KR100307896B1 - 광섬유커넥터용페룰및그제조방법 - Google Patents

Abstract

광섬유를 위치 내 고정시키기 위한 삽입 홀(2)을 구비한 광섬유 커넥터용 페룰(1) 및 그 제조 방법이 개시된다. 페룰(1)은 적어도 유리 전이 영역, 바람직하게는 온도 범위에 있어 30 K 미만의 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금으로 성형된다. 바람직하게는, 페룰은 하기의 일반식의 조성을 갖고 비결정성 상을 적어도 50%의 부피 비로 함유하는 비결정성 합금으로 성형된다:

X_aM_bAl_c

(상기 식에서, X는 Zr 및 Hf로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni, 및 Cu로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내며, a, b, 및 c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70, 및 0〈c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타낸다.) 그러한 페룰은 금속 성형 주조 방법 또는 성형 방법에 의하여 고도의 다량-생산성을 가지고 제조될 수 있다.

Description

광섬유 커넥터용 페룰 및 그 제조방법

본 발명은 인접하는 단일 모드 광섬유를 연결하는데 사용되는 광섬유 커넥터(이후 "광커넥터"로 언급)용 페룰(ferrule) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같은 광섬유 커넥터는, 그 중심축을 따라 삽입, 고정된 광섬유를 가지는 광섬유 코드(110)가 연결되는 플러그(100)와, 2개의 상기 플러그를 결합 정렬시키는 중공 원통형 슬리브(120)로 구성된다. 전기 커넥터와 달리, 광섬유 커넥터는 피접속되는 2개 광섬유의 대향 단부를 정확하게 정렬시키어야 하는 것이다.

이러한 목적을 위하여, 피접속되는 2개의 매우 얇은 광섬유의 선단부(leading ends) 삽입용의 페룰(101)이 널리 사용된다. 2개의 상기 페룰(101)을 서로 반대로 맞닿도록 하여, 2개 광섬유의 접속을 이루는 것이다. 특정하게는, 각각 그 안에 삽입 고정된 광섬유의 선단부를 가지어서 2개 페룰(101) 각각을 상기 외면에서 종결되는 2개 플러그(100)에 확실한 동심원으로 고정되도록 하고, 2개 플러그(100)를 그 대향 단부를 통하여 일 슬리브(120) 내로 삽입시킨 다음, 페룰(101)을 서로 반대로 접하게 하여서 광섬유의 축을 정렬시키는 구성으로 이루어진 방법에 기초한다.

상술한 바와 같이, 광섬유 커넥터용 페룰은, 광섬유의 대향 터미널의 축선간의 완전한 일치를 이루기 위하여, 실질적으로 광섬유를 보유하는 미세한 페룰 삽입구의 내면과 페룰의 외면이 고 정밀도로 이루어져야 하며, 또한 미세한 홀(fine hole)의 축선과 외면의 축선이 서로 확실하게 일치되어야 한다.

종래의 페룰은 금속재 또는 세라믹재를 기계 가공하여 제조되어 졌었기 때문에, 대량 생산, 즉 제조비 면에서 개선의 여지가 있었다. 특히, 예를 들어 PSZ(partially stabilized zirconia)와 같은 세라믹재를 분말압출(powder extrusion) 또는 사출성형(infection molding)으로 1차 성형한 다음, 탈지(degreasing), 소결(sintering), 및 기계 가공과 같은 단계를 거치게 하여서, 제조공정이 길고, 제조비가 불가피하게 늘어나고, 그리고 취성재 및 경성재는 미립자 크기에 면 폴리싱에 의한 마무리 작업에서 칩발생과 같은 문제와 그에 의존해야 한다는 문제를 수반하였다. 비용절감을 이루기 위하여, 탄소 섬유-강화 플라스틱 합성재를 사출성형시키는 방안이 제안되었다. 그러나, 상기 방법은, 페룰이 반복적으로 빈번하게 부착 및 탈착되는 광커넥터에 적용하는 경우에, 물질의 특성으로 인한 변형 및 품질 저하와 같은 문제를 수반할 수 있는 것이다.

