KR101448594B1 - Apparatus for manufacturing amorphous particle and method thereof - Google Patents

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Abstract

급냉응고를 통해 비정질 합금의 금속 분말을 고속으로 제조할 수 있도록, 금속판재를 용융 절단하여 금속입자를 생성하는 절단부와, 상기 절단부에 의한 금속판재 절단과정에서 생성된 용융 금속 입자를 급냉시키는 비정질화하는 냉각부를 포함하는 비정질 합금 분말 제조장치를 제공한다.

Figure R1020070133952

레이저빔, 판재, 용융, 구리관다발

A cutting section for producing metal particles by melting and cutting the metal sheet material so that the metal powder of the amorphous alloy can be manufactured at a high speed through rapid solidification; And a cooling section for cooling the amorphous alloy powder.

Figure R1020070133952

Laser beam, plate, melted, copper tube

Description

비정질 합금 분말 제조장치 및 그 제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING AMORPHOUS PARTICLE AND METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder and an apparatus for manufacturing the same,

본 발명은 금속 입자를 비정질화하는 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 초 미세 집광 레이저 빔을 이용하여 금속 합금을 초고속으로 용융 입자화하고 급속냉각하여 금속 입자를 비정질화하는 비정질 합금 분말 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing amorphous metal particles. More particularly, the present invention relates to an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder which forms an amorphous state of metal particles by rapidly melting a metal alloy at an ultra-high speed using an ultrafine condensed laser beam and rapidly cooling the powder, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 비정질 합금을 제조하기 위해서는 용융 금속의 급냉이 요구된다. 일반 합금의 경우 냉각 속도는 10-5초 정도로 엄청난 냉각 속도에 도달되어야만 금속의 비정질이 이루어진다. 이러한 급냉 공정이 없이는 비정질 제조가 불가능하기 때문에 급냉 공정 자체가 핵심 기술이라고 할 수 있다. 통상 비정질에 도달하는 급냉 시간을 얻기 위해서는 용융상태의 금속을 열전도도가 높은 구리(Cu) 표면에 부착시킴으로써 냉각 속도를 향상시킬 수 있지만 수십 ~ 수백 마이크론 두깨로 그 한계가 있다.Generally, quenching of molten metal is required to produce an amorphous alloy. In the case of a general alloy, the cooling rate is about 10 -5 seconds, and the amorphous state of the metal is achieved only when a great cooling rate is reached. Without such a quenching process, the quenching process itself is a key technology because it is impossible to produce amorphous materials. In order to obtain a quenching time to reach an amorphous state, a cooling rate can be improved by attaching a metal in a molten state to a copper (Cu) surface having a high thermal conductivity, but it is limited to several tens to several hundred microns.

또다른 냉각 공정으로는 Au-Si 합금을 급냉 응고시킴으로써 비정질 금속을 얻는 공정이 있으며, 이어 피스턴-앤빌법도 고안되고, 더욱 토션카타펄트법이라는 토숀(torsion)에 의해 튕겨날려 충돌 급냉시키는 방법도 알려져 있다.Another cooling process includes a process of obtaining an amorphous metal by rapid solidification of an Au-Si alloy, followed by a piston-and-anneal method, and a method of quenching by colliding with a torsion called a torsion catapult method. have.

이들 방법은 스플랫 쿨링(splat cooling)이라고 총칭되지만 어느 것이나 얻어지는 비정질 시료는 부정형의 작은 얇은 편상의 것이었다.These methods are collectively referred to as splat cooling, but the resulting amorphous sample is a small, thin piece of irregular shape.

그러나 그 후에 증본에 의해 원심급냉법이 개발되고 또 고속 로울러에 의한 급냉압연법 등이 고안되어 테이프상의 시료가 얻어지게 되어 공학적 성질의 측정도 가능하게 되었다.However, after that, the centrifugal quenching method was developed by means of the vaporization, and the quenching and rolling method by a high-speed roller was devised, and a sample on the tape was obtained, and it became possible to measure the engineering properties.

