Jurnal f the Krean Ceramic Sciety Vl., N. 1, pp. 65~69, 007. Crrsin f Refractry in Glass Melts fr Plasma Display Panel Substrate Ki-Dng Kim, Hyun-Su Jung, and Hy-Kwang Kim Department f Materials Science and Engineering, Kunsan Natinal University, Kunsan 57-701, Krea (Received Octber, 006; Accepted Nvember 8, 006) Plasma Display Panel»q üy e ½» Á x Á½zŸ w ù ywœw œw œ (006 10 ; 006 11 8 ) ABSTRACT Fr self-develped alkali-alkaline earth-silicate and cmmercial glass melts fr plasma display panel substrate, the crrsin behavir f fused casting refractry cnsisting f Al O -ZrO -SiO was examined at the temperature crrespnding t 10 dpa s f melt viscsity by static finger methde. The crrded refractry specimens shwed a typical cncave shape due t interfacial cnvectin f melts at their flux line. Hwever, the crrsin thickness by cmmercial glass melts was 6~10 times cmparing t that by the self-develped melts. Frm the view pint f the glass cmpsitin and the rle f alkaline earth in glass netwrk, it was discussed the effect f alkali/alkaline earth diffusin and temperature n the refractry crrsin. Key wrds : Plasma display panel substrate glasses, Refractry crrsin, Static finger methde, Flux line, Diffusin 1. PDP(plasma display panel)» w v w œw t xy w š{ (brightness) x w v» j š. PDP ü w t ywš x w» w»q t w x (strain pint), q, ƒ Ÿ n (transmittance) n p (ptical distrtin) š t k w, wš z œ w. w PDP»q w PDP»q e w, 1) w q xœ v p(flat)œ, p x (tin bath) š w p š w. ) v p œ q w» w š, v pœ w q p ü yw ³ ƒ š t sk ƒ Crrespnding authr : Ki-Dng Kim E-mail : kdkim@kunsan.ac.kr Tel : +8-6-69-77 Fax : +8-6-69-71 w p, yw ³ œ w t sk x œ w. yw ³ œ, w» w, w üy e üy y w w w w {. w üy e ) w w. w üy y w ³ w sƒw w. PDP w š w alkali-alkaline earth-silicate ( w T- ye) w»q mw tw ù, üy e d PDP m w. T-»q ( PD-00 v š CS-77) Al O -ZrO -SiO üy w e w.. x.1. Table 1 T- PD-00, CS-77 65
66 ½» Á x Á½zŸ lgη= ( : dpa s) w ùkü. T-»q PD-00, CS-77 w p tw 1) w w. œ w ww batch 00 cc Pt/10Rh ƒ w 1600~1650 C jš Pt/0Rh» w ³ y k z, q q xw 650 C þœ... üy e w w üy e l { w w w, w w. üy w e üy w w (p, e ) yy w yw e (cnvectin) w e w. p e (š,,» ) w, (glass level) üy w flux line j w.,5) w, y w» ƒ û e ww., ƒ w k w üy e w» w Fig. 1 static finger test w PDP T- w e x ww. 6) üy r w ù thrat( m ) AZS üy (CS-, Tshiba Mnfrax C., Japan, /wt%: Al O 9%, ZrO %, SiO 15%, Na O <%,»k <1%) w. x, w 00 cc ƒ 1/ j z, œ w w lgη= w Fig. 1. Experimental set up fr refractry crrsin. jš, (wire) š üy ( : 15 mm, ¼ : 100 mm) ¼ w l ü n w z w. z AZS üy ƒ g 1 w t w wš, þƒ g vernier calipers w e ¾ d w, FE-SEM(JSM 6700F, JEOL, Japan) w üy e d w.. š Fig. üy» ƒ ù flux line t e ùkü. ùkù PD-00, CS-77 T- y w e ƒ ù. T- 0.5 mm.% w e ¾ ùkü, PD-00 5mm.% w j e ùküš, CS-77 mm 0% w T- j e ¾ ùküš. AZS üy crundum/zircnia eutectic grain zircnia dendrite š, üy w w y ƒ alkali üy enw w w d, w eutectic grain w l w zircnia Al O ƒ t w silicate phaseƒ w x t w Al O ƒ ƒ w l alkali en š üy w ZrO w k. 7) ù, Fig. w ( )/üy (š )/»(» ) w flux line w e y» w t w üy w w w. š flux line, üy wš üy w w Al O w ƒw» t (σ 1 ) w (σ ) (interfacial tensin) (σ 1 σ >0)ƒ w. w üy w z j (interface cnvectin)» j üy e w, e w w w d g e ƒ y. üy w w wz
