C/C复合材料及其制造方法、以及热处理用夹具及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种在包含加热工序以及冷却工序的环境中实现长寿命且不易对周边设备或被处理物的品质造成不良影响的C/C复合材料。C/C复合材料在借助水银孔率法的开气孔测定中，气孔半径0.4μm以上且小于10μm的开气孔率为2.0％以下。率为2.0％以下。率为2.0％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】C/C复合材料及其制造方法、以及热处理用夹具及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种碳/碳(Carbon/Carbon，C/C)复合材料及所述C/C复合材料的制造方法。而且，本专利技术还涉及一种热处理用夹具及所述热处理用夹具的制造方法。

技术介绍

[0002]以往，碳纤维强化碳复合材料(C/C复合材料)具有轻量、高强度、高弹性等的特性，因此在电子学相关、环境能量相关、一般工业炉相关、汽车运输设备相关等的广泛领域中得到使用。
[0003]其中，包含C/C复合材料的热处理用夹具在轻量且不易变形等方面优于金属制夹具。因此，在需要机器人搬送等的热处理用途中，正逐渐扩大使用。
[0004]使用此种热处理用夹具，以改善被处理物(例如金属制品等)的特性为目的而进行各种热处理。尤其，以提高硬度为目的而广泛进行加热至1000℃左右之后进行骤冷的淬火处理。
[0005]作为进行骤冷的方法，已知有借助气体的骤冷(气体淬火(gas quench))或借助油的骤冷(油淬火(oil quench))等。其中，在油淬火的情况下，存在油会浸入构成热处理用夹具的C/C复合材料中的问题。
[0006]作为此种油的浸入防止对策，下述的专利文献1中公开了一种方法：通过使有机物渗透到C/C复合材料中进行煅烧，从而在气孔中填充碳系物质。而且，下述的专利文献2中公开了一种使硅渗透到C/C复合材料中而减少气孔的方法。
[0007][现有技术文献][0008][专利文献][0009]专利文献1：日本专利特开2014
>‑
162694号公报
[0010]专利文献2：日本专利特开2004
‑
067478号公报

