KR101503344B1 - Apparatus of forming metal porous body using electrostatic powder and method of coating by the apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치 및 그 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리폼(prefoam)을 활용하여 금속 기지의 다공체를 정전분체 방식에 의해 코팅하여 형성하는 장치 및 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for forming a porous metal body and a coating method thereof, and more particularly to an apparatus and a method for forming a porous body of a metal matrix by using a prefoam will be.
다공성 담체로 주로 사용되는 세라믹 다공체는 세라믹 재료가 가지는 고온안전성에도 불구하고 내열충격성이 낮고, 공정이 복잡하다. 또한, 고온 소결이 필요하고, 가격이 고가인 점이 문제점으로 대두되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 최근에는 세라믹 다공체 대신에 금속 기지의 다공체 담체(이하, 금속 다공체)로 대체되고 있으며, 또한 금속 특성을 활용한 새로운 영역으로서 그 응용분야가 확대될 것으로 기대된다. 금속 다공체는 3차원 망상구조를 가지며, 태양전지 및 연료전지의 전극, 환경오염 정화용 필터, 촉매담체, 고효율 열교환 매체 등과 같이 환경 및 에너지 산업의 핵심소재로 사용될 수 있다. 또한, 그린 카(green car), 초청정 선박, 온실가스 대응산업, 대형 수소발전, 분산전원발전, 고효율 석유대체 연료 생산 등의 환경 및 에너지 기술의 핵심부품으로 급격하게 사용이 증가될 것으로 예상된다.The ceramic porous body, which is mainly used as a porous carrier, has a low thermal shock resistance in spite of the high temperature safety of the ceramic material, and the process is complicated. In addition, high temperature sintering is required, and the cost is high. In order to solve such a problem, recently, a porous base of a metal base (hereinafter referred to as a porous metal body) has been substituted for a ceramic porous body, and it is expected that the application field will be expanded as a new area utilizing the metal characteristics. The metal porous body has a three-dimensional network structure and can be used as a core material for the environment and the energy industry such as electrodes for solar cells and fuel cells, filters for environmental pollution and purification, catalyst carriers, and highly efficient heat exchange media. It is expected to increase rapidly as a core component of environmental and energy technologies such as green car, super clean ship, greenhouse gas supporting industry, large-scale hydrogen generation, distributed power generation, and production of high efficiency alternative fuel .
종래에는 금속 다공체를 고분자 폼(foam)에 워시 코팅(wash coating), 정전분무(electrostatic spray), 슬러리 코팅(slurry coating) 등과 같은 습식 코팅법을 이용하여 형성하였다. 예를 들어, 슬러리 코팅은 금속 분말을 수계 또는 비수계 용매(solvent)와 결합제(binder), 가소제(plasticizer), 분산제(dispersant), 계면활성제 등을 적정비로 혼합한 슬러리를 고분자 폼에 코팅하는 것이다. 또한, 정전분무는 금속 분말에 수계 또는 비수계 용매에 결합제, 계면활성제 등이 혼합된 콜로이드를 모세관 노즐 속에 주입하고 노즐과 기판사이에 수~수십 kV의 고전압에 의한 정전기력으로 액적(droplet)을 분무하여 금속 다공체를 형성하는 기술이다. 그런데, 습식 코팅법은 대면적의 코팅이 어렵고, 코팅 속도가 느리며, 환경오염을 유발하는 등의 여러 가지의 문제점을 내포하고 있다. Conventionally, a porous metal body is formed on a polymer foam by a wet coating method such as wash coating, electrostatic spraying, and slurry coating. For example, slurry coating is a method of coating a polymer foam with a slurry obtained by mixing a metal powder with an appropriate ratio of an aqueous or non-aqueous solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, a surfactant, and the like . The electrostatic spraying is performed by injecting a colloid mixed with an aqueous or non-aqueous solvent, a binder, a surfactant, and the like into a capillary nozzle and spraying a droplet with electrostatic force of several tens kV between the nozzle and the substrate. Thereby forming a porous metal body. However, the wet coating method has various problems such as difficult coating of a large area, slow coating speed, and environmental pollution.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 습식 코팅을 배제하여 대면적의 코팅이 쉽고, 코팅 속도가 빠르며, 환경오염을 유발하는 등의 여러 가지의 문제점을 해소하는 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치 및 그에 의한 코팅 방법을 제공하는 데 있다.The object of the present invention is to provide a metal porous body forming apparatus using an electrostatic powder which solves various problems such as easy coating of a large area by eliminating wet coating, Coating method.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치는 고분자 물질로 이루어진 다공체 폼이 고착되고 제1 형태의 전하로 대전된 지지대 및 상기 다공체 폼에 코팅되는 금속 분말을 상기 제1 형태의 전하와 극성이 반대인 제2 형태의 전하로 하전시키는 하전부를 포함한다. 또한, 상기 하전부에 상기 제2 형태의 전하를 공급하는 전력공급원 및 상기 하전부로 보내기 위한 상기 금속 분말을 저장하는 분말 저장조를 포함한다. 상기 다공체 폼에 코팅되는 제1 바인더액을 공급하는 제1 바인더액 공급부를 포함한다. 상기 제2 형태의 전하는 음(-) 전하일 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a porous metal body forming apparatus using an electrostatic powder, comprising: a porous substrate made of a polymeric material to which a porous substrate is adhered, a support member charged with a first type of charge, and a metal powder coated on the porous foam, And a charge that charges the second type of charge opposite in polarity to the charge. And a powder reservoir for storing the metal powder to be supplied to the charge unit and a power supply source for supplying the charge of the second type to the charge unit. And a first binder liquid supply unit for supplying a first binder liquid coated on the porous foam. The charge of the second type may be negative (-) charge.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 금속 분말을 하전은 코로나 방식, 이온 주입기(ion implanter) 및 플라즈마 이온화기 중의 어느 하나 또는 그들의 조합으로 이용할 수 있다. 상기 지지대는 상하, 좌우, 전후 중에 적어도 어느 하나로 움직이거나 원통 형태이어서 회전할 수 있다. 상기 하전부에 인가되는 전압은 100V 내지 10,000KV인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 분말의 평균입경은 상기 하전부에서 분사되는 분사시간(T)이 일정할 때, 상기 다공체 폼의 표면 상태, 상기 금속 분말의 평균중량(W), 상기 하전부에서 상기 금속 분말을 분사하는 분사속도(V), 상기 하전부와 상기 다공체 폼 사이의 거리(D) 및 상기 금속 분말의 분사유량(F)에 의해 결정될 수 있다. 이때, 상기 금속 분말의 평균입경은 100nm~1mm이 좋다.In the apparatus of the present invention, the metal powder may be used as any one of, or a combination of, a corona system, an ion implanter, and a plasma ionizer. The support can be moved in at least one of up and down, right and left, forward and backward, or can rotate in a cylindrical shape. The voltage applied to the charge portion is preferably 100 V to 10,000 KV. The average particle size of the metal powder is determined by the surface state of the porous foam, the average weight (W) of the metal powder, and the average particle size of the metal powder at the bottom part when the injection time (T) (V) of spraying, a distance (D) between the charging part and the porous foam, and an injection flow rate (F) of the metal powder. The average particle diameter of the metal powder may be 100 nm to 1 mm.
