유리 금형에서 Ta-Si-N 코팅재의 화학적 불활성

전문가 제언

○ 각종 유리병, 컵, 유리용기, 전등 장식, 전구 등 일상생활에 필수품인 각종 유리제품을 대량으로 생산하는데 필요한 유리용 금형에는 압축 및 블로성형 금형이 있다. 금형의 표면이 유리 소재에서 발생되는 유해가스에 의한 부식과 유리와 융착, 마모 등의 손상을 방지하기 위해 금형 표면을 코팅하는 기술이 미국, 일본 등의 선진국에서 발전되어 왔다.

 

○ 유리용 금형 코팅재는 유리에 납이 포함되었든 아니든 상관없이 900℃ 이하에서는 SnO2(5% Al2O3) 코팅재, 900-1,200℃에서 생산되는 특수유리는 Y2O3 코팅재(마이크로 웨이브에너지 투과성), 1,200-1,900℃에서 제조되는 무연유리 제조에는 ZrO2 코팅재 등이 사용되고 있다.

 

○ 본고에서는 Ta-Si-N 코팅재에 TaN이나 Ti 중간층을 삽입한 2가지 구성물 Ta26Si16N58/TaN/WC 및 Ta26Si16N58/Ti/WC 구성물에 대한 각각 270℃ 및 600℃에서 500분 동안 서랭과 1,000회 열 사이클 후의 나노경도, 영률, 현미경관찰 등의 실험을 통해 Ti 중간층 삽입이 코팅재와 기판과 접착력을 우수하게 하고 나노경도도 증가시켰다.

 

○ SiO2-B2O3-BaO를 기본으로 하는 유리판을 Ta26Si16N58/Ti/WC 구성물 위에 놓고 1,000회 열 사이클을 통해 Ta26Si16N58 코팅재의 우수한 불활성을 확인할 수 있었다. 열 사이클이 증가하여도 Ta26Si16N58/TaN/WC의 내부응력은 거의 없었으나 표면 거칠기가 증가하여 코팅재의 수명을 제한하게 됨으로 앞으로의 더 많은 연구가 필요하다.

 

○ 한국기계연구원 재료연구소에서는 2002년부터 5년간 고화소 디지털 카메라용 유리렌즈 성형용 금형 코팅기술 국산화를 시도하였다. 이 형성 코팅기술은 플라즈마를 적용한 이온빔 보조 마그네트론 스퍼터링법을 활용한 Y합금박막 또는 자장여과 아크증착법을 이용한 다이아몬드상 카본 박막코팅 기술을 개발하여 생산업체에서 양산 중에 있다. 중국은 1990년부터 매년 북경과 상해에서 국제 유리공업기술 박람회를 개최하여 유리 제조기술 및 장비의 지속적 발전에 기여하고 있다. 국내에서도 정부 주도로 유리공업기술 발전에 박차를 가하여야 할 것이다.

 

저자

Yung-I Chen, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

584()

잡지명

Thin Solid Films

과학기술
표준분류

재료

페이지

66~71

분석자

김*호

분석물

• 유리 금형에서 Ta-Si-N 코팅재의 화학적 불활성.pdf [513,291 byte]

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