KR100526645B1 - 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법, 복합 증착막을 제조하기 위한 복합 증착 재료 및 복합 증착 재료의 제조방법 - Google Patents

증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법, 복합 증착막을 제조하기 위한 복합 증착 재료 및 복합 증착 재료의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원에는, 예를 들면, 칼라 텔레비젼 수상관과 같은 CRT의 형광체 면에 증착시키는 데 적합한, 한 면은 광 반사율이 높고 다른 한 면은 복사열을 흡수하는 특성을 갖는 복합 증착막을 형성시키는 방법과 진공 증착에 적합한 복합 증착 재료가 기재되어 있다. 당해 복합 증착 재료는 고증기압 금속 외피와 고증기압 금속 외피의 코어 영역 내의 저증기압 금속을 갖는다. 저증기압 금속 분말은 바람직하게는 코어 영역 내에서 고증기압 금속 분말에 의해 분산 및 유지된다. 당해 복합 증착 재료를 사용하는 진공 증착에 의해, 증착 초기 단계에서는 고증기압 금속 분말을 약 100% 함유하는 조성을 갖고 증착 후기 단계에서는 저증기압 금속 분말을 100% 함유하는 조성을 갖는 복합 증착막이 수득된다.

Description

증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법, 복합 증착막을 제조하기 위한 복합 증착 재료 및 복합 증착 재료의 제조방법{Method for forming composite vapor-deposited films with varied compositions formed in the initial and final stages of deposition, composite vapor-deposition material for the film and method for manufacture thereof}
본 발명은 연속 진공 증착 방법에서 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법 및 진공 증착에 사용하는 데 적합한 복합 증착 재료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 칼라 텔레비젼 수상관과 같은 음극선관의 형광체 면 위에 제공된 광 반사막 및 광 흡수막에서 나타나는 바와 같은 막의 조성을 크게 변화시킨 복합 증착막을 형성하는 방법 및 진공 증착에 사용하는 데 적합한 복합 증착 재료에 관한 것이다.
특성이 상이한 복수의 적층 증착막을 연속 진공 증착공정으로 수득하는 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 칼라 텔레비젼 수상관과 같은 음극선관에 있어서는, 페이스 플레이트(faceplate)의 내측면에 삼색 형광체가 도트 패턴 또는 스트립 패턴으로 도포되어 있고, 이러한 형광체 피막, 즉 페이스 플레이트에 대한 반대면에 알루미늄과 같은 광 반사율이 큰 박막 층이 형성되어 있어서, 형광체로부터 방출된 가시광선 중 CRT 내부로 향하는 광이 알루미늄 박막 층에 의해 반사되어 페이스 플레이트 전면에 도달하는 광량을 증가시킨다. 또한, 형광체 피복된 페이스 플레이트 표면의 후방에는 전자총으로부터의 각각의 전자 비임이 목적하는 칼라 형광체 도트에만 충돌할 수 있는 형광체 페이스 플레이트 상의 위치를 조절하기 위한 색선별(色選別) 전극으로서 작용하는 새도우 마스크(shadow mask) 또는 아퍼쳐 그릴(apeture gril)이 배치되어 있다.
이들 전극은 전자 비임의 약 20%를 형광체 피복된 표면 측면을 통해 투과시키지만, 이의 나머지 80%를 차단한다. 차단된 80%의 전자 비임은 색선별 전극의 온도 상승에 기여하게 된다. 이러한 온도 상승에 수반하여, 색선별 전극으로부터의 열 복사가 발생하고, 이 열 복사는 가장 인접한 형광체 피복면에 집중되어 이의 형광체 피복면에 제공된 알루미늄 거울 배면재(backing)에 의해 이의 대부분이 반사된다. 이렇게 반사된 열은 다시 색선별 전극에 도달하기 때문에, 전극의 온도가 더욱 상승하기 쉽다. 색선별 전극은 온도 상승에 따라 열팽창하여 변형되고, 그 결과 전자 비임이 오정렬(misalignment)된다.
이를 극복하기 위한 선행 기술에는, 미국 특허 제3,703,401호에 기재된 바와 같이, 형광체 표면 위에 부착된 알루미늄 박막 층의 표면에 탄소 도료를 도포하여, 이 탄소 도료의 열흡수 작용에 의해 색선별 전극으로부터의 복사열을 흡수하게 할 수 있다. 그러나, 탄소 도료는 유기 용제 등의 용매에 용해시킨 후에 분무해야 한다. 게다가, 이러한 분무 도포 공정은 형광체 표면으로의 알루미늄 증착 공정과는 별도로 수행해야 한다. 이 때문에 공정이 복잡하고 어려워지며 연속 작업이 불가능하다.
복사열을 흡수하는 성질을 갖는 탄소 및 크롬과 광 반사율이 높은 알루미늄을 동시에 진공 증착시키는 경우, 알루미늄과 탄소 또는 크롬과의 증기압에 차이가 있으므로, 증착 초기 단계에서는 알루미늄 함량이 높은 조성을 갖는 복합 증착막이 형성되고, 증착 후기 단계에서는 탄소 또는 크롬 함량이 높은 조성을 갖는 복합 증착막이 수득될 수 있다. 그러나, 증착 초기 단계에서 형성된 알루미늄 함량이 높은 조성에는 다량의 탄소 또는 크롬이 함유되어 있어서 반사율이 낮다. 또한, 증착 후기 단계에서 형성된 탄소 또는 크롬의 함량이 높은 조성에는 다량의 알루미늄이 함유되어 있어서 복사열을 흡수하는 성질이 만족스러울 수가 없다.
이를 극복하기 위해, 먼저 초기 증착 재료로서 알루미늄 블록을 증발 트레이에 넣어 증착막을 형성시킨 후, 탄소 및 크롬 등 초기 증착 재료와는 상이한 증착 재료를 증발 트레이에 넣어 계속 증발시킴으로써 완전히 조성이 상이한 2층 구조의 증착막을 수득할 수 있다. 그러나, 이것은 2회의 증착 작업이 별도로 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 연속 진공 증착 공정으로 형성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키는 데 적합한 복합 증착 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비교적 연신시키는 것이 어려운 금속, 합금, 이들의 산화물 및 이들의 혼합물을 포함하는 연신된 복합 증착 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공 증착 장치에 용이하게 자동 공급할 수 있는 복합 증착 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복합 증착 재료의 제조방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따라 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법은 고증기압 금속 바디(metal body)와 이의 코어 영역 내에 유지되어 있는 저증기압 금속을 포함하는 복합 증착 재료를 감압하에 가열하는 단계와, 이어서 고증기압 금속과 저증기압 금속을 기화시켜 증착시킬 기판 위에 증착시키는 단계를 포함하는 방법이다.
