KR100256017B1

KR100256017B1 - 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법

Info

Publication number: KR100256017B1
Application number: KR1019980022639A
Authority: KR
Inventors: 정병해
Original assignee: 정병해; 삼화비철공업주식회사
Priority date: 1998-06-13
Filing date: 1998-06-13
Publication date: 2000-05-01
Also published as: KR19990078470A

Abstract

밀리미터(mm)범위의 크기를 갖는 구상금속입자를 형상이 균일하고 치수가 일정하게 제조할 수 있는 효과적인 제조방법에 관한 것으로, 구상금속입자로 제조하고자 하는 금속을 용융점 온도 이상으로 가열하여 용융금속상태가 되게 한 이후, 용융금속을 내화물로 제작된 용기의 밑바닥에 1개 또는 2개 이상의 수직공이 마련된 배출장치를 통하여 액체냉각제로 투하시키는 것으로 배출장치의 밑바닥과 액체냉각제 표면사이의 거리를 조절하여 배출장치의 수직공으로부터 배출된 용융금속이 용융금속방울로 분리되기 이전, 즉 연속적인 기둥형태를 유지하면서 액체냉각제로 투입되는 순간 용융금속의 주위는 액체냉각제의 증기로 증기피막층을 형성하게 되고 이러한 증기피막층은 용융금속과 액체냉각제사이의 열 전달을 방해하여 용융금속의 급속한 응고를 방지하게 되고 증기피막층으로 감싸져 있는 액체냉각제 내의 연속기둥형태의 용융금속은 표면장력과 증기피막층의 증기압에 의하여 용이하게 용융금속방울로 분리되어 액체냉각제 내에서 표면부터 냉각되어 응고되므로, 구상형태를 갖는 용융금속방울이 형상의 변형없이 응고되어 형태가 정확히 구형이면서 크기가 일정한 구상금속입자가 제조된다.

Description

액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법

본 발명은 밀리미터 범위의 크기를 갖는 구상금속입자를 형상이 균일하고 치수가 일정하게 제조할 수 있게 한 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자제조방법에 관한 것이다.