상기 문제점에 대하여, 본 발명은, 금형 방법 또는 성형 방법에 기본한 종래 기술과 글래스 전이(轉移) 영역(glass transition region)을 나타내는 비결정질 합금의 조합에 의하여, 단일 공정으로 대량-생산성으로 매우 안정적인 정밀한 치수로 이루어진 페룰을 생산할 수 있으며, 폴리싱과 같은 기계 가공 단계를 현저하게 감소시키거나 생략할 수 있어서, 결국적으로 양호한 금속 특성을 분명하게 나타내며, 고효율의 광전달을 이루고, 그리고 내구성, 강도, 내충격성 및 작업성이 우수한 페룰을 저렴한 비용으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 적어도 글래스 전이 영역, 특히 온도 범위에 있어 적어도 30K의, 바람직하게는 적어도 60K의 글래스 전이 영역을 점유하는 비결정질 합금으로 형성되며, 광섬유를 제 위치에 고정시키는 삽입구를 함유하는 광섬유 커넥터용 페룰을 제공하는 것이다.

양호한 실시예에서, 광섬유 커넥터용 페룰은 일반식: X_aM_bAl_c(여기서, X는 Zr 및 Hf로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 일 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 일 원소를 나타내며, 그리고 a, b 및 c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70, 및 0<c≤35를 만족시키는 원자 백분율을 나타낸다.)으로 나타내어지는 조성을 가지며, 적어도 50%의 체적 비율로 비결정질 상(amorphous phase)을 함유하는 비결정질 합금으로 구성될 수 있는 것이다.

본 발명은 상기 광섬유 커넥터용 페룰의 제조방법도 제공하는 것이다.

그 일 방법은, 글래스 전이 영역을 점유하는 비결정질 합금, 양호하게는 상기 일반식에 의해 나타나는 비결정질 합금을 생산할 수 있는 합금재를 용융 및 유지하는 용기를 제공하고, 목표로 하는 생산물의 모양으로 이루어진 공동(空洞)을 금형에 제공하고, 예를 들어 용기에 또는 용기 밑에 금형을 배치하여 금형 게이트가 있는 용기의 하부 또는 상부에 형성된 홀(hole)과 결합하고, 용융 합금에 압력을 가하여 예정량의 용융물이 용기의 상부 또는 하부에 홀을 통과하여 지나가도록 하여 금형 실내에 충진시키고, 그리고 10K/초(Kelvin scale/sce) 미만의 냉각율로 금형에 용융물을 고체로 하여, 실질적으로 비결정질 상으로 형성되는 생산물을 제공하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

다른 방법은, 상기 일반식으로 나타내어진 합금으로 형성된 비결정질 물질을 과냉각 액체 영역의 온도로 될 때까지 가열하고, 생성된 고온 비결정질 물질을 동일 온도로 유지되는 용기에 삽입하고, 목표로 하는 생산물 형상의 공동이 설치된 금형을 용기와 연결시키고, 예정량의 합금을 그 점성 유동(viscous flow)에 의하여 과냉각된 액체 상태로 금형 내로 힘을 가하여 페룰을 형성시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제1도는 종래 광섬유 커넥터의 실시예의 부분을 대략적으로 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명의 페룰의 일 실시예를 대략적으로 확대하여 나타낸 단면도.

제3도는 본 발명의 방법에 사용되는 장치의 일 부분을 대략적으로 나타낸 단면도.

제4도는 본 발명의 페룰의 타 실시예를 대략적으로 확대하여 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 페룰 2 : 삽입 관통구

3 : 소-직경부 4 : 테이퍼-직경부

5 : 대-직경부 11 : 용기

12 : 가는 홀(slender hole) 21, 22 : 금속 금형

23 : 코어 핀 24 : 공동(空洞)

본 발명의 목적, 특징 및 이점을 첨부 도면을 참고로 이하에 설명한다.

