KR101510487B1 - 내화성 세라믹과 금속의 결합방법 및 그 응용 - Google Patents

내화성 세라믹과 금속의 결합방법 및 그 응용 Download PDF

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Abstract

앵커 물질을 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 부착하는 단계, 및 이후 세라믹 물질을 상기 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 적용하는 단계로, 상기 적용을 통해 상기 세라믹 물질이 고화된 후, 상기 앵커 물질이 상기 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 실질적으로 삽입되어(embedded), 상기 금속 구성요소 및 상기 세라믹 물질이 상기 앵커 물질을 통해 기계적 결합을 형성하도록 하는 단계를 포함하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법이 개시되어 있다. 또, 금속 구성요소 및 상기 구성요소의 적어도 일 부분에 부착된 앵커 물질을 통해 상기 금속 구성요소에 기계적으로 결합된 세라믹 물질을 포함하는 제품이 개시되어 있다.
금속 구성요소, 앵커 물질, 세라믹 물질, 기계적 결합, 금속 메시, 내화성

Description

내화성 세라믹과 금속의 결합방법 및 그 응용{Method for Bonding Refractory Ceramic and Metal Related Application}
본 출원은 2007년 5월 22일 출원된 미국특허출원번호 제11/805,081호를 우선권으로 청구하며, 그 내용은 전체로서 본 발명의 참조문헌으로 삽입된다.
본 발명은 내화성 세라믹에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리 성형 및/또는 운반 시스템에 사용될 수 있는 내화성 세라믹에 관한 것이다.
융합 공정(fusion process)은 시트 유리를 제조하는데 사용되는 기본적인 기술 중 하나로, 예를 들어, 플로우트(float) 및 슬롯(slot) 인발공정과 같은 다른 공정에 의해 제조된 시트 유리와 비교하여, 우수한 평면성(flatness) 및 평탄성(smoothness)을 갖는 시트 유리를 제조할 수 있다. 결과적으로 융합 공정은 액정 디스플레이(LCDs)와 같은 발광 디스플레이 제조분야에서 사용되는 유리 기판을 제조하는데 이점이 있다.
융합 공정, 특히 오버플로우 다운드로우(overflow downdraw) 융합 공정은 아 이소파이프(isopipe)로 알려진 내화성 몸체(body) 안에 형성된 수집통(collection trough)에 용융 유리(molten glass)를 제공하는 공급 파이프(supply pipe)를 포함한다. 오버플로우 다운드로우 융합 공정 동안, 용융 유리는 공급 파이프로부터 상기 수집통을 지난 후, 상기 수집통 상부의 양 측면을 넘쳐흘러, 결국 아래로 흐르다 아이소파이프의 외곽 표면을 따라 안으로 흐르는 2개의 유리 시트를 형성한다.
용융 유리와 접촉하는 유리 성형(glass forming) 및/또는 운반 시스템(delivery system)의 표면은 일반적으로 플라티늄과 같은 귀금속을 포함한다. 유리 공급 파이프 및 다른 구성요소(component)의 안정성은 물질 및 시공기술(techniques of construction)에 의존될 수 있다. 1,000℃의 작동온도에 놓일 경우, 종래 물질들은 쳐짐(sag), 크리프(creep), 및/또는 변형(deform)을 일으켜, 시스템 및/또는 구성요소의 고장을 야기한다.
유리 성형 및/또는 운반 시스템과 관련된, 그리고 상기 유리 성형 및/또는 운반 시스템에 사용되는 구성요소(component)를 제조하기 위한 종래의 접근방법과 관련된 상기 문제점 및 다른 단점을 주목할 필요가 있다. 상기 필요 및 다른 필요는 본 발명의 방법 및 제품을 통해 만족된다.
요약
본 발명은 내화성 세라믹에 관한 것으로, 상세하게는 유리 성형 및/또는 운반 시스템에서 사용되는 내화성 세라믹에 관한 것이다.
제 1 양태에서, 본 발명은 앵커 물질을 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 부착하는 단계; 및 상기 세라믹 물질을 상기 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 적용하여, 상기 세라믹 물질이 고화된 후, 상기 앵커 물질이 상기 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 실질적으로 삽입되어, 상기 금속 구성요소 및 상기 세라믹 물질이 상기 앵커 물질을 통해 기계적 결합을 형성하도록 하는 단계를 포함하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법을 제공한다.
제 2 양태에서, 본 발명은 상기 기술된 방법으로 제조한 제품을 제공한다.
제 3 양태에서, 본 발명은 금속 구성요소, 상기 구성요소의 적어도 일 부분에 부착된 앵커 물질, 및 상기 금속 구성요소의 외부 표면의 적어도 일 부분 위에 위치하고, 상기 앵커 물질의 적어도 일 부분과 접촉된 세라믹 물질을 포함하고 있으며, 상기 앵커 물질의 적어도 일 부분은 상기 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 실질적으로 삽입되어 있는 제품을 제공한다.
본 발명의 추가적인 양태 및 잇점은 그 일부가 하기의 상세한 설명, 도면, 및 청구항에 기술되어 있으며, 일부는 상세한 설명으로부터 유추할 수 있거나, 본 발명을 실시함으로써 인식할 수 있다. 하기에 기술된 잇점은 첨부된 청구항에서 특히 강조한 요소 및 조합을 통해 인식 및 달성된다. 앞에서 기술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두는 예시적인 것으로, 오직 설명을 위한 것일 뿐 본 발명을 기술한 대로만 한정하고자 한 것이 아님을 이해하여야 한다.
상세한 설명
본 발명은 하기의 상세한 설명, 도면, 실시예 및 청구항, 그리고 그 전후 설명을 참조함으로써 보다 용이하게 이해될 수 있다. 그러나 본 발명의 조성물, 제품, 기기 및 방법을 개시 및 기술하기에 앞서서, 본 발명은 달리 특정되지 않는한 개시된 특정 조성물, 제품, 기기 및 방법에 제한되는 것이 아님을 이해하여야 한다(물론 이는 다양할 수 있다). 또 본 명세서에서 사용된 용어는 오직 특정 양태를 설명하기 위한 것으로, 제한하고자 의도된 것이 아님을 이해하여야 한다.
