KR100366774B1 - Device for producing ultra fine metal powder products - Google Patents

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KR100366774B1
KR100366774B1 KR10-2000-0014324A KR20000014324A KR100366774B1 KR 100366774 B1 KR100366774 B1 KR 100366774B1 KR 20000014324 A KR20000014324 A KR 20000014324A KR 100366774 B1 KR100366774 B1 KR 100366774B1
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Abstract

본 발명은 금속사출성형용 원료 제조를 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41)를 구비하는 원료챔버(11); 초미립 금속분말 저장 및 칭량을 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(32)를 구비하는 저장챔버(12); 초미립 금속분말 성형 및 소결을 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(33)를 구비하는 성형챔버(13); 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13) 사이를 일렬로 연통하도록 설치되고, 양단에 각각 개폐가능한 도어를 지니는 통로(21)(22)(23)(24); 및 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)를 배기하는 진공펌프(50), 불활성 또는 보호성 가스를 주입하는 가스탱크(60), 진공 및 가스압을 검출하는 압력게이지(42), 유로를 단속하는 밸브(43)(44) 등을 구비하는 분위기 조절수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention uses the raw material for the production of metal injection molding raw material chamber 11 having a glove box 41 for manual work; A storage chamber 12 for storing and weighing ultra-fine metal powder and having a glove box 41 for manual operation and an inlet 32 for entering and exiting an object; A forming chamber 13 for use in forming and sintering ultra-fine metal powder and having a glove box 41 for manual operation and an inlet 33 for entering and exiting an object; Passages (21) (22) (23) (24) installed to communicate with the raw material chamber (11), the storage chamber (12), and the molding chamber (13) in a row, and having doors open and closed at both ends thereof; And a vacuum pump 50 for evacuating the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13, a gas tank 60 for injecting an inert or protective gas, a pressure gauge for detecting vacuum and gas pressure. And an atmosphere adjusting means including the valves 43 and 44 for controlling the flow path.

이에 따라 초고진공 설비에 비해 저가이면서 유지비가 적게 들어 산업화가 가능하고 또한 초미립 금속분말 제조방법에 제약을 받지 않고 초미립 금속분말의 산화오염 없이 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, it is cheaper than the ultra-high vacuum equipment and has a low maintenance cost, thus industrialization is possible, and the product can be manufactured without being constrained by the ultrafine metal powder production method without oxidation contamination of the ultrafine metal powder.

Description

초미립 금속분말제품 제조장치{Device for producing ultra fine metal powder products}Device for producing ultra fine metal powder products

본 발명은 초미립 금속분말제품 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초고진공 장치에 비해 저가이면서 유지비가 적게 들어 산업화가 가능하고 또한 초미립 금속분말 제조방법에 제약을 받지 않고 초미립 금속분말의 산화오염 없이 제품을 제조할 수 있는 초미립 금속분말제품 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-fine metal powder product manufacturing apparatus, and more particularly, it is possible to industrialize because of the low cost and low maintenance cost compared to the ultra-high vacuum device, and is not limited to the ultra-fine metal powder production method. The present invention relates to an ultrafine metal powder product manufacturing apparatus capable of producing a product without oxidation contamination.

나노금속분말은 일반적으로 분말입자 크기가 0.1 ㎛ 이하인 물질로서 종래의 금속분말에서 나타나지 않는 새롭고, 우수한 성질을 지니고 있다. 이러한 우수한 특성 때문에 국내는 물론 선진국에서 나노금속분말에 관한 연구를 수년전부터 해오고 있다.Nanometal powder is generally a material having a particle size of 0.1 μm or less, and has new and excellent properties which do not appear in conventional metal powder. Because of these excellent characteristics, researches on nano metal powders have been conducted for many years in Korea as well as in developed countries.

현재 나노금속분말에 관한 국내 수준은 나노테크 사 등 몇몇 기업체에서 파일럿 플랜트(pilot plant) 단계이고 선진국에서는 분말형태로 생산하고 응용하고 있으나 구조를 갖는 벌크(bulk) 재료로는 산업화시키지 못하고 실험실수준에 머물고 있다. 그 이유 중 하나는 보다 뛰어난 특성을 얻기 위해서 입자크기가 30 nm 이하인 금속분말을 제조하였음에도 불구하고 입자미세화에 기인한 산화 및 발화문제를 해결하지 못했기 때문이다.At present, the domestic level of nano metal powder is pilot plant stage in some companies such as Nanotech, and it is produced and applied in powder form in developed countries, but it cannot be industrialized by the bulk material with structure. Staying. One of the reasons is that even though the metal powder having a particle size of 30 nm or less was manufactured in order to obtain more excellent characteristics, the oxidation and ignition problems caused by particle micronization were not solved.