이건 발명자는, 비결정질 합금에 대한 연구 후, 글래스 전이 특성을 보이는 합금의 정체를 성공적으로 밝히어서, 그 물질의 특성을 설명하였다. 상기 합금 중, 고 강도 및 고 내부식성을 나타내는 글래스 전이 온도(Tg)와 결정(結晶) 온도(Tx) 사이에서 매우 큰 차이를 보이는 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al(TM: transition metal) 비결정질 합금은, Zr-TM-Al 비결정질 합금의 경우에 30K 이상, 양호하게는 60K 이상의 광범위한 과냉각된 액체 범위(글래스 전이 범위)를 가진다(△Tx=Tx-Tg). 상기 온도 범위 내에서, 상기 비결정질 합금은 수십 MPa 미만의 저응력에서도 점성 유동으로 인하여 매우 만족스러운 작업성을 나타낸다. 이들은 수십 K/s의 냉각율을 이용하는 주조 방법에 의해서도 매우 용이하고 안정적인 비결정질 집합물(amorphous bulk materials)의 제조를 허용하는 특징이 있는 것이다. 상기 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정질 합금은, 본원에 참고로 인용된 1991년 7월 16일자 Masumoto et al에게 특허 허여된 미국 특허 제 5,032,196호에 개시되어 있다. 이들 합금의 용도를 조사 연구한 후에, 이건 발명자는 용융물로 주조되는 금형에 의해 그리고 글래스 전이 범위를 이용하는 점성 유동 성형공정에 의해, 상기 합금을 비결정질 물질로 생산하며, 공동 형상 및 크기로 이루어진 금형의 매우 신뢰할 수 있는 재생산을 허용하며, 그리고 분담 요소로서 합금의 물리적 성질을 가지고 페룰이 광섬유 커넥터용으로 유익하다는 것을 확인하였다. 그 결과로, 본 발명이 완성된 것이다.

본 발명에 사용되는 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정질 합금은 합금의 조성 및 측정 방법에 따라 가변적인 것이기는 하지만, 광범위한 △Tx를 가지는 것이다. Zr₆₀Al₁₅Co_2·5Ni_7·5Cu₁₅합금(Tg: 652K 및 Tx: 768K)은 예를 들어 116K와 같이 큰 범위에 △Tx를 가진다. 이러한 사실은 또한 공기 중에서 Tg가 고온도에 이를 때까지 가열될 때에도, 산화가 거의 이루어지지 않도록 산화에 대한 매우 만족스러운 내성을 제공한다. Tg 근방을 통하는 실온(室溫)에서의 상기 합금의 비커스(Vickers)경도(Hv)는 460(DPN)이며, 그 인장 강도는 1,600MPa이며, 그 굴곡 강도(bending strength)는 3,000MPa에 이른다. Tg 근방을 통하는 실온에서의 합금의 열 팽창 계수(α)는 1×10^-5/K와 같이 작으며, 그 Young율은 91GPa이며, 압축 상태에서는 탄성한계가 4 내지 5%를 초과한다. 더욱이, 합금의 인성(靭性)은 Charpy 충격값이 6 내지 7J/cm²범위로 떨어지도록 높다. 이러한 합금은 상술된 바와 같이 고강도 성질을 나타내면서, 글래스 전이 온도 범위에 이를 때까지 가열되었을 때에는, 유동응력이 10MPa 근처로 저하되는 것이다. 따라서, 이러한 합금은 저-응력으로 매우 용이하게 작업되고, 그 형상이 복잡한 미세 부품 및 고도의 정밀 부품으로 제조되는 특징이 있는 것이다. 또한, 소위 글래스(비결정) 물질의 성질이 있어서, 이러한 합금은 매우 높은 평활성을 가지는 표면을 지닌 성형(이형) 물품의 제조가 이루어지게 하며, 결정(結晶) 합금을 이형(異形)하는 중에와 같이 표면에 슬립 밴드(slip band)가 나타날 때에 발생하는 단차부(step)를 형성할 가능성이 실질적으로 없는 특징이 있는 것이다.

일반적으로, 비결정질 합금은 글래스 전이 범위 온도로 가열되어 장시간 동안 보유되면 결정(結晶)을 개시한다. 이와 대조적으로, 상술한 바와 같은 넓은 △Tx 범위를 가지는 본원 합금은 안정한 비결정질 상이며, △Tx 범위에서 적절히 선택된 온도가 지켜지면, 약 2시간에 이르는 지속 기간동안 결정이 생성되지 않는 것이다. 따라서, 이러한 합금의 사용자는 표준 성형공정 중에 결정 발생에 대한 염려를 하지 않아도 된다.

