KR19980064725A - 광섬유 커넥터용 페룰 및 이의 제조방법 - Google Patents
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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:
XaMbAlc
(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
본 발명은 인접하는 단일 모드 광섬유를 연결하는데 사용되는 광섬유 커넥터(이후 광커넥터로 언급)용 페룰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같은 광섬유 커넥터는, 그 중심축을 따라 삽입, 고정된 광섬유를 가지는 광섬유 코드 110이 연결되는 플러그 100, 및 두 개의 상기 플러그를 커플링하여 정렬시키도록 적용되는 공동의 원통형 슬리브 120으로 구성된다. 전기 커넥터와 달리, 광섬유 커넥터는 특히 연결시킬 두 광섬유의 대향 말단을 정확하게 정렬시키는 것이 요구된다.
이러한 목적을 위하여, 연결될 두 개의 매우 얇은 광섬유의 리딩 말단 삽입용으로 적용되는 페룰 101이 널리 사용된다. 두 개의 상기 페룰 101을 서로 반대로 인접시킴으로써, 두 개의 광섬유를 연결시킨다. 보다 상세하게는, 이는 각각 그 안에 고정, 삽입된 광섬유의 리딩 말단을 가지는 두 개의 페룰 101 각각을 지시된 외부 직경에서 종결되는 두 개의 플러그 100에 확고히 동심원으로 고정되도록 하고, 두 개의 플러그 100을 그 대향 말단을 통하여 하나의 슬리브 120 내로 삽입시킨 다음, 페룰 101을 서로 반대로 인접시킴으로써 광섬유의 축을 정렬시키는 것으로 구성되는 방법에 기초한다.
상기한 바와 같이, 광섬유 커넥터용 페룰은, 광섬유의 대향 말단의 축선 간의 완벽한 일치를 위하여, 실질적으로 광섬유를 보유하는 미세한 페룰 삽입 홀의 내부 직경과 페룰의 외부 직경에 대한 매우 고도의 정확성을 보증할 것을 요하며, 나아가 미세 홀의 축선과 외부 직경의 축선 간의 일치를 보증할 것을 요한다.
종래의 페룰은 금속 물질 또는 세라믹 물질의 기계 작업 의하여 제조되어 왔기 때문에, 이는 대량 생산성, 즉 제조 비용에 있어 개선의 여지가 있다. 특히, 예컨대 부분적으로 안정화된 지르코니아(PSZ)와 같은 세라믹 물질은 분말 압출 또는 사출 성형에 의하여 1 차적으로 성형된 다음, 탈지, 소결, 및 기계적 작업과 같은 단계에 놓여지므로, 제조 과정이 길고, 제조 비용이 불가피하게 크며, 취약하고 단단한 물질은 치핑 및 그레인 크기에 있어 표면 폴리싱 마무리 처리의 의존과 같은 문제점을 수반한다. 비용 절감을 위하여, 탄소 섬유-강화 플라스틱 복합 물질을 사출 성형시키는 개념이 제안되어 왔다. 그러나, 페룰이 반복적으로 부착 및 탈착되는 광커넥터에의 적용에 대하여, 이러한 방법은 물질의 특성으로 인한 변형 및 품질 저하와 같은 문제점을 수반할 수 있다.
발명의 개요
상기한 문제점에 대하여, 본 발명은, 금속 성형 주조 방법 또는 성형 방법에 근거한 종래 기술과 유리 전이 영역을 나타내는 비결정성 합금의 조합에 의하여, 고도의 대량-생산성을 가지고 단일 과정으로 바람직한 형태의 매우 만족스러운 칫수 정확성의 페룰을 제공할 수 있으며, 폴리싱과 같은 기계 작업의 단계를 상당히 감소시키거나 생략할 수 있도록 하는 방법을 제공하며, 결과적으로 저비용의 바람직한 금속의 특성을 보이고, 매우 효율적으로 광 전달하며, 내구성, 강도, 내충격성 및 작업성에 있어 우수한 페룰을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 적어도 유리 전이 영역, 특히 온도 범위에 있어 30 K, 바람직하게는 60 K 미만의 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금으로 형성되며, 광섬유를 위치 내에 고정시키기 위한 삽입 홀을 함유하는 광섬유 커넥터용 페룰을 제공한다.
바람직한 양태에서, 광섬유 커넥터용 페룰은 일반식: XaMbAlc(여기서, X는 Zr 및 Hf로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, M은 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 나타내고, 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 부피 비로 비결정성 상을 함유하는 비결정성 합금으로 구성될 수 있다.