기존의 나노금속분말을 이용한 벌크재료를 제조하는 방법(실험실 연구수준)은 단지 대기 중 노출시간을 줄이기 위해 나노금속분말을 제조하고 불활성 가스로 충전된 용기에 담아 일반적인 글로브 박스(glove box)로 가지고 들어가 성형을 하고 다시 외부로 꺼내어 열처리를 하는 것이다.Conventional methods of manufacturing bulk materials using nanometal powders (laboratory research levels) have only been made as general glove boxes by preparing nanometal powders to reduce exposure time to the atmosphere and placing them in containers filled with inert gas. It goes into the molding and takes it out again to heat treatment.

이러한 방법으로 나노금속분말의 발화문제는 해결하였다. 그러나 문제점은 용기에 담는 과정에서 짧은 시간이나마 대기의 노출을 피하기 어려워 산화반응이 일어나고 또한 불활성 가스를 계속 흘려주어야 한다. 또한 성형한 후 외부로 꺼내면 대기에 노출되면서 산화가 된다는 것이다. 산화 오염된 원료는 산화물을 제거해야 하는 별도의 공정을 요구하게 되고, 제품의 성능이 저하되기 때문에 부가가치가 낮아진다. 나노금속분말을 사용하는 벌크재료의 제조가 산업화되지 못하고 있는 것은 산화문제의 해결방안을 찾지 못하는데 기인한다.In this way, the problem of ignition of nano metal powder was solved. However, the problem is that it is difficult to avoid exposure to the atmosphere for a short time in the process of the container, the oxidation reaction occurs and the inert gas must continue to flow. In addition, when molded and taken out, it is oxidized while being exposed to the atmosphere. Oxidized and contaminated raw materials require a separate process to remove oxides, and the added value is lowered because the performance of the product is degraded. The failure to industrialize the production of bulk materials using nanometal powders is due to the lack of solutions to oxidation problems.

따라서, 나노금속분말을 이용하여 벌크재료를 제조하기 위해서는 나노금속분말제조에서부터 금속사출성형용 원료(Feedstock)와 예비소결된 제품을 산화가 배제된 상태에서 제조할 수 있는 장치가 절실히 요구된다. 원료(Feedstock)와 예비소결체는 대기중에서도 안정하기 때문이다.Therefore, in order to manufacture bulk materials using nanometal powders, there is an urgent need for a device capable of manufacturing raw metal injection molding (Feedstock) and pre-sintered products from oxidation of nanometal powders. Feedstock and presinter are stable in the air.

불활성가스 응축법이나, 화학기상 응축법으로 제조한 초미립 금속분말의 산화 또는 발화를 막기 위해 분말을 포집하고 성형, 소결하는 공정을 초고진공 장치가 사용되기도 하는데, 초고진공 장비는 일반적으로 매우 고가이기 때문에 설비투자비가 많이 소요되고 초고진공을 유지하는데 많은 비용과 함께 고도의 기술력이 필요하다.To prevent oxidation or ignition of ultrafine metal powders produced by inert gas condensation or chemical vapor condensation, ultra-high vacuum equipment is often used to collect, form and sinter powders. Ultra-high vacuum equipment is generally very expensive. Therefore, it requires a lot of equipment investment cost and high technical skills as well as high cost to maintain ultra-high vacuum.

이와 같이 막대한 설비투자비와 유지비로 인해 제품의 생산단가가 오르는 것이 불가피하고 가격경쟁력이 저하된다.As such, huge production investment and maintenance costs inevitably raise the production cost of the product and lower the price competitiveness.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초고진공 장치에 비해 저가이면서 유지비가 적게 들어 산업화가 가능하고 또한 초미립 금속분말 제조방법에 제약을 받지 않고 초미립 금속분말의 산화오염 없이 제품을 제조할 수 있는 초미립 금속분말제품 제조장치를 제공한다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and it is possible to industrialize because of the low cost and low maintenance cost compared to the ultra-high vacuum apparatus, and is not restricted by the ultrafine metal powder production method and without oxidation pollution of the ultrafine metal powder. Provided is an ultrafine metal powder product manufacturing apparatus capable of manufacturing a product.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 정면에서 개략적으로 나타내는 구성도,1 is a block diagram schematically showing the apparatus according to the invention from the front,

도 2는 도 1의 장치를 평면에서 개략적으로 나타내는 구성도,FIG. 2 is a schematic view schematically showing the apparatus of FIG. 1 in plan view; FIG.