본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 금속 분말은 도전성을 띠는 금속 중에 선택된 어느 하나의 단일 원소이거나 또는 그들의 합금(고용체 포함)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 바륨(Ba) 중에 선택된 어느 하나의 단일 원소이거나 또는 그들의 합금(고용체 포함)이 좋다. In the preferred apparatus of the present invention, the metal powder may be any single element selected from the metals having conductivity, or alloys thereof (including solid solution). Preferably, the metal powder is selected from the group consisting of Fe, Cr, Ni, Co, Pt, Pd, Au, Ag, Ba), or alloys thereof (including solid solution) are preferable.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 다공체 폼은 3차원 망상구조 또는 허니콤 형태를 이룰 수 있다. 이때, 상기 다공체 폼은 polyurethane(PU) foam, polyurea foam, Ni coated PU foam, Fe coated PU foam, Cu coated PU foam 중에 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 제1 바인더액 공급부에 저장된 제1 바인더액은 제1 바인더가 비수계 또는 수계 용매에 용해되거나 분산된 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. In the apparatus of the present invention, the porous foam may have a three-dimensional network structure or a honeycomb shape. At this time, the porous foam may be any one selected from polyurethane (PU) foam, polyurea foam, Ni coated PU foam, Fe coated PU foam and Cu coated PU foam. It is preferable that the first binder liquid stored in the first binder liquid supply portion is dissolved or dispersed in the non-aqueous or aqueous solvent. The first binder may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacetyl, polyethylene, polyethyleneimine, polyethylene glycol, polypropylene, paraffin wax, carabona wax, chitosan, cellulose derivatives, starch derivatives, saccharide derivatives, polyethylene oxide, At least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, One can be applied.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 다공체 폼의 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더액을 공급하는 제2 바인더액 공급부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 바인더액은 상기 제1 바인더액과 동일한 물질일 수 있다. 상기 제2 바인더액 공급부에 저장된 제2 바인더액은 제2 바인더가 비수계 또는 수계 용매에 용해되거나 분산된 것이 바람직하다. 이때, 상기 제2 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the second binder liquid supply unit may further include a second binder liquid supply unit that supplies the second binder liquid to the coating layer formed of the metal powder of the porous foam. Here, the second binder solution may be the same as the first binder solution. It is preferable that the second binder solution stored in the second binder solution supplying portion is dissolved or dispersed in the non-aqueous or aqueous solvent. The second binder may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacetyl, polyethylene, polyethyleneimine, polyethylene glycol, polypropylene, paraffin wax, carabona wax, chitosan, cellulose derivative, starch derivative, saccharide derivative, polyethylene oxide, At least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, One can be applied.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 방법은 먼저, 분말 저장조에 금속 분말을 투입하고 다공체 폼을 제1 형태의 전하로 대전된 지지대에 고착시킨다. 그후, 상기 다공체 폼의 표면을 제1 바인더액 공급부로터 공급되는 제1 바인더액으로 코팅한다. 전력공급원으로부터 상기 제1 형태의 전하와 극성이 반대인 제2 형태의 전하를 하전부에 공급한다. 상기 분말 저장조에 저장된 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보낸다. 상기 하전부에서 제2 형태의 전하로 하전된 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사한다. In order to solve the problems of the present invention, a method for forming a porous metal body using an electrostatic powder is such that metal powder is first introduced into a powder reservoir and the porous foam is fixed to a support supported by a first type of charge. Then, the surface of the porous foam is coated with the first binder liquid supplied to the first binder liquid supply portion rotor. And supplies a charge of a second type opposite in polarity to the charge of the first type from the power source to the charge portion. And the metal powder stored in the powder reservoir is sent to the lower part. And the metal powder charged with the charge of the second form is injected into the porous foam at the charge portion.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 제2 형태의 전하를 상기 하전부에 공급하는 단계, 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보내는 단계 및 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계를 반복적으로 수행할 수 있다. 상기 지지대는 상하, 좌우, 전후 또는 회전 중에 적어도 어느 하나로 움직일 수 있다. 이때, 상기 제1 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. 또한, 상기 다공체 폼에 부착되지 않은 탈락된 금속 분말을 분말 포집조로 포집하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of the present invention, it is possible to repeatedly perform the step of supplying the charge of the second type to the charge portion, sending the metal powder to the charge portion, and injecting the metal powder into the porous foam have. The support can be moved at least one of up and down, right and left, back and forth, and rotation. The first binder may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacetyl, polyethylene, polyethyleneimine, polyethylene glycol, polypropylene, paraffin wax, carabona wax, chitosan, cellulose derivatives, starch derivatives, saccharide derivatives, polyethylene oxide, At least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, One can be applied. The method may further include collecting the removed metal powder not attached to the porous foam by a powder collecting tank.
본 발명의 바람직한 방법에 있어서, 상기 하전부에서 상기 제2 형태의 전하로 하전된 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계 이후에, 상기 다공체 폼의 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더액 공급부에 의해 제2 바인더액을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 형태의 전하를 상기 하전부에 공급하는 단계, 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보내는 단계, 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계 및 상기 다공체 폼의 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더액 공급부에 의해 제2 바인더액을 도포하는 단계를 반복적으로 수행할 수 있다. 이때, 상기 제2 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. In the preferred method of the present invention, after the step of injecting the metal powder charged with the charge of the second form into the porous foam at the charge portion, the coating layer composed of the metal powder of the porous foam, And applying the second binder liquid by the supply unit. The method of claim 1, further comprising the steps of: supplying the charge of the second type to the charge portion; sending the metal powder to the charge portion; spraying the metal powder into the porous foam; The second binder liquid supply unit may repeatedly perform the step of applying the second binder liquid to the second binder liquid supply unit. The second binder may be selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyacetyl, polyethylene, polyethyleneimine, polyethylene glycol, polypropylene, paraffin wax, carabona wax, chitosan, cellulose derivative, starch derivative, saccharide derivative, polyethylene oxide, At least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, One can be applied.