본 발명의 하기의 설명은 현재까지 알려진 양태 내에서 본 발명을 이해시키고자 제공한 것이다. 결국, 관련 분야에서 기술을 가진 자는 본 발명의 잇점을 계속 습득하면서도, 명세서에 기술된 본 발명의 다양한 측면에 다양한 변화들이 만들어질 수 있음을 인식 및 이해하여야 한다. 또, 본 발명의 원하는 잇점 중 일부는 다른 특성을 이용함 없이 본 발명의 일부 특성을 선택함으로써 달성할 수 있음은 명백한 사실이다. 따라서, 당업계에서 종사하는 자는 본 발명에 수많은 변경(modifications) 및 적응(adaptations)이 가능하고, 특정 조건에서는 이것이 보다 바람직할 수 있다라는 사실, 이는 본 발명의 일부라는 사실을 인식할 것이다. 따라서, 하기의 기술은 본 발명의 원리를 설명하고자 제공된 것으로, 이를 제한하고자 함이 아니다.
사용될 수 있거나, 결합하여 사용될 수 있거나, 제조하는데 있어 사용될 수 있는 물질, 합성물, 조성물 및 구성요소, 또는 개시된 방법 및 조성물의 제품들이 개시되어 있다. 상기 물질 및 다른 물질은 본 명세서에 개시되어 있다. 그리고 이들 물질의 조합(combination), 서브셋(subset), 상호작용(interaction), 그룹(group)등이 개시되어 있을 경우, 비록 각각의 다양한 개별적 및 집합적 조합들의 특정 관계(reference) 및 이러한 화합물의 치환(permutation)이 명백하게 개시되지는 않더라도, 각각은 특히 본 명세서에서 고려되고 기술되어 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 치환기 D, E 및 F 클래스 뿐만아니라, 치환기 A, B 및 C 클래스가 개시되어 있고, 조합의 예시인 A-D가 개시되어 있다면, 각각들은 개별적이고, 집합적으로 고려된다. 따라서, 상기 예의 경우 A, B, 및 C; D, E, 및 F; 및 예시 조합인 A-D의 개시로부터 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F의 각각들이 특징적으로 고려되고, 개시된 것으로 여겨져야 한다. 이와같이, 이들의 하부 또는 조합들도 특징적으로 고려되어야 하며, 개시된 것이다. 따라서, 예를들면, 개시된 A, B, 및 C; D, E, 및 F; 및 예시 조합인 A-D로부터 하부-그룹 A-E, B-F, 및 C-E는 특히 고려되고, 개시된 것으로 여겨져야 한다. 이러한 개념은 상기 조성물의 특정 구성 성분, 그리고 상기 개시된 조성물을 제조 및 이용하는 방법 내의 단계를 포함하는 모든 측면에 적용되어야 하나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가적인 단계들이 있다면, 이러한 추가적인 단계들의 각각은 개시된 방법의 특정 측면 또는 특정 조합과 함께 수행될 수 있음을 이해하여야 하며, 이들 각각의 조합은 특히 고려되고 개시된 것으로 여겨져야 함을 이해하여야 한다.
본 상세한 설명 및 하기의 청구항에서, 다음의 의미를 지니도록 정의된 수 많은 용어들에 대한 관계가 만들어질 것이다:
본 명세서에서 사용한 것처럼 단일 형태 "a", "an" 및 "the"에는 내용에서 명백하게 달리 가리키지 않는다면, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서 예를들어 "구성요소(a component)"에 대한 관계에서는 내용이 명백하게 달리 가리키지 않는다면 2개 이상의 상기 구성요소를 갖는 측면을 포함한다.
"선택적인" 또는 "선택적으로"는 그 이후 설명된 사건 또는 환경이 발생할 수도 발생할 수도, 발생하지 않을 수도 있음을 의미하며, 이러한 표현에는 사건 또는 환경이 발생하는 경우 및 발생하지 않는 경우를 포함한다. 예를들어, "선택적인 구성요소"에는 구성요소가 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있음을 의미하며, 이러한 표현에는 상기 구성요소를 포함할 수 있고, 배제할 수 있는 2가지 측면을 포함한다.
본 명세서에서 범위는 "약" 특정 수치로부터 및/또는 "약" 다른 특정 수치까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 경우, 다른 측면은 하나의 특정 수치로부터 및/또는 다른 특정 수치까지 포함한다. 유사하게, 수치가 대략적으로 표현될 경우, 앞의 "약"의 사용에 의해, 특정 수치는 다른 측면을 형성할 수 있음을 이해할 것이다. 상기 범위의 각각의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과는 독립적인 모두에 대하여 중요하다.
본 명세서에서 사용된 것처럼, 성분의 "중량 %" 또는 "중량 퍼센트" 또는 "중량에 의한 퍼센트"는 특별히 이와 다르게 언급되지 않는다면, 상기 성분의 질량 대 상기 성분이 포함된 조성물 총 질량 비를 퍼센트로 표현한 것을 의미한다.
위에서 간략히 언급한 바와 같이, 본 발명은 예컨대, 유리 성형 시스템의 운반 파이프 내에서 금속 구성요소 및 세라믹 물질을 기계적으로 결합하는 방법을 제공한다. 하기에 상세히 기술된 다른 양태 중, 도면과 관련하여, 본 발명은 금속 구성요소(20) 및 세라믹 물질(40) 사이를 기계적으로 강력히 결합할 수 있도록, 금속 구성요소(20), 세라믹 물질(40), 및 앵커 물질(예, 금속 메시(34) 또는 다수의 금속 입자(32))를 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 방법은 특정 사용에 제한하는 것은 아니나, 유리 성형 및/또는 운반 시스템 내의 구성요소의 쳐짐(sag)을 감소 및/또는 제거하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 유리 성형 및/또는 운반 시스템에서 사용되는 종래 물질은 작동 온도에서의 기계적 강도가 일반적으로 그 구성요소 자체의 무게를 충분히 지탱하지 못하므로 실질적으로 사용 중에 쳐짐이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 세라믹 물질을 금속 구성요소에 결합시키고자 앵커 물질을 사용함으로써 유리 성형 및/또는 운반 구성요소의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 세라믹 물질을 금속으로 기계적 결합시킬 수 있는 신규한 접근 방법을 제공한다. 본 발명은 앵커 물질을 금속 구성요소에 부착시킨 후, 금속 구성요소 또는 그 둘레에 세라믹 물질이 위치하도록 하는 방법을 제공한다.
