장수명 백금 소재의 고온 휘발 특성 및 기계적 특성 평가 및 분석

초록

최근 Display 산업의 성장으로 수요 증가와 함께 고품질의 Glass가 요구되면서 고온 내산화성, 내부식성 및 내화학성이 우수한 백금계 소재가 다양한 Glass 제조공정에 사용되고 있다. 특히 1400℃ 이상에서 제조되는 고품질 LCD Glass의 용해 장치용 재료로 쓰이는 백금계 합금은 유리가 제조되는 높은 용해온도에서의 휘발량 저감 및 강도를 향상시키기 위해 Rh 등의 원소를 첨가한 고용 강화합금(Pt-Rh)이 사용되어 왔으나, Glass성분과 내화물로부터의 오염, 용출로 인한 착색, 경제성 등의 단점을 가지고 있다. 또한, Glass내 Si의 강한 공유결합으로 강한 점성을 나타내는 유리를 백금계 용해 장치로부터 제거하기 쉽게 하기 위해 5% 이하의 Au를 첨가한 Pt-Au 고용강화 합금이 사용되어 왔으나, LCD Glass 용해 온도에서의 많은 휘발량과 고온 강도가 약하다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 Pt 및 Pt-Rh, Pt-Au 고용강화 합금의 기지(Matrix)에 지르코늄 산화물을 분산입자로 강화시킨 우수한 고온 크리프 특성을 갖는 산화물 분산강화 합금(Oxide Dispersion Strerngthened)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 장수명 백금 소재로서 주목 받고 있다. 따라서 본 연구는 Pt 및 Pt-Rh, Pt-Au 고용강화 합금의 기지에 지르코늄산화물(ZrO2)의 분산입자로 강화시킨 Pt-ODS, Pt-Rh-ODS, Pt-Au-ODS 산화물 분산강화 합금과 Pt 및 Pt-Rh, Pt-Au 고용강화 합금의 고온 휘발특성 및 기계적 특성을 비교, 평가 하였다. 산화물 분산강화 합금 및 고용강화 합금의 고온 휘발 특성은 대기분위기의 1273, 1473, 1573, 1673, 1823 K 온도에서 24, 48, 72, 96 h동안 실험을 통해 고온 휘발특성을 평가하였다. 또한 강화백금과 고용강화 백금의 기계적 특성을 평가하기 위해 1473 K에서 1시간 균질화 열처리한 시편을 상온(298 K)와 고온(1073 K)에서 인장시험을 실시하여 인장강도, 항복강도, 연신율 및 비커스 경도값을 나타내어 비교, 평가 하였다.