본 발명은 나아가 상기 광섬유 커넥터용 페룰의 제조방법을 제공한다.
방법 중 하나는, 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금, 바람직하게는 상기 일반식에 의하여 나타내어지는 비결정성 합금을 생산할 수 있는 합금 금속을 용융 및 보유하기 위한 용기를 제공하고, 예컨대 용기 상에 또는 그 밑에 금속 금형을 배치함으로써, 예를 들어 금속 금형의 문을 가지는 용기의 하부 또는 상부 내에 형성된 홀을 커플링시키는 것을 목적으로 하는 산물 형상의 공동을 가지는 금속 금형을 제공하고, 용융 합금 상에 압력을 가함으로써 지시된 양의 용융액이 용기의 상부 또는 하부 내의 홀을 통과하도록 하여, 금속 금형의 내부를 충진시키고, 10 K/초 미만의 냉각율로 금속 금형 내 용융액을 고체화함으로써, 실질적으로 비결정성 상으로 형성되는 산물을 제공하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
다른 방법은 상기 일반식으로 나타내어지는 합금으로 형성되는 비결정성 물질을 과냉각액 영역의 온도까지 가열하고, 생성되는 고온 비결정성 물질을 동일한 온도로 유지되는 용기 내로 삽입시키고, 목적 산물 형상의 공동을 가지는 금속 금형을 용기와 연결시키고, 지시된 양의 합금을 그 점성 유동에 의하여 과냉각 상태로 금속 금형 내로 넣어 페룰을 형성시키는 단계로 구성된다.
도 1은 종래의 광섬유 커넥터의 한 양태에 대한 대략적인 부분 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 페룰의 한 양태에 대한 대략적인 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 방법에 사용되는 장치에 대한 대략적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 페룰의 다른 양태에 대한 대략적인 확대 단면도이다.
본 발명의 목적, 특징 및 잇점들이 하기 도면 및 상세한 설명으로부터 명백하여질 것이다.
본 발명은, 비결정성 합금에 대한 조사 후, 유리 전이 특성을 보이는 합금을 성공적으로 밝히며, 그 물질의 특성을 입증한다. 상기 합금 중, 유리 전이 온도(Tg)와 결정화 온도 (Tx) 사이에 매우 큰 차이를 보이는 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al (TM: 전이 금속) 비결정성 합금은, 고-강도 및 고-내부식성을 나타내며, 30 K 미만의 매우 넓은 과냉각액 범위(유리 전이 범위), △Tx=Tx-Tg, 및 Zr-TM-Al 비결정성 합금의 경우 60 K 미만의 극히 넓은 과냉각액 범위를 가진다. 상기 온도 범위 내에서, 이들 비결정성 합금은 수십 MPa 미만의 저-응력에서도 점성 유동으로 인하여 매우 만족스러운 작업성을 나타낸다. 이들은 수십 K/s의 냉각율을 이용하는 주조 방법에 의하여서도 매우 용이하고 안정한 비결정성 벌크 물질의 제조를 허용하는 것을 특징으로 한다. 상기 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정성 합금은, 본원에 참고로 인용되는 1991, 7, 16 발행된 Masumoto et al의 미국 특허 제 5,032,196 호에 개시되어 있다. 이들 합금의 용도를 위한 연구 후, 발명자는 용융액으로부터의 금속 금형 주조 및 유리 전이 범위를 이용하는 점성 유동 성형 방법에 의하여, 이들 합금이 비결정성 물질을 생산하며, 금속 금형의 공동의 형상 및 크기의 매우 정확한 재생산을 허용하며, 기여 인자로서의 합금의 물리적 특성을 보유하면서 페룰을 광섬유 커넥터용으로 적합하게 됨을 확인하였다. 그 결과, 본 발명이 완성되었다.
