KR20070108397A

KR20070108397A - 강화 백금제 중공관과 백금제 플랜지의 기밀 접합 방법

Info

Publication number: KR20070108397A
Application number: KR1020077020582A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 하마시마; 미치토 사사키
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-11-09
Also published as: WO2006095522A1; TW200641287A; KR101243392B1; US7819303B2; JPWO2006095522A1; CN100538144C; US7905386B2; EP1862716A1; EP1862716A4; TWI355467B; US20080006610A1; EP1862716B1; US20110005631A1; JP4872909B2; CN101133275A

Abstract

플랜지의 접합에 의한 강화 백금제 중공관의 기계적 강도 저하가 방지된, 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 신규 기밀 접합 방법을 제공한다.

백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금제 중공관 외주 상에 백금 또는 백금 합금제의 플랜지를 기밀 접합시키는 방법으로서, 상기 중공관 외주 상에 백금 또는 백금 합금제의 링을 열 팽창 결합시키고, 상기 링이 열 팽창 결합된 상기 중공관을 1150 ∼ 1450℃ 에서 1 ∼ 10 시간 가열 처리하여, 상기 링의 외주 상에 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 용접시키는 것을 특징으로 하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법이다.

플랜지, 접합

Description

강화 백금제 중공관과 백금제 플랜지의 기밀 접합 방법{METHOD FOR AIRTIGHTLY JOINING REINFORCED PLATINUM HOLLOW TUBE WITH PLATINUM FLANGE}

본 발명은 백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금제 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 기밀 접합시키는 방법 및 그 방법을 이용하여 제조되는 플랜지 장착 중공관, 그리고 이것을 이용한 감압 탈포 장치에 관한 것이다.

용융 유리 제조 장치에 있어서, 감압 탈포 장치의 상승 관 또는 하강 관과 같은 용융 유리의 도관으로서, 백금제, 또는 백금 - 금, 또는 백금 - 로듐과 같은 백금 합금제의 중공관이 사용되고 있다 (특허 문헌 1 참조). 온도 1100 ∼ 1500℃ 의 용융 유리가 통과하는 도관에 백금 또는 백금 합금제의 중공관이 사용되는 것은 고융점의 금속 재료인 것도 이유이지만, 용융 유리에 대한 고온 반응성이 낮고, 용융 유리와의 반응에 의한 불균질화를 발생시키지 않고, 고온에서의 강도를 어느 정도 확보할 수 있기 때문이다. 다만, 백금 및 백금 합금은 고가의 재료이기 때문에, 중공관의 두께는 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다. 상기 백금 및 백금 합금의 우수한 특성과 기계적 강도를 양립하는 재료로서, 백금 또는 백 금 합금에 Al₂O₃, ZrO₂, Y₂0₃ 와 같은 금속 산화물 입자를 분산시켜 이루어지는 강화 백금이 중공관의 구성 재료로서 사용되기 시작하고 있다. 강화 백금에서는, 백금 또는 백금 합금에 분산시킨 금속 산화물 입자가 전이나 입계의 이동을 방해하는 효과를 발생시키고, 이로 인해 기계적 강도가 높아져 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제2817168호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

강화 백금의 사용에 의해 용융 유리의 도관 구조 설계의 자유도가 현격히 커졌다. 예를 들어, 감압 탈포 장치의 상승 관 및 하강 관에서는, 종래의 백금 또는 백금 합금제인 것에서는 그 자체가 강도를 담당하는 구조 재료로서 설계된 경우, 3㎜ 를 초과하는 두께가 필요해진다. 이 때문에, 특히 대형 장치에 있어서는 귀금속인 백금 또는 백금 합금의 사용량을 억제하기 위해서, 내화성 전주 (電鑄) 벽돌 등의 내화물제인 로재를 구조 재료로서, 백금 또는 백금 합금은 그 피복재로서 사용하고 있었다. 그러나, 전연성이 없고, 가공이 곤란한 내화제 로재를 구조 재료로 하는 한, 도관 구조 설계에 있어서 형상 자유도가 대폭 제한되었던 것은 말할 필요도 없다. 한편, 강화 백금제의 상승 관 및 하강 관에서는, 그 자체를 구조 재료로 했을 경우 1.5㎜ 이하의 두께로 충분한 내구성이 얻어지기 때문에, 내화물제의 로재는 불필요해지는 결과, 도관 구조 설계에 있어서의 형상 자유도가 확대된다.