Plasma Display Panel»q üy e 67 Fig.. Results f AZS refractry crrsin fr PD-00, CS-77, and T-series at temperature crrespnding t lgη = (in dpa s). Initial diameter f refractry: 15 mm. w w ƒ üy w e )» w. 5) Nyes-Nernst w üy w y (D) / wš (ρ) (kinematic viscsity ν=η/ρ, η: ) w, üy w ( ρ) w.» Q e (dm/dt: g/sec) w. Q dm ------- ----- = dt ν D 1 ρ ------ 1 ρ Fig. w» w š w, 1) e x ww wù ƒ Q ƒw, ) d y ƒ j e ù e m w j Q ƒw. Table e x ww 10 dpa s ƒ ƒ w ƒ w (ν=10 /ρ) (1/ν) (1/ρ) w. (1/ν) (1/ρ) w w» Q e. d y (D) w e w. Table 1 ùkù e w (ΣR O) wš Na O K O ƒ 1:1 y ƒ ƒ û yw e w. 8,9) Table 1. Cmpsitins, Viscsity, and Density f Cmmercial PDP Substrate Glasses and T-Series PD-00 CS-77 T- T- T-6 SiO 57./66.0 65./71.0 6.1/68.6 6.9/69.1 6.0/69.55 Al O 6.79/.6 0.96/0.6 0.71/0.6 0.7/0.5 0.7/0.5 Na O./.70.6.86./.59./.51./.5 K O 6.59/.86 5.5/.8 6./.9 6./. 6./. ΣR O 10.79/9.56 10.15/8.7 10.7/9.08 10.7/8.9 10.7/8.97 Cmpsitins MgO 1.98/.1 0.9/0.7.08/6.70.0/6.50.0/6.5 (wt%/ml%) CaO.96/6.1 10.78/1.56 5.68/6.70 5.61/6.50 5.6/6.5 SrO 6.88/.61 7.07/.6 5.11/.6 8./5.9 5.89/.71 BaO 8.0/.6 0.1/0.06 7.56/.6.57/1.09.95/.11 ΣRO 1.85/17.79 18.7/17.55./19.9 0.65/19.8 0.5/18.9 ZrO.06/1.7.96/.10.06/.18.01/.1.0/.1 Temperature at lgη=dpa s ( C) 157 155 155 156 1551 «1y(007)
김기동 정현수 김효광 68 Density (ρ) and Calculated ν = 10 /ρ, (1/ν), (1/ρ) f PDP Substrate Glasses and T-Series PD-00 CS-77 T- T- T-6 ρ at 5 C (g/cm ).75.6.76.75.70 ν =10 /ρ (dpa s cm /g) 6.6 7.87 6. 6.6 7.07 (1/ν) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 (1/ρ) 0.77 0.78 0.77 0.77 0.78 Table. 그러나 lgη =에 해당하는 침식실험 온도가 유사한 CS77과 T-계열을 비교해 보면 Fig. 의 결과로부터 알카리 토 산화물, 특히 CaO의 함량이 높은 CS-77유리에 대한 내화물 침식이 현저함을 알 수 있다. 알카리토의 확산계 수는 알카리에 비하면 상당히 작으며, 일반적으로 이온장 세기보다는 이온반경에 비례하여 Mg>Ca>Sr>Ba의 순서 로 감소한다. 그러나 예외적으로 Mg 의 확산계수는 유 리망목구조에서의 역할에 의존한다. Schlze 에 따르면 MgO는 R O/MgO의 비에 따라 망목형성제(MgO ) 또는 망 목수식제(MgO )의 역할을 하며, 이러한 사실은 Grbacher 등의 X-스펙트럼 연구에 의해 밝혀졌는데, Na O/MgO의 값이 0.66 이하일 때 추가로 존재하는 Mg 는 [MgO ] 형 태의 망목수식제로 존재하며 그 이상이면 [MgO ] 형태의 망목형성제 역할을 한다. R O/MgO의 몰비를 Table 1에서 제시한 조성에 적용해보면 R O(Na O+K O)/MgO 몰비가 0.66 보다 훨씬 크기 때문에 모든 유리에 존재하는 MgO 는 이온장세기가 더 큰 망목형성제의 역할을 하여 Mg 는 망목구조에 매우 강하게 결합된다. 반면에 CaO는 망 목수식제로서 작용하기 때문에 Ca 는 Mg 보다 더 큰 이동도를 나타낼 것이며, 특히 CS-77 조성과 같이 CaO 함량이 높다면 알카리 다음으로 확산에 지배적인 성분이 될 것이다. 표면장력의 차이에 기인한 용융유리간 계면장력의 크 기는 앞서 언급한 바와 같이 유리의 Al O 함량에 크게 + 10) 11) 의존하며, Al O 농도가 6.79 wt%인 PD-00 유리가 내화 물이 용해된 주변유리와 가장 낮은 계면장력을 소유하여 계면대류에 의한 침식이 낮을 것으로 예상된다. 