금속유리 적층체, 그 제조방법 및 그 이용 document_id A220623031211

금속재료는 건축자재, 교량, 철도, 차량, 자동차 부품 등을 중심으로 큰 산업을 형성해 왔다. 그러나, 경량화에서는 FRP 등의 플라스틱이 금속으로 치환되고 있는 중에서, 최근 전자기기의 보급, 레저 산업의 대두, 환경, 에너지의 시점으로부터 금속에 대한 요구도 다양화되어 경량화, 고기능화의 관점에서 여러가지 신금속(new metal)이 개발되고 있다. 플라스틱으로는 대체할 수 없는 전기 전도성, 열전도체 등의 기능에 추가로 내식, 내구성 등의 복합기능을 이용한 용도 개발도 진행되고 있다. 금속의 경우, 표면 처리의 구체적 가공 기술로서 접합 기술이 있다. 접합은 절삭, 구부림 등과 함께 매우 중요한 가공 기술 중 하나이다. 접합의 형태는 기계적 접합, 접착, 용접이 있고 벌크 금속, 세라믹 등의 기재의 표면 개질, 경사, 적층 등의 복합 기능을 목적으로 하고 있다. 예를 들어, 방식용 표면 처리에서는 크롬 도금 등이 대표적인 사례이지만, 최근에는 폐수 처리 등의 문제로부터, 이에 대신하는 표면 처리 기술이 요구되고 있다. 또한, 슬라이딩성 향상에서는 DLC막 등의 신소재를 비롯하여, 기재와의 밀착이 문제가 되고 있다. 표면 처리재 또는 클래드재 등의 적층재에서는 방식, 방청, 내마모성 등에 추가로 인성(靭性)이나 항균성, 고급감 등의 특징을 부여하는 것을 목적으로 하여, 각종 소재가 검토되어 왔다. 금속을 비정질화하는 것이 이들 기능 발현에 유리한 것은 종래부터 알려져 있다. 그러나, 종래의 비정질 금속(비정질 합금)의 비정질 상태는 불안정하고 결정화되기 쉽다. 최근, 이와 같은 문제를 해결하는 금속소재로서 금속유리가 발견되어 주목받고 있다. 금속유리(유리 합금이라고 함)는 광의로는 비정질 합금의 일종이라고 할 수 있지만, 명료한 유리 천이와 넓은 온도범위에서 안정된 과냉각 액체 상태를 나타내는 점에서, 종래의 비정질 합금과는 구별되고 있다. 또한, 최근에는 금속유리는 나노 크리스탈의 집합체와의 견지에서도, 금속유리의 비정질 상태에서의 미세 구조는 종래의 비정질 금속의 비정질 상태와는 다른 것으로 생각되고 있다. 금속과 기재의 접합은 주로 압접, 용접의 방법이 취해지고, 계면에서의 양자의 조직의 친화성이 밀착 강도, 벗겨짐 등의 내구성에 큰 영향을 준다. 또한, 양자 사이에는 재료 특유의 열팽창 계수가 존재하므로 팽창 계수의 매칭이 중요하다. 금속유리는 그 조직 구조로부터 금속에 비해 열팽창 계수는 낮고 유연성이 풍부하며 계면 형성능도 우수하다, 이러한 금속유리의 특징을 살려, 금속유리는 금속간의 접합에 이용되고 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평5-131279호에는 과냉각 액체 온도영역까지 가열후 압착에 의해 접합하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 금속유리의 결정화, 변형에 의해 금속간의 면접촉을 유지하는 것이 어렵다. 일본 공개특허공보 평11-33746호에는 상기 일본 공개특허공보 평5-131279호의 문제를 해결하기 위한 금속유리의 가열, 가압, 냉각 공정을 세밀하게 규정한 접합방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법도 금속벌크간의 접합이고, 다채로운 용도에 대해서 충분히 대응할 수 있는 것은 아니다. 또한, 특히 기재에 대해서 비정질층을 형성하는 경우에는 결정화 방지는 큰 과제이다. 종래의 비정질 합금에서는 용융체의 냉각 속도가 늦으면 결정상이 생성되므로, 균일한 비정질층을 얻기 어렵다. 결정상의 생성은 내식성 등에 악영향을 미치므로 바람직하지 않다. 금속유리에서도 통상의 결정합금이나 비정질 합금과 동일하게 고품위 피막은 얻어지지 않았다.