石墨材料和石墨材料的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨材料和石墨材料的制造方法，所述石墨材料包含含有多个气孔的石墨，其中，所述石墨和所述多个气孔形成微细结构。当所述微细结构的截面用扫描电子显微镜观察时，所述截面上出现的气孔的个数为每６０００μｍ↑［２］　２５０个以上，所述截面上出现的气孔的平均面积为５μｍ↑［２］以下，所述截面上出现的气孔的平均长宽比为０．５５以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨材料和该石墨材料的制造方法。特别是，本专利技术涉 及一种适合作为构件的石墨材料，该构件可被精密加工为放电处理用电 极、电子零件用夹具或弹性体。
技术介绍
由于石墨材料具有诸如优异的化学稳定性、耐热性和加工特性等性 质，因此该材料己经用于许多领域，例如作为放电处理用电极、用于电 子零件的玻璃密封及钎焊的夹具和弹性体。近年来，随着家用电器和汽 车部件的小型化，需要在用于压模铸造成型和塑性铸造成型的模具上精 确地加工出薄的肋和槽、细销和细孔等。制造这样的精密模具需要由能 够经受精密加工的石墨材料构成的放电处理用电极。为了使用作为电极的石墨材料通过放电处理获得诸如薄肋等精密形 状，同时又不致使该电极破损，该石墨材料必须具有一定程度的强度。 而且，重要的是，为了提高待加工模具的尺寸精度，该石墨材料在放电 处理时不会因热和外力而变形。作为适合于这样的用途的高强度和高密度石墨材料，日本特开平 1-97523号公报公开了使用中间相碳微球作为原料。作为制造高强度和高 密度的石墨材料的另一种方法，日本特开平4-240022号公报公开了下述 方法以具有特定的(3树脂含量、灰分含量、水分含量、挥发物含量、固定碳和平均粒径的中间相碳微球为原料，在冷压下使其成型，随后在预定温度下进行烧制和石墨化。由于利用在日本特开平1-97523号公报和 日本特开平4-240022号公报中公开的制造方法获得的石墨材料具有高强 度和高密度，因此有利之处在于，即使当这些材料被加工为诸如薄肋等 精密形状时也不容易破损。同时，日本特开平6-144811号公报公开了一种碳质巻簧以弥补传统 弹簧如金属弹簧和陶瓷弹簧的缺点。更确切地说，金属弹簧的弹簧常数 具有较大的温度依存性，因而通常在20(TC以下使用，其耐热性也受限于 600°C，高于该温度强度快速下降。而且，金属弹簧的防锈和耐化学药品 腐蚀性能较差。陶瓷弹簧的耐热性也受限于IOO(TC，并且陶瓷弹簧的抗 热冲击性较差。由于金属弹簧和陶瓷弹簧均具有较高的比重，因而它们 的不利之处在于，具有金属或陶瓷弹簧的装置的重量较大。获得在日本特开平6-144811号公报中所公开的碳质巻簧的方法包 括使能够碳化的有机材料或有机线状体(stringbody)形成为巻形，所 述有机材料或有机线状体中均匀分散有碳纤维、石墨须晶、石墨粉末或 无定形碳纤维等，并且所述有机材料或有机线状体被高度增强；需要时 对所述材料进行碳前体处理；通过在惰性气氛中的热处理使所述材料碳 化；以及用对应预期功能的金属被覆碳化弹簧的整个表面。碳质巻簧即 使在氧气的存在下处于高温时也具有优异的耐热性和耐腐蚀性，并可以 认为具有较高的强度和可靠性。
技术实现思路
不过，由于在上述的日本特开平1-97523号公报和日本特开平 4-240022号公报中公开的传统的石墨材料具有高强度和高密度，因此在 使用切削工具进行加工时，这些材料常常表现出很大的切削阻力，这往 往导致碎屑的产生。而且，由于这些材料对切削工具有很高的切削阻力， 在加工薄肋和细销时，该石墨材料因反作用力而变形，从而又导致该材 料的厚度的精度下降。此外，当使用端铣刀或钻孔机加工具有小角度R 的小框架的内表面或底面、薄的沟槽和深细孔等时，该端铣刀或钻孔机变形，这意味着不仅仅不可能实现高精度加工，而且这些切削工具本身 也常常受到损坏。从原理上说，可以通过减少切削工具所要求的切削量来防止出现这 些问题。不过，为做到这一点，必须采取这样一种对策，即，减小该切 削工具的进动速度或者增加该切削工具的转速。在这样的方法中，必须 使用具有高刚性的高性能加工机器和切削工具，所述的加工机器和切削 工具即使在高速旋转时也能在中心处保持稳定。