본 발명에 의한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치 및 그에 의한 코팅 방법에 의하면, 금속 분말을 정전분체 방식으로 다공체 폼(foam)에 코팅함으로써, 대면적의 코팅이 쉽고, 코팅 속도가 빠르며, 환경오염을 유발하는 등의 여러 가지의 문제점을 해소할 수 있다. 또한, 제2 바인더를 활용함으로써, 다공체 폼에 부착되는 금속 분말의 충분한 결합력을 확보하여 원하는 두께로 균일하게 적층되는 금속 다공체를 얻을 수 있다.According to the apparatus for forming a porous metal body using the electrostatic powder and the coating method therefor, it is possible to easily coat a large area by coating a metal powder on a porous foam by an electrostatic powder coating method, And the like can be solved. Further, by utilizing the second binder, it is possible to secure a sufficient bonding force of the metal powder adhered to the porous foam, and to obtain a porous metal article which is uniformly laminated to a desired thickness.
도 1은 본 발명에 의한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 Cu 다공체의 사진이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 의해 제작된 Cu 다공체를 주사현미경으로 100배 확대한 사진이고, 도 4b는 도 4a의 조성을 X-선 분광분석인 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)로 분석한 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 실시예 2에 의해 제작된 Fe 다공체를 주사현미경으로 100배 확대한 사진이고, 도 5b는 도 5a의 조성을 X-선 분광분석인 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)로 분석한 그래프이다.FIG. 1 is a schematic view for explaining an apparatus for forming a porous metal body using electrostatic powder according to the present invention.
2 is a flowchart showing a method of forming a porous metal body using the electrostatic powder according to the present invention.
3 is a photograph of a Cu porous body according to Example 1 of the present invention.
FIG. 4A is a photograph of a Cu porous body manufactured according to Example 1 of the present invention, which is magnified 100 times by a scanning microscope, and FIG. 4B is a graph obtained by analyzing the composition of FIG. 4A by EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) .
FIG. 5A is a photograph of the Fe porous body manufactured according to the second embodiment of the present invention magnified 100 times by a scanning microscope, and FIG. 5B is a graph obtained by analyzing the composition of FIG. 5A by EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) .
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
본 발명의 실시예는 금속 분말을 정전분체 방식으로 다공체 폼(foam)에 코팅함으로써, 대면적의 코팅이 쉽고, 코팅 속도가 빠르며, 환경오염을 유발하는 등의 여러 가지의 문제점을 해소하는 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치 및 그에 의한 코팅 방법을 제시한다. 이를 위해, 정전분체를 다공체 폼에 코팅하는 장치에 대하여 구체적으로 알아보고, 상기 장치를 활용하여 금속 분말을 정전분체로 코팅하여 금속 다공체를 제조하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예와 같이 금속 분말 자체를 정전분체 방식으로 다공체 폼에 코팅하는 것은 건식 코팅 방식 중의 하나로서, 이는 습식 코팅과 비교된다. 여기서, 정전분체는 금속 분말이 양(+) 전하 또는 음(-) 전하로 하전된 상태를 말한다.In the embodiment of the present invention, a metal powder is coated on a porous foam by an electrostatic powder coating method, whereby an electrostatic powder which is easy to be coated on a large area, has a high coating speed, And a coating method therefor. To this end, a method of coating the electrostatic powder on the porous foam will be described in detail, and a method for manufacturing the porous metal body by coating the metal powder with the electrostatic powder using the apparatus will be described in detail. Coating the metal powder itself on the porous foam by the electrostatic powdering method as in the embodiment of the present invention is one of the dry coating methods, which is compared with the wet coating. Here, the electrostatic powder refers to a state in which metal powder is charged with positive (+) charge or negative (-) charge.
정전분체를 양(+) 전하 또는 음(-) 전하로 하전하여 이온화하는 방식을 다양하다. 예를 들어, 코로나 방식, 이온 주입기(ion implanter), 플라즈마 이온화기 등이 모두 적용될 수 있다. 이중에서 코로나 방식이 적용된 전기집진장치를 살펴보면, 직류 고전압을 사용하며, 집진극을 양극, 방전극을 음극으로 적당한 불평등 전계를 형성하고 이 전계에 있어서의 코로나 방전을 이용하여 가스중의 dust에 전하를 주어 이 대전입자를 쿨롱의 힘에 의하여 집진극에 분리 포집하는 장치이다. There are various ways to charge the electrostatic powder by positive (+) or negative (-) charge and ionize. For example, a corona system, an ion implanter, a plasma ionizer, and the like can all be applied. In the electrostatic precipitator using the corona method, a DC high voltage is used, a suitable inequality electric field is formed from the collector electrode to the anode electrode and the discharge electrode to the cathode electrode, and the corona discharge in the electric field is used to charge the dust in the gas. This is a device for separating and collecting the charged particles by a Coulomb force on the dust collecting pole.
코로나 방전에는 정(+)코로나 방전과 부(-)코로나 방전이 있으며 부코로나 방전은 정코로나 방전에 비해 코로나 방전개시 전압이 낮고 불꽃 방전개시 전압이 높으며 안정성이 있으므로 보다 많은 코로나 전류를 흘릴 수 있고 보다 큰 전계 강도를 얻을 수 있다. 따라서 일반적인 공업용 전기집진기에서는 부코로나 방전을 이용한다. Corona discharge has a positive (+) corona discharge and a negative (-) corona discharge. The secondary corona discharge has lower corona discharge initiation voltage, higher spark discharge initiation voltage, and stability than the corona discharge. A larger electric field intensity can be obtained. Therefore, a general industrial electrostatic precipitator uses a secondary corona discharge.
