KR101975403B1 - 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치 - Google Patents

전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치 Download PDF

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KR101975403B1
KR101975403B1 KR1020180078120A KR20180078120A KR101975403B1 KR 101975403 B1 KR101975403 B1 KR 101975403B1 KR 1020180078120 A KR1020180078120 A KR 1020180078120A KR 20180078120 A KR20180078120 A KR 20180078120A KR 101975403 B1 KR101975403 B1 KR 101975403B1
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김주명
성명식
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(주)나노기술
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Abstract

본 발명은 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치에 관한 것으로, 내부에 내설공간을 가지며, 고전압의 펄스파워를 공급하는 본체부재와, 상기 내설공간에 구비되며, 전기선증발을 위해 금속와이어를 공급하는 피딩부재와, 상기 금속와이어가 내부로 공급되고, 공급되는 상기 펄스파워를 이용하여 상기 전기선증발을 발생시키는 챔버부재와, 상기 전기선증발을 통해 생성되는 나노크기의 금속 나노 분말을 포집하는 제 1 포집부재와, 상기 전기선증발을 통해 생성되는 마이크로크기의 금속 마이크로 분말을 포집하는 제 2 포집부재를 포함함으로써, 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말을 마이크로 크기의 금속 분말과 분리하여 수집할 수 있다.

Description

전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING METAL NANO POWDER USING ELECTRICAL WIRE EVAPORATION}
본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말을 마이크로 크기의 금속 분말과 분리하여 수집할 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 금속 나노 분말은 기존의 마이크론 입자와 다른 독특한 기계적, 화학적, 전자기적 특성을 나타내기 때문에 산업 부품을 제조하기 위한 소재로 광범위하게 사용할 수 있어 그 연구 개발이 지속적으로 증가하고 있다.
이러한 금속 나노 분말을 제조하기 위해 전기선증발법(PWE, Pulsed Wire Evaporation method or Electrical wire Evaporation, 전기선증발)이 이용되고 있는데, 이러한 전기선증발법은 금속 등의 물질에 화학적 처리를 통해 나노분말을 생산하던 기존 방식과는 달리 순간적인 전기에너지(펄스파워)를 가하는 방식을 사용함으로써, 나노 분말을 제조할 수 있다.
예를 들어 펄스파워를 가했을 때 순간적으로 고체가 기체로 변하면서, 금속 와이어가 초미립자로 분해된 후 고체로 환원되는 과정을 거치고 있는데, 화학적 방식에서 나타날 수 있는 금속 산화작용의 부작용 등을 해소할 수 있는 장점이 있다.
여기에서, 전기선증발법을 액중에서 실시(즉, 습식 전기선증발)하면 나노 분말 제조와 동시에 유체 내로 나노 분말을 분산시킬 수 있으며, 기상에서 실시(즉, 건식 전기선증발)하면 고순도의 나노 분말을 비교적 단시간에 제조할 수 있는 장점이 있다.
한편, 종래의 전기선증발법을 적용한 금속 나노 분말 제조 장치에서는 전기선증발을 통해 나노 크기의 분말뿐만 아니라 마이크로 크기의 분말도 제조될 수 있는데, 이러한 분말들을 크기별로 분리 수집하기 위해서는 별도로 복수개의 블로워 장치가 구비되어야 하므로 설비 비용이 상승할 뿐만 아니라 그 유지 관리 비용도 증가하는 문제점이 있으며, 상대적으로 크기가 큰 블로워 장치로 인해 장치 소형화가 어려운 문제점이 있다.
또한, 상술한 바와 같은 전기선증발법을 이용하여 제조된 금속 나노 분말은 높은 표면에너지의 영향으로 활성도가 높을 뿐만 아니라 대기 중에서 급격하게 산화 및 발화되는 경향이 있어 이를 방지하기 위한 금속 나노 분말 제조 장치의 개발이 요구되고 있다.
