ZERODUR®
열 팽창
ZERODUR®의 CTE 공차
기본적으로 ZERODUR®의 평균 열 팽창 계수(CTE)는 0°C~50°C의 온도 범위 내에서 측정됩니다. 다섯 가지 팽창 등급은 다음과 같이 구분됩니다.
| CTE 등급표 | CTE (0°C; 50°C)* |
|---|---|
| ZERODUR® 팽창 등급 2 | 0 ± 0.100 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® 팽창 등급 1 | 0 ± 0.050 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® 팽창 등급 0 | 0 ± 0.020 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® 팽창 등급 0 스페셜 | 0 ± 0.010 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® 팽창 등급 0 익스트림 | 0 ± 0.007 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® 맞춤 제작 |
맞춤형 ± 0.020 ・ 10-6/K |
*CTE(0°C; 50°C)는 0°C~50°C의 온도에서 선형 평균 열 팽창 계수를 설명합니다.
최대 적용 온도는 600°C입니다.
요청 시, ZERODUR®는 맞춤형 온도 범위에서 사용 가능합니다.
SCHOTT는 고객의 개별 응용 분야에 최적화된 팽창 등급 0 또는 그 이상을 제공합니다.
CTE 균질성
균질성은 블랭크 전체에 걸쳐 균질하게 분포된 CTE 샘플을 측정하고, 측정된 최고 값과 최저 값 사이의 CTE 차이를 계산하여 평가됩니다.
선형 팽창의 균질성은 다음 중량 등급에서 보장할 수 있습니다.
CTE (0°C; 50°C) 균질성 공차
- 최대 18톤: < 0.03 ・ 10-6/K
- 최대 6톤: < 0.02 ・ 10-6/K
- 최대 0.3톤: < 0.01 ・ 10-6/K
측정된 CTE 균질성이 0.004 · 10-6/K인 1.5 m 직경 블랭크 내의 CTE 분포
ZERODUR® K20의 CTE 공차
ZERODUR®의 고온 버전인 ZERODUR® K20은 더 높은 적용 온도를 견디도록 최적화되었습니다.
ZERODUR® K20의 선형 열 팽창의 평균 계수
- CTE (20°C; 700°C): 2.4・10-6/K
- CTE (20°C; 300°C): 2.2・10-6/K
- CTE (0°C; 50°C): 1.6 ・ 10-6/K
최대 저용 온도는 850°C입니다.
내부 품질
주문을 받을 때 품질을 명시하지 않으면 ZERODUR®이 표준 품질로 공급됩니다. 내부 품질에 대한 개별 사양은 요청에 따라 이루어질 수 있습니다.
개재물
결함 수준은 낮지만, ZERODUR®에서 발견되는 주요 개재물은 기포입니다. ZERODUR® 부품을 검사하는 동안 직경 0.3mm이 넘는 모든 개재물을 고려합니다. 개재물이 구형 형태가 아닌 경우, 평균 직경은 길이 및 너비의 평균치로 보고합니다. ZERODUR®는 부품의 치수에 따라 정의된 6개의 다른 개재물 품질 레벨로 제공됩니다.
ZERODUR®의 개재물에 대한 품질 수준
100cm3당 평균 개재물 수:
| 표준 | 5.0 |
|---|---|
| 등급 4 | 5.0 |
| 등급 3 | 4.0 |
| 등급 2 | 3.0 |
| 등급 1 |
2.0 |
| 등급 0 |
1.0 |
ZERODUR® 부품의 다양한 직경 또는 대각선에 대한 개별 개재물의 최대 직경(mm):
| 임계 부피에서 | < 500mm | < 2,000mm | < 4,000mm |
|---|---|---|---|
| 표준 | 1.4 | 2.0 | 3.0 |
| 등급 4 | 1.2 | 1.8 | 2.5 |
| 등급 3 | 1.0 | 1.6 | 2.0 |
| 등급 2 | 0.8 | 1.5 | 1.8 |
| 등급 1 | 0.6 | 1.2 | 1.6 |
| 등급 0 | 0.4 | 1.0 | 1.5 |
| 미임계 부피에서 |
< 500mm | < 2,000mm | < 4,000mm |
|---|---|---|---|
| 표준 | 3.0 | 6.0 | 10.0 |
| 등급 4 | 2.0 | 5.0 | 8.0 |
| 등급 3 | 1.5 | 4.0 | 6.0 |
| 등급 2 | 1.0 | 3.0 | 6.0 |
| 등급 1 | 0.8 | 3.0 | 6.0 |
| 등급 0 | 0.6 | 3.0 | 6.0 |
요청 시 개별 사양.
