JPS61247661A - 耐酸化性高強度炭素材料 - Google Patents
耐酸化性高強度炭素材料Info
- Publication number
- JPS61247661A JPS61247661A JP60089853A JP8985385A JPS61247661A JP S61247661 A JPS61247661 A JP S61247661A JP 60089853 A JP60089853 A JP 60089853A JP 8985385 A JP8985385 A JP 8985385A JP S61247661 A JPS61247661 A JP S61247661A
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- oxidation
- silicon carbide
- boron carbide
- carbon material
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- Pending
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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】
〈産業」−の利用分野〉
本発明は、耐酸化性に１費れると共に高強度を有し、各
種機械部品材料、窯業用材料、化学工業用材料、電気電
子部品材料として幅広い用途を有する炭素系材料に関す
るものである。
種機械部品材料、窯業用材料、化学工業用材料、電気電
子部品材料として幅広い用途を有する炭素系材料に関す
るものである。
〈従来の技術〉
炭素系材料は、高温強度、耐熱衝撃性、高熱伝導性、良
導電性、低熱膨張性等多くの侵ｔ′ｌｔ、：特性を有す
る材料であるが、高ン晶域で醇化され易いという欠点が
ある。例えば炭素系材料を大気中て加熱すると３００℃
付近から酸化が起乙！Ｊ 、ｆｉ００℃以１になるとそ
の酸化１，１菩１７＜進行−４乙の−Ｃあろ３．その為
に炭素系材料を＋ｌ’Ｎ記載で使用−４ろ場合にはＪ１
酔化性雰囲気と１７なければならず、使用１″−Ｃ大き
な制約があ−） ｊ、７ 。
導電性、低熱膨張性等多くの侵ｔ′ｌｔ、：特性を有す
る材料であるが、高ン晶域で醇化され易いという欠点が
ある。例えば炭素系材料を大気中て加熱すると３００℃
付近から酸化が起乙！Ｊ 、ｆｉ００℃以１になるとそ
の酸化１，１菩１７＜進行−４乙の−Ｃあろ３．その為
に炭素系材料を＋ｌ’Ｎ記載で使用−４ろ場合にはＪ１
酔化性雰囲気と１７なければならず、使用１″−Ｃ大き
な制約があ−） ｊ、７ 。
この炭素系材ネ１の欠点である高１品て酸化さ第１易い
特性を改善する為に、未発明各等は特開昭５９１３１５
７ｆｉ号公報及び特開昭５９２１３１’ｔ７４′１！７
公報て示さｉ］る様な炭素 セラミック複合キイを開発
しｔ：５．乙の両公報にて示される材料は、牛：ｌ−ク
ス粉末を「体とし、こねに炭化ホウ素粉末と炭化ゲイ素
粉末とを配合しｔコ粉末混合物の焼結体であり、この様
な材料に、Ｌれば炭素系材料の高温酸化が相゛１１抑制
される事を確認ｉノた。
特性を改善する為に、未発明各等は特開昭５９１３１５
７ｆｉ号公報及び特開昭５９２１３１’ｔ７４′１！７
公報て示さｉ］る様な炭素 セラミック複合キイを開発
しｔ：５．乙の両公報にて示される材料は、牛：ｌ−ク
ス粉末を「体とし、こねに炭化ホウ素粉末と炭化ゲイ素
粉末とを配合しｔコ粉末混合物の焼結体であり、この様
な材料に、Ｌれば炭素系材料の高温酸化が相゛１１抑制
される事を確認ｉノた。
〈発明が解決し、Ｌうとする問題点〉
本発明では１述の特開昭５（Ｌ−１３１５７６号公報で
示される生コークスに炭化ホウ素と炭化ケイ素を配合し
ｌコ屁合物から得た焼結体、更にはその炭化ホウ素と炭
化ノｒイ素との配合割合を特定の値どなした特開昭５９
−２１３Ｆｉ７Ｈ：）公報に示さオ］る焼結体のｌｌ′
に高域での耐酸化性を更に高めようとするものである。
示される生コークスに炭化ホウ素と炭化ケイ素を配合し