본 발명에 사용되는 Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정성 합금은 합금의 조성 및 측정 방법에 따라 변화하기는 하나 매우 큰 범위의 △Tx를 가진다. Zr60Al15Co2.5Ni7.5Cu15합금(Tg: 652K 및 Tx: 768K)은 예를 들어 116 K와 같은 매우 광범위한 △Tx를 가진다. 이는 또한 공기 중에서 Tg의 고온 이하로 가열될 때에도 좀처럼 산화되지 않을 정도로 매우 만족스러운 내산화성을 제공한다. 실온으로부터 Tg에 근접하는 온도에서 상기 합금의 Vickers 경도(Hv)는 460(DPN)이며, 그 인장 강도는 1,600 MPa이며, 그 벤딩 강도는 3,000 MPa 이하이다. 실온으로부터 Tg에 근접하는 온도까지의 상기 합금의 열 팽창 계수 α는 1×10-5/K이며, 그 Young율은 91 GPa이며, 압축 상태에서 그 탄성 한계는 4 내지 5%를 초과한다. 더욱이, 이 합금의 인성은 Charpy 충격치가 6 내지 7 J/cm2의 범위 내일 정도로 높다. 이 합금은 상기한 바와 같이 고-강도 특성을 나타내면서, 그 유리 전이 온도 범위 이하로 가열되면, 유동 응력이 10 MPa에 근접하도록 감소된다. 따라서, 이 합금은 저-응력으로 매우 용이하게 작업되고, 그 형상이 복잡한 미세 부품 및 고도의 정밀 부품으로 제조됨을 특징으로 한다. 더욱이, 소위 유리(비결정성) 물질의 특성을 인하여, 이 합금은 매우 높은 평활성을 가지는 표면을 지닌 성형 (이형) 물품의 제조를 허용하며, 결정성 합금의 이형 중 표면 상에 슬립 밴드가 나타날 때 발생할 단계를 형성할 가능성이 실질적으로 없음을 특징으로 한다.
일반적으로, 비결정성 합금은 그 유리 전이 온도로 가열될 때 결정화하기 시작하며, 장시간 보유한다. 이와 대조적으로, 상기한 바와 같은 넓은 △Tx 범위를 가지는 본 합금은 안정한 비결정성 상이며, △Tx 범위 내 적절히 선택된 온도로 유지되면 약 2 시간 이하의 지속되는 시간 동안 결정 생성을 피한다. 따라서, 이 합금의 사용자는 표준 성형 과정 중 결정화의 발생에 대한 염려를 하지 않아도 된다.
본 발명의 합금은 그 용융 상태에서 고체 상태로의 변형 과정 동안 이러한 특성을 비가역적으로 나타낸다. 일반적으로, 비결정성 합금의 제조는 신속한 냉각을 필요로 한다. 이와 대조적으로, 본 발명의 합금은 약 10 K/s의 비율로 실행되는 냉각에 의하여, 용융 물질로부터 단일 비결정성 상의 벌크 물질의 용이한 제조를 허용한다. 이렇게 하여 형성되는 고체 벌크 물질 또한 매우 평활성 표면을 가진다. 이 합금은 금속 금형의 표면 상에서의 폴리싱 작업에 의하여 발생되는 1 미크론 정도의 스크래치조차도 정확히 반복되는 전달력을 가진다.
본 발명의 합금이 페룰용 물질로 채택되면, 생산된 페룰은 금속 금형의 표면 품질을 정확히 반복하므로, 페룰 생산을 위하여 사용되는 금속 금형은 페룰의 기대되는 표면 품질을 달성시키도록 조정된 표면을 가질 것만이 요구된다. 따라서, 종래의 금속 금형 주조 방법 또는 성형 방법에서, 합금은 금형의 표면 조도 및 크기를 조정하는 단계를 생략되거나 감소되도록 허용한다.
비교적 저-경도, 고-인장 강도, 고-벤딩 강도, 비교적 저-Young율, 고-탄성 한계, 고 내충격성, 표면의 평활성, 및 주조 또는 성형의 고도의 정확성을 포함하는 본 발명의 합금의 특성은 이 합금을 광섬유 커넥터용 페룰용 물질로서의 사용에 적절하도록 한다. 이들은 이 합금이 종래 기술에 의하여 다량 생산을 위하여 성형되는 것을 허용한다.