본원의 합금은 용융 상태에서 고체 상태로 변형하는 과정 중에 상기 특성은 비가역적으로 나타난다. 일반적으로, 비결정질 합금의 제조는 신속한 냉각을 필요로 한다. 이와 대조적으로, 본원의 합금은 약 10K/s의 비율로 실행되는 냉각에 의하여, 용이하게 용융 물질로부터 단일 비결정질 상(single amorphous phase)의 집합물(bulk material)을 생산할 수 있는 것이다. 이렇게 하여 형성된 고체 집합물도 매우 평활한 면을 가진다. 상기 합금은 금형 표면에 폴리싱 작업에 의해 발생된 1미크론 정도의 긁힌 부분(scratch)도 모사(模寫)할 수 있는 것이다.

본원의 합금을 페룰용 재료로 채택하면, 생산된 페룰이 금형의 표면 품질을 충실하게 재생하기 때문에, 페룰 생산에 사용되는 금형은 예상되는 페룰의 표면 품질을 달성하도록 조정되는 면을 가지기만 하면 되는 것이다. 따라서, 종래의 금형 주조 방법 또는 성형 방법에서, 이러한 합금은 금형의 표면 조도(roughness) 및 크기를 조정하는 단계를 생략하거나 감소시킬 수 있는 것이다.

저 경도, 고 인장 강도, 고 굴곡 강도, 저 Young 율, 고 탄성 한계, 높은 충격 내성, 표면 평활성, 및 고 정밀하게 이루어지는 주조 또는 성형물 가진 본원 합금의 특성은, 이러한 합금이 광섬유 커넥터용 페룰용 물질로서 사용하기에 적합하게 한다는 것이다. 이들은 상기 합금이 종래 방법에 의한 대량 생산용 성형을 이룰 수 있게 하는 것이다.

페룰용 합금을 채택함에 따른 이점을 하기에 상세히 기술한다.

제 1이점은 정밀도가 높은 형성 물품을 대량 생산할 수 있다는 것이다. 광섬유를 직접 유지하는 페룰 삽입구의 직경은 가능한 광섬유의 직경에 근접할 필요가 있다. 세라믹 물질을 사출, 탈지 및 소결하여 획득되는 성형 물품은 안정된 정밀도의 표면 품질을 이룰 수 없다. 따라서, 일반적으로 기계가공을 허용하는 크기로 성형된 물품을 제조하고, 다음 일 와이어에 복수 페룰의 삽입 통과구를 통해 와이어에 대한 페룰을 미끄럼 운동시키어서 삽입 통과구의 내면을 연마하여(wire lapping) 내면을 제조하고, 마지막으로 복잡한 폴리싱 처리에 의해 외면을 제조하게 된다. 본 발명에서는, 주조 작업 및 점성 유동 성형작업(글래스 성형)에 적절히 준비된 금형을 사용하여, 마무리 폴리싱 작업이 필요하지 않거나 또는 단순한 보충 마감 처리로 성형 물품을 대량 생산할 수 있는 것이다. 금속 금형은 미세한 삽입구의 단면의 원형성 및 삽입구의 내부 표면의 마무리가 만족스러운 성형 물품을 제조하는데 매우 유익한 것이다. 유리 섬유의 정확한 고정을 보장하기 위해 일반적으로 구형 볼록면(spherical convex surface)을 부여하는 페룰 선단부(leading end)에서 수행되는 PC 폴리싱이, 더 이상 필요하지 않다. 광섬유가 제 위치에 설정되어진 후에 최종 폴리싱을 수행하는 것으로 만으로 충분하다. 따라서, 금속재 및 세라믹재를 이용하는 장시간의 제조 방법을 상당히 단축시킬 수 있다. 페룰의 외면 및 페룰의 외면의 축선과 페룰의 미세 삽입구의 축선과의 일치(coincidence)도 양호하게 유지된다.

제 2이점은, 페룰이 강도 및 인성과 같은 기계적 성질로 구성된 것이다. 광섬유 커넥터용 페룰은 빈번하게 반복적으로 부착 및 탈착이 이루어지므로, 그 선단부에 인접부분의 분해, 마모 또는 균열이 발생하지 않아야 한다. 상기 합금의 경도, 강도 및 인성은 상기 결점을 방지하기에 충분한 정도의 것이다.

