JPH0798683B2

JPH0798683B2 - 炭素とホウ素を主成分としてなる複合材料の製造法

Info

Publication number: JPH0798683B2
Application number: JP2203620A
Authority: JP
Inventors: 修岡田; 浩昭小倉; 敏明曽我部
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH0489355A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、炭素−ホウ素（以下Ｃ−Ｂということがあ
る）の複合材料、特にホウ素（以下Ｂということがあ
る）成分が炭素（以下Ｃということがある）成分中に超
微粒で均一に分散されている複合材料の製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

Ｃ−Ｂ複合材料は、原子力産業に於いては中性子吸収材
として、また耐酸化性を付与された炭素材として、機械
用構造材として広く研究され、用いられている。

現在一般的に知られているこのＣ−Ｂ複合材料の製造方
法としては、専ら別途に製造されたB₄C（炭化ホウ素）
と、炭素材又は炭化し得る原料とを混合し、高温下で焼
成し、両者を固溶体化する方法が良く知られている。例
えば、特開昭62−108767号、特開平１−138172号公報
（特願昭62−297202号）などが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の製造方法により得られたＣ−Ｂ複合材料は、
粗大なるB₄Cを粉砕して炭素と混合するものであるが、
粉砕が機械的粉砕であるため、その微粉化には限界があ
り、目的物Ｃ−Ｂ複合材料としてはB₄Cの部分、B₄Cと炭
素が固溶化された部分及び炭素のみの部分が混在し、微
細に観察する時全体として完全均一とは言い難いもので
あった。

また上記従来方法では、粉体同志を混合、成形、焼結す
るものであるため、焼結後の材料について、切削、成形
加工する際の不便さがあり、切削粉の排棄等により高価
なB₄Cの原料効率が低下する欠点があった。

更に従来の方法で最も大きな問題点は、ホウ素以外の無
機質不純物を多く含む（通常約5000ppm）ことである。
この不純物は配合原料の粉砕、混合、成形、焼成等の各
工程で鋼鉄製機械類との接触等によって混入されてくる
ものであり、従来方法では避けることの極めて難しいも
のである。Ｂ−Ｃ複合材料の用途によっては、少量の無
機質不純物の共存は大きな問題とならない場合もある
が、原子力産業用材料としては混在する無機質不純物が
放射線の照射等により、同位体変換、分裂等の反応を併
発し、核融合材料に用いた場合にはこれら不純物から発
する高Ｚ元素（高原子価元素）によりプラズマ温度を著
しく低下させる決定的な弊害を招く原因となる。そこで
原子力産業向け炭素材料としては特に高純度化された材
料、例えば無機質不純物が5ppm以下、好ましくは2ppm以
下、実質的に0ppm（原子吸光分析又は発光輝線スペクト
ル法による）に近い超高純度炭素材を用いるのが常であ
る。このような超高純度炭素材の製法としては、例えば
特開昭63−79759号公報（特願昭61−224131号）に示さ
れるように、無機質元素は揮発性の高いハロゲン化処理
によって除かれるが、B₄C−Ｃを原料とする複合材料に
於いては、炭素材中にホウ素が存在するために、複合化
した後はこの方法を用いて不純物を除くことができな
い。

本発明は、従来法であるB₄C−Ｃ粉を原料とする上記の
種々の欠点を解消し、更に優れたＢ−Ｃ複合材を開発す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記従来方法の欠点を解決し、より優れた
材料を開発するために研究を進め、先ずホウ素源として
従来方法の原料であるB₄Cを使用せず、新しく酸化ホウ
素又はその水和化合物を溶融又は溶液の形で炭素材に含
浸せしめる方法を採用した。この方法によりホウ素成分
は分子状のレベルで微細な炭素粒表面又は炭素材中の微
細な細孔内に浸透し、B₄Cの粉体使用の場合に比し極め
て微細に、且つ全体にわたって分散させることができ
る。

