JPS6272563A - 高温高圧用ホツトプレスモ−ルド - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高温高圧下で使用されろホットプレスモールド
。さらに詳しくいえば、セラミックス粉末などを最高１
７００℃という高温下で、しかも高圧下でホットプレス
するのに十分に耐えうる炭素−セラミックス複合材料で
構成されたホ・ソトプレスモールドに関するものである
。

〈従来の技術〉 −Ｓに、金属やセラミックス粉□末をホットプレスする
場合、目的のホットプレス条件（例えば、温度、加圧力
）に耐え得るモールドが必要である。

その材料としては、使用条件に応じて、金属材料、セラ
ミックス材料、炭素材料が用いられている。

しかしながら、従来使用されている金属材料の場合、加
工性や導電性などの利点があるものの、ホットプレスモ
ールドとして加圧下で使用する場合、塑性変形などから
ｔｏｏｏ℃程度が使用限界であり、それ以上の６２ＫＡ
用としては使用できない。

セラミックス材料の場合、金属材■に比へて、高温まで
使用可能であるが、それても高温強度の点から１５００
℃程度が使用限度であり、しかも、加工性や耐熱衝撃性
などの点で問題がある。また、ホットプレス形式が、モ
ールドと発熱体が兼用である高周波誘導加熱方式の場合
には、その材質も導電性のものに制約される。一方、炭
素材料の場合には、加工性が良く、耐熱性に優れ、不活
性雰囲気下では、２５００℃まで使用可能であるが、機
械的強度が低い為に、加圧力を大きく制約されている。

この様に１０００℃以上の高温高圧下での使用に適した
ホットプレスモールドは、これまでに見いだされていな
いのが実情であった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、前述の様な事情を鑑み、１０００〜１７００
℃といった高温下で、高圧用として十分に耐えるホット
プレスモールドを開発することを目的とするものである
。

〈問題を解決するための手段〉 本発明者らは、鋭意研究を重た結果、所定の炭素−セラ
ミックス複合材料を素材として用いろことにより、その
目的を達成しうろことを見い出し、この知見に基づいて
、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、コークスなどの炭素粉末にセラミ
ックス粉末１０〜５０容量％を配合し、焼結して得られ
た曲げ強度１０００ｋｇ　／　ｃｎ？以上を有する炭素
−セラミックス複合材料から成る高温高圧用ホットプレ
スモールドを提供するものである。

本発明の炭素−セラミックス複合材料に用いる炭素は、
複合材料に優れた耐熱衝撃性、化学的安定性、加工性、
導電性、高温強度を付与し、且つ複合材料を軽量化する
。一方、セラミックスは、優れた機械的強度、耐酸化性
を付与する。

本発明において、セラミックス粉末として、炭化ホウ素
のみ、または、炭化ホウ素とその他の炭化物、ホウ化物
を混合したものが用いられるが、特ニ、炭化物、ホウ化
物としては■、Ｖ、ＶＩ族に属する金属の炭化物及びホ
ウ化物が好適である。

この炭化ホウ素以外のセラミックスは１種のみ混合して
も、２種以上混合してもよく、その配合量は、炭化ホウ
素を含めたセラミックス量が炭素に対して１０〜５０容
量％の範囲である。このセラミックス配合量が、１０容
量％未満の場合には、曲げ強度、耐酸化性にほとんど改
善が見られず、５０容量％を越える場合には、＃４＃ｌ
衝撃性の低下や、機械加工性の低下などの問題が生じる
。本発明の高温高圧用ホットプレスモールドの素材とし
て用いる炭素−セラミックス複合材料は、コークスなど
の炭素にセラミックス材料を前記の範囲になるように配
合し、加圧焼結又は常圧焼結することによって得られる
。乙の場合、焼結温度は、通常１８００〜２３００℃の
範囲である。

