[发明专利]碳材料—陶瓷材料接合体的制造方法和碳材料—陶瓷材料接合体

说明书

技术领域

本发明涉及碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法和碳材料－陶瓷材料接合体。

背景技术

碳材料在常压下不具有熔点。另外，陶瓷通常为高熔点材料。因此，可以说通过熔接法将碳材料与陶瓷接合是非常困难的。

另外，碳材料和陶瓷通常是脆性材料。因此，通过压接法将碳材料与陶瓷材料接合是非常困难的。碳材料与陶瓷材料的接合通常通过使用螺丝等的机械方法或者使用焊接材料、粘接剂等的方法来实现。

例如，在专利文献1中公开了使用苯酚·甲醛树脂，将石墨材料粘接的方法。在专利文献2中公开了使用酚醛树脂等碳系粘接剂，将石墨材料粘接。在专利文献3中公开了使用焊接材料，将石墨与铝系材料接合的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－345553号公报

专利文献2：日本特开2002－321987号公报

专利文献3：日本特开平4－26567号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在例如使用有机物的粘接剂的方法中，难以制造在加热到高温这样的用途中使用的碳材料－陶瓷材料接合体。另外，在将上述的粘接剂碳化的方法中，也可能由于碳化的粘接剂使得导热性降低。在使用焊接材料时，不能在焊接材料的熔点以上使用碳材料－陶瓷材料接合体，难以制造在加热到高温这样的用途中使用的碳材料－陶瓷材料接合体。在这样的状况下，需求一种碳材料与无机材料的更为有力的接合方法。

本发明的主要目的在于提供一种新颖的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法。

用于解决课题的技术方案

本发明是接合有碳材料和陶瓷材料的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法。在本发明中，在碳材料上形成含有陶瓷和烧结助剂的层，进行烧结，由此得到碳材料－陶瓷材料接合体。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，作为烧结助剂，优选使用选自氧化钇、氧化铝、氧化钙、氧化锂、氧化硅、氧化硼、氧化锆、氧化镁、氧化铈、氧化钆、氧化铕、氧化镧、氧化镥、氧化钕、氧化铒、氧化镝和氧化钐中的至少1种。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，优选通过烧结，使烧结助剂浸入碳材料的表层的凹部或气孔，通过冷却，使烧结助剂留在碳材料的表层。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，优选上述陶瓷和/或上述烧结助剂含有硅元素，通过上述烧结，在上述碳材料与上述陶瓷材料的界面形成结晶相或非晶质玻璃相。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，优选在含有陶瓷和烧结助剂的层中烧结助剂的含量为2质量％以上。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，作为陶瓷，优选使用金属氮化物和金属碳化物中的至少一种。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，作为陶瓷，优选使用选自氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化硼、碳化钽、碳化锆、碳化钨、碳化钛、碳化铬和碳化铌中的至少1种。

在本发明的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法中，作为碳材料，优选使用选自制钢用电极材料、各向同性石墨材料、多孔碳材料、碳纤维集合体、碳纤维复合材料和碳纤维强化碳复合材料中的至少1种。

本发明的第一碳材料－陶瓷材料接合体具备碳材料和陶瓷材料。陶瓷材料与碳材料接合。碳材料的陶瓷材料侧的表层和陶瓷材料的碳材料侧的表层两者含有陶瓷材料的烧结中使用的烧结助剂。

在本发明的第一碳材料－陶瓷材料接合体中，碳材料的陶瓷材料侧的表层中烧结助剂的含量比陶瓷材料的碳材料侧的烧结助剂的含量高。

本发明的第二碳材料－陶瓷材料接合体具备碳材料和与上述碳材料接合的陶瓷材料。在上述碳材料与上述陶瓷材料的接合界面设有通过烧结而形成的结晶相或非晶质玻璃相。

发明效果

根据本发明，能够提供一种新颖的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法。

附图说明

图1是用于说明本发明一个实施方式中的碳材料－陶瓷材料接合体的制造方法的截面示意图。

图2是本发明一个实施方式中的碳材料－陶瓷材料接合体的截面示意图。

图3是实施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合体A中的碳材料与陶瓷材料的界面部分的SEM图像。

图4是表示实施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合体A中的碳材料与无机材料的界面部分的Al元素分布的SEM图像。

图5是表示实施例1得到的碳材料－陶瓷材料接合体A中的碳材料与无机材料的界面部分的C元素分布的SEM图像。