밀리미터(mm)범위의 크기를 갖는 구상금속입자를 제조하기 위한 기존의 제조방법을 제4도와 제5도에 나타내었다. 제4도와 제5도의 차이점은 제4도와 제5도에서 ℓ₁과 ℓ₂로 각각 표기되어 있는 배출장치(1)의 밑바닥밑면(4)으로부터 액체냉각제표면(10)까지의 거리에 있어서 ℓ₁보다 ℓ₂가 상당히 크다는 것이다. 제4도 또는 제5도에서와 같은 기존의 구상금속입자 제조방법은, 제조하고자 하는 구상금속입자에 해당하는 금속을 용융하여 용융금속(7) 상태로 한 이후, 밑바닥(3)에 수직공(2)이 마련된 배출장치(1)를 통하여 상기의 용융금속(7)을 액체냉각제표면(10)으로 투하시킨다. 이때 수직공(2)으로부터 배출되는 용융금속(7)의 형태는 배출초기 연속기둥상태의 용융금속(12)을 이루다가 일정거리 ℓ_C1또는 ℓ_C2이상을 낙하하면 표면장력에 의하여 구상형태의 용융금속방울(12에서 13으로)로, 즉 제4도의 용융금속방울(13) 또는 제5도의 용융금속방울(13)로 분리된 이후 제4도와 제5도의 액체냉각제(9)로 투입되게 된다. 이때 제4도에서와 같이 분리된 용융금속방울(13)의 낙하거리 즉 ℓ₁-ℓ_C1이 짧으면 낙하시간이 짧아 분리된 용융금속방울(13)이 밑바닥(3)의 밑면(4)과 액체냉각제표면(10)과의 사이공간(11)을 통하여 냉각될 시간이 불충분하게 된다. 이와 같은 경우 상기한 용융금속방울(13)은 용융금속방울표면의 일정두께 이상이 충분히 응고되지 못한 상태에서 액체냉각제표면(10)과 충돌하게 되므로 그 충격으로 인하여 변형된 용융금속방울(14)과 같은 형태가 된다. 이렇게 변형된 용융금속방울(14)은 대체로 납작한 원기둥형태에 가까운 불규칙한 형상을 가지면서 액체냉각제 내에서 응고하게 되어 변형된 형태의 금속입자(15)와 같은 형상을 갖게 되므로 구상금속입자를 제조하기가 난이하게 된다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 제5도에서는 배출장치(1)의 밑바닥밑면(4)에서 액체냉각제표면(10)까지의 거리 ℓ₂를 충분히 확보하는 방법을 채용하고 있다. 이렇게 함으로서 연속기둥상태의 용융금속(12)으로부터 분리된 용융금속방울(13)은 충분한 냉각시간을 가지면서 기체분위기(11)내를 낙하하여 용융금속방울(13)과 같이 용융금속방울표면에 일정두께 이상의 표면응고충(17)을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 표면응고층(17)은 용융금속방울(13)이 액체냉각제(9)로 투입될 때 발생되는 액체냉각제표면(10)과의 충돌에 의한 충격으로부터 용융금속방울(13)의 변형을 방지하게 된다. 이렇게 변형되지 않고 액체냉각제(9)내로 투입된 구상형태의 용융금속방울(13)은 빠르게 응고되어 구상금속입자(18)를 이루게 된다. 그러나, 이와같은 제5도의 제조방법은 용융금속방울(13)의 낙하거리 ℓ₂-ℓ_C2가 충분히 길어야 하기 때문에 제조장치가 거대해지게 될 뿐만 아니라 또한 제조하고자 하는 금속이 용이하게 산화되는 경우에는 고온의 용융상태인 용융금속방울(13)이 사이공간(11; 기체분위기)내에 존재하여도 용융금속방울(13) 표면에 산화금속피막층(16)을 형성하게된다. 이러한 산화금속피막층(16)은 제거되지 않아 최종적으로 제조된 구상금속입자(18)의 표면에 남아있게 된다. 이러한 산화금속피막층(16)은 불량의 요인이 되어 수율을 낮아지게 하는 요인이 되거나, 아니면 별도의 표면처리과정을 거쳐야 하므로 제조경비 상승의 요인이 되기도 한다.

본 발명은 전기와 같은 구상금속입자 제조방법이 갖는 문제점들을 해결하기 위한 것으로,

본 발명은 밀리미터(mm) 범위의 크기를 갖는 구상금속입자(구상합금입자를 포함함)를 제조함에 있어, 고온의 용융금속(용융합금을 포함함)과 액체냉각제 사이에 형성되는 액체냉각제의 증기피막층을 이용함으로써 제작된 구상금속입자의 최종형상이 완전한 구형으로 됨과 동시에 구경치수의 조정이 용이하여 구경치수가 균일하고, 또한 제조단계에서 형성되는 산화금속피막층의 발생이 억제되고 제조장치의 소형화가 가능하며 대량생산이 용이한 효율적인 구상금속입자 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

제1도는 본 발명의 구상금속입자 제조방법 설명도.

제2도는 본 발명의 수직공 상호간의 거리 미확보로 인한 쌍구상금속입자의 형성과정 설명도.

제3도는 본 발명에 의한 아연볼의 제조방법 실시예도.

제4도는 기존방식에 의한 구상금속입자 제조방법 설명도(용융금속방울의 낙하시간이 불충분한 경우).