ｌコ屁合物から得た焼結体、更にはその炭化ホウ素と炭
化ノｒイ素との配合割合を特定の値どなした特開昭５９
−２１３Ｆｉ７Ｈ：）公報に示さオ］る焼結体のｌｌ′
に高域での耐酸化性を更に高めようとするものである。
〈問題点を解決する為の手段〉
本発明では、先に示した本発明者等の開発に係る生コー
クス−炭化ホウ素−炭化ケイ素に対し、第４成分として
炭化ホウ素以外のポウ化物セラミックスを添加配合する
ものであり、その要旨は炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉
末との合計量が５〜５０容量％、残部が生コークス粉末
からなる基本成分の中の、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素
粉末との合計量の１〜２０重景％をホウ化物セラミック
スで置換せしめた粉末混合物の焼結体から成る耐酸化性
高強度炭素材料である。
クス−炭化ホウ素−炭化ケイ素に対し、第４成分として
炭化ホウ素以外のポウ化物セラミックスを添加配合する
ものであり、その要旨は炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉
末との合計量が５〜５０容量％、残部が生コークス粉末
からなる基本成分の中の、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素
粉末との合計量の１〜２０重景％をホウ化物セラミック
スで置換せしめた粉末混合物の焼結体から成る耐酸化性
高強度炭素材料である。
なお本発明で用いる生コークスは、石油系、石炭系ある
いは樹脂系のいずれてもよいが６００℃以下の比較的低
温で製造され、残留揮発分を有するものがよく、特に高
強度の製品を得るには残留揮発分は４重量％以」−のも
のが好ましい。また用いる生コークス粉末は２５μｍ以
下、好ましくは５μｍ以下のものがよく、その量比は容
積比で５０〜９５％が望ましい。
いは樹脂系のいずれてもよいが６００℃以下の比較的低
温で製造され、残留揮発分を有するものがよく、特に高
強度の製品を得るには残留揮発分は４重量％以」−のも
のが好ましい。また用いる生コークス粉末は２５μｍ以
下、好ましくは５μｍ以下のものがよく、その量比は容
積比で５０〜９５％が望ましい。
次に炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末とは、やはす２５
７ｚｍ以下、好ましくは５μｍ以下の微粉末が望ましく
、１４００℃近辺の高渇或に於ける耐醇化性を十分にさ
せる為には、炭化ケイ素の呈を炭化ホウ素よりも大とな
るへき配置と１７で、炭化ホウ素：炭化ケイ素の重量比
を４９５１〜２９８とするのが望ましい。即ち炭化ケイ
素がこの範囲より少ない場合には１４００℃近辺での耐
酸化性に劣り、逆に乙の範囲よりも多過ぎても耐酸化性
に劣るのである。なおこれらの炭化ホウ素及び炭化ケイ
素は、その代替物として焼結時に結果的に炭化ホウ素や
炭化ケイ素となる物質例えば酸化ホウ素や醸化ケイ素を
用いることも出来るものである。
７ｚｍ以下、好ましくは５μｍ以下の微粉末が望ましく
、１４００℃近辺の高渇或に於ける耐醇化性を十分にさ
せる為には、炭化ケイ素の呈を炭化ホウ素よりも大とな
るへき配置と１７で、炭化ホウ素：炭化ケイ素の重量比
を４９５１〜２９８とするのが望ましい。即ち炭化ケイ
素がこの範囲より少ない場合には１４００℃近辺での耐
酸化性に劣り、逆に乙の範囲よりも多過ぎても耐酸化性
に劣るのである。なおこれらの炭化ホウ素及び炭化ケイ
素は、その代替物として焼結時に結果的に炭化ホウ素や
炭化ケイ素となる物質例えば酸化ホウ素や醸化ケイ素を
用いることも出来るものである。
次に第４成分としてのポウ化物としては、例えば人１８
２． ＴｉＢ２． ＺｒＢ２等があり、乙のホウ化物セ
ラミックス粉末もその粒径は２５μｍ以下、好ましくは
５μｍ以下の微粉末を用い、配合量としては前記炭化ホ
ウ素と炭化ケイ素との合計量の１〜２０重量％を置換し
た量とする。その理由としては該ホウ化物セラミックス
