TW473463B - Carbon-silicon carbide composite - Google Patents

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TW473463B TW087104829A TW87104829A TW473463B TW 473463 B TW473463 B TW 473463B TW 087104829 A TW087104829 A TW 087104829A TW 87104829 A TW87104829 A TW 87104829A TW 473463 B TW473463 B TW 473463B
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Takashi Matsumoto
Masaaki Kawakami
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Toyo Tanso Co
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Description

473463
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 先行技術中，碳基材具有自己潤滑之優異耐磨損性，因 此，可被利用於連續鑄造用零件或轉動用零件等。 單體碳基材中，耐磨性之提昇有限。因此，爲求更良好 之碳基材耐磨性之表面處處技術被——提出。 如特開昭6 2 — 2 7 0 2 5 0號公報中公開有抑制連續 鑄造用零件之氧化消耗以提昇耐磨損性，而藉由C V D ( Ch emical vapor deposition)法或 CVR (Chemical vapor react ion)法使碳基材表面轉化爲碳化矽之方法。惟， C V D法易使碳化矽層剝落、C V R法卻缺乏碳化矽層之緊 密性，同時C V D法與C V R法均必須大型設備，因此，極 不實用。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 特開平8 — 1 2 4 7 4號公報中，公開有爲提高轉動封 止零件之耐磨損性，於碳基材表面塗佈樹脂與矽粉所混合之 生料，以1 5 0 0 °C以上進行熱處理後，將碳基材表面轉變 爲含碳化矽之碳化層之方法。惟，因高溫而使矽粉氣化，與 碳反應後成碳化矽，矽氣體不易滲入碳基材內部，導致未能 取得均勻之含碳化矽層。如連續鑄造用零件或轉動用零件等 必要之加工費、磨損費均不適用。 特開平7_ 1 4 4 9 8 2號公報中，公開有爲提昇耐熱 零件之耐酸性，而於碳基材表面塗佈樹脂與矽粉以及陶瓷之 混合生料後，以1 5 0 0°C以上之熱處理後，使碳基材表面 變換爲含碳化矽之碳層同時由矽與陶瓷及碳組成而取得形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4- 經濟部智祛財產局員工消費合作社印製 473463 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) 緊密表層之雙層結構之方法。惟，該表層厚度稍薄，因此， 亦必須付出連續鑄造用零件或轉動用零件等之加工費、磨損 費極不適用。 本發明之目的係爲提珙做爲碳基材表面之第i層者，形 成均勻深度之碳化矽含有之碳層後，可提昇更高之耐磨損性 之碳-碳化矽複合材料者。 本發明者爲完成該目的，而進f了精密碳討之結果發現， 利用矽（S i )及碳化硼（B 4 C )之生料，其竟有驚人之 深度滲入碳基材之能力，可形成均勻深度之碳化矽之碳層（ 以下稱SiC/C層），進而完成本發明。 本發明係由碳基材表面往內部滲入矽與碳化硼後，該矽 與該碳基材之碳相互反應後形成碳化矽（SiC)，該Si C沿著深度方向呈略均勻分散層，該層之厚度爲1 mm以上之S i C/C層做成表面第1層之碳一碳化矽複合 材料。又，於碳基材表面形成S i C/C層做爲第1層，該 層中之碳化矽混有硼化合物之碳-碳化矽複合材料。 圖面之簡單說明
圖1係代表實施例1〜3所使用之連續鑄造用塑模擠壓 模之槪略斜視圖。表1係代表試驗連續鏡造實驗之結果所示 之圖。圖4係碳基材之容積密度與表層部之 S i C / C層之深度相互關係曲線圖。表2係代表檢測 S i C/C層所形成深度之結杲示圖。圖5係代表分析 S i C/C層面結果之示圖》表3係代表S i C/C層中S 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -------·丨裝------訂-----®-線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 473463 A7 B7 五、發明説明（3) i C面積比率示圖。圖7係代表實施例4之S i C/C層形 成部中縱切面之顯微鏡照相圖。圖8係代表實施例5之S i C/C層形成部中之縱切面顯微鏡照相圖片。圖9係代表 施倒6之S i C / C層形成部之縱切之顯微鏡照相圖片。^ 4係代表轉動機能試驗器之試驗結果示圖。 c請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁〕 .裝. 訂 線 經濟部智祛財凌局肖工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -6 - 473463 A7 B7 五 發明説明（4) 經濟部智慈財產局員工消骨合作社印製