상기 특성을 지니는 비결정질 합금은 광섬유 커넥터의 슬리브 및 기타 부품용으로 그리고 페룰과 같은 마이크로 기계의 정밀 부품용으로 유리하게 사용될 수 있다.

본 발명의 페룰을 하기에 첨부 도면을 참고로 기술한다.

도 2는 본 발명의 페룰의 일 양호한 실시예를 나타낸 도면이다. 이러한 페룰(1)에는, 그 축선을 따라 직선적으로 형성된 광섬유 단부 삽입용 소-직경부(3), 피복된 광섬유 부위의 삽입용 대-직경부(5), 그리고 소-직경부(3)와 대-직경부(5) 사이에 개재(介在)되고 소-직경부(3)로부터 대-직경부(5)로 발산하는 테이퍼 직경부(4)를 가진 삽입 관통구(2)가 설치된다.

상기 페룰(1)에서는, 관통구(through-hole)가 양호하게, 광섬유 단부를 삽입하기 위한 소-직경부(3)용으로 1mm 이상의 길이와, 소-직경부(3)와 테이퍼 직경부(4) 전체용으로 6mm 미만의 길이를 가진다.

만일, 광섬유 단부 삽입용으로 페룰의 소-직경부의 길이(L₁)가 1mm 미만이면, 소-직경부(3)의 페룰의 외부 직경에 대한 대응이 용이하게 이루어지지 않게 될 것이고 그리고, 페룰의 단부 면의 인접부에 의한 2개 광섬유의 연결이 용이하게 손상될 것이다. 따라서, 길이(L₁)는 1mm 이상이어야 한다.

광섬유의 페룰(1) 부착은, 페룰의 테이퍼 직경부(4)의 경사각(θ)에 대응하는 각도로 광섬유 단부가 삽입되는 소-직경부(3)와 동일한 길이로 광섬유 선단부 부분에 피복부(sheath)의 피복 광섬유를 제거하고(stripping), 피복 광섬유의 선단부에 접착제를 가하고, 그리고 선단부를 페룰(1)의 삽입 관통구(2) 안에 삽입하여서, 광섬유에 어떠한 파손을 가함이 없이 이루어진다. 더욱이, 광섬유를 페룰에 삽입하는 작업 자체가 안정된 것이고 그리고 광섬유와 페룰사이에 접착강도는 충분한 것이다. 이러한 경우, 제거된 피복 광섬유(stripped sheathed optical fiber)를 단순하게 페룰(1)의 삽입 관통구(2) 안에 삽입하여, 페룰(1)에 피복 광섬유의 삽입을 위한 대-직경부(5)에, 피복 광섬유의 외부 직경보다 약간 큰 내부 직경이 제공되면, 피복 광섬유의 선단부에 가해지는 접착제는, 광섬유 단부를 삽입하는 소-직경부(3)와 피복 광섬유를 삽입하는 대-직경부(5) 사이에 개재(介在)된 테이퍼 직경부(4)로 인하여 테이퍼 직경부(4) 매체를 통하여 광섬유 단부의 삽입용 소-직경부(3)의 선단부까지 완전하게 침투할 수 있게 된다. 그 결과, 광섬유 단부와 피복 광섬유의 선단부 모두 상당한 강도를 가지고 페룰(1)의 삽입 관통구(2)에 부착된다. 상술한 바와 같이 광섬유가 결합된 페룰은, 임의로 광섬유의 단부와 함께 그 단부 면에 PC폴리싱이 가하여진 후, 도 1에 도시한 바와 같이 플러그에 끼움설치되어, 2개 광섬유를 합체하는데 이용된다.

본 발명의 페룰 제조 방법의 일 예를 도 3을 참조로 설명한다.