の量がに記範囲よりも少ない場合には、それを添加する
事による効果たる高温域に於ける耐酸化性の向上（ン格
別の効果が見られず、逆に」二記範囲を越えると材料自
体の高温クリープ強度が低下するからである。
２． ＴｉＢ２． ＺｒＢ２等があり、乙のホウ化物セ
ラミックス粉末もその粒径は２５μｍ以下、好ましくは
５μｍ以下の微粉末を用い、配合量としては前記炭化ホ
ウ素と炭化ケイ素との合計量の１〜２０重量％を置換し
た量とする。その理由としては該ホウ化物セラミックス
の量がに記範囲よりも少ない場合には、それを添加する
事による効果たる高温域に於ける耐酸化性の向上（ン格
別の効果が見られず、逆に」二記範囲を越えると材料自
体の高温クリープ強度が低下するからである。
本発明の耐酸化性高強度炭素材料の製造方法は生コーク
ス粉末、炭化ホウ素粉末、炭化ケイ素粉末及びホウ化物
セラミックス粉末をそれぞれ所定量配合し、十分に磨砕
処理をする乙とにより、粘結性及び焼結性を高めた後、
成形し、非酸化性雰囲気中で１０００℃以上の温度で焼
結する方法を採用する。乙の様に本発明では、気孔発生
の原因となる結合剤等の添加物は用いず、磨砕により生
じるメカノケミカル効果を利用して焼結性を付与せしめ
ている為に緻密でかつ高強度のものとなる。
ス粉末、炭化ホウ素粉末、炭化ケイ素粉末及びホウ化物
セラミックス粉末をそれぞれ所定量配合し、十分に磨砕
処理をする乙とにより、粘結性及び焼結性を高めた後、
成形し、非酸化性雰囲気中で１０００℃以上の温度で焼
結する方法を採用する。乙の様に本発明では、気孔発生
の原因となる結合剤等の添加物は用いず、磨砕により生
じるメカノケミカル効果を利用して焼結性を付与せしめ
ている為に緻密でかつ高強度のものとなる。
〈実施例及び作用〉
以下に本発明をその実施例に基づき詳述する。
１１貴↓
約５００℃で製造した生石油コークス（揮発分約１０重
量％）を振動ボールミルで１時間粉砕して得られな見掛
は比重１．３５ｇ／ＣＴ１ｔの生コークス粉末と、平均
粒子径が１μｍのＳｉＣ，Ｂ４Ｃ，Ａｊ’ Ｂ２． Ｔ
ｉｎ；７゜Ｚ ｒ ８２とを用い、下記第１表に示す如
き配合割合となした混合粉末を、らいかい機で５時間磨
砕した後、２ｔ／ｃｕｒの圧力で成形し、不活性ガス雰
囲気中、２０００℃に於いて１時間焼結して焼結体を得
た。この焼結体を７Ｘ７Ｘ５ｍｍの大きさに切出し、予
め１３００℃に保持された電気炉に入れ、空気を２１７
分の割合で導入する方法で測定した酸化減量を第１図に
示す。
量％）を振動ボールミルで１時間粉砕して得られな見掛
は比重１．３５ｇ／ＣＴ１ｔの生コークス粉末と、平均
粒子径が１μｍのＳｉＣ，Ｂ４Ｃ，Ａｊ’ Ｂ２． Ｔ
ｉｎ；７゜Ｚ ｒ ８２とを用い、下記第１表に示す如
き配合割合となした混合粉末を、らいかい機で５時間磨
砕した後、２ｔ／ｃｕｒの圧力で成形し、不活性ガス雰
囲気中、２０００℃に於いて１時間焼結して焼結体を得
た。この焼結体を７Ｘ７Ｘ５ｍｍの大きさに切出し、予
め１３００℃に保持された電気炉に入れ、空気を２１７
分の割合で導入する方法で測定した酸化減量を第１図に
示す。
なお第１図には比較の為に、Ｂ４Ｃ７，２重量％−３ｉ
Ｃ２８，４量％−残生コークスのＣ−Ｂ４Ｃ−３ｉＣ系
材料についての酸化減量も併記した。
Ｃ２８，４量％−残生コークスのＣ−Ｂ４Ｃ−３ｉＣ系
材料についての酸化減量も併記した。
第１表 （重量％）
上記実施例１と同様の生コークス粉末と、ＳｉＣ。
８４Ｃ，人Ｉ Ｒ２の各粉末とを用い、重量比で５ｉＣ
Ｂ４Ｃ：Ａ ｌ ８２ ＝ ８０．３２８．８１１０．
８９なる混合粉末に対し生コークス粉末の量を種々変化
せしめた混合物から実施例１と同様にして得た焼結体に
ついて曲げ強さ及び黒鉛化度の指標としての層面間隔汗
顔λを測定した結果を第２図及び第３図に示す。
Ｂ４Ｃ：Ａ ｌ ８２ ＝ ８０．３２８．８１１０．
８９なる混合粉末に対し生コークス粉末の量を種々変化
せしめた混合物から実施例１と同様にして得た焼結体に
ついて曲げ強さ及び黒鉛化度の指標としての層面間隔汗
顔λを測定した結果を第２図及び第３図に示す。
なおこれら第２図及び第３図にも比較の為に８４Ｃ７，