급냉 응고에 의해 금속 분말을 제조할 경우에는 첫째 용질원소의 과포화 고용한이 증가하고, 둘째 상태도에 나타나 있지 않은 비정질 및 준안정상의 제조가 가능하며, 셋째 결정입도가 미세화될 뿐아니라 넷째, 편석이 없는 균일한 조직을 형성시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 상기한 급냉응고에 의한 금속 분말의 제조가 요구되고 있는 실정이다.When the metal powder is produced by quenching and solidification, the supersaturated solubility of the first solute element is increased, and the amorphous and metastable phases not shown in the second state diagram can be produced. Third, the grain size of the crystal is miniaturized. Fourth, It is advantageous to form a uniform tissue without any defects. Therefore, there is a demand for the production of a metal powder by the above quenching and solidification.

이에 급냉응고를 통해 비정질 합금의 금속 분말을 고속으로 제조할 수 있도록 된 비정질 합금 분말 제조장치 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder and a method of manufacturing the same, which can rapidly produce a metal powder of an amorphous alloy through rapid cooling and solidification.

또한, 구성이 간단하여 제조가 용이하고 운전이 경제적이어서 비정질 합금의 금속 분말 제조 원가를 낮출 수 있도록 된 비정질 합금 분말 제조장치 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention also provides an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder and a method of manufacturing the same, which are simple in construction and easy to manufacture and economical to operate, so that the manufacturing cost of the metal powder of the amorphous alloy can be reduced.

또한, 비정질 합금의 금속 분말의 미세 입도별 구분이 가능하여 금속 분말의 품질을 높이고 산업계의 활용도를 높일 수 있는 비정질 합금 분말 제조장치 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention also provides an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder and a method of manufacturing the same, which can differentiate the metal powder of the amorphous alloy by the fine grain size, thereby improving the quality of the metal powder and increasing the utilization of the industry.

이를 위해 본 비정질 합금 분말 제조장치는 금속판재를 용융 절단하여 금속입자를 생성하는 절단부와, 상기 절단부에 의한 금속판재 절단과정에서 생성된 용융 금속 입자를 급냉시키는 비정질화하는 냉각부를 포함할 수 있다.To this end, the apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder may include a cutting unit for producing metal particles by melting and cutting a metal plate, and a cooling unit for amorphizing the molten metal particles generated in the cutting process of the metal plate by the cutting unit.

또한, 본 장치는 상기 냉각부를 거쳐 냉각된 미세 금속 입자를 입자 크기별로 분류하기 위한 분류부를 더욱 포함할 수 있다.In addition, the apparatus may further include a sorting unit for sorting the fine metal particles cooled by the cooling unit by the particle size.

이와같이 금속판재를 용융 절단하면서 금속을 용융 입자화하고 이를 급속 냉각시킴으로써 금속 입자를 비정질화하게 되는 것이다.The molten metal is melted and cut while the metal plate is melt-cut, and the metal particles are amorphized by rapid cooling.

여기서 상기 절단부는 레이저빔에 의한 고속 절단 구조일 수 있다.Here, the cutting portion may be a high-speed cutting structure by a laser beam.

또한, 상기 냉각부는 상기 금속판재의 용융절단이 이루어지는 극저온 분위기 챔버를 포함할 수 있다.In addition, the cooling section may include a cryogenic atmosphere chamber in which the metal plate is melted and cut.

또한, 상기 냉각부는 상기 용융 금속 입자가 통과되는 구리관 다발을 더 포함할 수 있다.The cooling unit may further include a copper tube bundle through which the molten metal particles pass.

이에 상기 금속판재로부터 용융 분출되는 금속 입자는 구리관을 통과하면서 비정질화 한계 급냉 시간까지 도달되어 질 수 있는 것이다.Thus, the metal particles melted and ejected from the metal plate can reach the amorphization limit quenching time while passing through the copper tube.