부코로나 방전에 의해 생긴 양이온과 음이온은 서로 이극성의 전극을 향해 이동하게 된다. 이때 전리 영역이 방전극 즉, 음극 근방에 국한되어 있는 까닭에 양이온은 단거리 행정을, 음이온은 장거리 행정을 갖게 되므로 분진입자의 거의 대부분은 음이온으로 대전되어 양극으로 이동되며, 따라서 양극인 평판 전극 또는 원통 전극 집진극이라 한다. 또한 음극인 방전극은 지속방전을 위한 전자를 방출한다는 의미이다. 그리고 분진 입자의 대전 방법으로는 이온이 전계에 의해 에너지를 얻어 분진 입자와 충돌하여 대전시키는 충돌대전과 기체중의 이온이 기체분자운동론의 법칙에 의해 불규칙한 열운동을 하게 되어 확산하게 되어 이러한 확산에 의해 분진 입자에 부착하여 대전시키는 확산 대전이 있다. 전극으로 이동된 분진 입자는 전극 표면에 부착 포집되고, 이는 다시 탈진 또는 세정되어 낙하 집진된다.The positive ions and the negative ions generated by the secondary corona discharge move toward the opposite polarity electrodes. At this time, since the ionization region is limited to the discharge electrode, that is, in the vicinity of the cathode, the cation has a short-distance stroke and the anion has a long-distance stroke. Therefore, most of the dust particles are charged with anions and moved to the anode, It is called an electrode collecting electrode. In addition, the cathode, which is a cathode, emits electrons for sustained discharge. In the charging method of dust particles, ions are energized by an electric field to collide with dust particles, and ions in the gas are charged and diffused by irregular thermal motion due to the law of gas molecular motion. There is diffusion charging in which dust is adhered to dust particles. The dust particles transferred to the electrode adhere to the surface of the electrode, which is again drained or washed, and dropped and collected.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 물론, 본 발명의 범주 내에서 본 발명의 구성요소를 다른 형태로 적절하게 배치할 수 있다. 정전분체를 양(+) 전하 또는 음(-) 전하로 하전하여 이온화하는 하전부(50)로, 여기서는 음(-) 전하로 하전하는 부코로나 방식을 예로 들었다. 경우에 따라, 앞에서 제시한 정코로나, 이온 주입기, 플라즈마 이온화기도 모두 적용될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 적용되는 금속 분말은 세 가지 형태로 구분될 수 있다. 즉, 상기 금속 분말은 하전되지 않은 금속 분말, 하전된 금속 분말 및 탈락된 금속 분말로서, 실질적으로 같은 물질이며, 이에 대한 참조부호는 각각 32, 52 및 86로 표시하였다. 1 is a schematic view for explaining an apparatus for forming a porous metal body using electrostatic powder according to an embodiment of the present invention. Of course, the components of the present invention may be suitably arranged in other forms within the scope of the present invention. An example of a sub-corona method is shown in which a
도 1에 의하면, 본 발명의 코팅 장치는 챔버(10) 내에는 분말 저장조(30), 하전부(50), 지지대(60), 제1 바인더액 공급부(70) 및 제2 바인더액 공급부(72)를 포함하고, 챔버(10) 밖에는 분말 포집조(80)를 포함하여 이루어진다. 경우에 따라, 분말 포집조(80)는 챔버(10) 내부에 있을 수 있다. 분말 저장조(30)에 저장된 금속 분말(32)은 가스 블로워(gas blower)와 같은 송풍기(20)에 의해 이송관(34)을 따라 하전부(50)로 이송된다. 하전부(50)는 전원공급원(power supply; 40)에서 음(-) 전하를 공급받아, 이송된 금속 분말(32)에 음(-) 전하가 수용되도록 한다. 음(-)으로 하전된 금속 분말(52)은, 접지되어 양(+)으로 하전된 다공체 폼(62)의 표면에, 정전기력의 작용으로 다공체 폼(62)을 향하여 분사된다. 이때, 지지대(60)는 챔버(10) 바닥면의 중심을 기준으로 좌우, 전후, 상하로 움직일 수 있으며, 경우에 따라 원통 형태이어서 회전할 수도 있다. 1, the coating apparatus of the present invention includes a
다공체 폼(62)에 도달한 하전된 금속 분말(52)의 일부는 지지대(60)에 배치된 다공체 폼(62)에 코팅되고, 나머지 코팅되지 않은 금속 분말(86)은 챔버(10) 밖에 있는 분말 포집조(80)에 포집된다. 포집된 금속 분말(86)은 다시 분말 저장조(30)로 이송되어 재활용될 수 있다. 이때, 코팅되지 않은 금속 분말(86)은 다공체 폼(62)의 음(-) 전하에 의해 하전된 금속 분말(52)이 전기적으로 중화되어 전하를 띠지 않은 탈락된 분말이 된다. 탈락된 금속 분말(86)은 분말 포집조(80)로 이송하기 위한 흡입 모터(82)를 이용하여 흡입구(84)를 통하여 흡입되어 분말 포집조(80)에 저장된다. A part of the charged
다공체 폼(62)은 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태가 가능하며, 3차원 망상 형태 또는 허니콤 형태가 바람직하다. 상기 고분자 물질은 olyurethane (PU) foam, polyurea foam, Ni coated PU foam, Fe coated PU foam, Cu coated PU foam 이 좋으며, 특히 폴리우레탄이 바람직하다. 다공체 폼(62)의 표면에서 향후 금속 분말(32)의 코팅이 용이하도록 제1 바인더액 공급부(70)으로부터 공급되는 제1 바인더가 코팅될 수 있다. 제1 바인더액 공급부(70)는 그 위치를 정확하게 정해지지는 않으나, 지지대(60) 근처에 설치되는 것이 바람직하다. The
제1 바인더액 공급부(70)에 저장된 제1 바인더액은 바인더를 비수계 또는 수계 용매에 용해하거나 분산한 것이다. 필요에 따라, 상기 제1 바인더액에는 계면활성제 등과 같은 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. 이때, 사용되는 용매는 특별히 제한되지 않으나, CnH2n+1OH계, 아세톤, 헥산 및 물 중에서 선택된 어느 하나가 바람직하다. The first binder liquid stored in the first binder