技术实现思路

[0011][专利技术所要解决的问题][0012]但是，在像专利文献1那样，使有机物渗透到气孔中进行碳化的方法或者通过化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration，CVI)法来以碳填充气孔的方法中，存在还是无法充分抑制油的浸入的问题。而且，在像专利文献2那样使硅渗透的情况下，也存在下述情况，即，在碳化硅化时产生体积变化，或者因残留的硅与C/C复合材料或已碳化硅化的C/C复合材料的热膨胀差而产生裂纹。因此，存在下述问题：无法充分减少内部的气孔，从而还是无法充分抑制油的浸入。
[0013]这样，在因油淬火而有油浸入C/C复合材料中的情况下，在淬火后的回火工序或下次淬火工序的加热时，有时会对制造环境或被处理物的品质造成不良影响，例如会因残留在C/C复合材料中的油而产生油烟，或者导致被处理物着色等。
[0014]而且，在气体淬火等其他骤冷方法的情况下，也存在下述问题：有时会因氧化消耗
导致C/C复合材料的机械特性产生劣化，也难以长寿命化。
[0015]本专利技术的目的在于提供一种在包含加热工序以及冷却工序的环境中实现长寿命且不易对周边设备或被处理物的品质造成不良影响的C/C复合材料及所述C/C复合材料的制造方法、以及使用所述C/C复合材料的热处理用夹具及所述热处理用夹具的制造方法。
[0016][解决问题的手段][0017]在本专利技术的C/C复合材料的广泛方面，其特征在于，在借助水银孔率法(mercury porosimetry)的开气孔测定中，气孔半径0.4μm以上且小于10μm的开气孔率为2.0％以下。
[0018]在本专利技术的C/C复合材料的另一广泛方面，其特征在于，在通过水银孔率法而测定出的开气孔率相对于气孔半径的分布曲线中，从气孔半径大的一侧朝向小的一侧时，所述分布曲线开始上升的气孔半径为3.0μm以下。
[0019]本专利技术中，所述C/C复合材料中，优选的是，纤维方向上的开气孔多于与纤维方向正交的方向上的开气孔。
[0020]本专利技术中，优选的是，所述C/C复合材料的通过图像分析而求出的碳纤维体积含有率为58％以上且74％以下。
[0021]本专利技术中，优选的是包含中间相沥青(mesophase pitch)系碳纤维。
[0022]本专利技术中，优选的是，所述C/C复合材料中的开气孔的至少一部分已通过致密化物质而致密化。
[0023]本专利技术中，所述致密化物质的至少一部分也可为来源于CVI处理的碳。
[0024]本专利技术中，所述致密化物质的至少一部分也可为碳化硅。
[0025]本专利技术中，所述致密化物质的至少一部分也可为来源于沥青或热固性树脂的碳质物质。
[0026]本专利技术中，所述致密化物质的至少一部分也可为磷酸铝或者磷酸铝及氧化铝的混合物。
[0027]本专利技术中，优选的是碳纤维沿单向取向且来源于拉挤成形体的单向C/C复合材料。
[0028]在本专利技术的热处理用夹具的广泛方面，其特征在于包含依据本专利技术而构成的C/C复合材料。
[0029]在本专利技术的热处理用夹具的另一广泛方面，其特征在于包含碳纤维沿单向取向且来源于拉挤成形体的单向C/C复合材料。
[0030]优选的是，本专利技术的热处理用夹具被用于油淬火。
[0031]优选的是，本专利技术的热处理用夹具被用于气体淬火。
[0032]本专利技术的热处理用夹具中，优选的是，拐角部具有通过插销来固定拼接接合的结构。
[0033]本专利技术的热处理用夹具中，拐角部也可通过2D C/C复合材料进行了加强。
[0034]本专利技术的C/C复合材料的制造方法的特征在于包括下述工序：使热固性树脂组合物渗透到沿单向排齐的碳纤维中，并进行拉挤成形，由此获得成形体；以及通过对所述成形体进行煅烧而使所述热固性树脂组合物碳化，从而获得C/C复合材料。
[0035]本专利技术中，优选的是，所述成形体中的碳纤维体积含有率为55％以上且75％以下。
[0036]本专利技术的C/C复合材料的制造方法中，优选的是还包括：致密化工序，使所述C/C复合材料中的开气孔的至少一部分致密化。
[0037]本专利技术中，所述致密化工序也可包含使沥青或热固性树脂渗透到所述C/C复合材料的开气孔中并进行碳化的工序。
[0038]本专利技术中，所述致密化工序也可包含对所述C/C复合材料实施化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)处理的工序。
[0039]本专利技术中，所述致密化工序也可包含使熔融硅渗透到所述C/C复合材料的开气孔中并进行碳化硅化的工序。
[0040]本专利技术中，所述致密化工序也可包含使磷酸铝渗透到所述C/C复合材料的开气孔中并进行热处理的工序。
[0041]本专利技术的热处理用夹具的制造方法是包含C/C复合材料的热处理用夹具的制造方法，包括下述工序：使用依据本专利技术而构成的C/C复合材料的制造方法来获得所述C/C复合材料。
[0042][专利技术的效果][0043]根据本专利技术，能够提供一种在包含加热工序以及冷却工序的环境中实现长寿命且不易对周边设备或被处理物的品质造成不良影响的C/C复合材料及所述C/C复合材料的制造方法、以及使用所述C/C复合材料的热处理用夹具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳/碳复合材料，其中在借助水银孔率法的开气孔测定中，气孔半径0.4μm以上且小于10μm的开气孔率为2.0％以下。2.一种碳/碳复合材料，其中在通过水银孔率法而测定出的开气孔率相对于气孔半径的分布曲线中，从气孔半径大的一侧朝向小的一侧时，所述分布曲线开始上升的气孔半径为3.0 μm以下。3.根据权利要求1或2所述的碳/碳复合材料，其中纤维方向上的开气孔多于与纤维方向正交的方向上的开气孔。4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳/碳复合材料，其中通过图像分析而求出的碳纤维体积含有率为58％以上且74％以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的碳/碳复合材料，包含中间相沥青系碳纤维。6.根据权利要求1至5中任一项所述的碳/碳复合材料，其中开气孔的至少一部分已通过致密化物质而致密化。7.根据权利要求6所述的碳/碳复合材料，其中所述致密化物质的至少一部分是来源于化学气相渗透处理的碳。8.根据权利要求6或7所述的碳/碳复合材料，其中所述致密化物质的至少一部分为碳化硅。9.根据权利要求6至8中任一项所述的碳/碳复合材料，其中所述致密化物质的至少一部分为来源于沥青或热固性树脂的碳质物质。10.根据权利要求6至9中任一项所述的碳/碳复合材料，其中所述致密化物质的至少一部分为磷酸铝或者磷酸铝及氧化铝的混合物。11.根据权利要求1至10中任一项所述的单向碳/碳复合材料，其中碳纤维沿单向取向且来源于拉挤成形体。12.一种热处理用夹具，包含根据权利要求1至11中任一项所述的碳/碳复合材料。13.一种热处理用夹具，包含单向碳/碳复合材料，所述单向碳/碳复合材料中的碳纤维沿单向取向且来源于拉挤成形体。14.根据权利要求12或13所述的热处理用夹具，其被用于油淬火。15.根据权利要求12或13所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冨田修平，町野洋，西阳子，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：