1. 한국등록특허 제10-0907044호(2009.07.02.등록)
본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말을 마이크로 크기의 금속 분말과 분리하여 수집할 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말은 챔버 외주면에 접선 방향으로 연통되는 제 1 포집부재를 통해 수집하고, 마이크로 크기의 금속 분말은 챔버 외주면에 수직 방향으로 연통되는 제 2 포집부재를 통해 수집하며, 마이크로 크기보다 상대적으로 큰 금속 분말은 챔버의 바닥에 적재되는 방식으로 분리 수집함으로써, 블로워 장치 없이도 장치 구성이 가능하여 장치를 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 설비 비용 및 유지 관리 비용도 절감할 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 제공하고자 한다.
아울러, 본 발명은 금속 나노 분말을 제조하기 위한 전기선증발 중에 챔버 내부에 산소 또는 불활성 가스를 주입하여 표면에 나노 산화층이 형성된 코어 쉘 구조로 금속 나노 분말을 제조함으로써, 대기 중에서 급격한 산화 및 발화를 미연에 방지하여 금속 나노 분말의 표면 안정성을 향상시킬 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 내부에 내설공간을 가지며, 고전압의 펄스파워를 공급하는 본체부재와, 상기 내설공간에 구비되며, 전기선증발을 위해 금속와이어를 공급하는 피딩부재와, 상기 금속와이어가 내부로 공급되고, 공급되는 상기 펄스파워를 이용하여 상기 전기선증발을 발생시키는 챔버부재와, 상기 전기선증발을 통해 생성되는 나노크기의 금속 나노 분말을 포집하는 제 1 포집부재와, 상기 전기선증발을 통해 생성되는 마이크로크기의 금속 마이크로 분말을 포집하는 제 2 포집부재를 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 피딩부재는, 수직으로 구비되는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트의 전면 상단부에 구비되어 금속와이어드럼으로부터 공급되는 상기 금속와이어의 공급길이를 조절하는 길이조절롤과, 상기 길이조절롤을 통해 하방 이동되는 상기 금속와이어를 직선형태로 조정하는 스트레이트너와, 상기 스트레이트너의 하부에 구비되어 상기 금속와이어를 하방으로 이동시키는 가이드롤과, 상기 가이드롤에 안내되어 하방 이동되는 상기 금속와이어가 관통하여 상기 챔버부재의 내부로 공급하는 공급구를 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 피딩부재는, 상기 지지플레이트의 상부에 구비되어 상기 길이조절롤로 공급되는 상기 금속와이어를 정렬시키는 공급롤를 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 챔버부재는, 내외부가 밀폐된 원통 형태로 제공되는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 전극단부가 배치되며, 상기 전기선증발을 위해 상기 펄스파워가 인가되는 한 쌍의 전극을 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 챔버부재는, 상기 챔버의 내부에 산소 및 불활성 가스 중 적어도 하나를 포함하는 혼합가스를 공급하는 가스공급기를 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 포집부재는, 상기 챔버부재의 외주면에 접선방향으로 일단이 연통되어 수평으로 연장된 후 복수의 절곡을 가지면서 하부에서 상부로 연장되는 제 1 포집관과, 상기 제 1 포집관의 타단과 연통되어 상기 제 1 포집관을 통해 이송되는 상기 금속 나노 분말을 포집하는 포집호퍼와, 상기 포집호퍼를 통해 포집된 상기 금속 나노 분말이 적재되는 제 1 포집트랩를 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 포집부재는, 상기 포집호퍼의 포집된 상기 금속 나노 분말을 상기 제 1 포집트랩에 적재되도록 선택 개폐되는 포집조절밸브를 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 2 포집부재는, 상기 챔버부재의 외주면에 접선의 수직선방향으로 일단이 연통되되, 상기 제 1 포집관의 일단과 반대측에 구비되어 수평으로 연장되는 제 2 포집관과, 상기 제 2 포집관의 타단과 연통되어 상기 제 2 포집관을 통해 이송되는 상기 금속 마이크로 분말이 포집 및 적재되는 제 2 포집트랩를 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 2 포집부재는, 상기 제 2 포집관에 일단이 연통되어 상방으로 연장된 후 상기 포집호퍼의 상단부 측면에 타단이 연통되는 바이패스관을 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치가 제공될 수 있다.