세라믹 물질은 금속 구성요소를 지탱할 수 있어, 금속 구성요소의 사용 수명을 연장한다. 또 세라믹 지탱 물질을 사용하면 금속 구성요소가 구조적으로 지탱할 수 있어, 보다 얇은 금속 구성요소를 사용할 수 있게된다.
이처럼 금속 구성요소로 귀금속을 포함하는 유리 성형 시스템에서, 얇은 금속 구성요소를 사용하는 결과 상당한 비용 절감 효과가 있을 수 있다.
금속 구성요소
본 발명의 금속 구성요소는 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는데 적합한 모든 구성요소일 수 있다. 본 명세서에 기술된 양태는 유리제조 및/또는 운반 시스템에 관한 것이나, 본 발명은 금속 구성요소가 세라믹 물질에 기계적으로 결합할 수 있는 모든 응용분야에 사용될 수 있으므로, 본 발명이 유리 성형 및/또는 운반 시스템에 제한되도록 의도된 것은 아니다. 일 양태에서, 금속 구성요소는 유리 성형 시스템에서 통상적으로 사용되는 고온에 노출되면 변형을 일으킬 것이다. 일 양태에서, 금속 구성요소는 유리 성형 시스템의 일 부분이다. 특정 양태에서 금속 구성요소는 유리 운반 파이프의 금속 부분이다. 다른 양태에서, 금속 구성요소는 유리 성형 및/또는 운반 시스템의 일 부분으로 제조될 수 있는, 예컨대 시트와 같은 구성요소이다. 금속 구성요소의 특정 치수 및/또는 지오메트리는 의도된 응용에 따라 다양할 수 있다. 일 양태에서, 금속 구성요소는 그 두께가 약 0.010 인치 내지 0.125 인치, 또는 그 이상일 수 있으며, 그 예로는 약 0.01, 0.015, 0.02, 0.025, 0.03, 0.035, 0.04, 0.05, 0.06, 0.08, 0.9, 0.1, 또는 0.125 인치의 두께를 들 수 있다. 특정 일 양태에서, 금속 구성요소는 약 0.040 인치의 두께일 수 있다. 다른 양태에서, 금속 구성요소는 약 0.010 인치 두께일 수 있다. 다른 다양한 양태에서, 금속 구성요소는 0.010 인치보다 얇을 수 있거나, 0.135 인치보다 두꺼울 수 있는 것으로, 본 발명은 특정 두께에 한정되도록 의도되지 않는다. 하나 이상의 금속 구성요소의 두께는 다양할 수 있다는 사실 및 모든 개별 금속 구성요소의 두께는 금속 구성요소의 다양한 위치에서 다양할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
본 발명의 금속 구성요소는 예컨대, 유리 성형 시스템처럼 의도된 응용에서 사용하는데 적절한 모든 금속을 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 금속 구성요소는 적어도 하나의 귀금속 및/또는 귀금속 합금, 적어도 하나의 플라티늄족 금속 및/또는 플라티늄족 금속 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 금속 구성요소는 금, 은, 탄탈륨, 플라티늄, 팔라듐, 또는 로듐과 같은 귀금속을 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 금속 구성요소는 루테늄, 로듐, 플라티늄, 팔리듐, 오스뮴, 또는 이리듐과 같은 플라티늄족 금속을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 금속 구성요소는 예컨대, 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀, 탄타륨, 레늄, 및 이들의 합금과 같은 적어도 하나의 내화성 금속을 포함할 수 있다. 다양한 특정 양태에서, 금속 구성요소는 플라티늄, 및/또는 예컨대 90/10 중량% 또는 80/20 중량%의 플라티늄/로듐 합금과 같은 플라티늄/로듐 합금을 포함할 수 있다. 금속 구성요소를 제조 위한 금속 구성요소 및 물질은 상업적으로 구입가능하며, 당업계에 기술을 가진 자는 적절한 금속 구성요소를 용이하게 선택할 수 있다.
앵커 물질
본 발명의 앵커 물질은 금속 구성요소의 적어도 일 부분에 부착될 수 있고, 세라믹 물질의 적어도 일 부분과도 기계적인 결합을 형성할 수 있는 표면을 제공할 수 있다. 본 발명의 앵커 물질은 금속/세라믹이 결합되는 응용에 사용되는데 적합한 것으로, 금속 구성요소에 부착할 수 있는 모든 물질일 수 있다. 앵커 물질은 금속 구성요소에 부착할 수 있고, 이에 부착된 세라믹 물질과 기계적 결합을 형성할 수 있는 모든 지오메트리를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 앵커 물질은 삽입되고(embedded) 및/또는 세라믹 물질의 적어도 일 부분과 연동(interlocked)될 수 있다. 앵커 물질은 예컨대 금속 메시(mesh), 다수의 금속 입자, 시트 금속 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 앵커 물질은 금속 메시와 같은 메시일 수 있다. 금속 메시 앵커 물질은 복수의 틈(opening)이 있어, 세라믹 물질이 이 곳을 통해 흐를 수 있다. 일 양태에서, 세라믹 물질은 틈(opening)의 적어도 일부분을 채우고, 고화(solidify)할 수 있어, 금속 구성요소 및 고화된 세라믹 물질 사이에 기계적 결합을 형성할 수 있다. 금속 메시 앵커 물질은 금속 구성요소에 부착할 수 있으면서, 세라믹 물질의 적어도 일 부분을 흡장(occluding)할 수 있는 모든 금속 메시를 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 금속 메시는 3 내지 약 80 메시, 예컨대 3, 4, 5, 8, 10, 12, 14, 18, 20, 22, 24, 28, 30, 36, 40, 44, 48, 50, 52, 56, 58, 60, 62, 64, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 또는 80 메시; 약 10 내지 약 40 메시, 예컨대 약 10, 12, 14, 18, 20, 22, 24 28, 30, 32, 34, 36, 38, 또는 40 메시; 또는 약 10 내지 약 25 메시, 예컨대 10, 12, 14, 18, 20, 22, 24, 또는 25 메시의 메시 크기를 가질 수 있다. 본 명세서에서의 용어 "메시 크기(mesh size)"는 물질의 선형 인치 당 틈(opening)의 수를 의미한다. 일 양태에서, 금속 메시는 20 메시 스크린(mesh screen)이다. 다른 양태에서, 금속 메시는 10 메시 스크린이다. 다른 다양한 양태에서, 금속 메시는 3 미만 또는 80 초과의 메시 크기를 가질 수 있으며, 본 발명은 세라믹 물질이 메시 틈의 적어도 일부분을 통해 흐르고 및/또는 채워져, 고화 및 금속 결합을 형성할 수 있다면, 금속 메시의 특정 메시 크기를 한정하지 않는다. 일 양태에서, 앵커 물질은 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 삽입 가능하거나 또는 실질적으로 삽입된다.
