碳材料的制造方法和碳材料技术

本发明专利技术提供一种表面改性的碳材料的制造方法和表面改性的碳材料，该方法能够简便且密合性良好地在表面形成金属等的层。该方法的特征在于，将埋入表面改性剂中的碳基材与除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，所述表面改性剂含有包含过渡金属的金属颗粒和热分解性卤化氢产生剂。具体地说，在含有不锈钢等包含过渡金属的金属颗粒、和氯化铵等热分解性卤化氢产生剂的粉体（３）中埋入碳基材（２），与石墨坩埚（６）那样的除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及表面改性的碳材料的制造方法和表面改性的碳材料。
技术介绍
碳材料的重量较轻、并且化学/热稳定性优异，虽然是非金属但具有导热性和导电性良好的特性。但是，在碳材料中形成金属等与碳不同材质的层时，碳材料与其他层之间的密合性存在问题。作为改善该密合性的方法，例如，专利文献1和专利文献2中记载了以下内容通过用卤化铬气体处理碳基材而在表面设置由Cr23C6构成的碳化铬层，并对该碳化铬层喷镀被覆金属。但是，为了形成能够喷镀金属那样的由Cr23C6所构成的层，非常花费时间，并且需要在氢气气氛中进行处理，或者在减压下进行处理，存在处理繁杂的问题。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开平8-143384号专利文献2 日本特开平8-143385号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种表面改性的碳材料的制造方法和表面改性的碳材料，该方法能够简便且密合性良好地在表面形成金属等的层。用于解决问题的方案本专利技术的碳材料的制造方法的特征在于，将埋入表面改性剂中的碳基材与除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，所述表面改性剂含有包含过渡金属的金属颗粒和热分解性卤化氢产生剂。作为上述碳构件，可以举出石墨坩埚等由碳形成的容器、碳粉等。另外，作为加热处理时的条件，可以在常压下进行。此外，作为上述包含过渡金属的金属颗粒，可以使用过渡金属颗粒或包含过渡金属的合金颗粒，特别优选使用不锈钢等包含Cr的合金。这是因为，通过使用包含Cr的合金，能够通过一次加热处理形成含有包含Cr的碳化金属和金属的碳化金属层。本专利技术的碳材料的特征在于，在碳基材上具有含有M2C或M3C2 (M 过渡金属元素) 的碳化金属层，在该碳化金属层上具有金属或合金层。作为上述M，优选为Cr，此外作为碳化金属层中所含的金属，优选为Cr、Fe、Ni等过渡金属。作为该碳化金属层的厚度，优选为 100 μ m以下。该碳材料可以优选通过本专利技术的碳材料的制造方法进行制造。在制造方法中，通过使用不锈钢粉作为含有过渡金属的金属粉，能够以一次处理容易地在碳基材上形成含有 Cr2C或Cr3C2、并含有Ni和Fe的碳化金属层。3专利技术的效果根据本专利技术的碳材料的制造方法，通过使用由碳材料形成的容器、碳粉等碳构件， 可以缩短处理时间，同时可以不需要供给氢气，能够更简便地对碳基材进行表面改性。由此，能够提高与之后在表面形成的金属等的层的密合性，同时与碳基材相比还能够提高强度。另外，不需要减压，能够在常压(大气压中)下进行加热处理，能够简化处理。根据本专利技术的碳材料，与之后在表面形成的金属等的层的密合性良好，强度也得到提高。附图说明图1是示出在本专利技术的碳材料的制造方法中使用的加热装置的一个例子的图。 具体实施例方式以下，对本专利技术进行详细说明。在本专利技术中的碳材料的制造方法中，对埋入表面改性剂(粉体状)中的碳基材与除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，所述表面改性剂含有包含过渡金属的金属颗粒和热分解性卤化氢产生剂等。根据本专利技术的碳材料的制造方法，能够简便地在碳基材的表面形成碳化金属层， 并且能够良好地改善与之后在碳材料上形成的金属等的层的密合性。作为之后在碳材料上形成金属层等的方法，可以举出电镀法、喷镀法等，特别是作为提高密合性的方法，可以举出电镀法。在本专利技术的碳材料的制造方法中，对所要处理的碳基材与除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理。