본 명세서에서는 이종(異種) 금속을 동일한 진공도하에 가열하는 경우, 비교적 저온에서 기화되는 금속을 고증기압 금속으로서 정의하고, 비교적 고온에서 가열하지 않으면 기화되지 않는 금속을 저증기압 금속으로서 정의한다.
저증기압 금속은 복합 증착 재료 중의 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 고증기압 금속 분말에 의해 분산 및 유지되어 있는 분말일 수 있다. 고증기압 금속 바디는 바람직하게는 고증기압 금속 분말과 동일한 금속인 것이 바람직하고, 알루미늄 또는 이의 합금이 보다 바람직하다. 고증기압 금속은 저증기압 금속보다 더 높은 연성을 갖는 것이 바람직하다. 저증기압 금속 분말은 탄소, 규소, 크롬, 니켈, 철, 코발트, 티탄, 레늄, 텅스텐 및 바나듐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소일 수 있다.
저증기압 금속은 복합 증착 재료에서 보다 높은 증기압과 보다 높은 연성을 갖는 금속 외피(envelope)에 의해 둘러싸여 있는 벌크일 수 있다. 고증기압 금속은 알루미늄 또는 이의 합금이 바람직한 반면, 저증기압 벌크 금속은 베릴륨, 주석, 금, 철, 코발트, 니켈, 티탄, 백금, 로듐, 니오븀, 탄탈, 레늄 및 텅스텐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소인 것이 바람직하다.
당해 복합 증착 재료는, 코어 영역을 둘러싸고 있는 저증기압 금속, 바람직하게는 니오븀, 탄탈, 레늄 또는 텅스텐 등의 호일 또는 층을 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료는 공동을 내부에 갖는 고증기압 금속 외피와 이의 공동 내에 충전된 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합물을 일체로 냉간 가공하여, 저증기압 금속 분말만을 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에서 고증기압 금속 분말에 의해 분산 및 유지시킨 복합 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제조방법은 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말을 혼합하는 단계, 분말 혼합물을 고증기압 금속 외피에 충전시키는 단계 및 냉간 가공에 의해 고증기압 금속 외피의 직경을 감소시키는 단계에 의해 저증기압 금속 분말을 고증기압 금속 외피의 코어 영역 내에 분산시킨 복합 구조물을 수득하는 방법을 포함한다. 본원에서 사용된 고증기압 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하다. 냉간 가공은 냉간 신선가공(cold wire drawing)이 바람직하다. 냉간 신선가공에서 총 감소율은 바람직하게는 75% 이상이다. 분말 혼합물의 휴지각(angle of repose)은 바람직하게는 45。 이하이다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제조방법에서, 냉간 연신시킨 복수의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 외피의 밀폐된 말단을 포함한 말단을 절단 제거하고, 이렇게 하여 수득한 외피들을 추가의 냉간 신선가공을 위해 절단부에서 용접하여 서로 연결시킬 수 있다.
본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제1 양태를 나타내는 투시도이고, 도 2는 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제1 양태의 단면도이다. 도 1과 도 2는 둘 다 실린더형 고증기압 금속 바디(1)와 고증기압 금속 바디(1)의 코어 영역 내에 분산된 저증기압 금속 분말(2)을 포함하는 복합 증착 재료를 나타낸다. 점선은 주로 저증기압 금속 분말이 고증기압 금속 분말에 분산되어 있는 영역인 고증기압 금속 바디의 코어 영역(4)에 상응한다. 코어 영역(4)의 말단 면에는 저증기압 금속 분말(2)이 노출된 부위가 존재한다. 고증기압 금속 바디(1)의 코어 영역(4) 이외의 부위는 고증기압 금속을 포함한다. 실린더의 양쪽 말단 면은 바람직하게는 챔퍼(chamfer)(3)를 갖는다.
본 발명에서는, 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합물이 이의 공동에 충전되어 있는 고증기압 금속 외피, 예를 들면, 슬리브를 냉간 가공하여 이의 직경을 감소시킴으로써, 내부에 충전된 저증기압 금속 분말을 고증기압 금속 바디의 코어 영역과 일체화할 수 있다. 이를 위해, 고증기압 금속은 약간의 연성을 가져야 한다. 저증기압 금속은 연성이 낮은 재료, 예를 들면, 탄소, 규소, 크롬 및 바나듐이거나, 약간의 연성을 갖는 재료, 예를 들면, 베릴륨, 금, 철, 코발트, 니켈, 티탄, 백금, 로듐, 니오븀, 탄탈, 레늄 및 텅스텐일 수 있다.
고증기압 금속 외피, 고증기압 금속 분말 및 저증기압 금속 분말을 냉간 가공에 의해 하나의 조각으로 일체화하기 위해서는 총 감소율을 75% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 총 감소율은 수회의 냉간 가공 후의 가공물의 단면적(S2) 대 냉간 가공 전의 가공물의 단면적(S1)의 변화율을 의미한다.
감소율(%) = (1-S2/S1)×100
고증기압 금속 외피를 형성시키기 위한 바람직한 냉간 가공은 압출 가공 또는 신선가공(wire drawing)을 포함한다. 이러한 냉간 가공 방법에서, 고증기압 금속 외피를 연신 또는 압축 다이를 통해 강제로 밀어넣어, 압축 결과 단면적을 감소시키면서 길이를 신장시킨다. 이러한 압축-신장 공정에서는, 냉간 가공 동안, 압축 및 신장된 고증기압 금속 분말이 가소성을 갖고 유동하기 시작하거나 부분적으로 용융되어 저증기압 금속 분말 사이로 침투하는 것으로 생각되므로, 고증기압 금속 바디를 가열할 필요가 없다. 얇게 연신된 금속 외피에서, 저증기압 금속 분말은 고증기압 금속에 의해 분산 및 유지되고, 그 결과 고증기압 금속 외피와 고증기압 금속 분말은 고증기압 금속 바디(1)로 일체화되어, 실질적으로 저증기압 금속 분말(2)이 고증기압 금속 바디(1)의 코어 영역(4)에 분산되어 있는 복합 구조를 갖는다. 이러한 냉간 가공을 수회 반복함으로써, 고증기압 금속 외피를 금속 와이어로 연신 및 신장시킨다. 신선가공 동안 가공을 어렵게 만드는 경향이 있는 재료를 금속 외피로 사용하는 경우, 추가의 신선가공 동안 중간 금속 와이어의 어닐링 공정을 수행할 수 있다.
고증기압 금속 분말에는 저증기압 금속 분말이 분산되어 있기 때문에, 고증기압 금속 분말은 저증기압 금속 분말을 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 일체로 결합시키는 결합제로서 작용한다. 고증기압 금속 분말의 결합 효과를 완전히 발휘시키기 위해서는, 본 발명에 따르는 신장된 복합 증착 재료의 제조의 견지에서 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말의 입자 크기 뿐만 아니라, 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말의 혼합 비율을 규정하는 것이 바람직하다.
