具有热喷涂被覆层的碳材料制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种基材与被覆层的密合性优异、而且耐氧化消耗性也优异的碳材料。本发明专利技术的碳材料的特征在于，具备：碳质基材；含有碳化硅的碳化层，其形成于该碳质基材的表面，算术表面粗糙度Ra为1μm以上，维氏硬度HV为50以上，此外从上述碳质基材的表面渗透的部位的渗透深度为50μm以上；和热喷涂被覆层(3)，其形成于该含有碳化硅的碳化层的表面，也可以在上述热喷涂被覆层的表面设置表面涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种碳材料，其在表面具有密合性、耐腐蚀性及耐氧化消耗性优异的热喷涂被覆层，可以合适地应用于烧结碳制的各种辊筒类、金属及玻璃质熔化坩埚、反应容器、各种电池及电解用电极、飞行体结构构件、发热体等中。
技术介绍
以往，作为弥补碳材料的耐氧化消耗性、表面硬度低的方法，对于在碳材料的表面设置硬度高的被覆层、或设置用于防止与氧的接触的被覆层的被覆碳材料公开过很多的专利技术。例如在专利文献1中，公开过如下的碳-碳化硅复合材料的制造方法，其特征在于，将平均细孔半径为0.5μm以上的碳基材加工为产品形状，对于所得的原材料，仅在规定的部分涂布树脂或在其溶剂液中混合悬浊金属Si粉而得的浆液，并干燥、固化，再在1500℃以上烧成。但是，就专利文献1中公开的碳-碳化硅复合材料而言，在大气气氛中暴露于600℃以上的气氛中的情况下的耐氧化消耗性并不充分。即，在严酷的环境下的使用中，难以抑制基材的碳材料的氧化消耗。另外，在专利文献2中，公开过如下的碳构件，是具有金属热喷涂被覆层的碳构件，在预先进行了喷砂处理的碳基材的表面，形成选自相对于碳的线性膨胀系数比为0.73～1.44，界面中的与碳的化学亲和力大的元素之中，Cr、Ti、V、W、Mo、Zr、Nb及Ta中的任意1种以上的金属或其合金的热喷涂被覆层，具有密合性优异的金属热喷涂被覆层。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08-012474号公报专利文献2：日本特开平05-070268号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题上述专利文献2中公开的具有金属热喷涂被覆层的碳构件中，由于在碳基材的表面直接形成金属热喷涂被覆层，因此难以获得基材与金属热喷涂被覆层的高密合性。本专利技术是鉴于上述的实际情况而想出的专利技术，其目的在于，提供一种具有碳质基材与热喷涂被覆层的密合性优异的热喷涂被覆层的碳材料。用于解决问题的方法为了达成上述目的，本专利技术的具有热喷涂被覆层的碳材料的特征在于，具备：碳质基材；含有碳化硅的碳化层，其形成于该碳质基材的表面，算术表面粗糙度Ra为1μm以上，维氏硬度HV为50以上，至少一部分渗透到上述碳质基材中，存在有渗透部的渗透深度为50μm以上的部分；和热喷涂被覆层，其形成于该含有碳化硅的碳化层的表面，由可以形成硅化物的物质形成。专利技术的效果根据本专利技术，由于含有碳化硅的碳化层与碳质基材牢固地密合，并且热喷涂被覆层与含有碳化硅的碳化层牢固地密合，因此起到大幅度提高碳质基材与热喷涂被覆层的密合性的优异的效果。附图说明图1是第一实施例的实施例1的碳材料的剖面图。图2是第一实施例的实施例2～5的碳材料的剖面图。图3是表示碳材料A2及碳材料Z10的加热减量的推移的曲线图。图4是进行碳材料A2的耐氧化试验后的剖面照片。图5是碳材料C2的剖面SEM照片。图6是碳材料C3的剖面SEM照片。图7是碳材料D1的剖面SEM照片。图8是碳材料D2的剖面SEM照片。图9是碳材料D3的剖面SEM照片。具体实施方式本专利技术的具有热喷涂被覆层的碳材料的特征在于，具备：碳质基材；含有碳化硅的碳化层，其形成于该碳质基材的表面，算术表面粗糙度Ra为1μm以上，维氏硬度HV为50以上，至少一部分渗透到上述碳质基材中，存在有渗透部的渗透深度为50μm以上的部分；和热喷涂被覆层，其形成于该含有碳化硅的碳化层的表面，由可以形成硅化物的物质形成。如果是上述构成，则由于本来密合性高的含有碳化硅的碳化层与碳质基材的密合性变得极为牢固，并且热喷涂被覆层与含有碳化硅的碳化层牢固地密合，因此碳质基材与热喷涂被覆层的密合性大幅度提高。