SiC被覆碳复合材料制造技术

一种SiC被覆碳复合材料，其包含石墨基材、和覆盖石墨基材的CVD‑SiC被覆物。石墨基材的芯部的气孔率为12％～20％，并且，在石墨基材的芯部的周围具有从CVD‑SiC被覆物延伸的SiC渗透层。SiC渗透层由从CVD‑SiC被覆物侧的第1面向石墨基材侧的第2面依次按照Si的含量以阶梯状减小的方式配置的多个区域构成。

SiC coated carbon composite

A SiC coated carbon composite material, comprising graphite, graphite substrate and cover the substrate CVD SiC coating. The stomatal core graphite material rate is 12% ~ 20%, and has extended from CVD SiC coating SiC permeability layer around the core of the graphite substrate. A number of regional allocation of penetration of SiC consists of second layers from CVD SiC covering first side oriented graphite substrate side surface in accordance with the content of Si in the way of reducing the ladder.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SiC被覆碳复合材料
本专利技术涉及包含石墨基材和覆盖该石墨基材的SiC被覆物的SiC被覆碳复合材料及其制造方法。
技术介绍
对于半导体制造装置用部件、加热炉用部件等在高温下使用的结构材料来说，要求具有耐热性、化学稳定性、强度等。作为这样的材料，广泛使用了石墨。石墨虽然耐热性、化学稳定性、强度优异，但难于抵抗与氧的反应、容易发生氧化消耗；软、容易磨耗；在高温下与氢、氨等具有反应性；等等，并不是万能的材料。为了弥补这种石墨的缺点，正在广泛使用在石墨的表面形成有SiC等陶瓷被覆物的陶瓷复合材料。在这种陶瓷复合材料中，石墨与陶瓷被覆物为异质材料，因而要求将陶瓷被覆物与石墨基材牢固地粘接，确保耐热冲击性。为了解决这样的课题，专利文献1中记载了一种SiC被覆石墨部件，其为利用CVD法在石墨基材面附着有SiC被覆物的石墨部件，石墨基材具有平均气孔径为0.4μm～3μm、最大气孔径为10μm～100μm的气孔性状，距离石墨基材面深度为150μm的石墨基材表层部的SiC的占有率为15％～50％，SiC被覆物的平均结晶粒径为1μm～3μm。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-3285号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，关于专利文献1的SiC被覆石墨部件，由于距离石墨基材面深度为150μm的石墨基材表层部的SiC的占有率为15％～50％，因而预测可充分获得锚固效应。但是，作为石墨基材的石墨的占有率为剩余的85％～50％以下，因此容易因热膨胀差而产生翘曲。所以，表面具有陶瓷被覆物的陶瓷复合材料的壁越薄则尺寸精度越差。另外，距离石墨基材面150μm处的SiC的占有率为15％～50％时，若该深度的石墨的气孔率不为15％～50％，则无法利用CVD法使SiC析出。为了使SiC的原料气体到达该深度，若石墨基材本身不具有更高的气孔率，则无法实现专利文献1的SiC被覆石墨部件。这种气孔率高的石墨实质上固体部分的比例低，与之相伴，石墨基材本身的强度降低。因此，专利文献1的SiC被覆石墨部件在牺牲石墨基材的强度的情况下，将陶瓷被覆物与石墨基材牢固地粘接，获得优异的耐热冲击性。另外，CVD-SiC膜会深深地渗透至气孔率高的石墨基材的表面，因此热膨胀差导致的变形也有可能变大。本专利技术的目的在于提供一种SiC被覆碳复合材料及其制造方法，该SiC被覆碳复合材料使用具有可承受实际应用的强度的石墨基材，同时被覆物难以剥离，难以发生热变形。用于解决课题的方案本专利技术的SiC被覆碳复合材料为包含石墨基材、和覆盖上述石墨基材的CVD-SiC被覆物的SiC被覆碳复合材料，上述石墨基材的芯部的气孔率为12％～20％，并且，在上述芯部的周围具有从上述CVD-SiC被覆物延伸的SiC渗透层，上述SiC渗透层由从上述CVD-SiC被覆物侧的第1面向上述石墨基材侧的第2面依次按照Si的含量以阶梯状减小的方式配置的多个区域构成。根据本专利技术的SiC被覆碳复合材料，使用了芯部的气孔率为12％～20％的石墨基材。若芯部的气孔率为12％以上，在CVD时原料气体容易渗透至气孔内部，能够容易地形成SiC渗透至气孔内部而成的SiC渗透层。另外，若芯部的气孔率为20％以下，作为结构用的石墨能够具有充分的强度。另外，在石墨基材的芯部的周围具有从CVD-SiC被覆物延伸的SiC渗透层，SiC渗透层由从CVD-SiC被覆物侧的第1面向石墨基材侧的第2面依次按照Si的含量以阶梯状减小的方式配置的多个区域构成。