JPS60127209A - 炭素部品の製造方法 - 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】 （イ）技術分野 この発明は複雑な形状、特に薄肉あるいは薄膜状の炭素
部品の効果的な製造方法に関するものである。

（ロ）技術背景 炭素材料はすぐれた耐熱性、化学的安定性、高温強度等
を有する導電性材料であるため、電極、電子部品、耐熱
材料、触媒担体等に広く使用されている。

そして最近では電子材料、電極材料として複雑な形状で
薄肉の部分の必要性が増大しつつある。

炭素材料は、通常炭素粉末をビッヂ、樹脂等で結合して
焼成するか、焼成可能な炭素粉末を圧縮成型してから焼
成するなどの方法で製造されている。

また高密度炭素月利を製造するには、焼成時に生じた微
細な空孔をビッヂ等の含浸や焼成を繰返すことが行なわ
れている。

従って複雑な形状の、特に薄肉部品を作ることは難しく
、現状は上記の方法から作られた材料素材を用いて機械
加工によって製造されているが、材料の歩留りが低く、
加工の途中で破損するという欠点も大きい。

（ハ）発明の開示 この発明は、従来技術による炭素部品の製造における上
記した種々の問題点を解消して複雑な形状、特に薄肉の
炭素部品を効率よく製造するための新規な方法を提供せ
んとするものである。

即ち、この発明は所望の形状の均一な厚さの炭素部品を
作るために、まず所望の形状の導電性基材を準備し、電
気泳動の原理を応用することにより、基材上に均一な炭
素粉体層を形成させることを骨子とするものである。

そしてこの電気泳動によるこの発明の方法によれば、粉
末をスラリー状にして多孔質基材上に脱水析出させる泥
漿鋳込成形法におけるような単なる物理的なスラリーの
付着ではなく、不可逆的に炭素粉体層を基材上に形成さ
せることができるの３− である。

以下この発明の方法について詳述する。

まず、この発明の方法は電気泳動にて基材上に炭素粉末
を沈着させるものであるから、基材としてはそれ自体導
電性を有するか、または表面に導電性処理を施したもの
を使用することが必要である。

そして粉体粒子を液体中で電気泳動させるためには、そ
れが液体中で荷電しなければならない。

炭素粉末粒子自体はイオン化しないので荷電する担体を
炭素粉末粒子に付着させて、担体の電気泳動によって炭
素粉末粒子をも同時に泳動させ、基材上に炭素粉体層を
形成させるものである。

この時に使用する担体としては、炭素粉末粒子に（ｔ　
Ｗし、かつ液体中で電離させ得るものであればよい。し
かし、電気泳動によって基材上に析出後、炭素粉末材料
の焼結を妨げるものは好ましくない。

そのような担体としては、通常の電着塗装に使用されて
いるポリカルボン酸系樹脂（アニオン系）４− ポリアミン系樹脂（カチオン系）などが使用できる。

この担体は炭素粉末粒子に対して一次バインダーとして
の機能を兼ねさせることができるが、担体中に別に一次
バインダー成分を添加してやってもよい。

この発明で原料粉末の主体となる炭素粉末は、十分に微
細化する必要があり、実用的には４０μｍ以下の粒径と
して用いることが好ましい。そして炭素粉末は単独であ
ってもよく、また焼結助剤としてホウ素化合物、例えば
酸化ホウ素、炭化ホウ素など、あるいは強度や耐酸化性
向上のためにセラミックス例えば炭化けい素や窒化けい
素などの粉末を混合して使用し、同時に沈着させること
ができる。

またこの発明の方法によれば、成分の異なる粉末粒子を
分散させた浴液を別個に用意し、これらの浴液にて段階
的に電着させることにより、成分の異なる層が積層した
沈着層を製造することも可能である。

また炭素粉末の沈着層は導電性を有するため、基材から
分離した状態で浴液中で通電し、さらに各種の沈着層を
積層せしめることが可能である。

このようにして基材上に沈着させた炭素−担体の沈着層
はその後洗浄、乾燥ののち基材から分離し、炭化焼成を
行なうのである。

担体として熱融着性あるいは熱硬化性の樹脂を用いる場
合には、洗浄乾燥後、加熱して樹脂を熱融着または熱硬
化させて、炭素−担体層の機械的強度を増大させ、基材
からの剥離、焼成等における取扱いを容易にすることが
できる。

また電気泳動沈着は、基材上の導電性の部分にのみ起る
から、基材の一部分を意図的に絶縁皮膜で覆っておけば
、その部分には炭素−担体の混線物は沈着しない。この
ことを利用して任意のパターンの絶縁皮膜を基材上に施
してパターン化された炭素−担体の混線物による沈着層
を作ることが可能である。

このようにして基材上に炭素−担体の混線物を沈着させ
たのち、基材を分離して、沈着物は炭化、焼成を行うこ
とはさきにのべたが、これをさらに詳しく説明すると、
基材−卜に炭素−担体の混練物を沈着させたのち、これ
を３００〜ｉ　ｏｏｏ℃に加熱して沈＠層中の担体成分
を分解もしくは揮散させる。

