KR102650768B1 - Ni기 자용성 합금, Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재, 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재 - Google Patents

Ni기 자용성 합금, Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재, 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재 Download PDF

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Abstract

유리 제조용 부재, 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재에 이용하는 Ni기 자용성 합금에 있어서, 유리 덩어리에 대한 윤활성을 향상시키는 것을 과제로 한다. 점도가 logη＝3∼14.6(＝103∼1014.6poise)의 유리를 반송 또는 성형하기 위한 유리 제조용 부재에 이용하는 Ni기 자용성 합금은 0질량％ 이상 1.5질량％ 이하의 B와, 경질 입자와, Si를 포함한다. B가 0질량％ 이상 1.0질량％ 미만이면 좋다. 경질 입자가 탄화물, 질화물, 산화물 및 서멧의 적어도 하나를 포함하면 좋다. Ni기 자용성 합금은 주기표 제 4, 5 및 6족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 0질량％보다 크고 30질량％ 이하 포함하면 좋다.

Description

Ni기 자용성 합금, Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재, 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재
본 발명은 유리를 반송 또는 성형하기 위한 유리 제조용 부재에 이용하는 Ni(니켈)기 자용성(self-fluxing) 합금, Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재, 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리(glass mass) 반송용 부재에 관한 것이다.
유리 제품의 성형 공정에 있어서, 유리 제조용 부재와 고온 상태에 있는 유리가 접착하기 쉬우면, 성형 시에 제품 형상으로 정밀도 좋게 부형을 할 수 없다. 또는, 유리 제품의 표면이 손상된다는 성형 불량이 발생한다. 그 때문에, 예를 들면, 유리병의 성형에 있어서는, 이형성을 확보하기 위해 이형제가 빈번히 도포되고 있다(스와빙(swabbing)이라고 불린다)(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 그 이후의 본문 중에 있어서, 고온 상태에 있고, 성형 가공이 가능한 상태의 유리, 즉, 점도가 logη＝3∼14.6(＝103∼1014.6poise)으로 되어 있는 유리 및 그 덩어리를 “용융 유리” 또는 “용융 유리 덩어리”로 정의한다. 여기에서, logη은 상용 대수이다.
또한, 내열성 및 내마모성이 우수한 유리 제조용 부재로서, 극미량의 B(붕소)를 포함하는 합금이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2).
또한, 유리 성형 가공 이외의 분야에 있어서, 플런저나 허스롤(hearth roll) 등의 표면의 내마모성을 향상시키기 위해, 용사에 의하여 부재의 표면에 피막을 형성하는 것이 공지이다. 피막 형성에 사용하는 합금으로서, 급격한 열변화가 가해져서 피막이 박리하지 않고, 또한 용사에 의하여 부재 표면에 피막을 피복한 후, 퓨징 처리(재용융 처리)에 의해 구멍이 없는 균질의 피막을 형성할 수 있는 자용성 합금이 제안되어 있다. 자용성 합금으로서, 질량％로 Ni: 40∼70％, Cr(크롬): 5∼40％, B: 1∼6％, Si(규소): 1∼6％, C(탄소): 0.1∼2.0％, Fe(철): 1∼10％, W(텅스텐): 1∼20％, Cu(구리): 0.8∼5％를 포함하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3).
특허문헌 1: 국제 공개 제 01／28942호 특허문헌 2: 일본국 특공소33―4952호 공보 특허문헌 3: 일본국 특공소61―49376호 공보
유리 제품의 성형 공정에 있어서 용융 유리 덩어리와 접촉하는 유리 제조용 부재에 요구되는 성질로서, 용융 유리 덩어리와 접착하기 어려운 것, 의도하여 설치하는 경우를 제외하고 부재 표면에 구멍 등(핀홀 등)이 없는 것, 내마모성이 좋고 장수명인 것이 요구되고 있으며, 종래의 유리 제조용 부재는 이들의 성질을 아직 충분히 만족시키는 것은 아니다.
본 발명은 이상의 배경을 감안하여, 높은 내마모성을 가지고, 또한 용융 유리에 대한 접착성이 낮은, 유리 제조용 부재에 이용하는 Ni기 자용성 합금, Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재, 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따르면, 0질량％ 이상, 1.5질량％ 이하의 B와, 경질 입자와, Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni기 합금 및 해당 합금을 이용한 유리 제조용 부재가 제공된다. 본 발명의 다른 양태는, 해당 합금을 이용하여 유리의 성형 가공에서 용융 유리와 접촉하는 부위를 형성한 유리 제조용 부재를 이용한 금형 및 유리 덩어리 반송용 부재를 제공한다.
본 발명의 Ni기 자용성 합금은, 그 표면이 고온 영역에서도 용융 유리와 접착하기 어렵다. 따라서, 해당 합금을 유리 제조용 부재의 전부 또는 일부에 적용한 경우, 용융 유리와 접촉했을 때의 마찰이 억제되고, 결과적으로 스와빙 빈도의 저감이나 제품 불량 억제에 의한 제품 생산성 향상을 달성할 수 있다.
도 1은 용융 유리 덩어리가 금속 재료 또는 유리 제조용 부재와 충돌했을 때에 일어나는 현상의 모식도.
도 2는 용융 유리 접착성 평가 시험 장치의 사시도.
도 3은 실시예 4에서 유리가 접착한 계면의 단면 전자 현미경 화상.