본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말을 마이크로 크기의 금속 분말과 분리하여 수집할 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말은 챔버 외주면에 접선 방향으로 연통되는 제 1 포집부재를 통해 수집하고, 마이크로 크기의 금속 분말은 챔버 외주면에 수직 방향으로 연통되는 제 2 포집부재를 통해 수집하며, 마이크로 크기보다 상대적으로 큰 금속 분말은 챔버의 바닥에 적재되는 방식으로 분리 수집함으로써, 블로워 장치 없이도 장치 구성이 가능하여 장치를 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 설비 비용 및 유지 관리 비용도 절감할 수 있다.
아울러, 본 발명은 금속 나노 분말을 제조하기 위한 전기선증발 중에 챔버 내부에산소 또는 불활성 가스를 주입하여 표면에 나노 산화층이 형성된 코어 쉘 구조로 금속 나노 분말을 제조함으로써, 대기 중에서 급격한 산화 및 발화를 미연에 방지하여 금속 나노 분말의 표면 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 예시한 도면이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 예시한 도면이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치는 본체부재(110), 피딩부재(120), 챔버부재(130), 제 1 포집부재(140), 제 2 포집부재(150) 등을 포함할 수 있다.
본체부재(110)는 내부에 내설공간을 가지며, 고전압의 펄스파워를 공급하는 것으로, 본체케이스(111), 하부하우징(112), 상부하우징(113), 전면도어(114), 안착구(115), 캐스터(116) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 본체케이스(111)는 수직으로 길이가 긴 직사각형 형태의 함체로 제공되며, 하단부에는 하부하우징(112)이 구비되고, 하부하우징(112)의 상부에 피딩부재(120), 챔버부재(130), 제 1 포집부재(140), 제 2 포집부재(150) 등이 배치되는 내설공간이 마련될 수 있다.
또한, 내설공간의 상부에는 고전압의 펼스파워의 공급을 제어하는 제어회로가 내설되는 상부하우징(113)이 구비되고, 내설공간을 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 양측면 방향으로 회동 가능하게 설치되는 전면도어(114)가 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본체부재(110)에는 하부면 양전단부에 안착구(115)가 각각 구비되어 상부구조물을 안착 지지할 수 있고, 하부면 양후단부에 캐스터(116)가 각각 구비되어 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.
피딩부재(120)는 본체부재(110)의 내설공간에 구비되며, 전기선증발을 위해 금속와이어(10)를 공급하는 것으로, 지지플레이트(121), 공급롤(122), 길이조절롤(123), 스트레이트너(124), 가이드롤(125), 공급구(126) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 지지플레이트(121)는 수직으로 구비되어 피딩부재(120)를 지지하는 것으로, 후면부에 구비되는 금속와이어드럼(도시 생략됨)에 감긴 금속와이어(10)가 풀리면서 상부로 이동할 수 있다.
그리고, 공급롤(122)은 지지플레이트(121)의 상부에 구비되어 금속와이어드럼(도시 생략됨)으로부터 제공되는 금속와이어(10)를 정렬시켜 길이조절롤로 공급하는 것으로, 중앙부에 경사진 홈을 갖는 롤 형태로 구비되어 중앙부에 금속와이어(10)가 거치되면서 공급됨으로써, 길이조절롤(123)로 공급되는 위치를 정렬시켜 정확한 위치로 공급할 수 있다.