제5도는 기존방식에 의한 구상금속입자 제조방법 설명도(용융금속방울의 낙하시간이 충분한 경우).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배출장치 2,2′ : 수직공

3 : 밑바닥 4 : 밑면

5 : 윗면 6 : 발열체

7 : 용융금속 8 : 용융금속표면

9 : 액체냉각제 10 : 액체냉각제표면

11 : 사이공간(기체분위기) 12,12′ : (연속기둥상태의)용융금속

13,13′ : 용융금속방울 14 : (변형된)용융금속방울

15 : 금속입자 16 : 산화금속피막층

17 : 표면응고층 18 : 구상금속입자

21 : 전단부위 22,23 : 증기피막층

24 : 증기방울 25 : 구상금속입자(球狀金屬粒子)

30 : 물 31 : 용융아연

32 : 물표면 33 : (연속기둥상태의)용융아연

34 : 주입구 35 : 배출구

본 발명을 이용하여 밀리미터(mm) 범위의 크기를 갖는 구상금속입자(여기서의 구상금속입자란 단일금속성분 또는 두가지 이상의 합금성분으로 이루어진 구상금속입자를 모두 포함함) 제조방법은 제1도에 나타내었다. 상기의 구상금속입자로 제조하고자 하는 금속을 용융점 온도 이상으로 가열하여 용융금속(7) 상태가 되게한 이후 밑바닥(3)에 내경이 0.8mm에서 9.0mm 사이의 일정한 값을 갖는 1개 또는 2개 이상의 수직공(2)이 마련된 배출장치(1)를 통하여 상기의 용융금속(7)을 배출시킨다. 이때, 배출장치(1)의 수직공(2)으로부터 배출되는 용융금속(7)의 배출형태는 수직공(2)의 내경크기에 따라 배출장치(1)의 밑바닥윗면(5)에서 용융금속표면(8)까지의 거리, 즉 용융금속(7)의 깊이(h)을 적절히 함으로서 연속기둥형태를 갖게 되어 연속기둥형태의 용융금속(12)을 이루게 된다. 상기의 연속기둥형태의 용융금속(12)은 연속기둥형태를 유지하면서 사이공간(11){밑바닥밑면(4)과 액체냉각제표면(10) 사이의 공간으로서 기체분위기를 이루고 있음}을 통과하여 액체냉각제(9)로 투입된다.

여기서 사이공간(11)을 진공상태, 대기(공기)상태 또는 질소(N₂)나 수소와 같은 환원성 기체 및 아르곤(Ar)이나 헬리윰(He) 같은 불활성 기체상태로 한다.

배출장치(1)의 밑바닥밑면(4)과 액체냉각제표면(10) 사이의 거리(ℓ)를 적절히 조절하여 연속기둥상태의 용융금속(12)이 용융금속방울으로 분리되기 이전에 액체냉각제표면(10)에 도달하게 한다. 이렇게 액체냉각제(9)속으로 투입된 연속기둥상태의 용융금속(12)의 온도는 액체냉각제(9)의 비등점온도에 비하여 상당히 높은 고온상태이므로 액체냉각제(9)와 접촉하고 있는 연속기둥상태의 용융금속(12)의 전단부위{21; 기둥상태의 용융금속(12)이 그 단부에서부터 순차적으로 덩어리지며 떨어져 나가는데, 이때 떨어지는 부위에 형성되는 금속입자간의 계면} 주위에는 용융금속(12)에서 전달되는 고온에 의하여 액체냉각제(9)가 증발하여 용융금속(12) 방울의 외주를 둘러싸는 증기피막층(23)이 형성된다. 이러한 증기피막층(23)은 액체냉각제(9)와 연속기둥상태의 용융금속(12)의 전단부위(21) 사이의 열 전달을 방해하여 전단부위(21)의 급격한 냉각 및 응고를 방지해 준다. 이러한 증기피막층(23)은 연속기둥상태의 용융금속(12)의 전단부위(21)를 일정시간 동안 액체냉각제(9)속에서 용융된 상태를 유지할 수 있게 해주므로 연속기둥상태의 용융금속(12)이 액체냉각제(9)속에서도 용융금속방울(13)로 분리될 수 있게 해준다. 이렇게 분리된 용융금속방울(13)은 계속 용융금속방울주위에 증기피막층(23)을 갖게 되고 이러한 증기피막층(23)으로 감싸진 용융금속방울(13)은 표면장력과 증기피막층(23)의 등방성증기압 때문에 응고가 시작되기 이전에 완전한 구형태를 이루게 한다. 완전한 구형태의 용융금속방울(13)은 증기피막층(23)에 둘러싸인 채 액체냉각제(9) 아래로 낙하하면서 표면부터 응고되어 최종적으로 크기가 균일하고 형태가 완전한 구형에 가까운 구상금속입자(25)가 된다. 이때, 증기피막층(23)은 용융금속방울(13)과 함께 액체냉각제(9)중에서 낙하하다가 낙하거리가 일정거리 이상이 되어 액체냉각제(9)의 부력이 한계부력 이상이 되면 구상금속입자(25)의 표면에서 탈락하여 증기방울(24)로 분리되어 액체냉각제표면(10)으로 부상하게 된다.