도 3은 본 발명의 장치를 이용하는 실시예 및 그에 대한 비교예에서 X레이 회절법에 의한 산화도 분석결과를 비교하여 나타내는 그래프.Figure 3 is a graph showing the comparison of the results of the oxidation analysis by the X-ray diffraction method in the embodiment using the apparatus of the present invention and a comparative example thereof.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11, 12, 13 : 챔버 21, 22, 23, 24 : 통로11, 12, 13: chamber 21, 22, 23, 24: passage

32, 33 : 투입구 41 : 글로브박스32, 33: opening 41: glove box

42 : 압력게이지 43, 44 : 밸브42: pressure gauge 43, 44: valve

45 : 감시창 50 : 진공펌프45: monitoring window 50: vacuum pump

60 : 가스탱크60 gas tank

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 금속사출성형용 원료 제조를 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41)를 구비하며, 일측벽에는 외부로 통하는 통로(21)를 구비한 원료챔버(11);초미립 금속분말 저장 및 칭량을 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(32)를 구비하며, 일측벽에는 상기 원료챔버(11)의 타측벽에 밀봉적으로 연통되는 통로(22)를 구비한 저장챔버(12);초미립 금속분말 성형 및 소결을 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(33)를 구비하며, 일측벽에는 상기 저장챔버(12)의 타측벽에 밀봉적으로 연통되는 통로(23)를 구비하며, 타측벽에는 외부로 통하는 통로(24)를 구비한 성형챔버(13);상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 각각 연통되어 그 내부의 공기를 배기하는 진공펌프(50);상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 각각 연통되어 그 내부로 불활성 또는 보호성 가스를 주입하는 가스탱크(60);상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)의 각각에 연결되어 상기 챔버들(11)(12)(13) 내부의 진공 및 가스압을 검출하는 압력게이지(42); 및상기 챔버들(11)(12)(13)과 상기 진공펌프(50) 사이의 연결관들 및 상기 챔버들(11)(12)(13)과 상기 가스탱크(60) 사이의 연결관들에 설치되어 유로를 단속하는 밸브(43)(44);를 포함하고,여기에서, 상기 통로(21)(22)(23)(24)들은 양단에 각각 개폐가능한 도어를 지니고,또한, 상기 저장챔버(12)의 투입구(32)에는 나노금속분말 제조장치(71)가 밀봉적으로 연통되고,또한, 상기 성형챔버(13)의 투입구(33)에는 소결장치(72)가 밀봉적으로 연통되고,또한, 상기 진공펌프(50), 가스탱크(60), 압력게이지(42) 및 밸브(43)(44)는 상기 통로(21)(22)(23)(24)를 통하여 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 배기 또는 가스주입이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is for use in the manufacture of raw materials for metal injection molding, and includes a glove box 41 for manual work, and has a raw material chamber 11 having a passage 21 leading to the outside on one side wall. It is used for storing and weighing ultra-fine metal powder, and includes a glove box 41 for manual operation and an inlet 32 for entering and exiting an object, and one side wall is sealed to the other side wall of the raw material chamber 11. Storage chamber 12 having a communication passage 22; It is used for forming and sintering ultra-fine metal powder, and includes a glove box 41 for manual work and an inlet 33 for entering and exiting an object, and having one side wall. A molding chamber 13 having a passage 23 sealingly communicating with the other side wall of the storage chamber 12, the other side wall having a passage 24 communicating with the outside; the raw material chamber 11, It communicates with the storage chamber 12 and the molding chamber 13, respectively, A vacuum pump 50 for exhausting the gas tank 60 communicating with the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13 to inject an inert or protective gas therein; A pressure gauge (42) connected to each of the chamber (11), the storage chamber (12), and the shaping chamber (13) to detect vacuum and gas pressure inside the chambers (11) (12) (13); And connecting tubes between the chambers 11, 12, 13 and the vacuum pump 50, and connecting tubes between the chambers 11, 12, 13 and the gas tank 60. Valves 43 and 44 installed at and intercepting the flow path, wherein the passages 21, 22, 23, 24 have doors open and closed at both ends, respectively, and the storage The nanometal powder production apparatus 71 is hermetically communicated with the inlet 32 of the chamber 12, and the sintering apparatus 72 is hermetically communicated with the inlet 33 of the molding chamber 13. In addition, the vacuum pump 50, the gas tank 60, the pressure gauge 42 and the valves 43, 44 are through the passages 21, 22, 23, 24, the raw material chamber ( 11), the storage chamber 12, the molding chamber 13, characterized in that the exhaust or gas injection is made.

이때 상기 분위기 조절수단은 상기 통로(21)(22)(23)(24)를 통하여 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 배기 또는 가스주입이 이루어지도록 한다.At this time, the atmosphere control means is such that the exhaust or gas injection to the raw material chamber 11, the storage chamber 12, the molding chamber 13 through the passage (21) 22 (23) (24).