용융 유리 제조 장치에 있어서는, 용융 유리의 도관과 용융 유리 제조 장치의 다른 구성 요소를 기밀 접합시킬 필요가 있다. 특히, 감압 탈포 장치의 상승 관 또는 하강 관과 감압 하우징의 접합과 같이, 용융 유리의 도관과 내부가 감압 상태로 유지되는 용융 유리 제조 장치의 구성 요소를 접합시킬 때에는, 기밀 접합인 것이 필요하다.

용융 유리 제조 장치의 다른 구성 요소와 기밀 접합시키기 위해, 백금 또는 백금 합금제의 중공관 외주에는 백금 또는 백금 합금제의 플랜지가 접합되어 있다. 중공관과 플랜지의 접합부는 기밀 접합되는 것이 필요하다. 또한, 감압 하우징과 같은, 내부가 감압 상태로 유지되는 구성 요소와 접합시킬 때에는, 플랜지의 감압 하우징측과 그 반대측에서 상당한 압력차가 존재한다. 감압 하우징 내부는 0.08atm (8.10kPa) ∼ 0.5atm (50.65kPa) 으로 유지된다. 한편, 감압 하우징 외부는 평상압이다. 플랜지에는 이 압력차가 더해지게 된다. 이 압력차를 견디는 데에 충분한 기계적 강도를 갖는 것이 필요하다. 이 때문에, 백금 또는 백금 합금제 플랜지는 백금 또는 백금 합금제의 중공관 외주에 용접되어 있다.

그러나, 중공관을 구성하는 재료로서 강화 백금을 사용한 경우, 중공관과 플랜지의 용접부에 있어서의 기계적 강도의 저하가 문제가 된다. 즉, 플랜지를 용접할 때, 중공관 외주부는 부분적으로 강화 백금의 용융 온도 이상으로 가열된다. 백금 또는 백금 합금 중에 분산된 금속 산화물은, 입자경이 ㎛ 단위 이하의 미세한 것이기 때문에, 상기와 같은 가열을 하였을 때에 입자끼리가 서로 응집되어 현격히 입자수가 감소될 우려가 있다. 또한, 금속 산화물의 일부는 가열시에 증발하여 백금 또는 백금 합금으로부터 소실되는 경우도 있다. 이 결과, 금속 산화물의 분산에 의한 효과, 즉, 전이나 입계의 이동을 방해하는 효과가 감소된다. 이로 인해, 용접부의 기계적 강도가 저하되어 강화 백금 본래의 기계적 강도를 얻을 수 없게 된다. 상기한 바와 같이, 강화 백금제의 도관은 종래의 백금 또는 백금 합금제의 도관과는 달리, 그 자체가 구조 재료이기 때문에, 기계적 강도가 저하되면, 플랜지에 가해지는 압력차에 의해 용접부에 균열이 생긴다는 문제가 있었다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 플랜지의 접합에 의한 강화 백금제 중공관의 기계적 강도 저하가 방지된 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 신규 기밀 접합 방법 및 그 방법을 이용하여 제조되는 플랜지 장착 중공관, 그리고 이것을 이용한 감압 탈포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금제 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제의 플랜지를 기밀 접합시키는 방법으로서,

상기 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제의 링을 열 팽창 결합시키고,

상기 링이 열 팽창 결합된 상기 중공관을 1150 ∼ 1450℃ 에서 1 ∼ 10 시간 가열 처리하고,

상기 링의 외주에 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 용접시키는 것을 특징으로 하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법을 제공한다.

또한, 본 발명 방법에 있어서, 추가로, 상기 중공관과 그 중공관 외주에 열 팽창 결합된 상기 링의 접합 단부에 용착 (deposit) 용접을 실시하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명 방법에 있어서, 추가로, 상기 중공관과, 그 중공관 외주에 열 팽창 결합된 상기 링 사이의 부분을 진공 탈기시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 발명 방법을 이용하여 제조되는 플랜지 장착 중공관을 제공한다. 또, 본 발명은 그 플랜지 장착 중공관을 이용한 감압 탈포 장치를 제공한다.