该方法花费较长的加工 时间。此外，当传统的石墨材料用作精加工中的放电处理用电极时，对于 该石墨材料一般存在以下关系随着该材料的肖氏硬度的增大，电极消 耗减小。因此，这对获得低石墨化温度和高肖氏硬度的石墨材料是有利 的。不过，具有高肖氏硬度的石墨材料也显示出很高的切削阻力，这使 切削工具迅速消耗。同时，在上述的传统碳质巻簧的情况中，难以形成具有高精度的弹 簧，这是因为有机线状体的碳化过程伴随着尺寸收縮。此外，由于通过 该方法形成的碳材料是具有高硬度的玻璃碳，因而难以通过后处理而调 整其形状。应当注意的是，可以设想将广泛使用的各向同性石墨材料加 工成诸如巻形等预定形状以制得弹簧。然而，由于各向同性石墨材料中 的气孔通常为扁平形且较大，裂纹容易从扁平形气孔的边缘部分扩展以 导致弹簧破裂，因而广泛使用的各向同性石墨材料不适宜用作弹簧用材 料。本专利技术的各方面涉及上述问题。本专利技术的至少一个方面提供了一种 石墨材料和该石墨材料的制造方法，所述石墨材料具有高强度和高密度 以及优异的加工特性。此外，本专利技术的至少一个方面提供由石墨材料制 成的弹性体和用于制造该弹性体的方法。在对上述问题完成了详尽的研究后，本专利技术的专利技术人发现，在对薄 肋、细销、窄槽、细孔等进行精加工过程中，具有特定结构的石墨材料 能够确保精确加工而不会损坏切削工具。本专利技术的一个方面提供一种石墨材料，该石墨材料具有由石墨(是多个石墨颗粒或得自多个石墨颗粒)和多个气孔形成的微细结构。当通过扫 描电子显微镜观察该微细结构的截面时，该截面上出现的气孔的个数为每6000 ,2 250个以上，该截面上出现的气孔的平均面积为5 ,2以下， 该截面上出现的气孔的平均长宽比为0.55以下。如上所述，该石墨材料具有微细结构，其中在截面上出现的气孔的 个数为每6000 pm2 250个以上，该截面上出现的气孔的平均面积为5 pm2 以下，该截面上出现的气孔的平均长宽比为0.55以下。微细的石墨微粒 和气孔优选均匀分布。因此该材料显现出高强度和高弹性模量以及优异 的加工特性。由此，使用如上所述的石墨材料作为放电处理用电极对薄 肋等进行精密加工时，可以实现高精度加工而不会损坏该石墨材料或切 削工具。此外，由于如上所述的石墨材料能够进行高精度加工而且放电 处理时的消耗小，因此可以容易地制造具有精细图案的模具。因此，该 材料非常适宜用作在精加工中的放电处理用电极。附图说明 在下列附图中-图1A显示了用于实施例1的二次原料粉末的粒度分布的图1B显示了用于实施例1的二次原料粉末的粒度分布的数值；图2A显示了用于实施例2的二次原料粉末的粒度分布的图2B显示了用于实施例2的二次原料粉末的粒度分布的数值；图3A显示了用于比较例1的二次原料粉末的粒度分布的图3B显示了用于比较例1的二次原料粉末的粒度分布的数值；图4A显示了用于比较例2的二次原料粉末的粒度分布的图4B显示了用于比较例2的二次原料粉末的粒度分布的数值；图5A显示了实施例1中制备的石墨材料的截面的SEM照片；图5B显示了对实施例1中制备的石墨材料的截面的SEM照片进行图像处理而得到的二值化图像；图5C显示了对实施例1中制备的石墨材料的截面的SEM照片进行图像处理而得到的二值化图像的椭圆拟合图6A显示了实施例2中制备的石墨材料的截面的SEM照片；图6B显示了对实施例2中制备的石墨材料的截面的SEM照片进行 图像处理而得到的二值化图像；图6C显示了对实施例2中制备的石墨材料的截面的SEM照片进行 图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨材料，所述石墨材料包含：　含有多个气孔的石墨，　其中，所述石墨和所述多个气孔形成微细结构，以及　其中，当所述微细结构的截面用扫描电子显微镜观察时，所述截面上出现的所述气孔的个数为每６０００μｍ↑［２］２５０个以上，所述截面上出现的所述气孔的平均面积为５μｍ↑［２］以下，所述截面上出现的所述气孔的平均长宽比为０．５５以下。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西胁利幸，安田正弘，伊藤敏树，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]