２重量％−５ｉＣ２８，４重量％−残土コークスのＣ−
Ｂ４Ｃ−３ｉＣ系材料についてのデータも併記する。
２重量％−５ｉＣ２８，４重量％−残土コークスのＣ−
Ｂ４Ｃ−３ｉＣ系材料についてのデータも併記する。
以上の実施例の結果から明らかな如く、本発明のＣ−Ｂ
４Ｃ−５ｉＣに更にＡＪ Ｂ２． ＴｉＢ２． Ｚｒ８
２等のホウ化物を加えた材料では大気中１３００℃とい
う条件下に保持されても第１図に示される如く極く僅か
しか酸化（）ておらず、しかもその酸化は初期たる１時
間以内に集中しており、その後時間が経過しても酸化量
は増加していない事が判る。これは人ＩＢ２゜ＴｉＲ２
，ＺｒＢ２等の第４成分として加えるホウ化物に」：す
、酸化雰囲気に於いて材料表面に形成されるガラス質被
膜が高温で極めて擾ねた酸化抑制効果を有している為と
考えられる。
４Ｃ−５ｉＣに更にＡＪ Ｂ２． ＴｉＢ２． Ｚｒ８
２等のホウ化物を加えた材料では大気中１３００℃とい
う条件下に保持されても第１図に示される如く極く僅か
しか酸化（）ておらず、しかもその酸化は初期たる１時
間以内に集中しており、その後時間が経過しても酸化量
は増加していない事が判る。これは人ＩＢ２゜ＴｉＲ２
，ＺｒＢ２等の第４成分として加えるホウ化物に」：す
、酸化雰囲気に於いて材料表面に形成されるガラス質被
膜が高温で極めて擾ねた酸化抑制効果を有している為と
考えられる。
又第２図及び第３図から、本発明材料では従来品たるＣ
−８４Ｃ−ＳｉＣに比し、その黒鉛化度が大であり、曲
げ強さも著しく向上している事が判る。
−８４Ｃ−ＳｉＣに比し、その黒鉛化度が大であり、曲
げ強さも著しく向上している事が判る。
なお本発明材料についてヤング率及び緻密度を測定１７
た結果そのいずれをも従来品たるＣ−Ｂ＋Ｃ−５ｉＣに
比して大となっていることを確認した。
た結果そのいずれをも従来品たるＣ−Ｂ＋Ｃ−５ｉＣに
比して大となっていることを確認した。
〈発明の効果〉
以上述へて来た如く、本発明によれば先に本発明者等が
開発したＣ−８４Ｃ−５ｉＣ系材料よりも更に高温に於
ける耐酸化性が大で、かつ強度も高いという効果がある
。
開発したＣ−８４Ｃ−５ｉＣ系材料よりも更に高温に於
ける耐酸化性が大で、かつ強度も高いという効果がある
。
従って本発明材料は高温域に於いても炭素系材料として
の種々の特徴を十分に発揮出来るから、各種機械部品材
料、窯業用材料、化学工業用耐食材料あるいは電気電子
部品材料等として多くの用途に用いる乙とが出来る。
の種々の特徴を十分に発揮出来るから、各種機械部品材
料、窯業用材料、化学工業用耐食材料あるいは電気電子
部品材料等として多くの用途に用いる乙とが出来る。
第１図は本発明材料及び従来材料についての酸化減量を
示すグラフ、第２図は同曲げ強さを示すグラフ、第３図
は同黒鉛化度の指標たる層面間隔圧。ｏ２を示ずグラフ
。 特許出願人 工業技術院長（他１名） 復代理人 有吉 教哨 ｒつ 法 （ｙ）ｚｏｏｐ 劉晶阜昆 軍 苦 百 手続ｒ山ｊＦ−二書 １１発） 昭和６０年 ５月１７１１
示すグラフ、第２図は同曲げ強さを示すグラフ、第３図
は同黒鉛化度の指標たる層面間隔圧。ｏ２を示ずグラフ
。 特許出願人 工業技術院長（他１名） 復代理人 有吉 教哨 ｒつ 法 （ｙ）ｚｏｏｐ 劉晶阜昆 軍 苦 百 手続ｒ山ｊＦ−二書 １１発） 昭和６０年 ５月１７１１
Claims (1)
- １、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末との合計量が５〜
５０容量％、残部が生コークス粉末からなる基本成分の
中の、炭化ホウ素粉末と炭化ケイ素粉末との合計量の１
〜２０重量％をホウ化物セラミックスで置換せしめた粉