-------·—裝------訂-----#-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 473463
7 7 A B 五、發明説明（5) 表2
SiC層之形成深度（mm) (實施例） (比較例） (容積密度L77g/cm3) (平均細孔半徑1.5 # m ) (彎曲強度450kgf/cm2) (實施例4) 5.5 (比較例2) 2.8 (容積密度1.82g/cm3) (平均細孔半徑1.0# m ) (彎曲強度780kgf/cm2) (實施例5) 3.0 (比較例3) 0.5 (容積密度1.90g/cm3) (平均細孔半徑0.15/z m ) (彎曲強度950kgf/cm2) (實施例6) 1.0 (比較例4) 0 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 表3 圖中區分 成分 面積比率（％) 斜線部分 C 65 白色部分 SiC 35 -------^—裝------1T-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4現格（210X297公釐） -8- 473463
7 7 A B 經濟部智惡財產局工消費合作社印製 五、發明説明（6)
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝------訂-----線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨〇X297公釐） -9- 473463 經濟部智慧財1局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明（7) 以下更詳細說明本發明。 本發明之碳-碳化矽複合材料係於碳基材表面以形成S i C/C層做爲第1層之組成。 其中所使闱之碳基材係爲石墨材等方性石墨材等者。 用於連續鑄造用零件材料時，做爲基材者務必保持必要 之機械強度，爲使金屬充份冷卻凝固，該碳基材之容積密度 以1 . 70 (g/cm3)以上，平均細孔半徑爲 2.5 (em)以下、彎曲強度爲300 (kgf/cm2 )以上，熱傳導率爲50( kcal/ hrm°C )以上者爲宜。 用於轉動用零件時，做爲基材者爲保有必要之高度機械 強度，該碳基材之容積密度以1 . 77 (g/cm3)以上 ，平均細孔半徑爲1，5 ( /z m )以下，彎曲強度爲 450 (kg f/cm2)以上者爲宜。更佳者以該碳基材 之容積密度爲1 . 8 0g/cm3以上、平均細孔半徑爲 1 . 2/zm以下，彎曲強度爲700 (kgf/cm2)以 上者。此乃針對機械強度高之碳基材可確保含碳化矽之碳層 於可實用範圍之厚度。更且，更可提高做爲製品之耐氧化性 、不滲透性、機械強度、耐磨損性等特性。 另外，S i C/C層係沿著碳化矽之深度方向呈略均之 分散、具1mm以上之厚度者。碳化矽/碳之面積比率所示 之碳化矽比率係根據所求取耐磨損性而決定者，一般爲5 0 〜3 0%者。所謂略均勻之碳化矽深度方向之分散係指S i C / C層中表面附近碳化矽比率與內側附近之碳化矽比率之 比爲1/1〜0.9之範圍者謂之。若於該碳化矽化率之範 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 _線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 473463 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________^___五、發明説明（8) 圍內’深度1 m m下，加以後刮傷，或磨損後之消耗，仍有 充份發揮耐磨性能，而可確保s i C/C層。 以下說明形成該含碳化矽之碳層第1層之方法。 將分散於樹脂中之矽粉9 5〜5 0重量％與碳化硼粉5 〜5 0重量％之生料塗佈於該碳基材之表面上，壓力於1 ◦ T 〇 r r以下，較佳者爲2〜5 T 〇 r r之不活性氣體中， 進行以溶解該生料中之矽以上之溫度1 5 〇 〇 以上加熱之 後’形成該S i C/C層。亦即，該S i C/C層係由碳基 材之表面往內部滲入矽與碳化硼，該矽與該碳基材之碳相互 反應後形成碳化矽。碳化硼改善矽粉與碳基材之濕潤性、矽 則均勻滲入碳基材之內部底，該碳化矽深度方向呈略均勻分 散之1mm以上之S i C/C層做爲第1層形成之。 樹脂一般以造膜性高，且殘留碳率低之樹脂使用之。例 如：選自聚醯胺亞胺、聚乙烯醇、聚醯胺樹脂者爲特別理想 者。其中又以聚醯胺亞胺爲最理想，溶解於二甲基乙醯胺、 二甲基甲醯胺、二甲基亞碾、N甲基-2吡咯烷酮等之溶媒 後使用之。 此溶液之平均粒徑3 0〜5 0 之矽粉與平均粒徑爲 4〜2 Ο μ m之碳化硼粉相互混合分散後做成生料。於樹脂 中混合矽粉與碳化硼粉時，矽粉爲9 5〜5 0重量％時，碳 化硼粉爲5〜50重量％爲宜。 當碳化硼粉不足5重量％時，則混合碳化硼粉後效果減 少。具體而言，於高溫下真空爐內處理後’熔融s 1無法完 全滲透於石墨之氣孔中，冷卻後’於石墨表面呈金屬矽之固 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ，_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.
,tT 線 經濟部智慧財凌局SS工消費合作社印製 473463 A7 ______B7_____ 五、發明説明（9) 著狀態殘留之。同時，此固著物之去除極爲困難。反之，若 碳化硼粉至少含5重量％以上者，則熔融S i將深入滲透於 石墨氣孔中，促進與石墨之反應成碳化矽，形成深度之S i C / C層。亦即，本發明係明顯改善具碳化硼之矽粉與碳基 材間之濕潤性者，因碳化硼粉至少含有5重量％以上者，因 此可有效發揮原始功能，增加 SiC/C層之深度。 此時，石墨表面無金屬矽之殘留物，雖殘留些許所使用 樹脂之碳化物，碳化矽、碳化硼成份，而此卻極易去除，不 造成困擾。惟，碳化硼粉若大5 0重量％時，則相關碳化矽 化反應之矽絕對量減少，而造成無法形成可利用之深層含碳 化矽之碳層者。 將上述所調製之生料以刷塗、手塗、非處理物於生料中 浸漬之適當方法下塗佈部份碳基材或全部塗佈。相當於被塗 佈部份之碳基材表層部經由後述之乾燥至加熱一連串之處理 後轉化爲深度之含碳化矽之碳層。此後，藉由 3 0 0 °C下乾燥2小時後，散發溶媒後，樹脂完全硬化之。 再以1 OTo r r以下之不活化氣體中進行高溫處理。 呈溫速度約爲4 0 0°C/小時，達1 5 5 0〜1 6 0 CTC後 維持3 0分鐘。加熱方式無持別限定，只要適當方法即可。 藉由此操作，矽成份熔融後，通過樹脂之碳化層後深度渗人 碳基材之細孔內，與碳反應後成爲碳化矽化。 上述操作之1 0 T 〇 r r以下條件係以下述鑑定及實驗 結果所取得者。亦即，本發明者發現先行技術中，熱處堙後 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ 一 ~ -------丨裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473463 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 A7 B7___五、發明説明（1(ί 之碳-碳化矽複合材料表面中附著矽與樹脂之極硬碳化物之 殘留，而此附著物經分析後’証明含矽量極高之碳化物者。 此原因係熱處理中之氣壓爲2 0 T P r r、上位之S i成份 因此壓力過於氣化，且，下位矽成汾與更下位之矽成份均無 法順利滲入基材細孔，未能有效發揮功能下，矽成份高濃度 積蓄於樹脂之碳化層所致被推測之。 因此，本發明者採用少量留於樹脂碳化層之矽之方法， 同時爲改善樹脂之濕潤性而加入碳化硼，使碳基材全面或所 定部位之矽易滲入細孔內。進而成爲使停滯於碳基材之表層 部之多餘矽可氣化之條件。本發明者增加所占表層部之僅爲 矽氣化部份之碳化硼之相對比例，而提昇濕潤性，使矽之滲 透更易深入進行，而實現S i C/C層之增深化之考量，而 進行各種實驗。其結果，發現只要於1 0 T 〇 r r以下，更佳者爲2〜5 To r r之條件下進行熱處 理，則可深入形成S i C/C層於各種高強度用碳基材全體 或所定部位之表層部者。 另外，取得之碳-碳化矽複合材料因樹脂碳化物附著於 碳基材表面’而將此去除。且，爲改善濕潤性所使用之碳化 硼成爲碳化物分散於碳化砂後微量存在之。 以下說明所取得2碳-碳化矽複合材料之用途。碳基材 之第1層S i C / C層具有優異之耐磨損性與耐氧化性。因 此’此碳-碳化矽複合材料可用於易氧化消耗之連續鑄造用 零件。且’藉由S i C/C層之優異耐磨損性可用於容易磨 損之轉動用零件。如密封機械零件不僅可取得轉動特性，亦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X 297公釐) " -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 線 473463 A7 __ ___B7_____ 五、發明説明（d 可求取封閉特性時，於含轉動部之碳基材中浸漬樹脂或浸漬 金屬後，確保不滲透性。這當之S i C率，則S i C/C層 本身實質上不滲透性，因此於表面全體形成S i C/C層後 亦可確保不滲透性。 〔發明之最佳實施形態〕 以下以實施例及比較例進行本發明更詳細之說明，惟， 本發明並未僅限於該實施例。 首先，說明適用連續鑄造用零件之例。 (實施例1 ) 如圖1所示，碳基材1之容積密度爲1 . 77 g/cm3，平均細孔半徑爲1 . 8#m，彎曲強度爲 440kg f/cm2，熱傳導率爲 1 〇〇 kcal/hrm°C 口之等方性石墨（東洋碳（公司）製）以角型塑模擠壓模加 工之。另外，平均細孔半徑係藉由水銀壓入法揉其測定値（ 水銀）與試料之接觸角141 . 3°、最大壓力100 kgf/cm2時之累積氣孔容積之一半値）。又，做爲粘 合劑之聚醯胺亞胺樹脂係將溶於正-甲基- 2 -吡咯烷酮之 2 0重量％溶液做爲分散媒。矽粉（平均半徑4 0 μιη)與 碳化硼粉（平均粒度5 ym)以重量比8 0 : 2 0之比率混 合後，使混合分散於分散媒中後做成生料。 將此生料劑塗於碳基材1之溶液及鑄塊相接部份（圖1 之斜線部份）’於乾燥器中3 0 0 °C下使溶媒蒸發。更於3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部智慧財產局5S工消費合作社印奴 -14 - 經濟部智毪財產局員工消費合作社印製 473463 A7 B7 五、發明説明（id T 〇 r 1"之112氣下，置入誘導加熱爐內使昇溫至 160 °C，之後，保持30分鐘後，冷卻之後取出。 5 i C/C層3之厚度爲6mm。此後，將S i C/C層3 以硏磨劑硏磨至Ra=0 . 75/zm後，取得試驗用之連續 鑄造用塑模擠壓模。另外’ S i C/C層3之熱傳導率爲9 5kca l/hrm0C。 (實施例2 ) 使用容積密度爲1·82g/cm3，平均細孔半徑 1 . 7ym、彎曲強度500kgf/cm2，熱傳導率爲 6 0 k c a 1/h rmt：之等方性石墨（東洋碳（公司）製 )，與實施例1同法取得同樣形狀之碳-碳化矽複合材料。 S i C/C層3之厚度爲4mm者。之後，與實施例1同法 進行硏磨加工後，取得試驗用連續鑄造用塑模擠壓模。另外 ，S i C/C層3之熱傳導率爲6 0 kcal/hrm°C。 (實施例3 ) 使用容積密度爲1 . 9 0g/cm3、平均細孔半徑爲 2 . Ο/zm、彎曲強度爲5 50kgf/cm2、熱傳導率 爲120kca l/hrm°C之等方性石墨（東洋碳（公司 )製）、與實施例1同法取得相同形狀之碳-碳化矽複合材 料。S i C/C層3之厚度爲2mm。此後，與實施例1同 法進行硏磨加工後，取得試驗用之連續鑄造用塑模擠壓模。 另外，S i C/C層3之熱傳導率爲1 1 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -------·—装------訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 473463 Μ __Β7 ______ 五、發明説明（13) kca l/hrm°C。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (比較例1 ) 與實施例1相同材料，相同形狀之等方性石墨（東洋碳 (公司）製使用後，另外矽石粉與金屬矽粉以重量比爲：1 之比例混合後之1 0 0 0 g反應性氣體材料與之共同置入5 ◦ ^之反應容器中，2 0 〇 〇°C下進行1小時 CVR處理。石墨基材之表層部使全面深度至〇.5mm轉 爲碳化矽。之後，與實施例1同法進行硏磨加工，取得試驗 用之連續鑄造用塑模擠壓模。 利用該實施例1〜3及比較例1所取得之試驗用塑模擠 壓模後，進行連續鑄造實驗。銅鎳合金（C u 7 0 : N i 3 0 )做爲鑄造對象，試驗器以水平連續鑄造裝置。