저증기압 금속 분말의 양에 비해 고증기압 금속 분말의 양이 너무 작으면, 신장된 복합 증착 재료 와이어를 칩(chip)으로 절단할 때 복합 증착 재료의 측면으로부터 저증기압 금속 분말이 박리되거나 드로핑(dropping)된다. 이와 반대로, 고증기압 금속 분말의 양에 비해 저증기압 금속 분말의 양이 너무 작으면, 생성되는 복합 증착 재료는 만족스러운 결합 효과를 나타내지만 이의 다른 특성들이 불충분해질 수 있다. 고증기압 금속 분말은 고증기압 금속 외피와 일체로 저증기압 금속 분말을 둘러싸는 것이 바람직하다. 고증기압 금속 분말의 입자가 관찰되는 상태에서도, 고증기압 금속 외피를 저증기압 금속 분말에 결합시키는 효과가 수득되는 것이 충분하다.
분말 내의 입자 크기가 큰 입자들의 비율이 증가하면, 신장된 복합 증착 재료 바디의 길이 방향에서 저증기압 금속 분말의 분포가 불균일하게 될 수 있다. 따라서, 저증기압 금속 분말의 분포를 균일하게 하기 위해서는 입자 크기가 작은 입자들의 비율을 유지하거나 적합한 평균 입자 크기를 규정한다. 입자 크기의 균일성이 크게 향상될수록, 복합 증착 재료 와이어의 길이 방향에서 입자 크기 분포의 균일성이 더 양호해진다.
이와 관련하여, 저증기압 금속 분말은 크기가 30㎛ 미만인 입자가 입자 총량의 70% 이상이고, 크기가 10㎛ 미만인 입자가 입자 총량의 70% 이상인 것이 바람직하다. 이 때의 평균 입자 크기는 0.1 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 밀집된 입자들의 크기 분포의 균일성을 향상시키기 위해서는 평균 입자 크기가 0.1 내지 40㎛ 범위인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료에서, 크기가 1㎛ 미만인 입자는 저증기압 금속 분말의 10중량% 이하인 것이 바람직하다. 이것은 미세한 저증기압 금속 입자의 양이 너무 많으면, 느리게 증발하는 저증기압 금속의 증발이 원하지 않게 빨라질 수 있기 때문에, 미세한 분말의 혼합 비율은 낮은 수준으로 유지하는 것이 바람직하다.
고증기압 금속 바디의 외관은 기둥 형태(실린더, 프리즘 등), 막대 형태(핀 또는 펠렛) 또는 와이어 형태(와이어)일 수 있다. 와이어는 임의의 목적하는 형태로 자유롭게 굴곡시킬 수 있다. 고증기압 금속 바디는 바디 조각들을 길이 방향으로 연결하여 보다 긴 금속 바디로 형성할 수 있다. 고증기압 금속 바디의 외부 형태는 판상, 시트 또는 사각 프리즘 형태일 수 있다.
고증기압 금속 바디 내에 분산된 저증기압 금속 분말의 양은 적합하게 선택할 수 있다. 즉, 복합 증착 재료의 합금 조성은 제조할 복합 증착막의 목적하는 조성에 따라 적합하게 선택할 수 있다. 고증기압 금속 함량이 높은 막이 먼저 증착되는 복합 증착막을 제조하는 경우에는 복합 증착 재료의 외피가 고증기압 금속으로 이루어져야 한다. 따라서, 저증기압 금속 함량이 높은 막이 고증기압 금속 함량이 높은 막 위에, 즉 고증기압 금속 함량이 높은 막을 증착시킨 후에 제공되므로, 저증기압 금속은 복합 증착 재료의 코어 영역 내에 제공되어야 한다. 복합 증착 재료를 냉간 가공에 의해 제조하기 위해서는, 복합 증착 재료는 위에서 기재한 바와 같이 연성을 갖는 재료이어야 한다.
저증기압 금속 분말은 금속 바디 단면의 코어 영역 내에 균일하게 분포되거나, 금속 바디 단면의 코어 영역 중심 주위에서는 고밀도로 분포되고 코어 영역 단면의 외부 가장자리 근처에서는 저밀도로 분포되거나, 저증기압 금속 분말의 밀도가 금속 바디 단면 중심으로부터 금속 바디 단면의 외부 가장자리 방향으로 점차 감소하도록 분포될 수 있다. 금속 바디가 와이어 형태이거나 기둥 형태인 경우, 금속 바디 단면의 코어 영역 내에 저증기압 금속 분말을 균일하게 분포시키는 것이 가장 바람직하다. 이렇게 함으로써, 금속 바디의 직경이 감소되는 경우에도 저증기압 금속 분말이 금속 바디 표면으로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이것은 저증기압 금속 분말을 노출로부터 보호하는 데 유리하다. 금속 바디 단면은 금속 바디를 길이 방향과 수직으로 교차되는 방향으로 절단하는 경우의 금속 바디 단면을 의미한다. 금속 바디는 길이 방향으로 입자 분포가 균일해야 한다.
수학식 2로 나타낸 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합 비율은 0.5 내지 19이어야 한다. 더욱 바람직하게는, 당해 혼합 비율은 분말 혼합물 분포의 균일성을 향상시키기 위해 2 내지 15의 범위이어야 한다.
고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합 비율 = 저증기압 금속 분말의 중량%/고증기압 금속 분말의 중량%
금속 재료의 증기압은, 문헌[참조: "RCA Review" 23 567(1962), R. E. Honig]에 따르면, 표 1에 나타낸 바와 같다. 저증기압 금속과 고증기압 금속과의 가능한 조합은 표 1 및 다른 문헌을 참조하여 선택할 수 있다.
고증기압 금속으로서 연성을 갖는 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금을 사용하는 경우, 저증기압 금속으로서 알루미늄 또는 구리보다 증기압이 더 낮은 금속, 즉 표 1에 기재되어 있는 바와 같은 증기압에 대하여 더 높은 온도를 나타내는 금속을 선택한다. CRT의 형광체 표면에 대한 증착막에서는 매우 반사성인 알루미늄을 고증기압 금속으로서 선택하고, 복사열 흡수율이 양호한 탄소 또는 크롬을 저증기압 금속으로서 선택한다.
본 발명의 제1 양태에서 복합 증착 재료에 사용되는 저증기압 금속 분말로서, 구상, 타원형, 육면체, 팔면체 또는 기타 다면체, 판상, 플레이크, 침상, 연마된 암석상(ground lock), 사상(sand shape) 또는 제한된 형태를 갖지 않는 부정형 또는 이의 조합 형태를 사용할 수 있다. 또한, 단일 유형의 입자 뿐만 아니라 복수의 입자를 결합시킨 입자를 사용할 수 있다. 또한, 단일 원소를 포함하는 입자 뿐만 아니라, 둘 이상의 원소 또는 합금 분말을 포함하는 입자 혼합물을 사용할 수 있다.