본 발명인 일체형 청정장치의 핵심은 나노금속분말을 안정적으로 다루고 벌크재료를 산화되지 않은 상태로 제조할 수 있는 장치라는 것이다. 청정장치의 설계개념은 나노금속분말을 제조한 후, 불활성 또는 보호성 가스 분위기에서 연속적으로, 나노금속분말에 유기결합제로 코팅하여 금속사출성형용 원료(Feedstock)를 제조하거나 나노금속분말을 성형 및 예비소결을 하여 벌크 재료로 제조함으로써 산화오염이 배제된 제품을 제조할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명은 주로 소형이며 기능성을 가진 재품의 제조에 적용할 수 있다. 이러한 제품은 부피가 작으면서도 고부가가치를 창출할 수 있기 때문에 벤처기업규모의 장치로도 제조가 가능하다. 금속사출성형용 원료(Feedstock)는 분말표면을 유기결합제로 코팅하기 때문에 안정적이다. 그러나 금속사출성형용 원료는 150℃ 이상으로 가열하여 제조하기 때문에 나노금속분말을 사용할 경우에는 본 청정장치가 필수적으로 요구된다. 본 발명은 이상의 개념이 들어간 나노금속분말제품 제조장치에 관한 것이다.The core of the present inventors integral cleaning device is that the device can stably handle the nano metal powder and can produce the bulk material without oxidation. The design concept of the cleaning device is to manufacture nanometal powder, and then to continuously feed in an inert or protective gas atmosphere with an organic binder on the nanometal powder to produce a feedstock for metal injection molding or to form and manufacture nanometal powder. By pre-sintering to make a bulk material, it is possible to produce a product free from oxidation pollution. The present invention is mainly applicable to the production of small and functional articles. These products are small in volume and can create high added value, so they can be manufactured with venture-scale devices. Feedstock for metal injection molding is stable because the powder surface is coated with an organic binder. However, since the raw material for metal injection molding is manufactured by heating to 150 ° C. or higher, when the nano metal powder is used, this clean device is essential. The present invention relates to a nano-metal powder product manufacturing apparatus containing the above concept.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 정면에서 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 장치를 평면에서 개략적으로 나타내는 구성도이다.1 is a schematic view showing the apparatus according to the present invention from the front, and FIG. 2 is a schematic view showing the apparatus of FIG.

원료챔버(11)는 금속사출성형용 원료(Feedstock)의 제조를 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41)를 구비한다. 원료챔버(11)는 초미립 금속분말을 금속사출성형용 유기결합제와 혼합하는 공정실이다. 저장챔버(12)는 초미립 금속분말 저장 및 칭량을 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(32)를 구비한다. 저장챔버(12)는 초미립 금속분말 제조장치로부터 분말을 가져와서 용기에 보관하거나 분말량 측정하는 공정실이다. 성형챔버(13)는 초미립 금속분말의 성형 및 소결을 위한 용도이며 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(33)를 구비한다. 글로브박스(41)는 외부에서 작업자의 손을 넣고 내부공간에서 작업할 수 있는 장갑형 기구를 의미한다.The raw material chamber 11 is used for manufacturing a metal injection molding feedstock and has a glove box 41 for manual operation. The raw material chamber 11 is a process chamber for mixing ultra-fine metal powder with an organic binder for metal injection molding. The storage chamber 12 is for ultra-fine metal powder storage and weighing, and has a glove box 41 for manual operation and an inlet 32 for entering and exiting an object. The storage chamber 12 is a process chamber which takes powder from an ultrafine metal powder production apparatus and stores it in a container or measures the amount of powder. The forming chamber 13 is used for forming and sintering ultra-fine metal powder and includes a glove box 41 for manual operation and an inlet 33 for entering and exiting an object. Glove box 41 refers to a glove-type mechanism that can be put in the hands of the worker from the outside to work in the interior space.

상기 각 챔버(11)(12)(13)의 전면에는 감시창(45)을 설치하여 작업자가 내부를 들여다보면서 글로브박스(41)를 이용하여 작업할 수 있도록 한다. 저장챔버(12) 및 성형챔버(13)에 설치되는 투입구(32)(33)에는 도어가 설치되어 개폐가능한 구조이다.The monitoring window 45 is installed on the front of each of the chambers 11, 12 and 13 so that the worker can work by using the glove box 41 while looking inside. The openings 32 and 33 installed in the storage chamber 12 and the molding chamber 13 are doors installed and openable.

