JP2012046414A - 貴金属部品の炭素汚染除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融ガラスに生じる気泡の形成を抑制するため、ガラス製造システムに用いられる白金含有金属部品から炭素を除去する。
【解決手段】炭素濃度が３ｐｐｍを超える第１の白金含有金属部材（内層５８）を提供する。第１の熱処理工程において、前記炭素濃度を３ｐｐｍ未満に低下させることができる温度と時間をもって、第１の白金含有金属部材（内層５８）を加熱する。第１の白金含有金属部材（内層５８）を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度に加熱することが好ましい。第１の白金含有金属部材（内層５８）と第２の白金含有金属部材（外層６０）とを重複結合することにより、該金属部材間に第１の間質腔（６２）を設けた組立体を形成することが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は貴金属部品を結合する方法に関し、特にはガラス製造システムの貴金属部品の炭素汚染に由来する溶融ガラスの気泡の発生を抑制する方法に関するものである。

高価なガラス製品の製造において、高品質のガラスを供給するためには、ガラス製造システムの搬送システムに細心の注意を払う必要がある。このような高価な製品には光学レンズや表示装置用のガラスパネルが含まれる。

一般に、高精度製品のための溶融ガラス搬送システムは貴金属から成り、通常は白金又は白金ロジウム合金のような白金合金が使用される。一般に白金金属グループから選択されるこのような貴金属は、融点が高く “白金”搬送システムを流れる溶融ガラス（融液）の汚染物質となり難い。多くの場合、特定の白金搬送システムの個々の部品、例えば、清澄装置や撹拌容器は多数の従属部品を結合して作製される。例えば、数枚の白金板を半円部分にロールして、その半円部分を溶接することによって円筒管を形成することができる。別の例として、それぞれの撹拌羽根を軸に溶接することによって、溶融ガラスを撹拌するための撹拌器を作製することができる。軸自身も多数の部品から成ることができる。

腐食性の溶融ガラス中に埋没した白金（または白金合金）の挙動は比較的穏やかであるが、一部のこのような白金部品が溶融ガラスに対し、気体内包、即ち気泡という想定外の汚染に寄与していることが分かった。

溶融ガラスを撹拌する装置のような貴金属部品に由来すると見られている気泡は、ＬＣＤ表示装置の基体に使用されるガラスシートに対し重大な問題であることが判明した。この問題は特に溶解炉の立ち上がりにおいて顕著であるが、製造途中においても見られる。この問題は約９０％を超えるＣＯ_２から成っていることから、根本的な問題は部品の炭素汚染であると見られている。炭素汚染は部品メーカーから受け取った部品に既に見られることも動作中の部品に付着することもある。

以下は、このような気泡の形成を抑制するため、組立前及び組立中において、個々の部品及び／又は従属部品を処理する方法を開示するものである。

本明細書が開示するのは、ガラス製造システムに使用される、無炭素又は炭素を微量（約３ｐｐｍ未満）含む白金含有金属部品を製造する実施の形態である。炭素の含有量が約３ｐｐｍ、ときには２ｐｐｍを超えると、白金と溶融ガラスとの界面にＣＯ_２ガスが発生し、それによって最終ガラス製品に残存する望ましくない気泡が溶融ガラスに生じる。炭素は多くのものに由来するが、白金を含む部分組立体又は組立体の製造において、炭素を含有する潤滑剤を使用するとよく起こる。白金を含む部品は、高い温度耐性を有しているため、溶融材料を１つの場所から別の場所に移送する搬送システムや材料の均質化のような溶融マスの処理によく用いられる。このような部品は、白金や白金ロジウム合金、白金イリジウム合金を含みこれに限定されない白金合金から成ることができる。洗剤を用いた洗浄のような従来の浄化方法では、白金部品内部に拡散した炭素を除去することはできない。従って、別の方法が必要である。

溶融ガラスはガラス融液又は単に融液とも呼ばれている。一般に知られているように、ガラスには弾性状態があり、溶解装置によって得られた溶融材料はその時点では真のガラスではなく、冷却によってガラスが生成されることを理解する必要があり、このことは当業者周知である。