末混合物の焼結体から成る耐酸化性高強度炭素材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60089853A JPS61247661A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 耐酸化性高強度炭素材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60089853A JPS61247661A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 耐酸化性高強度炭素材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247661A true JPS61247661A (ja) | 1986-11-04 |
Family
ID=13982338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60089853A Pending JPS61247661A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 耐酸化性高強度炭素材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247661A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147863A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-20 | 川崎炉材株式会社 | 炭素含有耐火物 |
| JPS6442364A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-14 | Agency Ind Science Techn | Carbon material having superior electric conduction and high strength |
| JPH01234366A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Agency Of Ind Science & Technol | ガラス製品成型部材用材料 |
| JPH03252357A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 摺動集電用炭素材料の製造方法 |
| JPH042659A (ja) * | 1990-04-16 | 1992-01-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 中性子遮蔽用炭素材料 |
-
1985
- 1985-04-24 JP JP60089853A patent/JPS61247661A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147863A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-20 | 川崎炉材株式会社 | 炭素含有耐火物 |
| JPS6442364A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-14 | Agency Ind Science Techn | Carbon material having superior electric conduction and high strength |
| JPH01234366A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-19 | Agency Of Ind Science & Technol | ガラス製品成型部材用材料 |
| JPH03252357A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 摺動集電用炭素材料の製造方法 |
| JPH042659A (ja) * | 1990-04-16 | 1992-01-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 中性子遮蔽用炭素材料 |
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