다양한 양태에서, 금속 메시는 약 0.003 인치 내지 약 0.060 인치, 예컨대 약 0.003, 0.006, 0.009, 0.012, 0.015, 0.018, 0.020, 0.025, 0.030, 0.036, 0.040, 0.044, 0.050, 0.058, 또는 0.060 인치; 또는 약 0.005 인치 내지 0.020 인치, 예컨대, 약 0.005, 0.008, 0.010, 0.012, 0.018, 또는 0.020 인치의 공칭 직경(nominal diameter)을 갖는 와이어(wire)를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 금속 메시는 0.008 인치의 공칭 직경을 갖는 와이어를 포함한다. 다른 양태에서, 금속 메시는 0.010 인치의 공칭 직경을 갖는 와이어를 포함한다. 다른 다양한 양태에서, 금속 메시는 0.003 인치 미만 또는 0.020 인치 초과의 공칭 직경을 갖는 와이어를 포함하는 것으로, 본 발명은 특정 와이어 직경을 한정하지 않는다. 금속 메시는 예컨대 직조(woven), 편성(knitted), 또는 다른 물리적 형태일 수 있으며, 본 발명은 금속 메시의 특정 형태에 한정되는 것은 아니다. 일 양태에서, 금속 메시는 직조된 것이다. 세라믹 물질이 금속 메시 틈의 적어도 일 부분을 통해 흐르고 및/또는 채워, 고화 및 기계적 결합을 형성할 수 있다면, 금속 메시의 크기는 예컨대, 원하는 제품의 크기 및 치수 및 세라믹 물질의 특성(예, 유변(rheological) 특성)에 따라 다양할 수 있다. 일 양태에서, 금속 메시는 이에 적용된 세라믹 물질의 적어도 일부분과 연동(interlocking) 또는 삽입(embedding)할 수 있다. 다른 양태에서, 세라믹 물질의 적어도 일 부분이 메시 틈의 적어도 일 부분을 통해 흐르고 및/또는 채울 수 있을 정도로 매우 낮은 점도를 갖는 주조가능한(castable) 유체 세라믹 물질을 사용하는 경우, 작은 메시 크기를 갖는 금속 메시가 이용된다. 다른 양태에서, 보다 점도성이 큰 세라믹 물질을 사용하는 경우, 보다 큰 메시 크기를 갖는 금속 메시가 이용된다. 메시 크기 및 금속 메시의 와이어 직경은 예컨대 작동 조건 하에서 특정 응력을 지탱할 수 있는지에 따라 선택될 수 있다.
본 발명의 앵커 물질은 금속 구성요소에 부착가능한 금속 입자를 포함할 수 있다. 앵커 물질은 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분 위에 분산되는 다수의 금속 입자를 포함할 수 있다. 앵커 물질이 금속 입자를 포함하는 경우, 앵커 물질의 금속 입자는 규칙, 비규칙 및/또는 다양한 형태를 가질 수 있다. 금속 입자들이 특정 형상을 가지거나, 모든 금속 입자가 동일한 형상을 가질 필요는 없다. 다수의 금속 입자의 적어도 일 부분은 이에 적용된 세라믹 물질을 기계적으로 결합할 수 있는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 일 양태에서, 다수의 금속 입자는 세라믹 물질이 다수 입자의 적어도 일부분 둘레를 흐르고, 고화 및 기계적으로 결합할 수 있도록 부착 및 위치한다. 다른 양태에서, 다수의 금속 입자는 이에 적용될 세라믹 물질과 연동(interlock) 또는 흡장(occlude)할 수 있다. 다양한 양태에서, 앵커 물질의 금속 입자는 약 0.003 인치 내지 약 0.060 인치, 예컨대 약 0.003, 0.006, 0.009, 0.012, 0.015, 0.018, 0.020, 0.024, 0.030, 0.036, 0.040, 0.048, 0.050, 0.052, 또는 0.060 인치; 또는 약 0.008 내지 약 0.020 인치, 예컨대 약 0.008, 0.012, 0.014, 0.016, 0.018, 또는 0.020 인치의 직경을 갖을 수 있다. 일 양태에서, 금속 입자는 약 0.016 인치의 직경을 갖는다. 다른 양태에서, 금속 입자는 약 0.020 인치의 입자를 갖는다. 다른 다양한 양태에서, 금속 입자는 0.003 인치 미만 또는 0.020 인치 초과의 직경을 갖을 수 있다. 본 명세서에서 사용된, 용어 "직경(diameter)"은 예컨대, 금속 입자의 평균 직경을 의미한다. 금속 입자의 크기 및 형상은 다양할 수 있으며, 통상적으로 분산 특성이 있음을 이해하여야 한다. 예컨대 입자 크기의 분산에서, 분산 범위의 종점(endpoint)은 상기 기술된 범위의 위, 또는 아래일 수 있다. 따라서, 일 양태에서 금속 입자는 약 0.020 인치의 평균 직경을 가지며, 이는 약 0.015 인치 내지 약 0.025 인치의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 앵커 물질은 시트 금속 구조를 포함할 수 있다. 시트 금속 구조는 금속 구성요소에 부착할 수 있으며, 세라믹 물질을 수용 및 연동할 수 있는 예컨대, 금속의 파형 단편(corrugated piece) 또는 금속의 형성 단편(formed piece)을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 시트 금속 구조는 세라믹 물질이 시트 금속 구조의 적어도 일 부분을 통과해 흐르고, 둘레를 흐르고, 및/또는 넘쳐 흐르고, 고화 및 기계적 결합을 형성할 수 있도록 설계 및 위치할 수 있다.