발명의 효과

본 발명 방법에서는, 백금제 또는 백금 합금제의 플랜지를 강화 백금제 중공관에 직접 용접하는 것이 아니라, 그 중공관 외주에 열 팽창 결합된 백금 또는 백금 합금제의 링에 용접하므로, 플랜지의 접합에 의해 강화 백금제 중공관의 기계적 강도가 저하될 우려가 없다. 이 때문에, 중공관이 강화 백금 본래의 기계적 강도를 발휘한다. 백금 또는 백금 합금제의 링은 열 팽창 결합시킨 후, 가열 처리함으로써 중공관과의 계면이 부분적으로 일체화되고 있다. 이 때문에, 중공관과 링의 접합부는 충분한 접합 강도를 가지고, 또한 기밀성을 가지고 있다.

본 발명의 플랜지 장착 중공관은 강화 백금제 중공관이 본래의 기계적 강도를 발휘하기 때문에 기계적 강도가 우수하고, 또한 중공관과 플랜지의 접합부는 기계적 강도 및 기밀성이 우수하다. 이 때문에, 용융 유리 제조 장치에서 사용되는 용융 유리의 도관과 같은, 고온 환경하에서 사용되는 부재, 특히 기밀 접합이 필요한 지점에 사용되는 부재로서 바람직하다.

본 발명의 플랜지 장착 중공관을 이용한 감압 탈포 장치는, 중공관과 플랜지 사이에 링이 개재되어 있으므로, 양자의 접합부에 균열이 생길 우려가 저감되어 있다. 이 때문에, 감압 탈포 장치의 신뢰성이 우수하다.

도 1 은, 열 팽창 결합시킨 후의 강화 백금제 중공관 및 백금제의 링을 나타낸 부분 단면도이다.

도 2 는, 링의 외주에 백금제 플랜지를 용접시킨 후의 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.

도 3 은, 중공관과 링의 접합 단부에 용착 용접을 실시한 후의 구조체를 나타낸 부분 단면도이다.

도 4 는, 도 3 과 동일한 도면이다. 단, 도 4 의 구조체는 중공관과 링의 접합부를 진공 탈기시키기 위한 백금제 튜브를 가지고 있다.

※부호의 설명※

1 : 중공관

2 : 링

3, 3' : 구조체

4 : 플랜지

5 : 진공 탈기용 튜브

10 : 용접부

20 : 용착 용접

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명 방법에서는, 강화 백금제 중공관과 강화 백금이 아닌 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 직접 용접하여 접합시키는 것이 아니라, 백금 또는 백금 합금제 링을 통하여 양자를 접합시킨다. 또한, 본 명세서에 있어서, 강화 백금이란, 백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금을 의미한다. 금속 산화물은 Al₂O₃, ZrO₂ 또는 Y₂O₃ 로 대표되는 주기표 (IUPAC (1989) 에 의함) 에 있어서의 3 족, 4 족 또는 13 족의 금속 산화물이다. 또, 백금 합금의 구체예로는, 백금 - 금 합금, 백금 - 로듐 합금을 들 수 있다. 이하, 본 명세서에 있어서, 백금제로 기재한 경우, 백금제 및 백금 합금제의 양방을 의미한다.

본 발명 방법에서는, 우선 강화 백금제 중공관 외주에 백금제 링을 열 팽창 결합시킨다. 백금제 링의 열 팽창 결합은, 통상적인 순서로 실시할 수 있다. 즉, 강화 백금제 중공관의 외경보다, 상온시의 내경이 작은 백금제 링을 준비한다. 그 링을 가열하여, 그 내경이 중공관의 외경보다 커질 때까지 열팽창시킨 다. 이 상태에서 중공관을 링 내에 삽입한다. 링을 중공관 외주의 원하는 위치, 구체적으로는, 플랜지와의 접합부로 하는 위치에 배치시킨 상태에서, 그 링의 온도를 낮추어 수축시킴으로써 열 팽창 결합 조작이 완료된다.

열 팽창 결합시킨 백금제 링 치수는, 강화 백금제 중공관의 치수에 따라 적절하게 선택된다. 또한, 강화 백금제 중공관의 치수는 필요에 따라 적절하게 선택되는 것이지만, 구체적으로는, 예를 들어, 이하와 같다.