저증기압 금속 분말로는 다음의 효과를 나타내는 첨가제를 사용할 수 있다: 금속 분말 입자 표면을 매끄럽게 하는 것, 입자의 대전을 방지하는 것, 금속 분말 입자의 마찰 또는 흡착을 방지하는 것 및 금속 분말 입자의 분산을 촉진하는 것. 사용되는 첨가제는 분말, 과립, 액체 또는 이들 중 하나 이상의 배합물일 수 있다. 마찰 방지제, 예를 들면, 알루미늄 스테아레이트 및 아연 스테아레이트를 사용할 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료를 제조하는 방법의 한 양태는 도 3과 도 4의 공정 흐름도에 나타나 있다. 먼저 고증기압 금속 분말(5)과 저증기압 금속 분말(2)을 불활성 기체가 충전된 밀봉 용기(41), 예를 들면, V형 믹서에 넣고, 밀봉 용기(41)를 회전 및 진동시켜 균일하게 혼합한다(단계 1). 이 단계에서 불활성 기체를 주입하여 분말의 산화 또는 폭발을 방지한다. 또한, 밀봉 용기의 일부를 어스시켜 대전을 방지하고 폭발 위험성을 감소시킴으로써 안전하게 분말을 혼합할 수 있다.
연성이 낮은 금속 분말(2), 예를 들면, 탄소, 규소, 크롬 또는 바나듐을 연성을 갖는 고증기압 금속 분말(5), 예를 들면, 알루미늄 또는 이의 합금과 혼합하는 경우, 이들 분말의 혼합물은 유동성이 너무 작아 냉간 가공이 불가능할 수 있다. 따라서, 분말 혼합물은 냉간 가공을 수행하기에 충분한 유동성을 가져야 한다. 이와 관련하여, 분말 혼합물은 휴지각이 바람직하게는 45°이하, 더욱 바람직하게는 35° 이하이어야 한다. 휴지각은 10cm의 높이로부터 분말 혼합물을 자연 낙하시켜 분말 혼합물이 형성하는 원추형의 저부와 기울기 사이의 각도로서 정의된다. 일반적으로, 휴지각이 작을수록, 분말의 유동성은 크다.
고증기압 금속 외피(7), 예를 들면, 알루미늄 슬리브(sleeve)를 피클링(pickling), 수세 및 건조시켜 고증기압 금속 외피, 특히 이의 내부 표면으로부터 이물질, 예를 들면, 오일 등 및 산화물 막을 제거한 다음 고증기압 금속 분말(5)과 저증기압 금속 분말(2)과의 혼합물을 중공부에 주입하는 것이 바람직하다.
이어서, 고증기압 금속 외피(7)의 개방된 말단의 내경을 약간 감소시킨다. 내경을 감소시킨 고증기압 금속 외피(7)의 개방된 말단을 스테인레스 와이어 다발로 제조된 통기성 플러그(42)로 밀폐시킨다(단계 2). 고증기압 금속 외피(7)를 수평면에 대하여 60 내지 80°의 각도로 경사시키고, 고증기압 금속 외피(7)의 다른 말단의 개구부로부터 고증기압 금속 외피(7)의 중공부에 자유 낙하로 분말 혼합물을 주입한 후, 수평면에 대하여 거의 직각으로 세워 고증기압 금속 외피(7)의 중공부에 막대기로 분말 혼합물을 압축시킨다(단계 3). 80°이상의 각도로 경사된 고증기압 금속 외피에 분말 혼합물을 충전시키는 경우, 공기가 고증기압 금속 외피로부터 빠져 나가는 것이 방지되고, 그 결과 분말 혼합물이 브릿지를 형성시켜 완전한 충전을 방해하는 공기 저장소(reservior)가 생성된다. 60°이하의 각도로 분말 혼합물을 고증기압 금속 외피에 충전시키고 동시에 고증기압 금속 외피를 거의 직각으로 세우는 경우, 분말 혼합물이 브릿지를 생성하기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 분말 혼합물 충전시의 고증기압 금속 외피의 경사각과 분말 혼합물의 휴지각을 조절함으로써 분말 혼합물을 고증기압 금속 외피 속으로 자유 낙하시켜 확실하게 충전시킬 수 있다. 충전 밀도는 고증기압 금속 외피를 진동시키거나 막대기로 분말 혼합물을 압축시켜 증가시킬 수 있다.
이어서, 분말 혼합물로 충전된 외피의 다른 쪽 말단의 개구부를 통기성 플러그(42)를 배치시켜 밀폐시킨다(단계 4). 통기성과 분말을 유지하는 탄력성을 갖는 18㎛ 직경의 스테인레스 강 다발이 통기성 플러그로서 바람직하다. 통기성 플러그는 이후의 냉간 가공 공정 동안 분말 혼합물 입자들 사이에 존재하는 공기를 제거하기 위한 배출구로서 작용한다. 분말 내부의 공기를 제거함으로써, 고증기압 금속 바디와 저증기압 금속 분말을 강하게 접착시킬 수 있다.
이후의 공정은 금속 분말 혼합물을 충전시킨 고증기압 금속 외피를 신장시키는 냉간 가공이다. 냉간 가공은 압출 또는 연신(간혹 신선가공이라고 지칭함)을 포함한다. 이 공정에서 고증기압 금속 외피를 신선가공 또는 압출 다이에 통과시켜 외피를 직경 방향으로 압축시켜 단면을 감소시키고 길이를 신장시킨다.
고증기압 금속 외피(7)의 말단을 업세터(upsetter)라 지칭되는 장치로 균일하게 쳐서(hitting) 다이 개구부 직경보다 더 작은 직경을 갖는 고정부(grip)(43)를 형성시킨다. 고정부(43)의 길이는 약 40mm일 수 있다. 고정부(43)를 신선가공 다이(44)의 개구부에 끼워 넣고 드로벤치(drawbench)(45)로 잡은 후, 이것을 작동시켜 인장력을 가함으로써 신선가공 다이 개구부(44)를 통해 고증기압 금속 외피(7)를 연신시킨다. 연신 속도는, 예를 들면, 약 30m/분이다. 연신된 고증기압 금속 외피의 외경은 다이 개구부를 통해 연신시키면서 감소시킨다. 이 공정을 신선가공이라 한다. 이어서, 신선가공 다이를 직경이 더 작은 것으로 교체하여 이후의 연신공정으로 고증기압 금속 외피의 직경을 추가로 감소시킨다. 사용된 신선가공 다이의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 고정부(43)는 각각의 연신공정 전에 적합하게 형성시킨다. 이 공정을 반복함으로써 고증기압 금속 외피의 외경을 점차 감소시켜 소정 외경을 갖는 금속 와이어를 수득할 수 있다(단계 5). 신선가공 동안 고증기압 금속 외피에 열처리를 하지 않지만, 냉간 연신공정 동안 압축된 고증기압 금속 분말은 가소성을 갖고 유동하거나 입자들의 마찰열에 의해 부분적으로 용융되어 저증기압 금속 분말의 입자들 사이로 침투하는 경향이 있다. 따라서, 얇게 연신된 고증기압 금속 외피와 저증기압 금속 분말 사이에 고증기압 금속이 충전되고, 저증기압 금속 분말이 실질적으로 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 분산되어 있는 일체형 구조물을 형성시킨다.