또한, 길이조절롤(123)은 지지플레이트(121)의 전면 상단부에 구비되어 금속와이어드럼으로부터 공급되는 금속와이어(10)의 공급길이를 조절하는 것으로, 공급되는 금속와이어(10)가 적어도 1회 감겨 공급되는 와이어공급롤(123a)과, 와이어공급롤(123a)의 외주에 돌출 구비되어 복수의 센서감지홈을 갖는 원형의 센서감지판(123b)와, 복수의 센서감지홈을 감지하여 공급길이를 측정하는 길이감지센서(123c)를 포함할 수 있다.
여기에서, 길이조절롤(123)은 와이어공급롤(123a)의 회전을 통해 통해 금속와이어(10)가 공급되는데, 와이어공급롤(123a)의 외주면에 돌출 구비되는 원형의 센서감지판(123b)이 와이어공급롤(123a)의 회전에 따라 같이 회전되고, 복수의 센서감지홈(각 간격마다 대략 7-8mmm의 길이에 대응됨)이 감지될 경우 그 측정값을 제공함으로써, 후술하는 가이드롤(125)의 회전을 조절하여 금속와이어(10)의 공급길이를 조절할 수 있다.
한편, 스트레이트너(124)는 길이조절롤(123)을 통해 하방 이동되는 금속와이어(10)를 직선형태로 조정하는 것으로, 금속와이어드럼에 감긴 금속와이어(10)는 감겨 있는 동안에 받은 응력에 의해 휘어짐과 같은 외형적 변형이 발생할 수 있어 이를 직선형태로 펴주는 조정 역할을 수행할 수 있으며, 챔버부재(130) 내부의 전기선증발로 인해 이상이 발생하여 금속와이어(10)가 전극에 달라붙어 절단해야만 할 경우에 자동으로 절단하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 스트레이트너(124)는 상하로 긴 원통형상으로 형성되며, 길이조절롤(123)을 통해 공급되는 금속와이어(10)가 통과되어 가이드롤(126)로 공급될 수 있고, 원통형상의 내부에서 중간부분에 절곡부(도시 생략됨, 'ㄷ'자 형태 등)가 구비될 수 있으며, 모터에 의해 회전됨으로써, 회전되는 스트레이트너(124)의 내부로 유입되는 금속와이어(10)는 절곡부를 통해 직선형태로 조절되면서 계속해서 연속적으로 하부로 이동 공급시킬 수 있다.
그리고, 가이드롤(125)은 스트레이트너(124)의 하부에 구비되어 금속와이어(10)를 하방으로 이동시키는 것으로, 양방향에 두 개가 맞물려 구비되며, 그 사이에 통과하는 금속와이어(10)를 하방으로 이동시켜 하부에 위치하는 공급구(126)에 정확하게 안내할 수 있다.
또한, 공급구(126)는 가이드롤(125)에 안내되어 하방 이동되는 금속와이어(10)가 관통하여 챔버부재(130)의 내부로 공급할 수 있으며, 후술하는 챔버부재(130)의 챔버(131) 상부에 내외부를 관통하도록 구비되며, 챔버(131)가 밀폐된 상태를 유지하면서 금속와이어(10)를 챔버(131) 내부로 공급할 수 있다.
챔버부재(130)는 금속와이어(10)가 내부로 공급되고, 공급되는 펄스파워를 이용하여 전기선증발을 발생시키는 것으로, 챔버(131), 한 쌍의 전극(132), 가스공급기(도시 생략됨) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 챔버(131)는 내외부가 밀폐된 원통 형태로 제공되며, 한 쌍의 전극(132)은 챔버(131)의 내부에 전극단부가 배치되며, 전기선증발을 위해 펄스파워가 인가될 수 있다.
이러한 챔버(131)의 내부에는 산소 및 불활성 가스 중 적어도 하나를 포함하는 혼합가스를 공급하는 가스공급기(도시 생략됨)가 연결될 수 있는데, 전기선증발 시 생성되는 금속 나노 분말의 표면에 나노 산화막을 형성시켜 코어 쉘 구조로 제조함으로써, 금속 나노 분말의 표면 안정성을 향상시킬 수 있다.