상기한 제1도의 구상금속입자 제조방법에 있어서, 용융금속(7)의 온도를 최소한 해당 금속의 용융점온도 보다 수십℃에서 수백℃ 이상 높은 고온용융금속 상태로 유지하는 경우를 포함한다. 이렇게 용융금속(7)이 상기한 고온의 용융금속 상태를 유지하여야 배출장치(1)의 수직공(2,2′)을 통하여 배출될 수 있으며, 이때 배출된 고온의 연속기둥 상태의 용융금속(12)은 전단부위(21)에서 액체냉각제(9)와 접촉하여 일정두께 이상의 증기피막층(23)을 형성하고 난 이후에도 표면이 응고되지 않아 용융금속방울(13)로 분리될 수 있고, 뿐만아니라 분리된 용융금속방울(13)도 충분한 잠열을 가지고 일정시간 동안 용융상태로 존재하여야 표면장력과 증기피막층(23)의 등방성 증기압으로 완전한 구형을 이룰 수 있게 되기 때문이다. 이와같이 상기한 용융금속(7)이 배출장치(1)에서 고온상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여 배출장치(1) 주변에 발열체(6)를 장착하여 온도를 조절한다.

상기한 제1도의 구상금속입자 제조방법에 있어서, 배출장치(1)의 밑바닥 밑면(4)과 액체냉각제표면(10) 사이의 거리(ℓ)를 30mm 이하의 최소거리로 유지하면서 동시에 용융금속(7)의 깊이(h)을 일정범위 내에서 유지하는 경우를 포함한다. 거리(ℓ)가 길어지면 연속기둥상태의 용융금속(12)이 액체냉각제(9)에 도달하기 전에 용융금속방울로 분리되기는 하나, 이는 낙하하면서 액체냉각제표면(10)과 충돌하여 제4도에 도시한 바와 같이, 변형된 용융금속방울(14)로 되어 원판형의 금속입자(15)로 응고되게 되며, 이를 방지하기 위해서 용융금속(13)의 표면이 충분히 응고되어 액체냉각제표면(10)과 충돌하여 변형이 되지 않을 정도로 하기 위해서는 장비가 너무 거대해진다는 단점이 있으며, 도한 거리(ℓ)가 너무 짧은(1mm이하) 경우에는 연속기둥상태의 용융금속(12)의 낙하된 거리가 증가하면 액체냉각제표면(10)에 도달하는 연속기둥상태의 용융금속(12)의 낙하거리가 짧아 시간이 빠르게 되어 액체냉각제(9)와 접촉하고 있는 전단부위(21)의 주위에 증기피막층(22)이 충분한 두께로 형성되기도 전에 전단부위(21)가 액체냉각제(9) 내부로 빠른 속도로 투입되어 급격한 냉각을 수반하게 되므로, 연속기둥상태의 용융금속(12)이 응고하게 되어 용융금속방울(13)로의 분리가 불가능하게 된다. 따라서, 이러한 문제점을 피하기 위하여서는 거리(ℓ)를 가능한 범위내에서 최소화하는 것이 중요하다. 이러한 이유 외에도 거리(ℓ)를 짧게 유지하므로서 고온용융상태의 연속기둥상태의 용융금속(12)과 사이공간(11)과의 접촉시간을 최대한 짧게 함으로서 연속기둥상태의 용융금속(12)의 표면에 발생될 수 있는 산화금속피막을 최소화할 수 있다. 또한, 용융금속(7)의 깊이(h)는 배출장치(1)의 수직공(2)으로부터 배출되는 연속기둥상태의 용융금속(12)의 초기 배출속도를 결정하는 요인이므로 일정한 깊이를 유지하여야 적절한 배출속도를 얻을 수 있다.

