KR101309322B1 - 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 텅스텐 카바이드 분말 및 유체를 혼합하는 현탁액제조단계, 전술한 현탁액제조단계를 통해 제조된 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전단계, 전술한 펄스와이어방전단계를 거친 현탁액 내에 유체를 증발시키는 건조단계 및 전술한 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 가열하는 열처리단계로 이루어진다.
Description
본 발명은 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 텅스텐카바이드 분말과 유체를 혼합하여 텅스텐카바이드 분말의 표면전하가 제어된 현탁액을 제조하고, 현탁액 내에서 금속선을 폭발시켜 우수한 분산안정성과 혼합균일성을 갖는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 텅스텐카바이드 분말과 유체를 혼합하여 텅스텐카바이드 분말의 표면전하가 제어된 현탁액을 제조하고, 현탁액 내에서 금속선을 폭발시켜 우수한 분산안정성과 혼합균일성을 갖는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 복합분말은 금속을 볼밀 등으로 분쇄하여 기계적으로 혼합하는 방법으로 제조될 수 있으나, 금속 분말 간의 비중 차이가 큰 경우 균일한 혼합 상태를 확보하기 어렵고, 이러한 문제점으로 인해 고에너지 분쇄 및 혼합 후에 환원 처리하여 나노크기의 복합분말로 제조하는 고상 반응에 의한 합성법이 사용되고 있다.
그러나, 전술한 고상 반응에 의한 합성법은 기계적 분쇄 공정에 의해 분말을 미립화 시키고, 반응의 활성화를 도모하므로, 고에너지 분쇄 및 혼합 과정에서의 불순물 혼입을 피하기 어려우며, 공정이 복잡하고, 환원 합성 과정에서 입자의 성장이 발생하는 문제점이 있었다.
전술한 고상 반응에 의한 합성법 이외에 나노 크기의 원료분말을 사용하여 볼밀 혼합으로 초미세 복합분말을 제조하는 방법이 이용되고 있는데, 이러한 방법은 초미세 크기의 분말이 갖는 응집성과 높은 비표면적 및 금속 분말 간의 비중 차이로 인해 균일한 혼합이 어렵고, 초미세 크기가 갖는 불안정성으로 인해 분말의 산화가 발생하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 유체 내 펄스 와이어 방전 공정을 통한 전기선 폭발 방법이 사용되고 있는데, 전술한 전기선 폭발 방법은 유체 내에 분말을 혼합한 후에 금속선을 유체 내에서 전기적으로 폭발시킴으로써 분말의 산화를 억제하고 균일한 복합분말을 제조하는 방법이다.
그러나, 펄스와이어방전 공정에 의한 복합분말 제조시에는 복합분말의 분산도 및 혼합균일성을 유지하기가 어려울 뿐만 아니라, 재료로 사용되는 텅스텐카바이드-코발트 초경합금은 바인더로 사용되는 코발트의 가격이 비싸고, 자원적으로 매장량의 한계가 있어 사용에 제한적이 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 pH가 조절된 유체를 함유한 현탁액을 사용하고, 전술한 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전을 통해 초미세크기를 가지면서도 안정성, 분산도 및 혼합균일성이 우수한 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 텅스텐 카바이드 분말 및 유체를 혼합하는 현탁액제조단계, 상기 현탁액제조단계를 통해 제조된 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전단계, 상기 펄스와이어방전단계를 거친 현탁액 내에 유체를 증발시키는 건조단계 및 상기 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 가열하는 열처리단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
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본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 유체는 물, 과산화수소수, 에탄올, 에탄올글리콜, 글리세린, 젤라틴, 증류수, 벤젠, 톨루엔, 식염수 및 식용유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 펄스와이어방전단계는 0.5 내지 20kV의 전압을 1 내지 60초 동안 공급하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열처리단계는 상기 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 600 내지 700℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 가열하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법은 pH가 조절된 유체를 함유한 현탁액을 사용하고, 전술한 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전을 통해 초미세크기를 가지면서도 안정성, 분산도 및 혼합균일성이 우수한 텅스텐카바이드-철 복합분말을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 펄스와이어 방전장치를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 펄스와이어 방전장치를 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법은 텅스텐 카바이드 분말 및 유체를 혼합하는 현탁액제조단계(S101), 전술한 현탁액제조단계(S101)를 통해 제조된 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전단계(S103), 전술한 펄스와이어방전단계(S103)를 거친 현탁액 내에 유체를 증발시키는 건조단계(S105) 및 전술한 건조단계(S105)에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 가열하는 열처리단계(S107)로 이루어진다.