또한 본 발명에 따르면 양단에 각각 개폐가능한 도어를 지니는 통로(21)(22)(23)(24)가 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13) 사이를 일렬로 연통하도록 설치된다. 즉 원료챔버(11)와 저장챔버(12)가 연통되고 저장챔버(12)와 성형챔버(13)가 연통된다. 통로(21)(22)(23)(24)는 간단한 파이프형 연결장치로서 분말제조방법에 따라 적절한 수로 증감하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, passages 21, 22, 23, 24 having doors open and closed at both ends communicate with the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13 in a row. To be installed. That is, the raw material chamber 11 and the storage chamber 12 communicate with each other, and the storage chamber 12 and the molding chamber 13 communicate with each other. The passages 21, 22, 23, 24 are simple pipe-type connecting devices, which can be increased or decreased by an appropriate number depending on the powder production method.

이때 통로(21)(22)(23)(24)는 각 공정실을 격리시킴으로서 각각의 공정에서 배출될 수 있는 불순물에 의한 오염을 막기 위해 설치되는 것으로서 통로(21)(22)(23)(24)의 양단에 설치되는 도어는 기밀을 요하며 내측 및 외측에서 모두 개폐할 수 있도록 한다. 이와 같이 하여 기화된 유기물 같은 오염원이 배출되는 공정실과 청정이 요구되는 공정실이 분리된다.At this time, the passages 21, 22, 23, 24 are provided to isolate the process chambers and to prevent contamination by impurities that may be discharged from the respective processes. Doors installed at both ends of 24) require airtightness and can be opened and closed from both inside and outside. In this way, the process chamber from which the pollutant such as vaporized organic matter is discharged is separated from the process chamber requiring cleanness.

또한, 본 발명에 따르면 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)를 배기하는 진공펌프(50), 불활성 또는 보호성 가스를 주입하는 가스탱크(60), 진공 및 가스압을 검출하는 압력게이지(42), 유로를 단속하는 밸브(43)(44) 등을 구비하는 분위기 조절수단을 포함한다. 압력게이지(42)는 포토헬릭 계기를 사용하고 밸브(43)(44)는 솔레노이드 밸브를 사용한다. 진공펌프(50)와 아르곤 가스를 공급하는 가스탱크(60)를 사용하여 챔버(11)(12)(13) 내부의 가스를 자동으로 치환해 주고 아르곤 가스압력이 낮아지면 계속 보충해 줌으로서 청정을 유지할 수 있다.Further, according to the present invention, the raw material chamber 11, the storage chamber 12, the vacuum pump 50 for evacuating the forming chamber 13, the gas tank 60 for injecting inert or protective gas, vacuum and gas pressure And an atmosphere adjusting means having a pressure gauge 42 for detecting the oil, a valve 43 and 44 for controlling the flow path, and the like. Pressure gauges 42 use photohelical instruments and valves 43 and 44 use solenoid valves. Using the vacuum pump 50 and the gas tank 60 to supply the argon gas, the gas inside the chambers 11, 12, 13 is automatically replaced, and when the argon gas pressure is lowered, it is continuously replenished. Can be maintained.

이때 상기 분위기 조절수단은 상기 통로(21)(22)(23)(24)를 통하여 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 배기 또는 가스주입이 이루어지도록 한다. 진공펌프(50)와 가스탱크(60)는 직접 챔버(11)(12)(13)에 연결하지 않고 통로(21)(22)(23)(24)에 연결하여 필요에 따라 투입한다.At this time, the atmosphere control means is such that the exhaust or gas injection to the raw material chamber 11, the storage chamber 12, the molding chamber 13 through the passage (21) 22 (23) (24). The vacuum pump 50 and the gas tank 60 are connected to the passages 21, 22, 23, 24, as needed, without being directly connected to the chambers 11, 12, 13.

도시에는 없으나 본 발명의 장치에는 열처리 가스 및 냉각수 연결부가 설치되어 열처리에 필요한 가스 및 냉각수를 공급하고 외부로 방출한다. 열처리를 하지 않을 때에는 밸브(43)(44)를 닫아 아르곤 가스 압력이 낮아지는 것을 막는다.Although not shown, the apparatus of the present invention is provided with a heat treatment gas and a coolant connection to supply and discharge the gas and the coolant required for the heat treatment. When the heat treatment is not performed, the valves 43 and 44 are closed to prevent the argon gas pressure from lowering.

도 2에 나타내는 것처럼 저장챔버(12)의 후방으로는 나노금속분말 제조장치(71)가 연결되고 성형챔버(13)의 후방으로는 소결장치(72)가 연결된다. 나노금속 분말 제조장치(71)에는 수소가스가 공급되고 소결장치(72)에는 소결가스가 공급되도록 배관 연결된다.As shown in FIG. 2, the nanometal powder production apparatus 71 is connected to the rear of the storage chamber 12, and the sintering apparatus 72 is connected to the rear of the molding chamber 13. Hydrogen gas is supplied to the nano-metal powder manufacturing apparatus 71 and the sintering gas is supplied to the sintering apparatus 72 so that piping is connected.