상기한 제1도의 구상금속입자 제조방법에 있어서, 액체냉각제(9)가 일정한 온도 범위내에서 유지되는 경우를 포함한다. 특히, 액체냉각제(9)가 일정범위의 온도보다 저온일 경우에는 액체냉각제(9)와 접촉하고 있는 연속기둥상태의 용융금속(12)의 전단부위(21)가 주위의 액체냉각제(9)를 비등점온도 이상으로 가열하여 증기피막층(22)을 형성하는데 많은 자체 열을 소모하게 되므로 급속히 냉각하여 응고하게 된다. 이러한 응고현상이 발생되면 연속기둥상태의 용융금속(12)은 액체냉각제(9)내에서 용융금속방울로 분리될 수 없게 되어 구상금속입자를 제조할 수 없게 된다. 또한, 구상금속입자 제조공정이 진행되면 액체냉각제(9) 속으로 고온의 용융금속(7)이 연속적으로 투입되기 때문에 액체냉각제(9)의 온도가 상승하게 된다. 이렇게 액체냉각제(9)의 온도가 일정범위 이상으로 상승하면 액체냉각제(9)의 냉각효율이 감소하게 되므로 액체냉각제(9)의 온도가 일정범위 내에서 유지되어야한다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 제3도에 일례로 도시된 바와 같이, 액체냉각제는 일정한 속도로 순환공급되도록 되어 있다. 즉, 액체냉각제(9)는 주입구(30)를 통하여 공급이 되고 배출구(31)를 통하여 일정한 높이를 유지하면서 배출되도록 한다. 배출구(31)를 통하여 액체냉각제 표면(10)의 높이를 일정하게 유지할수 있게 함으로서 연속기둥형태 용융금속(12)의 낙하거리 ℓ을 일정하고 정확하게 유지할 수 있게 되는 부가적 효과를 기대할 수 있게 된다. 또한, 제작하고자 하는 구상금속입자의 크기가 상대적으로 작은 경우에는 액체냉각제의 온도를 비등점에 가까운 온도로 유지하면서 비열이 상대적으로 작은 액체냉각제를 선택함으로서 증기화를 용이하게 이룰 수 있도록 하여 연속기둥형태 용융금속(12)의 전단부위가 급속히 냉각되어 응고되는 것을 방지하고, 동시에 분리된 용융금속방울(13)이 충분한시간 동안 용융상태를 유지할 수 있게 하여야 구상금속입자를 이룰 수가 있다. 따라서, 액체냉각제의 선택과 관련하여 액체냉각제(9)의 비등점온도는 최소한 연속기둥형태 용융금속(12)의 온도보다 저온이어야 하며 동시에 적절한 크기의 비열을 가져야 하는 등의 이유로 인하여 유효한 액체냉각제의 선택범위는 한정되게 된다. 상기한 액체냉각제의 조건을 만족시키기 위하여 필요한 경우 액체냉각제를 서로 혼합하여 사용하거나 또는 다른 물질을 용해시켜 사용할 수도 있다.

제2도는 밑바닥(3)에 2개 이상의 복수개 수직공(2,2′)들이 마련된 배출장치(1)를 나타내고 있다. 이때, 복수개의 수직공(2,2′)상호간의 간격(d)는 일정간격 이상이 되게해야 한다. 만약, 수직공(2)과 수직공(2′)사이의 간격(d)이 일정간격 이하로 되면 액체냉각제(9) 내에서 연속기둥상태의 용융금속(12)으로부터 분리된 용융금속방울(13)과 연속기둥상태의 용융금속(12′)으로부터 분리된 용융금속방울(13′)이 충분히 응고되기 전에 만날 수 있게 되어 용융금속방울쌍(26)을 형성하게 된다. 이러한 용융금속방울쌍(26)이 응고되어 쌍구상금속입자(27; 雙球狀金屬粒子)를 만들게 되면 불량율의 증가요인이 된다. 이와 같은 쌍구상금속입자(27)형태의 불량을 방지하기 위하여서는 복수개의 수직공 상호간의 간격을 일정간격 이상으로 하여야 한다.