본 발명의 앵커 물질은 예컨대 유리 성형 시스템처럼 의도된 응용에서 사용하기 적합한 모든 금속을 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 앵커 물질은 적어도 하나의 귀금속 및/또는 귀금속 합금, 적어도 하나의 플라티늄족 금속 및/또는 플라티늄족 금속 합금, 적어도 하나의 내화성 금속 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 앵커 물질은 금, 은, 탄타륨, 플라티늄, 팔라듐, 또는 로듐과 같은 귀금속을 포함한다. 일 양태에서, 앵커 물질은 루테늄, 로듐, 플라티늄, 팔라늄, 오스미움, 또는 이리듐과 같은 플라티늄족 금속을 포함한다. 다른 양태에서, 앵커 물질은 텅스텐, 올리브데늄, 니오비움, 탄타륨, 또는 레늄과 같은 내화성 금속을 포함한다. 다양한 양태에서, 앵커 물질은 플라티늄 및/또는 플라티늄/로듐 합금을 포함한다. 특정 양태에서, 앵커 물질은 플라티늄이다. 다른 특정 양태에서, 앵커 물질은 플라티늄/로듐(80/20) 합금이다. 또 다른 특정 양태에서, 앵커 물질은 플라티늄/로듐(90/10) 합금이다. 앵커 물질은 개별 또는 다수의 금속을 포함할 수 있다. 또, 앵커 물질이 예컨대, 다수의 금속 입자, 하나 이상의 금속 메시 단편, 또는 이들의 조합과 같은 다수의 개별 단편(piece)을 포함하는 경우, 각각의 단편은 동일 또는 다른 조성물을 포함할 수 있다. 앵커 물질이 금속 구성요소에 부착하는 경우, 특정 앵커 물질의 조성물은 금속 구성요소의 조성물과 동일 또는 다를 수 있다. 특정 양태에서, 앵커 물질은 20 메시 스크린 크기, 약 0.008 인치의 공칭 와이어 직경을 갖는 금속 메시를 포함하며, 플라티늄/로듐(90/10) 합금을 포함한다. 예컨대, 플라티늄 메시 및 플라티늄 입자와 같은 앵커 물질은 상업적으로 구입가능하고(예, Alfa Aesar, Ward Hill, Massachusetts, USA) 및 당업계에 기술을 가진 자는 적절한 앵커 물질을 용이하게 선택할 수 있다.
앵커 물질의 부착
본 발명의 앵커물질은 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 부착될 수 있다. 앵커 물질은 세라믹 물질의 적어도 일 부분과 기계적 결합을 형성하는데 충분한 양 및 위치에만 존재하면 되므로, 상기 앵커 물질이 금속 구성요소를 완전히 커버(cover)할 필요는 없다. 일 양태에서, 앵커 물질은 앵커 물질이 연속적인 층으로 존재하지 않도록, 금속 구성요소의 적어도 일 부분과 비연속적으로 부착된다.
부착하기에 앞서서, 오일 및 다른 표면의 오염물 및 불순물을 제거하기 위해 예컨대, 플라티늄 합금 시트와 같은 금속 구성요소를 선택적으로 세척할 수 있다. 이와 같은 세척 단계는 예컨대 종래의 세제, 계면활성제, 및/또는 용매를 사용하여 실시할 수 있다.
부착하기에 앞서서, 예컨대 화학적 및/또는 기계적 기술을 사용하여 금속 구성요소의 표면을 선택적으로 조면화 처리(roughened) 할 수 있다. 일 양태에서, 앵커 물질이 부착될 금속 구성요소의 표면은 모래 및/또는 비드 블라스팅(bead blasting)을 통해 조면화 처리할 수 있다. 다른 양태에서, 앵커 물질이 부착될 금속 구성요소의 표면은 화학적 에칭 기술을 통해 조면화 처리할 수 있다. 부착하기 전에 행하는 세척 또는 조면화처리는 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 앵커 물질은 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분 위에 분산될 수 있다. 일 양태에서, 앵커 물질은 금속 구성요소의 표면의 적어도 일 부분 위에 있는 다수의 이산 지점(discrete locations)에 위치할 수 있다. 예를들어, 금속 메시를 포함하는 앵커 물질은 금속 구성요소의 표면 위에 위치하는 금속 메시의 단일 단편 또는 금속 메시의 다수 단편일 수 있다. 이와 같은 앵커 물질의 이산 지점은, 예컨대 세라믹, 앵커 물질, 및/또는 금속 구성요소의 열 팽창 계수 차이에 기인하는 응력을 완화하는데 필요한 정도로, 하부의 금속 구성요소를 변형(예, 버클(buckle))시킬 수 있다. 일 양태에서, 금속 메시의 단편은 금속 구성요소의 크기 및 형상과 유사 및/또는 매치되는 크기 및 형상으로 절단될 수 있다. 다른 양태에서, 금속 메시의 단편은 금속 구성요소보다 작을 수 있다. 금속 입자를 포함하는 앵커 물질은 금속 구성요소의 표면 위에서 일정한 패턴, 또는 균일한 방식으로 랜덤하게 분산될 수 있다. 일 양태에서, 금속 입자 앵커 물질은 세라믹 물질이 적용될 금속 구성요소 표면의 부분을 따라 균일하게 분산될 수 있다. 다른 양태에서, 금속 입자 앵커 물질은 결합을 강화하면서, 응력이 높은 특정 지역에서 결합된 제품의 강도를 강화하기 위하여 미리결정된 패턴으로 분산될 수 있다.
