Glass 용해용 백금 도가니의 고온 거동

초록

최근 Display 산업의 성장으로 수요가 증가하며 고품질의 Glass가 요구되면서 고온 내산화성 및 크리프 강도가 우수하며 내고온성과 내화학성이 뛰어난 백금계 소재가 다양한 Glass 제조공정에 사용되고 있다. 특히 1400℃ 이상에서 제조되는 고품질의 LCD Glass의 용해장치용 재료로 쓰이는 백금계 합금은 높은 용해온도와 강도를 향상시키기 위해 Rh 등의 원소를 10~25% 첨가한 고용강화 백금합금(Pt-Rh)을 사용하고 있다. 그렇지만 Rh 이온 용해로 인한 착색과 고가원소인 Rh를 절감하기 위해 Pt 또는 Pt-Rh 합금의 기지(Matrix)에 ZrO2 분산입자로 강화시킨 산화물 분산 강화백금(Oxide Dispersion Strengthened)이 주목받고 있다. 따라서 본 연구에서는 백금과 산화물 분산 강화백금이 용융 Glass 간의 화학반응에 따른 고온 휘발거동을 조사하는 것을 목적으로 하였다. Pt 도가니와 0.3% ZrO2의 산화물 분산 강화백금 도가니 안에 LCD Glass용 Glass 분말을 장입한 후 1550℃에서 24h, 48h, 72h, 96h까지 용해 실험 후 도가니와 Glass 용융물와의 반응을 관찰하였다. 또한 각각의 도가니를 절단한 시편을 3부분(도가니 외부, 도가니 내부의 Glass와 반응/비 반응)으로 나누어 OM, EBSD을 이용하여 표면 및 단면을 관찰한 후 경도를 측정하였고 ICP를 이용하여 유리물 내부의 백금 및 강화백금의 용해함량을 측정하였다. 각각의 도가니에서 Glass의 경계면과 Glass 용융물에서 기포가 관찰되었으며 100%Pt 도가니가 산화물 분산 강화백금 도가니 보다 형성되는 기포의 수가 많았고 시간이 경과함에 따라 기포의 수는 감소하였다. 한편 각각의 도가니를 절단(도가니 외부, 도가니 내부의 Glass와 반응/비 반응)하여 표면과 단면을 관찰한 결과 백금은 부위별로 차이가 뚜렷하지 않았지만 강화백금의 경우 외부에 비해 내부 Glass와 반응한 부분에 비해 결정립이 조대해졌으며 표면 상태가 매끈하였다.