통기성 플러그로 밀폐시킨 연신된 고증기압 금속 외피의 말단들을 선(a-a')와 (b-b')에서 절단하여, 저증기압 금속 분말이 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 분산되어 있는 소정 직경, 예를 들면, 2mm의 직경을 갖는 와이어를 수득한다(단계 6). 소정 길이로 절단하여 수득된 와이어를 챔퍼링(chamfering)함으로써 저증기압 금속 분말이 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 분산되어 있는 복합 증착 재료의 칩(chip)을 수득한다.
분할 공정에서, 소정 길이로 금속 와이어를 절단하고 랜칭(wrenching)하여 복합 증착 재료의 칩을 수득할 수 있다. 칩 말단을 챔퍼링하여 부품 공급기로의 자동 공급을 용이하게 하고 말단 면 위의 거친 부분(burr)을 제거한다. 복합 증착 재료의 측면(길이 방향의 면) 말단에서 모서리를 챔퍼링에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 와이어 절단과 챔퍼링 또는 말단면 라운딩(rounding) 두 가지를 동시에 수행할 수 있다. 말단면 라운딩은 칩의 말단에서 칩의 측면쪽으로 모서리를 업셋팅하는 것일 수 있다.
또한, 소정 외경이 수득될 때까지 추가로 고증기압 금속 외피를 냉간 가공하지 않고서, 소정 외경(예: 7.5mm)으로 냉간 가공한 고증기압 금속 외피로부터 분말 혼합물 플러그(통기성 플러그)를 배치시킨 길이 약 100mm의 부분을 절단하여, 저증기압 금속 분말이 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 분산되어 있는 약 1.9mm 길이의 금속 와이어(46)를 수득할 수 있다(단계 6). 이렇게 하여 수득한 복수의 금속 와이어(46)의 말단 면들을 저항 용접(butt welding)에 의해 서로 연결시켜 목적하는 길이의 금속 와이어를 수득한다. 결합부(47)에서의 연결 부분을 충전 또는 다른 수단에 의해 블렌딩하여 금속 와이어의 다른 부분들과 동일한 직경으로 만든다(단계 7).
연결된 금속 와이어는 단계 5에서 나타낸 바와 동일한 방법으로 추가로 연신시켜 단면을 점차 감소시킨다. 신선가공을 반복함으로써 금속 와이어가 신장되기 때문에, 연신된 와이어를 롤 상에 권취시킬 수 있다. 따라서, 금속 와이어를 목적하는 직경, 예를 들면, 2mm로 연신시킨다(단계 8). 위에 기재된 바와 같이, 금속 와이어를 소정 길이로 절단하고 챔퍼링함으로써, 저증기압 금속 분말이 고증기압 금속 바디의 코어 영역 내에 분산되어 있는 복합 증착 재료(1)를 수득한다(단계 9).
도 5는 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 또 다른 양태(1')를 나타내는 투시도이다. 도 5에서, (7)은 고증기압 금속 외피를 나타내고, (2')는 저증기압 금속 막대를 나타낸다. 고증기압 금속 외피(7)는 연성 금속, 예를 들면, 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조되는 반면, 저증기압 금속 막대(2')는 베릴륨, 주석, 금, 철, 코발트, 니켈, 티탄, 백금, 로듐, 니오븀, 탄탈, 레늄 및 텅스텐으로부터 선택된 하나 이상의 원소로 제조된다. 이들 금속은 어느 정도 연성을 갖고 있기 때문에, 고증기압 금속 외피(7)와 함께 냉간 가공할 수 있다.
복합 증착 재료(1')는, 저증기압 금속 막대(2')를 고증기압 금속 외피(7), 예를 들면, 슬리브의 중공부에 삽입하고 이것을 냉간 가공, 예를 들면, 냉간 신선가공을 수행함으로써, 고증기압 금속 외피의 코어 영역 내에 저증기압 금속 막대(2')를 갖는 피복된 와이어로 성형시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 또 다른 양태(1")를 나타내는 투시도이다. 도 6에서, (7)은 고증기압 금속 외피를 나타내고, (2)는 저증기압 금속 분말을 나타낸다. 복합 증착 재료(1")의 코어 영역(4")은 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합물을 함유한다. 코어 영역(4")은 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속을 포함하는 호일 또는 층(6)으로 둘러싸여 있다. 고증기압 금속 외피(7), 고증기압 금속 분말 및 저증기압 금속 분말은 도 1과 도 2에 나타낸 제1 양태의 복합 증착 재료(1)에 사용된 것과 동일하다. 코어 영역(4")을 둘러싸고 있는 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속을 포함하는 호일 또는 층(6)은 니오븀, 탄탈, 레늄 및 텅스텐과 같은 금속인 것이 바람직하다.
복합 증착 재료(1")는 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속을 포함하는 호일 또는 층(6)을 고증기압 금속 슬리브의 중공부 내벽에 삽입하고, 중공부에 고증기압 금속 분말과 저증기압 금속 분말과의 혼합물을 충전시킨 후, 앞에서 언급한 제1 양태와 동일하게 고증기압 금속 외피를 냉간 가공, 예를 들면, 냉간 신선가공하여 제조할 수 있다.
도 5에 나타낸 양태의 복합 증착 재료(1')에서도, 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속을 포함하는 호일 또는 층을, 코어 영역 내에 삽입된 저증기압 금속 막대(2')를 둘러싸는 방식으로 제공할 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료 (1')과 (1")를 감압하에 가열함으로써, 고증기압 금속과 저증기압 금속을 기판에 침착시킬 수 있다. 복합 증착 재료의 외부 가장자리 면이 고증기압 금속으로 피복되어 있기 때문에, 증착 초기 단계에서는 고증기압 금속을 포함하는 증착막이 형성된다. 저증기압 금속의 일부가 복합 증착 재료의 말단으로부터 노출되기 때문에, 간혹 증착 초기 단계에서 형성된 복합 증착막에 저증기압 금속이 함유될 수 있지만, 그 양은 매우 소량이다. 증발이 진행되고 복합 증착 재료의 외피의 고증기압 금속이 거의 소모됨에 따라, 코어 영역이 노출되어 고증기압 금속과 저증기압 금속 둘 다 증발시킬 수 있다. 이 단계에서, 증발은 기압 차이에 따라 진행된다. 따라서, 수득된 증착막은 고증기압 금속의 함량이 높고 저증기압 금속은 일부 포함된다. 이러한 방식으로 고증기압 금속이 먼저 증발되고 용적이 감소하기 때문에, 증착막의 조성은 저증기압 금속의 함량이 점점 높아져 최종 단계에서 저증기압 금속만을 포함하는 증착막이 수득된다.