외경 : 50 ∼ 800㎜, 보다 바람직하게는 100 ∼ 600㎜

길이 : 200 ∼ 3000㎜, 보다 바람직하게는 400 ∼ 1500㎜

두께 : 0.4 ∼ 5㎜, 보다 바람직하게는 0.8 ∼ 4㎜

또한, 중공관의 단면 형상은 통상적으로 완전한 원이지만, 여기에 한정되지 않고, 타원이어도 되고, 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형이어도 된다. 다각형인 경우, 사각형 이상의 다각형이 바람직하고, 특히, 모퉁이 부분을 둥글게 한 형상인 것이 바람직하다.

단, 링의 내경은 중공관 외경을 D 로 했을 경우, 그 D 에 대해서 0.001D ∼ 0.004D 정도 작은 것이 바람직하다. 양자의 차이가 상기 범위이면, 열 팽창 결합 조작이 용이하고, 또한 열 팽창 결합시킨 후, 후술하는 고체상 확산에 의해, 중공관 외주 상에 플랜지가 충분히 고정된다. 양자의 차이는 보다 바람직하게는, 0.002D ∼ 0.003D 이다.

백금제의 링 두께 (t) 는 강화 백금제 중공관 두께보다 작은 것이 바람직하고, 0.3 ∼ 2㎜ 정도인 것이 바람직하다. 백금제의 링 두께가 상기 범위이면, 열 팽창 결합 조작이 용이하고, 강화 백금제 중공관과 백금제 플랜지의 접합부로서 충분한 기계적 강도를 가지고 있다. 또, 기밀하게 접합하는 것이 가능해진다. 백금제의 링은 그 외주에 백금제 플랜지를 용접시키기 위해, 그 용접을 실시하는 데 충분한 폭을 가질 필요가 있다. 단, 링의 폭이 너무 크면, 열 팽창 결합시켰을 때에 열 팽창 결합시키는 힘이 불균일해지기 쉽고, 링과 중공관 사이에 기포가 남기 쉽다. 이 때문에, 백금제의 링 폭 (w) 은, 15 ∼ 100㎜ 정도인 것이 바람직하다.

도 1 은, 열 팽창 결합시킨 후의 강화 백금제 중공관 (1) 및 백금제의 링 (2) 을 나타낸 부분 단면도이다. 본 발명 방법에서는, 도 1 에 나타나는 구조체 (3 ; 중공관 (1) 및 링 (2)) 를 1150 ∼ 1500℃ 에서 0.5 ∼ 10 시간 가열 처리한다. 이 가열 처리는 산소를 함유하는 분위기에서 실시하는 것이 바람직하고, 통상적으로는 대기 중에서 실시된다. 따라서, 가열 처리는 도 1 에 나타나는 구조체 (3) 를 가열로 내에 설치하고, 상기의 조건으로 가열함으로써 달성된다. 가열 처리는, 보다 바람직하게는 1200 ∼ 1450℃, 더욱 바람직하게는 1250 ∼ 1400℃ 에서 실시한다. 또, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 시간, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 4 시간 실시한다.

중공관 (1) 및 링 (2) 은 모두 백금 재료제이기 때문에, 가열 처리했을 때에 양자의 계면에서 고체상 확산이 일어나고, 확산 접합과 비슷한 효과가 생겨 양자가 부분적으로 일체화된다. 이로 인해, 중공관 (1) 과 링 (2) 은 기밀하고 또한 강고하게 접합된다. 상기 가열 처리 조건이면, 중공관 (1) 과 링 (2) 을 기밀 하고 또한 강고하게 접합시킬 수 있다.

본 발명 방법에서는, 중공관 (1) 과 링 (2) 의 밀착성을 높이기 위해, 가열 처리를 실시하기 전에, 링 (2) 의 상단부 부근 및 하단부 부근에 롤링 가공을 실시 해도 된다. 구체적으로는, 링 (2) 의 상단부 부근 및 하단부 부근, 즉, 중공관과 링의 접합 단부 부근에 금속제의 롤을 갖다대고 하중을 가하면서 링 (2) 의 외주 전주 (全周) 를 수차례 회전시킴으로써, 중공관 (1) 과 링 (2) 의 밀착성을 향상시킨다.

