长尺寸碳成形体、长尺寸碳制品及其制造方法技术

提供没有扭曲、弯曲等的、即使在热处理的场合也能够得到裂纹等的发生较少的、规定尺寸的碳制品且批量生产性良好的长尺寸碳成形体、长尺寸碳制品及其制造方法。其为纵横尺寸比在３～２０的长尺寸碳成形体，成形体的密度不均匀性对于整个成形体在０．０５Ｍｇ／ｍ↑［３］或以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴方向长度的纵横尺寸比在3～20的。
技术介绍
碳制品是通过在粉碎成数μm的石油焦和煤焦中添加煤焦油沥青等粘合剂、经混炼和再粉碎以及粒度调整的成形用粉末，由冷等压成形(或以下称CIP)、金属模成形等成形手段成形为方柱形或圆柱形料块后，经热处理和机械加工而制造的。但是，用这些从前的方法为了得到目标的长尺寸的碳制品，切取碳料块，经粗加工后对制品形状进行精密加工，所以碳料块本身的浪费过多、加工时间也长、成品率较低，因此碳制品的制造成本增高。又，碳制品从原料粉末等的准备直到制成制品出厂所需要的时间与其它材料(例如金属制品)相比极长，有时甚至要近1年时间。又，长尺寸碳制品，到目前为止例如是由专利文献1所记载的挤压成形进行成形、经过热处理而制造的。又，通过将成形用碳粉末直接成形为制品形状，尽量省略从碳料块切取的麻烦手续、并且尽量减少由加工产生的浪费的边角料量，使碳制品的成品率提高，即不断地采用所谓的近终形(ニアシエイプ)方式。作为该近终形方式，例如在专利文献2、专利文献3中也曾经公开过。它们是涉及将芯棒插入干式CIP装置的处理室内、将处理室划分为2室或以上、能提高生产效率的干式CIP装置。专利文献1特开平9-115662号公报专利文献2特开平3-146300号公报专利文献3特开2000-33609号公报但是，例如在专利文献1所记载那样的挤压成形品的场合，于挤压成形后进行热处理、石墨化的场合下，对挤压成形的方向成垂直的方向形成石墨层，成为具有各向异性的石墨材料，存在其用途受到限制的问题。又，专利文献2和专利文献3所记载的近终形方式能够成形的成形体的形状受到限制。例如，在断面是コ字型形状等的成形的场合(参照专利文件2的附图说明图1)，橡胶模、芯棒将成为复杂的形状。又，碳粉末与其它的陶瓷粉末不同，流动性差，因此在采用近终形方式时由于成形体的形状缘故，有时碳成形体产生裂纹等缺陷。尤其是纵横尺寸比在3或以上的长尺寸成形体的场合，发生成形体的扭曲、弯曲或者端部与中央部位的壁厚不同等问题。又，即使成形没有问题，在接着的热处理工序碳成形体收缩，有时不能得到规定尺寸的碳制品。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供没有扭曲、弯曲等的即使在热处理的场合也能够得到裂纹等发生较少的规定尺寸的碳制品的批量生产性良好的。为了解决所述课题，本专利技术者反复潜心地研究发现，即使是流动性差的碳粉末，将其与粘合剂混炼并在混炼后将粉碎到平均粒径1～150μm的原料粉末充填到干式静水压压制成形(或以下称Dry-CIP)用的橡胶模中，通过成形能够得到纵横尺寸比在3～20、成形体的密度不均匀性对于整个成形体在0.05Mg/m3或以下的长尺寸的碳成形体，又即使进行石墨化等热处理的场合，发现能够形成抑制扭曲和弯曲等的长尺寸的碳制品，完成本专利技术。即，有关本专利技术的长尺寸碳成形体是，纵横尺寸比在3～20的长尺寸碳成形体，成形体的密度的不均匀性(松密度最大值-松密度最小值)对于整个成形体在0.05Mg/m3或以下，优选地是在0.03Mg/m3或以下。又，所述成形体的原料粉末是将碳粉末或石墨粉末与粘合剂相混炼，混炼后粉碎成平均粒径在1～150μm、优选地是5～100μm、更优选地是10～50μm的粉末为宜。又，对所述原料粉末通过干式静水压压制成形而成形为规定形状是较为优选的。这里所谓碳质填充物是指石油系焦炭、煤系焦炭、它们的生焦、煅烧焦炭、碳纤维、天然石墨、人造石墨、炭黑、介碳(メソカ-ボン)等而言。又，粘合剂没有特别的限制，能够使用通常使用的沥青、树脂等。又，这里所说的纵横尺寸比是指成形体的轴方向长度与垂直其长度方向的宽度方向的长度之比而言。