包覆有碳化物的碳材料制造技术

本发明专利技术的包覆有碳化物的碳材料(1)的特征在于，具备以碳为主成分且含有氯的基材(10)和设置在基材(10)上的以碳化物为主成分且含有氯的碳化物层(20)，基材(10)在与碳化物层的界面附近具有氯浓度沿着朝向碳化物层的方向连续变化的基材缓冲区域(11)，碳化物层(20)在与基材的界面附近具有氯浓度沿着朝向基材的方向连续变化的碳化物层缓冲区域(21)，基材缓冲区域(11)和碳化物层缓冲区域(21)的氯浓度的最大值为10000ppm以下。根据本发明专利技术，可提供在碳化物层与以碳为主成分的基材的界面具有充分的密合强度的包覆有碳化物的碳材料。分的密合强度的包覆有碳化物的碳材料。分的密合强度的包覆有碳化物的碳材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包覆有碳化物的碳材料


[0001]本专利技术涉及以碳为主成分的基材的表面被碳化物层包覆的包覆有碳化物的碳材料。

技术介绍

[0002]碳化钽、碳化铌、碳化锆、碳化铪、碳化钨等碳化物的熔点高，化学稳定性、强度、韧性和耐腐蚀性优异。因此，通过用碳化物涂敷碳基材，可改善碳基材的耐热性、化学稳定性、强度、韧性、耐腐蚀性等特性。在碳基材表面包覆有碳化物膜的包覆有碳化物的碳材料、特别是包覆有碳化钽的碳材料被用作Si(硅)、SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)等半导体单晶制备装置的构件或用于超硬工具的烧结的烧结用基座。碳化物例如通过使挥发性金属氯化物和烃进行气相反应来涂敷基材(例如参照专利文献1和2)。
[0003]现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2019
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99453号公报，专利文献2：日本特开2019
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108611号公报。