試 驗結果如圖2所示。 接著，說明轉動用零件之適用例。 (實施例4 ) 經濟部智恶財產局肖工消費合作社印製 以容積密度1 . 7 7 1 g / c m 3、平均細孔半徑 1 · 5vm、彎曲強度爲450kgf/cm2之等方性石 墨（東洋碳（公司）製）做爲碳基材加工成0 5 2 · 5/0 4 2 . 5之製品形狀。又，平均細孔半徑藉由水銀壓入法後 採取測定値（水銀與試料之接觸角1 4 1 · 3 ° 、最大壓力 1000kg/cm3時之累積氣孔容積之一半値）。又， 將做爲粘合劑之聚乙烯醇樹脂8 %水溶液做爲分散媒。矽粉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 缦濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473463 A7 ___B7_ 五、發明説明（14) (平均粒度4 Ο μιη)與碳化硼粉（平均粒度5 //m)以8 :2 0之重量比混合之，混合分散於分散媒後做成生料，將 此生料刷塗於碳基材之必要部份（轉動部份）之表面後，於 乾燥器中3 0 0 °C下使溶媒蒸發，更於3 Τ ο !· r之N 2氣 下，誘導加熱爐中以4小時使昇溫至 1600 °C後，維持30分鐘後，冷卻之後取出。之後，7 5 0°C，1 2 Okg/cm3之壓力下浸漬銻。 (實施例5 ) 以容積密度1.82g/cm3，平均細孔半徑1.0 /zm，彎曲強度7 8 0 k g f/cm2之等方性石墨（東洋 碳（公司）製）與實施例4同法將該石墨基材定部位（轉動 部位）轉化爲S i C / C層。之後，常溫下，2 0 k g/c m3之壓力下浸漬苯酚樹脂。 (實施例6 ) 以容積密度1 . 9 0g/cm3 ’平均細孔半徑爲 0 . 15#m，彎曲強度950kgf/cm2之等方性石 墨（東洋碳（公司）製）與該實施例同法將該石墨基材所定 部位（轉動部份）轉化爲S i c / C層。之後’常溫下、2 0 K g / c m2之壓力下浸漬苯酚樹脂。 (比較例2 ) 使用與實施例4同一材質，形狀之等方性石墨（東洋碳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） -17- -------—裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 473463 A7 ____B7_ 五、發明説明（彳@ (公司）製），不添加碳化硼粉同樣調成之生料者且於常壓 真空下，誘導加熱條件之外，同法將石墨基材之所定部位（ 轉動部部份）轉化成S i C / C層。之後，7 5 0 °C，1 2 0 k g / c m 2之壓力下浸漬銻。 (比較例3 ) 以與實施例5同一材質，形狀之等方性石墨（東洋碳（ 公司）製）及不添加碳化硼粉同樣調成之生料使用之，且於 真空下誘導加熱條件之外，同法將石墨基材之所定部位（轉 動部部份）轉化爲S i C/C層。之後，常溫2〇kg/c m2之壓力下，浸漬苯酚樹脂。 (比較例4 ) 與實施例6同一材質，形狀之等方性石墨（東洋碳（公 司）製）及不加碳化硼粉同法調製之生料使用之，常壓，真 空下，誘導加熱條件之外，同法將石墨基材之所定部位（轉 動部部份）轉化爲S i C/C層，惟S i C/C層完全未形 成。 該實施例4〜6及比較例2〜3取得之試料觀察其縱切 面及橫切面後，進行比較評定S i C/C層之形成深度及矽 化部份之成份組成。又，成份組成藉由顯微鏡照相及面分析 法（電腦之面像積算法）檢測之。更進行所有試料之轉動功 能試驗。 首先，S i C/C層之形成深度其調查結果如表2所示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 經濟部智慧財產局肖工消費合作社印" -18- 473463 A7 B7 經濟部智惡財凌局員工消費合作杜印製 五、發明説明（16) 0 以表2爲基準，所使用之碳化硼粉特性値與所取得之複 合材料S i C / C層之深度間之關係曲線圖如圖4所示。