又，有关本专利技术的长尺寸碳成形体是其断面为圆形和四方形的成形体，并且包括其内部形成断面是圆形和四方形的空间的成形体。又，有关本专利技术的长尺寸碳制品是纵横尺寸比在3～20的长尺寸碳成形体经过热处理的长尺寸碳制品，优选是将成形体的密度的不均匀性对于整个成形体在0.05Mg/m3或以下、理想是在0.03Mg/m3或以下的长尺寸碳成形体经过热处理、理想是900～3000℃的热处理的制品。又，热处理后的平均气孔半径在10μm或以下、优选地是5μm或以下、更优选地是1μm或以下为宜。又，含浸和/或包覆选自金属、陶瓷、碳、树脂中的至少1种或以上较为理想。又，所述长尺寸碳成形体，是将碳粉末或石墨粉末与粘合剂相混炼并于混炼后粉碎成平均粒径在1～150μm、优选地是5～100μm、更优选地是10～50μm的原料粉末通过干式静水压压制成形而形成规定的形状较为优选。成形压力可以适宜地控制使其与碳制品的特性相符合。又，有关本专利技术的长尺寸碳成形体的制造方法，是将碳粉末或石墨粉末与粘合剂相混炼并于混炼后粉碎成平均粒径在1～150μm、优选地是5～100μm、更优选地是10～50μm的原料粉末通过干式静水压压制成形使成形体的密度的不均匀性对于整个成形体为0.05Mg/m3或以下、纵横尺寸比在3～20。又，有关本专利技术的长尺寸碳成形体的制造方法，是将碳粉末或石墨粉末与粘合剂相混炼，将于混炼后粉碎成平均粒径在1～150μm、优选地是5～100μm、更优选地是10～50μm的原料粉末通过干式静水压压制成形使成形体的密度的不均匀性对于整个成形体在0.05Mg/m3或以下、纵横尺寸比在3～20的长尺寸成形体进行热处理，优选是进行900～3000℃下的热处理。又，有关本专利技术的长尺寸碳成形体是纵横尺寸比在3～20的长尺寸成形体，成形体的密度的不均匀性对于整个成形体在0.05Mg/m3或以下，优选地是在0.03Mg/m3或以下。又，所述成形体的原料粉末优选是，将碳质填充物与粘合剂混炼、粉碎，并经所述粉碎后再与金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末中的至少1种或以上混炼，混炼后被粉碎成平均粒径为10～100μm、优选地是10～50μm的原料粉末。又，所述金属粉末、金属化合物粉末或者陶瓷粉末平均粒径在5～100μm、优选地是5～50μm为宜。又，在所述原料粉末中所述碳质填充物与所述金属粉末、金属化合物粉末或者陶瓷粉末的配比(所述碳质填充物/所述金属粉末、金属化合物粉末或者陶瓷粉末)在0.01～1、优选地是0.2～0.5为宜。又，有关本专利技术的长尺寸碳成形体，将所述原料粉末通过干式静水压压制成形而成形为规定的形状较为优选。又，所述金属粉末为Cu、Fe、Ni、Cr、Mo、Sn、Al、Si或W的任何一种粉末、所述金属化合物粉末为MoS2、WS2或磷酸盐的任何一种粉末、所述陶瓷粉末为Al、Si、B或Zr的氧化物、氮化物或碳化物的任何一种粉末为优选。又，有关本专利技术的长尺寸碳制品，是纵横尺寸比在3～20的长尺寸碳成形体经过热处理的长尺寸碳制品，是将成形体的密度的不均匀性对于整个成形体在0.10Mg/m3或以下、优选地是在0.05Mg/m3或以下的长尺寸碳成形体经过热处理的长尺寸碳制品。又，热处理后的平均气孔半径在10μm或以下、优选地是5μm或以下较为理想。又，含浸和/或包覆选自金属、陶瓷、碳、树脂中的至少1种或以上较为理想。又，所述长尺寸碳成形体，其碳质填充物与金属粉末、金属化合物粉末或者陶瓷粉末的配比(所述碳质填充物/所述金属粉末、金属化合物粉末或者陶瓷粉末)在0.01～1、优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
长尺寸碳成形体，该成形体是纵横尺寸比在３～２０的长尺寸碳成形体，其成形体的密度不均匀性对于整个成形体在０．０５Ｍｇ／ｍ↑［３］或以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小仓浩昭，丰田纯二，早川宏，野崎秀彦，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]