도 4는 금형 및 유리 반송용 부재를 도시한 설명도.
도 5는 실시예 1∼4 및 비교예 1, 2에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 6은 실시예 1, 5 및 6에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 7은 실시예 4 및 7∼10에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 8은 실시예 1, 11 및 12에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 9는 실시예 1 및 13에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 10은 실시예 14∼16에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 11은 실시예 17에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 12는 실시예 18∼20에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 13은 실시예 21∼23에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 14는 실시예 24∼32에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 15는 실시예 33∼34에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 16은 실시예 35∼39에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 17은 실시예 40에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 18은 실시예 41∼42에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 19는 실시예 43∼44에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 20은 실시예 45에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 21은 실시예 46∼47에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 22는 실시예 48에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
도 23은 비교예 3∼5에 대하여 샘플 표면 온도에 대한 용융 유리 덩어리의 접착률을 도시한 그래프.
본 발명은 사전 결정량의 B를 배합하거나, 또는 B를 배합하지 않음으로써 고온 영역에서도 용융 유리와 접착하지 않는 합금 조성을 발견한 것이 최대의 특징이다. 본 발명에 따르면, Ni기 자용성 합금 표면에서의 용융 유리 덩어리의 윤활성을 향상시킬 수 있다.
이 현상이 발현하는 기구에 대하여 이하와 같이 추찰하고 있다. 도 3은 본 발명의 Ni기 자용성 합금(실시예 4)과 용융 유리 덩어리가 접착해 있는 계면의 단면 전자 현미경 화상이다. 전자 현미경 화상 관찰을 위한 시료는 후술하는 용융 유리 접착성 평가 시험 장치(도 2)를 이용하여, 750℃로 가열한 각 샘플(20)의 표면에 1050℃의 용융 유리를 적하하고, 그 후, 샘플(20) 및 용융 유리를 냉각하여 유리를 샘플(20)의 표면에 고착시키고, 샘플(20)의 표면 및 유리를 수지로 덮은 후, 샘플, 유리 및 수지를 샘플의 표면에 직교하는 면에서 절단하고, 단면을 노출시켰다. 노출된 단면은 이온 밀링법으로 평활하게 조정했다. 도 3의 단면 화상으로부터, Ni기 자용성 합금의 모재의 표면에 형성된 산화 피막은 모재와의 간극이 형성되어 있다. 이로부터, 다음과 같은 것이 생각된다. 도 1에 모식적으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 Ni기 자용성 합금으로 이루어지는 금속 재료(14)의 표면에 생성하는 금속 산화 피막(15)은 용융 유리 덩어리(16)와 함께 모재(금속 재료(14))로부터 박리하기 쉽다고 생각된다. 명확한 이유는 명백하지는 않지만, 본 발명의 Ni기 자용성 합금의 산화 피막은 주기표 제 4, 5 및 6족의 금속을 함유함으로써 더욱 박리하기 쉬워진다고 추찰하고 있다. 주기표 제 4, 5 및 6족의 금속의 산화 피막은 Ni기 자용성 합금에 대하여 다른 열팽창률을 가지기 때문에 온도가 상승했을 때에 Ni기 자용성 합금에 대하여 박리하기 쉬워진다고 생각된다. 그 때문에, 도 1(B) 및 (C)에 도시한 바와 같이, 주기표 제 4, 5 및 6족의 금속 산화 피막(15)은 고온의 용융 유리 덩어리(16)와 접촉했을 때에 용융 유리 덩어리(16)에 흡착하여 Ni기 자용성 합금으로 이루어지는 금속 재료(14)(모재)로부터 박리한다. 이에 따라, Ni기 자용성 합금의 유리 덩어리에 대한 윤활성을 향상시킬 수 있다고 생각된다. 또한, 산화 피막이 박리한 후, 신속히 산화 피막이 재생되는, 즉, 도 1(C)에 도시한 상태에서 도 1(A)에 도시한 상태로 신속히 되돌아감으로써 Ni기 자용성 합금은 용융 유리 덩어리에 대한 높은 윤활성을 장기적으로 발현하는 것으로 생각된다.
또한, 일반적으로 Ni는 다른 금속 재료에 비교하여, 유리와의 접착성이 낮은 것이 알려져 있다. 한편, B를 첨가한 Ni합금은 용융 유리 덩어리와의 접착성이 높아지는, 즉, 용융 유리 덩어리의 금속 재료 표면에서의 윤활성이 나빠지는 일이 있다. 이 현상의 이유로서는, 명확한 이유는 명백하지는 않지만, Ni합금 중의 B, 또는 고온 환경하에서 Ni합금 표면에 생성되는 B2O3가 Ni합금 산화물의 모재 금속과의 밀착성을 향상시키거나, 또는 B와 Ni합금의 혼합 산화물이 모재 금속으로부터 박리하기 어려운 것에 의해, 상기의 산화 피막의 박리 현상이 억제되어, 결과적으로 Ni합금 표면과 강고하게 접착하여 윤활성이 나빠지는 것 등이 생각된다.
