KR20110092275A - 탄소재의 제조방법 및 탄소재 - Google Patents

탄소재의 제조방법 및 탄소재 Download PDF

Info

Publication number
KR20110092275A
KR20110092275A KR1020117010954A KR20117010954A KR20110092275A KR 20110092275 A KR20110092275 A KR 20110092275A KR 1020117010954 A KR1020117010954 A KR 1020117010954A KR 20117010954 A KR20117010954 A KR 20117010954A KR 20110092275 A KR20110092275 A KR 20110092275A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon
metal
carbon material
powder
carbide layer
Prior art date
Application number
KR1020117010954A
Other languages
English (en)
Inventor
아키요시 다케다
Original Assignee
토요 탄소 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토요 탄소 가부시키가이샤 filed Critical 토요 탄소 가부시키가이샤
Publication of KR20110092275A publication Critical patent/KR20110092275A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12542—More than one such component
    • Y10T428/12549—Adjacent to each other

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

간단하고 용이하고, 밀착성이 좋은 금속 등의 층을 표면에 형성할 수 있는 표면 개질된 탄소재의 제조방법 및 표면 개질된 탄소재를 제공한다. 천이금속을 포함하는 금속 입자와 열분해성 할로겐화 수소 발생제를 포함하는 표면 개질제에 매립된 탄소 기재를 상기 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, 스테인레스 등의 천이 금속을 포함하는 금속입자, 및 염화 암모늄 등의 열분해성 할로겐화 수소 발생제가 포함된 분체(3)에 탄소 기재(2)를 묻히고, 흑연 도가니(6)와 같은 상기 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리한다.

