碳系复合材料制造技术

本发明专利技术提供一种碳系复合材料，其对多孔质基材的内部的气孔表面和外表面进行保护、并且与仅将基材用作加热炉的壁材等的情况相比，温度分布的差异小。本发明专利技术涉及一种碳系复合材料，其特征在于，其包含由具有开气孔的多孔质碳系材料构成的基材、以及热解碳膜，该热解碳膜形成在上述基材内部的上述开气孔的表面以及上述基材的外表面。及上述基材的外表面。及上述基材的外表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳系复合材料


[0001]本专利技术涉及碳系复合材料。

技术介绍

[0002]以石墨、碳纤维、C/C复合材为代表的碳材料具有耐热性、化学稳定性，因此在各种高温炉等中作为炉材使用。
[0003]专利文献1中公开了一种马弗炉，其是安装在用于对包含硅的成型体进行烧制的烧制炉中的马弗炉，其包含由碳构成的马弗炉主体、以及形成在上述马弗炉主体的内壁的由碳构成的保护膜，上述保护膜由热解碳构成，其气孔率低于上述马弗炉主体的气孔率。
[0004]专利文献1中，由于在马弗炉主体的表面形成了气孔率低的热解碳层，因此在马弗炉主体的内部不容易产生二氧化硅。另外，由于马弗炉和保护膜同样由碳形成，因此热膨胀系数几乎无变化，具有不容易由于温度变化而在边界部分产生裂纹等的特征。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2016
‑
38191号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的课题
[0009]但是，专利文献1所记载的烧制炉中，由于在由石墨材料等构成的马弗炉主体的内壁形成了由热解碳构成的保护膜，因此热的辐射状态与使用本来的马弗炉的烧制炉相比发生变化，与之相伴，具有烧制炉的温度分布发生变化的课题。另外，在氧化、升华等伴有马弗炉内面的保护膜的消耗的情况下，在使用中马弗炉内壁的辐射率、辐射状态会发生变化，因此还具有在操炉期间的温度分布不稳定的课题。
[0010]鉴于上述课题，本专利技术的目的在于提供一种碳系复合材料，其对多孔质基材的内部的气孔表面和外表面进行保护、并且与仅将基材用作加热炉的壁材等的情况相比，温度分布的差异小。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]用于解决上述课题的本专利技术的碳系复合材料的特征在于，其包含由具有开气孔的多孔质碳系材料构成的基材、以及热解碳膜，该热解碳膜形成在上述基材内部的上述开气孔的表面以及上述基材的外表面。
[0013]根据本专利技术的碳系复合材料，由于在形成于上述基材内部的开气孔的表面和上述基材的外表面形成了热解碳膜，因此能够抑制基材整体的氧化以及与气氛气体的反应。并且，由于按照基材中形成的开气孔未被完全填充而残留有开气孔的方式用热解碳膜覆盖开气孔的表面、在外表面也以不会使凹凸尺寸变化的程度的厚度形成了热解碳膜，因此上述碳系复合材料与本来的基材具有同样的凹凸，可维持与基材大致同等的反射、辐射特性等。因此，将本专利技术的碳系复合材料作为炉材使用的情况下，能够减少炉内的温度分布的变化。
[0014]需要说明的是，本专利技术的碳系复合材料中，如上所述，形成在基材内部的开气孔的表面的热解碳膜是指上述热解碳以未完全填充基材内部的开气孔而残留有上述开气孔的状态形成在上述开气孔的表面的热解碳膜。
[0015]本专利技术的碳系复合材料中，形成在上述基材的外表面的上述热解碳膜的厚度优选为0.1～5.0μm。
[0016]本专利技术的碳系复合材料中，形成在上述基材的外表面的上述热解碳膜的厚度为0.1～5.0μm时，所形成的热解碳膜的厚度薄，因此可维持与本来的基材同样的反射、辐射特性等，并且对摩擦等机械性消耗的耐性优异。
[0017]另外，上述热解碳膜为0.1μm以上时，热解碳膜具有必要的厚度，因此短时间内不会发生因氧化等而使热解碳膜的一部分消失的情况。另一方面，上述热解碳膜为5.0μm以下时，热解碳膜的厚度相对于开气孔不会过厚，因此不会填埋开气孔且能够维持本来的基材的表面状态及反射、辐射特性。