본 실시 형태에 관련되는, 점도가 logη＝3∼14.6(＝103∼1014.6poise)의 유리를 성형하기 위한 유리 제조용 부재에 이용하는 Ni기 자용성 합금은 0질량％ 이상 1.5질량％ 이하의 B와, 경질 입자와, Si를 포함한다. 유리 제조용 부재는 유리 성형용 부재와 유리 반송용 부재를 포함한다. 여기에서, logη는 상용 대수이다. 본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금에 포함되는 성분의 배합량은 이하의 범위가 바람직하다. 유리는 예를 들면, 소다 석회 유리, 붕규산 유리, 납유리 등이어도 좋다. 또한, 유리 제조용 부재는 400℃ 이상 1400℃ 이하의 유리를 반송 또는 성형하기 위한 부재라고 할 수 있다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금에 있어서, B(붕소)는 0질량％ 이상 1.5질량％ 이하이다. B는 0질량％ 이상 1.1질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0질량％ 이상 1.0질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 0질량％ 이상 0.75질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 0질량％ 이상 0.5질량％ 미만이면 좋다. 또한, B는 0질량％보다 크고 1.0질량％ 미만, 보다 바람직하게는 0질량％보다 크고 0.75질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 0질량％보다 크고 0.5질량％ 미만이면 좋다. 또한, 다른 실시 형태에서는 Ni기 자용성 합금이 B를 포함하지 않아도 좋다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금은 Si(규소)를 0질량％ 이상 10질량％ 이하, 보다 바람직하게는 1.0질량％ 이상 7.5질량％ 미만 포함한다.
B 및 Si는 플럭스 성분이고, 함유량이 많을수록 Ni기 자용성 합금의 자용성이 향상된다. B 및 Si는 Ni기 자용성 합금의 표면에 B2O3 및 SiO2산화 피막을 형성한다. 상기와 같이, B2O3는 용융 유리와의 접착성을 높이는 요인으로 될 수 있기 때문에 본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금에서는 B의 함유량이 적은 편이 바람직하다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금에 있어서, 경질 입자는 내마모성을 향상시키기 위해 첨가된다. 경질 입자로서는, 탄화물ㆍ질화물ㆍ산화물 및 그들과 금속 재료를 복합한, 이른바 서멧(cermet) 재료가 포함된다. 본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금은 경질 입자로서 탄화물, 질화물, 산화물 및 서멧의 적어도 하나를 포함한다. 경질 입자의 함유량은 0질량％보다 크고 50질량％ 이하, 바람직하게는 5질량％ 이상 50질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 5질량％ 이상 30질량％ 이하를 포함한다. 경질 입자의 함유량이 지나치게 적으면 내마모성이 얻어지지 않아서 조기에 사용 불가능하게 되고, 지나치게 많으면 부재를 제작할 때의 절삭 가공 등이 어려워진다.
경질 입자로서의 탄화물은 주기표 제 4, 5 및 6족 원소의 어느 하나의 탄화물을 포함하고, 예를 들면, TiC(탄화티탄), ZrC(탄화지르코늄), HfC(탄화하프늄), VC 또는 V2C(탄화바나듐), NbC(탄화니오브), TaC(탄화탄탈), Cr3C2, Cr7C3, 또는 Cr23C6(탄화크롬), Mo2C(탄화몰리브덴), WC 또는 W2C(탄화텅스텐) 등을 포함한다.
또한, 경질 입자로서의 탄화물은 탄화규소이어도 좋다.
경질 입자로서의 산화물은 란타노이드로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함하면 좋다. 란타노이드로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물은 산화세륨이면 좋다.
서멧은 주기표 제 4, 5 및 6족 원소의 어느 하나의 탄화물을 포함하면 좋다. 상기 탄화물과 금속 재료를 복합한 서멧 입자로서는, 바인더로서 12질량％의 Co(코발트)를 포함하는 WC(WC―12％Co)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상의 경질 입자는 모재의 Ni기 자용성 합금 중에 분산하고, 해당 합금의 내마모성을 향상시켜서, 유리 제조용 부재로서 사용한 경우에 장기 내구성을 발현한다.
Ni기 자용성 합금은 주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하면 좋다. 상기 주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 0질량％ 이상 15질량％ 이하 포함하면 좋다. 주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소는 P를 포함하면 좋다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금은 P(인)를 포함하면 좋다. P는 0질량％ 이상 5질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5질량％ 이상 4질량％ 이하이다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금은 주기표 제 4, 5 및 6족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하면 좋다. 금속은 0질량％ 이상 30질량％ 이하이고, 2.5질량％ 이상 30질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 금속은 Cr(크롬)인 것이 바람직하고, Cr은 2.5질량％ 이상 30질량％ 이하인 것이 바람직하다.
Ni기 자용성 합금은 제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함해도 좋다. Ni기 자용성 합금은 제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 0질량％ 이상 10질량％ 이하 포함하면 좋다. 제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속은 Y이면 좋다.
Ni기 자용성 합금은 제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함해도 좋다. Ni기 자용성 합금은 제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 0질량％ 이상 10질량％ 이하 포함하면 좋다. 제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속은 Mn 또는 Re이면 좋다.
Ni기 자용성 합금은 제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함해도 좋다. Ni기 자용성 합금은 제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속을 0질량％ 이상 30질량％ 이하 포함하면 좋다. 제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속은 Fe이면 좋다.
Ni기 자용성 합금은 제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함해도 좋다. Ni기 자용성 합금은 제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 0질량％ 이상 10질량％ 이하 포함하면 좋다. 제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속은 Cu 또는 Ag이면 좋다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금은 상기 성분의 잔사로서 3.5질량％ 이상 97.5질량％ 이하의 Ni를 포함하고, 제조 공정에서 불가피한 불순물을 미소량 포함해도 좋다.
본 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금 중의 경질 입자를 제외한 금속 성분은 사전에 결정된 조성을 가진다면, 어떻게 준비해도 좋다. Ni기 자용성 합금은 예를 들면, 구성 원소를 포함하는 금속 및 무기 화합물을 용융 혼합한 후에 응고시켜서 합금화시켜도 좋고, 구성 원소를 포함하는 금속 및 무기 화합물의 미립자끼리를 혼합시키는 것만으로도 좋다.
본 발명의 Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재의 제작 방법으로서, 소결 또는 주조가 생각되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
용융 유리와 접촉하는 부위만에 해당 합금을 적용하는 방법으로서, 철 등의 금속에 의하여 형성된 금형 및 용융 유리 덩어리 반송용 부재의 용융 유리 덩어리와의 접촉면에 용사, 도금, 클래드, 적층 조형, 용접 등으로 Ni기 자용성 합금으로 이루어지는 피막을 피복하여 형성해도 좋다. 또한, 피막을 형성한 후에, 퓨징 처리(재용융 처리)를 실시함으로써 피막에 발생한 구멍을 닫을 수 있고, 또한 모재와 피막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
유리 제조용 부재의 일례를 도시한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 유리 제조용 부재는 용융 유리로부터 유리병을 성형하기 위한 유리병 성형용의 금형(42)이나 용융 유리조(43)로부터 공급되는 용융 유리 덩어리(고브(gob))를 금형(42)에 반송하기 위한 유리 덩어리 반송용 부재(44)를 포함한다. 금형(42)은 용융 유리 덩어리로부터 패리슨을 성형하기 위한 조형(粗型), 배플, 구형(口型), 플런저 및 패리슨으로부터 유리병을 성형하기 위한 완성형을 포함한다. 유리 덩어리 반송용 부재(44)는 고브를 조형으로 반송하기 위한 슈터나 홈통 등을 포함한다. 유리 덩어리 반송용 부재(44)는 스쿠프(44A), 트로프(44B), 디플렉터(44C)를 포함한다. 금형(42) 및 유리 덩어리 반송용 부재(4)는, 그 전체가 Ni기 자용성 합금에 의하여 형성되어도 좋고, 유리 덩어리와 접촉하는 표면만이 피막으로서 Ni기 자용성 합금에 의하여 형성되어도 좋다.
상기의 양태에 있어서, 480℃로 가열되어, 수평면에 대하여 70도 경사진 판형상의 상기 Ni기 자용성 합금에 1000℃로 가열된 용융 유리 0.3g을 적하했을 때에, 용융 유리가 Ni기 자용성 합금에 접착하지 않고 미끄러져 떨어지는 특성을 가진다.
이들의 양태에 따르면, 용융 유리 덩어리에 대하여 고온 영역에서도 접착하지 않는 Ni기 자용성 합금을 제공할 수 있고, 나아가서는, 해당 합금을 각종 유리 성형 부재에 적용함으로써 용융 유리 덩어리나 판유리와 접착하지 않고 양호한 윤활성을 가지는 각종 유리 제조용 부재를 제공할 수 있다. 유리 제조용 부재는 예를 들면, 프레스 성형 금형, 성형 롤, 반송 롤 및 반송 몰드나 유리와 접촉하는 지그 등을 포함한다.
실시예
(용융 유리 접착성 평가 시험 장치)
용융 유리와 금속의 접착성을 평가하기 위한 시험 장치(21)(도 2)에 대하여 설명한다. 시험 장치(21)는 유리 막대(22)를 지지하는 유리 막대 홀더(23)와, 유리 막대(22)의 하단을 가열하는 유리 막대 가열 장치(24)와, 유리 막대 가열 장치(24)의 아래쪽에서 샘플(20)을 사전에 결정된 각도로 지지하는 샘플 홀더(26)와, 샘플(20)을 가열하는 샘플 가열 장치(27)를 가진다.
샘플(20)은 수평면에 대하여 70도로 경사지고, 그 중앙부가 프레임(28)의 중심점(A)의 아래쪽에 100㎜ 떨어져서 배치되어 있다. 또한, 샘플 가열 장치(27)는 온도 조절기(32)에 연결된 히터(30) 및 열전쌍(31)을 구비한 금속판이다.
유리 막대 가열 장치(24)는 사각형 테두리형의 프레임(28)과, 프레임(28)에 지지된 4개의 버너(29)를 가진다. 각 버너(29)는 분사 구멍이 프레임(28)의 내측을 향하고, 또한 각각의 분사 축선이 프레임(28)의 중심점(A)에서 교차하도록 프레임(28)에 지지되어 있다. 각 버너(29)는 각각으로부터 분사되는 화염의 선단이 프레임(28)의 중심점(A)에서 교차하도록 조절되어 있다.
(유리 막대)
유리 막대(22)의 조성은 SiO2가 69질량％, Al2O3가 1.7질량％, Fe2O3가 0.06질량％, Na2O가 8.5질량％, K2O가 4.9질량％, MgO가 2.2질량％, CaO가 4.0질량％, SrO가 6.0질량％, BaO가 3.2질량％, Sb2O3가 0.3질량％, P2O5가 0.2질량％, TiO2가 0.03질량％, Cl이 0.03질량％, SO3가 0.03질량％, ZrO2가 0.1질량％이다. 유리 막대의 직경은 4㎜이다.