본 발명에 따른 포토헬릭 계기 시스템에 진공펌프(50)와 아르곤 충전된 가스탱크(60)를 연결하고 챔버(11)(12)(13)를 아르곤(순도:99.9% 이상) 가스로 완전히 치환한다. 가스 치환 후 포토헬릭 계기의 붉은침 2개를 양압에 적당히 맞추고 진공펌프(50) 연결관의 밸브(44)를 닫아 항상 대기압보다 높은 압력으로 유지한다. 초미립 금속분말이 제조되면 투입구(32)의 도어를 열고 저장챔버(12)의 내부로 가져온 후 도어를 닫는다. 계속하여 여기에서 초미립 금속분말을 보관용기에 담는다.The vacuum pump 50 and the argon-filled gas tank 60 are connected to the photohelical instrument system according to the present invention, and the chambers 11, 12 and 13 are completely replaced with argon (purity: 99.9% or more) gas. . After gas replacement, the two red needles of the photohelical instrument are properly adjusted to the positive pressure, and the valve 44 of the vacuum pump 50 connection pipe is closed to maintain the pressure higher than atmospheric pressure at all times. When the ultrafine metal powder is manufactured, the door of the inlet 32 is opened, brought into the storage chamber 12, and the door is closed. The ultrafine metal powder is then placed in a container.

금속사출성형용 원료제조시에는 제조된 분말을 원료챔버(11)에서 유기결합제와 혼합하여 과립의 금속사출 성형용 원료를 제조한다. 이때 기화된 유기결합제가 옆의 저장챔버(12)를 오염시킬 수 있으므로 통로(22)의 도어를 닫는다. 제조된 원료는 교환상자를 통해서 외부로 꺼낸다.In the manufacture of metal injection molding raw materials, the prepared powder is mixed with an organic binder in the raw material chamber 11 to prepare raw materials for metal injection molding of granules. At this time, since the vaporized organic binder may contaminate the storage chamber 12 of the side, the door of the passage 22 is closed. The manufactured raw materials are taken out through the exchange box.

성형 및 소결시 제조된 분말을 성형챔버(13)에서 성형, 예비소결을 하여 공기와 접촉하여도 산화되지 않는 상태로 만들어 준다. 예비소결된 제품은 교환상자를 통해서 외부로 꺼낸다.The powder produced during molding and sintering is molded and pre-sintered in the molding chamber 13 to make it in a state in which it is not oxidized even in contact with air. The presintered product is taken out through the exchange box.

다음의 두 가지 경우에 대하여 작동과정을 보다 상세하게 설명한다.The following two cases describe the operation process in more detail.

(1)금속사출성형용 나노금속분말 원료(Feedstock)를 제조하는 경우(1) Manufacture of Nano Metal Powders (Feedstock) for Metal Injection Molding

청정장치에서 수작업이 필요한 경우 글로브박스(41)의 장갑에 손을 집어넣어 작업한다. 청정장치내 아르곤 가스 압력은 항상 1기압 보다 약간 높게 유지한 상태에서 원료챔버(11)에서 제조된 분말은 투입구(32)를 열고 저장챔버(12)에 투입한다. 이때 나노금속분말 제조장치(71)는 외부 공기가 들어오지 않는 상태로 유지하여 분말의 산화를 막는다. 투입구(32)를 열 때 아르곤 가스가 빠져나가 1기압에 가까워지면 포토헬릭 게이지 장치가 자동으로 가스탱크(60)의 아르곤 유입 밸브(43)를 열어 아르곤 가스를 계속 충전한다.If you need manual work in the clean device, put your hand into the glove of the glove box (41) to work. While the argon gas pressure in the cleaning apparatus is always kept slightly higher than 1 atm, the powder produced in the raw material chamber 11 is introduced into the storage chamber 12 by opening the inlet 32. At this time, the nano-metal powder manufacturing apparatus 71 is maintained in a state that does not enter the outside air to prevent the oxidation of the powder. When argon gas escapes when the inlet 32 is opened and approaches 1 atm, the photohelic gauge device automatically opens the argon inlet valve 43 of the gas tank 60 to continuously charge the argon gas.

