[发明专利]石墨材料

说明书

本发明提供一种利用焦耳发热的石墨材料中不添加金属系杂质且室温下的电阻与高温下的电阻的平衡良好者。一种石墨材料，其25℃下的固有电阻(ρ₂₅)为10.0μΩ·m以上且12.0μΩ·m以下，1600℃下的固有电阻(ρ₁₆₀₀)为9.5μΩ·m以上且11.0μΩ·m以下，25℃与1600℃的固有电阻之比(ρ₁₆₀₀/ρ₂₅)为0.85以上且1.00以下，显示最小固有电阻值(ρ_min)的温度为500℃以上且800℃以下，最小固有电阻与25℃下的固有电阻之比(ρ_min/ρ₂₅)为0.70以上且0.80以下，以及体积密度为1.69g/cm³以上且1.80g/cm³以下。

技术领域

本发明涉及一种适合于石墨加热器用途的石墨材料。

背景技术

石墨材料在非氧化性的环境下具有高耐热性，可广泛用于需要高温的各种用途，例如石墨加热器、夹具或装置的零件材料。

然而，已知有石墨材料的特性根据所曝露的温度而发生变化，特别是已知有：关于固有电阻，与金属材料等不同，随着温度上升而固有电阻下降，若超过某温度，则发生反转而固有电阻上升。

在将所述石墨材料用作发热源的方法中存在利用前端部的电弧(arc)放电的情况与利用本体的焦耳(joule)发热的情况，但任一情况下均重要的是高温下的固有电阻。在电弧放电的情况下，为了使本体电阻低者效率良好地供给电力，期望低固有电阻品。另一方面，在利用焦耳发热的情况下，为了效率良好地发热，存在期望高固有电阻品的倾向，但若室温下的电阻高，则有高温时的电阻的下降变大的倾向，就电源装置的最高电压或最高电流的制约而言，重要的是室温的电阻与高温的电阻的平衡。另外，高温下的固有电阻的下降率小者有室温下的电阻变低的倾向，为了获得所需的发热量，需要使加热器的设计剖面变小，有耐久性恶化的倾向。

针对此种课题，专利文献1中公开一种如下的方法：通过向焦炭(cokes)粉末中添加石墨粉末而作为原料填料(filler)来制造具有高固有电阻的各向同性(isotropic)石墨，但并未言及所述高温的固有电阻的行为，未充分地进行研究。

另一方面，专利文献2中提出通过除焦炭粉末与石墨粉末以外添加钛元素或铝元素及硼元素作为原料填料，将高温下的电阻变化率抑制为15％以内的石墨材及制造方法，但所记载的石墨材料中所含的金属系元素在半导体制造装置等中成为杂质而并非优选者。

另外，专利文献3中提出一种高水平地维持1600℃下的固有电阻的石墨材，但若与室温的值相比，则有约30％左右的下降，需要广泛地设计电源装置的输出区域，仍并非优选者。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平2-59468号公报

专利文献2：日本专利特开平9-48665号公报

专利文献3：日本专利特开2001-31473号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不添加成为杂质的金属化合物的情况下，室温下的电阻与高温下的电阻的差小，并适合作为利用焦耳发热的发热体的石墨材料。

一般而言，石墨材料为微小的石墨结晶的集合体，根据其结晶粒子的大小而固有电阻发生变化，相对于温度变化的行为也发生变化。若结晶粒子大，则成为室温的固有电阻变低的倾向，若成为高温，则成为固有电阻上升的倾向。另一方面，若结晶粒子小，则有室温下的固有电阻变大的倾向，若使温度上升，则有低温区域下固有电阻下降的倾向，若超过某温度区域，则有固有电阻增大的倾向。