更にこのようにホウ素を酸化物の形で使用するため、酸
化物と炭素との反応によってホウ素が炭素内に固定され
固溶体化するに適した反応方式、即ち炭素材へのホウ素
化合物の液状での含浸に引き続き、含浸されているホウ
素化合物が炭素材から揮散しない条件で、且つホウ素と
炭素が固溶化反応する条件として、高温、高圧下に焼成
する製法を開発し、所期の目的に達した。

〔発明の作用並びに構成〕

本発明の作用を酸化ホウ素（B₂O₃）と炭素との反応につ
いて例示し、説明する。

〈第一工程〉耐圧容器内で炭素材、例えば等方性高密度炭素材（東洋
炭素（株）製「IG−11」）の切削成形体に、溶融酸化
ホウ素を600〜1400℃、好ましくは800〜1200℃にて加圧
含浸せしめる。この際耐圧容器内を一旦減圧にして炭素
材細孔内に含まれる空気を除いてから含浸させることが
望ましいが、必ずしも事前脱気しなくても良い。

炭素材にB₂O₃を含浸せしめるには数kg/cm²の加圧下でも
良いが、深部まで完全に圧力浸透させるには50〜100kg/
cm²にすることが望ましい。この加圧は、炭素材の空孔
率、粒度、細孔分布、温度等により適宜に決定される。

〈第二工程〉 B₂O₃を含浸せしめた炭素材は不活性気体を圧力媒体とし
て高温、高圧下にて加熱処理（以下HIPということがあ
る）を行う。加熱処理により、例えばAr等の不活性ガス
を媒体として用いることにより恰も水圧で押すように炭
素材及びB₂O₃液を各方面から均等に圧力をかけ、B₂O₃の
蒸散を防ぎつつ、炭素材内に閉じ込め、温度の効果によ
り炭素とホウ素の化学反応が進行する。

加熱処理装置内の圧力及び温度は、100kg/cm²以上、150
0℃以上の温度、望ましくは2000℃以上、1500〜2000kg/
cm²が良い。この場合温度が2300℃を超えると、炭素と
ホウ素の固溶体の分解反応が併発するので好ましくな
い。

以上第一、第二工程が必須であるが、この複合材の使用
目的によっては、ほんの少量のB₂O₃が炭素材中に残る場
合があるので、これを除くために次に第三工程を加える
こともできる。

〈第三工程〉第二工程でHIP処理を終わった複合材を10Torr以下、好
ましくは5Torr以下の減圧下、1000℃以上、好ましくは1
500℃以上の高温、減圧下処理により、複合材中のB₂O₃
量は0.1％以下に減少させることができる。このように
して得られたＢ−Ｃ複合材は従来法のようにB₄C粉を用
いた複合材に比べホウ素が微細に、且つ全体に均一に分
散されている。

本発明に於いて使用される炭素材は上記例示のように等
方性炭素材の他、一般炭素材、異方性炭素材（例えばパ
イロカーボン、パイログラファイトなど）、炭素−炭素
複合材（以下C/C材ということがある）等、炭素材の種
類を問わず適用可能である。本発明は炭素粉を用いない
ため成形された炭素材の形状、組織、骨格をそのままの
状態で炭素をホウ素化することができることが最大の特
徴として挙げられる。

例えば超高純度等方性高密度黒鉛材を基材として用いて
ホウ素化した場合には、ホウ化合物の純度の良いものを
使用すれば得られる複合材としては、炭素とホウ素以外
の元素の不純物は基材の純度とほぼ同じ5ppm以下と非常
に小さいものが得られる。これは原料の粉砕、混合、圧
縮成形等機械的処理工程中の汚染が本発明の場合皆無で
あることによるものと思われる。