Description

탄소재의 제조방법 및 탄소재 {METHOD FOR PRODUCING CARBON MATERIAL, AND CARBON MATERIAL}
본 발명은 표면 개질된 탄소재의 제조방법 및 개질된 탄소재에 관한 것이다.
탄소재는 경량인 동시에 화학적·열적 안정성이 우수하고, 비금속이면서 열 전도성 및 전기 전도성이 양호한 특성을 가지고 있다. 그렇지만, 탄소재에 금속 등의 탄소재와 다른 재질의 층을 형성하는 경우에는 탄소재와 다른 층 사이에 있어서 밀착성의 문제가 있었다.
이러한 밀착성을 개선하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 할로겐화 크롬 가스에서 탄소 기재를 처리함으로써 표면에 Cr23C6으로 이루어진 탄화크롬층을 마련하고, 그러한 탄화크롬층에 금속을 용사 피복하는 것이 기재되어 있다. 그러나 금속이 용사된 Cr23C6으로 이루어진 층을 형성하기 위하여는 매우 시간이 걸리고, 동시에 수소 가스 분위기 중에서 처리하는 것이 필수이거나, 감압하에서 처리하거나, 처리가 번잡하다는 문제가 있었다.
일본 특개평8-143384호 공보 일본 특개평8-143385호 공보
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 간이하게 밀착성이 양호한 금속 등의 층을 표면에 형성할 수 있는, 표면 개질된 탄소재의 제조 방법 및 표면 개질된 탄소재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 탄소재의 제조 방법 천이 금속을 포함한 금속 입자와 열분해성 할로겐화 수소 발생제를 포함한 표면 개질제에 매립된 탄소 기재를 상기 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 탄소 부재로는 흑연 도가니 등의 탄소로 이루어진 용기, 탄소 분말 등을 들 수 있다. 또한, 가열 처리시의 조건으로서는 상압으로 실시할 수 있다. 또한, 상기 천이 금속을 포함한 금속 입자로는 천이 금속 입자 또는 천이 금속을 포함한 합금 입자를 이용할 수 있지만, 특히, 스테인레스 등의 Cr를 포함한 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 Cr를 포함한 합금을 사용함으로써 Cr를 포함한 탄화 금속과 금속을 포함하는 탄화 금속층을 1회의 가열 처리로 형성할 수 있기 때문이다.
본 발명의 탄소재는 탄소 기재 상에 M2C 또는 M3C2(M:천이 금속 원소)를 포함하는 탄화 금속층을 가지고 상기 탄화 금속층 상에 금속 또는 합금층을 가지는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 M으로는 Cr이 바람직하고, 나아가 탄화 금속층에 포함되는 금속으로는 Cr,Fe,Ni 등의 천이 금속인 것이 바람직하다. 이러한 탄화 금속층의 두께로는 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이러한 탄소재는 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 의해 바람직하게 제조할 수 있다. 제조 방법에 있어서, 천이 금속을 포함한 금속가루로서 스테인레스 가루를 사용함으로써 탄소 기재에 Cr2C 또는 Cr3C2를 포함하고 Ni 및 Fe를 포함하는 탄화 금속층을 한번의 처리로 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 탄소재의 제조 방법에 의하면, 탄소재로 이루어진 용기, 탄소 분말 등의 탄소 부재를 사용함으로써, 처리 시간을 단축할 수 있고, 동시에 수소 가스의 공급을 필요로 하지 않게 할 수 있으며, 보다 간단하고 쉽게 탄소 기재를 표면 개질할 수 있다. 이에 의하여, 이후에 표면에 형성되는 금속 등의 층과의 밀착성을 향상시킴과 동시에, 탄소 기재보다 강도를 향상시킬 수 있다.
또, 감압을 필요로 하지 않고, 상압(대기압 중)에서 가열 처리할 수 있어 처리를 간단하고 쉽게 할 수 있다.
본 발명의 탄소재에 의하면, 이후에 표면에 형성되는 금속 등의 층과의 밀착성이 양호해지고 강도도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 이용되는 가열 장치의 일례를 나타내는 그림이다.
이하, 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
