[發明專利]石墨材料

有效

• 申請號: 201880009042.8
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN110248911B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 薄葉秀彥;鈴木俊哉
• 申請（專利權）人: 新日本科技炭素株式會社
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C01B32/20;H05B3/14
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 張曉霞;臧建明

本發明提供一種利用焦耳發熱的石墨材料中不添加金屬系雜質且室溫下的電阻與高溫下的電阻的平衡良好者。一種石墨材料，其25℃下的固有電阻(ρ₂₅)為10.0μΩ·m以上且12.0μΩ·m以下，1600℃下的固有電阻(ρ₁₆₀₀)為9.5μΩ·m以上且11.0μΩ·m以下，25℃與1600℃的固有電阻之比(ρ₁₆₀₀/ρ₂₅)為0.85以上且1.00以下，顯示最小固有電阻值(ρ_min)的溫度為500℃以上且800℃以下，最小固有電阻與25℃下的固有電阻之比(ρ_min/ρ₂₅)為0.70以上且0.80以下，以及體積密度為1.69g/cm³以上且1.80g/cm³以下。

技術領域

本發明涉及一種適合于石墨加熱器用途的石墨材料。

背景技術

石墨材料在非氧化性的環境下具有高耐熱性，可廣泛用于需要高溫的各種用途，例如石墨加熱器、夾具或裝置的零件材料。

然而，已知有石墨材料的特性根據所曝露的溫度而發生變化，特別是已知有：關于固有電阻，與金屬材料等不同，隨著溫度上升而固有電阻下降，若超過某溫度，則發生反轉而固有電阻上升。

在將所述石墨材料用作發熱源的方法中存在利用前端部的電弧(arc)放電的情況與利用本體的焦耳(joule)發熱的情況，但任一情況下均重要的是高溫下的固有電阻。在電弧放電的情況下，為了使本體電阻低者效率良好地供給電力，期望低固有電阻品。另一方面，在利用焦耳發熱的情況下，為了效率良好地發熱，存在期望高固有電阻品的傾向，但若室溫下的電阻高，則有高溫時的電阻的下降變大的傾向，就電源裝置的最高電壓或最高電流的制約而言，重要的是室溫的電阻與高溫的電阻的平衡。另外，高溫下的固有電阻的下降率小者有室溫下的電阻變低的傾向，為了獲得所需的發熱量，需要使加熱器的設計剖面變小，有耐久性惡化的傾向。

針對此種課題，專利文獻1中公開一種如下的方法：通過向焦炭(cokes)粉末中添加石墨粉末而作為原料填料(filler)來制造具有高固有電阻的各向同性(isotropic)石墨，但并未言及所述高溫的固有電阻的行為，未充分地進行研究。

另一方面，專利文獻2中提出通過除焦炭粉末與石墨粉末以外添加鈦元素或鋁元素及硼元素作為原料填料，將高溫下的電阻變化率抑制為15％以內的石墨材及制造方法，但所記載的石墨材料中所含的金屬系元素在半導體制造裝置等中成為雜質而并非優選者。

另外，專利文獻3中提出一種高水平地維持1600℃下的固有電阻的石墨材，但若與室溫的值相比，則有約30％左右的下降，需要廣泛地設計電源裝置的輸出區域，仍并非優選者。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平2-59468號公報

專利文獻2：日本專利特開平9-48665號公報

專利文獻3：日本專利特開2001-31473號公報

發明內容

本發明的目的在于提供一種在不添加成為雜質的金屬化合物的情況下，室溫下的電阻與高溫下的電阻的差小，并適合作為利用焦耳發熱的發熱體的石墨材料。

一般而言，石墨材料為微小的石墨結晶的集合體，根據其結晶粒子的大小而固有電阻發生變化，相對于溫度變化的行為也發生變化。若結晶粒子大，則成為室溫的固有電阻變低的傾向，若成為高溫，則成為固有電阻上升的傾向。另一方面，若結晶粒子小，則有室溫下的固有電阻變大的傾向，若使溫度上升，則有低溫區域下固有電阻下降的傾向，若超過某溫度區域，則有固有電阻增大的傾向。