한편, 본 비정질 합금 분말 제조방법은 금속 판재를 용융 절단하여 용융 금속 입자를 생성하는 단계와, 분출된 금속입자를 극저온 챔버 내에서 구리관을 통과시켜 급냉하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the present amorphous alloy powder manufacturing method may include a step of melting and cutting the metal plate to produce molten metal particles, and a step of quenching the ejected metal particles through a copper tube in a cryogenic chamber.

또한, 본 제조방법은 금속 판재 절단시 불활성가스를 분사하여 용융시 발생된 금속 입자를 분출하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In addition, the present manufacturing method may further include a step of spraying an inert gas when cutting the metal plate to eject metal particles generated during melting.

또한, 본 제조 방법은 상기 급냉단계를 거쳐 제조된 금속 입자를 크기별로 분류하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.In addition, the present manufacturing method may further include classifying the metal particles produced through the quenching step by size.

이와 같이 본 장치에 의하면, 급냉응고를 통해 비정질 합금의 금속 분말을 고속으로 제조할 수 있게 된다.As described above, according to the present apparatus, metal powder of an amorphous alloy can be produced at a high speed through rapid cooling and solidification.

제조장치의 구성이 간단하여 제조가 용이하고 운전이 경제적이어서 비정질 합금의 금속 분말 제조 원가를 낮출 수 있다.The manufacturing apparatus is simple in structure, easy to manufacture, and economical in operation, so that the manufacturing cost of the metal powder of the amorphous alloy can be reduced.

비정질 합금의 금속 분말의 미세 입도별 구분이 가능하여 금속 분말의 품질을 높이고 산업계의 활용도를 높일 수 있게 된다.It is possible to classify the metal powder of the amorphous alloy by the fine particle size, thereby improving the quality of the metal powder and increasing the utilization of the industry.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element, or component appearing in more than one of the figures, the same reference numerals are used to denote corresponding or similar features in other embodiments.

도 1은 본 실시예에 따른 비정질 합금 분말 제조장치의 구성을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 제조장치의 일부 구성을 도시한 사시도이다. Fig. 1 is a schematic view showing the construction of an amorphous alloy powder producing apparatus according to the present embodiment, and Fig. 2 is a perspective view showing a part of the manufacturing apparatus.

상기 도면에 의하면, 본 제조장치는 금속판재(100)를 용융 절단하여 금속 입자를 생성하는 절단부와, 상기 절단부에 의한 금속판재(100) 절단과정에서 생성된 용융 금속 스패터(spatter) 입자를 급속 냉각시켜 비정질화 하기 위한 냉각부 및 상기 냉각부를 거쳐 냉각된 미세 금속 입자를 입자 크기별로 분류하기 위한 분류부를 포함한다.According to the drawing, the present manufacturing apparatus comprises a cutting section for producing metal particles by melting and cutting the metal plate material 100, and a molten metal spatter particle generated in the cutting process of the metal plate material 100 by the cutting section, A cooling part for cooling and amorphizing the fine metal particles, and a sorting part for sorting the fine metal particles cooled by the cooling part according to the particle size.

본 실시예에서 상기 금속판재(100)의 절단은 레이저빔을 이용하여 고속으로 절단하는 구조로 되어 있다.In this embodiment, the metal plate 100 is cut at a high speed using a laser beam.

