[发明专利]石墨化炉及制造石墨的方法

说明书

本申请为分案申请，原申请的国际申请日为2011年9月22日，国际申请号为PCT/JP2011/071694，国家申请号为2011800467367，发明名称为石墨化炉及制造石墨的方法。

技术领域

本发明涉及用于通过加热碳粉末来制造石墨的石墨化炉及制造石墨的方法。

背景技术

石墨(graphite)是碳的同位素的一种，呈六方晶体。石墨是固体且润滑性优异，并且具有热传导性、耐热性、耐药性等有效的特性，因此具有广泛的用途。

作为制造石墨的方法之一，具有下述方法：通过将焦炭或木炭那样的碳源(通常含有非晶质或杂质)加热到极高的温度、例如2500～3000℃左右，从而石墨化(结晶化及精制)。

由于石墨化如上述那样需要极高的温度，因此加热应该应用哪种方法、或保持石墨的结构的耐热性的观点来看，具有困难的课题。例如，石墨加热器那样的外部加热机构无法实现超过2500℃的温度，在之前加热器自身会产生热损伤。因此，以往一直利用了通过对碳源通电而加热碳源的、所谓艾奇逊(Acheson)炉及其变化。

专利文献1～3表示相关的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利公开公报第10-338512号

专利文献2：日本国专利公开公报第2005-291515号

专利文献3：日本国专利公开公报第2009-190907号

发明内容

根据现有的艾奇逊炉及其变化，工序是成批处理式，在效率上存在问题，另外，由于加热不均匀，因此在品质及产量上也存在问题。本发明是为了解决该问题而完成的。

根据本发明的第一方案，利用作为碳源的粉末得到石墨的石墨化炉具备：具有为了收放上述粉末而构成的凹部的导电性坩埚；电极，该电极具有柱状的轴与头部，该头部设在上述轴的端部，具有从由球、半球、边缘倒圆的圆柱、圆锥及顶点倒圆的圆锥构成的组中选择的一个形状；以及为了使电流经过上述坩埚及上述电极流向上述粉末而构成的电源。

根据本发明的第二方案，利用作为碳源的粉末制造石墨的方法将上述粉末收放在导电性坩埚的凹部，使电极与上述粉末接触，该电极具备柱状的轴与头部，该头部设在上述轴的端部，具有从球、半球、边缘倒圆的圆柱、圆锥及顶点倒圆的圆锥构成的组中选择的一个形状，使电流从电源经过上述坩埚及上述电极流向上述粉末。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的石墨化炉的内部的立面图。

图2是由图1的II-II线剖切的剖视图，表示电极插入到碳粉末中的状态。

图3是由图1的III-III线剖切的剖视图，表示电极插入碳粉末中之前的状态。

图4是表示电极与坩埚的组合的变化的示意剖视图。

图5是表示电极的另一变化的示意剖视图。

图6是表示坩埚的另一变化的示意剖视图。

图7是表示具备附加的加热机构的坩埚的例子的示意剖视图。

图8是说明本实施方式的制造石墨的方法的各阶段的流程图。

图9是上述方法的石墨的温度记录的一个例子。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的几个示例的实施方式。

根据本发明的实施方式，利用由通电产生的焦耳热加热作为碳源的粉末而进行石墨化。作为碳源，当然使用由碳构成的粉末，但也能够使用碳纤维或粒状及块状碳，或者代替碳使用碳化硅(carborundum)等陶瓷。或者可以在其他导电性物质中应用本实施方式。为了便于说明，在整个说明书及权利要求中将原料简称为粉末。

主要参照图1，本实施方式的石墨化炉100具备用于收放粉末1的坩埚10、用于使电流流向粉末1的装置20、以及包围坩埚10的分室40。坩埚10从分室40的一端搬入，一边接受预热一边依次在分室40内通过，并且接受由装置20进行的加热，在冷却后从分室40的另一端搬出。

主要参照图2、3，坩埚10具备构成为用于收放粉末1的凹部12，凹部12在坩埚10的上面朝上方开口。坩埚10为了对粉末1通电而需要由导电性物质构成，另外，该导电性物质需要具有耐得住2500℃以上的高温的耐热性。作为这种物质，能够示例石墨，但如果可能的话，也可以是其他物质。坩埚10为了便于加工而具有圆筒形的外形，但外形并不限定于此。

凹部12由圆筒形的上部12a和半球状的下部12b构成，也能如后述那样进行各种变形。