１つの実施の形態によれば、ガラス製造システムに用いられる白金含有金属部品の製造方法が提供される。この方法は、第１の白金含有金属部材を提供するステップ、第１の熱処理工程において、第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、ときにより１６５０℃以上の温度に加熱するステップを有している。本方法によれば、前記温度で１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、あるいはときにより７２時間以上金属部材を熱処理する必要がある。例えば、熱処理温度を１２００℃以上１４５０℃未満とすれば、それより高い温度と比較して、長時間熱処理を継続する必要がある。例えば、熱処理温度を１２００℃以上１４５０℃未満とすれば、１２時間を超えて熱処理を継続する必要がある。炭素汚染の期待レベルと白金含有金属部品の厚さに基づいて熱処理時間と温度が選択される。

別の層を追加する場合には、この方法は更に第１の白金含有金属部材と第２の白金含有金属部材とを重畳結合することにより、第１及び第２の白金含有金属部材間に第１の間質腔を設けた組立体を形成するステップを更に有することができる。重畳関係には、第１の白金含有金属部材の１つの広い表面領域が別の白金含有金属部材の広い表面領域重複するような、１つの表面が別の表面に重複する関係を含む。しかし、この重畳関係には、例えば、撹拌軸に羽根を取り付ける場合のように、辺的な重畳も含み、単純に１つの部品が別の部品に取り付けられることも含まれる。

第１の白金含有金属部材に別の白金含有金属部材を結合する場合、結合による組立体を各結合後に熱処理することができる。結合処理に続く熱処理工程は、組立体を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上少なくとも１２００℃の温度に加熱することを含んでいる。しかし、熱処理温度を１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、ときにより１６５０℃以上とすることができる。また、熱処理は１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、ときにより７２時間以上継続できる。
この方法は第１の白金含有金属部材に後続する複数の白金含有金属部材を結合するステップ及び、各々の後続白金含有金属部材を接合した後に、前記のように第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度で熱処理するステップを更に有することができる。しかし、熱処理温度は１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、ときにより１６５０℃以上とすることができる。また、熱処理は１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、ときにより７２時間以上継続できる。
別の実施の形態において、ガラス製造システムに用いられる白金含有金属部品の製造方法が提供される。この方法は、第１の白金含有金属部材及び第２の白金含有金属部材を提供するステップ、第１の白金含有金属部材と第２の白金含有金属部材とを重畳結合することにより、第１の及び第２の白金含有金属部材間に第１の間質腔を設けた組立体を形成するステップ、及び第１の熱処理工程において、組立体を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上少なくとも１２００℃以上の温度に加熱するステップを有している。しかし、熱処理温度は１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、あるいは１６５０℃以上とすることができる。熱処理は１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、あるいはときにより７２時間継続することができる。雰囲気中には３０体積パーセント以上、４０体積パーセント以上、５０体積パーセント以上、６０体積パーセント以上、７０体積パーセント以上、８０体積パーセント以上、９０体積パーセント以上、あるいは１００体積パーセントの酸素を含めることができる。

この方法は、第１の熱処理工程の後、少なくとも１つの別の白金含有金属部材と第１又は第２の白金含有金属部材とを少なくとも１つの別の白金含有金属部材と第１又は第２の白金含有金属部材と間に第２の間質腔を設けて結合し、熱処理工程を繰り返すステップを更に有することができる。組立体は、例えば、複数のネスト化された白金含有金属部材から成る中空管であってよい。
組立体は溶融ガラス撹拌装置の部分組立体であってよい。あるいは、組立体は溶融ガラスに接触する任意の白金含有金属部品又は従属部品であってよい。

この方法は第１及び第２の白金含有金属部材を結合するステップの前又はステップ中において、第１及び第２の白金含有金属部材のいずれか一方又は両方に潤滑剤を塗布するステップを有することができる。例えば、個々の部品の製造及び／又は組立工程において潤滑剤がよく使用される。

更に別の実施の形態において、白金含有金属部材から炭素を除去する方法が開示される。この方法は、第１の白金含有金属部材を提供するステップ、第１の白金含有金属部材を炭素含有材料に接触させるステップ、及び炭素含有材料に接触させた後、第１の熱処理工程において、第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上少なくとも１２００℃の温度に加熱して、第１の白金含有金属部材の内部から溶解炭素を除去するステップを有している。しかし、熱処理温度は１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、あるいは１６５０℃以上とすることができる。熱処理は１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、あるいは７２時間継続することができる。雰囲気中には３０体積パーセント以上、４０体積パーセント以上、５０体積パーセント以上、６０体積パーセント以上、７０体積パーセント以上、８０体積パーセント以上、９０体積パーセント以上、あるいは１００体積パーセントの酸素を含めることができる。