その後沈着層の焼結前に該沈着層を基材から分離し、次
いで１０００〜２０００℃の範囲で常圧または加圧の焼
結を行うのである。

なお基材の沈着層からの分離は上記した沈着層の焼結前
に限定されるものではなく、予め基材上に電着する沈着
層との密着性を妨げる離型剤等を塗っておき、最終焼結
にて焼結体としてから基材を分＠する方法でもよく、そ
れによって薄肉炭素部品を得ることができる。

また沈着物層と基材の分離除去方法としては、上述のよ
うに予め基材に離型処理を行っておいて機械的に分離す
る方法が簡単で好ましいが、このほか加熱により溶融、
分解、揮散させる方法、あるいは化学薬品にて溶解する
か、電気化学的に分離するなどの方法が可能であり、こ
れらは目的に応じて採用すればよい。例えば導電処理を
施した７− ワックス、溶融性樹脂、もしくは低融点の金属は加熱溶
融により除去でき、炭素材料、有機化合物等は加熱酸化
によって、また金属類は一般に酸処理等にて分離除去す
ることができる。

なお炭素粉末とともに用いる担体成分は、上述したよう
に沈着層中から分解もしくは揮散させるのであるから、
その分解残査のない物質あるいは残査が最終焼結体に悪
影響を与えない物質を選択使用することが好ましい。

また、この担体成分の分解、揮散を行う３００〜１００
０℃の加熱の際の雰囲気は空気、酸素、不活性ガス等を
任意に選択すればよい。

なお、基材と炭素−担体の沈着層を分離する際、製品形
状が立体的形状をしており、剥離によって基材から分離
することができない場合は、基材を金属で作り、化学薬
品で溶解する、ワックスに導電処理を施したものを基材
として使用し、熱により融解、揮散させて取除くなどの
方法により分離することができるのである。

以下実施例により詳細に説明する。

８− 実施例 自己焼結性を有するコークス粉末に炭化けい素粉末、炭
化はう素粉末を夫々５重量％配合し、これをさらに微粉
砕して平均粒径２μｍの炭素材料粉末を得た。

この粉末を担体としてのアクリルアマイド系樹脂とよく
混練したのち、これを浴液中に分散させた。

次に表面に導電性グリスを極くうすく塗布したステンレ
ス板を陰極とし、そのような処理のないステンレス板を
陽極として、これらを上記炭素材料粉末とアクリルアマ
イド系樹脂よりなる混線物を分散させた浴液中に浸漬し
、浴液を十分に撹拌混合しながら約１０分間、約２００
■の電圧を印加して陰極板上に約３００／１ｍ厚の混練
物層を形成さＵた。

その模この混練物層を形成したステンレス板をよく水洗
乾燥し、担体樹脂を１７０℃で２０分間焼付けて炭素皮
ＷＡ層としたのち、ステンレス基板を炭素皮Ｗ４層から
除去した。

かくして得られた炭素皮膜からなる薄板を５００℃で１
時間焼成して揮発分を取除いたのち、不活性ガス雰囲気
下徐々に温度を十げ２Ｏ００°Ｃまで昇温させて前記薄
板を焼結したところ、緻密で均一な薄板炭素材料が得ら
れた。

特許出願人　住友電気工業株式会社 代　理　人　弁理士　和　１）　昭 １１− ４４−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結可能な炭素または炭素を主体とした微粉末あ
   るいはこれに焼結助剤、結合剤等を混合した原料粉末に
   液体中にてイオン化し得る担体を混練付着ぜしめた後、
   これを液体中に分散させ、該液体中に浸漬した導電性基
   材と対向電極との間に直流電圧を印加して該導電性基材
   上に担体付着した原料粉末を沈着せしめ、得られた原料
   粉末と担体からなる沈着物から基材を除去したのち、加
   熱によって沈着物中の担体を炭化もしくは分解、揮発さ
   せ、その後焼成、焼結を行うことを特徴とする炭素部品
   の製造方法。
2. （２）基材上に電着した沈着物からの離型を容易にする
   ための離型処理を予め施した導電性基材を用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭素部品の製造
   方法。
3. （３）　基材の除去を加熱による溶融、分解、揮散にて
   行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭
   素部品の製造方法。
4. （４）基材の除去を化学的あるいは電気化学的処理によ
   る溶解、分解にて行うことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の炭素部品の製造方法。
5. （５）担体が液体中にてイオン化しうる水溶性または水
   分散性合成樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の炭素部品の製造方法。
6. （６）導電性基材としてその１部分を絶縁被覆したもの
   を用いて沈着物の形成を部分的に行い、所望の模様の沈
   着物層を得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の炭素部品の製造方法。 （刀　導電性基材上に沈着物層を形成させるに際し、沈
   着物層の導電性を維持しつつ、成分を段階的に変えた浴
   液を用いて電着を順次行い、層状に成分の異なる沈着物
   質を形成させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の炭素８（（品の製造方法。