本発明方法の特徴を示す端的な例として、炭素／炭素複
合材のホウ素化の場合が挙げられる。従来法のようにB₄
C粉を用いる場合、非常に細かく粉砕しても１μｍ以下
の粒径に粉砕することは特殊な設備と技術を要し、この
粒子を樹脂成分と混和し、炭素繊維に塗布し、プリプレ
グを作り、更に成形、加熱硬化、炭化し、その後切削加
工してホウ素化C/C材製品を作る方法が考えられるが、
この方法の最大の欠点は炭素材を完全に黒鉛化できない
点にある。何故ならば炭素の黒鉛化には2500〜3000℃の
高温焼成が必要であるにもかかわらず、B₄C成分は2300
℃付近で分解を始めるからである。このため予め3000℃
での高温焼成によって黒鉛化されたC/C材の微細なる細
孔内にB₄C細粉を押し込むことは不可能に近く、まして
ホウ素成分をC/C材の深部まで均一に分散させることは
できない。このことは一般炭素材ブロックについても同
様に言えることではあるが、C/C材については炭素繊維
の強度を維持しつつホウ素化を計らねばならない点に特
に困難があった。

この点本発明方法による場合、極めて容易にC/C材のホ
ウ素化が可能である。既に述べた如くホウ素成分は溶融
又は溶液の形で分子レベルの大きさで炭素材の細孔内に
圧力によって強制的に圧入され深部まで均一に分散させ
ることができる。且つこのホウ素成分の強制圧入作業及
びその後の焼成作業によってC/C材としての組織に変化
はなく、炭素材は事前に3000℃での黒鉛化処理を行って
いるので、ホウ素化反応を進めるために2000℃にて焼成
しても、得られるホウ素化成形体はC/C材としての充分
の物性を有するものとなる。

一方炭素材に含浸されるホウ素成分は、原理的には加熱
により溶融又は溶媒によって溶液になし得るホウ素化合
物が本目的に供し得るが、炭素材と共に加熱焼成して無
機質不純物を残すものは、炭素材の汚染を招来し、用途
に制約を生じるので好ましくない。従って焼成によって
熱的分解又は炭素との反応によってホウ素のみを残して
分解揮散する化合物が望ましい。この点からは、含ホウ
素有機化合物やホウ素のハロゲン化物等も挙げられる
が、経済性及び取扱の容易性などの点から、本発明に於
いては酸化ホウ素（B₂O₃）及びその水和化合物、例えば
H₃BO₃・オルトホウ酸が最適なものとして例示できる。
例えばB₂O₃と炭素との化学反応としては、 2B₂O₃＋7C→B₄C＋6CO がB₄Cの焼成反応として知られているが、本発明のよう
に非常に多量の炭素の中に分子レベルの大きさのB₂O₃が
分散されて生成した（炭素−ホウ素）複合材が上記の反
応式通りに進んでいるかどうかは明確でない。実施例１
に示す方法で得られた複合材について種々の分析を行っ
た結果、化学分析によっては４重量％のホウ素成分が測
定され（遊離B₂O₃ 0.02％）、且つ中性子照射の結果か
らも明らかなホウ素成分による中性子吸収の事実が観察
されるにもかかわらず、Ｘ線回折装置による観察では、
B₄Cの存在を示すピークは僅かである。他の特定の結晶
系を示すピークも少なく、ブロードな部分が多いことか
ら、不定形物又は固溶体の状態をなすものと考えられ
る。従って最終製品は、B₄Cという特定の化合物を示す
明確な形態ではなく、（BxCy＋Ｃ）の形としての固溶体
の形態であろうと推察されるが、本発明はこのような固
溶体の形態に拘束されるものではない。

ホウ素成分としては酸化ホウ素（B₂O₃）の他、それの水
和化合物も同様に使用することができる。水和化合物と
しては、例えばホウ酸（H₃BO₃、Ｂ（OH）_３）が挙げら
れる。