여기에서, 산소는 혼합가스 전체 대비 0.1 부피% 미만인 경우 금속 나노 분말의 표면에 산화막이 균일하게 형성되기 어려워 대기중에서 폭발 또는 발화될 수 있으며, 1.0 부피%를 초과한 경우 표면에 두꺼운 후막 형태의 산화막이 형성될 뿐만 아니라 부산물인 산화물 분말(입자)가 생성되어 금속 나노 분말의 품질을 저하시키는 문제점이 있기 때문에, 산소는 혼합가스 전체 대비 0.1 내지 1.0 부피%의 비율로 포함될 수 있다.
또한, 불활성 가스는 헬륨, 네온, 아르곤 및 질소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 포집부재(140)는 전기선증발을 통해 생성되는 나노크기의 금속 나노 분말을 포집하는 것으로, 제 1 포집관(141), 포집호퍼(142), 제 1 포집트랩(143), 포집조절밸브(144) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 제 1 포집관(141)은 챔버부재(130)의 외주면에 접선방향으로 일단이 연통되어 수평으로 연장된 후 복수의 절곡을 가지면서 하부에서 상부로 연장되는 것으로, 챔버부재(130)에 구비된 챔버(131)의 내부에서 전기선증발이 발생할 경우 나노크기의 금속 나노 분말과, 마이크로크기의 금속 마이크로 분말과, 금속 마이크로 분말보다 상대적으로 더 큰 금속 분말이 생성되는데, 주로 나노크기의 금속 나노 분말의 이송 통로로 사용될 수 있다.
예를 들면, 밀도가 8.9인 Ni을 금속와이어로 이용하여 전기선증발을 수행할 경우 대략 3.28e-22-8.85e-21g의 질량을 가지면서 대략 50~150㎚ 크기의 니켈 나노 분말과, 대략 3.28e-16 ~ 7.08e-14g의 질량을 가지면서 대략 5~30㎛ 크기의 니켈 마이크로 분말과, 대략 2.62e-12g이상의 질량을 가지면서 대략 100㎛ 이상의 크기를 가지는 니켈 분말이 생성 생성될 수 있다.
이러한 제 1 포집관(141)은 상대적으로 작은 직경(예를 들면, 1-3cm)을 가지면서 복수의 절곡부분을 갖도록 구비되며, 챔버(131)의 외주면에 연통되는 일단은 원통형의 챔버(131)로 인해 입구측이 넓은 타원형으로 형성될 수 있는데, 전기선증발이 발생하는 챔버(131)의 상단부 외주면에 접선방향으로 비스듬히 수평으로 연통되어 연장되며, 수평으로 대략 90도 정도로 1차 절곡된 후에, 수직 상방으로 2차 절곡되고, 피딩부재(120)의 상단부에 대응하는 높이만큼 연장되며, 수평으로 대략 90도 정도로 절곡된 후, 수직 하방으로 절곡되도록 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 제 1 포집관(141)을 통해 나노크기의 금속 나노 분말이 이송될 수 있는데, 전기선증발을 통해 생성된 금속 나노 분말은 그 폭발압력(대략 10기압)에 따라 비산(대략 6km/sec)되면서 제 1 포집관(141)을 통해 이송될 수 있으며, 이송 중에 전기선증발에 대응하는 폭발압에 따라 복수의 절곡부분과 수직 상방으로 연장된 부분을 통해 상대적으로 가벼운 나노크기의 금속 나노 분말이 제 1 포집관(141)을 통해 이송될 수 있다.
그리고, 포집호퍼(142)는 제 1 포집관(141)의 타단과 연통되어 제 1 포집관(141)을 통해 이송되는 금속 나노 분말을 포집하는 것으로, 전체적으로 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형의 깔대기와 같은 형태로 구비되며, 챔버(131) 내부에서 발생하는 전기선증발에 대응하는 폭발압에 따라 제 1 포집관(141)을 통해 이송되는 금속 나노 분말을 포집할 수 있다.