본 발명의 실시예에 적용되는 금속 분말(32)은 금속성을 띠는 모든 형태의 금속이 바람직하며, 단일 원소로 이루어진 단일금속 또는 상기 단일원소로 이루어진 합금(고용체 포함)일 수 있다. 구체적으로, 금속 분말(32)은 철(Fe)계, 니켈(Ni)계, 알루미늄(Al)계, 티타늄(Ti)계, 구리(Cu)계, 귀금속(Ag, Au, Pt, Pd)족 단일금속 또는 상기 단일금속을 포함하는 합금 중에 선택된 적어도 어느 하나가 바람직하며, 상기 철계 또는 니켈계 금속의 조성은 순철, 철-크롬계, 철-니켈계, 순니켈, 니켈-크롬계 중에 선택된 어느 하나를 주성분으로 할 수 있다.The
하전된 금속 분말(52)의 평균입경은 하전부(50)에서 다공체 폼(62)으로 분사되는 소정의 분사시간(T)의 기준으로, 다공체 폼(62)의 표면 상태, 하전된 금속 분말(52)의 평균 중량(W), 하전된 금속 분말(52)을 분사하는 분사속도(V), 하전부(50)와 다공체 폼(62) 사이의 거리(D), 분사유량(F)에 의해 결정된다. 하전된 금속 분말(52)은 하전되지 않은 금속 분말(32)과 하전된 것의 차이를 제외하고 실질적으로 같다. 이때, 거리(D)는 챔버(10)의 바닥면과 평행한 수평거리를 말한다. 구체적으로, 동일한 다공체 폼(62)에서 분사시간(T), 금속 분말의 평균 중량(W)이 일정하다고 가정하면, 원하는 코팅층을 얻기 위해서는, 분사속도(V)가 커지거나 거리(D)가 작을수록 금속 분말(52)의 크기는 상대적으로 작을 수 있다. The average particle diameter of the charged
분사속도(V)는 하전부(50)와 다공체 폼(62) 사이에 인가된 인가전압(KV) 및 송풍기(20)의 풍속이 하전부(50)에 영향을 주는 2차 속도에 의해 결정될 수 있다. 또한, 분사유량(F)은 평균중량(W) 및 분사속도(V)를 이용하여 조절할 수 있다. 이때, 분사시간(T), 금속 분말의 평균 중량(W)은 사전에 결정될 수 있다. 예를 들어, 1,200㎛ 기공을 가진 폴리우레탄 다공체 폼(62)에서, 분사시간(T)이 15초, 금속 분말의 평균중량(W)은 0.1g/㎠이고, 분사속도(V)는 50㎡/시간~100㎡/시간, 거리(D)가 10㎝~50㎝이라고 할 때, 금속 분말(52)의 평균입경은 100nm~1mm가 바람직하다. The jetting speed V can be determined by the applied voltage KV applied between the charging
금속 분말(52)의 평균 입경이 100nm보다 작으면, 하전부(50)에서 금속 분말(52)에 하전되는 하전량이 적어서 다공체 폼(62)에 부착되지 않고 흘러내리기 때문에 부착 수율이 떨어진다. 또한, 금속 분말(52)의 평균 입경이 1mm보다 크면, 다공체 폼(62)에 다다르지 않고 중력에 의해 챔버(10)의 바닥으로 떨어지는 경향이 커져 부착 수율이 저하된다. 이에 따른 인가전압(KV)은 100V~10,000KV를 가할 수 있다. 인가전압(KV)이 100V보다 작으면, 하전부(50)에서 금속 분말(52)에 하전되는 하전량이 적어서 다공체 폼(62)에 부착되지 않고 중력에 의해 챔버(10)의 바닥으로 떨어져 부착 수율이 떨어진다. 또한, 10,000KV보다 커지면, 전압이 지나치게 높아 작업 안전상 위험한 상황을 초래할 수 있다. 이에 따라, 작업의 안정성이 확보되면, 보다 더 높은 전압을 가할 수도 있다.If the average particle diameter of the
본 발명의 실시예에 적용되는 하전된 금속 분말(52)은 하전부(50)에서 가하지는 음(-) 전하를 함유한다. 여기서, 음(-) 전하를 함유하는 양을 하전량이라고 한다. 한편, 동일한 크기의 금속 분말(52)의 상기 하전량은 금속 분말(52)의 종류에 따라 달라지며, 특히 상기 하전량은 절연성 분말에 비해 크다. 왜냐하면, 고전압에 의해 생성된 자유 양(+)이온 또는 자유 전자(-)가 분사된 분말에 하전될 때 분말의 크기 및 종류에 따라 하전량이 달라지게 되며, 하전량이 분말의 운동에너지 크기를 결정하므로 분말이 금속 다공체 표면에 부착될 수 있을 만큼의 에너지가 필요하다. 하전된 분말이 금속 다공체 표면에 가면 금속 다공체의 표면에 반대되는 전하가 발생하며 이를 "Mirror charge effect"라 한다. 이 효과에 의해 도전성 분말이 표면에 부착되게 된다. 절연성 분말은 전기저항이 높기 때문에 하전되기가 어렵다. 이와 같이, 금속 분말(52)의 상기 하전량이 절연성 분말에 비해 크므로, 양(+)으로 하전된 다공체 폼(62)에 부착되는 부착력은 금속 분말(52)이 상기 절연성 분말에 비해 크다. The charged
한편, 본 발명의 금속 분말(32)은 상기 제1 바인더가 코팅된 다공체 폼(62)에 분말 자체가 하전되어 공급되어 코팅되는 건식 코팅 방식이다. 그런데, 종래에 주로 사용되는 슬러리 코팅은 분말에 수계 또는 비수계 용매(solvent)와 바인더(binder), 가소제(plasticizer), 분산제(dispersant), 계면활성제 등의 첨가물을 포함한다. 상기 첨가물로 인하여, 종래의 습식 코팅은 대면적의 코팅이 어렵고, 코팅 속도가 느리며, 환경오염을 유발하는 등의 여러 가지의 문제점을 가지고 있다. 하지만, 본 발명의 정전분체에 의한 코팅 방식은 건식 코팅 방식 중의 하나이므로, 상기 첨가물이 없기 때문에, 종래의 첨가물 때문에 발생하는 모든 문제점을 해소할 수 있다.Meanwhile, the
선택적으로, 다공체 폼(62)에 금속 분말(52)로 이루어진 코팅층 상에 제2 바인더액 공급부(72)로부터 제2 바인더를 공급할 수 있다. 제2 바인더액 공급부(72)는 그 위치를 정확하게 정해지지는 않으나, 지지대(60) 근처에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 제2 바인더액을 금속 분말(52)이 부착된 다공체 폼(62)에 공급하면, 상기 제2 바인더에 의해 금속 분말(52) 사이의 결합력이 높아진다. 이에 따라, 금속 분말(52)에 의한 금속 코팅층의 두께가 두꺼워지더라고 금속 분말이 탈락되는 현상을 방지할 수 있다. 이렇게 되면, 다공성 폼(62)에 부착되는 금속 분말의 충분한 결합력을 확보하여 원하는 두께로 적층되는 금속 다공체를 형성할 수 있다. 이때, 상기 바인더액을 상기 금속 코팅층에 공급하는 방법은 분사법(spray), 정전분무법(electro spray), 딥 코팅(dip coating) 등을 적용할 수 있다.Alternatively, the second binder may be supplied from the second binder