(실험 방법)
샘플(20)의 표면 온도를 온도 센서(안리츠 계기 주식회사제 정지 표면용 온도 센서 A형 시리즈)로 측정함으로써 사전에 결정된 온도인 것을 확인한 후, 유리 막대(22)의 하단을 프레임(28)의 중심점(A)에 배치하고, 각 버너(29)로부터 분산되는 화염에 의하여 가열했다. 가열된 유리 막대 하단은 구형상으로 되고, 자연스럽게 낙하하여 샘플(20)과 충돌한다. 충돌한 순간의 유리 덩어리 온도를 서모그래피(시나노 켄시제 플렉스로거PL3)에 의해 측정한다.
(접착률 측정 방법)
샘플(20)과 충돌한 유리 덩어리는 샘플(20)에 접착(부착)하거나, 또는 접착하지 않고 아래쪽으로 낙하한다. 샘플(20)과 충돌한 순간의 유리 덩어리의 온도가 1000(±20)℃의 범위 내이었을 때, 샘플(20) 표면에 접착하여 머무른 것을 “접착 있음”, 샘플(20) 표면에 접착하지 않고 아래쪽으로 낙하한 것을 “접착 없음”으로 판정했다. 이 시험을, 어느 샘플(20) 표면 온도에서 10회 실시하고, 10회 중의 “접착 있음”의 비율을 접착률(％)로 했다. 또한, 용융 유리의 온도 범위가 상기의 범위로부터 벗어났을 때에는 평가의 대상으로 하지 않았다.
실시예 1∼48 및 비교예 1∼5에 관련되는 샘플을 이하에 나타내는 방법에 의하여 제작하고, 평가를 실시했다. 표 1∼15는 실시예 1∼48 및 비교예 1∼5의 혼합 비율, 제작 방법, 평가 결과를 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
[표 5]
[표 6]
[표 7]
[표 8]
[표 9]
[표 10]
[표 11]
[표 12]
[표 13]
[표 14]
[표 15]
(실시예 1)
합금 원료로서, Ni를 잔사 성분으로 하여 입경 105㎛ 이하의 Si, 입경 150㎛ 이하의 Ni2P, 입경 63㎛ 이하의 Cr, 입경 2∼3㎛의 Ni 및 입경 약 1.5㎛ 이하의 Mo분말(모두 주식회사 고순도 화학 연구소)과, 경질 입자로서 입경 15―45㎛의 WC―12％Co(유테크 재팬 주식회사)를 표 1에 나타내는 비율로 혼합하고, 펄스 통전 소결법에 의해 금속판을 제작한 후, 추가 가공에 의해 폭 3㎝ 안길이 4㎝ 두께 3㎜로 표면 거칠기(산술 평균 거칠기(Ra))가 약 1㎛ 이하인 판을 제작했다. 이 판을 샘플(20)로서 이용하여 용융 유리 접착성 평가 시험을 실시했다.
(실시예 2)
합금 원료로서, 입경 45㎛ 이하의 B를 0.1질량％ 더 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 3)
합금 원료로서, 혼합하는 B를 0.5질량％로 하는 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 4)
합금 원료로서, 혼합하는 B를 1.1질량％로 하고, Si를 2.5질량％로 한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 5)
합금 원료로서, 혼합하는 Si를 1.0질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 6)
합금 원료로서, 혼합하는 Si를 2.5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 7)
합금 원료로서, Cr을 포함하지 않는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 8)
합금 원료로서, 혼합하는 Cr을 20질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 9)
합금 원료로서, Mo를 포함하지 않는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 10)
합금 원료로서, 입경 150㎛ 이하의 V(바나듐)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 0.4질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 9와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 11)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 약 5㎛의 WC와 입경 약 5㎛의 Co(모두 주식회사 고순도 화학 연구소)를 표 1의 비율로 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 12)
합금 원료로서, Co를 포함하지 않는 것 이외는, 실시예 11과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 13)
합금 원료로서 실시예 1과 같은 비율로 재료를 혼합하고, 주조에 의해 금속판을 제작한 후, 추가 가공에 의해 폭 3㎝ 안길이 4㎝ 두께 3㎜로 표면 거칠기(산술 평균 거칠기(Ra))가 약 1㎛ 이하인 판을 제작하고, 평가 시험을 실시했다.