この方法は第１の白金含有金属部材と後続する複数の白金含有金属部材とを結合するステップ及び、各々の後続白金含有金属部材を接合した後、第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上少なくとも１４５０℃の温度で熱処理するステップを更に有することができる。しかし、熱処理温度は１２００℃以上、１４５０℃以上、１６００℃以上、あるいは１６５０℃以上とすることができる。また、熱処理は１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、ときにより７２時間以上継続できる。雰囲気中には３０体積パーセント以上、４０体積パーセント以上、５０体積パーセント以上、６０体積パーセント以上、７０体積パーセント以上、８０体積パーセント以上、９０体積パーセント以上、あるいは１００体積パーセントの酸素を含めることができる。

本発明の更なる特徴及び効果は以下の詳細な説明に述べてあり、当業者にとって以下の説明によりある程度明白になり、また本明細書に記載の本発明を実施することにより認識することができる。添付図面は本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書に組み込まれその一部を構成するものである。本明細書及び図面に開示した本発明の様々な特徴は、任意に組み合わせることもすべてを組み合わせることも可能なものである。

ガラスシート製造のためのフュージョン・ダウンドロー法の例及び溶解炉から成形装置に溶融ガラスを送るための白金製搬送システムを示す部分横断立面図。 白金製搬送システム中を流れる間に溶融ガラスを均質にするための撹拌装置の断面図。 図２の撹拌装置内に配された撹拌器軸の部分拡大断面図。 撹拌器軸を構成する幾つかの貴金属層を示す図３の軸の部分拡大断面図。 温度を関数とする、白金の炭素溶解度を示すグラフ。 白金内部の酸素分圧（ｐＯ_２）を関数とする、１気圧のＣＯ_２分圧（ｐＣＯ_２）を達成するのに必要な最小炭素濃度を示すグラフ。 金属の厚さを関数とする、１１００℃から１５００℃の温度範囲における、初期濃度１．１％の炭素を３ｐｐｍに低減するのに必要な熱処理時間を示すグラフ。 １４５０℃の溶融ガラス槽に２４時間浸漬した、熱処理を施していない１０ｍｇの炭素を含む白金ロジウム合金の密封ポーチを示す図であって、多数の気泡が形成されたことを示す図。 １４５０℃の温度で１６８時間熱処理を施した後、１４５０℃の溶融ガラス槽に２４時間浸漬した、１０ｍｇの炭素を含む白金ロジウム合金の密封ポーチを示す図であって、図８のサンプルと比較して大幅に気泡が減少したことを示す図。

以下の詳細な説明において、限定ではなく説明を目的とし、本発明の理解を得るために具体的な詳細を開示した例示的な実施の形態が述べてある。しかし、本開示によって恩恵を受ける当業者にとって、本発明はここに開示した具体的詳細から逸脱した別の実施の形態によっても実施可能であることは明らかである。また、本発明の説明がよく知られている装置、方法、及び材料の説明は省略してある。また、本発明が不明瞭にならないようにするため、よく知られている装置、方法、及び材料の説明は省略してある。 更に、同様の要素には可能な限り同様の参照番号を付してある。

図１は溶解炉又は溶解装置１２、清澄装置１４、撹拌装置１６、収集装置１８、及び薄いガラスリボンを成形する成形装置２２に溶融ガラスを供給する下降管２０を備えた、例示的なガラス製造装置１０の側面図である。清澄装置１４は、溶解装置−清澄装置接続管２４を介して溶解装置１２に接続され、接続管２６を介して撹拌装置１６に接続されている。収集装置１８の上流側が接続管を介して撹拌装置１６に接続されている。下降管２０は収集装置１８に接続され、成形装置２２に接続された注入口３０に溶融ガラスを供給する。溶解装置１２は通常アルミナやジルコニアのような耐熱材料から成り、例えば、溶解装置内部においてガス炎及び／又は電極間を流れる電流によって溶解されたバッチ材料が供給される。同様に、成形装置２２も耐熱材料で形成される。この場合、ガラス製造装置１０は、フュージョン・ダウンドロー・システムを構成する。フュージョン・ダウンドローという呼称は、供給された溶融ガラスが別々の流れとして成形装置の両側面をオーバフローし、牽引ローラによって下方に牽引されるにつれて成形装置の底部で再結合、即ち融合することにより、薄くて清浄なリボン状のガラス３１が成形されることに由来するものである。このガラスリボンを牽引領域の底部において切断して個別のガラスシートとすることができる。しかし、この成形方法そのものは別の任意の方法であってもよい。何故なら、本開示の主題は溶解装置と成形装置との間の搬送システム、即ち貴金属部品であるためである。これ等の部品には、清澄装置１４、撹拌装置１６、収集装置１８、下降管２０、注入口３０、及び接続管２４、２６、２８が含まれ、本明細書においてこれらをまとめて白金システムと呼ぶ。その理由は個々の部品が白金や白金ロジウム合金のような白金合金から成るか、白金や白金合金で被膜又は被覆されているためのである。また、本開示は前記白金システムを例にして説明するが、本開示の原理及び教示は白金部品がガラス製造システムとして組み立てられる任意の段階において適用可能である。更に、本発明はフュージョン・ガラス製造システムに限定されず、別のガラス製造プロセスにも適用可能である。