作为该碳构件，可以举出石墨坩埚等由碳形成的容器、碳粉等。这样， 通过与碳构件一起对所要处理的碳基材进行加热处理，能够以短时间在碳基材上形成碳化金属层。其原因被推测为，通过使用碳构件，能够有效地将粉体中所含的过渡金属、热分解性卤化氢产生剂等材料用于碳基材的表面处理中，因此可以降低所需要的热量。关于热处理的时间，通过不到1小时的处理，可以在碳基材上几乎均勻地形成碳化金属层，而不会产生颜色不勻。该碳化金属层只要30分钟即可充分形成。在需要增厚碳化金属层的情况下，该处理时间可以为更长时间，例如可以进行1小时以上。上述加热处理优选在800°C以上且1200°C以下进行。通过在该温度范围内进行处理，能够有效地处理碳基材。需要说明的是，温度过低时，碳化金属层的生成可能变慢，温度过高时，加热处理中未反应的粉体可能在碳基材上熔接。另外，上述加热处理中，优选在常压下进行处理。通过能够在常压下进行处理，不需要真空泵等设备，不需要减压所消耗的时间，处理变得简便，同时处理时间缩短。需要说明的是，也可以在减压下进行处理，但由于热分解性卤化氢产生剂可能会在低温下剧烈分解，因此难以使卤化氢有效反应，同时粉体还可能会飞散。此外，在本专利技术的碳材料的制造方法中，不需要导入氢气，因此能够提高安全性， 能够易于进行处理。需要说明的是，如果需要，也可以导入氮气等惰性气体。以下，对本专利技术中使用的各构件进行说明。作为上述碳基材，没有特别限定，例如可以举出各向同性石墨材料、各向异性石墨材料、碳纤维材料等。作为该碳基材，优选体积密度为1. 4 2. lg/cm3，优选平均气孔半径为10 μ m以下，气孔率为40%以下。上述热分解性卤化氢产生剂是指在常温、常压下保持固体状态，通过加热而分解， 产生氯化氢、氟化氢、溴化氢等卤化氢的物质。由于加热前的操作容易，因而该热分解性卤化氢产生剂的热分解温度优选为200°C以上的温度。由该热分解性卤化氢产生剂所产生的卤化氢在加热处理中与过渡金属反应，产生卤化金属气体。通过利用该卤化金属气体处理碳基材，能够在碳基材的表面形成碳化金属层。这样由于碳基材的处理是通过气体产生的， 因此即使是碳基材上形成了孔、沟等那样的复杂形状的情况下，也能够在碳基材上几乎均勻地形成碳化金属层。作为该热分解性卤化氢产生剂，从容易获得的方面出发，优选为氯化铵。作为上述含有过渡金属的金属颗粒，只要含有过渡金属即可，例如可以举出过渡金属与其他金属的混合粉末或合金粉末。作为上述过渡金属，可以举出Ti、V、Cr、Mn、Fe、 C0、Ni、Cu、Zn、&、Nb、M0、Ta等，只要是与上述卤化氢反应而产生卤化金属气体的物质则没有特别限定。并且，所产生的卤化金属气体与碳基材的表面的碳反应，生成金属碳化物。作为这些过渡金属，从反应性的高度的方面出发，优选含有Cr。作为金属颗粒，优选为含有Cr 的合金粉末，例如可以举出不锈钢等。特别是在使用由含有Cr、Ni和Fe的合金即不锈钢形成的金属颗粒的情况下，能够以一次加热处理在碳基材的表面形成含有碳化铬和Ni、Fe的层。特别是，从操作的容易性以及成本方面出发，也优选使用含有包含Cr、Ni和Fe的合金即不锈钢与氯化铵的粉末来进行加热处理。作为上述碳构件，例如可以举出石墨坩埚等由碳形成的容器、碳粉等。通过使用碳构件，可以缩短碳基材的处理时间，同时可以不需要供给氢气，能够更简便地对碳基材进行表面改性。由此，能够提高与之后在表面形成的金属等的层的密合性， 同时与碳基材相比还能够提高强度。另外，不需要减压，能够在常压(大气压中)下进行加热处理，能够简化处理。作为上述碳构件，优选使用石墨坩埚。通过在处理时使用石墨坩埚，可以抑制被埋入的碳基材的周围的气体流动，可以在碳基材的表面更均勻地形成碳化金属层，而不会产生颜色不勻。另外，由于某种程度上将本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种碳材料的制造方法，其特征在于，对埋入表面改性剂中的碳基材与除该碳基材以外的碳构件一起进行加热处理，所述表面改性剂含有包含过渡金属的金属颗粒和热分解性卤化氢产生剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田章义，
申请(专利权)人：东洋炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：JP