분말이 저장챔버(12)에 들어오면 투입구(32)는 닫는다. 통로(22)에서 밸브(43)(44)를 교대로 열고 닫아 저장챔버(12)의 아르곤 가스로 치환한다. 이후 통로(22)의 우측 도어를 열고 통로(22) 상으로 분말을 옮긴 다음 통로(22)의 우측 도어를 닫고 좌측 도어를 열어 원료챔버(11)로 분말을 가져오고 여기에서 원료(Feedstock)를 제조한다.When the powder enters the storage chamber 12, the inlet 32 is closed. In the passage 22, the valves 43 and 44 are alternately opened and closed to replace with argon gas in the storage chamber 12. Then open the right door of the passage 22 and transfer the powder onto the passage 22, then close the right door of the passage 22 and open the left door to bring the powder to the raw material chamber 11, where the feedstock is fed. Manufacture.

통로(21) 상에 상기와 같은 방법으로 원료챔버(11)의 아르곤 가스로 치환한다. 이후 통로(21)의 우측 도어를 열고 원료를 통로(21) 상에 넣은 다음 좌측 도어를 열고 원료를 외부로 꺼낸다.The argon gas of the raw material chamber 11 is substituted on the passage 21 in the same manner as described above. Thereafter, the right door of the passage 21 is opened, the raw material is placed on the passage 21, the left door is opened, and the raw material is taken out.

(2) 나노금속분말 벌크 재료를 제조하는 경우(2) In case of manufacturing nano metal powder bulk material

원료(Feedstock)를 제조하는 과정은 전술한 바와 동일하다. 통로(23)를 저장챔버(12)의 아르곤 가스로 치환하는 방법도 동일하다. 통로(23)의 좌측 도어를 열고 통로(23) 상으로 분말을 옮긴다. 통로(23)의 좌측 도어를 닫고 우측 도어를 열어 성형챔버(13)로 분말을 가져온다. 성형챔버(13)에서 분말을 성형하고 소결장치를 불활성분위기로 유지시킨다. 투입구(33)를 열고 소결장치(72)로 성형체를 넣는다. 소결장치(72)에서 성형체를 예비 소결한 후 투입구(33)를 열어 소결체를 성형챔버(13)로 가져온다.The process of manufacturing the feedstock is the same as described above. The same is true for replacing the passage 23 with the argon gas of the storage chamber 12. Open the left door of passage 23 and transfer powder onto passage 23. The left door of the passage 23 is closed and the right door is opened to bring the powder into the forming chamber 13. The powder is molded in the molding chamber 13 and the sintering apparatus is maintained in an inert atmosphere. The inlet 33 is opened and the molded body is put into the sintering apparatus 72. After pre-sintering the molded body in the sintering apparatus 72, the inlet 33 is opened to bring the sintered body into the molding chamber 13.

같은 방법으로 통로(24) 상에 성형챔버(13)의 아르곤 가스를 치환한다. 통로(24)의 좌측 도어를 열어 소결체를 통로(24)에 넣은 다음 좌측 도어를 닫고 우측 도어를 열어 소결체를 밖으로 꺼낸다.In the same manner, the argon gas of the molding chamber 13 is replaced on the passage 24. The left door of the passage 24 is opened to put the sintered body into the passage 24, then the left door is closed and the right door is opened to take out the sintered body.

본 발명의 장치를 이용하면 기계화학(Mechanochemical) 공정으로 제조한 초미립 금속분말(20∼50 nm)은 산화되지 않은 상태로 유지할 수 있었다.By using the apparatus of the present invention, ultrafine metal powder (20-50 nm) prepared by a Mechanochemical process could be kept in an unoxidized state.

도 3은 본 발명의 장치를 이용하는 실시예 및 그에 대한 비교예에서 X레이 회절법에 의한 산화도 분석결과를 비교하여 나타내는 그래프가 도시된다.Figure 3 is a graph showing the comparison of the results of the oxidation analysis by the X-ray diffraction method in the embodiment using the apparatus of the present invention and a comparative example thereof.

도 3의 b처럼 대기에서 제조한 금속사출성형용 초미립 W-Cu 복합분말 원료는 주요성분인 W이 산화된 반면 도 3의 a처럼 청정장치에서 제조한 것은 W이 산화되지 않았다. Cu 산화물은 유기결합제에서 분해되는 산소에 의해 형성된 것이다.The ultrafine W-Cu composite powder raw material for metal injection molding prepared in the air as shown in b of FIG. 3 was oxidized to W as a main component, but was not oxidized to W as manufactured in a clean device as shown in FIG. Cu oxide is formed by oxygen that is decomposed in the organic binder.

따라서 초고진공 장비에 비해 경제적인 본 발명의 장치로 산화 오염이 배제된 초미립 금속분말제품 제조가 가능해진다.Therefore, it is possible to manufacture the ultrafine metal powder product in which oxidative contamination is eliminated with the device of the present invention that is economical compared to the ultrahigh vacuum equipment.