이러한 포집호퍼(142)의 하부에는 포집호퍼(142)를 통해 포집된 금속 나노 분말이 적재되는 제 1 포집트랩(143)이 구비될 수 있으며, 포집호퍼(142)와 제 1 포집트랩(143)의 사이에는 포집호퍼(142)에 포집된 금속 나노 분말을 제 1 포집트랩(143)에 적재되도록 선택 개폐되는 포집조절밸브(144)가 구비될 수 있다.
제 2 포집부재(150)는 전기선증발을 통해 생성되는 마이크로크기의 금속 마이크로 분말을 포집하는 것으로, 제 2 포집관(151), 제 2 포집트랩(152), 바이패스관(153) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 제 2 포집관(151)은 챔버부재(130)의 외주면에 접선의 수직선방향으로 일단이 연통되되, 제 1 포집관(141)의 일단과 반대측에 구비되어 수평으로 연장되는 것으로, 챔버부재(130)에 구비된 챔버(131)의 내부에서 전기선증발이 발생할 경우 주로 마이크로크기의 금속 마이크로 분말의 이송 통로로 사용될 수 있다.
이러한 제 2 포집관(151)은 상대적으로 큰 직경(예를 들면, 2-5cm)을 갖도록 구비되는데, 전기선증발이 발생하는 챔버(131)의 상단부 외주면(즉, 제 1 포집관(141)의 일단과 반대측 외주면)에 연통되어 수평으로 연장되며, 수직 하방으로 절곡되도록 구비될 수 있다.
그리고, 제 2 포집트랩(152)은 제 2 포집관(151)의 타단과 연통되어 제 2 포집관(152)을 통해 이송되는 금속 마이크로 분말이 포집 및 적재될 수 있다.
한편, 제 2 포집관(152)에는 일단이 연통되어 상방으로 연장된 후 포집호퍼(142)의 상단부 측면에 타단이 연통되는 바이패스관(153)이 구비될 수 있는데, 이러한 바이패스관(153)을 통해 전기선증발로 인해 제 2 포집관(151)으로 금속 마이크로 분말과 함께 유입된 금속 나노 분말을 폭발압에 따라 상승시켜 포집호퍼(142)로 이송시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 제 1 포집부재(140)를 통해 금속 나노 분말을 포집하고, 제 2 포집부재(150)를 통해 금속 마이크로 분말을 포집할 수 있는데, 나머지 마이크로 크기보다 상대적으로 더 큰 크기의 금속 분말의 경우 챔버(131)의 내부 바닥에 그대로 하강하여 적재될 수 있다.
따라서, 본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말을 마이크로 크기의 금속 분말과 분리하여 수집할 수 있는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기선증발을 이용하여 제조된 금속 나노 분말은 챔버 외주면에 접선 방향으로 연통되는 제 1 포집부재를 통해 수집하고, 마이크로 크기의 금속 분말은 챔버 외주면에 수직 방향으로 연통되는 제 2 포집부재를 통해 수집하며, 마이크로 크기보다 상대적으로 큰 금속 분말은 챔버의 바닥에 적재되는 방식으로 분리 수집함으로써, 블로워 장치 없이도 장치 구성이 가능하여 장치를 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 설비 비용 및 유지 관리 비용도 절감할 수 있다.