고증기압 금속으로서 알루미늄을 사용하고 저증기압 금속으로서 탄소를 사용하여 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같은 복합 증착 재료를 제조하고 복합 증착막을 CRT의 형광체 페이스 플레이트 위에 형성시키는 경우, 증착 초기 단계에서는 알루미늄을 거의 100% 포함하고 증착 후기 단계에서는 탄소를 거의 100% 포함하는 복합 증착막을 형성시킬 수 있다. 알루미늄과 크롬을 포함하는 복합 증착막은 이후에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 고증기압 금속 외피(7)의 코어 영역(4")이 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속(6)에 의해 둘러싸여 있는 복합 증착 재료를 사용하여 증착을 수행하는 경우, 증착막의 성분 농도 변화는 더 커진다. 증착 초기 단계에서는 복합 증착 재료의 외피에 있는 고증기압 금속만이 증착되고, 증착막의 저증기압 금속 함량은 말단 면으로부터 노출된 저증기압 금속만이 증발에 관여하기 때문에 매우 낮다. 외피의 모든 고증기압 금속이 증발되면, 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속 호일 또는 층이 표면에 노출되지만, 증기압이 매우 낮기 때문에 증발 속도가 느리다. 결과적으로, 증발 챔버 내의 고증기압 금속 증기가 희박해진 후에만, 호일 또는 층을 구성하는 보다 더 낮은 증기압을 갖는 금속이 증발된다. 이러한 호일 또는 층의 일부가 파괴된 후, 코어를 구성하는 금속이 증발된다. 이 단계에서 저증기압 금속이 증발되기 때문에, 증착막의 성분들의 농도 변화가 커진다고 생각된다.
실시예 1
실시예 1에서는, 증착 초기 단계와 증착 후기 단계에서 증착막의 조성을 변화시키기 위한 복합 증착 재료로서 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같은 복합 증착 재료를 제조한다. 복합 증착 재료는 외경이 2.0mm이며 길이가 14mm이고 말단 면에서의 챔퍼가 0.3mm이다. 당해 복합 증착 재료는, 도 1의 점선으로 나타낸 코어 영역(4)의 직경이 약 0.7 내지 0.9mm인, 알루미늄관을 포함하는 고증기압 금속 바디의 코어 영역(4) 내에 알루미늄 분말에 의해 분산 및 유지된 크롬 분말을 포함하는 저증기압 금속 분말(2)을 갖는다. 알루미늄은 연성을 갖는 반면, 크롬은 연성을 거의 갖지 않음을 주목해야 할 것이다.
이러한 복합 증착 재료를 제조하기 위해서는, 고증기압 금속 외피로서 외경 15.0mm, 내경 6.25mm 및 길이 350mm의 알루미늄관을 사용하고, 고증기압 금속 분말로서 평균 입자 크기가 75㎛인 알루미늄 분말을 사용하며, 저증기압 금속 분말로서 평균 입자 크기가 10㎛인 크롬 분말을 사용한다.
크롬 80중량%와 알루미늄 20중량%를 혼합하여 분말(휴지각: 33 내지 40°)을 제조한다. 당해 분말 혼합물을 알루미늄관에 충전시키고, 알루미늄관의 개방된 양쪽 말단을 직경 18㎛의 스테인레스 강 와이어 다발로 제조된 플러그로 밀폐시킨다. 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같이, 알루미늄관을 냉간 신선가공으로 냉간 연신시켜 알루미늄관의 외경을 2.0mm로 감소시키고, 코어 영역의 직경을 0.85mm로 감소시킨다. 연신된 알루미늄관의 크롬 함량은 약 15중량%이다.
냉간 신선가공으로 알루미늄관의 외경을 15.0mm에서 2.0mm로 감소시킬 때, 1회의 연신 작업으로 단면 감소율을 약 10 내지 25%로 하여 20종의 신선가공 다이를 사용한다. 본원에서 사용되는 다이의 개구부 직경(Rd)(mm)과 감소율(Red)(%)은 도 7에 나타나 있다.
감소율(Red)(%) = (1-연신 후의 단면적/연신 전의 단면적)×100(%)
외경을 2.0mm로 감소시킬 때, 알루미늄 입자와 알루미늄관이 코어 영역 내에 크롬 입자가 분산되어 있는 일체의 알루미늄 바디로 성형된 알루미늄 와이어가 수득된다. 냉간 신선가공은 상온과 대기압에서 수행한다. 가열 신선가공을 수행함으로써 신선가공당 신선가공율을 증가시키고 신선가공 다이의 수를 감소시킬 수 있지만, 알루미늄관 내의 대기 산소에 의해 알루미늄과 크롬이 산화되는 것을 방지하기 위한 대책을 취하는 것이 필요하다. 이러한 문제를 고려할 때, 신선가공당 감소율을 감소시키고 연신 작업 회수를 증가시키는 것이 제조상 더 용이한 것 같다.