구상금속입자 제조방법에 있어서, 상기한 액체냉각제가 물(H₂O) 또는 물을 포함하는 액체중 선택사용되는 경우를 포함한다. 액체냉각제로는 물이 통상적으로 사용되나, 본 발명에 사용되는 금속은 아연, 아연합금, 주석 및 주석합금등이므로 그 용융점의 차이가 있으며, 이는 냉각온도, 냉각속도 및 금속방울의 분리속도를 일정하게 유지·관리하기 위해서는 냉각제로서 물뿐만 아니라 물을 포함하는 액체, 예컨대 물과 글리세린의 혼합물 등이 사용됨이 바람직하다.

[실시예 1]

본 발명을 실시하여 크기가 1.0mm에서 9.0mm 사이의 구상아연입자( 이하 “아연볼”이라 칭함)를 제조하는 방법을 제3도에 나타내었다. 아연을 450℃ 이상으로 가열하여 용융시킨후 내화물로 제작된 배출장치(1)의 밑바닥(3)에 마련되어 있는 내경이 0.8mm에서 10.0mm사이의 크기를 갖는 수직공(2)을 통하여 용융아연(31)을 상온의 물(31) 속으로 투입시킨다. 이때, 수직공(2)의 내경이 작을수록 아연볼의 구경은 감소됨은 당연하며, 구경이 아주 작은 아연볼을 제작할 시에는 배출장치(1)에 미세한 진동을 부여하여 줌이 바람직하다. 그리고, 용융아연(31)의 깊이(h)은 상기한 수직공(2)의 내경크기에 따라 일정한 범위의 값을 갖도록 조정되어 연속기둥상태의 용융아연(33)의 크기 배출속도를 적절히 한다. 배출장치(1)의 재질은 흑연, 또는 탄화규소(SiC), 또는 흑연표면을 탄화규소박막으로 피복한 것들이 사용될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 흑연표면을 탄화규소박막으로 피복한 재질을 사용한다. 흑연표면을 탄화규소 박막으로 피복한 이유는 흑연과 고온의 용융아연이 반응하여 최종적으로 제조되는 아연볼내로 탄소불순물이 함유되는 것을 방지하기 위함이다. 배출장치(1)에는 수직공을 복수개로 하며 복수개의 수직공 상호 내경중심간 간격은 내경의 2배 이상이 되도록 하여 쌍구상금속입자의 발생을 방지할 수 있도록 한다. 배출장치(1)의 밑바닥밑면(4)과 물표면(32) 사이의 거리(ℓ)는 1mm에서 30mm 사이의 범위로 조절하여 수직공(2)을 통하여 배출되는 연속기둥상태의 용융아연(33)이 연속 기둥형태를 유지하면서 물표면(32)으로 투입되도록 한다. 사이공간(11)은 별도의 조절없이 공기중의 노출된 상태로 한다. 이렇게 공기중에 노출된 상태로 제조공정을 수행하여도 용융아연이 제조공정중 공기와 접촉할 시간이 극히 짧기 때문에 산화피막층은 거의 발생되지 않았다. 액체냉각제로 사용된 물의 온도를 제조공정중에도 일정범위(상온과 비등점사이)의 온도로 유지되게 하기 위하여 주입구(34)와 배출구(35)를 통하여 일정량의 물이 주입되면서 동시에 배출되도록 한다.

[실시예 2]

아연과 미량(5% 이내)의 아연합금을 그 용융온도(아연의 용융온도보다 높음)이상으로 가열 용융시킨 후, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 아연합금볼을 제조하였다.