이를 위해 상기 절단부는 레이저빔을 발진하기 위한 레이저발진기(10)와, 레 이저발진기(10)로부터 생성된 레이저빔을 금속판재(100)에 조사하기 위한 빔헤드(11) 내에 설치되어 레이저빔을 금속판재(100)에 집광하기 위한 집광렌즈(12), 상기 빔헤드(11) 선단을 통해 금속판재(100)의 집광부(S)로 불활성가스를 분사하여 용융된 금속을 분출할 수 있도록 상기 빔헤드(11) 일측에 연결설치되는 불활성가스관(13)을 포함한다.For this, the cut-out portion includes a laser oscillator 10 for oscillating a laser beam, a laser oscillator 10 installed in the beam head 11 for irradiating the laser beam generated from the laser oscillator 10 onto the metal plate 100, A condensing lens 12 for condensing the light onto the metal plate member 100 and a condensing unit 12 for injecting an inert gas into the light collecting unit S of the metal plate 100 through the tip of the beam head 11, And an inert gas pipe (13) connected to one side of the beam head (11).

이에 따라 레이저빔이 금속판재(100)에 집광되면서 금속판재(100)가 용융되고 이때 상기 빔헤드(11) 선단을 통해 분사되는 불활성가스에 의해 용융 스패터가 분출되면서 입자화된다.The laser beam is condensed on the metal plate 100 and the metal plate 100 is melted and the molten spatter is ejected by the inert gas injected through the tip of the beam head 11 to be granulated.

그리고 입자화된 금속판재(100)의 용융 스패터는 상기 냉각부를 거치면서 급냉된다. 이를 위해 상기 냉각부는 상기 금속판재(100)의 용융절단이 이루어지는 극저온 분위기 챔버(20)와, 상기 금속판재(100)에 근접설치되어 상기 절단부에 의해 용융되어 분출되는 용융 금속 입자가 통과되는 구리관 다발(30)을 포함한다.And the molten spatter of the granulated metal plate 100 is quenched by passing through the cooling portion. To this end, the cooling unit includes a cryogenic atmosphere chamber 20 in which the metal plate 100 is melted and cut, a copper pipe 20 installed adjacent to the metal plate 100, through which molten metal particles are melted and ejected, And a bundle 30.

여기서, 상기 레이저는 현재 산업계에서 많이 활용되고 있는 Nd:YAG 레이저를 비롯하여 CO2 레이저, 가시광역의 각종 레이저 등이 모두 적용될 수 있다. 특히 빔 품질이 우수한 파이퍼 레이저(fiber laser), 디스크 레이저(disk laser) 등이 보다 적합하다 할 것이다. 또한, 상기 레이저의 평행빔을 집광할 수 있는 빔헤드(11) 등 광학 구성요소들은 금속 입자 제조가 이루어지는 상기 챔버(20) 내에 장착이 된다. 상기 빔헤드(11)의 측면으로 불활성가스관(13)이 설치되어 불활성가스가 공급되며, 빔헤드(11) 내로 유입된 불활성가스는 상기 레이저빔과 동축으로 빔 헤드(11) 선단을 통해 분출된다.Here, the laser may be a Nd: YAG laser, a CO 2 laser, a variety of visible light, and the like, which are currently widely used in industry. Particularly, fiber laser, disk laser and the like which are excellent in beam quality are more suitable. In addition, optical components such as the beam head 11 capable of focusing the parallel beam of the laser are mounted in the chamber 20 in which the metal particle production takes place. An inert gas tube 13 is installed at the side of the beam head 11 to supply an inert gas and an inert gas introduced into the beam head 11 is ejected through the tip of the beam head 11 coaxially with the laser beam .

이와같이 본 장치는 레이저빔의 집관경으로 미세화하여 금속 판재(100)의 표면 위에 고파워밀도를 만든 뒤 고속으로 이동하면서 금속을 용융 분출시켜 미세 입자화시키게 된다.In this way, the apparatus is miniaturized by the diameter of the collector of the laser beam to form a high power density on the surface of the metal plate 100, and then the metal is melted and ejected while moving at a high speed.