이어서, 연신된 알루미늄 와이어를 절단기로 길이 14mm로 절단하여 소정 길이의 칩을 수득한다. 챔퍼링은 선반(lathe)을 사용하여 수행하지만, 프레스를 사용하여 수행할 수도 있다. 절단 및 챔퍼링 또는 말단 라운딩을 동시에 수행할 수 있다. 복합 증착 재료가 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같은 챔퍼를 갖는 둥근 막대 형태인 경우, 진동식 부품 공급기로 복합 증착 재료를 배치, 정렬 및 운송하는 것으로도 문제 없이 복합 증착 재료를 진공 증착기에 공급할 수 있다. 챔퍼를 갖지 않는 복합 증착 재료를 제공하기 위해 수행되는 시험에 의하면, 일부 복합 증착 재료의 말단 면이 부품 공급기 벽에 의해 방해되거나 복합 증착 재료 자체가 서로에 의해 방해되기 때문에 배치, 정렬 및 운송은 적합하게 수행되지 않는 것으로 밝혀졌다. 말단 면을 C 1mm으로 챔퍼링하는 경우, 즉 말단 면을 원추형으로 가공하는 경우에는 복합 증착 재료가 또 다른 재료의 아래로 미끄러지는 경향이 있어 배치, 정렬 및 운송이 적절하게 수행되지 않는다. 이러한 실험들로부터, 원활한 배치, 정렬 및 운송을 보장하는 데 가장 적합한 챔퍼링 크기는 C 0.3 내지 0.6mm인 것으로 생각된다. 위에 기재된 가장 적합한 챔퍼링 크기는 외경이 2mm이고 길이가 14mm인 복합 증착 재료에 사용할 수 있음을 주목해야 할 것이다. 최적값은 외경과 직경에 따라 변한다. 일반적으로, 챔퍼링은 대략적인 외경의 15 내지 30%인 것이 바람직하다. 당해 양태에서는 챔퍼링을 수행하지만, 챔퍼링을 수행하는 대신에 굴곡면을 갖는 모서리 반지름을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료와 비교용 재료를 사용한 증착막의 조성과 막 두께와의 관계가 도 8에 나타나 있다. 도 8에서, 곡선(a)는 본 발명의 복합 증착 재료에 대한 시험 결과를 나타내고, 곡선(b)는 비교용 재료에 대한 시험 결과를 나타낸다. 본원에서 사용하는 비교용 재료는 평균 입자 크기가 75㎛인 알루미늄 분말과 평균 입자 크기가 10㎛인 크롬 분말을 알루미늄 85중량%와 크롬 15중량%와의 혼합물이 되도록 칭량 및 혼합하고, 유압 성형기로 임시 성형하고, 온도 600℃, 압력 0.3t/cm2 및 진공도 10-4torr의 조건하에 진공 가열 프레스 속에서 소결시켜 수득한다. 소결된 재료를 외경 2mm, 길이 14mm 및 챔퍼링 0.3mm의 재료로 가공한다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료와 비교용 재료를 사용하여 증착막을 형성시킨다. 증착 재료와 유리 기판을 진공 장치의 벨 자(bell jar)에 넣고, 가열 및 증발시켜 유리 기판에 알루미늄-크롬 증착막을 형성시킨다. 수득된 증착막은 알루미늄 함량이 높은 층이 유리 기판 측면에 증착 초기 단계에서 형성되고 크롬 함량이 높은 층이 증착 후기 단계에서 형성된 알루미늄-크롬 합금막이다. 유리 기판은 분석 정확도를 향상시키기 위해 알루미늄과 크롬을 함유하지 않는 화학 조성의 것을 사용한다.
증착 조건은 다음과 같다; 진공도: 1×10-5 내지 5×10-5torr, 인가된 전압: 3.5V, 증착 시간: 70초, 증착 재료를 놓는 증발 트레이: 보론 니트라이드 트레이 및 목적하는 증착막 두께: 1800Å. 유리 기판 위의 증착막을 오거 전자 분광 장치(Auger electron spectroscopy apparatus)로 분석하여 막 두께 방향의 합금 조성을 측정한다.
도 8에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 복합 증착 재료가 사용되는 경우(a), 증착 초기 단계에서의 막의 조성은 알루미늄이 약 100%인 반면, 증착 후기 단계에서는 크롬이 100%이다. 한편, 비교용 재료를 사용하는 경우(b), 증착 초기 단계에서의 막의 조성은 알루미늄이 약 92중량%이다. 본 발명의 복합 증착 재료의 경우, 외피를 구성하는 알루미늄이 초기 단계에 증발되고, 코어 내의 크롬은 거의 증발되지 않는다고 생각된다. 외피가 증발된 후에, 코어 내의 알루미늄과 크롬 입자가 증발하고 서로 혼합되어 합금이 되기 시작한다. 이 단계에서는 증기압이 높은 알루미늄이 주로 증발되고, 이어서 증기압이 낮은 크롬이 증발된다. 따라서, 알루미늄-크롬 합금 또는 혼합물의 조성을 갖는 증착막이 증착 중간 단계에서 형성된다. 코어 영역이 증발되는 경우, 알루미늄은 크롬보다 먼저 증발되고, 그 결과 알루미늄이 모두 증발된 후에도 크롬은 코어 영역 내에 잔류한다. 이 때문에, 크롬만이 증착 후기 단계에서 증발되어, 크롬 100%의 증착막이 형성된다.
한편, 알루미늄과 크롬 분말이 둘 다 표면에 존재하는 비교용 재료의 경우, 알루미늄과 크롬의 증기압 차이로 인해 알루미늄 중의 크롬이 7 내지 8%인 막이 증착 초기 단계에서 형성된다.
위의 공정에서 제조된 복합 증착막(a)의 광 반사율을 측정한 결과가 도 9에 나타나 있으며, 여기서 광 반사율은 99.99중량%의 순도를 갖는 알루미늄 증착막의 광 반사율을 100%로 나타내고, 가로축은 측정에 사용한 광 파장을 나타낸다. 위쪽 곡선은 증착 초기 단계에서 형성된 알루미늄 함량이 약 100%인 막의 광 반사율이고, 아래쪽 곡선은 증착 후기 단계에서 형성된 크롬 함량이 100%인 막의 광 반사율이다.
본 발명에 따라 수득된 알루미늄-크롬 증착막은 증착 초기 단계에서 알루미늄을 약 100% 함유하여 광 반사율이 95% 이상이고, 증착 후기 단계에서 형성된 막은 적외선 영역에 인접한 파장 700nm의 광에 대한 반사율이 60%이다. 따라서, 텔레비젼 CRT관의 형광체 면 상에 막을 증착시키는 데 적합하다.
실시예 2
알루미늄 외피에 주석 막대를 삽입하고 전체 외피를 연신시켜 알루미늄-주석 조성을 갖는 본 발명에 따르는 복합 증착 재료를 제조하고, 알루미늄 및 주석 분말을 가열 압축시켜 비교용의 복합 증착 재료를 제조한다. 비교용 재료는 주석 분말을 사용하기 때문에 200℃의 온도에서 가열 압축시킨다.
본 발명에 따르는 복합 증착 재료와 비교용 알루미늄-주석 복합 증착 재료를 사용하여, 제1 양태에서와 같이, 유리 기판 위에 복합 증착막을 형성시킨다. 오거 전자 분광 장치를 사용하여 이들 막의 막 두께 방향의 합금 조성을 분석한 결과를 표 8에 나타내었다. 도 8의 곡선(c)로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 복합 증착 재료를 사용하여 형성시킨 막은 증착 초기 단계에서는 알루미늄 함량이 90% 이상이고, 증착 후기 단계에서는 주석 함량이 100%이다. 한편, 도 8의 곡선(d)로 나타낸 바와 같이, 비교용 재료를 사용하여 형성시킨 막은 증착 초기 단계에서는 알루미늄 함량이 85%이고, 증착 후기 단계에서는 알루미늄을 소량 함유한다.
