研究開発された技術紹介

電炉製鋼、シリコン半導体製造等では製造プロセスの熱処理材料として高強度で熱衝撃に強い工業用カーボン材料が望まれている。本事業では、高温における電気的、熱的、機械的特性を正確に計測ができる装置を開発し、種々の調製条件の異なるカーボン製品の高温特性のデータベースを構築する。そして、川下製造業での操業時及びカーボン材料製造の熱処理の省エネルギー、低コスト化、カーボン材料の原単位削減という高度化を目指す

工業用カーボンの電気的、熱的、機械的特性の計測装置を開発
・高温時での計測
→2,000℃を超えた温度で±10μm程度の膨張・収縮を計測
・高温物性データベースの構築
・工業用カーボン材料製造における黒鉛化プロセスの物理特性の把握
(新技術)
(特徴)
・2,000℃を超えた温度での熱膨張率の測定
・工業用カーボン材料の高温物性の把握
・工業用カーボン材料の高温熱処理(黒鉛化)における特性の把握

・工業用カーボン材料の高温物性をデータベース化
‐種々のカーボン材料の高温物性を計測し、調製条件が高温物性に与える影響をデータベース化
‐室温での物性値が類似している材料でも、高温での物性値と温度依存性は、調製条件で異なることが判明
‐カーボン材料の高温での機械的特性は、カーボン材料のかさ密度と細孔構造に影響を受ける
・カーボン材料の黒鉛化に伴う物性変化の分析
‐カーボン材料の製造の際の高温熱処理(黒鉛化)にともなう熱伝導性、電気抵抗の変化を計測、エックス線回折による結晶構造解析を実施
‐熱伝導と電気伝導現象は、キャリアがフォノンと電子と各々異なるので、高温での温度依存性が微妙に違うことを見出した
・2,000℃を超える超高温での熱膨張計測装置の開発（図１）
‐2,000℃を超える超高温での熱膨張による伸びを計測する装置を新規に開発（図２）
‐JIS R2207-3法に準拠して、2,400℃までの熱膨張率と線熱膨張係数を算出することが可能
‐熱膨張係数とその温度依存性もまた、カーボン材料の調製条件に影響することが判明（図３)

・特許:「超高温熱膨張試験装置」(特願2011-043662)
・論文：岩下哲雄「カーボン材料の高温での引張試験」 材料試験技術, Vol.55 No.2, 76-80 (2011)
.論文：岩下哲雄「ガラス状カーボン材料の高温曲げ強度の及ぼす表面粗さの影響」 材料試験技術, Vol.55 No.4, 173-178 (2011)

工業用カーボン材料製造の高温熱処理(黒鉛化)技術、及び川下製造業者が工業用カーボン製品を使用するときの熱処理技術の高度化に寄与

・実用化に成功、H25年度の事業化を目指し活動中
・川下製造業が要求する技術データの取得と提供今後の見通し

・耐久性の向上:使用高温環境での電気抵抗、熱物性の把握
・強度・熱衝撃性向上:高温強度など機械的物性変化の把握
・省エネルギー化:使用高温環境における抵抗値、熱物性値から最適条件を検討できる

新規開発材料の調製条件等を検討し、川下製造業者へ材料提供
・高温物性評価装置を利用して、既存のカーボン材料製品の使用時の技術データを継続して計測して、新規開発材料の調製条件を検討
・カーボン材料製造時の物性変化を詳細に計測して、製造の歩留まり向上を目指した研究を実施
・今後も、得られた高温物性計測値より、新規開発材料の製造調製条件の探索と最適化を図り、川下製造業者へ新材料を提供していく