벌크 응력
ZERODUR®의 체적 응력 복굴절은 검사 방향의 두께에 따라 경로 차이로 기록됩니다. 디스크의 경우, 모서리 직경의 5%에서 축 방향으로 측정됩니다. 직사각형 플레이트의 경우, 플레이트 표면에 수직인 긴 면의 중간에서 측정을 수행합니다.
ZERODUR®의 체적 응력 품질 수준
직경 또는 대각선으로 된 부품의 경우 체적 응력 복굴절[nm/cm]:
| < 500mm | < 2,000mm | < 4,000mm | |
|---|---|---|---|
| 표준 | 6 | 12 | 15 |
| 등급 4 | 4 | 10 | 12 |
맥리
체적 응력 복굴절 외에도 국부적인 맥리에 의해 유발된 응력 복굴절은 부품 직경의 함수로 분류됩니다.
직경 또는 대각선으로 된 부품의 경우 맥리[nm/striae]에 의해 유발되는 응력 복굴절:
| < 500mm | < 2,000mm | < 4,000mm | |
|---|---|---|---|
| 표준 | 60 | 60 | 60 |
| 등급 4 | 45 | 45 | 45 |
| 등급 3 | 30 | 30 | 30 |
| 등급 2 | 5 | 30 | 30 |
| 등급 1 | - | 5 | 30 |
가공
ZERODUR®는 고객의 기술 도면 및 사양에 따라 복잡한 형상으로 가공됩니다. 당사의 애플리케이션 및 공정 엔지니어는 제품의 설계 단계 중에 고객의 개별 적용에 맞는 ZERODUR® 특성을 최대한 활용할 수 있도록 지원합니다. 또한, 요청에 따라 유한 요소 모델링과 특수 품질 요구사항도 제공합니다.
5축 CNC 연삭기는 직경이 최대 4.25m인 ZERODUR® 부품을 정밀하게 제조할 수 있습니다. ZERODUR® 가공의 하이라이트는 엄격한 중량 요건을 가진 부품에 사용되는 포켓 높이 대비 리브 두께의 까다로운 종횡비를 연마한 가벼움에 있습니다.
당사는 단면 및 양면 연마를 통해 최대 500mm 치수의 다양한 표면 품질 등급을 제공합니다. 부품의 크기에 따라 나노미터 이하의 거칠기를 달성할 수 있습니다.
ZERODUR®는 코팅에 매우 좋은 기판 역할을 하므로 표준 알루미늄에서 300mm 미만의 부품에는 사용 가능한 복잡한 맞춤형 코팅에 이르기까지 여러 코팅이 가능합니다. 당사의 코팅 전문가들은 고객이 자신의 사양에 가장 적합한 코팅을 선택할 수 있도록 즉시 지원할 수 있습니다.
치수 및 형상에 관해 제안된 CNC 연삭 공차
| 치수 < 2,000 mm | 공차 [mm] | 더 엄격한 공차 [mm]* |
|---|---|---|
| 길이, 폭, 높이 |
± 0.3 | ± 0.1 |
| 직경 | ± 0.3 | ± 0.1 |
| 각도 | ± 5’ | ± 1’ |
| 평탄도** | 0.1 - 0.2 | 0.1 |
| 원통도** | 0.1 | 0.1 |
| 프로필** | 0.2 | 0.1 |
| 평행도** | 0.1 - 0.2 | 0.1 |
| 위치 ** | 0.1 | 0.1 |
| 동심도** | 0.1 | 0.1 |
| 런아웃** | 0.1 | 0.1 |
** ISO 1101 기준
| 치수 ≤ 4,000mm |
공차[mm] |
더 엄격한 공차[mm]* |
|---|---|---|
| 길이, 폭, 높이 | ± 0.4 |
± 0.2 |
| 직경 | ± 0.4 | ± 0.2 |
| 각도 | ± 5’ | ± 1’ |
| 평탄도** | 0.2 | 0.1 |
| 원통도** | 0.2 | 0.1 |
| 프로필** | 0.4 | 0.2 |
| 평행도** | 0.2 | 0.1 |
| 위치 ** | 0.2 | 0.1 |
| 동심도** | 0.2 | 0.1 |
| 런아웃** | 0.2 | 0.1 |
** ISO 1101 기준
물리적 특성
굽힘 응력 및 수명 계산
탁월한 열 특성과 정밀도에 있어서 ZERODUR®는 첨단 기술 분야에서 선택받는 소재입니다. 또한, 이러한 응용 분야에서 종종 망원경 미러 홀더와 같이 지속적인 기계적 부하 또는 로켓 발사 시 단기적 부하에 견디는 것이 요구됩니다.