[실시예 3]

주석 또는 주석합금(주석이 용융온도보다 높음)을 각각 그 용융온도 이상으로 가열 용융시킨 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 주석볼을 제작하였다.

상기한 실시예들에 따른 아연볼과 아연합금볼 및 주석볼과 주석합금볼은 완전한 구형을 이루면서 크기가 일정하고, 또한 산화피막층이 없이 금속광택을 가져 별도의 표면처리과정이 요구되지 않는 아연볼을 대량 제조할 수 있게 되었다.

이상과 같은 본 발명은 밀리미터(mm)범위의 크기를 갖는 구상금속입자(구상합금입자를 포함함)를 제조함에 있어, 고온의 용융금속(용융합금을 포함함)과 액체냉각제 사이에 형성되는 액체냉각제의 증기피막층을 이용함으로써 제작된 구상금속입자의 최종형상이 완전한 구형으로 됨과 동시에 구경치수의 조정이 용이하여 구경치수가 균일하고 또한 제조단계에서 형성되는 산화금속피막층의 발생이 억제되고 제조장치의 소형화가 가능하며 대량생산이 용이한 효율적인 효과가 있는 것이다.

Claims

0.8mm에서 9mm사이의 일정한 크기를 갖는 금속 또는 합금의 구상금속입자를 제조함에 있어서, 제조하고자 하는 상기의 구상금속입자에 해당하는 금속의 용융점온도보다 높은 고온의 용융상태로 유지하는 단계와, 상기의 고온용융상태의 용융금속 밑바닥에 단수 또는 복수개의 내경크기가 일정한 수직공이 뚫어져 있는 내화재의 배출장치로부터 상기의 수직공을 통하여 연속 기둥형태로 배출되며, 동시에 배출속도가 일정범위 내에서 유지되는 단계와, 배출된 상기의 연속 기둥형태의 용융금속이 연속 기둥형태를 유지하면서 낙하하여 사이공간에서 용융금속방울로 분리되기 이전에 일정범위의 온도가 유지되고있는 액체냉각제의 표면에 도달되는 단계와, 상기의 액체냉각제 표면에 도달한 연속 기둥형태의 용융금속이 상기의 액체냉각제 속으로 투입되면서 액체냉각제의 증기피막층이 상기의 연속 기둥형태 용융금속 주위에 형성되는 단계와, 상기의 증기피막층으로 감싸진 용융금속의 연속 기둥형태가 표면장력과 증기피막층내의 증기압으로 상기의 액체냉각제 내에서 구상의 용융금속방울로 증기피막층에 감싸져 분리되는 단계와, 상기의 증기피막층에 감싸인 구상의 단일소재 또는 합금소재의 용융금속방울이 냉각되면서 고체상태로 응고되어 최종의 구상금속입자가 제조되는 단계에 의해 구상금속입자를 제조함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 구상금속입자가 아연(Zn), 아연합금 또는 주석중 하나임을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 수직공이 뚫어져 있는 내화재의 배출장치를 흑연, 탄화규소(SiC), 또는 흑연표면을 탄화규소박막으로 피복한 것중 선택 제작함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 수직공이 뚫어져 있는 내화재의 배출장치에 천공된 수직공의 내경크기가 0.8mm에서 9mm사이의 특정한 내경크기를 가지면서 복수개일 경우에 상기한 복수개의 수직공들의 내경중심 상호간의 간격이 상기 수직공들이 갖는 내경의 2배이상으로 함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 내화재의 배출장치의 밑면에서 액체냉각제 표면까지의 거리를 30mm이하로 유지함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 사이공간을 진공, 질소(N₂), 아르곤(Ar), 헬리윰(He), 수소 또는 대기(공기)상태중 선택 사용함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.
제1항에 있어서, 상기한 액체냉각제가 물(H₂O) 또는 물(H₂O)을 포함하는 액체중 선택 사용함을 특징으로 하는 액체냉각제의 증기피막층을 이용한 구상금속입자 제조방법.