본 발명은, 예를 들면, 칼라 텔레비젼 수상관과 같은 CRT의 형광체 면에 증착시키는 데 적합한, 한 면은 광 반사율이 높고 다른 한 면은 복사열을 흡수하는 특성을 갖는 복합 증착막을 형성시키는 방법과 이러한 복합 증착막을 형성시키는 데 적합한 복합 증착 재료를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 양태의 복합 증착 재료의 투시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 양태의 복합 증착 재료의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제조방법을 설명하는 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명에 따르는 복합 증착 재료의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 양태의 복합 증착 재료의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 추가의 또 다른 양태의 복합 증착 재료의 투시도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 복합 증착 재료를 제조하기 위한 냉간 신선가공의 연속적인 단계에서 다이 개구부의 직경(Rd)(mm)과 감소율(Red)(%)과의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따르는 복합 증착 재료와 비교용 복합 증착 재료를 사용하여 증착시킨 증착막들의 알루미늄 함량(%)과 증착막 깊이(Å)의 관계를 나타낸 그래프이다.도9는 본 발명에 따라 제조한 복합 증착막의 반사율을 나타내는 그래프이다.

Claims (28)

  1. 증기압이 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다도 낮은 저증기압 금속을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피의 코어 영역에 배치하는 단계,
    외피를 냉간 가공하여 이의 직경을 축소시켜 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어진 외피와 이의 코어 영역에 유지되어 있는 저증기압 금속으로 이루어진 복합 증착재를 제조하는 단계,
    이의 복합 증착재를 감압하에서 가열하는 단계 및
    증착 초기 단계에서 알루미늄 또는 이의 합금이 우선 기화되어 증착되어야 할 기판 위에 막을 형성하고, 증착 후기 단계에서 증기압이 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다도 낮은 저증기압 금속이 기화되어 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어진 막 위에 이와 상이한 조성을 갖는 막을 형성하는 단계를 포함하는, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    증기압이 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다 낮은 저증기압 금속을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피의 코어 영역에 배치하는 단계가, 증기압이 알루미늄 분말 또는 이의 합금 분말을 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다도 낮은 저증기압 금속 분말과 혼합하는 단계와 당해 분말 혼합물을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피에 충전시키는 단계로 이루어지고,
    외피를 냉간 가공하여 이의 직경을 축소시켜 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어진 외피와 이의 코어 영역에 유지되어 있는 저증기압 금속으로 이루어진 복합 증착재를 제조하는 단계가, 충전된 외피를 냉간 가공하여 이의 직경을 축소시킴으로써 저증기압 금속 분말이 알루미늄 분말 또는 이의 합금 분말에 의해서 외피의 코어 영역에 분산되어 있는 복합 조성물을 함유하는 복합 증착재를 제조하는 단계인 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 분말 혼합물을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피에 충전시키는 단계에서 분말 혼합물을 증기압이 보다 낮은 저증기압 금속으로 피복하여 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피에 충전시키는, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  6. 제2항에 있어서, 저증기압 금속 분말이 탄소, 규소, 크롬, 니켈, 철, 코발트, 티탄, 레늄, 텅스텐 및 바나듐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 증기압이 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다도 낮은 저증기압 금속을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피의 코어 영역에 배치하는 단계가, 증기압이 알루미늄 또는 이의 합금의 증기압보다도 낮은 저증기압 벌크(bulk) 금속을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피의 중공부에 삽입하는 단계인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 저증기압 벌크 금속이 베릴륨, 주석, 금, 철, 코발트, 니켈, 티탄, 백금, 로듐, 니오븀, 탄탈, 레늄 및 텅스텐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  10. 내부에 공동을 갖는 알루미늄 또는 이의 합금 외피와 증기압이 당해 공동에 충전된 알루미늄 분말 또는 이의 합금 분말과 알루미늄 또는 이의 합금보다도 낮은 저증기압 금속 분말의 분말 혼합물을 일체로 냉간 가공함으로써 알루미늄 또는 이의 합금 외피의 코어 영역에 알루미늄 분말 또는 이의 합금 분말에 의해 저증기압 금속 분말이 분산 및 유지되어 있는 복합 구조를 갖는, 증착 초기의 막의 조성과 증착 후기의 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키기 위한 복합 증착 재료.
  11. 삭제
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  15. 제10항에 있어서, 냉간 가공에서의 총 감소율이 75% 이상인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키기 위한 복합 증착 재료.
  16. 제10항에 있어서, 냉간 가공이 냉간 신선가공(cold wire drawing)인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키기 위한 복합 증착 재료.
  17. 제10항에 있어서, 저증기압 금속 분말이 탄소, 규소, 크롬, 니켈, 철, 코발트, 티탄, 레늄, 텅스텐 및 바나듐으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소임을 특징으로 하는, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키기 위한 복합 증착 재료.
  18. 제10항에 있어서, 저증기압 금속 분말을 함유하는 코어 영역이 보다 더 낮은 증기압 금속에 의해 둘러싸여 있는, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막을 형성시키기 위한 복합 증착 재료.
  19. 삭제
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  21. 삭제
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  23. 제1항에 있어서, 냉간 가공이 냉간 신선가공인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  24. 삭제
  25. 제1항에 있어서, 분말 혼합물의 휴지각(angle of repose)이 45°이하인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  26. 제23항에 있어서, 냉간 신선가공 공정에서의 총 감소율이 75% 이상인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  27. 제1항에 있어서, 분말 혼합물을 알루미늄 또는 이의 합금으로 제조된 외피에 충전시키는 단계 및 충전된 외피를 냉간 가공하여 이의 직경을 축소시킴으로써 저증기압 금속 분말이 알루미늄 분말 또는 이의 합금 분말에 의해 외피의 코어 영역에 분산되어 있는 복합 조성물을 함유하는 복합 증착 재료를 제조하는 단계가,
    한쪽 말단이 밀폐된 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어진 복수의 외피 각각에 분말 혼합물을 충전시키는 단계,
    각 외피의 다른 쪽 말단에 통기성이 있는 분말 혼합물 유출 방지 플러그(plug)를 제공하는 단계,
    각 외피를 냉간 신선가공하여 각각의 외피의 직경을 축소시키는 단계,
    각 외피의 밀폐부를 포함한 말단들을 절단 제거하는 단계,
    복수의 외피를 절단 부위에서 용접하여 연결시키는 단계 및
    연결된 외피를 추가로 냉간 신선가공하여 저증기압 분말을 외피의 코어 영역에 분산시킨 복합 구조물을 수득하는 단계로 이루어지는, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
  28. 제27항에 있어서, 냉간 신선가공 공정에서의 총 감소율이 75% 이상인, 증착 초기 단계에서 형성된 막의 조성과 증착 후기 단계에서 형성된 막의 조성이 상이한 복합 증착막의 형성방법.
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