기존의 약20배의 내구성을 가진 초고온용
이리듐로듐합금(IrRh)(※1) 열전대를 2013년4월1일부터 판매개시

2100℃까지의 초고온역을 고정도로 측온가능, 반도체나 LED, 차재재료 등 제조시의 고옥 제어에 최적. 본 열전대는 탄화케이소(SiC) 파워반도체나 LED(발광다이오드) 기판, 세라믹스 등의 제조공정에 있어서 초고온프로세스(1,700~2,100℃)의 제어에 적합한 온도센서 입니다. 불활성 알곤가스 분위기아래에서 800℃~1,700℃의 상승하강 온도를 반복하여 소선이 파단할 때까지의 회수(온도헌팅내성)을 측정하면 약 230회로 실용레벨의 내구성을 실현하고 있습니다. 현행의 열전대 온도측정법인 텅스텐레늄합금(WRe) 열전대는 온도 헌팅내성이 약10회이기 때문에, 이 때마다 제품화하는 IrRh열전대는 종래의 약 20배의 내구성을 요하는 것이 됩니다(※2). 또한 온도측정정도는 국제적인 공업규격인 ASTM(미국시험재료협회)규격의 온도보증범위를 만족하고 있습니다(※3).

■ 현행방법에서의 장해

열전대는 종류에 따라서 사용온도범위나 측정정도 등의 특성이 다르기 때문에, 유저는 사용목적에 따라서 종류를 고릅니다. 1,700~2,100℃의 초고온을 측정하는 방법에는 현재, WRe열전대를 사용하는 방법이 존재하고 있습니다 WRe열전대는 ASTM규격에 준거하고 있습니다만, 재료의 특성상, 산화분위기 아래에서는 사용할수 없기 때문에, 통상은 불활성분위기에서 사용됩니다. 그러나, 고온측정 후에는 매우 약해지고 있어, 간단하게 구부러져 버린다고 하는 결점이 있기 때문에 현상은 제한받는 환경이나 용도만으로 사용되어 지고 있습니다.

이 때문에 많은 유저는 1,700~2,100℃의 초고온을 측정할 때, 방사온도계를 이용하고 있습니다. 방사온도계는 열전대와 같이 피측정온도 물체의 온도를 직접 재지 않고 피측정온도 물체가 일으키는 적외선을 이용하여 비접속에서 측정하는 방법입니다. 단, 방사온도계와 피측정온도물체까지의 거리나 그사이에 차단물 등에 의해서는 측정이 매우 곤란하다는 등, 정도에 부족하다고 하는 문제가 있습니다. 그 때문에 현상, 측정치의 판단은 숙련공의 감각이나 경험에 의존할 수 밖에 없고, 생산 수율을 저하시킬 우려가 있습니다.


■ 고내구성과 고정도를 양립한 열전대를 제품화

이러한 문제를 해결하기 위해, 후루야금속은 높은 내구성과 고정도를 양립하는 열전대의 개발에 성공했습니다. 오랜 기간 키워 온 이리듐의 가공기술을 응용하여 프라스선이 IrRh40(이리듐이 60%, 로듐이 40%), 마이너스선이 이리듐에서 열전대의 소선을 구성하고 있습니다. 또한 소선뿐만이 아니라 내열성이나 내식성에 뛰어난 이리듐 보호관의 개발에도 성공했습니다. 이리듐 보호관을 합쳐서 사용하는 것으로 더욱이 높은 내구성을 실현할 수 있습니다. 즉, 진공 및 불활성분위기에서 사용을 추장하고 있습니다만, 사용조건(산소농도, 측정온도, 열전대구성부재, 로내 구성부재 등)에 의해서는 산화분위기에서도 사용할 수 있습니다.

본 제품은 이제까지 WRe열전대나 방사온도계에서 고온제어하지 않으면 안되는 용도를 비롯하여 하기와 같은 폭넓은 용도에서 사용할 수가 있습니다.
파워반도체의 SiC기판의 제조 프로세스와 열처리 프로세스
LED소재의 기판재료로서 사용되어지는 사파이어결정의 육성 프로세스
압전 디바이스나 의료기기용의 산화물 단결정의 육성 프로세스
자동차배기가스 정화용 세라믹스의 소성 프로세스
글래스나 철강 등을 용해할 때의 고온내열부재로서 사용되는 세라믹스의 소성 프로세스 등

즉 유저가 보다 저렴한 가격으로 간편하게 계측할 수 있도록, 이 IrRh열전대에 적합한 보상도선(※4)과 전용의 온도표시기도 개발하여 2013년4월1일부터 판매하고 있습니다. 후루야금속에서는 이 IrRh열전대를 반도체나 LED, 차재재료, 각종 세라믹스, 철강, 비철금속 등 폭넓은 업계에 대해 제안하고 판매개시 후, 3년간 5억엔의 매출을 목표로 하고 있습니다.

(※1) 열전대
2종류의 금속선을 연결하여 맞추고, 전기회로로 한 온도센서. 2개의 접합점에 다른 온도가 재어진 경우에 전압(열기압력)이 발생하여 일정한 방향에 전류가 흐르는 현상(Seebeck 효과)를 이용하고 있어, 발생하는 전압의 크기부터 온도를 이끌어 낼 수 있습니다.

(※2) 온도헌팅내성은 당사 실험에 의한 데이터 입니다.

(※3) ASTM규격의 온도보증범위는 하기 대로 입니다.
0℃~426℃: ±4.4℃
426℃~2,315℃: ±1% (예를 들면, 2,000℃의 경우, 2,000℃x0.01= ±20℃가 됩니다.)

(※4) 보상도선
열전대소선과 거의 동등한 열기전력 특성을 가진, 비교적 염가인 금속을 사용한 도선. 열전대의 전체의 도선을 소선과 같은 소재로 하여 매우 고가가 되기 때문에 일반적으로 상온부근이 되는 배선 부분에는 보상도선을 사용한다.