(실시예 14)
합금 원료로서, WC미립자를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 CrC(탄화크롬)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 15)
합금 원료로서, WC미립자를 포함하지 않고, 평균 입경 10㎛ 이하의 VC(탄화바나듐)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 16)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 평균 입경 10㎛ 이하의 ZrC(탄화지르코늄)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 17)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 평균 입경 10㎛ 이하의 SiC(탄화규소)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 12와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 18)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 WC―10％Ni(유테크 재팬 주식회사)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 19)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 WC―10％Co4％Cr(유테크 재팬 주식회사)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 20)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 WC―20％Cr7％Ni(유테크 재팬 주식회사)를 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 21)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 CrC―20％Ni5％Cr(유테크 재팬 주식회사)를 6.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 22)
합금 원료로서, 혼합하는 CrC―20％Ni5％Cr을 15.7질량％로 하는 것 이외는, 실시예 21과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 23)
합금 원료로서, WC―12％Co를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 CrC―20％Ni5％Cr을 15.7질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 24)
합금 원료로서, Cr 및 Mo를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 Ti(티탄)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 25)
합금 원료로서, Cr 및 Mo를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 Zr(지르코늄)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 26)
합금 원료로서, 혼합하는 Mo를 5질량％로 하는 것 이외는, 실시예 7과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 27)
합금 원료로서, 혼합하는 Mo를 10질량％로 하는 것 이외는, 실시예 7과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 28)
합금 원료로서, Cr 및 Mo를 포함하지 않고, 입경 45㎛ 이하의 Ta(탄탈)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 29)
합금 원료로서, V를 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 30)
합금 원료로서, 혼합하는 V를 5질량％로 하는 것 이외는, 실시예 10과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 31)
합금 원료로서, V를 3질량％, Zr을 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 32)
합금 원료로서, Cr 및 Mo를 포함하지 않고, 평균 입경 10㎛ 이하의 W(텅스텐)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 33)
합금 원료로서, 혼합하는 WC―12％Co를 5질량％로 하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 34)
합금 원료로서, 혼합하는 WC―12％Co를 20질량％로 하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 35)
합금 원료로서, P를 포함하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 36)
합금 원료로서, 혼합하는 P를 3질량％로 하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 37)
합금 원료로서, 혼합하는 P를 5질량％로 하는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 38)
합금 원료로서, 입경 150㎛ 이하의 Sb(안티몬)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 39)
합금 원료로서, P를 포함하지 않고, 입경 150㎛ 이하의 Bi(비스무트)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 40)
합금 원료로서, 산화세륨을 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 41)
합금 원료로서, 입경 150㎛ 이하의 Y(이트륨)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 1.11질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 42)
합금 원료로서, Y를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 43)
합금 원료로서, 평균 입경 50㎛ 이하의 Mn(망간)(주식회사 고순도 화학 연구소)을 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 44)
합금 원료로서, 입경 45㎛ 이하의 Re(레늄)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 10질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 45)
합금 원료로서, Ni를 잔사 성분으로 하여 Si, Ni2P, Cr, Ni, Mo 및 Fe(철) 분말(모두 주식회사 고순도 화학 연구소)과, 경질 입자로서 입경 15―45㎛의 WC―12％Co(유테크 재팬 주식회사)를 표 11에 나타내는 비율로 혼합하는 것 이외는, 실시예 13과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 46)
합금 원료로서, 평균 입경 50㎛ 이하의 Cu(구리)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 5질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 47)
합금 원료로서, 평균 입경 50㎛ 이하의 Ag(은)(주식회사 고순도 화학 연구소)를 1.34질량％ 혼합하는 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(실시예 48)
합금 원료로서, 가스 아토마이즈법에 의해 ICP발광 분광 분석법에 의한 조성 및 레이저 회절ㆍ산란법에 의한 입경(메디안 직경)이 표 16에 기재된 조성 및 입경인 금속 분말을 제작했다. 해당 금속 분말과 WC―12％Co를 혼합한 후, 해당 혼합 분말을 고속 프레임 용사법(HVOF(High Velocity Oxygen Fuel)법)에 의해 회색 주철 표면에 용사하여 두께 약 0.8㎜의 Ni기 합금 피막을 형성해서 시험편으로 했다. 용사 피막의 조성을 형광 X선 분석 장치로 측정한 바, 표 14로 되어 있었다. 해당 시험편을 추가 가공에 의해 폭 3㎝ 안길이 4㎝ 두께 3㎜로 해당 합금 피막의 표면 거칠기(산술 평균 거칠기(Ra))가 약 1㎛ 이하인 판을 제작했다. 이 판을 실시예 48로서 이용해서 해당 합금 피막을 평가면으로 하여 용융 유리 접착성 평가 시험을 실시했다.
[표 16]
(비교예 1)
합금 원료로서, 혼합하는 B를 5.0질량％로 하는 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(비교예 2)
합금 원료로서, Si를 포함하지 않는 것 이외는, 비교예 1과 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(비교예 3)
합금 원료로서, B 및 P를 포함하지 않는 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(비교예 4)
합금 원료로서, P를 포함하지 않는 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(비교예 5)
합금 원료로서, 혼합하는 P를 3질량％로 하는 것 이외는, 비교예 2와 마찬가지로 샘플을 제작 및 평가 시험을 실시했다.
(B, Si의 영향)
도 5는 실시예 1∼4와 비교예 1 및 2의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 각 샘플 표면 온도에 있어서, 접착률이 낮을수록 용융 유리 덩어리에 대한 윤활성이 높은 것을 나타내고 있다. 평가의 판정 기준으로서, 샘플 표면 온도가 480℃, 500℃ 및 520℃인 때의 접착률이 10％ 미만인 때를 ○(맞음), 10％ 이상인 때를 ×(틀림)로 했다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, B의 함유량이 저하할수록 접착률은 저하하는 것을 알 수 있다. B의 함유량이 1.1질량％인 실시예 4는 판정 기준을 만족하지만, B의 함유량이 5.0질량％인 비교예 1 및 2는 판정 기준을 만족하지 않는다. 즉, 판정 기준을 만족하는 B의 한계값은 1.1질량％보다 크고 5.0질량％보다 작은 범위에 있는 것을 알 수 있다. Ni기 자용성 합금에서의 B의 함유량은 적을수록 바람직하고, 예를 들면, 0질량％보다 크고 1.0질량％ 미만이면 좋다. B의 함유량을 저감시킴으로써 Ni기 자용성 합금의 유리 덩어리에 대한 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 6은 실시예 1, 5 및 6, 즉, Ni기 자용성 합금 중에 B를 포함하지 않을 때의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 5와 마찬가지로, 도 6으로부터 Si가 1.0∼5.0질량％의 범위에서는 용융 유리 덩어리에 대한 윤활성이 양호한 것을 알 수 있다.