본 발명에서의 탄소재의 제조 방법에 의하면, 천이 금속을 포함한 금속 입자와 열분해성 할로겐화 수소 발생제 등을 포함한 표면 개질제(분체상)에 매립된 탄소 기재를 상기 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리한다.
본 발명에서의 탄소재의 제조 방법에 의하면, 간편하게 탄소 기재의 표면에 탄화 금속층을 형성할 수 있어 이후에 탄소재 상에 형성한 금속 등의 층과의 밀착성을 양호하게 할 수 있다. 이후에 탄소재 상에 금속층 등을 형성하는 방법으로는, 도금법, 용사법 등을 들 수 있고, 특히 밀착성의 향상하는 방법으로는 도금법이다.
본 발명의 탄소재의 제조 방법에 대해서는, 처리되어야 할 탄소 기재를 그 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리한다. 이러한 탄소 부재로는 흑연 도가니 등의 탄소로 이루어진 용기, 탄소 분말 등을 들 수 있다. 이와 같이, 탄소 부재와 함께 처리되어야 할 탄소 기재를 가열 처리함으로써, 단시간에 탄소 기재에 탄화 금속층을 형성할 수 있다. 이것은 탄소 부재를 이용하여 분체에 포함되는 천이 금속, 열분해성 할로겐화 수소 발생제 등의 재료를 효율적으로 탄소 기재의 표면 처리에 이용할 수 있어서, 필요한 열량을 낮출 수 있는 것이 가능하기 때문인 것으로 추측된다.
열처리의 시간은, 1시간 미만의 처리에서 탄소 기재에 탄화 금속층을 얼룩 없이 거의 균일하게 형성할 수 있다. 이러한 탄화 금속층은 30분 정도로 충분히 형성할 수 있다. 이 처리 시간은 탄화 금속층을 두껍게 할 필요가 있는 경우에는 보다 장시간, 예를 들어 1시간 이상 수행하여도 된다.
상기 가열 처리는 800℃ 이상, 1200℃ 이하로 실시하는 것이 바람직하다. 이 온도 범위 내에서 처리함으로써 효율적으로 탄소 기재를 처리할 수 있다. 또한, 온도가 너무 낮은 경우에는 탄화 금속층의 생성이 늦어질 가능성이 있고, 온도가 너무 높은 경우에는 가열 처리에 대해 반응하지 않았던 분체가 탄소 기재에 융착할 가능성이 있다.
또, 상기 가열 처리에 있어서, 상압으로 처리하는 것이 바람직하다. 상압으로 처리함에 의하여, 진공 펌프 등의 설비가 불필요하고 감압을 위한 시간이 불필요하므로, 처리가 간이하게 됨과 동시에 처리 시간이 단축된다. 또한, 감압하에서 처리해도 되지만, 열분해성 할로겐화 수소 발생제가 저온에서 급격하게 분해될 가능성이 있기 때문에, 할로겐화 수소를 효율적으로 반응시키는 것이 곤란해지고 분체가 비산할 가능성이 있다.
게다가 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 있어서, 수소 가스의 도입이 불필요하기 때문에, 안전성을 향상시킬 수 있고 용이하게 처리할 수 있다. 또한, 필요하다면, 질소 가스 등의 불활성 가스를 도입해도 된다.
이하, 본 발명에서 사용되는 각 부재에 대해서 설명한다.
상기 탄소 기재로는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 등방성 흑연재, 이방성 흑연재, 탄소 섬유재 등을 들 수 있다. 이러한 탄소 기재로는, 벌크 밀도가 1.4~2.1 g/cm3인 것이 바람직하고, 평균 기공 반경 10㎛ 이하, 기공율 40% 이하인 것이 바람직하다.
상기 열분해성 할로겐화 수소 발생제란 상온·상압에서는 고체상태를 유지하고, 가열에 의해 분해하여, 염화수소, 불화수소, 브롬화수소 등의 할로겐화 수소를 발생하는 것이다. 이 열분해성 할로겐화 수소 발생제의 열분해 온도로는 200℃ 이상의 온도인 것이 가열하기 전의 취급이 용이하고 바람직하다. 이러한 열분해성 할로겐화 수소 발생제로부터 발생한 할로겐화 수소는 가열 처리중에 천이 금속과 반응하여 할로겐화 금속 가스를 발생한다. 이러한 할로겐화 금속 가스에 의해 탄소 기재를 처리함으로써 탄소 기재의 표면에 탄화 금속층을 형성할 수 있다. 이와 같이 탄소 기재의 처리가 가스에 의하는 것이기 때문에, 탄소 기재에 구멍, 홈 등이 형성된 복잡한 형상인 경우에도 탄소 기재에 거의 균일하게 탄화 금속층을 형성할 수 있다.
이 열분해성 할로겐화 수소 발생제로는 입수하기 용이한 염화 암모늄이 바람직하다.