여기서 금속 입자는 금속 리본(ribbon)이나 극 박판과는 달리 비정질화하기 위한 급냉이 곤란하다. 입자의 내부에서 표면으로 열전달되는 시간이 극 박판보다 길며 표면과 내부의 편차가 발생하기 때문이다. 그래서 입자가 크면 클수록 불리하다. 본 장치는 레이저 빔의 미세 집광을 이용한 고속 가공 프로세스로 상기한 단점을 극복하여 나노 직경의 입자를 제조할 수 있게 된다.Unlike metallic ribbons or ultra-thin plates, metal particles are difficult to quench to amorphize them. This is because the heat transfer time from the inside of the particle to the surface is longer than that of the ultrathin plate, and the surface and the inside are deviated. So the larger the particle, the more disadvantageous it is. The present apparatus can overcome the above-described disadvantages and can manufacture nano-sized particles by a high-speed processing process using micro-focusing of a laser beam.

한편, 상기 냉각부를 이루는 극저온 분위기 챔버(20)는 내부에 극저온의 분위기 가스가 충진되어 극저온의 환경을 만드는 구조로 되어 있으며, 일측에는 외부에 위치한 레이저발진기(10)로부터 발진된 레이저빔이 챔버(20) 내부로 유입되기 위한 윈도우(21)가 설치된다.The cryogenic atmosphere chamber 20 constituting the cooling unit has a structure in which an atmospheric gas at a cryogenic temperature is filled in the inside of the cryogenic atmosphere chamber 20, and a laser beam oscillated from an external laser oscillator 10 is introduced into the chamber 20 are installed in the window 21.

상기 냉각부를 이루는 구리관 다발(30)은 금속판재(100)를 기준으로 빔헤드(11)의 반대쪽에서 금속판재(100)의 집광부(S)에 근접 설치된다. 상기 구리관 다발(30)은 구리재질로 이루어진 관 구조물로 다수개가 모여 다발을 이루는 구조로 되어 있다. 이에 상기 금속판재(100)로부터 용융 분출되는 금속 입자는 구리관 다발(30)을 통과하면서 비정질화 한계 급냉 시간까지 도달되어 질 수 있는 것이다.The bundle of copper tubes 30 constituting the cooling unit is installed close to the light collecting unit S of the metal plate 100 on the opposite side of the beam head 11 with respect to the metal plate 100. The copper tube bundle 30 is a tubular structure made of copper and has a structure in which a plurality of copper tubes are bundled together. The metal particles melted and ejected from the metal plate 100 can reach the amorphization limit quenching time while passing through the copper tube bundle 30.

상기 구리관 다발(30)을 이루는 구리관의 개수나 그 길이에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.The number and length of the copper tubes constituting the copper tube bundle 30 are not particularly limited.

또한, 상기 분류부는 상기 챔버(20) 일측에 연통설치되고 상기 냉각부의 구리관 다발(30)을 통과하여 비정질화된 금속 입자가 이동되고 이동방향을 따라 불활성가스가 투입되어 금속입자를 날리도록 된 이동관(40)과, 상기 이동관(40)을 따라 간격을 두고 연통설치되어 입자크기별로 낙하되는 금속입자가 모아지는 저장통(41)을 포함한다.In addition, the separator is provided at one side of the chamber 20, and the amorphized metal particles are moved through the copper tube bundle 30 of the cooling part, and the inert gas is injected along the moving direction to discharge the metal particles. A moving pipe 40 and a reservoir 41 communicating with the moving pipe 40 at intervals to collect metal particles dropped by the particle size.

이에 제조된 금속 입자는 이동관(40)으로 유입된 후 불활성가스에 의해 날리게 되며 이 과정에서 입자 크기에 따른 무게 차이로 인해 늦게 떨어지거나 빨리 떨어져 이동관(40)에 배치되어 있는 각 저장통(41)으로 분류되어 모아지게 된다.The produced metal particles flow into the moving pipe 40 and then are blown off by the inert gas. In this process, due to the difference in weight depending on the particle size, the metal particles fall or fall off quickly and fall into the respective reservoirs 41 disposed in the moving pipe 40 .