제2 바인더액 공급부(70)에 저장된 제2 바인더액은 바인더를 비수계 또는 수계 용매에 용해하거나 분산한 것이다. 필요에 따라, 상기 제2 바인더액에는 계면활성제 등과 같은 분산제를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 제2 바인더는 제1 바인더액 공급부(70)로부터 공급되는 상기 제1 바인더와 동일할 수 있다. 상기 제2 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무, 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스, 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차(polyquaternary) 화합물, 폴리비닐피롤리돈, 폴리하이드록시 화합물 중에 선택된 적어도 어느 하나인 것을 적용할 수 있다. 이때, 사용되는 용매는 특별히 제한되지 않으나, CnH2n+1OH계, 아세톤, 헥산 및 물 중에서 선택된 어느 하나가 바람직하다. The second binder liquid stored in the second binder liquid supply part (70) is obtained by dissolving or dispersing the binder in a non-aqueous or aqueous solvent. If necessary, the second binder solution may further contain a dispersing agent such as a surfactant. The second binder may be the same as the first binder supplied from the first binder
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 정전분체를 이용한 금속 분말 코팅 방법을 나타낸 흐름도이다. 이때, 본 발명의 코팅 장치에 대해서는 도 1을 참조하기로 한다. 본 발명의 실시예에 의한 금속 다공체는 두 가지 경우로 구분할 수 있다. 즉, 금속 분말(52)로 이루어진 코팅층에 제2 바인더를 공급하지 않은 경우 1와 제2 바인더를 공급하는 경우 2로 나눌 수 있다. 이때, 제2 바인더를 공급하는 경우 2는 선택적으로 적용할 수 있다.2 is a flowchart illustrating a metal powder coating method using an electrostatic powder according to an embodiment of the present invention. Here, the coating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The metal porous body according to the embodiment of the present invention can be divided into two cases. That is, it can be divided into 1 when the second binder is not supplied to the coating layer made of the
도 2에 따르면, 먼저 분말 저장조(30)에 금속 분말(32)을 투입하고 다공체 폼(62)을 지지대(60)에 고착시킨다(S10). 이때, 지지대(60)는 접지되어 있다. 그후, 제1 바인더액 공급부(70)로부터 공급되는 제1 바인더액을 통하여 제1 바인더를 다공체 폼(62)에 도포한다(S20). 전력공급원(40)으로부터 음(-) 전하를 하전부(50)에 공급한다(S30). 송풍기(20)를 가동하여 금속 분말(32)을 이송관(34)을 통하여 하전부(50)로 보낸다(S40). 이때, 하전부(50)로 이송된 금속 분말(32)은 음(-) 전하로 하전된다. 하전부(50)에서 음(-) 전하로 하전된 금속 분말(52)을 다공체 폼(62)으로 분사한다(S50). 필요에 따라, 지지대(60)에 고착된 다공체 폼(62)을 좌우, 전후 및 상하로 이동하거나 지면 방향으로 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 다공체 폼(62)을 이동하거나 회전함으로써, 대면적의 다공체 폼(62)을 금속 분말(52)로 코팅할 수 있다. 2, the
한편, 다공체 폼(62) 상의 금속 분말(52)로 코팅된 상기 금속 코팅층의 두께는 S30단계~S50단계를 반복하여 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 양(+) 전하를 상기 하전부에 공급하는 단계(S30), 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보내는 단계(S40) 및 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계(S50)를 반복적으로 수행할 수 있다. Meanwhile, the thickness of the metal coating layer coated with the
선택적으로, 다공체 폼(62)에 부착된 금속 분말(52)로 이루어진 금속 코팅층에 제2 바인더액 공급부(72)로부터 제2 바인더액을 공급한다(S60). 이때에도, 다공체 폼(62) 상의 금속 분말(52)로 코팅된 상기 금속 코팅층의 두께는 S30단계~S60단계를 반복하여 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 음(-) 전하를 상기 하전부에 공급하는 단계(S30), 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보내는 단계(S40), 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계(S50) 및 제2 바인더액을 상기 금속 코팅층에 공급하는 단계(S60)를 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 S30단계~S60단계를 반복함으로써, 다공체 폼(62)에 코팅되는 금속 코팅층의 두께를 자유롭게 조절할 수 있다. 또한, 제2 바인더액을 공급함으로써, 제2 바인더액을 공급하지 않은 경우에 비해, 보다 큰 두께의 상기 금속 코팅층을 구현할 수 있다. Optionally, the second binder
이어서, 다공체 폼(62)에 부착되지 않은 탈락된 금속 분말(86)을 흡입모터(82)를 이용하여 흡입구(84)를 통해 분말 포집조(80)에 포집하여 저장한다(S70). 이때, 흡입구(84)에는 헤파 필터와 같은 필터를 장착하여 적정 크기의 탈락된 금속 분말(86)을 거를 수 있다. 계속하여, 하전된 금속 분말(52)이 코팅된 다공체 폼(62)을 진공로, 환원로, 분위기로 등 다양한 열처리로에 의해 탈지 및 소결하여 안정화시킨다(S80). 탈락된 금속 분말(86)을 포집하는 단계(S60)는, S30단계~S50단계 또는 S30단계~S60단계를 반복할 때마다, S50단계 또는 S60단계를 거친 후에 적용할 수도 있다. Subsequently, the removed
이하 본 발명은 아래와 같은 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 단 아래의 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 이에 한정하지 않는다. 여기서는 다공체 폼에 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더를 공급하는 경우를 예로 들었다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following embodiments. The following examples are intended to illustrate but not limit the invention. Here, the case where the second binder is supplied to the coating layer made of the metal powder on the porous foam is taken as an example.