これらホウ酸は、酸化ホウ素（B₂O₃）に比べ、比較的低
い融点（185℃）を有し、それ以上の温度では水分を放
ちながら分解し、（B₂O₃・ⁿH₃BO₃）固溶体的な形態とな
り、液状を保つ。従ってホウ酸を原料に用いた場合に
は、容器内に適当な粘度を保つ温度、即ち300〜500℃に
保ちつつ、ホウ酸を溶融し、これに炭素材を浸漬し、加
圧含浸により炭素材細孔内に強制的に圧入せしめる。以
上の第一工程（含浸）に引き続いて行う第二工程（HIP
処理工程）は、上記したB₂O₃の場合と同様に実施し得
る。

次にこれらホウ素化合物と炭素材とを原料として本発明
方法を実施する際の態様について説明する。

ホウ素化合物は加熱溶融し、液状になった状態又は適宜
な溶媒に溶解した溶液の状態で加圧含浸される。例えば
B₂O₃の融点は常圧にて450℃、沸点は1500℃であり、こ
の温度範囲で液状となるが、含浸操作は600〜1400℃、
好ましくは800〜1200℃の温度範囲が適当である。

先ず第一工程として、耐圧容器内にてB₂O₃と炭素材を入
れ、加熱、（真空）・加圧法によって炭素形成体の細孔
空隙にB₂O₃を圧入する。この際B₂O₃圧入に先立って容器
内を一旦減圧にし、炭素材の細孔内に存在する空気を除
去しておくと、B₂O₃の圧入が完全で、容易であるが、圧
入圧力が高いので、この一旦減圧操作は必須ではない。
圧入圧力は、数kg/cm²でも良いが、好ましくは50〜100k
g/cm²である。

次に第二工程としてHIP処理を行う。第一工程でホウ素
化合物を含浸させた炭素材を、常圧で2000℃で加熱して
も、炭素材は殆どホウ素化されない。高温加熱によって
ホウ素成分が蒸散し、炭素材との反応で固溶体化するこ
とがないからと思われる。第二工程での加熱は、高い圧
力下に於いて行うことが必要である。高温・高圧で行う
処理は例えばAr等の不活性ガスを媒体として、100kg/cm
²以上、1500℃以上の温度、望ましくは100〜2000kg/c
m²、2000℃以上の条件で行う。このHIP処理により炭素
材中へホウ素化合物を固溶拡散、定着させることができ
る。

以上が第二工程で、第一工程と共に必須の操作であり、
通常の〔炭素−ホウ素〕固溶体としての用途や目的のた
めには、この段階で更に必要に応じて切削成形加工処理
等の仕上げを行って市場に供される。

しかし特殊な用途、例えば原子炉用中性子吸収材などの
用途に用いる可能性のある材料については残存B₂O₃量は
できるだけ少ない方が良い。このようなB₂O₃が原子炉内
に用いられ、高温条件下にて使用された場合、蒸発した
B₂O₃が比較的低温部に析出固結し、作動を阻害するトラ
ブルの原因となったり、金属製部品を腐食したり、保存
中固結したりするからである。

そのため残存するB₂O₃を除く必要がある場合は、必要に
応じて次に記す第三工程を付け加えることができる。

〈第三工程〉第二工程で得られた固溶体を、耐圧容器に入れ、減圧
下、好ましくは10Torr以下、特に好ましくは5Torr以下
の強減圧下、1500℃以上の熱処理を施し、B₂O₃を蒸発除
去する工程が付け加えられる。

このような処理を行うことによって、B₂O₃残存量を0.01
重量％にまで少なくすることができる。

本発明法によって得られる材料はその多様性により、よ
り優れた耐酸化消耗材、中性子吸収材等の原子炉材料と
して、また核融合炉用プラズマ対向壁、宇宙航空用材
料、冶金用、機械用部品等あらゆる分野に威力を発揮す
る。

〔発明の効果〕

このようにして得られた本発明複合材料は、炭素中にホ
ウ素が均質に拡散している。また炭素成形体はC/C材を
始め、高密度黒鉛等あらゆる種類の炭素材及び形状のも
のを選択することができ、従来方法では得られないよう
な炭素−ホウ素複合材料を作製することができるという
大きな利点がある。