이하, 본 장치에 의한 비정질 합금 분말 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a process for manufacturing the amorphous alloy powder by the present apparatus will be described.

본 프로세스는 금속 합금을 초고속으로 용융 입자화하고, 이 입자화된 금속 입자를 급속 냉각공정을 통해 비정질화하며, 제조된 비정질 금속 입자를 입자 크기별로 분류하는 과정을 포함한다.The present process includes a process of melting a metal alloy at an extremely high speed, amorphizing the granulated metal particles through a rapid cooling process, and sorting the produced amorphous metal particles by particle size.

상기 금속 합금의 용융 입자화 과정은 초 미세 집광 레이저빔을 금속 판재(100)에 집광하여 금속판재(100)를 용융하고, 상기 집광부(S)에 불활성가스를 분사하여 금속판재(100)를 절단하는 과정에서 이루어진다.The melting and melting process of the metal alloy is performed by condensing the ultra fine converging laser beam on the metal plate 100 to melt the metal plate 100 and spraying the inert gas onto the light collecting part S to remove the metal plate 100 It is done in the process of cutting.

레이저발진기(10)로부터 조사된 레이저빔은 집광렌즈(12)에 의해 집광되어 금속판재(100)의 집광부에 조사된다. 이와같이 금속의 표면에 집광된 레이저 빔을 조사하면 용융지(melting pool)가 형성되고 증발점 이상으로 고온이 되면서 금속의 내부에 홀(hole)이 생겨나게 된다. 동시에 레이저 빔 조사 방향의 동축으로 불활성가스를 분사하게 되면 집광점 주변의 용융 금속이 분출되면서 금속 판재(100)의 절 단이 이루어진다. 이 과정에서 분출되는 용융 스패터는 입자화되어 응고된다.The laser beam emitted from the laser oscillator 10 is condensed by the condenser lens 12 and irradiated to the condensing portion of the metal plate 100. [ When a focused laser beam is irradiated on the surface of the metal, a melting pool is formed and a hole is formed inside the metal as the temperature becomes higher than the evaporation point. At the same time, when the inert gas is injected coaxially in the laser beam irradiation direction, molten metal around the light-converging point is ejected to cut the metal plate 100. The molten spatter ejected in this process is granulated and solidified.

상기 용융 스패터로부터 입자화되는 금속 입자의 직경은 상기 빔헤드(11) 집광렌즈(12)에 의한 집광빔의 직경(이하 집광경이라 한다)에 영향을 받는다. 즉, 집광경이 작으면 작을수록 절단폭이 좁아지고 분출되는 용융 스패터 입자의 직경도 작아지게 된다. 또한, 상기 금속 입자의 직경은 사용되는 금속판재(100)의 두께에 영향을 받게 된다. 즉, 상기 금속판재(100)의 두께가 얇을수록 제조되는 금속 입자의 직경을 작게 하는 데 유리하다.The diameter of the metal particles to be granulated from the molten spatter is influenced by the diameter of the condensing beam (hereinafter referred to as a condensing lens) by the condenser lens 12 of the beam head 11. That is, the smaller the focusing lens, the narrower the cutting width and the smaller the diameter of the molten spatter particles ejected. In addition, the diameter of the metal particles is affected by the thickness of the metal plate 100 used. That is, the thinner the thickness of the metal plate 100, the smaller the diameter of the metal particles to be produced.

예컨대, 파이버 레이저와 같은 고품질의 레이저빔을 이용하면 10마이크로미터의 집광경이 가능하고, 금속판재(100)의 두께가 10 ~ 50마이크로미터라면 판재(100)의 절단 폭이 대략 10 ~ 30마이크로미터 정도에 이른다. 이때 분출되는 입자의 직경은 나노미터(nano meter) 레벨에서 크게는 수 마이크로미터의 초 미세 입자를 얻을 수 있게 된다.For example, if a high-quality laser beam such as a fiber laser is used, a focusing mirror of 10 micrometers is possible, and if the thickness of the metal plate 100 is 10 to 50 micrometers, the cutting width of the plate 100 is approximately 10 to 30 micrometers . In this case, the diameter of the ejected particles can be as high as several micrometers at the nano meter level.