前記フュージョン・ガラス製造システムの例によれば、（矢印３４で示すように）バッチ原料３２が溶解炉に供給され、そこで加熱されバッチの個々の成分が溶解され溶融ガラス３６が形成される。一般に、バッチ材料は各種の金属酸化物及び特定のガラス組成に応じて必要な添加物を含んでいる。通常、溶解装置そのものは耐熱煉瓦のような耐熱材料から成っている。溶解処理においては、特に、溶融ガラスに混入し上質の製品を製造するためには除去する必要がある各種ガスが発生する。それ故、清澄工程が含まれている。例えば、重力によって、溶融ガラスを溶解装置１２から接続管２４を介して清澄装置１４に流すことができ、清澄装置において溶融ガラスの温度が上げられる。温度上昇により、溶融ガラスの粘度が低下すると共に、バッチ材料に含まれている特定の清澄剤（例えば、酸化ヒ素、酸化スズ、及び／又は酸化アンチモンのような多価混合物）から酸素気泡のようなガスが放出される。清澄剤から放出されたガスは既存の気泡内に入り、気泡を大きくすることによりガラス融液中を速く上昇させる。また、温度上昇により溶融ガラスの粘度が低下することによっても気泡が速く上昇することができる。気泡が溶融ガラスの自由表面に上昇して融液から脱出したときに清澄処理が終了したことになる。
清澄後、溶融ガラスは、接続管２６を通して、撹拌容器３８及び撹拌容器内に回転可能に配された撹拌器４０を備えた撹拌装置１６に流入する。溶融ガラスは撹拌容器注入口４２を通して撹拌容器３８に流入し、撹拌容器４０によって撹拌される。撹拌器４０は、通常、駆動機構（例えば、チェーン４８及びスプロケット５０）を介してモータ４６に接続された撹拌器軸４４及び結合器５２を備えている。撹拌器４０は、動作中、溶融ガラスに埋没するよう撹拌器軸に取り付けられた羽根５４を更に有している。撹拌器４０は溶融ガラスを均質にすると共に、一般に、組成不均一性に由来する屈折率の違いによる脈理やその他の異常を除去及び／又は消散させるものである。溶融ガラスは撹拌装置１６の撹拌容器排出口５６から接続管２８を通り収集容器１８に流入し、次いで下降管２０を通して成形装置２２の注入口３０に流入する。
前記白金搬送システムの各々の部品は、例えば、溶接によって、より小さい従属部品から組み立てたものであってよい。以下、撹拌器４０の構成について説明するが、以下に述べる原理は白金システムの別の部品にも適用可能であり、撹拌器や撹拌装置に限定されるものではない。

図２は撹拌器４０を構成する軸４４の一部を示す図である。図示のように、軸４４は白金含有金属から成る多数の層から成る壁を備えた中空円筒である。白金含有金属は、例えば、８０％の白金と２０％のロジウムから成る白金ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）合金であってよい。２つの層、内層５８及び外層６０、が図示してあるが、軸４４は必要に応じ、更に多くの層から成ることができる。内層５８と外層６０との間が間質腔６２である。軸の組立てにおいて、各々の軸層がネスト化される。このようなネスト化によって強度が増し、高価な白金の量を減らすことができる中空軸を使用することができる。しかし、内層５８と外層６０とが完全に密着結合されている訳ではない。完全に密着結合されている訳ではないというのは、第１に層が分離していること、例えば、実質的に層が混合するような溶融結合をしていないことを意味する。間質腔は僅か数分子の厚さであってよく、不連続であってよい。例えば、第２の白金含有金属管への第１の白金含有金属管の圧入又は管と管との間に間質腔を設けることができる共押出しによって軸４４を形成することができる。しかし、層の端部（例えば、軸の上端又は下端）に沿って溶接するなどして層の一部を密着結合させることにより、組立体、即ち軸としての完全性を確保することができる。

