[發明專利]碳材料—陶瓷材料接合體的制造方法和碳材料—陶瓷材料接合體

在審

• 申請號: 201380018860.1
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN104203870A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 大國友行;陳衛武;宮本欽生
• 申請（專利權）人: 東洋炭素株式會社
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;C04B35/52;C04B41/87
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法和碳材料－陶瓷材料接合體。

背景技術

碳材料在常壓下不具有熔點。另外，陶瓷通常為高熔點材料。因此，可以說通過熔接法將碳材料與陶瓷接合是非常困難的。

另外，碳材料和陶瓷通常是脆性材料。因此，通過壓接法將碳材料與陶瓷材料接合是非常困難的。碳材料與陶瓷材料的接合通常通過使用螺絲等的機械方法或者使用焊接材料、粘接劑等的方法來實現。

例如，在專利文獻1中公開了使用苯酚·甲醛樹脂，將石墨材料粘接的方法。在專利文獻2中公開了使用酚醛樹脂等碳系粘接劑，將石墨材料粘接。在專利文獻3中公開了使用焊接材料，將石墨與鋁系材料接合的方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6－345553號公報

專利文獻2：日本特開2002－321987號公報

專利文獻3：日本特開平4－26567號公報

發明內容

發明所要解決的課題

但是，在例如使用有機物的粘接劑的方法中，難以制造在加熱到高溫這樣的用途中使用的碳材料－陶瓷材料接合體。另外，在將上述的粘接劑碳化的方法中，也可能由于碳化的粘接劑使得導熱性降低。在使用焊接材料時，不能在焊接材料的熔點以上使用碳材料－陶瓷材料接合體，難以制造在加熱到高溫這樣的用途中使用的碳材料－陶瓷材料接合體。在這樣的狀況下，需求一種碳材料與無機材料的更為有力的接合方法。

本發明的主要目的在于提供一種新穎的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法。

用于解決課題的技術方案

本發明是接合有碳材料和陶瓷材料的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法。在本發明中，在碳材料上形成含有陶瓷和燒結助劑的層，進行燒結，由此得到碳材料－陶瓷材料接合體。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，作為燒結助劑，優選使用選自氧化釔、氧化鋁、氧化鈣、氧化鋰、氧化硅、氧化硼、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈰、氧化釓、氧化銪、氧化鑭、氧化镥、氧化釹、氧化鉺、氧化鏑和氧化釤中的至少1種。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，優選通過燒結，使燒結助劑浸入碳材料的表層的凹部或氣孔，通過冷卻，使燒結助劑留在碳材料的表層。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，優選上述陶瓷和/或上述燒結助劑含有硅元素，通過上述燒結，在上述碳材料與上述陶瓷材料的界面形成結晶相或非晶質玻璃相。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，優選在含有陶瓷和燒結助劑的層中燒結助劑的含量為2質量％以上。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，作為陶瓷，優選使用金屬氮化物和金屬碳化物中的至少一種。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，作為陶瓷，優選使用選自氮化鋁、氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化硼、碳化鉭、碳化鋯、碳化鎢、碳化鈦、碳化鉻和碳化鈮中的至少1種。

在本發明的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法中，作為碳材料，優選使用選自制鋼用電極材料、各向同性石墨材料、多孔碳材料、碳纖維集合體、碳纖維復合材料和碳纖維強化碳復合材料中的至少1種。

本發明的第一碳材料－陶瓷材料接合體具備碳材料和陶瓷材料。陶瓷材料與碳材料接合。碳材料的陶瓷材料側的表層和陶瓷材料的碳材料側的表層兩者含有陶瓷材料的燒結中使用的燒結助劑。

在本發明的第一碳材料－陶瓷材料接合體中，碳材料的陶瓷材料側的表層中燒結助劑的含量比陶瓷材料的碳材料側的燒結助劑的含量高。

本發明的第二碳材料－陶瓷材料接合體具備碳材料和與上述碳材料接合的陶瓷材料。在上述碳材料與上述陶瓷材料的接合界面設有通過燒結而形成的結晶相或非晶質玻璃相。

發明效果

根據本發明，能夠提供一種新穎的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法。

附圖說明

圖1是用于說明本發明一個實施方式中的碳材料－陶瓷材料接合體的制造方法的截面示意圖。

圖2是本發明一個實施方式中的碳材料－陶瓷材料接合體的截面示意圖。

圖3是實施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合體A中的碳材料與陶瓷材料的界面部分的SEM圖像。

圖4是表示實施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合體A中的碳材料與無機材料的界面部分的Al元素分布的SEM圖像。

圖5是表示實施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合體A中的碳材料與無機材料的界面部分的C元素分布的SEM圖像。