페룰용 합금을 채택함에 따른 잇점이 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
첫번째 이점은 고도의 정확성을 가지는 성형 물품의 다량 생산에 있다. 광섬유를 직접 보유하는 페룰의 삽입 홀의 직경은 광섬유의 직경에 가능한 한 근접할 것이 요구된다. 세라믹 물질을 사출, 탈지 및 소결함에 의하여 수득된 성형 물품은 페룰의 칫수 정확성 및 표면 품질을 충족시키지 못한다. 따라서, 기계가공용 크기로 성형 물품을 제조한 다음, 와이어 래핑에 의하여 내부 직경을 제조하고, 마지막으로 복잡한 폴리싱 처리에 의하여 외부 직경을 제조하는 것이 통상적이었다. 본 발명에서는, 주조 및 점성 유동 성형(유리 성형)에 있어 적절히 제조된 금속 금형의 사용이 마무리 폴리싱 또는 보충의 단순한 마감 처리를 요함이 없이 성형 물품의 다량 생산을 허용한다. 금속 금형은 미세 삽입 홀의 단면의 원형성 및 홀의 내부 표면의 마무리에 있어 만족스러운 성형 물품을 제조하는데 있어 매우 효율적이다. 유리 섬유의 정확한 고정을 보증할 목적으로 구 형상의 볼록 표면을 부여하기 위하여 페룰의 리딩 말단 상에서 일반적으로 수행되는 PC 폴리싱은 더 이상 필요하지 않다. 광섬유가 위치 내에 고정된 후, 최종 폴리싱을 수행하는 것으로 충분하다. 따라서, 금속 물질 및 세라믹 물질을 이용하는 장시간의 제조 방법이 상당히 단축될 수 있다. 페룰의 외부 직경, 및 페룰의 외부 직경의 축선과 페룰의 미세 삽입 홀의 축선과의 일치에 대하여서도 마찬가지이다.
두번째 잇점은 강도 및 인성과 같은 페룰의 기계적 특성에 있다. 광섬유 커넥터용 페룰은 자주 반복적으로 부착 및 탈착되므로, 그 리딩 말단에 인접하는 부분은 분해, 마모 또는 균열되지 않아야 한다. 상기 합금의 경도, 강도 및 인성은 상기 결점을 방지하기에 충분하다.
상기 특성을 지니는 비결정성 합금은 광섬유 커넥터의 슬리브 및 기타 부품용, 및 페룰 뿐 아니라 미세 기계용 정밀 부품용으로 유리하게 사용될 수 있다.
이제, 본 발명의 페룰은 하기에 그 도면을 참조로 기술될 것이다.
도 2는 본 발명의 페룰의 바람직한 한 양태를 나타낸다. 이 페룰 1은 축선 을 따라 직선으로 형성된 삽입 관통 홀 2, 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부 3, 피복된 광섬유 부위의 삽입을 위한 대-직경 부 5, 및 소-직경 부 3과 대-직경 부 5 사이에 삽입되어 있으며 소-직경 부 3으로부터 대-직경 부 5로 분기하는 테이퍼 직경 부 4를 가진다.
상기 페룰 1 내에, 관통 홀은 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부 3에 대해서는 1 mm 미만의 길이, 소-직경 부 3과 테이퍼 직경 부 4 전체에 대해서는 6 mm 미만의 길이를 가지는 것이 바람직하다.
광섬유 삽입을 위한 페룰의 소-직경 부의 길이 L1이 1 mm 미만이라면, 소-직경 부 3의 페룰의 외부 직경에의 일치가 용이하게 이루어지지 않을 것이며, 페룰의 말단 면의 인접에 의한 두 광섬유의 연결은 쉽게 손상될 것이다. 따라서, 길이 L1은 1 mm 이상이어야 한다.
광섬유의 페룰 1에의 부착은, 바람직하게는 페룰의 테이퍼 직경 부 4의 경사각 θ에 해당하는 각도로, 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부 3과 동일한 길이로, 리딩 말단부 내 피복된 광섬유의 피복을 제거하고, 피복된 광섬유의 리딩 말단부에 접착제를 가한 다음, 말단부를 페룰 1의 삽입 관통 홀 2 내로 삽입함으로써, 광섬유 상에 어떠한 파손을 가함이 없이 이루어질 수 있다. 더욱이, 광섬유를 페룰 내로 삽입하는 작업 자체가 안정화되고, 광섬유와 페룰 간의 접착 강도는 충분하다. 이러한 경우, 스트리핑된 피복된 광섬유를 단순히 페룰 1의 삽입 관통 홀 2 내로 삽입함으로써, 피복된 광섬유의 페룰 1 내 삽입을 위한 대-직경 부 5에 피복된 광섬유의 외부 직경보다 약간 큰 내부 직경이 제공될 때, 피복된 광섬유의 말단부에 가하여지는 접착제는, 광섬유 말단 삽입을 위한 소-직경 부 3과 피복된 광섬유 삽입을 위한 대-직경 부 5 사이의 테이퍼 직경 부 4의 위치로 인하여, 테이퍼 직경 부 4의 매질을 통하여 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부 3의 말단부까지 침투할 수 있게 된다. 그 결과, 광섬유 말단과 피복된 광섬유 말단 모두 현저한 강도를 가지고 페룰 1의 삽입 관통 홀 2에 부착된다. 상기한 바와 같이 광섬유가 결합된 페룰은, 임의로 광섬유의 말단과 함께 그 말단면에 PC 폴리싱이 가하여진 후, 도 1에 도시하는 바와 같은 플러그를 구비한 다음, 두 광섬유의 결합용으로 이용된다.
이제, 본 발명의 페룰의 제조 방법의 한 양태가 하기에 도 3을 참조로 하여 설명될 것이다.
도 3 에서, 도면 부호 11은 상기한 바와 같은 비결정성 합금을 제조할 수 있으며 제조된 용융 물질을 보유할 수 있는 합금 물질을 용융시키기 위한 용기를 나타낸다. 용기 11 아래에, 목적 산물 형상의 공동 24를 함께 형성하는 단편 금속 금형 21 및 22가 위치한다. 예컨대, 고-주파 유도 가열 및 저항 가열과 같은 임의의 공지 방법(비도시)이 용기 11을 가열시키는데 채택될 수 있다. 공동 24는 금속 금형 21과 22 및 코어 핀 23에 의하여 규정된다. 코어 핀 23은, 테이퍼 직경 부 23b을 매개로 소-직경 부 23a와 대-직경 부 23c의 상호 연결의 결과, 상기 페룰 1의 삽입 관통 홀 2 형상과 일치하는 형상을 가진다. 코어 핀 23의 소-직경 부 23a는 종래의 대응 부와 비교하여 짧은 길이를 가진다. 따라서, 코어 핀 23은 제조가 용이하고, 고-강도를 나타내며, 장기의 수명을 제공한다. 더욱이, 코어 핀은 고-강도를 가지므로, 공동 24는 고-성형 압력을 이용하고 고-밀도 및 고-칫수 정확성을 가지는 페룰을 생산할 수 있다.
페룰의 제조는, 용기 11의 바닥부 내에 형성된 가는 홀 12를 금속 금형 21 및 22에 의하여 정의되는 게이트 26과 연결시킨 다음, 불활성 기체를 매개로 용기 11 내 용융 물질 30 상에 압력을 가함으로써, 지시된 양의 용융 합금이 용기 바닥부 내 가는 홀 12로 들어가고, 금속 금형의 결합 부위 내 환상 런너 25를 통과하고, 공동 24를 충진시킨 다음, 용융 합금을 바람직하게는 10 K/s 미만의 냉각율로 고체화함에 의하여, 달성된다. 따라서, 실질적으로 비결정성 상으로 형성되는 합금 페룰이 수득된다.
상기 합금 주조 방법 이외에도, 압출 성형 또한 페룰의 제조에 유용하다. 상기 비결정성 합금은 큰 과냉각 영역 △Tx를 가지므로, 비결정성 합금 물질을 과냉각액 내 온도로 가열시키고, 뜨거운 물질을 동일한 온도로 유지되는 용기 내 삽입하고, 이 용기를 도 3에 도시된 바와 같은 목적 산물 형상의 공동 24를 가지는 금속 금형 21 및 22에 연결시키고, 과냉각액의 점성 유동에 의하여 지시된 양의 가열된 합금을 공동 내로 가압시키고, 합금을 성형시킴으로써, 페룰을 지시된 형상으로 수득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 페룰의 다른 양태를 예시한다. 본 양태에서, 그 안에 광섬유 말단 삽입용 소-직경 부 3a 및 소-직경 부 3a의 말단부 내 그 축선을 따라 형성된 테이퍼 직경 부 4a를 혼입시킨 페룰 1a, 및 그 축선을 따라 형성된 피복된 광섬유 부위 삽입을 위한 대-직경 부 5a를 가지는 플렌지 6이 함께 결합되어 있다. 보다 상세하게는, 이들은, 플렌지 6의 말단 내의 홀 부 7 내 테이퍼 직경 부 4a를 둘러싸는 페룰 1a의 말단부를 정밀 고정 또는 접착에 의하여 단단히 고정시킴에 의하여 결합되어 있다. 결과적으로, 페룰 1a의 소-직경 부 3a 및 플랜지 6의 대-직경 부 5a가 테이퍼 직경 부 4a에 의하여 상호연결되어 있는 삽입 홀 2a가 축선을 따라 형성된다. 상기한 바와 같이 페룰을 플랜지와 결합시키는 양태는 본 발명의 상기 잇점을 유도한다.