軸の各々の層の製造において、各種の（炭素含有）潤滑剤を使用することができる。例えば、潤滑剤は押出成形、圧延、あるいは加圧成形において定常的に使用されている。潤滑剤を成す炭素質（炭素含有）材料が撹拌器構造体の各々の白金含有金属層と層との間に捕捉される可能性がある。更に、組立中において、部品に炭素が冷間加工的に侵入する可能性がある。撹拌装置の動作温度において、白金含有金属中に炭素が溶解し、矢印６６で示すように、撹拌器軸の壁を通して内部空間６４に向けて拡散すると共に、矢印６８で示すように、融液に向けて拡散する。内部空間６４において、酸素と相互作用してＣＯやＣＯ_２ガスを生成した炭素は、溶融ガラスの上部に位置する排出口７０を通して放出される。また、排出口７０により、内部空間に酸素が取り込まれ更に炭素と反応することができる。図４が最もよく示すように、反対方向に拡散した炭素はガラス融液と撹拌器との界面からの酸素に反応して外層６０の外表面７２においてＣＯ又はＣＯ_２ガスを生成し、その後溶融ガラスに混入する気泡７４を生成する。
図５は白金の炭素に対する溶解度を示す図であり、図が示すように、撹拌器動作温度（ガラス組成に依存するが、例えば、約１５００℃未満）において、炭素は白金に対し非常に可溶性であり、中間相も存在しない。更に、撹拌器動作温度において、白金に対する炭素の拡散率が相当高い（〜１０^−５ｃｍ^２／ｓ）。この作用が観測されるＣＯ_２気泡の合理的根拠となるためには、白金壁を通過する炭素フラックスは、少なくとも観測されるＣＯ_２気泡の炭素フラックスと同程度に高くなければならない。例えば、ある場合には、気泡の発生に必要な撹拌器軸４４の内表面７６における炭素濃度は約２ｐｐｍと計算され、これは容易に達成されるレベルである。
炭素拡散が観測されるＣＯ_２気泡の合理的根拠となるためには熱化学基準を満足する必要もある。ＣＯ_２気泡の核となるためには、ＣＯ_２の分圧（ｐＣＯ_２）が約１気圧より高くなければならない。図６は表示装置用ガラスの一般的な撹拌装置の動作温度である１４２５℃のガラス融液中の酸素分圧を関数とする、モル分率で示すｐＣＯ_２＝１気圧を達成して気泡の核となるのに必要な白金中の最小炭素濃度を示す図である。２×１０^−１３は厳密な平衡状態に基づく値であるのに対し、前記２ｐｐｍは運動速度、即ち反応速度に基づく値である。

白金システムの白金含有従属部品から炭素質材料を除去するため、個々の部分組立体に対し１つ以上の熱処理工程が適用される。ここでも、撹拌器軸を例に説明する。例えば、第１の白金含有中空金属円筒を第２の白金含有中空金属円筒に圧入することにより、内層５８及び外層６０から成る２層構造体を組み立てた後、その組み立てによって得られた第１の部分組立体の外表面を適切な溶媒によって容易に浄化することができる。しかし、第１の金属円筒と第２の金属円筒との間の間質腔（界面）を簡単に浄化することはできない。更には、そこにアクセスすることさえ出来ず、内層と外層との間に残った層構造体の形成及び／又は組立時に使用した潤滑剤を従来の浄化方法又は洗浄方法によって除去することは事実上不可能である。