〔実施例〕

以下に実施例を示して本発明を詳しく説明する。

実施例１〈第一工程〉微粒等方性黒鉛材（東洋炭素（株）製「IG−11」）に
オートクレーブを用いて1200℃で溶融したB₂O₃に該黒鉛
材を浸漬し、N₂ガスにて150kg/cm²の圧力で１時間加圧
し、B₂O₃を該黒鉛材の気孔中に含浸した。

〈第二工程〉含浸終了後更にHIP処理装置を用い、温度2000℃、2000k
g/cm²の圧力で１時間保持し（圧力媒体Ar）、ホウ素を
該黒鉛材中へ拡散、固溶体化した。尚HIP処理の際、被
処理品を黒鉛製の円筒型のサヤに入れ、蓋をした。

〈第三工程〉その後真空容器を用い、1Torr、2000℃で１時間の真空
処理を行った。得られた複合材料のホウ素濃度はマンニ
ットール法で測定し、4.0重量％（ホウ素元素として）
であった。その内B₂O₃は0.02重量％であり、殆ど全ての
未反応のB₂O₃が蒸散、除去されていた。

実施例２実施例１で得られた炭素−ホウ素複合材料を実施例１と
同様な処理を繰り返し行った。それによって得られたホ
ウ素複合材料のホウ素濃度は７重量％であった。その内
B₂O₃は0.03重量％であった。

上記から明らかな通り、実施例１に示す処理を繰り返す
ことによって、複合材料中のホウ素含量を高め得られる
ことが判った。

実施例３ PAN系高強度炭素繊維（3000フィラメント、繊維径７μ
ｍ、引張強度300kg/mm²）の平織りクロスに炭化ホウ素
（直径７μｍ以下）５〜20重量％を均一に分散させたフ
ェノール樹脂溶液（レゾール型フェノール樹脂をメタノ
ールで２〜３倍に希釈した溶液）を含浸塗布し、24時間
風乾を行いプリプレグシートを得た。

このプリプレグシートを乾燥器中で熱処理し（100℃×
0.5時間）、その後金型に詰め、油圧プレスで140℃、50
kg/cm²の条件で１時間保持して２枚の積層体たる2D成形
体を得た。

得られた成形体をコークス粉体中に詰め、非酸化性雰囲
気で1000℃まで昇温速度10℃／時間で処理し、その後真
空炉を用い5Torrの減圧下で、2000℃まで100℃／時間の
速度で高温処理を行った。クラックのない2D C/C複合材
が得られた。

上記2D C/C複合材に対して、オルトホウ酸（H₃BO₃）１
重量％に対して、水１重量％を加えて得られた溶液を加
え、浸漬、含浸させた。これを120℃に保った乾燥器内
にて水分を蒸発させた。その後水溶液含浸処理を更に１
回実施した。該水溶液は比較的粘度が低く、C/C複合材
中の空隙や細孔内に、深部まで容易に含浸されているこ
とが確認された。

以上を第一工程（含浸処理）とし、実施例１に示すのと
同様の条件下にて弟二工程を実施して、C/C複合材を基
材とした炭素−ホウ素複合材を得た。得られた製品中の
ホウ素濃度は3.7重量％（ホウ素元素換算値）であっ
た。

実施例４炭素基材として、高純度超微細等方性黒鉛材（以下ISO
−880と略称する）を使用し、実施例１と同様の方法で
ホウ素化反応を行った。

この炭素基材は緻密、高強度の特性を有する炭素材で、
細孔容積の小さい材料であるが、実施例１に示す方法で
ホウ素化を行ったところ、得られたＣ−Ｂ複合材中のホ
ウ素濃度は2.6％（重量）であり、且つ第三工程の処理
を行った後の残存B₂O₃量は0.01％以下と測定された。

尚ホウ素化処理を行った前後、即ちISO−880原材と、本
実施例によるホウ素化反応後に於けるホウ素以外の元素
の分析値は第１表の通りであった。なお、単位はppmで
ある。