另外，由于将含有碳化硅的碳化层的算术表面粗糙度Ra限制为1μm以上，因此在形成热喷涂被覆层时，热喷涂被覆层会可靠地附着于含有碳化硅的碳化层上。而且，算术表面粗糙度Ra更优选为1μm以上，特别是进一步优选为3μm～30μm(其中更优选为5～15μm)。限制算术表面粗糙度Ra的上限是因为，如果算术表面粗糙度Ra过大，则热喷涂被覆层的膜厚就会不均匀，有可能导致薄的部分的功能降低。另外，此处所说的算术表面粗糙度Ra是指利用基于JIS-B0601-2001(依照ISO4287-1997)的方法测定的值。另外，由于将维氏硬度HV限制为50以上，因此可以防止由形成热喷涂被覆层后的残留应力、热应力造成的含有碳化硅的碳化层的表面的崩碎。由此，可以保持两层间的高密合性。如果考虑此种情况，则维氏硬度HV更优选为200以上，特别是进一步优选为1000以上。而且，此处所说的维氏硬度是指基于JIS-Z2244以荷重500g利用求出10点测定的平均值的方法测定的值。此外，由于含有碳化硅的碳化层的至少一部分渗透到上述碳质基材中，存在有渗透部的渗透深度为50μm以上的部分，因此可以充分地确保含有碳化硅的碳化层与碳质基材的密合性。而且，从碳质基材表面算起的最小渗透深度更优选为50μm～10mm，进一步优选为100μm～6mm，特别是更进一步优选为1.0mm～3mm。此处，含有碳化硅的碳化层向碳质基材中的渗透是从碳质基材表面的气孔进行。另外，从碳质基材表面算起的最小渗透深度是利用剖面观察测定的值。此处，上述碳质基材只要是可以在表面形成含有碳化硅的碳化层的材料，就没有特别限定，可以使用包括挤出碳材的一般碳材、一般石墨材料、各向同性石墨材料、包括碳纤维的碳材等。上述含有碳化硅的碳化层不仅可以利用在涂布将聚酰亚胺等树脂和金属硅粉末在溶剂中制成浆液的材料后、进行热处理的方法(以下有时称作TS法)来形成，而且还可以利用CVD法、CVI法或转化法等适当的方法来形成。作为形成上述热喷涂被覆层时的原料，可以使用能够形成硅化物的金属材料，例如可以使用Cr、Ni、Si、Ti、Zr、Ta、Nb、W、Mo、Al，另外还可以使用包含这些金属元素之中的至少一种以上的元素的合金材料、或包含一种以上的上述金属元素的碳化物、硼化物的化合物。另外，热喷涂被覆层可以利用电熔线式热喷涂法(电弧热喷涂法)、以氧·乙炔燃烧焰作为热源的粉末式热喷涂法(火焰热喷涂法)、以氩气或氮气作为主成分的大气等离子体热喷涂(大气等离子体热喷涂法)、在除去空气后用氩气或氮气减压调整为100～200mbar的气氛中以等离子体作为热源的热喷涂法(减压等离子体热喷涂法)等来形成。另外，上述材料之中，更适合使用80重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有热喷涂被覆层的碳材料，其特征在于，具备：碳质基材；含有碳化硅的碳化层，其形成于该碳质基材的表面，算术表面粗糙度Ra为1μm以上，维氏硬度HV为50以上，至少一部分渗透到所述碳质基材中，渗透部中存在有渗透深度为50μm以上的部分；和热喷涂被覆层，其形成于该含有碳化硅的碳化层的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 JP 2012-1529801.一种具有热喷涂被覆层的碳材料，其特征在于，
具备：
碳质基材；
含有碳化硅的碳化层，其形成于该碳质基材的表面，算术表面粗糙度
Ra为1μm以上，维氏硬度HV为50以上，至少一部分渗透到所述碳质
基材中，渗透部中存在有渗透深度为50μm以上的部分；和
热喷涂被覆层，其形成于该含有碳化硅的碳化层的表面。
2.根据权利要求1所述的具有热喷涂被覆层的碳材料，其中，
所述热喷涂被覆层由可以与所述含有碳化硅的碳化层形成硅化物的
物质形成。
3.根据权利要求2所述的具有热喷涂被覆层的碳材料，其中，
在热喷涂时形成所述硅化物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的具有热喷涂被覆层的碳材料，
其中，
在所述热喷涂被覆层的表面，设有利用热喷涂形成的表面涂层。
5.根据权利要求1～4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：高畠刚，大井手雄平，折岛毅，泉宫正树，多田良臣，
申请(专利权)人：都卡洛股份有限公司，东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP