KR102283586B1

KR102283586B1 - 칼코게나이드 잉곳 제조 방법

Info

Publication number: KR102283586B1
Application number: KR1020190174916A
Authority: KR
Inventors: 변태선; 조흥규; 이영민; 임용균; 김경한; 함성현
Original assignee: 주식회사 에이치엠오
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-30
Also published as: KR20210083424A

Abstract

칼코케나이드 잉곳을 제조하는 방법이 제공된다. 이는 Ge을 정제하는 단계와, 정제된 Ge, Sb, 및 Se를 칭량하는 단계와, Ge, Sb, 및 Se의 혼합물을 용융하여 합성하는 단계와, 합성물을 어닐링하는 단계를 포함한다. 용융하여 합성하는 단계는 락킹로에서 수행하며, 다단계의 가열을 통해 수행한다. 이렇게 제조된 잉곳은 프리폼으로 컷팅되어 몰딩 성형을 통해 적외선 광학 렌즈로 제조될 수 있다.

Description

칼코게나이드 잉곳 제조 방법{CHALCOGENIDE INGOT MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 칼코게나이드 유리 제조 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰딩 성형을 통해 렌즈로 제조되는 칼코게나이드 잉곳 제조 방법에 관한 것이다.

최근 CCTV 카메라, 체열진단기 등에 적외선 광학 렌즈의 이용이 증가하고 있다. 적외선 광학렌즈를 위한 기존의 일반적인 소재는 Ge, Si, ZnSe와 같은 결정질이다. 이를 통상 다이어몬드 터닝 머신과 같은 장비를 이용하여 절삭하여 원하는 치수를 가지는 열상 장비용 광학렌즈로 제조한다. 그러나 이러한 결정질 소재를 이용하고 그를 절삭하는 기존의 방식은 생산 효율이 낮고 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

근래에는 칼코게나이드계 소재를 합성하여 몰딩 성형을 통해 적외선 광학렌즈를 제조하는 방식이 이용되고 있다. 이와 같은 비정질 칼코게나이드계 소재를 합성하여 바람직한 기계적, 광학적 특성을 얻기 위해서는 새로운 합성 방법이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래의 문제를 감안한 것으로서, 경제적인 칼코게나이드 잉곳 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 칼코게나이드 잉곳 제조방법을 제공하며, Ge을 정제하는 단계; 정제된 Ge, Sb, 및 Se를 칭량하여 유리 용기에 수용하여 밀봉하는 단계; Ge, Sb, 및 Se의 혼합물을 용융하여 합성하는 단계; 및 합성물을 어닐링하는 단계;를 포함하며,
상기 용융하여 합성하는 단계는 밀봉된 상기 유리용기를 락킹로(rocking furnace)에 장입한 후 수행하며,
상기 용융하여 합성하는 단계는,

의 과정으로 다단계의 가열과 자연 냉각을 수행하여 진행하는 것이고,
상기 어닐링 단계는,

의 과정(상기 온도는 ℃임)으로 진행하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면, 경제적인 방식으로 칼코게나이드계 잉곳을 제조할 수 있는 방법이 제공된다. 락킹 로에서 다단계의 과정을 통해 양호한 품질의 칼코게나이드 유리가 합성될 수 있고, 이는 바람직하게 적외선 광학 렌즈로 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 칼코게나이드 잉곳 제조방법을 나타내는 공정 플로우이다.
도 2는 본 발명의 잉곳 제조방법으로 얻어진 잉곳을 이용하여 적외선 광학 렌즈를 제조하는 과정의 예시를 보여준다.
도 3은 본 발명의 칼코게나이드 유리 제조방법으로 제조된 적외선 광학렌즈용 잉곳에 대한 사진이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 칼코게나이드 유리 제조방법은 Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀을 용융 합성하는 방법이다. 상기 성분들을 유리 용기를 밀봉하고 락킹로(rocking furnace)에 장입한 후, 다단계의 가열 과정을 통해 용융 합성한다. 이어서, 합성물을 어닐링함으로써 몰딩 성형용의 칼코게나이드 잉곳이 얻어진다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 칼코게나이드 잉곳 제조방법을 설명한다.

이어, Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀를 유리 용기에 수용하여 밀봉한 후, 유리 용기를 락킹로에 장입하여 용융 합성 단계를 수행한다.

구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 먼저 Ge 정제(110)한다.

이어, Ge, Sb, 및 Se를 칭량하여, 유리 용기에 투입한다(120). 용기를 밀봉한 후 락킹로(rocking furnace)에 장입한다(130).

용융 합성 단계는 유리 용기를 락킹(rocking)하면서 다단계의 온도로 가열하여 수행한다. 이를테면, 아래 표 1와 같은 다단계 가열과 자연 냉각을 수행할 수 있다.

상기 용융하여 합성하는 단계는,

450 -> 800도	800도	800도 (수평)	800도 (수평->수직)	800도 (수직)	800 -> 580도	580도
3시간	12시간	20분	20분	1시간	2시간30분	20분

이어, 아래 표 2와 같은 조건으로 어닐링 단계(140)를 수행한다.

320도	320 -> 285도	285도
10분	10분	2시간

도 3은 본 발명의 비증류식 정제 과정을 포함하는 칼코게나이드 유리 제조방법으로 제조된 적외선 광학렌즈용 잉곳에 대한 사진이다.

참고적으로, 이상과 같이 제조된 칼코게나이드 잉곳을 준비(310)하여 아래와 같은 과정을 통해 적외선 광학 렌즈를 제조한다.

이어, 본 발명에서 제조된 잉곳을 컷팅하여 렌즈의 프리폼을 제조하는 단계(320)를 수행한다. 예를 들어 여기서 설명되는 렌즈는 5mm의 적외선 광학 렌즈일 수 있다. 목표하는 광학 렌즈의 치수에 알맞도록 잉곳을 컷팅한다.

이어 제조된 프리폼을 가열하는 단계(330)를 수행한다. 가열 단계(330)는 다단계의 가열 과정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 단계(330)는 285 내지 335℃의 제1가열과, 320 내지 350℃의 제2가열을 포함할 수 있다.

제1가열과 제2가열의 가열 온도 범위는 프리폼이 완전히 용융되지 않을 정도에서 형상의 성형이 가능한 상태가 되는 온도 범위이다. 가열은 예를 들어 적외선 램프를 이용할 수 있다.

계속하여 성형하는 단계(340)를 진행한다. 성형 단계(340)는 몰딩 성형 과정으로서, 제1프레싱과 제2프레싱을 포함할 수 있다.

성형 후에는 냉각하는 단계(350)를 수행한다. 냉각 단계(350)는 서냉과정인 제1 및 제2 냉각과 급냉과정인 제3냉각을 포함한다.

각 단계는 50 내지 60초 범위에서 수행하는 것일 수 있다. 또한 각 단계는 챔버 내 10ppm 미만의 산소농도에서 수행하는 것일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 경제적인 비용으로 고품질의 적외선 광학 렌즈를 제조할 수 있는 잉곳을 제공할 수 있다. 이렇게 칼코게나이드 유리를 합성하여 잉곳으로 제조한 후 그를 이용하여 몰딩 성형으로 렌즈를 제조한다. 따라서, 적외선 렌즈의 보급확대에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

Claims

Ge을 정제하는 단계;
정제된 Ge, Sb, 및 Se를 칭량하여 유리 용기에 수용하여 밀봉하는 단계;
Ge, Sb, 및 Se의 혼합물을 용융하여 합성하는 단계; 및
합성물을 어닐링하는 단계;를 포함하며,
상기 용융하여 합성하는 단계는 밀봉된 상기 유리용기를 락킹로(rocking furnace)에 장입한 후 수행하며,
상기 용융하여 합성하는 단계는,

의 과정으로 다단계의 가열과 자연 냉각을 수행하여 진행하는 것이고,
상기 어닐링 단계는,

의 과정(상기 온도는 ℃임)으로 진행하는 것인 칼코게나이드 잉곳 제조방법.
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