尚一般炭素材は通常400ppm前後の不純物を含有するが、
これを高温ハロゲン化処理（例えば特開昭63−79759
号）により10ppm以下、目的により全灰分量を１〜2ppm
以下にすることができる。分析方法は原子吸光分析法及
び発光輝線スペクトル法等の併用による。また（−）は
検出せずを示す。

第１表のホウ素化処理前後の不純物量の分析結果からも
明らかなように、ホウ素以外の元素は増加していないこ
とが判る。

実施例５、６及び比較例１本発明法にて調製した試料及び従来法にて調製した試料
を用いて中性子照射試験を行った。

〈供試試料〉試料−Ａ（比較例１）：市販B₄C粉を粉砕し、３〜７μｍ径の粒度を持つものを
運び、用意した。別途、石炭コークス粉（平均粒径15μ
ｍ以下）50重量部、人造黒鉛粉（平均粒径40μｍ以下）
10重量部及びピッチ40重量部を混和し、加熱下（230
℃、２時間）混練後、成形粉砕する。この粉砕品100に
対して上記B₄C粒7.7重量部を添加し、少量の粘結剤と共
に、加熱、混練した。この混練物を加圧成形し、2000℃
にて焼成せしめ、原料を得た。化学的分析の結果、ホウ
素含有量は4.2重量％であった（純ホウ素換算値）。

試料−Ｂ（実施例５）：前記実施例１に記載の方法により得られた原材。

試料−Ｃ（実施例６）：前記実施例３に記載の方法により得られた原材。

上試の方法によって得られた３種類の原材を、厚さ2mm
の薄い板状に切断し、中性子照射試験に供した。

中性子照射試験装置：住重試験検査（株）中性子ラジオグラフィビーム照射
量： 34.4μＡ・4653sec（160.0m Cb）中性子照射方法：乾板上に試料を置き、中性子を照射した。中性子が吸収
された部分は白く、吸収されなかった部分は黒く露光さ
れている。

試験結果：試験結果を第１〜２図に示す。

試料−Ａの場合は第２図の通りホウ素成分はB₄Cの粒状
として存在し、中性子が吸収された部分は、未露光状態
として白く斑点状として残る。ホウ素の無い部分、即ち
中性子が照射された部分は黒く露光されている。尚この
図はこの斑点を明瞭に出すため、10倍に拡大したものを
示す。

試料−Ｂの場合はホウ素成分が非常に微細に、且つ均一
に分散している。拡大しても白い斑点は認められない。
従って得られる写真は全面が白と黒の均一な中間色とし
て露光され、第１図のように白い斑点は観察されていな
い。

実施例１の項に記したように、ホウ素成分としては４％
存在しているにかかわらず、白い斑点として吸収点が発
現していないのは、ホウ素が非常に微細な状態で分散さ
れた状態であること示している。

尚試料−Ｃの場合は（炭素−炭素）複合材中にホウ素を
含浸したものであり、写真による分析結果はないが、試
料全体にわたって均一に超微分散状態で分布しているも
のである。

以上従来方法（試料−Ａ）と本発明の方法（試料−Ｂ及
びＣ）の比較から、両者にはホウ素成分の分散状態に顕
著な差があり、本発明方法の場合ホウ素が全体にわたっ
て均一に、且つB₄C粉状物とは比較にならない程微細に
分散されていることが明らかである。

実施例７及び比較例２、３本発明方法にて製造した（ホウ素−炭素）複合材の耐酸
化性を調べた。

試料−Ｄ（比較例２）：比較例１にて用いた従来法（B₄C粉使用）にて調製した
試料（ホウ素含量4.2％）。

試料−Ｅ（実施例７）：実施例４にて用いた本発明方法によって調製した試料
（ホウ素含量4.0％）。

試料−Ｆ（比較例３）：実施例６に用いた試料を調製時に使用した炭素原材（ホ
ウ素含量0.0％）。

上記３つの試料（Ｄ〜Ｆ）を（32×20×12.5mm）に裁断
し、700℃に保った空気浴加熱器中にて放置、適宜の時
間毎に重量減少を測定し、酸化損耗率を測定した。測定
結果を第３図に示す。