또한, 상기 스패터 입자는 집광경과 더불어 절단 속도에 따라서도 변화한다. 상기 금속판재(100)의 절단속도가 빠를수록 재료에의 입열량이 적어지기 때문에 스패터 입자 직경은 작아진다. 따라서 궁극의 미세 금속 입자를 얻기 위해서는 레이저 집광경을 작게하고 얇은 금속판재(100)를 고속으로 절단하는 구조가 필요하다.Further, the spatter particles change in accordance with the cutting speed together with the focusing mirror. The faster the cutting speed of the metal plate 100 is, the smaller the amount of heat input to the material becomes, and the diameter of the spatter particles becomes smaller. Therefore, in order to obtain the ultrafine metal particles, a structure for reducing the laser focusing mirror and cutting the thin metal plate 100 at a high speed is needed.

상기와 같이 금속판재(100)를 고속으로 절단하여 제조된 미세 금속 입자는 급속 냉각과정을 거치면서 비정질화된다.As described above, the fine metal particles produced by cutting the metal plate 100 at a high speed are amorphized by rapid cooling.

도 1에 도시된 바와 같이 극저온의 분위기 속에서 레이저빔에 의해 분출되는 극 미세 금속 입자들은 구리관 다발(30)을 통과하면서 비정질화 한계 급냉 시간까 지 도달되어 질 수 있다. 따라서 상기 입자들은 구리관 다발(30)을 통과하면서 구르거나 부딪혀 열 전달이 이루어지고 이에 따라 급냉된다.As shown in FIG. 1, the ultra fine metal particles ejected by the laser beam in the cryogenic atmosphere can reach the amorphization limit quenching time while passing through the copper tube bundle 30. Therefore, the particles are rolled or collided while passing through the copper tube bundle 30, so that heat transfer is performed and the particles are rapidly cooled.

상기 급냉과정을 거쳐 비정질화된 금속 입자들은 각기 그 크기가 상이하며, 다음 분류과정을 거치면서 입자크기별로 모아지게 된다.After the quenching process, the amorphized metal particles are different in size, and they are collected according to the particle size through the following classification process.

상기 분류과정은 상기 입자들이 불활성가스가 분사되는 이동관(40)을 따라 이동하면서 이루어진다. 이동관(40)으로 유입된 입자들은 분사된 불활성가스 바람에 의해 날려가게 되고 입자의 질량에 따라 무거운 순서대로 차례로 떨어지게 된다.The sorting process is performed while the particles move along the moving pipe 40 through which the inert gas is injected. The particles introduced into the moving pipe 40 are blown by the blown inert gas wind and fall in the order of heavy according to the mass of the particles.

이렇게 낙하된 입자들은 해당 위치에 설치된 저장통(41)에 크기별로 모아지게 되는 것이다.The particles thus dropped are collected by size in the reservoir 41 installed at the corresponding position.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비정질 합금 분말 제조장치를 도시한 개략적인 구성도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing an amorphous alloy powder according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비정질 합금 분말 제조장치의 일부 구성을 상세하게 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view showing in detail a partial structure of an amorphous alloy powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

10 : 레이저발진기 11 : 빔헤드10: laser oscillator 11: beam head

12 : 집광렌즈 13 : 불활성가스관12: condenser lens 13: inert gas pipe

20 : 챔버 21 : 윈도우20: chamber 21: window

30 : 구리관다발 40 : 이동관30: copper tube 40: moving pipe

41 : 저장통41:

Claims (9)