橫 軸代表容積密度及彎曲強度，縱軸代表s i C/C層之深度 。由圖4可証明，即使用使平均細孔半徑〇·15〜1.2 、彎曲強度7 00〜1〇〇〇 (kg f/cm2)之高強度 碳基材，該碳基材之轉動部份確實可形成實用所需之至少1 mm以上涂度之s i C/C層.，條件之不同下亦可形成3〜 4mm之深度之S i C層。 先行技術成品中則未能形成如上述特性範圍之高強度碳 基材上之1 m m以上之S i C / C層者。本發明成品中，則 可確實形成至少1mm以上之S i C/C層者。且，做爲高 強度碳基材者所使用之容積密度1.77( g/cm3)、平均細孔半徑1 . 5 (gm)、彎曲強度 450 (kgf/cm2)者時，先行技術成品之 S 1 C / C層深度爲2 · 8 m m，而本發明成品則s i C層 形成深度爲5 . 5 m m者。例如，當本發明轉動特性與先行 技術成品相同時，則本發明成品將有先行技術成品之2倍以 上壽命。 面分析以實施例6做爲代表例進行之，首先前處理係將 試料之碳化砂化處理部份埋入MMA (甲基丙燦酸甲醋）後 硬化之’硏磨所觀察之面，更於該硏磨表面進行碳蒸鍍。測 定條件以加速電壓2 0 K V，試料電流〇 . 6 η A，測定時 間定爲2 0 〇 s e c ’裝置則使用EMAX — {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝' 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -19- 473463 經濟部智慧財4局S工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（17) 2700 (堀場製）。Si之面分析照片如圖5所示。圖5 中白色部份爲S i C質之部份、斜線部份爲碳質部份。表3 代表碳化矽/碳面積比率。 更針對實施例4，實施例5及實施例6分別之 S i C / C層形成部之縱切面之顯微鏡照片於圖7、圖8、 及圖9示之。 表1〜3，圖4、5、7、8、9証明以下事實。亦即 ，即使使用容積密度爲1 . 9 g/cm3、平均細孔半徑爲 0 . 1 5 者之先行技術中所無法形成S i C/C層之機 械強度極高之碳基材則仍可確實形成實用深度（至少1mm 以上）之S 1 C/C層於全面或所定部位（轉動部位）。另 外，使用同一碳基材，藉由本發明方法亦可形成非常深（至 少2倍以上）者，同時，可確實於深度方向形成均質成份之 組成（S i C/C層組成）。特別是由圖7〜圖9之縱切面 顯微鏡照片可理解其事實。 以下，有關實施例4〜6及比較例2〜4分別試料所形 成之中空圓筒體（外徑5 2 - 5mm0x內徑4 2 · 5mm 高度2 6mm)後，上側以不滲透化處理浸漬苯酚樹脂 之後，同條件之轉動性能試驗器比較評定其轉動功能》 ① 試驗機使用機械密封用試驗機 ② 流體壓力 l〇kgf/cm2 ③ 流體 水 ④ 旋轉數 3600r._m ⑤ 相手材 S i C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ '~~~'~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 線 473463 經濟部智慈財產局員工消費合作社印奴 A7 B7_五、發明説明（d ⑧試驗時間 1 0 〇 h r ⑦ 流體溫度 R T〜3 0 °C ⑧ 試驗品尺寸 052·5/42·5χ 2 6 · Omm ⑨ Balance比 1 . 2 2 試驗結果如表4所示。由表4可証明，實施例4〜6之 試料比比較例2〜4更可長時間有效維持良好之轉動特性。 