KR0136588B1 - 초미 분말의 제조장치 - Google Patents

Abstract

없음

Description

초미 분말의 제조장치

제1도는 본 발명인 플라즈마에 의한 연속적 초미분말 제조장치의 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 플라즈마 발생기, 5 : 반응기,

6 : 반응관, 7 : 이송관,

8 : 포집관, 9 : 안내판,

10 : 포집필터, 14,17 : 채집기,

15,18 : 노즐

본 발명은 플라즈마(Plasma)열원에 의하여 0.1㎛이하의 초미분말을 연속적으로 포집하여 채집하고, 초고순도의 아르곤 가스를 재사용하여 경비를 절갑시킬수 있도록 한 초미분말 제조 장치에 관한 것이다.

구체적으로는, 플라즈마 가스와 아르곤 가스에 의해 원료분말이 초미분말로 형성되는 반응관, 초미분말을 가스의 흐름에 따라 포집관으로 이송시키는 이송관, 이송관으로 부터 이송된 초미분말을 가스와 초미분말로 분리시켜 포집하는 포집관으로 구성시켜 연속적으로 초미분말을 제조하고, 아르곤 가스를 재사용할 수 있게한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 초미분말 제조방법은 기상법, 액상법, 고상법등이 있으나 0.1㎛이하의 초미분말 제조는 기상법의 기상반응법과 증발 응축법에 의하여 초미분말의 제조가 가능하다.

그리고 증발응축법은 기상반응법에 비하여 시료의 제한사항이 적고 입도의 균일도가 좋으며 또한 초미분말의 순도를 높일수 있는 우수한 특성이 있다.

증발응축법은 원료 분말이 증발된후 증발원자가 가스분자와 충돌을 반복하는 과정에서 냉각되어 초미립자가 생성된다.

이때 원료를 증발시키는 열원은 금속 및 산화물, 질화물, 탄화물등을 증발시킬 수 있는 고온 고열 발생이 가능한 플라즈마를 사용하면 금속은 물론 산화물, 탄화물, 질화물까지도 초미분말 제조가 가능하다.

그러나, 종래의 플라즈마에 의한 초미분말 제조방법은 입자크기의 초미분화 및 순도의 향상은 꾀하였으나 그 제조방법이 실험실적인 방법으로 미량 제조가 가능했을 뿐 포집필터에서 연속적으로 초미분말을 재취하지 못하여 초미분말를 대량으로 제조하는데 어려움이 있었다.

그리고 초고순도 아르곤 가스를 1회 사용하고 방출하여야 하기 때문에 생산 원가가 비싸지고 또한 제조된 초미분말의 1차 입자가 응집되어 2차 입자를 형성하는 응집현상이 일어나는등 개선되어야 할 점이 많이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 제거하기 위하여 입자가 미세하고 입도분포가 균일한 초미분말을 제조하는 방법중 고온.고열의 플라즈마를 사용하면 고융점 금속 및 산화물, 질화물, 탄화물 등의 초미분말을 제조할 수 있고, 플라즈마 방법이 고주파 가열방법보다 제조 원가가 저렴하고 생산성이 높기 때문에 경제적으로 유리하여 양산용으로 적합한 증발응축방법으로 초미분말을 연속적으로 제조 가능하게 하고, 초고순도의 아르곤 가스를 재사용할 수 있게하며, 초미분말의 응집현상을 방지할 수 있는 초미분말 제조장치를 제공하는데 목적이 있는 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 플라즈마 발생기, 반응관, 이송관, 포집부 및 채집부로 구성된 것으로 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도와 같이 플라즈마 가스 주입구(1)로 가스를 주입시켜 적정전압을 걸면 플라즈마가 발생되어 고온,고열의 상태를 유지시키는 플라즈마 발생기(2) 아르곤 가스 주입구(3) 및 원료 분말 주입구(4)를 플라즈마의 고온에 의해 원료분말이 용해 증발되는 반응기(5)의 상부에 설치하고, 그 하부로 증발된 입자가 주입된 가스와 충돌하여 초미립자가 형성되는 반응관(6)을 형성시킨다.

상기 반응관(6)의 하부 일측에 초미분 입자가 이송되는 이송관(7)을 설치하고, 그 일단에 포집관(8)을 형성시키되, 포집관(8)의 내부에는 상기 이송관(7)으로부터 이송되는 초미분입자의 이동을 유도하는 안내판(9) 및 초미분입자와 가스를 분리하는 포집필터(10)를 내장하며, 상단에는 정제된 가스를 유출시키는 배출구(11)를 형성하고, 하단에는 낙하되는 초미분입자를 채집하는 채집기(14)(17)를 설치한다.

상기 반응관(6), 이송관(7) 및 포집관(8)은 내부온도를 조절하여 입자의 크기 및 입도의 분포를 조절할 수 있도록 각각에 냉가수 입구(12)및 출구(13)을 형성한 이중관으로 하며, 채집기(14)(17)에는 입자의 응집 현상을 방지하기 위하여 가스 또는 액체를 분무할 수 있는 노즐(15)(18)을 부착한다.