도 3에서, 도면번호 '11'은 상술한 바와 같은 비결정질 합금을 제조할 수 있는 합금 물질을 용융하여 그 안에 생산된 용융물을 보유하는 용기를 나타낸다. 용기(11) 아래에는, 목적 생산물 형상으로 이루어진 공동(24)을 연결적으로 형성하는 단편 금속 금형(21, 22)이 배치된다. 예를 들어, 고-주파 유도 가열 및 저항 가열과 같은 공지된 방법(도시 않음)이 용기(11)를 가열시키는데 채택된다. 공동(24)은 금속 금형(21, 22) 및 코어 핀(23)에 의해 형성된다. 코어 핀(23)은 테이퍼 직경부(23b)를 매체로 소-직경부(23a)와 대-직경부(23c)를 상호 연결하여 이루어진 형태로, 상기 페룰(1)의 삽입 관통구(2)의 형태와 일치하는 형태이다. 코어 핀(23)의 소-직경부(23a)는 종래 대응 부분과 비교하여 짧은 길이를 가진다. 따라서, 코어 핀(23)은 제조가 용이하고, 고-강도를 나타내며, 장기간의 서비스 수명을 제공하는 것이다. 더욱이, 코어 핀이 고-강도를 가지므로, 공동(24)에 높은 성형압력을 사용하여 고-밀도 및 고-정밀한 페룰을 생산한다.

페룰의 제조는, 용기(11)의 바닥부에 형성된 가는 홀(slender hole)(12)을 금속 금형(21, 22)에 의하여 연결적으로 형성된 게이트(26)와 결합시키고, 불활성 기체를 매개로 용기(11)내의 용융물(30)에 압력을 가하여, 예정량의 용융 합금이 용기 바닥부에 가는 홀(12)에 유입하여, 금형 연결부에 환형상 런너(25)를 통과하여, 공동(24)을 충진하여서, 용융 합금을 바람직하게 10K/s 미만의 냉각율로 고형체로 하여서 달성되는 것이다. 따라서, 비결정질 상으로 형성된 합금으로 이루어진 페룰이 획득된다.

상술된 합금 주조 방법 이외에도, 페룰 제조용으로 압출 성형법도 유용하다. 상기 비결정질 합금은 대형 과냉각 영역(△Tx)을 가지므로, 비결정질 합금 물질을 과냉각된 액체 영역에 온도로 가열하고, 고온 물질을 동일한 온도로 유지되는 용기에 주입하고, 상기 용기를 도 3에 도시된 바와 같은 목적 생산물 형태로 이루어진 공동(24)이 있는 금형(21, 22)에 연결시키고, 과냉각된 액체의 점성 유동에 의하여 예정량의 가열 합금을 공동 내에서 압압시키어서, 합금을 성형하여, 예정된 모양의 페룰을 획득할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 페룰의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 본 실시예에서, 그 안에 광섬유 단부 삽입용 소-직경부(3a)와 소-직경부(3a)의 터미널 부분에 그 축선을 따라 형성된 테이퍼 직경부(4a)가 합체된 페룰(1a) 및, 그 축선을 따라 형성된 피복 광섬유 부위가 삽입되는 대-직경부(5a)를 가지는 플렌지(6)가, 전체적으로 연결되어 있다. 특정하게는, 플렌지(6)의 선도 터미널에 홀(7)에, 테이퍼 직경부(4a)를 둘러싸는 페룰(1a)의 터미널 부분이, 밀착 끼움수단 또는 접착수단에 의해 기밀하게 고정하여 조립된다. 결과적으로, 페룰(1a)의 소-직경부(3a) 및 플렌지(6)의 대-직경부(5a)가 테이퍼 직경부(4a) 매체를 통하여 상호 연결되는 삽입구(2a)가, 축선을 따라 형성된다. 상술된 바와 같이 일체적으로 페룰을 플랜지와 결합시키는 실시예는 상술된 본 발명의 상기 이점을 이끌어 낸다.

다음에 본 발명의 효과를 확인하는 작업 예를 참고로 기술한다.

[예 1]

적절한 성분 금속을 용융하여, Zr₆₀Al₁₅Co_2·5Ni_7·5Cu₁₅을 함유하는 다음의 표에 나타낸 다양한 합금이 제조된다. 이들을 각각 성영 도가니에 넣고, 고-주파 유도가열법으로 완전하게 용융시킨다. 용융물을 2kgf/cm²의 기체 압력 하에서 도가니의 하부에 형성된 가는 홀을 통하여 원통형 공동이 있는 직경 2mm 및 길이 30mm의 구리 금형 내로 주입하고, 실온을 유지하여 기계적 특성의 측정을 위한 원통형 표본을 구한다. 그 측정의 결과를 표에 나타내었다.