본 발명 방법에서는, 도 1 에 나타나는 구조체 (3) 를 상기한 조건으로 가열 처리한 후, 백금제의 플랜지 (4) 를 링 (2) 의 외주에 용접 (10) 을 실시한다. 도 2 는, 링 (2) 의 외주에 백금제의 플랜지 (4) 를 용접시킨 후의 구조체 (3) 를 나타낸 부분 단면도이다. 링 (2) 의 외주에 플랜지 (4) 를 용접시킴으로써, 강화 백금제 중공관 (1) 과 백금제의 플랜지 (4) 가 백금제의 링 (2) 을 통하여 기밀하게 접합된다. 또한, 링 (2) 의 외주로의 플랜지 (4) 의 용접 (10) 은, 통상적인 강화 백금이 아닌 백금 재료끼리의 용접이기 때문에, 종래의 백금제 중공관과 백금제 플랜지의 용접과 동일한 순서 및 조건으로 실시할 수 있다.

플랜지 (4) 의 형상은, 링 (2) 의 외주에 용접 가능하고, 또한 중공관 (1) 과 용융 유리 제조 장치의 다른 구성 요소를 기밀 접합시킬 수 있는 것인 한 특별히 한정되지 않는다. 플랜지 (4) 의 형상으로는, 중심부에 구멍을 가지고, 전체 형상이 원판 형상을 한 도너츠 형상인 것이 일반적이지만, 플랜지 (4) 의 형상은 여기에 한정되지 않고 다른 형상이어도 된다. 예를 들어, 중심부에 구멍을 갖는다는 점에서는 공통되지만, 전체 형상이 타원형, 직사각형, 육각형, 팔각형 등 다른 형상인 것이어도 된다. 또한, 플랜지 (4) 의 치수는 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 플랜지 (4) 의 내경은 중공관 (1) 의 외경에 따라, 더욱 정확하게는 링 (2) 의 외경에 따라 임의로 선택할 수 있다. 또, 플랜지 (4) 의 외경은 플랜지 (4) 를 통하여 기밀 접합시키는 대상 (감압 하우징 등의 용융 유리 제조 장치의 구성 요소) 에 따라 임의로 선택할 수 있다. 플랜지 (4) 의 두께는 주로 강도와 비용면에서 0.5 ∼ 8㎜ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5㎜ 이다.

본 발명 방법에서는, 도 2 에 나타내는 상태로부터, 더욱 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합부의 기밀성을 높이기 위해, 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합 단부 (상하단) 에 용착 용접 (20) 을 실시해도 된다. 도 3 은, 그 접합부에 용착 용접 (20) 을 실시한 후의 구조체 (3) 를 나타낸 부분 단면도이다. 단, 용착 용접을 실시하는 경우, 모재인 중공관 (1) 을 구성하는 강화 백금으로, 현저한 결정 입자의 성장이 일어나지 않는 조건에서 실시할 필요가 있다.

본 발명 방법에서는, 도 3 에 나타나는 상태로부터, 더욱 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합부의 기밀성을 높이기 위해, 중공관 (1) 과 링 (2) 사이의 부분, 즉 양자의 접합부를 진공 탈기시켜도 된다. 도 4 는, 도 3 과 동일한 도면이다. 단, 도 4 의 구조체 (3') 는, 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합부를 진공 탈기시키기 위한 백금제 튜브 (5) 를 가지고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 그 튜브 (5) 는 링 (2) 을 관통하고 있고, 그 일단은 진공 펌프와 접속할 수 있도록 링 (2) 의 외주로부터 돌출되어 있다. 튜브 (5) 의 타단은 링 (2) 과 중공관 (1) 의 계면에 위치하고 있다. 또한, 튜브 (5) 는 열 팽창 결합을 실시하기 전에, 미리 링 (2) 과 일체 성형시키거나, 또는 미리 링 (2) 에 장착해 두는 것이 바람직하다.