残留炭素質材料を確実に除去するため、第１の部分組立体（例えば、入れ子の内層５８及び外層６０）を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上少なくとも１２００℃の温度に加熱する熱処理が施される。この雰囲気は空気であってよい。また、この雰囲気は３０体積パーセント以上の酸素、４０体積パーセント以上の酸素、５０体積パーセント以上の酸素、６０体積パーセント以上の酸素、７０体積パーセント以上の酸素、８０体積パーセント以上の酸素、９０体積パーセント以上の酸素、あるいは１００体積パーセントの酸素を含んでいてもよい。一部の実施の形態において、熱処理温度を１４５０℃、１６００℃、あるいは１６５０℃まで上昇させることができる。しかし、部分組立体に酸化損傷を与えないよう注意する必要があり、そのために温度と酸素含有量とを適切にバランスさせる必要がある。１２００℃以上のような比較的低温度による熱処理は高温度による熱処理より長時間となる。特に、層の厚さ及び炭素汚染の期待レベルに基づいて選択される熱処理時間は、１２時間以上、２４時間以上、３６時間以上、４８時間以上、ときにより７２時間以上となる。

更に、白金含有部分組立体の厚さ、例えば、部分組立体の壁厚を考慮する必要がある。例えば、図７は１１００℃〜１５００℃の温度範囲における、即ち、１１００℃（曲線７８）、１２００℃（曲線８０）、１３００℃（曲線８２）、１４００℃（曲線８４）、及び１５００℃（曲線８６）における、金属の厚さを関数とする初期含有量１．１％の金属から３ｐｐｍのレベルに炭素を除去するのに要する熱処理時間の長さを示している。これ等の曲線は金属平板からの炭素の拡散に基づいており、本明細書に開示の各々の実施の形態に適用可能である。炭素濃度が１．１％未満の場合に要する熱処理時間は、図示の時間より短い。

白金の初期炭素濃度を飽和限界に近い１．１％とすると、３ｐｐｍの平均濃度に達するのに必要な時間は下式（１）によって算出することができる。

ここで、Ｍ_０は白金の初期炭素量（例えば、１．１％）、Ｍ_ｔは所定の時間における炭素量、Ｄは１１００℃から１５００℃における、約１０^−７〜１０^−５ｃｍ／秒の範囲の白金における炭素の拡散係数である。Ｍ_ｔとして３ｐｐｍ（３×１０^−４％）を代入すれば、式（１）によって３ｐｐｍに達する時間ｔを得ることができる。

別の層を追加する場合には、当該層に対し前記熱処理ステップを繰り返すことができると共に／又は最後の層が追加された後に最終熱処理ステップが適用される。各々の熱処理ステップにおける時間、温度、及び酸素含有量はその前の熱処理ステップと同じにする必要はない。熱処理ステップの回数及び各々の熱処理ステップにおける時間、温度、及び酸素含有量は組み立てられる部品の構造の詳細に依存する。

炭素は白金に対し非常に可溶性であるため、単層の白金含有金属部品であっても、加工中に炭素に汚染される。炭素は白金含有金属部品に拡散することができ、従来の浄化方法で除去することは実質的に不可能である。従って、前記に基づき、熱処理工程は多層組立体に限定されるものではなく、より複雑な部品に組み立てられる前の単層白金含有金属部品、又はガラス製造システムにそのまま使用される前の単層部品に適用できることは明白である。例えば、白金含有金属の単層から成る白金含有金属管を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度、１４５０℃以上の温度、１６００℃以上の温度、又は１６５０℃の温度に加熱する熱処理を施すことができる。この雰囲気は空気であってよい。また、この雰囲気は３０体積パーセント以上の酸素、４０体積パーセント以上の酸素、５０体積パーセント以上の酸素、６０体積パーセント以上の酸素、７０体積パーセント以上の酸素、８０体積パーセント以上の酸素、９０体積パーセント以上の酸素、あるいは１００体積パーセントの酸素を含んでいてもよい。一部の実施の形態において、熱処理温度を１６００℃又は１６５０℃まで上昇させることができる。しかし、部分組立体に酸化損傷を与えないよう注意する必要があり、そのために温度と酸素含有量とを適切にバランスさせる必要がある。

９０％Ｐｔ‐１０％Ｒｈ合金から成る厚さ０．７６２ｍｍの２枚のシートからポーチの形態を成す試験サンプル（サンプル１）を作製した。シートの端部を溶接することにより、１０ｍｇの炭素サンプルをポーチ内に封入した。次に、サンプルを１４５０℃の溶融ガラス槽（コーニング社製のＥａｇｌｅ ＸＧ（商標）ガラス）に２４時間浸漬した。事前に熱処理を施さずに、本発明の実施の形態によるサンプル１（図８）の白金ロジウム金属を浸漬した。図８は密封金属ポーチを高温度中に浸漬した結果、表面に多くの気泡が発生したことを示している。