상기 천이 금속을 포함한 금속 입자로는, 천이 금속을 포함하고 있으면 되고, 예를 들어 천이 금속과 그 외의 금속과의 혼합가루 혹은 합금가루를 들 수 있다. 상기 천이 금속으로는 Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Zr,Nb,Mo,Ta 등을 들 수 있지만, 상기 할로겐화 수소와 반응하여 할로겐화 금속 가스를 발생하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그리고 발생한 할로겐화 금속 가스가 탄소 기재 표면의 탄소와 반응하여 금속 탄화물을 생성한다. 이러한 천이 금속으로는 반응성이 높은 Cr를 포함하는 것이 바람직하다. 금속 입자로는 Cr를 포함한 합금 분말이 바람직하고, 예를 들어 스테인레스 등을 들 수 있다.
특히 Cr, Ni 및 Fe를 포함한 합금인 스테인레스로 이루어진 금속 입자를 이용했을 경우에는, 탄소 기재의 표면에 탄화 크롬 및 Ni,Fe를 포함하는 층을 1회 가열 처리에 의해 형성할 수 있다.
특히, Cr, Ni 및 Fe를 포함한 합금인 스테인레스와 염화 암모늄을 포함한 분말을 이용하여 가열 처리하는 것이 취급의 용이함 및 비용 면에 있어서도 바람직하다.
상기 탄소 부재로는 예를 들어, 흑연 도가니 등의 탄소로 이루어진 용기, 탄소 분말 등을 들 수 있다.
탄소 부재를 이용하여 탄소 기재의 처리 시간을 단축할 수 있고 동시에, 수소 가스의 공급을 필요로 하지 않아서, 보다 간단하고 쉽게 탄소 기재를 표면 개질할 수 있다. 이것에 의해, 이후에 표면에 형성되는 금속 등의 층과의 밀착성을 향상시킴과 동시에, 탄소 기재의 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 감압을 필요로 하지 않고 상압(대기압중)에서 가열 처리할 수 있어 처리를 간단하고 쉽게 할 수 있다.
상기 탄소 부재로는 흑연 도가니를 이용하는 것이 바람직하다. 처리시에 흑연 도가니를 이용함에 의하여, 매립된 탄소 기재의 주위에 있어서의 기체의 흐름을 억제할 수 있고 탄소 기재의 표면에 얼룩 없이 균일하게 탄화 금속층을 형성할 수 있다. 또한, 분체로부터 발생한 가스를 흑연 도가니 내에 있는 정도로 머룰게 할 수 있기 때문에, 발생한 가스를 유효하게 이용할 수 있다. 이러한 흑연 도가니에는 뚜껑을 두는 것이 바람직하고, 이 두껑에 의해 탄소 기재의 주위에 있어서의 기체의 흐름을 보다 억제할 수 있다. 이 뚜껑으로는 흑연으로 제조된 것, 흑연으로 이루어진 시트 등을 들 수 있다. 또한, 용기 내에서 발생하는 기체를 배출하기 위해서 용기 또는 두껑에 환기통을 마련해 두는 것이 바람직하다. 또한, 흑연으로 이루어진 시트를 사용하는 경우에는 단지 가리는 것으로만 있기 때문에, 특히 환기통은 필요하지 않다.
탄소 부재로서 탄소 분말을 사용하는 경우에는 용기에 천이 금속을 포함한 금속 입자, 열분해성 할로겐화 수소 발생제 및 탄소 분말을 포함한 분체를 용기에 충전하고, 이 용기에 충전된 분체에 탄소 기재를 묻어 가열 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 이 탄소 부재로서 탄소 분말을 사용하는 경우에는 용기로서는 특별히 한정될 것은 없다. 그리고, 처리시 뚜껑을 둘 수 있다. 또는 흑연으로 이루어진 시트를 씌우는 등에 의하여 용기 내의 기체의 흐름을 억제하여도 된다. 또한, 용기로서 상기 흑연 도가니를 이용해도 된다.
상기에서 설명한 것처럼, 탄소 기재를 묻은 용기에는 직접 도입 가스를 불어오지 않게 하고 있다. 반대로, 수소 가스를 도입하여 처리하려고 하여도 흑연 도가니 등의 용기가 수소 가스의 방해가 되어, 효율적으로 수소 가스를 이용한 처리를 실시하는 것은 곤란하다.
다음에, 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 있어서의 가열 처리를 행하기 위한 가열 장치의 일 예에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다. 여기에서, 탄소 부재로서 흑연 도가니를 사용했을 경우에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 탄소재의 제조 방법으로 이용되는 가열 장치(본 가열 장치)는 가열 히터를 가지는 가열로(1)를 갖추고, 이 가열로(1) 내에 재치된 처리물을 가열 처리하게 되어 있다. 이 가열로(1)에는 흡기구(4) 및 배기구(5)가 설치되어 있다. 이 흡기구(5)에서는 경우에 따라 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 도입할 수 있게 되어 있다.