앵커 물질을 금속 구성요소의 일부분과 접촉시킨 후, 적절한 기술을 이용하여 앵커 물질을 부착시킬 수 있다. 일 양태에서, 앵커 물질의 적어도 일부분이 금속 구성요소와 융합하는데 충분한 시간 및 온도에서 금속 구성요소 및 앵커 물질을 가열하여, 앵커 물질을 금속 구성요소과 부착할 수 있다. 앵커물질이 융합되어 세라믹 물질과 결합하는데 충분한 양으로 존재하는 한, 앵커 물질은 금속 구성요소와 완전히 융합될 필요는 없다. 다양한 양태에서, 접촉된 앵커 물질 및 금속 구성요소은 적어도 약 1,300℃, 예컨대, 1,300, 1,400, 1,500, 1,600, 1,650, 1,700℃ 또는 그 이상의 온도에서, 앵커 물질의 적어도 일 부분이 금속 구성요소의 적어도 일 부분과 부착하는데 충분한 기간인 적어도 약 0.25시간, 예컨대 약 0.25, 0.5, 0.75, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 또는 24 시간; 적어도 약 2 시간, 예컨대 약 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 또는 24 시간, 또는 적어도 약 5 시간, 예컨대, 약 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 18, 또는 24 시간 동안 가열될 수 있다. 특정 가열 시간 및 온도는 다양할 수 있다. 온도가 앵커 물질의 적어도 일 부분이 금속 구성요소의 적어도 일 부분과 부착할 수 있을 정도로 충분히 높은 경우, 보다 짧은 가열시간 예컨대, 약 20분이 사용될 수 있다. 일 양태에서, 접촉된 앵커 물질 및 금속 구성요소는 약 1,650℃에서 약 2 시간동안 가열된다. 다른 양태에서, 접촉된 앵커 물질 및 금속 구성요소는 약 1,700℃에서 약 20 분동안 가열된다. 앵커 물질 및 금속 구성요소는 증가한 가열조건이 상기 물질 및/또는 세라믹 물질에 융합 및 결합하려는 경향에 악영향을 주지 않는다면 보다 높은 온도 및/또는 보다 오랜 시간동안 가열될 수 있다. 앵커 물질 및 금속 구성요소는 앵커 물질의 적어도 일 부분이 금속 구성요소의 적어도 일 부분과 융합하는 할 수 있다면, 보다 낮은 온도 및/또는 보다 짧은 시간동안 가열될 수 있다.
가열하는 동안, 부착 공정을 증진 및/또는 촉진하도록 압력, 예컨대 압축력(compressive force)을 선택적으로 적용할 수 있다. 적용되는 압력은 특정 물질 및 가열 조건에 따라 다양할 수 있다. 일 양태에서, 적어도 약 1 psi의 압력이 가열하는 동안 앵커 물질 및 금속 구성요소에 적용된다. 다른 양태에서, 적어도 약 10 psi의 압력이 가열하는 동안 앵커 물질 및 금속 구성요소에 적용된다.
물질을 부착하기 위한 또 다른 기술인, 예컨대 용접 기술 및/또는 접착 기술을 사용하여 부착된 물질이 물질 구성요소가 노출되는 온도에서 안정하다면 상기 기술을 사용할 수도 있다. 앵커 물질을 금속 구성요소에 부착하는데 하나 이상의 기술을 이용할 수 있다. 금속 융합 기술은 당업계에 공지되어 있으며, 당업계의 기술을 가진 자는 앵커 물질을 금속 구성요소에 부착하는데 적절한 기술 및 조건을 용이하게 선택할 수 있다.
금속 구성요소가 원래 의도된 응용에 적합한 형태 또는 형상으로 제공되지 않은 경우, 원하는 형상이 되도록 상기 부착 공정의 전, 동시, 또는 후에 선택적으로 모양을 만들 수 있다. 일 양태에서, 플라티늄 시트가 제공되고, 부착 공정 전에 파이프 형상으로 만든다. 다른 양태에서, 플라티늄 시트가 제공되고, 부착 공정 후에 파이프 형상으로 만든다.
세라믹 물질
본 발명의 세라믹 물질은 금속 구성요소를 결합하는데 적합한 모든 세라믹일 수 있다. 세라믹 물질은 내화성 산화물, 예컨대 ZrO2, SiO2, CaO, MgO, Al2O3, 다른 내화성 산화물, 및/또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "세라믹(ceramic)" 또는 "세라믹 물질(ceramic material)"은 비-고화 세라믹 물질인, 예컨대 세라믹 구성요소의 슬러리 또는 혼합물을 의미하는 것으로, 특히 특정되지 않는 한 건조(fired), 강화(hardended), 발화(fired), 또는 고화(solidified)된 세라믹 물질을 의미하는 것은 아니다. 세라믹 물질은 다양한 조성물, 입자 크기, 및 상(phase)으로 된 개별 또는 다수 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 또 세라믹 물질은 첨가제 및/또는 소결조제(sintering aids)를 포함할 수도 있다. 일 양태에서, 세라믹 물질은 유변(rheological) 특성, 예컨대 세라믹 물질의 점도를 제어 및/또는 조절하도록 적어도 하나의 첨가제를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 세라믹 물질은 종래의 유리 성형 및/또는 운반 시스템과 호환될 수 있다. 다양한 양태에서, 세라믹 물질은 유리 성형 및/또는 운반 시스템에서의 일반적인 온도인 예컨대 최대 약 1,600, 1,650, 또는 1,700 ℃ 또는 이상을 견딜 수 있다. 세라믹 물질은 상업적으로 이용가능하며, 당업계에서 기술을 가진 자는 특정 제품 및/또는 응용에서 사용하는 적절한 세라믹 물질을 용이하게 선택할 수 있다.
세라믹 물질의 응용
본 발명의 세라믹 물질은 적절한 기술을 사용하여 부착되는 앵커 물질 및 금속 구성요소에 적용될 수 있다. 일 양태에서, 세라믹 물질은 이의 적어도 일부분이 앵커 물질의 적어도 일 부분을 통과해 흐르고, 둘레를 흐르고, 및/또는 넘쳐 흐를 수 있도록 적용된다. 다른 양태에서, 세라믹 물질은 부착된 앵커 물질의 적어도 일 부분이 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 삽입 또는 실질적으로 삽입되도록 적용된다. 세라믹 물질의 일 부분이 금속 구성요소의 적어도 일부분과 기계적으로 결합하는데 충분한 정도로 하나 이상의 앵커 물질이 삽입되는 경우라면, 앵커 물질이 세라믹 물질에 완전히 삽입될 필요는 없다. 일 양태에서, 적어도 하나의 앵커 물질은 세라믹 물질에 완전히 삽입된다. 다른 양태에서, 적어도 하나의 앵커 물질은 세라믹 물질에 실질적으로 삽입되어, 앵커 물질이 세라믹 물질과 연동되도록 한다. 다른 양태에서, 금속 메시 앵커 물질은 세라믹 물질로 채워진 메시 틈의 적어도 일 부분을 갖는다. 또 다른 양태에서, 다수의 금속 입자의 적어도 일 부분은 세라믹 물질의 적어도 일 부분으로 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다.
세라믹 물질의 유변(rheological) 특성은 첨가제로 제어 및/또는 조절되어, 세라믹 물질의 적어도 일 부분이 앵커 물질의 적어도 일 부분을 통과해 흐르고, 둘레에 흐르고, 및/또는 넘쳐 흐를 수 있다. 상기 방식으로 적용된 세라믹 물질은 고화 또는 강화를 가능하게 하여, 앵커 물질/금속 구성요소 조합 및 세라믹 물질 사이에 기계적인 결합이 형성되도록 한다.
일 양태에서, 세라믹 물질은 주조(cast)된다. 세라믹 물질은 예컨대, 유리 운반 시스템 내의 조립 전 또는 조립 후에 부착된 금속 구성요소/앵커 물질의 적어도 일부분 위에서 주조된다. 일 양태에서, 파이프 둘레에 세라믹 물질을 주조하기 전에, 부착된 금속 구성요소/앵커 물질을 유리 운반 파이프 형상으로 만들고, 종래의 유리 운반 시스템의 내화성 밀봉체(enclosure) 안에 위치시킨다.
하나의 또는 다수의 세라믹 물질을 부착된 금속 구성요소/앵커 물질에 적용할 수 있다. 일 양태에서, 단일 세라믹 물질을 부착된 구성요소 위 또는 둘레에 주조할 수 있다. 다른 양태에서, 다양한 조성물로 이루어진 다수의 세라믹 물질을 부착된 구성요소 위 또는 둘레에 주조할 수 있다. 세라믹 물질은 부착된 앵커 물질을 포함하는 금속 구성요소 표면의 일부분, 또는 부착된 앵커 물질을 포함하는 금속 구성요소의 표면 전체에 적용될 수 있다. 다른 다양한 양태에서, 세라믹 물질은 스프레이 기술, 에컨대 프레임 스프레이 기술 또는 플라스마 스프레이 기술을 사용하여 적용될 수 있다.
세라믹 물질을 의도된 응용에 적합한 정량 및/또는 두께로 적용할 수 있다. 유리 성형 시스템에서 사용되는 경우, 다양한 양태에서 세라믹 물질은 약 0.05 인치 내지 약 0.5 인치 또는 그 이상의 두께, 예컨대 약 0.05, 0.10, 0.125, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 또는 0.5 인치의 두께에 적용될 수 있다. 일 양태에서, 세라믹 물질은 약 0.125 인치 두께에 적용된다. 세라믹 물질에서의 응용 기술은 공지되어 있으며, 당업계에 기술을 가진 자는 본 발명의 세라믹 물질에 적절한 응용 기술을 용이하게 선택할 수 있다.
응용 후에, 세라믹 물질은 고화(solidified)될 수 있다. 일 양태에서 상기 고화는 추가적인 단계 없이 세라믹 물질을 건조, 강화, 및/또는 경화하는 것을 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 고화는 적용된 세라믹 물질을 가열 및/또는 발화하는 것을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 적용된 세라믹 물질은 의도된 응용에 충분한 생소지 강도(green body strength)를 가질 수 있다. 일 양태에서, 주조 세라믹 제품은 발화하기 전에 약 10 내지 약 48 시간 동안 건조될 수 있다. 추가적인 다양한 양태에서, 세라믹 제품은 이후 가열로(furnace)에서 유리 성형 시스템에 대한 평균 가열 스케줄에 맞추어 발화될 수 있다.
산소 불투과성 차단
본 발명에 따라 금속 구성요소, 앵커 물질, 및 세라믹 물질을 갖는 제품은 산소 불투과성 차단층을 포함하는 코팅을 추가로 포함할 수 있다. 산소 불투과성 차단층은 유리 운반 시스템 구성요소인, 예컨대 운반 파이프가 고온에서의 산화를 감소 및/또는 방지할 수 있다. 산소 불투과성 차단층은 결합된 제품의 외부 표면의 일부분 또는 결합된 제품의 전체 표면을 코팅할 수 있다.
산소 불투과성 차단층은 차단층을 제공하는데 적합한 모든 물질을 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 차단층은 유리 및/또는 유리 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 산소 불투과성 차단층의 두께는 차단층 조성물 및 의도된 응용에 따라 다양할 수 있다.
산화의 강도 및 제한을 개선하기 위하여, 적어도 하나의 산소 불투과성 차단층을 갖는 제품은 차단 물질 및/도는 세라믹 물질 중 하나로 이루어진 추가 층을 추가적으로 포함할 수 있다. 일 양태에서, 제품은 산소 불투과성 차단층 및 세라믹 물질로 이루어진 다수의 교번층(alternating layers), 예컨대 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상의 층을 포함한다. 특정 양태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 앵커 물질(34)이 금속 구성요소(20)에 부착되고, 이에 세라믹 물질의 제 1층(40)이 적용되며, 이후 교대로된 4개의 추가층이 적용된다(2개는 각각 세라믹 층(40), 및 유리를 포함하는 산소 불투과성 차단층(50)임). 도 2에 나타난 특정 양태는 금속 구성요소, 앵커 물질, 세라믹 및 산소 불투과성 차단층을 제한하고자 의도된 것은 아니며, 물질은 예컨대 조성물, 형상, 및 응용 방법에 있어 다양할 수 있다.
본 발명의 일부 양태가 수반된 도면 및 상세한 설명에 나타나 있다. 그러나, 본 발명이 개시된 양태에 한정되는 것은 아니며, 앞에서 기술한 내용 및 하기의 청구항에서 한정된 내용처럼 본 발명 사상을 벗어나지 않은 상태에서 다양한 배열, 변형 및 대체가 가능함을 이해하여야 한다.