상기 표로부터, 생산된 비결정질 합금 물질은, 페룰용 물질로 채택된 PSZ(partially stabilized zirconia)의 크기(약 1,000MPa)를 능가하는 굴곡 강도 크기, 대략 절반의 Young율 크기, 및 대략 1/3 경도 크기를 나타내는 것을 알 수 있으며, 상기 합금 물질은 페룰용 물질로서 필요한 특성을 지님을 나타내는 것이다.

[예 2]

도 3에 도시된 바와 같이 제작된 WC-기본 경성 금속 금형을 사용하여, 적절한 성분 금속을 용융시키어 제조된 Zr₆₅Al₁₀Ni₁₀Cu₁₅의 합금을 예 1의 과정에 따라 성형하여 페룰을 제조한다. 사용되는 금속 금형은, 마감 작업 또는 폴리싱을 위한 후속 단계가 최소화 되도록 페룰 마무리와 관련하여 미리 설정되어진 크기를 가지며, 이러한 금형의 내부 표면은 거울과 같이 원활하게 전체적으로 마무리된다. 광섬유용 삽입 관통구를 가지는 페룰의 선도 터미널의 표면은 20mm 곡률 반경을 가지는 구형 볼록체로 형성하고, 거울과 같은 마무리로 폴리싱 된다. 주조 작업 후에, 게이트와의 연결부는 정밀 절단작업으로 제거된다.

획득된 성형 물품은 전체 면에 걸쳐서 거울 표면을 나타낸다. 페룰의 전체 길이는 10.5mm이며, 광섬유 단부의 삽입용 소-직경부의 길이(L₁)는 4mm이다. 페룰의 외면, 광섬유 삽입용 관통구의 내면, 이들 두 직경의 동일 중심성(concentricity), 직경의 원형, 및 정밀도가 특히 고려되는 원통형은, 목표로 하는 치수에서 0.1 내지 0.5㎛의 공차 범위 내에 있다.

[예 3]

도 3에 도시된 바와 같은 강철로 이루어진 금속 금형 및 금속 압출기를 연결하고, 예 2에 사용되는 것과 동일한 합금을 압출하여 페룰을 제조한다. 압출을 위하여, 주조에 의하여 개별적으로 준비된 동일 합금의, 25mm 직경 및 40mm 길이의 비결정질 빌릿(billets)을 사용한다. 빌릿을 730K로 예열시키고, 압출기의 용기 및 금속 금형의 유입부와 성형부를 유사하게 730K로 예열시킨다. 고온 빌릿을 압출기의 용기 내에 삽입시킨 다음, 금속 금형 내로 주입시킨다. 금속 금형을 냉각시킨다. 다음, 형성된 물품은 금형으로부터 제거되고, 유입부가 제거되고, 그리고 면밀히 검사된다. 성형 물품의 외관, 정밀한 치수, 표면 조도 등은 예 2에서 획득된 페룰의 것과 거의 동일하다.

본 발명에 따라, Zn-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정질 합금과 같이 광범위 글래스 전이 영역을 가지는 비결정질 합금을 이용하는 금속 금형 주조 방법 또는 성형 방법에 의하여, 상기한 바와 같이 광통신 커넥터에서 요구되는 정밀도와 표면 품질도를 만족시키는 페룰을 저렴한 비용에 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 사용되는 비결정질 합금은 강도, 인성, 및 내부식성에 있어 우수하기 때문에, 이러한 비결정질 합금으로 제조된 페룰은 마모, 변형, 치핑 또는 기타 유사한 결점 없이 장기간의 이용을 견디는 것이다.

특정한 예 및 실시예를 개시하였으나, 본 발명은 그 사상 또는 근본적인 특성에서 이탈됨이 없는 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있는 것이다. 기술된 예 및 실시예는 모든 면에 있어서 예증적인 것으로 이해되어야지, 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안되며, 따라서, 상기 명세서보다는 청구범위에 의미 및 이와 동등한 정도의 범위 내에서의 변화는 본 발명에 포함되는 것으로 이해하여야 될 것이다.