[0018]本专利技术的碳系复合材料中，优选上述热解碳膜在距上述基材的外表面20μm深度的位置处的厚度为形成在外表面的热解碳膜的厚度的20～40％。
[0019]本专利技术的碳系复合材料中，上述热解碳膜在距上述基材的外表面20μm深度的位置处的厚度为形成在外表面的热解碳膜的厚度的20％以上时，能够利用热解碳膜充分覆盖开气孔的表面，能够对基材内部的气孔表面和外表面充分进行保护。另外，上述热解碳膜在距上述基材的外表面20μm深度的位置处的厚度为形成在外表面的热解碳膜的厚度的40％以下时，热解碳膜不会将开气孔完全填充并能够利用热解碳膜对基材内部的开气孔的表面整体进行保护。
[0020]本专利技术的碳系复合材料中，上述碳系复合材料的外表面在波长800nm处的扩散反射率优选为5～15％。
[0021]上述碳系复合材料的外表面在波长800nm处的扩散反射率为5～15％时，能够维持与上述基材同等的反射、辐射特性等。
[0022]本专利技术的碳系复合材料中，优选外表面的表面粗糙度Ra为0.1～2.0μm。
[0023]本专利技术的碳系复合材料中，外表面的表面粗糙度Ra为0.1μm以上时，碳系复合材料的外表面具有适度的凹凸，即使发生摩擦，形成在基材的外表面的热解碳膜也不容易剥离。另外，表面的凹凸具有吸收光的作用，外表面的表面粗糙度Ra为0.5μm以上时，能够确保与基材的石墨同样的吸收特性。另一方面，外表面的表面粗糙度Ra为2.0μm以下时，基材的外表面的凹凸不会过大，因此碳系复合材料即使发生温度变化，热解碳膜也不容易剥离。另外，相对于光的波长，凹凸不会过大，因此可抑制强反射，能够确保与基材的石墨同样的吸收特性。需要说明的是，表面粗糙度Ra可以根据JIS B 0601进行测定。
[0024]本专利技术的碳系复合材料中，基材优选为C/C复合材、各向同性石墨材或石墨电极材。
[0025]本专利技术的碳系复合材料中，基材为C/C复合材、各向同性石墨材或石墨电极材时，由于它们为高温下稳定的材料，因此即使在高温下也不会发生蠕变等，能够稳定地使用。
[0026]需要说明的是，C/C复合材是利用高强度碳纤维进行了增强的碳系材料，通过例如使热解碳沉积于碳纤维的基材的方法、使碳纤维的基材含浸树脂后进行碳化的方法等来得到。C/C复合材利用高强度碳纤维进行了增强，因此即使在高温下也不容易发生蠕变等，能
够保持机械强度。
[0027]各向同性石墨材是具有各向同性的结构、特性的石墨材料，例如可通过CIP(静水压成型法)来制造。具体地说，例如可以在压力容器内将各向同性石墨材的原料粉装填在橡胶袋中，通过用水等加压而进行成型后，进行烧制、石墨化，由此进行制造。需要说明的是，各向同性石墨材的特征在于，原料粉的平均粒径例如为10～50μm，石墨材具有细微的组织。
[0028]石墨电极材是作为电弧炉、铝制造用等各种电极材料使用的石墨材料，可以如下得到：将比各向同性石墨材料的原料粉的粒径大的原料粉加热后进行挤出成型，得到棒状的成型体后进行烧制、石墨化，由此得到该材料。其是结晶性高、电阻低、即使在高温下也不容易发生蠕变等、能够保持机械强度的石墨材料。需要说明的是，石墨电极材的特征在于，原料粉的平均粒径例如为100μm～10mm，石墨材具有较粗的组织。
[0029]专利技术的效果
[0030]根据本专利技术，热解碳膜覆盖由具有开气孔的碳系材料构成的基材的内部的开气孔的表面以及上述基材的外表面，因此能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳系复合材料，其特征在于，其包含基材和热解碳膜，该基材由具有开气孔的多孔质碳系材料构成，该热解碳膜形成在所述基材内部的所述开气孔的表面以及所述基材的外表面。2.如权利要求1所述的碳系复合材料，其特征在于，形成在所述基材的外表面的所述热解碳膜的厚度为0.1μm～5.0μm。3.如权利要求1或2所述的碳系复合材料，其特征在于，所述热解碳膜在距所述基材的外表面20μm深度的位置处的厚度为形成在外表面的热解碳膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：野吕匡志，前田伸也，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：