첨부한 도면은 본 명세서에 삽입되고, 그 일부를 구성하여 본 발명의 특정 측면를 기술하고 있으며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 제한 없이 설명하는데 도움을 준다. 동일 번호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1A 및 1B는 앵커 물질(anchor material)이 첨가된 금속 구성요소에 결합된 세라믹 물질을 나타낸다. 도 1A는 본 발명의 다양한 양태에 따른 다수의 금속 입자의 용도를 나타낸다. 도 1B는 본 발명의 다양한 양태에 따른 금속 메시(metal mesh)의 용도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다양한 양태에 따른, 세라믹 층 및 산소 불투과성 차단 층이 교대로 코팅된 플라티늄 유리 운반 파이프의 횡-단면도이다.
본 발명의 원리를 추가로 설명하고자 하기의 실시예를 제시하여, 당업계에서 일반적인 기술을 가진 자가 본 명세서에서 청구하고 있는 방법 및 제품, 장치의 원리를 완전히 이해할 수 있도록 하였다. 이는 순전히 본 발명을 예시하고자 의도된 것으로, 본 발명자가 발명으로 간주한 것의 범위를 한정하고자 함은 아니다. 숫자(예컨대, 양, 온도 등)과 관련하여 정확성을 부여하고자 노력하였다; 그러나 오차 및 편차를 고려하여야 한다. 달리 제시되지 않는 한, 온도는 ℃ 또는 주변 온도이며, 압력은 대기압 또는 그 부근이다. 생산물의 품질 및 성능을 극대화하는데, 수많은 공정 조건의 변형 및 조합이 존재한다. 오직 합리적이고 표준적인 실험만이 제조 조건을 극대화하는데 요구될 것이다.
실시예 1- 플라티늄 메시를 플라티늄 판에 부착
제 1 실시예에서, 0.008 인치의 공칭 와이어 직경을 갖는 플라티늄/로듐(90/10 중량%) 합금(20) 메시 스크린을 플라티늄 판(plate)에 부착하였다. 메시 단편을 플라티늄 실험 판과 대략적으로 동일한 크기로 절단하여, 플라티늄 판의 상부에 위치시켰다. 이후 메시/판 조합을 1,650℃의 가열로에서 10시간 동안 가열하여 메시가 판에 융합되도록 하였다.
실시예 2- 결합된 실험 제품의 제조
제 2 실시예에서는, 실시예 1에서 제조된 플라티늄 메시/판 조성물 및 세라믹 물질을 포함하는 실험 제품을 제조하였다. 실시예 1에서 제조된 플라티늄 메시/판 조성물을 작은 직사각형 박스에 위치시켜 메시가 상부 위에 있도록 하였다. ZrO2 세라믹을 상기 박스 및 메시/판 조성물의 상부에 주조하여 0.5 인치의 두께를 갖도록 하였다. 그 생성 조합을 약 1,650℃에서 건조 및 소결하였다.
실시예 3- 결합된 제품의 처짐 저항
제 3 실시예에서는, 실험 제품의 처짐 저항(sag resistance)을 측정하였다. 실시예 2에서 제조된 플라티늄/ZrO2 결합된 제품, 및 앵커 물질 또는 세라믹 물질로 커버되지 않은 독립(free-standing) 플라티늄 판을 1,450℃ 가열로 안의 2개의 지지 블록 팔(arm of support block)을 따라 위치시켰다. 24시간 내에, 독립 플라티늄 판은 쳐짐이 발생하여, 지지 블록의 곡선 형상이 나타났다. 반대로, 플라티늄/ZrO2 결합된 제품은 유사한 조건하에서 적어도 60 시간을 버텨 쳐짐이 발생하지 않았다. 상기 실시예는 본 발명의 방법을 사용하면 강도 및 쳐짐 저항성이 증가함을 보여주는 것이다.
본 명세서 전체에는 다양한 간행물이 참조되어 있다. 본 명세서에 개시된 조성물, 제품, 장치, 및 방법을 보다 완전히 설명하고자, 상기 간행물의 내용은 전체로서 본 명세서에 참조문헌으로 삽입된다.
본 명세서에 기술된 조성물, 제품, 장치, 및 방법에 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 본 명세서에 기술된 조성물, 제품, 장치, 및 방법의 다른 양태는 본 명세서에 개시된 조성물, 제품, 장치, 및 방법에 관한 상세한 설명 및 실시를 참조하면 자명할 것이다. 상기 상세한 설명 및 실시예는 예시적인 것으로 의도된 것이다.

Claims (18)

  1. a) 0.003인치 내지 0.060인치의 입자 크기를 가지는 다수의 금속 입자를 포함하는 앵커 물질(anchor material)을 금속 구성요소(metal component)의 일 표면의 적어도 제 1 부분에 부착하는 단계, 여기서 상기 금속 구성요소는 귀금속, 플라티늄족 금속, 또는 이들의 조합을 포함함; 및
    b) 세라믹 물질을 상기 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 적용하는 단계로, 상기 적용을 통해 상기 세라믹 물질이 고화된 후, 상기 앵커 물질이 상기 세라믹 물질의 적어도 일 부분에 실질적으로 삽입되어(embedded), 상기 금속 구성요소 및 상기 세라믹 물질이 상기 앵커 물질을 통해 기계적 결합을 형성하도록 하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 구성요소는 유리 성형 또는 운반 시스템의 유리 공급 파이프의 금속 부분인 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 앵커 물질은 실질적으로 균일한 방식(uniform manner)으로 상기 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 분산된 다수의 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 부착하는 단계는 다음을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법:
    a) 상기 앵커 물질을 상기 금속 구성요소의 일 표면의 적어도 일 부분에 접촉시키는 단계; 및
    b) 상기 접촉된 금속 구성요소 및 앵커 물질을 상기 앵커 물질의 적어도 일 부분이 상기 금속 구성요소에 충분히 융합할 수 있는 시간 및 온도에서 가열하는 단계.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가열하는 단계는 적어도 1,300℃에서 1 내지 24 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 부착하는 단계 후 및 상기 적용하는 단계 전에 상기 금속 구성요소를 원하는 형상으로 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 물질을 적어도 0.10 인치 두께에 적용하는 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 세라믹 물질을 다수의 층으로 코팅하는 것을 추가로 포함하며, 상기 층은 산소 불투과성 차단층, 유리, 세라믹 물질, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 금속 구성요소를 세라믹 물질에 기계적으로 결합하는 방법.
  11. 삭제
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