因此，能够利用以阶梯状减小的多个区域来缓和在石墨基材的芯部与CVD-SiC被覆物之间产生的热膨胀差。此外，本专利技术的SiC被覆碳复合材料的SiC渗透层按照Si的含量以阶梯状减小的方式构成，因而，通过适当调整该区域的宽度，能够以可进一步减小热膨胀差的影响的方式阶段性地形成SiC被覆碳复合材料的SiC渗透层。需要说明的是，SiC渗透层的Si的含量是指来自SiC的Si，可以通过利用EDX(能量色散型X射线分析)测定强度来确认相对量。即，关于渗透至石墨基材的SiC，为了确认SiC的比例，若确认仅包含于SiC中的Si的强度则能够比较相对含量。本专利技术的SiC被覆碳复合材料优选为下述方式。(1)上述SiC渗透层由从上述第1面向上述第2面依次配置的第1区域～第i区域～第n区域构成，第i区域的Si含量大于第(i+1)区域的Si含量。即，本专利技术的SiC被覆碳复合材料的SiC渗透层按照CVD-SiC被覆物侧的第1面侧的区域的Si含量升高的方式构成。因此，SiC渗透层可有效地缓慢缓和由石墨基材的芯材与CVD-SiC被覆物之间产生的热膨胀差所导致的应力。因此，能够进一步抑制由热膨胀差所引起的翘曲、剥离。(2)SiC被覆碳复合材料包含芯部的气孔率为12％～20％的石墨基材、和覆盖上述石墨基材的CVD-SiC被覆物，在上述芯部的周围具有从上述CVD-SiC被覆物延伸的SiC渗透层，上述SiC渗透层由配置于上述CVD-SiC被覆物侧的第1区域、和配置于上述石墨基材侧且Si的含量小于上述第1区域的第2区域构成。根据本专利技术的SiC被覆碳复合材料，使用了芯部的气孔率为12％～20％的石墨基材。若芯部的气孔率为12％以上，在CVD时原料气体容易渗透至气孔内部，能够容易地形成SiC渗透至气孔内部而成的SiC渗透层。另外，若芯部的气孔率为20％以下，作为结构用的石墨能够具有充分的强度。另外，在石墨基材的芯部的周围具有从上述CVD-SiC被覆物延伸的SiC渗透层，上述SiC渗透层由配置于CVD-SiC被覆物侧的第1区域、和配置于石墨基材侧且Si的含量小于第1区域的第2区域构成。因此，从表面起依次利用第1区域和Si的含量小于第1区域的第2区域能够阶段性地缓和在石墨基材的芯部与CVD-SiC被覆物之间产生的热膨胀差。因此，能够进一步抑制由热膨胀差所引起的翘曲、剥离。此外，SiC被覆碳复合材料的SiC渗透层分成Si的含量不同的第1区域和第2区域而构成，因此，通过适当调整区域的宽度，能够以可进一步减小热膨胀差的影响的方式形成SiC被覆碳复合材料的SiC渗透层。(3)上述SiC渗透层的厚度为150μm以上。若SiC渗透层的厚度为150μm以上，则能够减小因在石墨基材的芯部与CVD-SiC被覆物之间产生的热膨胀差所导致的热应力，能够使CVD-SiC被覆物难以剥离。(4)上述SiC渗透层的厚度为300μm以上。若SiC渗透层为300μm以上，则能够进一步减小因在石墨基材的芯部与CVD-SiC被覆物之间产生的热膨胀差所导致的热应力，能够使CVD-SiC被覆物更加难以剥离。另外，本专利技术的SiC渗透层阶段性地形成有Si的含量不同的区域，因此，能够将SiC渗透层的深侧区域的Si的含量调节为较少，能够进一步减小因石墨基材的SiC渗透层与深部的热膨胀差所导致的热应力。(5)上述芯部的气孔率为15％～17％。若石墨基材的芯部的气孔率为15％以上，在CVD时原料气体容易渗透至气孔内部，能够更容易地形成SiC渗透至气孔内部而成的SiC渗透层。另外，若芯部的气孔率为17％以下，作为结构用的石墨能够具有更充分的强度。(6)上述芯部的真密度为2.15g/cm3～2.23g/cm3。若石墨基材的芯部的真密度为2.15g/cm3以上，则石墨的晶体的理论密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SiC被覆碳复合材料，其包含：石墨基材、和覆盖所述石墨基材的CVD‑SiC被覆物，所述石墨基材的芯部的气孔率为12％～20％，并且，在所述芯部的周围具有从所述CVD‑SiC被覆物延伸的SiC渗透层，所述SiC渗透层由从所述CVD‑SiC被覆物侧的第1面向所述石墨基材侧的第2面依次按照Si的含量以阶梯状减小的方式配置的多个区域构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.29 JP 2015-0155051.一种SiC被覆碳复合材料，其包含：石墨基材、和覆盖所述石墨基材的CVD-SiC被覆物，所述石墨基材的芯部的气孔率为12％～20％，并且，在所述芯部的周围具有从所述CVD-SiC被覆物延伸的SiC渗透层，所述SiC渗透层由从所述CVD-SiC被覆物侧的第1面向所述石墨基材侧的第2面依次按照Si的含量以阶梯状减小的方式配置的多个区域构成。2.如权利要求1所述的SiC被覆碳复合材料，其中，所述SiC渗透层由从所述第1面向所述第2面依次配置的第1区域～第i区域～第n区域构成，所述第i区域的Si含量大于第(i+1)区域的Si含量。3.一种SiC被覆碳复合材料，其包含：芯部的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：古贺靖隆，奥田正俊，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP