KR102010992B1 - An appratus for producing nano powders and a method of producing using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 대향하는 전극 사이에 플라즈마 아크가 발생함으로써 그 열에 의해 이들 사이에 배치되는 소재를 용융 및 증발시키는 플라즈마 생성 수단과 플라즈마 생성 수단을 밀폐하고 플라즈마 생성 분위기 및 나노 분말 형성을 위한 공간을 형성하는 반응 챔버를 포함하고, 전극 사이에 나노 분말의 모재가 배치되어 플라즈마 생성 수단에 의해 생성되는 플라즈마에 의해 모재가 증발하고 응결되어 나노 분말을 형성하도록 구성되는 것인 나노 분말의 제조 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 제조 장치는, 플라즈마 생성 수단에 의해 생성되는 플라즈마 아크의 열에 의해 모재가 용융되어 증발하고 증발되는 모재가 반응 챔버의 내부 표면에서 냉각되어 응결 및 부착됨으로써 나노 분말을 형성하도록 반응 챔버의 내부 표면의 상부 또는 전체를 냉각하는 냉각 수단; 및 반응 챔버의 내부 표면에 부착되어 생성되는 나노 분말을 반응 챔버의 내부 표면으로부터 이탈시켜 포집하는 포집 수단을 더 포함하고, 플라즈마 생성 수단은 반응 챔버의 하부에 배치되고, 반응 챔버는 하부에 대하여 상부가 더 넓은 표면적을 갖도록 형성되는 것이다.The present invention provides a space for forming a plasma generating atmosphere and a nano powder by sealing plasma generating means and plasma generating means for melting and evaporating a material disposed therebetween by generating a plasma arc between electrodes facing each other. And a reaction chamber for forming, wherein the base material of the nanopowder is disposed between the electrodes so that the base material is evaporated and condensed by the plasma generated by the plasma generating means to form the nanopowder. As the manufacturing apparatus of the present invention, the reaction chamber is formed such that the base material is melted and evaporated by the heat of the plasma arc generated by the plasma generating means, and the base material to be evaporated is cooled at the inner surface of the reaction chamber to condense and adhere to form nanopowders. Cooling the upper or whole of the inner surface of the Cooling means; And collecting means for capturing the nanopowder generated by being attached to the inner surface of the reaction chamber from the inner surface of the reaction chamber and collecting the plasma powder, wherein the plasma generating means is disposed in the lower portion of the reaction chamber, and the reaction chamber is upper with respect to the lower portion. Is formed to have a larger surface area.

Description

나노 분말의 제조 장치 및 이 제조 장치를 이용한 제조 방법{AN APPRATUS FOR PRODUCING NANO POWDERS AND A METHOD OF PRODUCING USING THE SAME}Manufacturing apparatus of nano powder and manufacturing method using this manufacturing apparatus {AN APPRATUS FOR PRODUCING NANO POWDERS AND A METHOD OF PRODUCING USING THE SAME}

본 발명은 나노 분말의 제조 장치 및 이 제조 장치를 이용한 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 플라즈마 아크의 열에 의해 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시킨 후에 냉각 및 응결하여 나노 분말을 얻는 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanopowder manufacturing apparatus and a manufacturing method using the manufacturing apparatus. Specifically, a manufacturing apparatus and a manufacturing method for obtaining nanopowders by melting and evaporating a base material of nanopowders by heat of a plasma arc and then cooling and condensing them. It is about a method.

나노 분말은 통상 나노 단위의 크기를 갖는 미립자를 칭하는 것으로서, 단위 부피당 높은 표면적을 가지므로 마이크로 단위의 분말에서는 발현되지 않았던 다양한 새로운 물성이 발현된다. 이러한 나노 분말은 그 독특한 물성으로 인하여 전기 전자 산업, 고강도 기계 부품, 촉매, 의약 및 생명 공학 분야 등의 다양한 산업 분야에서 응용되고 있다.Nanopowders generally refer to microparticles having a size of a nano unit, and have a high surface area per unit volume, thereby expressing a variety of new physical properties that are not expressed in a micro unit powder. Due to their unique properties, these nanopowders have been applied in various industrial fields such as the electrical and electronics industry, high strength mechanical components, catalysts, medicine, and biotechnology.

금속계의 나노 분말을 제조하는 기상 합성 기술로서는 불활성 기체 응축(Inert Gas Condensation, IGC), 화학 기상 응축(Chemical Vapor Condensation, CVC), 금속염 분무 건조(Metal Salt Spray-Drying) 등이 이용되고 있으나, 이러한 기법들은 제조 원가가 상당히 소요되거나 제조 원가가 저렴한 경우에는 제조되는 나노 분말의 품질이 낮다는 문제점이 있다. Inert gas condensation (IGC), chemical vapor condensation (CVC), metal salt spray drying (Metal Salt Spray-Drying), etc. are used as a gas phase synthesis technique for preparing metal-based nanopowders. Techniques have a problem in that the quality of the nanopowders produced is low when the manufacturing cost is considerably high or the manufacturing cost is low.

나노 분말의 제조에 비교적 널리 이용되는 염용액 환원과 같은 액상법이나 분위기 제어 밀링 공정 등은 공정이 복잡하고 불순물 제어가 용이하지 않으며 순도 등에 문제점이 있다.Liquid phase processes such as salt solution reduction or atmosphere controlled milling processes, which are relatively widely used in the production of nanopowders, are complicated and do not easily control impurities and have problems in purity.

이러한 문제점을 해소하여 우수한 분말 특성을 갖는 나노 분말을 경제적으로 대량 합성할 수 있는 환경친화적 공정이 필요하고, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기법으로서, 플라즈마 아크(Plasma Arc)에 의해 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시킨 후에 발생되는 금속 증기가 응결되어 나노 금속 분말을 제조하는 플라즈마 아크를 이용한 나노 분말의 제조 방법 및 장치가 다양하게 연구 및 개발되고 있다.There is a need for an environmentally friendly process that can economically mass synthesize nano powders having excellent powder properties by solving these problems, and as a technique for solving such problems, melting the base material of the nano powders by plasma arc. And various methods for producing and manufacturing nanopowders using plasma arcs to condense metal vapor generated after evaporation to prepare nanometal powders have been researched and developed.

그러한 플라즈마 아크를 이용한 나노 분말의 제조 방법에 관한 발명으로서, 특허 제597180호에 개시된 '플라즈마 아크방전을 이용한 나노합금분말 제조 공정'에 관한 것이 있다.The invention relates to a method for producing nanopowders using such a plasma arc, and relates to a 'manufacturing process of nanoalloy powders using plasma arc discharge' disclosed in Patent No. 597180.

이 문헌 1에 개시된 플라즈마 아크 방전을 이용한 나노 합금 분말의 제조 장치의 구성 및 작동에 대하여 첨부의 도 1을 참조하여 살펴 본다.The configuration and operation of the apparatus for producing nanoalloy powder using the plasma arc discharge disclosed in this document 1 will be described with reference to the accompanying FIG. 1.

문헌 1의 발명에 따른 플라즈마 아크 장치는 플라즈마 아크를 발생시켜 금속증기를 생성시키는 조업 챔버(100), 이 조업 챔버(100)에서 생성되는 금속 증기를 나노합금분말로 포집하는 포집 챔버(200), 포집 챔버(200)에서 포집되는 나노 금속 분말을 저장하여 후처리하는 후처리 챔버(300), 조업 챔버(100)에 연속적으로 가스를 주입하는 가스 순환부(400)를 포함하여 구성된다.Plasma arc device according to the invention of the document 1 is the operation chamber 100 for generating a plasma arc to generate metal vapor, the capture chamber 200 for collecting the metal vapor generated in the operation chamber 100 with nano alloy powder, It is configured to include a post-processing chamber 300 for storing and post-processing the nano-metal powder collected in the collection chamber 200, the gas circulation unit 400 for continuously injecting gas into the operation chamber (100).

조업 챔버(100)의 내부에는 음극(-)으로 사용되는 전극봉(122)과 양극(+)으로 사용되는 금속 분말(124)을 수용하는 구리제의 전극판(126)으로 구성된 아크 발생부(120)가 형성되어 있다. An arc generating unit 120 including an electrode rod 122 used as a cathode (−) and a copper electrode plate 126 containing a metal powder 124 used as an anode (+) in the operation chamber 100. ) Is formed.

조업 챔버(100)의 일측에는 가스 순환부(400)를 통해 일정한 유속의 가스가 상기 아크 발생부(120)로 주입되는 제1 가스주입부(140)가 형성되며, 조업 챔버(100)의 아래쪽에는 조업 챔버(100) 내의 가스 대류를 위한 가스가 주입되는 제2 가스 주입부(150)가 형성된다.One side of the operation chamber 100 is formed with a first gas injection unit 140 through which the gas of a constant flow rate is injected into the arc generating unit 120 through the gas circulation unit 400, the lower side of the operation chamber 100. In the operation chamber 100, a second gas injection unit 150 through which gas for convection is injected is formed.

조업 챔버(100)의 옆에는 튜브로 연결되는 포집 챔버(200)가 설치되는데, 포집 챔버(200) 내에는 조업 챔버(100)에서 생성되는 나노 금속 분말이 유입되어 응착되는 포집판(220)이 형성된다. 포집판(220)의 하단에는 포집판(220)이 회전하면서 포집판(220)에 응착된 나노 금속 분말을 분리하는 스크래퍼(Scrapper,240)가 설치된다.Next to the operation chamber 100, a collection chamber 200 connected to a tube is installed. In the collection chamber 200, a collection plate 220 into which nano metal powder generated in the operation chamber 100 is introduced and adhered is provided. Is formed. At the bottom of the collecting plate 220, a scraper 240 is installed to separate the nano metal powder adhered to the collecting plate 220 while the collecting plate 220 rotates.

후처리챔버(300)는 포집 챔버(200)의 하부에 튜브로 연결되어 포집 챔버(200)에서 포집된 나노 금속 분말을 저장하여 후처리하는 것으로, 포집 챔버(200)에서 포집된 나노 금속 분말을 저장하고 불활성 가스로 충진되는 분말 저장 용기(320)가 구비된다.The post-treatment chamber 300 is connected to the lower portion of the collection chamber 200 by a tube and stores and post-processes the nano metal powder collected in the collection chamber 200, and collects the nano metal powder collected in the collection chamber 200. A powder storage container 320 is provided which is stored and filled with an inert gas.

가스 순환부(400)에는 가스를 강제 순환시키는 순환팬(420)이 구비되며, 포집챔버(200)의 일측에 조업 챔버(100)와 포집 챔버(200)를 진공으로 만들기 위한 부스터펌프(500) 및 로터리펌프(600)가 구비된다. The gas circulation unit 400 includes a circulation fan 420 for forcibly circulating gas, and a booster pump 500 for vacuuming the operation chamber 100 and the collection chamber 200 on one side of the collection chamber 200. And rotary pump 600 is provided.

조업 챔버(100)의 일측에는 아크 발생부(120)의 전극에 전원을 공급하는 전원부(700)가 설치되며, 조업 챔버(100) 및 포집 챔버(200)를 냉각하는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급기(800)가 설치된다.One side of the operation chamber 100 is provided with a power supply unit 700 for supplying power to the electrode of the arc generating unit 120, the cooling water supply for supplying the cooling water for cooling the operation chamber 100 and the collection chamber 200 ( 800 is installed.

이러한 구성을 가지는 문헌 1의 발명에 따른 장치에서 플라즈마 아크 방전을 이용하여 나노 금속 분말을 제조하는 공정을 설명한다.A process for producing a nano metal powder using plasma arc discharge in the apparatus according to the invention of Document 1 having such a configuration will be described.

먼저 아크 발생부(120)의 구리 전극판(126) 상단부에 나노 금속 분말의 모재인 펠릿 형태의 금속 분말을 배치하고, 이어서 모든 챔버(100,200,300)의 내부를 10- 3Torr까지 진공 배기한 후, 아르곤(Ar)가스를 주입하여 아르곤(Ar) 분위기 내에서 플라즈마 아크(Plasma Arc)를 발생시킨다. First placing metal powder in pellet form base material of the nano metal powder to the copper electrode plate 126, the upper end of the arc portion 120, and then the inside of all the chambers (100,200,300) 10-1 evacuated to 3 Torr and then, Argon (Ar) gas is injected to generate a plasma arc in an argon (Ar) atmosphere.

아크 발생부(120)에서 플라즈마 아크가 발생하면 플라즈마 아크열에 의해 금속 분말(124)이 용융되고 증발되는데, 이 때에는 가스 주입구(252)로 아르곤(Ar)과 수소(H2)의 혼합 가스가 주입된다.When the plasma arc is generated in the arc generator 120, the metal powder 124 is melted and evaporated by the plasma arc heat. In this case, a mixed gas of argon (Ar) and hydrogen (H 2 ) is injected into the gas inlet 252. do.

아크 발생부(120)의 플라즈마 아크에 의해 용융된 금속 분말(124)의 용융 금속이 기화하여 혼합 가스에 의해 이동하고 냉각되면서 나노 입자를 형성함과 동시에 응축되어 나노 금속 분말을 형성한다.The molten metal of the metal powder 124 melted by the plasma arc of the arc generator 120 is vaporized, moved and cooled by the mixed gas, and condensed to form nanoparticles while simultaneously forming nanoparticles.

이렇게 형성되는 나노 금속 분말은 조업 챔버(100)로부터 포집 챔버(200)로 이송되고, 포집 챔버(200) 내의 포집판(220)에 응착되어 포집된다. 포집된 나노 금속 분말은 공기와의 폭발적인 산화를 방지하기 위하여 후처리챔버(300)에서 후처리된다.The nano metal powder thus formed is transferred from the operation chamber 100 to the collection chamber 200, and adhered to the collection plate 220 in the collection chamber 200 to be collected. The collected nano metal powder is post-treated in the post-treatment chamber 300 to prevent explosive oxidation with air.

후처리 챔버(300) 내부에 형성된 분위기 기체를 진공 배기시킨 다음, 다시 1%의 산소(O2), 메탄(CH4) 또는 폴리머 기체가 포함된 아르곤(Ar) 기체를 주입하여 후처리 챔버(300)를 충진함으로써 후처리 챔버(300)에 유입된 나노 분말은 부동태화한다. 이렇게 함으로써 상기 나노 금속 분말의 표면에 수 nm 두께의 산화물층을 형성하여 대기 중에서의 나노 금속 분말의 발화가 억제된다.After evacuating the atmosphere gas formed in the aftertreatment chamber 300, argon (Ar) gas containing 1% of oxygen (O 2 ), methane (CH 4 ), or polymer gas is injected thereinto. By filling the 300, nanoparticles introduced into the aftertreatment chamber 300 are passivated. In this way, an oxide layer having a thickness of several nm is formed on the surface of the nanometal powder, and ignition of the nanometal powder in the atmosphere is suppressed.

그러나, 이러한 문헌 1의 발명과 같은 기법에서는 챔버 내에 가스를 유통시켜 가스에 의해 증발된 금속 원자를 냉각하여 나노 분말을 형성하는 것과 더불어 가스의 유통에 의해 생성된 나노 분말을 포집하므로, 나노 분말의 제조에 있어서 다량의 가스를 유통하여야 하는 문제점이 있다.However, in such a technique as the invention of Document 1, the gas is distributed in the chamber to cool the metal atoms evaporated by the gas to form the nanopowder, and the nanopowder generated by the gas distribution is collected. In manufacturing, there is a problem in that a large amount of gas must be distributed.

또한, 문헌 1의 발명에서는 포집 챔버(200)에서 나노 분말을 포집하지만, 실제로 생성되는 나노 분말은 포집 챔버(200)에서 모두 포집되지 않고 조업 챔버(100)에 잔류하는 물론이고 포집 챔버(200)에서 포집되지 않고 가스가 순환하는 가스 순환부(400)를 따라 유동하면서 가스 순환부(400)를 포함한 장치 전체의 가스 순환 경로에 분산되어 이들을 오염시키게 된다.In addition, although the nanoparticles are collected in the collection chamber 200 in the invention of Document 1, the nanoparticles actually generated are not collected in the collection chamber 200 but remain in the operation chamber 100 as well as the collection chamber 200. In the gas circulation path of the entire apparatus including the gas circulation unit 400 while flowing along the gas circulation unit 400 that is not collected in the gas circulation is contaminated with them.

따라서, 문헌 1의 발명과 같은 종래 기술의 제조 방법과 장치에서는 포집판과 같은, 생성된 나노 분말을 포집하는 요소에 포집되는 나노 분말의 비율이 낮아서 장치와 제조 공정의 수율이 매우 낮고 장치 전체가 나노 분말에 의해 오염되어 버리는 문제가 있어서, 다른 기법에 대비하여 갖는 장점에도 불구하고 실제로는 나노 분말의 양산에 이용되지 않는 실정이다.Therefore, in the prior art manufacturing method and apparatus, such as the invention of Document 1, the ratio of nanopowders to be collected in the element for collecting the produced nanopowders, such as a collecting plate, is low, so that the yield of the apparatus and the manufacturing process is very low and the whole apparatus is There is a problem that the contamination by the nano-powder, despite the advantages compared to other techniques is not actually used in the mass production of nano-powder.

특허 제597180호 (문헌 1)Patent No. 597180 (Document 1) 특허 제1565891호(문헌 2)Patent 1565891 (document 2) 특허 제1477573호(문헌 3)Patent No.1477573 (Document 3)

본 발명은 나노 분말의 모재를 플라즈마 아크의 열에 의해 용융 및 증발시킨 후에 냉각 및 응결시켜 나노 분말을 얻는 제조 장치 및 제조 방법을 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a manufacturing apparatus and a method for producing a nano-powder by melting and evaporating the base material of the nano-powder by heat of the plasma arc, followed by cooling and condensation.

구체적으로, 본 발명은 플라즈마 아크의 열에 의해 증발된 모재의 증기를 냉각용 가스의 유통에 의해 응결시키거나 응결되어 생성되는 나노 분말을 가스의 유통 과정에서 포집하는 일이 필요 없는 제조 장치 및 제조 방법을 제공하려는 것이다.Specifically, the present invention is a manufacturing apparatus and manufacturing method that does not need to collect the nano-powder formed by condensing the vapor of the base material evaporated by the heat of the plasma arc by the distribution of the cooling gas or the condensation in the gas distribution process. Is to provide.

본 발명의 발명자들은 문헌 1 및 문헌 2에 개시된 발명과 같은 종래 기술에 있어서 다량의 가스를 유통시켜 나노 분말을 형성하고 포집하는 데도 불구하고 나노 분말의 수율이 극히 낮은 원인을 파악하고자 하였다.The inventors of the present invention sought to identify the cause of extremely low yield of nanopowders despite the formation and collection of nanopowders by circulating large amounts of gases in the prior art, such as the inventions disclosed in Documents 1 and 2.

본 발명자들의 연구와 실험에 따르면, 종래 기술의 제조 장치는 반응 챔버에서 형성된 증기가 포집 챔버로 이동하면서 응결되어 포집 챔버에서 나노 분말이 형성되어 포집되는 것으로 구성되지만, 실제로는 반응 챔버의 내부 표면이나 반응 챔버로부터 포집 챔버로 이동하는 관로 및 포집 챔버의 내부 표면 등에도 다량의 나노 분말이 응결되어 부착되는 것을 확인하였고, 특히 냉각 가스에 비산되어 있는 나노 분말이 포집 챔버에서 포집되지 않고 포집 챔버의 하류 관로의 벽면 등에도 부착되는 것을 확인하였다. According to the researches and experiments of the present inventors, the manufacturing apparatus of the prior art is composed of the vapor formed in the reaction chamber is condensed as it moves to the capture chamber to form a nano-powder in the capture chamber is collected, but in reality the internal surface of the reaction chamber or It was confirmed that a large amount of nanopowder condensed and adhered to the pipelines moving from the reaction chamber to the capture chamber and the inner surface of the capture chamber, and in particular, the nanopowder scattered by the cooling gas was not collected in the capture chamber and was downstream of the capture chamber. It was confirmed that it also adhered to the wall surface of a pipeline.

종래 기술에서는 냉각 가스에 비산되어 있는 나노 분말을 포집하는 방법에서 포집 효율을 높이는 것만을 고려하였지만, 본 발명자들은 문헌 1과 2의 발명에서와 같은 냉각 가스의 유통이나 문헌 3에서 제안하는 액체와의 접촉을 통한 포집을 고려하지 않고, 종래 기술에서 나노 분말의 포집 효율을 낮추는 원인이 된 것, 즉 나노 분말이 챔버들이나 관로의 내측 표면에 응결되어 부착되는 현상을 역으로 이용하여 나노 분말을 포집하는 방안을 고려하였다.In the prior art, only the method of increasing the collection efficiency in the method of capturing the nanopowder scattered in the cooling gas is considered, but the present inventors consider the circulation of the cooling gas as in the inventions of Documents 1 and 2 or the liquid proposed in Document 3 Without considering the collection through contact, in the prior art it is the cause of lowering the collection efficiency of the nano-powder, that is to collect the nano-powder by using the reverse phenomenon that the nano-powder is condensed and attached to the inner surface of the chambers or pipelines Consideration was made.

이러한 발상과 관련하여 본 발명자들은 종래 기술의 플라즈마 아크를 이용한 나노 분말의 제조 장치를 이용하여 나노 분말을 제조하고, 제조된 나노 분말의 입도와 그 분포를 측정하였다.In connection with such an idea, the present inventors manufactured the nanopowder by using the apparatus for preparing nanopowders using the plasma arc of the prior art, and measured the particle size and distribution of the manufactured nanopowder.

이 실험에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응 챔버에서 플라즈마 발생 기구로서 구리제의 양극(Anode) 위에 나노 분말을 형성하는 모재 금속을 올려 놓고 그 상부에는 텅스텐제의 음극 전극을 배치하며 원통형의 반응 챔버에 반응 가스로서 아르곤(Ar), 수소(H2), 질소(N2) 및 메탄(CH4)를 공급하면서 전극에 전원을 인가하여 플라즈마를 형성함으로써 금속 모재를 용융 및 증발시켜 나노 분말을 형성하였다.In this experiment, as shown in Fig. 2, the base metal forming the nano powder is placed on the copper anode as the plasma generating mechanism in the reaction chamber, and the tungsten cathode electrode is placed on the upper portion of the cylindrical chamber. By supplying argon (Ar), hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ) and methane (CH 4 ) as a reaction gas to the reaction chamber, power is applied to the electrode to form a plasma to melt and evaporate the metal base metal to form a nano powder. Formed.

이 실험에서는 플라즈마 발생 기구인 전극들과 금속 모재가 원통형의 반응 챔버의 종단면 상에서 중심에 놓이고, 도 2에 도시된 3개의 지점(B, C, E)에서 반응 챔버의 내측 벽면에서 나노 분말을 포집하고 그 입도를 측정하였다.In this experiment, the electrodes and the metal matrix, the plasma generating mechanism, were centered on the longitudinal section of the cylindrical reaction chamber, and nanoparticles were deposited on the inner wall of the reaction chamber at three points (B, C, E) shown in FIG. It was collected and the particle size was measured.

3개의 포집 지점은 각각 플라즈마 발생 기구의 전극 위치에 대하여 높이 방향으로 위쪽 지점(E), 중앙(C), 아래쪽(B)의 3개 지점이다.The three collection points are three points of the upper point E, the center C, and the lower B in the height direction with respect to the electrode position of the plasma generating mechanism, respectively.

각각의 포집 지점에서 포집한 나노 분말의 주사현미경 사진을 도 3에 도시하였고, 측정된 입도의 분포의 개략적인 값은 아래의 표 1과 같다.Scanning micrographs of the nanoparticles collected at each collection point are shown in FIG. 3, and the rough values of the distribution of the measured particle sizes are shown in Table 1 below.

포집 지점 Capture point 300 ㎚ 미만Less than 300 nm 300 ~ 500 ㎚300 to 500 nm 500 ㎚ 초과Greater than 500 nm BB 50 %  50% ~ 50 % To 50% CC 60 %60% 40%40% EE 90%90% 10%10%

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전극의 아래쪽에서 포집된 나노 분말은 대부분 300 ㎚를 초과하는 크기의 입도를 가지며, 도 3의 사진에서도 볼 수 있듯이 조대한 입자와 상대적으로 작은 입자가 혼합되어 있는 것을 볼 수 있다.As can be seen in Table 1, the nanoparticles collected at the bottom of the electrode mostly have a particle size of more than 300 nm, and as shown in the photograph of FIG. 3, coarse particles and relatively small particles are mixed. You can see that.

전극과 같은 높이에서 포집된 나노 분말은 전극의 아래쪽에서 포집된 나노 분말에 비해 300 ㎚ 미만의 입도를 갖는 분말의 비율이 높으며, 전극의 위쪽에서 포집된 나노 분말은 대부분이 300 ㎚ 미만의 입도를 갖지며 주사현미경 사진에서도 볼 수 있듯이 입도가 낮은 분말이 고르게 분포되어 있다.The nano powder collected at the same height as the electrode has a higher proportion of powder having a particle size of less than 300 nm compared to the nano powder collected at the bottom of the electrode, and most of the nano powder collected at the top of the electrode has a particle size of less than 300 nm. As can be seen in the scanning micrograph, the powder of low particle size is distributed evenly.

본 발명자들은 이러한 실험 결과로부터 플라즈마 아크에 의해 증발하고 냉각되어 생성되는 나노 분말은 전극의 위쪽에서 입도가 낮은 경향을 분명하게 나타내는 점을 확인하였다.The present inventors confirmed that the nanoparticles produced by evaporation and cooling by plasma arc clearly showed a tendency of low particle size at the top of the electrode.

또한, 이러한 실험을 통하여 종래 기술에서는 반응 챔버에서 전극 사이에 배치되는 모재를 용융 및 증발시키고 냉각용 가스의 유통에 의해 모재의 증기를 별도의 포집 챔버로 보내면서 냉각하여 응결하여 나노 분말을 형성하도록 함에도 불구하고 상당한 양의 나노 분말이 나노 챔버에도 형성되어 그 내측 표면에 부착되는 것을 확인하였다.In addition, in the prior art through the experiment in the reaction chamber to melt and evaporate the base material disposed between the electrodes and by cooling the flow of the base material to a separate collecting chamber by the circulation of the cooling gas to condense to form a nano powder. Nevertheless, it was confirmed that a significant amount of nanopowder was formed in the nanochamber and attached to the inner surface thereof.

본 발명자들은 이러한 실험 결과에서 도출된 사항에 기초하여 플라즈마 아크에 의해 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시켜 나노 분말을 형성하는 장치 및 방법에 있어서, 냉각용 가스의 유통에 의존하지 않으며, 아울러 냉각용 가스 중에서 응결되어 생성되는 나노 분말을 포집하지 않고, 반응 챔버에서 직접 나노 분말을 형성하고 포집하는 방안을 마련하게 되었다.The present inventors in the apparatus and method for forming a nano powder by melting and evaporating the base material of the nano powder by a plasma arc on the basis of the results derived from these experimental results, and does not rely on the circulation of the gas for cooling, Instead of capturing nanopowders formed by condensation in a gas, a method of forming and capturing nanoparticles directly in a reaction chamber has been prepared.

특히, 본 발명자들은 이러한 방안에서 나노 분말의 생성을 촉진하고 그 입도를 낮게 하는 제조 장치와 제조 방법을 안출하였다.In particular, the inventors have devised a manufacturing apparatus and method for promoting the production of nanopowders and lowering their particle size in this way.

본 발명에 따른 나노 분말의 제조 장치는, 서로 대향하는 전극 사이에 플라즈마 아크가 발생함으로써 그 열에 의해 이들 사이에 배치되는 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시키는 플라즈마 생성 수단과 플라즈마 생성 수단을 밀폐하고 플라즈마 생성 분위기 및 나노 분말 형성을 위한 공간을 형성하는 반응 챔버를 포함하는 것이다.The apparatus for producing nanopowders according to the present invention includes a plasma arcing device that generates plasma arcs between electrodes facing each other, and closes the plasma generating means and the plasma generating means for melting and evaporating the base material of the nanopowders disposed therebetween by the heat and the plasma. And a reaction chamber forming a production atmosphere and a space for forming the nano powder.

본 발명의 제조 장치는, The manufacturing apparatus of the present invention,

플라즈마 생성 수단에 의해 용융되어 증발되는 모재가 반응 챔버의 내부 표면에서 냉각되어 응결 및 부착됨으로써 나노 분말을 형성하도록 반응 챔버의 내부 표면의 상부 또는 전체를 냉각하는 냉각 수단; 및Cooling means for cooling the top or the entirety of the inner surface of the reaction chamber to form a nanopowder by cooling and condensing and attaching the base material melted and evaporated by the plasma generating means; And

반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사하여 반응 챔버의 내부 표면에 부착되어 생성되는 나노 분말을 반응 챔버의 내부 표면으로부터 이탈시켜 포집하는 포집 수단을 더 포함하고,Further comprising a collecting means for injecting the liquid for collecting the nano-powder to the inner surface of the reaction chamber to capture the nano-powder generated by attaching to the inner surface of the reaction chamber is separated from the inner surface of the reaction chamber,

플라즈마 생성 수단은 반응 챔버의 하부에 배치되고, 반응 챔버는 하부에 대하여 상부가 더 넓은 표면적을 갖도록 형성되는 것이다.The plasma generating means is disposed under the reaction chamber, and the reaction chamber is formed such that the upper portion has a larger surface area with respect to the lower portion.

이러한 본 발명의 제조 장치를 이용한 나노 분말의 제조 방법은 다음의 공정으로 진행된다. The manufacturing method of the nano powder using the manufacturing apparatus of this invention advances to the following process.

우선, 본 발명의 제조 장치에서 플라즈마를 생성하는 기구인 전극들은 이 전극을 둘러싸는 반응 챔버의 하부에 배치되고, 전극 사이에 나노 분말의 모재가 배치된다.First, in the manufacturing apparatus of the present invention, electrodes, which are mechanisms for generating plasma, are disposed in the lower portion of the reaction chamber surrounding the electrodes, and a base material of nano powder is disposed between the electrodes.

모재의 배치 후에 반응 챔버는 밀폐되고 진공 배기된 후에 반응 챔버에는 플라즈마 아크의 생성과 모재의 증발 및 나노 분말의 형성을 위한 분위기 가스가 주입된다.After the base material is placed, the reaction chamber is sealed and evacuated, and then the reaction chamber is injected with an atmosphere gas for generating a plasma arc, evaporating the base material, and forming nano powders.

이어서, 전극들에 전원을 인가하여 전극들 사이에 플라즈마 아크가 생성되고, 그 열에 의해 모재가 용융되어 증발하고, 이 때 냉각 수단에 의해 반응 챔버의 내부 표면을 냉각한다.Subsequently, a power supply is applied to the electrodes to generate a plasma arc between the electrodes, the heat of the base material melts and evaporates, and the cooling means cools the inner surface of the reaction chamber.

이로써, 기화된 모재의 입자는 반응 챔버의 내부 표면에 접촉하여 냉각됨으로써 응결되어 나노 분말이 형성되고 반응 챔버의 내부 표면에 부착된다.As a result, the particles of the vaporized base material are cooled by contacting with the inner surface of the reaction chamber to condense to form nanopowders and adhere to the inner surface of the reaction chamber.

이 때, 전극 및 전극 사이에 배치된 나노 분말의 모재는 반응 챔버의 하부에 배치되고 반응 챔버는 하부에 비하여 상부가 더 넓은 표면적을 가지는 구조이므로, 반응 챔버의 내부 표면 중에서 전극들의 위측에 놓이게 되는 내부 표면의 표면적이 전극의 아래쪽에 놓이게 되는 내부 표면의 표면적보다 훨씬 더 넓게 된다.At this time, since the base material of the nano-powder disposed between the electrode and the electrode is disposed in the lower portion of the reaction chamber and the reaction chamber has a larger surface area than the lower portion, it is placed on the upper side of the electrodes in the inner surface of the reaction chamber. The surface area of the inner surface is much larger than the surface area of the inner surface which lies under the electrode.

도 3과 표 1을 들어 설명한 바와 같이, 반응 챔버에서는 기화된 모재의 증기가 반응 챔버의 내측 표면에서 응결되어 나노 분말을 형성하며 그 나노 분말의 입도는 전극의 위쪽에서 작고 고르게 분포된다.As described with reference to FIG. 3 and Table 1, in the reaction chamber, vapor of the vaporized base material condenses on the inner surface of the reaction chamber to form a nano powder, and the particle size of the nano powder is distributed evenly over the electrode.

본 발명의 제조 장치에서는 전극이 반응 챔버의 내부 표면이 냉각 수단에 의해 냉각되므로, 반응 챔버에서 기화된 모재의 증기가 반응 챔버의 내부 표면에서 냉각되어 응결되어 나노 분말을 형성하는 비율이 높게 되고, 특히 반응 챔버의 상부가 하부에 비해 넓은 표면적을 가지며 전극이 반응 챔버의 하부에 배치되므로, 반응 챔버의 상부에서는 입도가 낮고 고른 분포를 가지는 나노 분말이 다량 형성된다.In the manufacturing apparatus of the present invention, since the inner surface of the electrode is cooled by the cooling means in the electrode, the rate at which the vapor of the base material vaporized in the reaction chamber is cooled and condensed at the inner surface of the reaction chamber to form nanopowder, In particular, since the upper portion of the reaction chamber has a larger surface area than the lower portion and the electrode is disposed under the reaction chamber, a large amount of nanoparticles having a low particle size and even distribution are formed in the upper portion of the reaction chamber.

이와 같이 형성된 나노 분말은 포집 수단에 의해 반응 챔버의 내부 표면으로부터 이탈되어 포집된다.The nanopowder thus formed is collected by being separated from the inner surface of the reaction chamber by the collecting means.

본 발명의 하나의 실시 양태로서, 본 발명의 제조 장치를 이루고 제조 방법에 이용되는 플라즈마 생성 수단은, 상측에 배치되고 전원이 인가되는 전극봉, 반응 챔버의 저면을 관통하여 연장되어 전극봉을 지지하는 지지체, 반응 챔버의 저면을 관통하여 연장되어 전극봉과 대향하여 배치되고 전원이 인가되는 전극판, 전극판 위에 배치되고 나노 분말의 모재가 수용되는 도가니를 포함하여 구성될 수 있다.As one embodiment of the present invention, the plasma generating means which forms the manufacturing apparatus of the present invention and is used in the manufacturing method includes: an electrode rod disposed at an upper side and extending through a bottom surface of the reaction chamber to support the electrode rod; It may be configured to include an electrode plate extending through the bottom surface of the reaction chamber to face the electrode rod is applied, the crucible is disposed on the electrode plate and the base material of the nano-powder is accommodated.

이러한 구성에 따르면, 플라즈마 생성 수단을 이루는 주요 요소들이 모두 반응 챔버의 하부에 설치됨으로써, 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시키는 플라즈마 아크가 반응 챔버의 하부에서 생성될 수 있는 것은 물론이고, 전극판과 전극봉이 반응 챔버의 저면을 통하여 설치됨으로써 전극판과 전극봉의 위치를 조절하기 위한 수단들의 구성이 간단하게 되고 전극판과 전극봉 사이의 간극 조절이나 위치 조절이 용이하게 된다.According to this configuration, the main elements constituting the plasma generating means are all installed in the lower part of the reaction chamber, whereby a plasma arc for melting and evaporating the base material of the nanopowder can be generated in the lower part of the reaction chamber. Since the electrode is installed through the bottom of the reaction chamber, the configuration of the means for adjusting the position of the electrode plate and the electrode can be simplified, and the gap adjustment or position adjustment between the electrode plate and the electrode can be easily performed.

본 발명의 또 다른 측면의 실시 양태로서, 본 발명의 제조 장치를 이루고 제조 방법에 이용되는 포집 수단은 반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사하는 노즐 및 나노 분말을 포집하여 반응 챔버의 아래쪽으로 낙하하는 포집용 액체를 수용하거나 반응 챔버의 외부로 배출하는 수단을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.As an embodiment of another aspect of the present invention, the collecting means forming the manufacturing apparatus of the present invention and used in the manufacturing method collects and reacts a nozzle for injecting a liquid for capturing nanopowders and nanopowders onto an inner surface of the reaction chamber. And means for receiving or discharging the collecting liquid falling down the chamber.

이와 같은 구성에 따르면, 반응 챔버의 내부 표면에서 응결되어 부착되는 나노 분말을 반응 챔버로부터 용이하게 이탈시켜 포집하는 것이 가능하게 된다. 특히, 이러한 포집 과정에서 반응 챔버 외의 다른 요소가 나노 분말에 의해 오염되는 일이 발생하지 않게 된다.According to such a configuration, it is possible to easily collect and collect the nanopowder condensed and attached on the inner surface of the reaction chamber from the reaction chamber. In particular, during the capture process, the elements other than the reaction chamber are not contaminated by the nanopowders.

본 발명의 또 다른 측면의 실시 양태로서, 본 발명의 제조 장치를 이루고 제조 방법에 이용되는 반응 챔버는 하부로부터 상부로 갈수록 그 폭 또는 직경이 커지는 형태로 형성되는 것으로 구성할 수 있다.As an embodiment of still another aspect of the present invention, the reaction chamber which forms the manufacturing apparatus of the present invention and is used in the manufacturing method may be formed in such a manner that its width or diameter increases from the bottom to the top.

이러한 구성에 따르면, 반응 챔버를 비교적 단순한 형태로 구성하면서도 반응 챔버의 내부에서 하부에 대하여 상부가 더 넓은 표면적을 갖게 되므로 입도가 낮고 분포가 고른 나노 분말을 제조할 수 있게 된다.According to this configuration, since the reaction chamber is configured in a relatively simple form, the upper portion has a larger surface area with respect to the lower portion in the reaction chamber, thereby making it possible to produce nanoparticles having a low particle size and an even distribution.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 분말의 제조 장치와 이 장치를 이용한 제조 방법에 의해 나노 분말의 소재를 플라즈마 아크 방전에 의해 용융 및 증발시킨 후에 냉각 및 응결하여 나노 분말을 얻을 수 있다.As described above, the nanopowder can be obtained by melting and evaporating the material of the nanopowder by plasma arc discharge by the apparatus for producing a nanopowder and the manufacturing method using the apparatus, followed by cooling and condensation.

특히, 본 발명의 구성과 작용에 따르면, 플라즈마 아크 방전에 의해 증발된 모재의 증기를 별도의 냉각용 가스를 유통하여 응결시킬 필요가 없고, 용융 및 증발이 일어나는 반응 챔버에서 증기의 냉각 및 응결에 의해 나노 분말을 얻게 되고, 또한 생성되는 나노 분말을 가스의 유통 과정에서 포집하는 일이 없이 반응 챔버에서 바로 포집하게 되므로, 가스의 유통 및 가스 중의 나노 분말의 포집을 위한 복잡한 가스 순환을 위한 구성이 필요 없게 되어 전체 제조 장치의 구성이 간단하게 되고, 제조 방법에서 공정의 운영이 단순화하며, 나노 분말이 가스의 순환 계통 등을 오염시키는 일이 발생하지 않게 된다.In particular, according to the configuration and operation of the present invention, there is no need to condense the vapor of the base material evaporated by the plasma arc discharge through a separate gas for cooling, and to cool and condense the vapor in the reaction chamber where melting and evaporation takes place. The nano powder is obtained and the produced nano powder is collected directly in the reaction chamber without being collected in the gas distribution process. Therefore, a configuration for complex gas circulation for gas distribution and nano powder collection in the gas is provided. It is not necessary to simplify the configuration of the entire manufacturing apparatus, simplify the operation of the process in the manufacturing method, and the nano-powder does not occur to contaminate the gas circulation system and the like.

더욱이, 본 발명에서는 입도가 낮고 고른 분포를 갖는 나노 분말을 다량 취득할 수 있으므로 고품질의 나노 분말을 얻으며 제조 수율이 높아지므로, 플라즈마 아크에 의한 나노 분말의 제조 기법을 실용화할 수 있다.Furthermore, in the present invention, since a large amount of nanoparticles having a low particle size and even distribution can be obtained, a high quality nanopowder can be obtained and the production yield is high. Therefore, the production technique of the nanopowder by plasma arc can be put to practical use.

도 1은 종래 기술에 따른 나노 분말의 제조 장치의 개략적 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 착상과 관련하여 종래 기술에 따른 나노 분말의 제조 장치에서 수행한 실험을 보여주는 도면이고,
도 3은 도 2에 따른 실험의 결과를 보여주는 주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 분말의 제조 장치의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of an apparatus for producing nanopowders according to the prior art.
2 is a view showing an experiment performed in the manufacturing apparatus of the nano-powder according to the prior art with respect to the idea of the present invention,
3 is a scanning micrograph showing the results of the experiment according to FIG.
4 is a view showing the overall configuration of the apparatus for producing nanopowders according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서, 본 발명의 하나의 실시예의 구성과 작용을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of one embodiment of the present invention as a specific content for practicing the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노 분말의 제조 장치의 전체적인 구성을 보여주며 일부 구성은 개략적인 블로도로서 나타내고 있는데, 이 도면을 참조하여 본 실시예의 제조 장치의 구성을 설명한다.4 shows the overall configuration of the apparatus for producing nanopowders according to an embodiment of the present invention, and some of the components are shown as a schematic blow diagram, with reference to this drawing to explain the configuration of the manufacturing apparatus of this embodiment.