금속판재를 용융 절단하여 금속 입자를 생성하는 절단부와, 상기 절단부에 의한 금속판재 절단과정에서 생성된 금속 입자를 냉각시켜 비정질화하는 냉각부를 포함하고,A cutting unit for melting and cutting the metal plate to produce metal particles; and a cooling unit for cooling the metal particles produced in the cutting process of the metal plate by the cutting unit to amorphize the metal particles, 상기 냉각부는 상기 금속판재의 용융절단이 이루어지는 분위기 챔버와, 상기 분위기 챔버 내에 구비되어 상기 절단부에 의해 생성된 용융 금속 입자가 통과되는 구리관 다발을 포함하는 비정질 합금 분말 제조장치.Wherein the cooling section comprises an atmosphere chamber in which the metal plate is melted and cut, and a copper tube bundle provided in the atmosphere chamber and through which the molten metal particles generated by the cutting section pass. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 냉각부를 거쳐 냉각된 금속 입자를 입자 크기별로 분류하기 위한 분류부를 더욱 포함하는 비정질 합금 분말 제조장치.And a classifier for classifying the metal particles cooled by the cooling unit according to the particle size. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2, 상기 절단부는 레이저빔에 의한 절단 구조인 비정질 합금 분말 제조장치.Wherein the cutting portion is a cutting structure by a laser beam. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, 상기 절단부는 레이저빔을 발진하기 위한 레이저발진기와,The cut-out portion includes a laser oscillator for oscillating a laser beam, 상기 레이저발진기로부터 생성된 레이저빔을 금속판재에 조사하기 위한 빔헤드 내에 설치되어 레이저빔을 금속판재에 집광하기 위한 집광렌즈,A condenser lens installed in a beam head for irradiating a laser beam generated from the laser oscillator to a metal plate, for condensing the laser beam onto a metal plate, 상기 빔헤드 선단을 통해 금속판재의 집광부로 불활성가스를 분사하여 용융 된 금속을 분출할 수 있도록 상기 빔헤드 일측에 연결설치되는 불활성가스관을 포함하는 비정질 합금 분말 제조장치.And an inert gas pipe connected to one side of the beam head so as to inject molten metal by injecting an inert gas into the light collecting part of the metal plate through the tip of the beam head. 삭제delete 제 2 항에 있어서,  3. The method of claim 2, 상기 분류부는 상기 냉각부의 구리관 다발을 통과하여 비정질화된 금속 입자가 이동되고 이동방향을 따라 불활성가스가 투입되어 금속입자를 날리도록 된 이동관과, 상기 이동관을 따라 간격을 두고 연통설치되어 입자 무게에 따라 낙하되는 금속입자가 모아지는 저장통을 포함하는 비정질 합금 분말 제조장치.Wherein the separating portion includes a moving pipe through which the amorphized metal particles are moved through the bundle of copper tubes of the cooling portion so that the inert gas is injected along the moving direction to discharge the metal particles, And the metal particles falling in accordance with the metal particles are collected. 금속 판재를 용융 절단하여 융용 금속 입자를 생성하는 단계와,Melting and cutting the metal plate material to produce fused metal particles, 생성된 금속 입자를 분위기 챔버 내에서 구리관을 통과시켜 냉각하는 단계를 포함하는 비정질 합금 분말 제조방법.And cooling the resulting metal particles through a copper tube in an atmosphere chamber. 제 7 항에 있어서, 8. The method of claim 7, 상기 금속 입자 생성 단계는 금속 판재 절단시 불활성가스를 분사하는 단계를 더욱 포함하는 비정질 합금 분말 제조방법.Wherein the metal particle producing step further comprises injecting an inert gas when cutting the metal plate. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 9. The method according to claim 7 or 8, 상기 냉각 단계를 거쳐 제조된 금속 입자를 크기별로 분류하는 단계를 더욱 포함하는 비정질 합금 분말 제조방법.Further comprising the step of classifying the metal particles produced through the cooling step by size.
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