도 23은 비교예 3∼5, 즉, Si를 포함하지 않는 Ni기 자용성 합금의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 1 및 도 23으로부터 Si를 포함하지 않는 경우에는, B 및 P의 함유량에 따르지 않고 용융 유리 덩어리에 대한 윤활성이 나쁜 것을 알 수 있다.
이상의 실시 형태에 관련되는 Ni기 자용성 합금에 따르면, 용융 유리 덩어리에 대한 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 해당 합금은 B 및 Si의 적어도 한쪽의 플럭스 성분을 포함함으로써 퓨징 처리를 가능하게 하고 있다.
(Cr의 영향)
도 7은 실시예 4, 7∼10의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 7로부터, Cr의 함유량이 증가할수록 접착률이 저하하는 것을 알 수 있지만, Cr이 포함되어 있지 않은 실시예 7에서도 판정 기준을 만족한다.
(탄화물의 종류의 영향)
도 10은 실시예 14∼16의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 10으로부터, 경질 입자로서의 탄화물이 주기표 제 4, 5, 6족 원소의 탄화물이면 판정 기준을 대체로 만족한다. 또한, 도 11은 실시예 17의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 11로부터, 경질 입자로서의 탄화물이 탄화규소이어도 판정 기준을 만족한다.
(서멧의 종류의 영향)
도 12는 실시예 18∼20의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 12로부터, WC서멧의 바인더 금속 및 함유량이 12％인 Co 이외이어도 판정 기준을 대체로 만족한다. 또한, 도 13은 실시예 21∼23의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 13으로부터, 경질 입자로서의 서멧 중의 탄화물이 CrC이어도 판정 기준을 만족한다.
(주기표 4, 5, 6족 원소의 영향)
도 14는 실시예 24∼32의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 14로부터, 주기표 4, 5, 6족 원소를 합금 중에 함유시킬 때, 다양한 조합, 또한 함유량에 있어서 판정 기준을 만족한다.
(경질 입자의 함유량의 영향)
도 15는 실시예 33 및 34의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 15로부터, WC―12％Co의 함유량이 넓은 범위에서 판정 기준을 만족한다.
(주기표 제 15족 원소의 영향)
도 16은 실시예 35∼39의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 실시예 35∼37로부터, 주기표 제 15족 원소의 하나인 P의 함유량에 따르지 않고 판정 기준을 만족한다. 또한, 실시예 38로부터, 2종류 이상의 제 15족 원소를 포함해도 판정 기준을 만족한다. 또한, 실시예 39로부터, 선택되는 제 15족 원소는 반드시 P가 아니어도 판정 기준을 만족한다.
(경질 입자의 종류의 영향)
도 17은 실시예 40의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 17로부터, 경질 입자의 종류가 금속 탄화물이 아니어도 판정 기준을 만족한다.
(주기표 제 3족 원소의 영향)
도 18은 실시예 41∼42의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 18로부터, 제 3족 원소가 함유되어 있어도 판정 기준을 만족한다.
(주기표 제 7족 원소의 영향)
도 19는 실시예 43 및 44의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 19로부터, 제 7족 원소가 함유되어 있어도 판정 기준을 만족한다.
(주기표 제 8족 원소의 영향)
도 20은 실시예 45의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 20으로부터, 제 8족 원소가 함유되어 있어도 판정 기준을 만족한다.
(주기표 제 11족 원소의 영향)
도 21은 실시예 46 및 47의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 21로부터, 제 11족 원소가 함유되어 있어도 판정 기준을 만족한다.
(경질 입자의 분산 상태의 영향)
도 8은 실시예 1, 11 및 12의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 8로부터, Ni기 자용성 합금 중에 경질 입자를 분산시키는 방법으로서, 서멧 입자를 이용해도, 미립자상의 탄화물을 이용해도 용융 유리 덩어리의 윤활 성능에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.
(샘플 제작 방법의 영향)
도 9는 실시예 1 및 13의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과이다. 도 9로부터, Ni기 자용성 합금의 제작 방법으로서, 원료 분말로부터 직접 합금을 제작해도 좋고, 한 번 금속 성분을 완전히 용해시켜서 응고시킴으로써 제작해도 용융 유리 덩어리의 윤활 성능에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를 들면, 해당 합금의 용사 분말을 제작할 때에는, 용탕 분무법(아토마이즈법), 용융 분쇄법, 소결 분쇄법, 제립법, 제립 소결법, 피복법, 혼합법 등, 일반적으로 알려져 있는 여러 가지 방법을 이용할 수 있다.