도 4 에 나타내는 상태로부터, 튜브 (5) 를 진공 펌프에 접속시켜 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합부를 진공 탈기시킨다. 이로 인해, 중공관 (1) 과 링 (2) 사이에 잔존하고 있는 공기가 배출되고, 양자는 보다 기밀하게 접합된다. 중공관 (1) 과 링 (2) 의 접합부를 진공 탈기시키는 조건은 특별히 한정되지 않고, 중공관 (1) 의 직경, 링 (2) 의 지름, 두께 또는 폭과 같은 구조체 (3') 의 치수나, 열 팽창 결합시킬 때의 조건, 또는 용착 용접 (20) 의 정도 등에 따라 적절하게 선택한다. 구체적으로는, 예를 들어, 진공도 1 × 10^-2Pa 이하, 바람직하게는 1× 10^-3Pa ∼ 1 × 10^-5Pa (진공 펌프에 있어서의 판독) 에서 3O분 이상, 바람직하게는 6O분 ∼ 180분간 진공 탈기시킨다.

상기 순서에 의해 얻어지는 플랜지 장착 중공관도 본 발명에 의해 제공된다. 본 발명의 플랜지 장착 중공관은 용융 유리 제조 장치에서 사용되는 용융 유리의 도관과 같은, 고온 환경하에서 사용되는 부재, 특히 기밀 접합이 필요한 지점에 사용되는 부재로서 바람직하다.

본 발명의 플랜지 장착 중공관의 바람직한 용도로는, 감압 탈포 장치의 상승 관 및 하강 관을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 플랜지 장착 중공관은 유리 제 조 장치로부터 불순물을 제거하기 위해서 설치된 유출관, 렌즈, 프리즘 등의 광학 부품을 성형하는 경우에, 유리 제조 장치로부터 성형용 형으로 용융 유리를 유출시키기 위한 유출관 등으로서도 사용할 수 있다.

또한, 그 플랜지 장착 중공관을 이용한 감압 탈포 장치도 본 발명에 의해 제공된다. 감압 탈포 장치에 있어서, 플랜지 장착 중공관은 주로 상승 관 또는 하강 관의 용융 유리의 흡구로서 바람직하게 사용된다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니고, 용융 유리 도관끼리의 접합 부위에 본 발명의 플랜지 장착 중공관을 이용해도 된다.

특히, 감압 탈포 장치에 있어서, 플랜지 장착 중공관을 주로 상승 관 또는 하강 관 용융 유리의 흡구로 이용하는 경우, 중공관은 매우 고온의 용융 유리가 통과하기 때문에, 강화 백금과 같은 기계적 강도가 높은 재료가 필요해지는 반면, 플랜지는 가공의 용이성으로부터 강화 백금이 아닌 통상적인 백금 재료가 필요해진다. 본 발명의 플랜지 장착 중공관은 용접하는 것이 곤란한 상이한 2 개의 백금 재료를, 서로 용접시키지 않고, 또한 기밀하게 접합할 수 있다는 점에서 우수하다. 또한, 감압 탈포 장치에 있어서는, 감압 탈포조 중에 진공으로 끌어들일 필요성으로부터, 백금의 접합도 기밀하게 실시할 필요가 있지만, 그러한 경우라 하더라도, 본 발명의 플랜지 장착 중공관은 충분한 기밀성을 가지고 있기 때문에 바람직하다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예)

본 실시예에서는, 본 발명 방법을 이용하여 감압 탈포 장치의 상승 관을 제작하였다.

강화 백금제 (백금 - 로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 에 ZrO₂ 입자를 0.16 질량％ 분산시킨 것) 의 중공관 (외경 (D) : 170.5㎜, 두께 : 1.5㎜) 의 외주에 백금 - 로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 제의 링 (내경 : 170.2㎜, 두께 (t) : 0.6㎜, 폭 (w) : 60㎜) 을 열 팽창 결합시켰다. 그 링에는 진공 탈기용의 백금제 튜브가 미리 장착되어 있다. 이어서, 중공관을 가열로에 넣고 135℃ 에서 5 시간 가열 처리하였다. 중공관을 가열로로부터 취출한 후, 링의 외주에 도너츠 형상의 백금 - 로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 의 플랜지 (외경 850㎜, 내경 172㎜, 두께 5㎜) 를 용접하였다. 그 후, 용접 재료로서 백금을 사용하여, 중공관과 링의 접합 단부 (상단 및 하단) 에 용착 용접을 실시하였다. 이어서, 진공 탈기용의 튜브에 진공 펌프 (로터리 펌프) 를 접속시키고, 중공관과 링의 접합부를 진공도 1 × 10^-3Pa (진공 펌프에 있어서의 판독) 에서 6O 분간 진공 탈기시키고 나서, 튜브를 절단하고 절단면을 밀봉하여 감압 탈포 장치의 상승 관을 얻었다.