또한, 본 가열 장치에는 가열로(1) 내에 흑연 도가니(6)가 배치하게 되어 있다. 이 흑연 도가니(6)에는 분체(3, 표면 개질제)가 충전되어 있고, 이 충전된 분체(3)에 처리되는 탄소 기재(2)가 파묻혀 있고, 나아가 덮개(7)가 뚜껑이 되어 있다. 이 덮개(7)에는 환기통이 설치되고 있다. 이 분체(3)에는 열분해성 할로겐화 수소 발생제, 천이 금속을 포함한 금속가루(금속 입자)가 포함되어 있다. 또한, 이 분체(3)에는 반응에 관여하지 않는 알루미나 가루를 첨가해도 된다.
상기 도 1의 가열 장치에는, 탄소 부재로서의 흑연 도가니(6)에 분체(3)을 충전하고, 이 충전한 분체(3)에 탄소 기재(2)를 매설하고 뚜껑을 설치한다. 그리고, 이 흑연 도가니(6)을 가열 장치에 배치하고 가열한다. 이상의 구성에 의하여 본 발명의 탄소재의 제조 방법을 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 탄소재는 탄소 기재 상에 M2C 또는 M3C2(M:천이 금속 원소) 및 금속을 포함한 탄화 금속층을 가지며, 상기 탄화 금속층 상에 금속층을 가지고 있다. 상기 M으로는 Cr이 바람직하고, 탄화 금속층에 포함되는 금속으로는 Cr,Fe,Ni 등의 천이 금속 또는 이들의 합금인 것이 바람직하다. 이 탄화 금속층의 최대 두께 로는 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 탄화 금속층의 최소 두께로서는 0㎛를 초과하는 것이라면 본 발명의 작용 효과를 발휘할 수 있지만, 보다 충분한 작용 효과를 발휘시키기 위해서는 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하여 본 발명의 탄소재와 금속 부재를 접합할 때에 금속재로 이루어진 접합재를 이용한 접합이 용이하고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 탄화 금속층 상에 금속층을 적층함으로써, 탄소재를 금속 부재에 접합하는 것이 가능해진다. 이에 의하여, 금속 단체에서는 달성할 수 없었던 탄소재의 특성을 금속재에 부여하는 것이 가능해진다.
본 발명에서의 탄소재는 상기 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 의하여, 반응성이 다른 천이 금속을 이용하여 처리함으로써 제조할 수 있다. 천이 금속으로서 Cr를 포함하는 것이 Cr의 탄소와의 높은 반응성을 이용할 수 있어서, Cr2C를 포함하는 탄화 금속층을 가지는 탄소재를 용이하게 제조할 수 있기 때문에 바람직하다. 게다가 Cr2C, Fe,Ni를 포함한 탄화 금속층을 가지는 탄소재는 Cr, Fe, Ni을 포함하는 스테인레스와 같은 분말을 사용함에 의하여 1회의 처리로 용이하게 제조할 수 있고, 그 이후의 Ni 등의 도금층을 용이하게 형성할 수 있기 때문에 매우 바람직하다.
또, 도금층 등을 강고하게 형성할 수 있어서 알루미늄판 등의 금속판에 용이하게 접착제로 접착할 수 있어 방열판으로서 사용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 근거해 더욱 자세한 내용에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예1~5>
도 1에 나타내는 장치를 이용하여 흑연 도가니(토요 탄소 주식회사제, 제품번호 IG-11)에 스테인레스 가루(SUS314 분말), 염화 암모늄(NH4Cl), 알루미나 가루(Al2O3)로 이루어진 혼합 분체를 충전하고, 이 충전된 혼합 분체에, 폭 10mm×길이 60mm×두께 10 mm의 탄소 기재(냉간 등방압 가압 성형을 거친 치밀질 등방성 흑연; 벌크 밀도 1.8, 평균 기공 반경 5㎛, 기공율 20%)를 묻어, 뚜껑을 설치하고 가열로에 배치하여 가열 처리하였다. 가열시, 흡기구로부터 질소를 도입하고, 배기구로 자연 배기시켰다.
<비교예1~2>
흑연 도가니를 이용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 하였다. 흑연 도가니 대신에 자성 도가니를 용기로서 사용하여, 탄소 기재를 가열 처리하였다.
또한, 실시예 및 비교예에 있어서의 처리 조건에 대해서는 표 1에 나타내었다.

