の炭素材はいずれも酸化減蓋は３条以
下であり、優れた耐酸化性を示しだ。
下であり、優れた耐酸化性を示しだ。
なお、比１咬のために、炭化ホウ素と炭化ケイ素との重
量比が３＝２で、生コークス粉末の割合が８０及び７０
容量係の粉末混合をそれぞれ実施例と同様に焼結し、得
られた焼結体について７４００゛Ｃ１５時間の耐酸化性
試験を行ったところ、酸化減：Ｊｉはいずれも１５〜２
０係であった。
量比が３＝２で、生コークス粉末の割合が８０及び７０
容量係の粉末混合をそれぞれ実施例と同様に焼結し、得
られた焼結体について７４００゛Ｃ１５時間の耐酸化性
試験を行ったところ、酸化減：Ｊｉはいずれも１５〜２
０係であった。
＋Ｉｉ＝ ｆｌ’出願人 工業技術院長 川 １）裕
部（ほか１名） 復代理人 阿 形 明 手続補正書 昭和５８年１０月２０日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １事件の表示 昭和５８年特許願第８３８１７号 ２、発明の名称 面１酸化性高強度炭素材 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４）工業技術院長 用田裕部（ほか１名）４、指
定代理人 佐賀県馬手四市宿町字野々下８０７番地１工業技術院九
州工業技術試験所長 林 禎−５、復代理人 ６補正命令の日付 明細書の発明の詳細な説明の欄 ９、補正の内容 （１）明細書第５ページ最下行〜第６ページ第１行目の
「重量比で前者が６５〜９０％、後者が３５〜１０％の
範囲内で選ばれる。」を削除しまず。
部（ほか１名） 復代理人 阿 形 明 手続補正書 昭和５８年１０月２０日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １事件の表示 昭和５８年特許願第８３８１７号 ２、発明の名称 面１酸化性高強度炭素材 ３補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４）工業技術院長 用田裕部（ほか１名）４、指
定代理人 佐賀県馬手四市宿町字野々下８０７番地１工業技術院九
州工業技術試験所長 林 禎−５、復代理人 ６補正命令の日付 明細書の発明の詳細な説明の欄 ９、補正の内容 （１）明細書第５ページ最下行〜第６ページ第１行目の
「重量比で前者が６５〜９０％、後者が３５〜１０％の
範囲内で選ばれる。」を削除しまず。
（２） 同第１０ページ第３行目の「電気」を「空気
」に訂正します。
」に訂正します。
（３）同第１０ページ第１０行目の１粉末混合」をｌ−
粉末混合物」に訂正し捷す。
粉末混合物」に訂正し捷す。
手続補正書 ５ノ。
昭牙０５８年１２月２３日
特許庁長官若杉和夫 殿
１、事件の表示
昭和５８年特許願第８３８１７号
２発明の名称
面」酸化性高強度炭素材
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
東京都千代田区霞が関１丁目３番１号
（１１４）工業技術院長 用田裕部（ほか１名）４、指
定代理人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下８０７番地１工業技術院九州
工業技術試験所長 清水嘉重部５復代理人 東京都港、区新橋２丁目２番２号川志満・邦信ビル８階
６補正命令の１」付 自 発 ７、補正により増加する発明の数 ０ ８補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄補正の内
容 （ｊ）１υ１細佑第５ページ下より３行へ・第６ペーノ
第３行の１の混合物との・・・用いられる１、ｊを以１
；のとおり訂正します。
定代理人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下８０７番地１工業技術院九州
工業技術試験所長 清水嘉重部５復代理人 東京都港、区新橋２丁目２番２号川志満・邦信ビル８階
６補正命令の１」付 自 発 ７、補正により増加する発明の数 ０ ８補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄補正の内
容 （ｊ）１υ１細佑第５ページ下より３行へ・第６ペーノ
第３行の１の混合物との・・・用いられる１、ｊを以１
；のとおり訂正します。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 生コークス粉末を主体とし、これに炭化ホウ素粉末
と炭化ケイ素粉末とを、該炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素
粉末との割合が重量比で４９：５１ないし２：９８に／
よるように配合した均一な粉末混合物の焼結体からなる
耐酸化性高強度炭素材。 ２ 粉末混合物中の生コークス粉末の割合が５０〜９５
容量係である特許請求の範囲第１項記載の耐酸化性高強
度炭素材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083817A JPS59213674A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 耐酸化性高強度炭素材 |
| US06/571,188 US4518702A (en) | 1983-01-19 | 1984-01-16 | Silicon carbide-boron carbide carbonaceous body |
| EP84100500A EP0116316A1 (en) | 1983-01-19 | 1984-01-18 | Oxidation-resistant high-strength carbonaceous material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083817A JPS59213674A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 耐酸化性高強度炭素材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59213674A true JPS59213674A (ja) | 1984-12-03 |
| JPS6246508B2 JPS6246508B2 (ja) | 1987-10-02 |
Family
ID=13813231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58083817A Granted JPS59213674A (ja) | 1983-01-19 | 1983-05-13 | 耐酸化性高強度炭素材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59213674A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56140075A (en) * | 1980-03-31 | 1981-11-02 | Kogyo Gijutsuin | Manufacture of carbon-ceramics complex material |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP58083817A patent/JPS59213674A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56140075A (en) * | 1980-03-31 | 1981-11-02 | Kogyo Gijutsuin | Manufacture of carbon-ceramics complex material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6246508B2 (ja) | 1987-10-02 |
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