(실시예 1)(Example 1)
본 발명의 실시예 1은 평균입경이 45㎛인 Cu 분말(창성사 제품)을 가로*세로 170*50mm이고 평균기공 크기가 4,000㎛인 폴리우레탄 다공체 폼에 0.1㎜의 두께로 코팅하였다. 구체적으로, 폴리우레탄 폼에 2wt% 바인더(PVA1500 10g + H2O 500㎖)의 제1 바인더액을 분사하여 도포하였다. 이어서, 인가전압 60KV, 송풍가스 기압 4㎡/시간에서 하전된 Cu 분말을 분사속도 60㎡/시간으로 30㎝ 떨어진 거리에서 폴리우레탄 다공체 폼에 분사하였다. 이때, 상기 다공체 폼은 5㎝/초의 속도로 상하 및 좌우로 이동하였고, 분사시간은 15초이었다. 이와 같은 과정을 5회 반복하였다.Example 1 of the present invention was a polyurethane porous foam having an average pore size of 4,000 mu m in width and 170 mu m in length and having a mean particle size of 45 mu m and a Cu powder (product of Changsha Co.) coated to a thickness of 0.1 mm. Specifically, a first binder solution of 2 wt% binder (PVA1500 10 g + H 2 O 500 mL) was sprayed onto the polyurethane foam. Then, the charged Cu powder was sprayed onto the polyurethane porous foam at a distance of 30 cm at an injection rate of 60 m 2 / hour at an applied voltage of 60 KV and a blowing gas pressure of 4 m 2 / hour. At this time, the porous foam was moved vertically and horizontally at a speed of 5 cm / sec, and the injection time was 15 seconds. This process was repeated 5 times.
상기 반복하는 과정에서 Cu 분말의 부착 효율과 균일성의 향상을 위하여, 상기 반복하는 과정에서 4wt% 바인더(PVA1500 10g + H2O 500㎖)의 제2 바인더액을 Cu 분말이 부착된 층 위에 분사하였다. 부착되지 않은 Cu 분말은 재사용을 위하여 분말 포집조에 포집하여 저장하였다. 그후, Cu 분말이 코팅된 폴리우레탄 폼을 3℃/분으로 700℃까지 승온한 후 3시간 동안 유지하여 공기(air) 탈지한 후, 이를 수소 분위기에 1,000℃로 5℃/분으로 승온한 다음, 3시간 동안 유지하여 소결하였다. 소결된 다공체를 냉각시켜 최종적으로 Cu 다공체를 얻었다. 이때, 도 3은 측정을 위하여 대략 가로*세로 150*70mm로 자른 사진이다. In order to improve the adhesion efficiency and homogeneity of the Cu powder during the above-described repetition, the second binder solution of 4 wt% binder (PVA1500 10 g + H 2 O 500 mL) was sprayed onto the layer having the Cu powder attached thereto . The unattached Cu powder was collected and stored in a powder collecting tank for reuse. Thereafter, the polyurethane foam coated with the Cu powder was heated to 700 ° C at 3 ° C / min, maintained at that temperature for 3 hours, degreased with air, and then heated in a hydrogen atmosphere at 1,000 ° C at 5 ° C / , And sintered for 3 hours. The sintered porous body was cooled to finally obtain a Cu porous body. At this time, FIG. 3 is a photograph cut by approximately 150 * 70 mm in width * for measurement.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 의해 제작된 Cu 다공체를 주사현미경으로 80배 확대한 사진이고, 도 4b는 도 4a의 조성을 X-선 분광분석(EDS, Energy Dispersive Spectroscopy)로 분석한 그래프이다. FIG. 4A is a photograph of a Cu porous body manufactured according to Example 1 of the present invention magnified 80 times by a scanning microscope, and FIG. 4B is a graph obtained by analyzing the composition of FIG. 4A by X-ray spectroscopy (EDS) .
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 평균입경이 45㎛인 Cu 분말이 균일한 크기와 모양으로 코팅된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 사용된 폴리우레탄 다공체 폼에 상기 Cu 분말이 일정한 두께로 코팅되었다. Referring to FIGS. 4A and 4B, it was confirmed that Cu powder having an average particle size of 45 μm was coated in a uniform size and shape. Further, the polyurethane porous foam used was coated with the Cu powder to a certain thickness.
(실시예 2)(Example 2)
본 발명의 실시예 1은 평균입경이 45㎛인 Fe 분말(스웨덴 회가네스사 제품)을 가로*세로 200*300mm이고 평균기공 크기가 4,000㎛인 폴리우레탄 다공체 폼에 0.1㎜의 두께로 코팅하였다. 구체적으로, 폴리우레탄 폼에 2wt% 바인더(PVA1500 10g + H2O 500㎖)의 제1 바인더액을 분사하여 도포하였다. 이어서, 인가전압 60KV, 송풍가스 기압 4㎡/시간에서 하전된 Fe 분말을 분사속도 60㎡/시간으로 30㎝ 떨어진 거리에서 폴리우레탄 다공체 폼에 분사하였다. 이때, 상기 다공체 폼은 5㎝/초의 속도로 상하 및 좌우로 이동하였고, 분사시간은 15초이었다. 이와 같은 과정을 5회 반복하였다.In Example 1 of the present invention, an Fe powder having an average particle diameter of 45 mu m (manufactured by SWEET Co., Ltd.) was coated on a polyurethane porous foam having a width of 200 mm × 300 mm and an average pore size of 4,000 μm to a thickness of 0.1 mm . Specifically, a first binder solution of 2 wt% binder (PVA1500 10 g + H 2 O 500 mL) was sprayed onto the polyurethane foam. Then, the charged Fe powder was injected at a spraying rate of 60 m < 2 > / hour to a polyurethane porous foam at a distance of 30 cm at an applied voltage of 60 KV and a blowing gas pressure of 4 m & At this time, the porous foam was moved vertically and horizontally at a speed of 5 cm / sec, and the injection time was 15 seconds. This process was repeated 5 times.
상기 반복하는 과정에서 Fe 분말의 부착 효율과 균일성의 향상을 위하여, 상기 반복하는 과정에서 4wt% 바인더(PVA1500 10g + H2O 500㎖)의 제2 바인더액을 FeCrAl 분말이 부착된 층 위에 분사하였다. 부착되지 않은 Fe 분말은 재사용을 위하여 분말 포집조에 포집하여 저장하였다. 그후, Fe 분말이 코팅된 폴리우레탄 폼을 3℃/분으로 700℃까지 승온한 후 3시간 동안 유지하여 공기(air) 탈지한 후, 이를 수소 분위기에 1,250℃로 10℃/분으로 승온한 다음, 1시간 동안 유지하여 소결하였다. 소결된 다공체를 냉각시켜 최종적으로 Fe 다공체를 얻었다. In order to improve the adhesion efficiency and homogeneity of the Fe powder in the above-described repeating process, a second binder solution of 4 wt% binder (PVA1500 10 g + H 2 O 500 mL) was sprayed onto the layer with the FeCrAl powder in the repeating process . The unattached Fe powder was collected and stored in a powder collecting tank for reuse. Thereafter, the polyurethane foam coated with the Fe powder was heated to 700 ° C at 3 ° C / min, maintained at that temperature for 3 hours, degreased with air, and then heated to 1,250 ° C at 10 ° C / min in a hydrogen atmosphere , And sintered for 1 hour. The sintered porous body was cooled to finally obtain a Fe porous body.