 도가니의 종류 처리온도(℃) 처리시간(min) 로내압력(Torr) 분체(wt%)
SUS분말 NH4Cl Al2O3
실시예 1 흑연
도가니		 800 30


760


81.2


18.3


0.5
실시예 2 1000 30
실시예 3 1200 30
실시예 4 1000 60
실시예 5 1000 180
비교예 1 자성
도가니		 800 30
비교예 2 800 120
상기 실시예 및 비교예에서 가열 처리되어 제조된 탄소재에 대하여 하기의 항목에 대해서 평가하고, 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
(1) 탄소 기재에 형성된 층 상태(상태)
제조된 탄소재에 대해서 육안으로 및 단면 SEM으로 관찰하여 평가하였다.
(2) 탄소 기재에 형성된 층의 분류(탄화 금속층)
제조된 탄소재에 대해서 주식회사 호리바 제작소제, EPMA 분석기:EMAX7000를 이용하여 진공 중에서 금속 분석을 실시하여 분류하였다.
(3) 탄소 기재에 형성된 층의 두께(두께)
제조된 탄소재 에 대해서 육안으로 및 단면 SEM로 관찰하여 평가하였다.
(4) 제조된 탄소재와 상기 탄소재에 형성된 금속층과의 밀착 강도(밀착 강도)
제조된 탄소재에 대해서 무전해 도금법에 의한 Ni도금층을 2㎛형성하고, 도금층의 밀착 강도를 JIS H 8666에 의거하여 측정하였다.
상태 탄화 금속층 두께
(㎛)		 밀착 강도
(Kgf/cm2)
실시예 1 탄소 기재 전면에 거의 균일하게 형성되어 있음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 1 150
실시예 2 탄소 기재 전면에 거의 균일하게 형성되어 있음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 6 150
실시예 3 탄소 기재 전면에 거의 균일하게 형성되어 있음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 8 150
실시예 4 탄소 기재 전면에 거의 균일하게 형성되어 있음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 6 -※1
실시예 5 탄소 기재 전면에 거의 균일하게 형성되어 있음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 8 -※1
비교예 1 탄소 기재 전면에는 형성하지 못하고, 얼룩이 발생하였음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 1 -※2
비교예 2 탄소 기재 전면에는 형성하지 못하고, 얼룩이 발생하였음 Cr2C
Fe-Ni 합금		 1 -※2
※1 실시예 4, 5에 있어서 밀착 강도는 측정하고 있지 않다.
※2 비교예 1, 2에 있어서 밀착 강도는 층이 형성되지 않고 측정이 불가능하였다.
상기의 결과와 같이, 탄소 부재를 사용하지 않는 경우에는 탄소 기재 전면에는 형성하지 못하고, 얼룩이 발생하고, 탄소 기재에 균일하게 탄화 금속층을 형성할 수 없었다. 또한, 본 발명의 탄소재의 제조 방법에 의해서 제조된 탄소재는 이후에 형성한 금속층과의 밀착성이 매우 높은 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르는 탄소재의 제조방법은 탄소기재를 분체에 묻어서 가열한다는 매우 간단하고 쉬운 처리만으로 탄소기재의 표면을 개질할 수 있다.
1 가열로
2 탄소 기재
3 분말
4 흡기구
5 배기구
6 흑연 도가니
7 덮개

Claims (9)

  1. 천이금속을 포함하는 금속 입자와 열분해성 할로겐화 수소 발생제를 포함하는 표면 개질제에 매립된 탄소 기재를 상기 탄소 기재 이외의 탄소 부재와 함께 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 부재는 탄소로 이루어진 용기이고, 상기 용기 내에 상기 표면 개질제에 매립된 상기 탄소 기재를 배치한 후, 이들을 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항이 있어서,
    상기 탄소 부재는 탄소 분말이고, 상기 탄소 분말과 천이금속을 포함하는 금속입자와 열분해성 할로겐화 수소 발생제를 포함하는 표면 개질제에 매립된 탄소 기재를 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 처리를 상압에서 실시하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 입자는 Cr을 포함하는 합금 입자이고, 탄소 기재의 표면에 Cr2C 또는 Cr3C2 및 금속을 포함하는 탄화 금속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열분해성 할로겐화 수소 발생제는 염화 암모늄인 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조방법.
  7. 탄소 기재 상에 M2C 또는 M3C2 (M: 천이 금속 원소) 및 금속을 포함하는 탄화 금속층을 가지며, 상기 탄화 금속층 상에 금속층을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄화 금속층의 두께는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 탄소재.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 탄화 금속층은 Cr2C 또는 Cr3C2을 포함하고, Ni 및 Fe을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소재.
KR1020117010954A 2008-12-08 2009-12-02 탄소재의 제조방법 및 탄소재 KR20110092275A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2008-312662 2008-12-08
JP2008312662A JP5415061B2 (ja) 2008-12-08 2008-12-08 炭素材の製造方法および炭素材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110092275A true KR20110092275A (ko) 2011-08-17

Family

ID=42242722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117010954A KR20110092275A (ko) 2008-12-08 2009-12-02 탄소재의 제조방법 및 탄소재