아울러, 본 발명은 금속 나노 분말을 제조하기 위한 전기선증발 중에 챔버 내부에 산소 또는 불활성 가스를 주입하여 표면에 나노 산화층이 형성된 코어 쉘 구조로 금속 나노 분말을 제조함으로써, 대기 중에서 급격한 산화 및 발화를 미연에 방지하여 금속 나노 분말의 표면 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
10 : 금속와이어 110 : 본체부재
111 : 본체케이스 112 : 하부하우징
113 : 상부하우징 114 : 전면도어
115 : 안착구 116 : 캐스터
120 : 피딩부재 121 : 지지플레이트
122 : 공급롤 123 : 길이조절롤
124 : 스트레이트너 125 : 가이드롤
126 : 공급구 130 : 챔버부재
131 : 챔버 132 : 한 쌍의 전극
140 : 제 1 포집부재 141 : 제 1 포집관
142 : 포집호퍼 143 : 제 1 포집트랩
144 : 포집조절밸브 150 : 제 2 포집부재
151 : 제 2 포집관 152 : 제 2 포집트랩
153 : 바이패스관

Claims (9)

  1. 내부에 내설공간을 가지며, 고전압의 펄스파워를 공급하는 본체부재와,
    상기 내설공간에 구비되며, 전기선증발을 위해 금속와이어를 공급하는 피딩부재와,
    상기 금속와이어가 내부로 공급되고, 공급되는 상기 펄스파워를 이용하여 상기 전기선증발을 발생시키는 챔버부재와,
    상기 전기선증발을 통해 생성되는 나노크기의 금속 나노 분말을 포집하는 제 1 포집부재와,
    상기 전기선증발을 통해 생성되는 마이크로크기의 금속 마이크로 분말을 포집하는 제 2 포집부재를 포함하며,
    상기 제 1 포집부재는,
    상기 챔버부재의 외주면에 접선방향으로 일단이 연통되어 수평으로 연장된 후 복수의 절곡을 가지면서 하부에서 상부로 연장되는 제 1 포집관과,
    상기 제 1 포집관의 타단과 연통되어 상기 제 1 포집관을 통해 이송되는 상기 금속 나노 분말을 포집하는 포집호퍼와,
    상기 포집호퍼를 통해 포집된 상기 금속 나노 분말이 적재되는 제 1 포집트랩을 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피딩부재는,
    수직으로 구비되는 지지플레이트와,
    상기 지지플레이트의 전면 상단부에 구비되어 금속와이어드럼으로부터 공급되는 상기 금속와이어의 공급길이를 조절하는 길이조절롤과,
    상기 길이조절롤을 통해 하방 이동되는 상기 금속와이어를 직선형태로 조정하는 스트레이트너와,
    상기 스트레이트너의 하부에 구비되어 상기 금속와이어를 하방으로 이동시키는 가이드롤과,
    상기 가이드롤에 안내되어 하방 이동되는 상기 금속와이어가 관통하여 상기 챔버부재의 내부로 공급하는 공급구
    를 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피딩부재는,
    상기 지지플레이트의 상부에 구비되어 상기 길이조절롤로 공급되는 상기 금속와이어를 정렬시키는 공급롤을 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버부재는,
    내외부가 밀폐된 원통 형태로 제공되는 챔버와,
    상기 챔버의 내부에 전극단부가 배치되며, 상기 전기선증발을 위해 상기 펄스파워가 인가되는 한 쌍의 전극
    을 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 챔버부재는,
    상기 챔버의 내부에 산소 및 불활성 가스 중 적어도 하나를 포함하는 혼합가스를 공급하는 가스공급기
    를 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 포집부재는,
    상기 포집호퍼의 포집된 상기 금속 나노 분말을 상기 제 1 포집트랩에 적재되도록 선택 개폐되는 포집조절밸브
    를 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 포집부재는,
    상기 챔버부재의 외주면에 접선의 수직선방향으로 일단이 연통되되, 상기 제 1 포집관의 일단과 반대측에 구비되어 수평으로 연장되는 제 2 포집관과,
    상기 제 2 포집관의 타단과 연통되어 상기 제 2 포집관을 통해 이송되는 상기 금속 마이크로 분말이 포집 및 적재되는 제 2 포집트랩을 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 포집부재는,
    상기 제 2 포집관에 일단이 연통되어 상방으로 연장된 후 상기 포집호퍼의 상단부 측면에 타단이 연통되는 바이패스관
    을 더 포함하는 전기선증발을 이용한 금속 나노 분말 제조 장치.
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