미설명 부호 16, 19는 밸브이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

플라즈마 가스 주입구(1)로 주입된 플라즈마 가스에 적정전압을 인가시켜 고온,고열상태를 유지시킨 후, 아르곤 가스 및 원료분말을 각 주입구(3)(4)로 주입하면 플라즈마 열원에 의해 원료분말이 증발되고 증발된 입자는 아르곤 입자와의 충돌에 의해 반응관(6)에서 초미분말로 형성된다.

초미분말은 온도 강화정도에 따라 입자성장의 속도 및 크기가 달라지므로 냉각수로 반응관(6)의 내부온도를 조절한다.

상기 반응관(6)에서 증발 응결제조된 초미분말은 가스의 흐름에 의해 이송관(7) 및 가스 안내판(9)에 의해 포집필터(10)로 유도되어 초미분말은 포집되고 가스는 정제되어 가스배출구(11)로 배출된다.

그리고 포집필터(10)에서 초미분말이 다량포집되면 자동적으로 포집관(8)의 하부로 낙하되어 첫번째 채집기(14)에 채집되고, 다량의 초미분말이 채집되면 입자끼리의 응집현상을 방지하기 위해 분당 1∼2cc정도의 불화성 가스를 외부에서 노즐(15)을 통해 분무하여 초미분말을 회전시킨다.

첫번째 채집기(14)에 다량의 초미분말이 채집되면 하부의 밸브(16)를 열어 다음의 채집기(17)로 이송하고, 이송된 초미분말을 상기와 같이 노즐(18)을 통해 지방산등을 분무하여 응집현상을 방지한다.

이때, 초미분말이 금속인 경우는 공기 또는 산소를 극히 미량씩 주입시켜 초미분말의 표면을 서산화 시킴으로서 1∼2원자층 정도를 산화코팅에 의해 초미분말을 안정화 시킬수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 다음과 같으며, 다음과 실시예는 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

실 시 예

플라즈마 가스로서 아르곤 가스를 사용하여 프라즈마 토오치에 플라즈마를 발생시킨후 분말 이송 가스로 99.9999%이상의 초고순도 아르곤 가스를 20ℓ/min 공급하면서 원료 주입구에 1 ∼ 2㎛의 알루미나를 주입하였다.

그 결과 0.1㎛ 정도의 알루미나를 포집필터에서 포집이 가능 하였고 채집기에서 초미분 알루미나를 연속적으로 채집할 수 있었다.

그리고 제1도의 포집필터(10)는 3∼4중으로 설치하여 가스를 정제하여 재사용하였다.

원료 분말은 평균 입도가 1㎛이상이 좋으며 특히 중요한 것은 원료분말의 수분함량이다. 초미분말의 평균입도는 원료분말의 입도에 의존하지 않고 조업시의 가스유량, 원료공급량 등에 따라 달라지므로 제반조건의 조절로 초미분말의 제조가 용이하였다.

상기와 같은 본 발명은 플라즈마의 고온, 고열에 의하여 초미분말를 연속적으로 제조할 수 있어 초미분말의 양산용으로 적합하며 또한 고가의 초고순도 아르곤 가스를 재사용 할 수 있도록 구성되어 있으므로 초미분말의 제조원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고 동일 시스템내에서 지방산등을 분무하여 초미분말 끼리의 응집을 방지할 수 있도록 되어 있으며 특히 금속 초미분 제조의 경우 서산화에 의한 표면코팅이 가능한 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 플라즈마 발생기(2) 아르곤 가스 주입구(3) 및 원료 분말 주입구(4)를 반응기(5)의 상부에 설치하고, 그 하부로 증발된 입자가 주입된 가스와 충돌하여 초미립자가 형성되는 반응관(6)과, 그 하부 일측에 초미분 입자가 이송되는 이송관(7)을 설치하고, 그 일단에 포집관(8)을 형성시키되, 포집관(8)의 내부에는 상기 이송관(7)으로부터 이송되는 초미분입자의 이동을 유도하는 안내판(9) 및 초미분입자와 가스를 분리하는 포집필터(10)를 내장하고, 상단에는 정제된 가스를 유출시키는 배출구(11)를 형성하며, 하단에는 낙하되는 초미분입자를 채집하는 채집기(14)(17)를 형성하고, 상기 반응관(6) 이송관(7) 및 포집관(8)은 이중으로 형성한것을 특징으로 하는 초미분말의 제조장치.
2. 제2항에 있어서, 포집필터(10)에 포집된 초미분말이 자유낙하에 의해 채집기(14)으로 채집되고, 채집기(14)에는 응집방지 가스유입 노즐(15)을 형성한 것을 특징으로하는 초미분말의 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 포집필터(10)를 1개 이상 상향으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 초미분말의 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 초미분말이 금속인 경우 연속적으로 초미분말의 표면을 서산화시켜 코팅하는 것을 특징으로 하는 초미분말의 제조장치.

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