この第３図から明らかな通り、本発明方法によって調製
した試料−Ｅはホウ素成分を含浸する前の原材（IG−1
1）として用いたものである試料Ｆと比較すると（実施
例１参照）ホウ素成分を含浸することによって、著しく
耐酸化性が向上することが明らかである。且つ驚くべき
ことに、従来の方法であるB₄C粉を添加した試料−Ｄに
比べて、ホウ素含有量が同一レベルに揃えた場合、著し
く耐酸化性が高いことが判った。

この理由としては、従来方法の場合酸化抑制効果のある
B₄C粉としてホウ素成分が、粒状として局部的に偏在
し、微視的にはホウ素成分が無い部分もあり、その付近
から酸化が始まるに対して、本発明方法による場合に
は、全体にわたって均一に微分散されているので、酸化
反応が全体的に抑えられた結果と解される。

実施例８、９及び比較例４、５本発明方法による炭素材のホウ素化反応の特徴は、任意
の炭素材種、任意の形状の炭素材に対してホウ素化を行
い得て、しかも原材の性質、物性を殆ど損なわないこと
が特長である。

第１表には本発明方法によって炭素材のホウ素化反応を
行った処理前後に於ける物性、即ち実施例１及び実施例
４の実験に供した原材（比較例４及び５）の物性と、ホ
ウ素化反応を行った製品（実施例１及び４）の物性とを
対比したものである。

上記第２表から明らかなようにホウ素化反応を施すこと
によって、原炭素材の組織及び骨格等は変わらず、物性
も変わらないことを示している。

【図面の簡単な説明】第１〜２図はいずれも中性子照射による露光写真を作図
した概略説明図である。第３図は各種炭素材の酸化消耗
率を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素材料に酸化ホウ素又は（及び）その水
和化合物を含浸せしめ、不活性ガスの加圧下、1500℃以
上の条件下で焼成を行うことを特徴とする炭素とホウ素
を主成分としてなる複合材料の製造法。
【請求項２】炭素材料が高密度等方性黒鉛材料である請
求項（１）に記載の複合材料の製造法。
【請求項３】炭素材料がホウ素成分以外の無機質不純物
の総量が20ppm以下である高純度等方性炭素材料である
請求項（１）又は（２）に記載の複合材料の製造法。
【請求項４】炭素材料が炭素繊維によって強化された、
炭素−炭素複合材料である請求項（１）に記載の複合材
料の製造法。
【請求項５】炭素−炭素複合材料の純度が、ホウ素成分
以外の無機質不純物の総量が20ppm以下の高純度材料で
ある請求項（４）に記載の複合材料の製造法。
【請求項６】遊離するB₂O₃の残存量が、0.1重量％以下
の複合材料である請求項（１）に記載の複合材料の製造
法。
【請求項７】溶融状態の酸化ホウ素又は（及び）その水
和化合物を加圧下にて炭素材料に含浸せしめ、次いで不
活性ガスの加圧下、1500℃以上の条件下で焼成を行うこ
とを特徴とする請求項（１）に記載の複合材料の製造
法。
【請求項８】酸化ホウ素水和化合物が、ホウ酸（Ｂ（OH）_３又はH₃BO₃）の溶融物又はその溶液
である請求項（１）に記載の複合材料の製造法。
【請求項９】酸化ホウ素を含浸せしめた炭素材料を不活
性ガスの加圧下にて焼成を行うに際し、100kg/cm²以
上、1500℃以上の高温、高圧下にて行う請求項（７）に
記載の複合材料の製造法。
【請求項１０】高温、高圧下の加熱処理を行った後、反
応系を1500℃以上、10Torrの減圧に保つ請求項（９）に
記載の複合材料の製造法。