이제, 본 발명은 하기의 본 발명의 효과를 확인하는 실시예를 참조로 보다 상세히 기술될 것이다.
실시예 1
적절한 성분 금속을 용융시킴으로써, Zr60Al15Co2.5Ni7.5Cu15및 하기의 표에 나타낸 것을 포함하는 다양한 합금을 제조한다. 이들을 각각 석영 도가니 내에 위치시키고, 고-주파 유도 가열에 의하여 완전히 용융시킨다. 용융 물질을 2 kgf/cm2의 기체 압력 하에 도가니의 하부에 형성된 가는 홀을 통하여 원통형 공동을 가지는 직경 2 mm 및 길이 30 mm의 구리 금형 내로 주입하고, 실온에서 유지하여, 기계적 특성의 측정을 위한 원통형 표본을 수득한다. 이 측정의 결과를 표에 나타낸다.
| 사용된 합금 | 인장강도(MPa) | 벤딩강도(MPa) | α10-5/K(실온 Tg) | E(GPa) | 경도Hv | Tg(K) | Tx(K) |
| Zr67Cu33Zr65Al7.5Cu27.5Zr65Al7.5Ni10Cu17.5Zr60Al15Co2.5Ni7.5Cu15 | 1,8801,4501,4801,590 | 3,5202,7102,7702,970 | 0.80.80.91.0 | 99939291 | 540420430460 | 603622630652 | 669732736768 |
생산된 비결정성 합금 물질은 페룰용 물질로 채택된 부분적으로 안정화된 지르코니아의 규모(약 1,000 MPa)를 능가하는 벤딩 강도 규모, 대략 절반의 Young율 규모, 및 대략 3 분의 1의 경도 규모를 나타냄을 표로부터 명백히 알 수 있으며, 이는 이들 합금 물질이 페룰용 물질로서 필요한 특성을 지님을 나타내는 것이다.
실시예 2
도 3에 예시된 바와 같이 제작된 WC-기재 경질 금속 금형을 사용하여, 미리 적절한 성분 금속을 용융시킴으로써 제조된 Zr65Al10Ni10Cu15의 합금을 실시예 1의 방법에 따라 성형하여 페룰을 제조한다. 따라서 사용되는 금속 금형은 마감 작업 또는 폴리싱을 위한 후속 단계가 최소화되도록 페룰의 마감에 대하여 미리 설정된 크기를 가지며, 이 금속 형의 내부 표면은 거울 윤활성에 있어 모두 마무리된다. 광섬유용 삽입 관통 홀을 가지는 페룰의 말단 표면을 20 mm의 곡률 반경을 가지는 구형 볼록으로 성형하고, 거울같은 끝처리를 위해 폴리싱한다. 주조 후, 게이트와의 결합부를 정확한 절단에 의하여 제거한다.
결과적으로 수득되는 성형 물품은 전 면에 걸쳐서 거울 표면을 나타낸다. 페룰의 전체 길이는 10.5 mm이며, 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부의 길이(L1)는 4 mm이다. 페룰의 외부 직경, 광섬유 삽입을 위한 관통 홀의 내부 직경, 이들 두 직경의 동심성, 직경의 원형, 및 정확성이 특히 중요한 원통형은, 목적 칫수로부터 0.1 내지 0.5 μm의 허용 오차 범위 내인 것으로 발견되었다.
실시예 3
도 3에 예시되는 바와 같은 강철 금속 금형 및 금속 압출기를 연결하고, 실시예 2에 사용되는 것과 동일한 합금을 압출시킴으로써 페룰을 제조한다. 압출을 위하여, 주조에 의하여 개별적으로 제조된 동일 합금의 25 mm 직경 및 40 mm 길이의 비결정성 빌릿을 사용한다. 빌릿을 730 K로 예열시키고, 압출기의 용기 및 금속 금형의 유입부와 성형부를 유사하게 730 K로 예열시킨다. 뜨거운 빌릿을 압출기의 용기 내로 삽입시킨 다음, 금속 금형 내로 주입시킨다. 금속 금형을 냉각시킨다. 그리고 나서, 형성된 물품을 금형으로부터 제거시키고, 유입부를 제거시킨 다음, 조사한다. 성형 물품의 외관, 칫수 정확성, 표면 조도 등은 실시예 2에서 수득된 페룰의 것과 거의 동일한 것으로 발견된다.