또한, 도 22는 실시예 48의 용융 유리 덩어리에 대한 접착성 평가 시험의 결과를 도시하고 있다. 도 22로부터, Ni기 자용성 합금의 제작 방법으로서, 어떠한 기재의 표면에 막형상으로 형성함으로써 제작해도 용융 유리 덩어리의 윤활 성능에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 예를 들면, 해당 합금을 막형상으로 형성할 때에는, 용사, 도금, 클래드, 적층 조형, 용접 등, 일반적으로 알려져 있는 여러 가지 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 Ni기 자용성 합금은, 그 표면이 480℃로 가열되고, 수평면에 대하여 70도 경사진 판형상의 해당 합금에 1000(±20℃)℃로 가열된 용융 유리 0.3g을 적하했을 때에, 용융 유리가 해당 합금에 접착하지 않고 미끄러져 떨어지는 특성을 가지고 있고, 이 특성으로부터 해당 합금을 실제의 유리 성형 가공에 적용했을 때에는, 용융 유리 덩어리에 대한 마찰이 작아서 양호한 성형성을 나타낸다.
이상으로, 구체적 실시 형태의 설명을 끝내지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 폭넓게 변형 실시할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 Ni기 자용성 합금을 이용한 유리 제조용 부재로서는, 금형, 플런저, 롤러 등의 금속 부재 외에, 용융 유리 덩어리를 반송하기 위해 제병(glass molding) 공정에서 사용되는 슈터 등의 반송 부재에도 적용할 수 있다.
14: 금속 재료
15: 금속 산화 피막
16: 용융 유리 덩어리
20: 샘플
21: 용융 유리 접착성 평가 시험 장치
22: 유리 막대
23: 유리 막대 홀더
24: 유리 막대 가열 장치
26: 샘플 홀더
27: 샘플 가열 장치
28: 버너 지지 프레임
29: 버너
30: 히터
31: 열전쌍
32: 온도 조절기
42: 금형
43: 용융 유리조
44: 용융 유리 반송 부재

Claims (33)

  1. 점도가 logη＝3∼14.6의 유리를 반송 또는 성형하기 위한 유리 제조용 부재에 이용하는 Ni기 자용성 합금으로서,
    0질량％ 이상 0.5질량％ 미만의 B와, 5질량% 이상 20질량% 이하의 경질 입자와, 1질량% 이상 5질량% 이하의 Si와, 0질량%보다 크고 30질량% 이하인 주기표 제 4, 5 및 6족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속과, 다른 성분보다 많은 잔사의 Ni를 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  2. 제1항에 있어서,
    주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  3. 제2항에 있어서,
    주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소는 P를 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주기표 제 15족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 0질량％보다 크고 15질량％ 이하로 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경질 입자가 탄화물, 질화물, 산화물 및 서멧 중 적어도 하나를 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄화물이 주기표 제 4, 5 및 6족 원소 중 어느 하나의 탄화물을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탄화물이 탄화규소인
    Ni기 자용성 합금.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 서멧이 주기표 제 4, 5 및 6족 원소 중 어느 하나의 탄화물을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 산화물이 란타노이드로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 란타노이드로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물이 산화세륨인
    Ni기 자용성 합금.
  11. 제1항에 있어서,
    주기표 제 4, 5 및 6족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속은 Cr을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 주기표 제4, 5 및 6족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속은 2.5질량％ 이상 30질량％ 이하의 Cr인
    Ni기 자용성 합금.
  13. 제1항에 있어서,
    제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속을 0질량％보다 크고 10질량％ 이하로 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 3족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속이 Y인
    Ni기 자용성 합금.
  16. 제1항에 있어서,
    제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속을 0질량％보다 크고 10질량％ 이하로 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제 7족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속이 Mn 또는 Re인
    Ni기 자용성 합금.
  19. 제1항에 있어서,
    제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속을 0질량％보다 크고 30질량％ 이하로 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제 8족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속이 Fe인
    Ni기 자용성 합금.
  22. 제1항에 있어서,
    제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속을 0질량％보다 크고 10질량％ 이하로 포함하는
    Ni기 자용성 합금.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제 11족 원소로부터 선택된 적어도 하나의 상기 금속이 Cu 또는 Ag인
    Ni기 자용성 합금.
  25. 제1항에 있어서,
    표면의 온도가 480℃로 가열되고, 수평면에 대하여 70도 경사진 판형상의 상기 Ni기 자용성 합금에 1000℃로 가열된 용융 유리 0.3g을 적하했을 때에, 용융 유리가 상기 Ni기 자용성 합금에 접착하지 않고 미끄러져 떨어지는
    Ni기 자용성 합금.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 유리 제조용 부재는 400℃ 이상 1400℃ 이하의 유리를 반송 또는 성형하기 위한 부재인
    Ni기 자용성 합금.
  27. 제1항에 기재된 상기 Ni기 자용성 합금을 이용하여 유리의 성형 가공에서 용융 유리와 접촉하는 부위를 형성한
    유리 제조용 부재.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 용융 유리와 접촉하는 상기 부위에 상기 Ni기 자용성 합금이 용사되어 있는
    유리 제조용 부재.
  29. 제27항 또는 제28항에 기재된 유리 제조용 부재에 의하여 형성한
    유리병 성형용의 금형.
  30. 제27항 또는 제28항에 기재된 유리 제조용 부재에 의하여 형성한
    유리 덩어리 반송용 부재.
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  32. 삭제
  33. 삭제
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