ZERODUR®의 파손 응력을 정량화하기 위해 평가해야 할 핵심 요소는 표면 품질, 특히 마이크로 랙의 발생입니다. 일반적으로 10MPa 인장 응력 미만의 하중을 가할 때에는 ZERODUR®의 특수 파열 분석을 요구하지 않습니다.
SCHOTT는 지상 ZERODUR® 샘플의 파손 이벤트에 대한 포괄적인 데이터를 통해 30~100MPa의 장기적인(10년) 기계적 부하를 견딜 수 있다는 것을 보여주었습니다. 이는 이전에 예측한 것보다 훨씬 더 높습니다. SCHOTT는 세 가지 파라미터의 와이블(Weibull) 분포를 사용하여, 개별적인 장기간의 기계적 부하에서 ZERODUR® 수명에 대해 논의합니다.
일반적인 기계적 및 광학적 특성
| ZERODUR® | ZERODUR® K20 | |
|---|---|---|
| 20°C에서 열전도도 λ [W/(m・K)] | 1.46 | 1.63 |
| 20°C에서 열 확산도 지수 a [10-6m2/s] | 0.72 | - |
| 20°C에서 열 용량 cp [J/(g · K)] | 0.80 | 0.90 |
| 20°C에서 영률 E [GPa]-평균 값 | 90.3 | 84.7 |
| 포아송비(Poisson‘s ratio) | 0.24 | 0.25 |
| 밀도 ρ [g/cm3] | 2.53 | 2.53 |
| 누프 경도 HK 0.1/20(ISO9385) | 620 | 620 |
| 굴절률 nd | 1.5424 | - |
| 아베수 νd | 56.1 | - |
| 580nm/5mm 두께에서의 내부 투과율 Ti | 0.95 | - |
| 580nm/10mm 두께에서의 내부 투과율 Ti | 0.9 | - |
| λ=589.3nm[10-6MPa-1]에서의 응력 광학 계수 K | 3 | - |
| 20°C에서 전기저항 ρ [Ω · cm] | 2.6 · 1013 | - |
| Tk100 [°C], ρ에 대한 온도 = 108 [Ω · cm] | 178 | - |
화학적 특성
실온에서 대부분의 산, 알칼리, 염분, 염료 용액은 ZERODUR® 표면에 잔류 흔적을 남기지 않습니다. 이는 고온에서 농축된 황산뿐만 아니라 플루오르화수소산에 의해 에칭될 수 있습니다. 또한 운모, 샤모트, MgO 및 SiO2와 같은 건축 자재는 ZERODUR®과 눈에 띄게 반응하지 않습니다(최대 600°C, 5시간). 반면 에나멜은 표면이 파괴되어 560°C 이상에서 반응합니다.
소재에 대한 우수한 내화학성에 기반한, 거울과 같은 코팅은 재현 가능한 방식으로 제거할 수 있습니다. 연마된 표면은 최적화된 프로토콜로 간단하게 세척되고 다시 코팅됩니다.
일반적인 화학적 특성
| ZERODUR® | ZERODUR® K20 | |
|---|---|---|
| 가수분해 저항성 등급 (ISO 719) | HGB 1 | - |
| 내산성 등급 (ISO 8424) | 1.0 |
- |
| 내알칼리성 등급 (ISO 10629) | 1.0 | - |
| 내후성 | 등급 1 | - |
| 얼룩 저항성 | 등급 0 | - |
| 20°C에서 헬륨 투과성 [원자/(cm · s · bar)] | 1.6 · 106 | - |
| 100°C에서 헬륨 투과성 [원자/(cm · s · bar)] | 5.0 · 107 | - |
| 200°C에서 헬륨 투과성 [원자/(cm · s · bar)] | 7.2 · 108 | - |
Seong-won Kim
Sales Manager