본 발명에 따라, Zr-TM-Al 및 Hf-TM-Al 비결정성 합금과 같이 광범위한 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금을 이용하는 금속 금형 주조 방법 또는 성형 방법에 의하여, 상기한 바와 같이 광통신 커넥터에 요구되는 칫수 정확성 및 표면 품질을 만족시키는 페룰을 저-비용 및 생산성으로 제조할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 사용되는 비결정성 합금은 강도, 인성, 및 내부식성에 있어 우수하므로, 이러한 비결정성 합금으로부터 제조된 페룰은 마모, 변형, 치핑 또는 기타 유사 결점 없이 장기간의 이용을 견딘다.
특정 양태 및 실시예가 본원에 개시되어 있으나, 본 발명은 그 사상 또는 근본적인 특성에서 이탈됨이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다. 기술된 양태 및 실시예는 모든 면에 있어 예증적으로 간주되어야 하며, 제한적으로 간주되어서는 아니되며, 따라서, 전술한 명세서라기보다 청구항에 의하여 나타내어지는 본 발명의 범위 및 청구범위의 의미 및 이와 동등물의 범위 내에서의 변화는 본 발명에 포함되는 것으로 해석될 것이다.
Claims (8)
- 적어도 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금으로 성형되는, 광섬유를 소정 위치 내에 고정시키기 위한 삽입 홀이 제공된 광섬유 커넥터용 페룰.
- 제 1 항에 있어서, 유리 전이 영역이 30 K 미만의 온도 범위를 가지는 페룰.
- 제 1 항에 있어서, 유리 전이 영역이 60 K 미만의 온도 범위를 가지는 페룰.
- 제 1 항에 있어서, 하기의 일반식으로 표현되는 조성을 가지고, 비결정성 상을 적어도 50%의 부피율로 함유하는 비결정성 합금으로 성형되는 페룰:XaMbAlc(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.)
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 축선을 따라 광섬유 말단의 삽입을 위한 소-직경 부, 피복된 광섬유부의 삽입을 위한 대-직경 부, 및 상기 두 부분을 상호 연결시키는 테이퍼-직경 부가 제공되어 있는 페룰로서, 상기 소-직경 부는 1 mm 미만의 길이를 가지며, 상기 소-직경 부와 테이퍼-직경 부의 전체 길이는 6 mm 미만인 페룰.
- 유리 전이 영역을 가지는 비결정성 합금을 생산할 수 있는 합금 물질을 용융시키기 위한, 홀을 구비하고 상기 용융 합금 물질을 보유하는 용기를 제공하고;게이트 및 목적 산물 형상의 공동을 구비한 금속 금형을 제공하고;상기 용기 내에 형성된 홀을 상기 금속 금형의 게이트에 연결시키고;용기 내의 용융 물질 상에 압력을 가하여, 지시된 양의 용융 물질을 용기의 홀을 통하여 금속 금형 내로 투입함으로써, 상기 공동을 상기 용융 물질로 충진시키고;상기 금속 금형 내의 용융 물질을 10 K/s 미만의 냉각 속도로 고체화시켜, 실질적으로 비결정성 상으로 성형되는 산물을 수득하는 단계로 구성되는, 광섬유 커넥터용 페룰의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 합금 물질이, 하기의 일반식으로 표현되는 조성을 가지며 비결정성 상을 적어도 50%의 부피 비로 함유하는 비결정성 합금으로 성형되는 방법:XaMbAlc(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.)
- 하기의 일반식으로 표현되며, 비결정성 상을 적어도 50%의 부피 비로 함유하는 합금으로 형성되는 비결정성 물질을 과냉각액 영역 내에서의 온도로 가열시키고;생성되는 뜨거운 비결정성 물질을 동일 온도로 유지되는 용기 내로 삽입하고;목적 산물 형상의 공동을 구비한 금속 금형을 상기 용기에 연결시키고;압력 하에 과냉각액의 점성 유동에 의하여 지시된 양의 합금을 금속 금형 내로 투입시켜 페룰을 형성시키는 단계로 구성되는, 광섬유 커넥터용 페룰의 제조방법:XaMbAlc(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.)
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