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9067834B2 (ko)
EP (1) EP2374776A4 (ko)
JP (1) JP5415061B2 (ko)
KR (1) KR20110092275A (ko)
CN (1) CN102216241B (ko)
TW (1) TWI500779B (ko)
WO (1) WO2010067734A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2516048B1 (en) 2009-12-24 2019-10-02 LG Innotek Co., Ltd. Heat treatment container for vacuum heat treatment apparatus
JP5670175B2 (ja) * 2010-12-27 2015-02-18 東洋炭素株式会社 冶具
JP2012171823A (ja) 2011-02-21 2012-09-10 Toyo Tanso Kk 炭素材料及びその製造方法
JP6273166B2 (ja) * 2014-05-19 2018-01-31 株式会社神戸製鋼所 炭素材料の製造方法
US10407769B2 (en) * 2016-03-18 2019-09-10 Goodrich Corporation Method and apparatus for decreasing the radial temperature gradient in CVI/CVD furnaces
CN113529040A (zh) * 2020-07-06 2021-10-22 深圳市海维通光电技术有限公司 一种碳材料表面处理的方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3151852A (en) * 1958-07-09 1964-10-06 Chrysler Corp Process for obtaining metal carbide coatings on base materials and metal carbide structures produced thereby
US3912827A (en) * 1973-11-13 1975-10-14 Toyota Chuo Kenkyusko Kk Method for forming a chromium carbide layer on the surface of an iron, ferrous alloy or cemented carbide article
US4256496A (en) * 1977-12-16 1981-03-17 Ontario Research Foundation Production of metal carbides in pure form
JPH0240636B2 (ja) * 1983-12-20 1990-09-12 Mitsubishi Pencil Co Tansokabutsuhenokinzokuhifukuhoho
AU570799B2 (en) * 1984-05-17 1988-03-24 Toyota Chuo Kenkyusho K.K. Vapour phase coating of carbide in fluidised bed
US5322824A (en) * 1993-05-27 1994-06-21 Chia Kai Y Electrically conductive high strength dense ceramic
JPH0859373A (ja) * 1994-08-25 1996-03-05 Akechi Ceramics Kk 炭素材料の酸化防止被覆方法
JP3081764B2 (ja) 1994-11-17 2000-08-28 トーカロ株式会社 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法
JP3081765B2 (ja) * 1994-11-17 2000-08-28 トーカロ株式会社 炭素部材およびその製造方法
US5855955A (en) * 1995-06-07 1999-01-05 Lanxide Technology Company L.P. Method for making self-supporting composite bodies
US5942204A (en) * 1997-03-31 1999-08-24 Omg Americas, Inc. Method to produce a transition metal carbide from a partially reduced transition metal compound
JP2004155598A (ja) * 2002-11-01 2004-06-03 Honda Motor Co Ltd 高温耐酸化性炭素質成形体及びその製造方法
US7163963B2 (en) * 2003-09-08 2007-01-16 Conocophillips Company Chemically and thermally stabilized alumina for Fischer-Tropsch catalysts
CN1745036A (zh) * 2003-12-05 2006-03-08 三菱重工业株式会社 碳材料和废气处理装置
JP2008137819A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Honda Motor Co Ltd Ｃ／ｃコンポジット材の製造方法及びｃ／ｃコンポジット材

Also Published As

Publication number Publication date
JP5415061B2 (ja) 2014-02-12
US20110244267A1 (en) 2011-10-06
EP2374776A1 (en) 2011-10-12
US9067834B2 (en) 2015-06-30
EP2374776A4 (en) 2016-04-06
CN102216241B (zh) 2014-09-10
TWI500779B (zh) 2015-09-21
TW201030156A (en) 2010-08-16
CN102216241A (zh) 2011-10-12
JP2010132518A (ja) 2010-06-17
WO2010067734A1 (ja) 2010-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110092275A (ko) 탄소재의 제조방법 및 탄소재
JP5082845B2 (ja) 高熱伝導性黒鉛粒子分散型複合体及びその製造方法
EP2208706B1 (en) Metal-coated carbon material and carbon-metal composite material using the same
US3160517A (en) Method of depositing metals and metallic compounds throughout the pores of a porous body
KR20050053629A (ko) 플라즈마처리 용기 내부재 및 그 제조방법
KR20080006624A (ko) 스퍼터 타깃과 ｘ-레이 애노드의 제조 또는 재처리를 위한코팅 공정
Paul et al. Formation and characterization of uniform SiC coating on 3-D graphite substrate using halide activated pack cementation method
EP2508477A1 (en) Production method for carbon material
CN104987134B (zh) 一种在陶瓷表面利用原位还原法制备镍涂层的方法
EP2679565A1 (en) Carbon material, and method for production thereof
JP5627089B2 (ja) 炭素材料及びその製造方法
JP3081764B2 (ja) 複合皮膜を有する炭素部材とその製造方法
JP5670175B2 (ja) 冶具
TWI476148B (zh) Carbon material and its manufacturing method
JPH0641615A (ja) アルミニウム焼結多孔質材の製造法
JPH0416575A (ja) 炭素繊維／炭素複合部材の製造方法
JPH02305965A (ja) 銅張基板の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application