比較のため、サンプル１と同様の方法で、別のサンプル（サンプル２）を作製し、同様に１０ｇの炭素をポーチに封入した。１４５０℃の温度で７日間（１６８時間）熱処理してから、サンプル１と同様にサンプル２を１４５０℃の溶融「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」ガラスに浸漬した。図９は１４５０℃の溶融ガラス中に２４時間浸漬した後のサンプル２を示している。サンプル２は、熱処理を施していない金属からの明らかな気泡形成（前記サンプル１）と比較して、熱処理後の金属からの気泡の発生が大幅に低下したことを示している。

前記本発明の実施の形態は、本発明の原理の明確な理解を得るために実施可能な例を説明したものに過ぎない。本発明の精神及び原理から実質的に逸脱せずに、前記本発明の実施の形態に対し多くの変更及び改良を加えることができる。例えば、前記説明は撹拌器軸に関するものであるが、その原理は溶融ガラスを１つの場所から別の場所に移送する一重又は二重壁チューブ又はパイプ、溶融ガラスを調整するための容器、及び撹拌器軸に取り付け前又は後の撹拌器羽根のような特定の部品の部分組立体を含みこれに限定されない、溶融ガラスに接触するガラス製造装置の他の白金含有金属部品に適用することができる。かかる改良及び変更は本開示の範囲及び本発明に含まれるものであり、以下のクレームによって保護されるべきものである。

１０ ガラス製造装置
１２ 溶解装置
１４ 清澄装置
１６ 撹拌装置
１８ 収集装置
２０ 下降管
２２ 成形装置
２４ 接続管
２６ 接続管
２８ 接続管
３０ 注入口
３１ リボン状ガラス
３２ バッチ材料
３６ 溶融ガラス

Claims (10)

1. ガラス製造システムに用いられる白金含有金属部品から炭素を除去する方法であって、
   炭素濃度が３ｐｐｍを超える第１の白金含有金属部材を提供するステップと、
   第１の熱処理工程において、前記炭素濃度を３ｐｐｍ未満に低下させることができる温度と時間をもって、前記第１の白金含有金属部材を加熱するステップと、
   を有して成ることを特徴とする方法。
2. 前記第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記第１の白金含有金属部材と第２の白金含有金属部材とを重複結合することにより、該金属部材間に第１の間質腔を設けた組立体を形成するステップを更に有して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ガラス製造システムに用いられる白金含有金属部品を製造する方法であって、
   ａ. 第１の白金含有金属部材及び第２の白金含有金属部材を提供するステップと、
   ｂ. 前記第１の白金含有金属部材と前記第２の白金含有金属部材とを重畳結合することにより、該金属部材間に第１の間質腔を設けた、炭素濃度が３ｐｐｍを超える組立体を形成するステップと、
   ｃ. 第１の熱処理工程において、前記炭素濃度を３ｐｐｍ未満に低下させることができる温度と時間をもって、前記組立体を加熱するステップと、
   を有して成ることを特徴とする方法。
5. 前記組立体を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度に加熱することを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記第１の熱処理工程の後、少なくとも１つの別の白金含有金属部材と前記第１又は第２の白金含有金属部材とを該金属部材間に第２の間質腔を設けて結合し、前記ステップｃを繰り返すステップを更に有して成ることを特徴とする請求項４又は５記載の方法。
7. 前記組立体が複数のネスト化された白金含有金属部材から成る中空管であることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項記載の方法。
8. 溶融ガラスを撹拌する撹拌装置を製造する方法であって、
   第１の白金含有金属部材を提供するステップと、
   前記第１の白金含有金属部材を炭素含有材料に接触させるステップと、
   前記接触させるステップに続いて、前記第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度に加熱するステップと、
   を有して成り、前記加熱するステップ後における前記白金含有金属部材の炭素濃度が３ｐｐｍ未満であることを特徴とする方法。
9. 前記第１の白金含有金属部材と後続する複数の白金含有金属部材とを結合するステップ、及び各々の後続白金含有金属部材を結合した後、前記第１の白金含有金属部材を、２０体積パーセント以上の酸素を含む雰囲気中において、１２時間以上１２００℃以上の温度で熱処理するステップを更に有して成ることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記第１の熱処理工程において、前記第１の白金含有金属部材を１４５０℃以上の温度に加熱することを特徴とする請求項８又は９記載の方法。