이상의 구성 및 작용에 따르면 초고진공 장치에 비해 저가이면서 유지비가 적게 들어 산업화가 가능하고 또한 초미립 금속분말 제조방법에 제약을 받지 않고 초미립 금속분말의 산화오염 없이 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the above configuration and operation, it is possible to industrialize due to low cost and low maintenance cost compared to ultra-high vacuum apparatus, and to produce products without oxidation contamination of ultra-fine metal powder without being restricted by ultra-fine metal powder production method. .

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

Claims (2)

금속사출성형용 원료 제조를 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41)를 구비하며, 일측벽에는 외부로 통하는 통로(21)를 구비한 원료챔버(11);A raw material chamber 11 for use in manufacturing a metal injection molding raw material, having a glove box 41 for manual operation, and having one side wall with a passage 21 leading to the outside; 초미립 금속분말 저장 및 칭량을 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(32)를 구비하며, 일측벽에는 상기 원료챔버(11)의 타측벽에 밀봉적으로 연통되는 통로(22)를 구비한 저장챔버(12);It is used for storing and weighing ultra-fine metal powder, and includes a glove box 41 for manual operation and an inlet 32 for entering and exiting an object, and one side wall is sealingly connected to the other side wall of the raw material chamber 11. A storage chamber 12 having a passage 22 formed therein; 초미립 금속분말 성형 및 소결을 위한 용도이며, 수작업을 위한 글로브박스(41) 및 대상물 출입을 위한 투입구(33)를 구비하며, 일측벽에는 상기 저장챔버(12)의 타측벽에 밀봉적으로 연통되는 통로(23)를 구비하며, 타측벽에는 외부로 통하는 통로(24)를 구비한 성형챔버(13);It is used for forming and sintering ultra-fine metal powder, and includes a glove box 41 for manual operation and an inlet 33 for entering and exiting an object, and one side wall is sealingly connected to the other side wall of the storage chamber 12. A forming chamber 13 having a passageway 23 formed therein, and the other side wall having a passageway 24 communicating with the outside; 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 각각 연통되어 그 내부의 공기를 배기하는 진공펌프(50);A vacuum pump 50 communicating with the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13 to exhaust the air therein; 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 각각 연통되어 그 내부로 불활성 또는 보호성 가스를 주입하는 가스탱크(60);A gas tank 60 communicating with the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13 to inject an inert or protective gas therein; 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)의 각각에 연결되어 상기 챔버들(11)(12)(13) 내부의 진공 및 가스압을 검출하는 압력게이지(42); 및A pressure gauge 42 connected to each of the raw material chamber 11, the storage chamber 12, and the molding chamber 13 to detect vacuum and gas pressure inside the chambers 11, 12, 13; And 상기 챔버들(11)(12)(13)과 상기 진공펌프(50) 사이의 연결관들 및 상기 챔버들(11)(12)(13)과 상기 가스탱크(60) 사이의 연결관들에 설치되어 유로를 단속하는 밸브(43)(44);를 포함하고,To the connections between the chambers 11, 12, 13 and the vacuum pump 50 and between the chambers 11, 12, 13 and the gas tank 60. And valves 43 and 44 installed to intercept the flow path, 여기에서, 상기 통로(21)(22)(23)(24)들은 양단에 각각 개폐가능한 도어를 지니고,Here, the passages 21, 22, 23, 24 have doors openable at both ends, respectively, 또한, 상기 저장챔버(12)의 투입구(32)에는 나노금속분말 제조장치(71)가 밀봉적으로 연통되고,In addition, the nano-metal powder manufacturing apparatus 71 is hermetically communicated with the inlet 32 of the storage chamber 12, 또한, 상기 성형챔버(13)의 투입구(33)에는 소결장치(72)가 밀봉적으로 연통되고,In addition, the sintering device 72 is hermetically connected to the inlet 33 of the molding chamber 13, 또한, 상기 진공펌프(50), 가스탱크(60), 압력게이지(42) 및 밸브(43)(44)는 상기 통로(21)(22)(23)(24)를 통하여 상기 원료챔버(11), 저장챔버(12), 성형챔버(13)에 배기 또는 가스주입이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 초미립 금속분말제품 제조장치.In addition, the vacuum pump 50, the gas tank 60, the pressure gauge 42 and the valve 43, 44 is through the passages 21, 22, 23, 24 through the raw material chamber 11 ), Ultra-fine metal powder product manufacturing apparatus characterized in that the exhaust chamber or the gas injection is made to the storage chamber (12), the forming chamber (13). 삭제delete
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