Claims (8)

1. 광 섬유 커넥터용 페룰에 있어서, 페룰이 글래스 전이 영역을 가지는 비결정질 합금으로 형성되고, 광섬유를 제 위치에 설정시키는 삽입구(2)가 설치되며; 상기 비결정질 합금은, 일반식 X_aM_bAl_c으로 표현되는 조성의 것이며, 여기서 상기 식의, X는 Zr 및 Hf로 구성된 군(group)에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, 그리고 a, b, c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70 및 0<c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타내는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰.
2. 제1항에 있어서, 글래스 전이 영역이 적어도 30K 를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰.
3. 제1항에 있어서, 글래스 전이 영역이 적어도 60K 를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰.
4. 제1항에 있어서, 비결정질 합금은, 일반식 X_aM_bAl_c으로 표현되는 조성을 가지고; 비결정질 상(amorphous phase)을 적어도 50% 체적 비율로 함유하며; 여기서, 상기 식의, X는 Zr 및 Hf로 구성된 군(group)에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, 그리고 a, b, c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70, 및 0<c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타내는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페룰에는, 축선을 따라 광섬유 단부의 삽입을 위한 소-직경부(3), 피복 광섬유의 삽입을 위한 대-직경부(5), 및 상기 2부분을 상호 연결시키는 테이퍼-직경부(4)가 설치되고; 소-직경부(3)는 1mm 이상의 길이를 가지며, 상기 소-직경부(3)와 테이퍼-직경부(4)의 전체 길이는 6mm 미만인 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰.
6. 광섬유 커넥터용 페룰을 생산하는 방법에 있어서, 상기 방법은: 글래스 전이 영역을 가지는 비결정질 합금을 생산할 수 있는 합금 물질을 용융하고 합금 물질의 용융물을 보유하는, 가는 홀(12)이 설치된 용기(11)를 제공하는 단계와; 게이트(26)와 목적 생산물의 형태로 이루어진 공동(空洞)(24)을 가진 금속 금형(21, 22)을 제공하는 단계와; 용기 내에 형성된 홀(12)을 금속 금형의 게이트(26)에 연결시키는 단계와; 용기(11)에 용융물에 압력을 가하여, 예정량 용융물을 용기의 홀(12)을 통하여 금속 금형(21, 22) 내로 투입하여, 공동(24)을 용융물로 충진시키는 단계와; 상기 금속 금형에 용융물을 10K/s 이상의 냉각율로 고체화시켜, 비결정질 상으로 성형된 생산물을 획득하는 단계를 포함하며; 비결정질 합금은, 일반식 X_aM_bAl_c으로 표현되는 조성의 것으로서, 여기서, 상기 식의, X는 Zr 및 Hf로 구성된 군(group)에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, 그리고 a, b, c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70 및 0<c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타내는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰의 생산방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 합금 물질이 일반식 X_aM_bAl_c표현되는 조성을 가지며 비결정질 상을 적어도 50%의 체적 비율을 함유하는 비결정질 합금으로 성형되며; 상기 식에서, X는 Zr 및 Hf로 구성되는 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni, 및 Cu로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, a, b, c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70, 및 0<c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타내는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰의 생산방법.
8. 광섬유 커넥터용 페룰의 제조를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은: X는 Zr 및 Hf로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, M은 Mn, Fe, Co, Ni, 및 Cu로 구성된 군에서 선택된 1개 이상의 원소를 나타내며, a, b, c는 각각 25≤a≤85, 5≤b≤70 및 0<c≤35를 충족시키는 원자 백분율을 나타내는, 일반식 X_aM_bAl_c으로표현되며, 비결정질 상을 적어도 50%의 체적 비율로 함유하는 합금으로 형성되는 비결정성 물질을 과냉각된 액체 영역에 온도로 가열하는 단계와; 생성된 고온 비결정 물질을 동일 온도로 유지되는 용기(11)에 삽입하는 단계와; 목적 생산물 형상으로 이루어진 공동(24)을 구비한 금속 금형(21, 22)을 상기 용기(11)에 연결시키는 단계와; 압력 하에 과냉각된 액체의 점성 유동에 의하여 예정량 합금을 금속 금형(21, 22)에 유입시키어 페룰을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 커넥터용 페룰의 제조방법.

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