도 5a는 본 발명의 실시예 2에 의해 제작된 Fe 다공체를 주사현미경으로 20배 확대한 사진이고, 도 5b는 도 5a의 조성을 X-선 분광분석(EDS, Energy Dispersive Spectroscopy)로 분석한 그래프이다. FIG. 5A is a photograph of the Fe porous body manufactured according to the second embodiment of the present invention, which is magnified 20 times by a scanning microscope, and FIG. 5B is a graph of the composition of FIG. 5A analyzed by X-ray spectroscopy (EDS, Energy Dispersive Spectroscopy) .
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 평균입경이 45㎛인 Fe 분말이 균일한 크기와 모양으로 코팅된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 사용된 폴리우레탄 다공체 폼에 상기 Fe 분말이 일정한 두께로 코팅되었다. 5A and 5B, it was confirmed that the Fe powder having an average particle diameter of 45 μm was coated in a uniform size and shape. In addition, the above-mentioned polyurethane porous foam was coated with the Fe powder to a certain thickness.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is possible.
10; 챔버 20; 송풍기
30; 분말 저장조 32; 도전성 분말
40; 전력공급원 50; 하전부
52; 하전된 도전성 분말 60; 지지대
62; 금속 다공체 70; 제1 바인더액 공급부
72; 제2 바인더액 공급부 80; 분말 포집조
82; 흡입모터 84; 흡입구
86; 탈락된 도전성 분말10;
30;
40; A
52; A charged
62; A metal
72; A second binder
82; A
86; The dropped conductive powder
Claims (26)
상기 다공체 폼에 코팅되는 금속 분말을 상기 제1 형태의 전하와 극성이 반대인 제2 형태의 전하로 하전시키는 하전부;
상기 하전부에 상기 제2 형태의 전하를 공급하는 전력공급원;
상기 하전부로 보내기 위한 상기 금속 분말을 저장하는 분말 저장조;
상기 다공체 폼에 코팅되는 상기 금속 분말의 코팅이 용이하도록 하는 제1 바인더액을 공급하는 제1 바인더액 공급부; 및
상기 다공체 폼 상의 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더액을 공급하는 제2 바인더액 공급부를 포함하고,
상기 하전부에서 하전되는 상기 금속 분말은 전기전도성을 가지고 상기 지지대 및 금속 분말에 의한 코팅층과 만나면 전기적으로 중화되며, 상기 금속 분말 자체의 전하에 의해 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층이 성장하며, 평균입경은 1㎛ 내지 1,000㎛이고, 또한 상기 다공체 폼 상에 형성된 제1 바인더 상에는 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층 및 상기 제2 바인더로 이루어진 층으로 이루어진 복합층이 적어도 2층 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 장치.A support member to which a porous foam made of a polymer material is adhered and charged with a first type of charge;
A charge portion for charging the metal powder coated on the porous foam with a charge of a second type opposite in polarity to the charge of the first type;
A power supply for supplying the charge of the second type to the charge portion;
A powder reservoir for storing the metal powder for sending to the load;
A first binder liquid supply unit for supplying a first binder liquid for facilitating coating of the metal powder coated on the porous foam; And
And a second binder liquid supply part for supplying a second binder liquid to the coating layer made of the metal powder on the porous foam,
The metal powder charged in the charge part is electrically neutralized when it is brought into contact with the coating layer of the support and the metal powder with electrical conductivity and the coating layer made of the metal powder grows by the charge of the metal powder itself, At least two layers of a composite layer comprising a coating layer composed of the metal powder and a layer composed of the second binder are present on the first binder formed on the porous foam. A metal porous body forming apparatus using the electrostatic powder.
상기 다공체 폼의 표면에 상기 금속 분말의 코팅이 용이하도록 하는 제1 바인더액 공급부로터 공급되는 제1 바인더액으로 코팅하는 단계;
전력공급원으로부터 상기 제1 형태의 전하와 극성이 반대인 제2 형태의 전하를 하전부에 공급하는 단계;
상기 분말 저장조에 저장된 상기 금속 분말을 상기 하전부로 보내는 단계; 및
상기 하전부에서 상기 제2 형태의 전하로 하전된 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계; 및
상기 다공체 폼 상에 형성된 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층에 제2 바인더액 공급부에 의해 제2 바인더액을 도포하는 단계를 포함하고,
상기 하전부에서 하전되는 상기 금속 분말은 전기전도성을 가지고 상기 지지대 및 금속 분말에 의한 코팅층과 만나면 전기적으로 중화되며, 상기 금속 분말 자체의 전하에 의해 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층이 성장하며, 평균입경은 1㎛ 내지 1,000㎛이고, 또한 상기 다공체 폼 상에 형성된 제1 바인더 상에는 상기 금속 분말로 이루어진 코팅층 및 상기 제2 바인더로 이루어진 층으로 이루어진 복합층이 적어도 2층 이상 존재하도록 상기 금속 분말을 상기 다공체 폼으로 분사하는 단계 및 상기 제2 바인더액을 도포하는 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 정전분체를 이용한 금속 다공체 형성 방법.Introducing a metal powder into a powder reservoir and fixing the porous foam to a support supported by a first type of charge;
Coating a surface of the porous foam with a first binder liquid supplied with a first binder liquid supply portion rotor for facilitating coating of the metal powder;
Supplying a charge of a second type opposite in polarity from the charge of the first type to the charge portion from a power source;
Sending the metal powder stored in the powder reservoir to the lower portion; And
Injecting the metal powder charged with the charge of the second form into the porous foam at the charge portion; And
And applying a second binder liquid to a coating layer formed of the metal powder formed on the porous foam by a second binder liquid supply unit,
The metal powder charged in the charge part is electrically neutralized when it is brought into contact with the coating layer of the support and the metal powder with electrical conductivity and the coating layer made of the metal powder grows by the charge of the metal powder itself, 1 to 1,000 탆, and the metal powder is formed on the first binder formed on the porous foam so that the composite layer composed of the coating layer composed of the metal powder and the layer composed of the second binder is present in at least two layers, And repeating the step of applying the second binder liquid. The method of forming a porous metal body using the electrostatic powder according to claim 1,
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