상기의 순서로 얻어진 상승 관을 감압 탈포 장치에 설치하여, 감압 탈포 장치의 운전 조건을 재현하였다. 이 때의 조건은 구체적으로는 이하와 같다.

감압 하우징내 압력 : 300㎜Hg (40kPa)

상승 관 온도 : 1200 ∼ 1400℃ 사이에서 주기적으로 변화시켰다.

상기 조건하에서 500 시간 둔 후, 중공관과 플랜지의 접합부에 균열은 확인되지 않았다. 또, 진공도 정상적으로 유지되고 있었다.

(비교예)

강화 백금제 (백금 - 로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 에 ZrO₂ 입자를 0.16 질량％ 분산시킨 것) 의 중공관 (외경 (D) : 170.5㎜, 두께 : 1.5㎜) 의 외주에 도너츠 형상의 백금 - 로듐 합금 (백금 90 질량％, 로듐 10 질량％) 의 플랜지 (외경 850㎜, 내경 172㎜, 두께 5㎜) 을 용접시켜, 감압 탈포 장치의 상승 관을 얻었다.

상기의 순서로 얻어진 상승 관을 감압 탈포 장치에 설치하여, 감압 탈포 장치의 운전 조건을 재현하였다. 이때의 조건은 구체적으로는 이하와 같다.

감압 하우징내 압력 : 300㎜Hg (40kPa)

상기의 조건하에서 500 시간 둔 후, 중공관과 플랜지의 접합부에 균열이 확인되었다. 이 균열에 의해, 진공을 정상적으로 유지하는 것이 곤란하였다.

본 발명은, 백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금제 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제의 플랜지를 기밀 접합시키는 방법에 적용할 수 있고, 그 방법을 이용하여 제조되는 플랜지 장착 중공관은 유리 제조 장 치의 감압 탈포 장치 등에 바람직하다.

또한, 2005년 3월 8일에 출원된 일본 특허 출원 2005-64100호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims

백금 또는 백금 합금에 금속 산화물을 분산시켜 이루어지는 강화 백금제 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 기밀 접합시키는 방법으로서,

상기 중공관 외주에 백금 또는 백금 합금제의 링을 열 팽창 결합시키고,

상기 링이 열 팽창 결합된 상기 중공관을 1150 ∼ 1450℃ 에서 1 ∼ 10 시간 가열 처리하고,

상기 링의 외주에 백금 또는 백금 합금제 플랜지를 용접하는 것을 특징으로 하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항에 있어서,

추가로, 상기 중공관과, 그 중공관 외주에 열 팽창 결합된 상기 링의 접합 단부에 용착 (deposit) 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 2 항에 있어서,

추가로, 상기 중공관과, 그 중공관 외주에 열 팽창 결합된 상기 링 사이의 부분을 진공 탈기시키는 것을 특징으로 하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 산화물이 주기표의 3 족, 4 족 또는 13 족의 금속 산화물인 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중공관의 외경이 50 ∼ 800㎜, 길이가 200 ∼ 3000㎜ 인 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중공관의 외경을 D 로 했을 경우, 상기 링의 내경이 D 에 대해서 0.001D ∼ 0.004D 작은 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 두께 (t) 가 강화 백금제 중공관의 두께보다 작은 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 두께 (t) 가 0.3 ∼ 2㎜ 이고, 또한 상기 중공관의 두께가 0.4 ∼ 5㎜ 인 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링 폭 (w) 이 15 ∼ 100㎜ 인 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열 처리를 실시하기 전에, 링의 상단 부근 및 하단부 부근에 롤링 가공을 실시하는 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플랜지의 두께는 0.5 ∼ 8㎜ 인 강화 백금제 중공관과 백금 또는 백금 합금제 플랜지의 기밀 접합 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 제조되는 플랜지 장착 중공관.
제 12 항에 있어서,

상기 플랜지 장착 중공관은 감압 탈포 장치의 상승 관 및/또는 하강 관의 용융 유리의 흡입구로 사용되는 플랜지 장착 중공관.
제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 플랜지 장착 중공관을 사용한 감압 탈포 장치.