전술한 현탁액제조단계(S101)는 텅스텐 카바이드 분말 및 유체를 혼합하는 단계로, 밀링장치를 이용해 1 내지 500나노미터 크기로 분쇄된 카바이드 분말에 유체와 혼합하여 이루어진다.
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전술한 펄스와이어방전단계(S103)는 전술한 현탁액제조단계(S101)를 통해 제조된 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 단계로, 0.5 내지 20kV의 전압을 1 내지 60초 동안 공급하여 이루어진다.
이러한, 펄스와이어방전단계(S103)는 전술한 현탁액 내에 존재하는 철 금속선에 펄스 전력을 공급하여 전기폭발을 유도하는 단계로, 철 금속선에 펄스 전력을 공급하면 철 금속선은 저항 발열에 의하여 용융, 방전 및 기화 과정을 통한 폭발이 일어나게 되고, 이에 따라 금속의 분말화가 진행되는데, 0.5 내지 20kV에서 전압을 1 내지 60초 동안 공급하여 전기 폭발을 유발한다.
전술한 펄스와이어방전은 도 2에 나타낸 펄스와이어 방전장치를 이용하여 실시되며, 전술한 바와 같이 현탁액 내에서 철 금속선을 전기폭발시킴으로써, 금속분말끼리 응집이 일어나지 않도록 하여 나노미터급의 금속분말을 형성시키는 역할을 한다.
더욱 상세하게는, 텅스텐카바이드 분말과 유체를 혼합하여 제조된 현탁액 내에 철 금속선이 위치되도록 하고, 철 금속선에 펄스 전력을 공급하면, 철 금속선으로부터 유체내로 철 금속분말이 방출되며, 이렇게 방출된 철 금속분말은 유체 내의 텅스텐카바이드 분말과 결합하게 된다.
이때, 텅스텐카바이드 분말의 표면에 생성된 표면전하에 의해 텅스텐카바이드 분말과 철 분말 간의 인력 및 척력이 작용하게 되어 분산 안정성이 우수한 복합분말이 제조되며, 전술한 바와 같이 유체 내에서 전기폭발이 일어나도록 함으로써, 철 금속분말의 입자가 성장하는 것을 방지하면서 나노미터 크기의 철 금속분말이 방출되도록 할 수 있다.
전술한 건조단계(S105)는 전술한 펄스와이어방전단계(S103)를 거친 현탁액 내에 유체를 증발시키는 단계로, 전술한 현탁액 내에 함유된 유체를 가열하여, 증발시킴으로써, 유체가 제거된 금속분말을 회수하는 단계로, 유체의 가열온도는 사용되는 유체가 증발될 수 있는 온도에 맞도록 다양하게 실시 가능하다.
전술한 열처리단계(S107)는 전술한 건조단계(S105)에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 가열하는 단계로, 전술한 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 600 내지 700℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 가열하여 이루어지는데, 열처리단계(S107)는 수소분위기에서 이루어지는 것이 바람직하며, 열처리단계(S107)를 거친 텅스텐카바이드-철 복합분말은 표면의 산화발생이 억제되며, 텅스텐카바이드 분말과 철 분말 간의 접촉성이 개선된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법은 현탄액제조단계(S101), 펄스와이어방전단계(S103), 건조단계(S105) 및 열처리단계(S107)를 통해 초미세크기를 가지면서도 안정성, 분산도 및 혼합균일성이 우수한 텅스텐카바이드-철 복합분말을 제공한다.
S101 ; 현탁액제조단계
S103 ; 펄스와이어방전단계
S105 ; 건조단계
S107 ; 열처리단계
S103 ; 펄스와이어방전단계
S105 ; 건조단계
S107 ; 열처리단계
Claims (5)
- 텅스텐 카바이드 분말 및 유체를 혼합하는 현탁액제조단계;
상기 현탁액제조단계를 통해 제조된 현탁액 내에서 금속선을 폭발시키는 펄스와이어방전단계;
상기 펄스와이어방전단계를 거친 현탁액 내에 유체를 증발시키는 건조단계; 및
상기 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 가열하는 열처리단계;로 이루어지며,
상기 열처리단계는 상기 건조단계에서 회수된 텅스텐카바이드-철 복합분말을 600 내지 700℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 유체는 물, 과산화수소수, 에탄올, 에탄올글리콜, 글리세린, 젤라틴, 증류수, 벤젠, 톨루엔, 식염수 및 식용유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 펄스와이어방전단계는 0.5 내지 20kV의 전압을 1 내지 60초 동안 공급하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액채 내 펄스와이어 방전을 이용한 텅스텐카바이드-철 복합분말의 제조방법.
- 삭제
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