[发明专利]碳化硅包覆碳基材的制造方法、碳化硅包覆碳基材、碳化硅碳复合烧结体、陶瓷包覆碳化硅碳复合烧结体以及碳化硅碳复合烧结体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将石墨等碳基材的表面由碳化硅包覆的碳化硅包覆碳基材的制造方法、碳化硅包覆碳基材、碳化硅碳复合烧结体以及陶瓷包覆碳化硅碳复合烧结体。

背景技术

一直以来，碳材料为低比重，且耐热性、耐腐蚀性、滑动性、导电性、导热性、加工性优异，在半导体、冶金、机械、电子、原子能等广泛的领域中利用。

然而，碳材料一般有在耐氧化性和强度上差的问题。为了解决该问题，研究了与陶瓷等其他材料的复合化。

在专利文献1～3中，公开了通过在碳类材料的表面形成碳化硅覆膜而使耐氧化性提高的方法。

作为形成碳化硅覆膜的方法，可以采用使由气相反应产生的碳化硅沉积的化学气相蒸镀法(以下，称为CVD法)、或通过使基材的碳与作为反应源的硅成分反应而形成碳化硅的转化法(以下，称为CVR法)等。

另外，作为碳化硅和碳材料的复合材料，提出了将碳化硅微粉末与石墨颗粒混合，通过等离子体放电烧结而高密度地烧结得到的碳化硅碳烧结体(专利文献4)。

作为制作这样的碳化硅碳烧结体的方法，可以考虑将包覆有碳化硅覆膜的石墨颗粒进行烧结的方法。

在专利文献5中，提出了将碳纳米管的表面通过CVD法或CVR法由碳化硅包覆。在专利文献6中，提出了将金刚石的表面通过CVD法或CVR法由碳化硅覆膜包覆。

然而，在将石墨等碳基材的表面通过CVD法或CVR法由碳化硅覆膜包覆时，存在有不能均匀地包覆的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-133173号公报

专利文献2：日本特开平9-52777号公报

专利文献3：日本特开平6-263568号公报

专利文献4：日本特开2004-339048号公报

专利文献5：日本特开2005-75720号公报

专利文献6：日本特开2001-198834号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种能够在石墨等碳基材的表面将碳化硅覆膜致密且均匀地包覆的碳化硅包覆碳基材的制造方法、由该制造方法能够制造的碳化硅包覆碳基材、使用该碳化硅包覆碳基材能够制造的碳化硅碳复合烧结体。

用于解决课题的方法

发明的碳化硅包覆碳基材的制造方法包括：准备在表面具有由没有悬空键的SP²碳结构构成的基部、和由具有悬空键的SP²碳结构构成的边缘部的碳基材的工序；和通过在温度1400～1600℃、压力1～150Pa的气氛中使碳基材的表面与SiO气体反应而形成碳化硅，制造由碳化硅所包覆的碳基材的工序。

本发明中的碳基材，在表面具有由没有悬空键的SP²碳结构构成的基部、和由具有悬空键的SP²碳结构构成的边缘部。本发明的发明者研究了在对石墨等碳基材通过CVD法或CVR法在表面形成碳化硅覆膜时不能均匀地形成碳化硅覆膜的理由，结果发现，在石墨的表面存在由具有悬空键的SP²碳结构构成的边缘部，该边缘部的反应活性高，所以在由CVD法和CVR法形成碳化硅时，在该反应活性高的边缘部优先形成碳化硅覆膜，因此不能形成均匀的覆膜。SP²碳结构具有3个价键，在基部3个价键全部参与键合，但在边缘部，3个价键内的1个或2个处于没有键合的状态。因此，可以认为在边缘部反应活性升高。

特别是若通过CVD法形成碳化硅覆膜，则易于在边缘部优先形成碳化硅覆膜，从而无法形成均匀的覆膜。另外，若通过CVD法形成碳化硅覆膜，则析出的颗粒大，而且形成空隙多的多孔的覆膜，从而难以均匀地形成致密的碳化硅覆膜。

在本发明中，在温度1400～1600℃、压力1～150Pa的气氛中，使碳基材的表面与SiO气体反应而形成碳化硅。因此，本发明的碳化硅覆膜由CVR法形成。根据本发明，通过在温度1400～1600℃、压力1～150Pa的气氛中，由CVR法形成碳化硅覆膜，就能够在具有基部和边缘部的碳基材的表面致密且均匀地形成碳化硅覆膜。

若温度小于1400℃，则用于形成碳化硅的反应难以进行，从而难以形成碳化硅覆膜。另外，若温度超过1600℃，则由于易于形成由CVD法产生的碳化硅覆膜，所以就不能形成致密且均匀的覆膜。