技术实现思路

[0004]专利技术所要解决的课题但是，包覆以碳为主成分的基材的表面的碳化物层由于与基材的热膨胀率的差异等，存在会随着包覆有碳化物的碳材料反复升降温而剥离的问题。因此，本专利技术的目的在于提供在碳化物层与以碳为主成分的基材的界面具有充分的密合强度的包覆有碳化物的碳材料。
[0005]解决课题的手段本专利技术人进行了深入研究，结果发现，通过在碳化物层与基材的界面附近以规定的浓度梯度含有特定浓度以下的氯，可提高碳化物层和基材之间的密合强度，从而完成了本专利技术。本专利技术的要旨如下。
[0006][1]包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，具备：以碳为主成分且含有氯的基材，和设置在基材上的以碳化物为主成分且含有氯的碳化物层；基材在与碳化物层的界面附近具有氯浓度沿着朝向碳化物层的方向连续变化的基材缓冲区域，碳化物层在与基材的界面附近具有氯浓度沿着朝向基材的方向连续变化的碳化物层缓冲区域，基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域的氯浓度的最大值为10000ppm以下。
[0007][2]根据[1]所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域分别是氯浓度沿着从碳化物层向基材的方向连续增加的第1缓冲区域、或氯浓度沿着从碳化物层向基材的方向连续减少的第2缓冲区域。
[0008][3]根据[1]或[2]所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域的氯浓度在基材与碳化物层的界面附近达到最大。
[0009][4]根据[1]～[3]中任一项所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，在基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域中，氯浓度分别在10ppm以上且5000ppm以下的范围内变化。
[0010][5]根据[1]～[4]中任一项所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域的合计厚度为200μm以下。
[0011][6]根据[1]～[5]中任一项所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，碳化物为碳化钽。
[0012]专利技术的效果根据本专利技术，可提供在碳化物层与以碳为主成分的基材的界面具有充分的密合强度的包覆有碳化物的碳材料。
附图说明
[0013][图1]示例本实施方式所涉及的包覆有碳化钽的碳材料的示意剖面图。
[0014][图2]本实施方式所涉及的外热型减压CVD装置的概略图。
[0015][图3]示例本实施方式所涉及的包覆有碳化钽的碳材料的制备方法的流程图。
[0016][图4]实施例1的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0017][图5]实施例2的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0018][图6]实施例3的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0019][图7]比较例1的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0020][图8]比较例2的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0021][图9]比较例3的包覆有碳化钽的碳材料的GDMS分析结果。
[0022][图10]表示本实施方式所涉及的实施例1～5和比较例2的包覆有碳化钽的碳材料中的氯浓度梯度与密合强度的相关性的图。
具体实施方式
[0023]以下，作为碳化物，以碳化钽为例，对本专利技术的包覆有碳化物的碳材料进行说明。
[0024][关于包覆有碳化钽的碳材料]以下，参照图1对本专利技术的一个实施方式的包覆有碳化钽的碳材料进行说明。
[0025]本专利技术的一个实施方式的包覆有碳化钽的碳材料1具备：以碳为主成分且含有氯的基材10，和设置在基材10上的以碳化钽为主成分且含有氯的碳化钽层20。基材1在与碳化钽层20的界面附近具有氯浓度沿着朝向碳化钽层20的方向连续变化的基材缓冲区域11。另外，碳化钽层20在与基材10的界面附近具有氯浓度沿着朝向基材10的方向连续变化的碳化钽层缓冲区域21。需说明的是，符号30表示基材10与碳化钽层20的界面。由此，可提高基材10与碳化钽层20之间的密合强度。需说明的是，碳化钽层20可包覆基材10的一部分，也可包覆基材10的全部。另外，在本说明书中氯浓度为质量基准。
[0026]以下的说明并不限定本专利技术，而考虑如下事项，作为通过在基材10与碳化钽层20的界面附近含有氯可提高基材10与碳化钽层20之间的密合强度的理由之一。即，认为原因在于，通过使基材10与碳化钽层20的界面附近的氯浓度发生变化，使基材10的界面附近区域的热膨胀率和碳化钽层20的界面附近的热膨胀率发生变化，从而基材10和碳化钽层20之间的界面附近的热膨胀率差变小。即，认为原因在于，基材缓冲区域11和碳化钽层缓冲区域
21作为缓和基材10和碳化钽层20之间的热膨胀率差的缓冲层发挥作用。另外，由于氯浓度连续变化，所以可使热膨胀率逐渐地变化。由此，可缓和因氯浓度的差异引起的热膨胀率差而产生的应力。
[0027]作为基材10，例如可使用各向同性石墨、挤出成型石墨、热分解石墨、碳纤维强化碳复合材料(C/C复合材料)等碳材料基材。基材10的形状、特性没有特别限定。基材10可加工成与用途等相应的任意形状来使用。
[0028]在基材缓冲区域11中，氯浓度沿着朝向碳化钽层20的方向连续变化，对于碳化钽层20，则氯浓度沿着朝向基材10的方向连续变化。在此，“连续变化”是指，在从碳化钽层20向基材10的方向上，氯浓度连续地相对于1μm的深度变化1.0ppm以上。即，在本说明书中，“连续变化”是指氯浓度连续变化，且氯浓度的浓度梯度为1.0ppm/μm以上或
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1.0ppm/μm以下。因此，即使氯浓度连续变化，在氯浓度的浓度梯度超过
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1.0ppm/μm和低于1.0ppm/μm的情况下，也不能称为“连续变化”。
[0029]基材缓冲区域11和碳化钽层缓冲区域21分别优选为氯浓度沿着从碳化钽层20向基材10的方向连续增加的第1缓冲区域、或氯浓度沿着从碳化钽层20向基材10的方向连续减少的第2缓冲区域。由此，可使基材10和碳化钽层20的热膨胀率分别逐渐增大或减小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，具备：以碳为主成分且含有氯的基材，和设置在所述基材上的以碳化物为主成分且含有氯的碳化物层；所述基材在与所述碳化物层的界面附近具有氯浓度沿着朝向所述碳化物层的方向连续变化的基材缓冲区域，所述碳化物层在与所述基材的界面附近具有氯浓度沿着朝向所述基材的方向连续变化的碳化物层缓冲区域，所述基材缓冲区域和碳化物层缓冲区域的氯浓度的最大值为10000ppm以下。2.根据权利要求1所述的包覆有碳化物的碳材料，其特征在于，所述基材缓冲区域和所述碳化物层缓冲区域分别是氯浓度沿着从所述碳化物层向所述基材的方向连续增加的第1缓冲区域、或氯浓度沿着从所述碳化物层向所述基材的...

【专利技术属性】
技术研发人员：平手晓大，山村和市，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：