그러나 내화물과 용융유리간의 침식반응 속도, 즉 확산은 온도에 도 크게 의존하기 때문에 PD-00의 경우 Al O 농도보다 는 온도(157 C)에 더 큰 영향을 받은 것으로 보인다. 문 헌에 따르면 AZS 내화물 CS-는 온도가 75 C 증가할 때 마다 부피에 의한 평균 내화물 침식속도(mm /h)가 대략 배씩 증가하는 경향을 나타낸다고 보고한 바 있다. Fig. 은 FE-SEM을 이용하여 용융유리와 내화물의 경 계부분인 반응층을 관찰하여 back scattered image로 나타 낸 것으로 유리상, Al O 및 ZrO 결정으로 이루어진 내 화물 층과 용융유리와 반응에 의해 발생한 침식반응층 (interface) 그리고 원래의 유리(glass)층으로 구분할 수 있 다. 유리의 조성에 따라 침식반응층의 두께는 상이하나, 조직의 형태는 유사하여 침식이 동일한 메카니즘에 의해 발생하고 있음을 나타내고 있다. 1) 6 + + + Fig... 결 6 + 론 자체개발한 alkali-alkaline earth-silicate계 T-계열 유리와 상용 PDP기판유리(PD-00과 CS-77)를 대상으로 Al O ZrO -SiO 계 전주내화물에 대한 침식거동을 유리의 점도 10 dpa s에 상응하는 온도에서 static finger 방법으로 조 사하였다. 내화물시편은 flux line에서 계면장력에 의해 발 생한 대류에 의한 전형적인 오목형 침식형태를 보이고 있 으며, PD-00과 CS-77이 T-계열에 비해 6~10배 정도 큰 침식깊이를 나타내었다. 내화물침식에 미치는 유리의 조 성 및 알카리, 알카리토의 확산과 확산에 미치는 온도의 영향 등을 고찰해 볼 때, PD-00 유리에 의한 강한 내화 물 침식은 침식실험이 다른 조성의 유리에 비해 수십도 높았기 때문이며, CS-77 유리에 의한 내화물 침식은 CS Back scattered image fr crrded area by FE-SEM: Darker gray alumina crystal with embedded white gray zircnia and gray glass phase. 한국세라믹학회지
Plasma Display Panel»q üy e 69 77 ƒ w w CaO w» w ü. Acknwledgment w» 1» v p v 00 l 00 ¾ w,. REFERENCES 1. K. D. Kim, W. M. Jung, S. K. Kwn, and S. Y. Chi, Cmpsitin and Prpeties f Substrate Glasses fr Plasma Display Panel(in Krean), J. Kr. Ceram. Sc., [5] 9-98 (006).. K. D. Kim, W. M. Jung, H. S. Jung, S. K. Kwn, and S. Y. Chi, Melt Prperties f Plasma Display Panel Substrate Glasses Based n Flat Prcess(in Krean), J. Kr. Ceram. Sc., [7] -8 (006).. F. E. Wlley, Melting/Fining, in Engineered Materials Handbk Vl., pp. 86-9, Ceramics and Glasses, The Materials Infrmatin Sciety. ASM Internatinal, 199.. H. Jebsen-Marwedel and R. Brueckner, Glastechnische Fabrikatinsfehler, Springer-Verlag, pp. 58-8 (1980). 5. W. Trier, Glass Furnace, Sciety f Glass Technlgy, pp. 169-7 (1987). 6. M. Dunkl, Crrsin Tests-A very Imprtant Investigatin Methd fr the Selectin f Refractries fr Glass Tanks, Glastech. Ber. Glass Science and Technlgy, 67 [1] 5- (199). 7. G. Duvierre, Y. B. Rux, and M. Nelsn, Fused Zircnia f Fused AZS: Which is the Best Chice?, Glasteknisk Tidskrift, 5 [] 56-6 (1999). 8. D. E. Day, Mixed Alkali Glasses-Their Prperties and Uses, J. Nn-Cry. Slid, 1-7 (1976). 9. G. H. Frischat, Inic Diffusin in Oxide Glasses, Trans Tech Publicatin, pp. 59-6 (1975). 10. H. Schlze, Glas: Natur, Struktur, Eigenschaften, Springer- Verlag, pp. 16-8 (1988). 11. V. V. Grbachev, A. S. Bystrikv, S. K. Vasilev, and L. V. Bgmlva, An X-Ray Spectral Study f the State f Magnesium Ins in Sdium Magnesium and Sdium Calcium Magnesium Silicate Glasses, Sv. J. Glass Phys. Chem., 9 [6] 7-5 (198). 1. M. Dunkl, A. Gupta, and J. Mackintsh, Cnsideratins f the Crrsin f Refractries by Glass, Glasteknisk Tidskrift, 57 [] 1- (00). «1y(007)