本発明に用いる炭素−セラミックス複合材料は、かさ密
度が小さり、浸れｒ″、＃４酸化性および耐熱衝撃性を
有している。その上、実施例１に示すごとく、市販の高
強度黒鉛材料に比べても著しく高強度であり、かつ、市
販の高強度黒鉛材料と同様に高温になるほど曲げ強度は
増加する傾向にあるので、市販の高強度黒鉛材料製のモ
ールドの場合、４００ｋｇ　／　ｃｄ程度の加圧が限度
であるのに対し、炭素−セラミックス複合材料製のモー
ルドの場合、１０００ｋｇ　／　ｃｄ以上の加圧が可能
である。したがって、この素材を用いて得られたモール
ドは、１０００℃〜１７００℃といった高温での高圧用
ホットプレスモールドとして優れた性質を有している。

使用温度が１０００℃未満の場合には、金属材料製のも
のでも使用可能なので、重さや熱膨張などの点では優れ
ているものの使用可能温度や圧力の点では大きな優劣は
ない。また、１７００℃以上の場合には、最も耐熱性に
１量れた炭素−セラミックス複合材料でも塑性変形を起
こし、強度が低下するので高圧力下でモールドとしては
使用できなくなる。

本発明において、セラミックスとして炭化ホウ素の他に
他の炭化物またはホウ化物を添加した場合は、実施例１
および２に示すごとく、セラミックスが炭化ホウ素のみ
の場合に比べてより少ないセラミックス割合で高強度か
つ導電性に層れたホットプレスモールドを得ることがで
きる。

次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例　１ 仮焼ピッチコークス粉末に、３０容量％または５０容量
％の炭化ホウ素粉末を、または、３０容量％の炭化ホウ
素粉末と１０容量％の炭化ニオブ粉末を混合し、これを
２２００℃、２００ｋｇ　／　ｃＩＩＦの条件下で加圧
焼成して炭素−セラミックス複合材料を得た。この複合
材料の曲げ強度と温度との関係、電気比抵抗値と温度の
関係および３０℃〜１０００℃間の平均膨張係数を第１
表、第２表および第３表にそれれ示す。市販の高強度黒
鉛材料の同様の値も比の為に第１表、第２表および第３
表にそれぞれす。

示　　　　　　　　　　　第１表　炭素−ヤ、う７．ユ
複合柚。

第２表　炭素−セラミックス複合材料の第３表　炭素−
セラミックス複合材料の実施例　２ 実施例１と同じ方法により得られた炭素−セラミックス
複合材料および市販の黒鉛材料により、外径６０關、内
径２０ｍｍ、高さ３５ｍｍの円筒形の発熱体を作製し、
これを約３ＫＩＩｚの高周波電源を用いて、４０℃／　
ｍｉｎの速度で１８００℃まで昇温するに必要な電気量
を測定した結果を第４表に示す。

第４表　炭素−セラミックス複合材料を４０℃／ｍｉｎ
で１８００℃まで４偏するに必要な電気量＊　操作盤の
直流電圧電流により計算した値（発明の効果〉 本発明の炭素−セラミックス複合材料で作製されたホッ
トプレスモールドは、高温領域、特に金属材料製のもの
が使用できない１０００℃〜１７００℃の温度領域にお
いて、黒鉛材料製では加えることのできない高圧下で、
セラミックス粉末などの種々の粉末をホットプレスする
場合に、その特性を発揮するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コークスなどの炭素粉末にセラミックス粉末１０〜
   ５０容量％を配合し、焼結して得られる曲げ強度１００
   ０ｋｇ／ｃｍ＾２以上を有する炭素−セラミックス複合
   材料からなる高温高圧用ホットプレスモールド。 ２、セラミックス粉末が炭化ホウ素のみ、または炭化ホ
   ウ素とさらに炭化ニオブなどの炭化物、ホウ化ニオブな
   どのホウ化物の中から選ばれた１種以上である特許請求
   の範囲第１項記載の高温高圧用ホットプレスモールド。