將中空圓筒零件之端或全面依本發明方法比較裝置砂比 處理之密封機械零件之實機運轉結果與裝置先行技術型之密 封機械零件之實機運轉結果，前者較具可長時間維持良好之 轉動封止特性者。另外，中空圓筒體之內周面同樣矽化處理 後形成之拉力軸受零件及徑向軸受零件裝置後之實機運轉結 果比起先行技術之裝置軸受零件之實機運轉更具長時間維持 良好之轉動特性者。 〔產業上可利用性〕 本發明之碳-碳化矽複合材料係由上述組成者’因此， 於塑模擠壓模等之連續鑄造用零件、機械密封零件、軸受、 旋轉軸、活塞圓筒內壁、活塞圏、拉力板、活門轉動部組成 零件、閥等之轉動用零件中，可發揮優異之耐磨損性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 -

Claims (1)

  1. 473463
    申請專利範圍 90. 1 . 一種碳-碳化矽複合材料，其特徵係碳化矽沿深度 方向呈略均勻分散層’該層厚度爲1 mm以上含碳化矽之碳 層形成做爲碳基材表面之第1層。 2 . —種碳-碳化矽複合材料，其特徵係由碳基材表面 往內部使滲入矽與碳化矽’該矽與該碳基材之碳相互反應後 形成碳化砂，沿該碳化砍之深度方向呈略均勻之分散層者、 該層之厚度爲1 mm以上之含碳化矽之碳層做爲表面第1層 者。 3 ·如申I靑專利範圍桌2項之碳-碳化政複合材料，， 其中，將分散於樹脂之矽粉9 5〜5 0重量％與碳化硼粉末 5〜5 0重量％之生料塗佈於該碳基材表面，藉由溶解該生 料中矽之溫度以上進行加熱後，形成該含碳化矽之層。 4 .如申請專利範圍第3項之碳-碳化矽複合材料，其 中’該加熱於壓力lOTorr以下之不活性氣體下進行之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 5 · —種碳-碳化矽複合材料，其特徵係於碳基材表面 形成做爲第1層之含碳化矽之碳層，該層中之碳化矽混有.硼 化合物者。 6.如申請專利範圍第1、 2、 5項中任一項之2碳一 碳化矽複合材料，其中，該碳基材之特性係容積密度爲1 . 70 (g/cm3)以上、平均細孔半徑爲2 · 5 ( /2111)以下、彎曲強度爲3 00 (1?：运[/<：1112)以上、 熱傳導率爲5 0 (kca l/hrm°C)以上者’被利用於 連續鑄造用零件者。 線 本紙張尺度逍用中國β家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐 22- 473463 A8 B8 C8 D8 六'申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1、 2、 5項中任一項之碳一碳 化砂複合材料’其中該碳基材之特性係容積密度爲 1 . 77 (g/cm3)以上、平均細孔半徑爲1 . 5 ( # m )以下’彎曲強度爲4 5 〇 ( k g f 〇 m 2 )以上者 ’被利用於轉動用零件者。 8. 如申請專利範圍第1、 2、 5項中任一項之碳—碳 化砍複合材料，其中’該碳基材特性係容積密度爲 1 . 80 (g/cm3)以下，平均細孔半徑爲1 . )以下’彎曲強度爲7〇〇 (kgf/cm2)以上者，被 利用於轉動用零件者。 9. 如申請專利範圍第1、 2、 5項中任一項之碳—碳 化砂複合材料，其中’於該碳基材及該含碳化矽之碳層中金 屬或樹脂被浸漬之，用於機械密封零件者。 10_如申請專利範圍第1、 2、 5項中任一項之碳一 碳化砂複合材料，其中’於該碳基材之全體形成該碳化矽含 有碳層’該碳化矽含有碳層之氣體滲透率爲1 〇-5〜1 〇-& cm2/s者，被利用於機械密封零件者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逍用十國國家揉準（CNS)八4規格（210><297公釐）
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