본 실시예의 나노 분말의 제조 장치는 크게 플라즈마 아크(Plasma Arc)를 발생시키는 플라즈마 발생 수단(11 ~ 15), 플라즈마 발생 수단을 외부로부터 밀폐하여 플라즈마 발생 수단에 의해 나노 분말의 모재가 용융 증발되어 나노 분말이 형성되는 공간으로서의 반응 챔버(20), 반응 챔버(20)를 냉각하는 냉각 수단으로서의 제1 냉각부(30), 플라즈마 발생 수단(11 ~ 15)을 냉각하는 제2 냉각부(40), 플라즈마의 형성과 나노 분말의 생성을 위한 분위기를 형성하는 가스를 반응 챔버(20)에 공급하고 반응 챔버(20) 내부를 배기하는 분위기 형성 수단(51 ~ 57), 플라즈마 발생 수단(11 ~ 15)의 전극을 승강 및 이동하고 전극 간의 거리를 조절하는 전극 위치 조절부(미도시), 및 반응 챔버(20)에서 생성되는 나노 분말을 포집하기 위한 나노 분말 포집부(61 ~ 66)를 포함하여 이루어져 있다.The apparatus for producing nanopowders according to the present embodiment largely seals the plasma generating means (11 to 15) and the plasma generating means to generate the plasma arc from the outside, so that the base material of the nanopowder is melt-evaporated by the plasma generating means and the nano The reaction chamber 20 as a space in which the powder is formed, the first cooling unit 30 as cooling means for cooling the reaction chamber 20, the second cooling unit 40 for cooling the plasma generating means 11 to 15, Atmospheric forming means (51 to 57) and plasma generating means (11 to 15) for supplying a gas for forming an atmosphere for plasma formation and nanoparticle generation to the reaction chamber (20) and exhausting the inside of the reaction chamber (20). An electrode position adjusting unit (not shown) for elevating and moving the electrode and adjusting the distance between the electrodes, and a nano powder collecting unit 61 to 66 for collecting the nano powder generated in the reaction chamber 20.have.

반응 챔버(20)는 대략 그 종단면, 즉 지면에 수직한 평면에서 자른 단면이 역사다리꼴 형태로 형성되어 상부로 갈수록 그 폭이 확장되어 하부에 비해 상부의 내부 표면적이 넓게 형성되어 있다.The reaction chamber 20 is formed in an inverted trapezoidal shape in its longitudinal section, that is, a cross section cut in a plane perpendicular to the ground, and the width of the reaction chamber 20 extends upward, so that the inner surface area of the upper portion is wider than that of the lower portion.

다만, 반응 챔버의 종단면 형태는 역사다리꼴 외에도 역으로 놓인 반구형과 같이, 그 폭이나 직경이 하부로부터 상부로 갈수록 커지는 형태를 취하여 하부에 비해 상부가 넓은 표면적을 갖는 형태로 형성될 수 있다.However, the longitudinal cross-sectional shape of the reaction chamber may be formed in a shape having a wider surface area than the lower part by taking a shape in which the width or diameter of the reaction chamber increases from the lower part to the upper part in addition to the inverse trapezoid.

도면에는 간략히 윤곽만 도시되어 있지만, 반응 챔버(20)는 이중의 벽을 갖는 챔버로 형성되어 내부에서 발생하는 열이 외부로 전달되지 않고 차단되는 형태로 형성되어 있으며, 그 벽 사이의 공간에는 냉각수가 흐르는 채널(미도시)이 형성되어 있고, 이 채널(21)로는 펌프와 밸브 및 튜브를 갖춘 제1 냉각부(30)에 의해 냉각수가 공급되어 유통됨으로써 반응 챔버(20)의 내부에서 플라즈마 아크에 의한 반응 챔버(20)의 온도 상승을 억제하고, 특히 반응 챔버(20)의 내부 표면의 온도가 나노 분말의 냉각과 응결에 요하는 온도 이하로 유지된다.Although only the outline is briefly illustrated in the drawing, the reaction chamber 20 is formed as a chamber having a double wall so that heat generated therein is blocked without being transferred to the outside, and cooling water is provided in the space between the walls. Flow channel (not shown) is formed, and the cooling water is supplied to and distributed through the channel 21 by the first cooling unit 30 having a pump, a valve, and a tube. The temperature rise of the reaction chamber 20 is suppressed, and in particular, the temperature of the inner surface of the reaction chamber 20 is maintained below the temperature required for cooling and condensation of the nanopowder.

반응 챔버(20) 내부에는 음극(Cathode)인 텅스텐(W) 재질의 전극봉(11), 이 전극봉과 대향하여 배치되는 양극(Anode)인 구리(Cu) 재질의 전극판(12) 및 전극판(12) 위에 놓여서 나노 분말의 모재(1)가 놓여 지지되는 구리 재질의 도가니(Crucible, 13)가 배치되어 있으며, 이들 전극들(11 ~ 13)에는 전원을 공급하고 플라즈마 발생을 제어하는 전원 공급부(15)가 전기적으로 결합되어 있다. In the reaction chamber 20, an electrode rod 11 made of tungsten (W), which is a cathode, an electrode plate 12 made of copper (Cu), and an electrode plate (Anode) disposed to face the electrode. 12 is a copper crucible 13 disposed on and supported by the base material 1 of the nano-powder, and the electrodes 11 to 13 are provided with a power supply unit for supplying power and controlling plasma generation. 15) is electrically coupled.

전극(11), 전극판(12) 및 도가니(13)는 플라즈마 발생 수단을 이루는 것으로서, 전극봉(11)은 전극판(12) 및 도가니(13)에 대하여 상측으로 배치되고 전극판(12)은 도가니(13)를 상단면에 지지하는 상태로 전극봉(11)의 하측에 전극봉과 대향하여 배치되어 있는데, 이들은 모두 반응 챔버(20)의 내부에서 높이 방향의 하부에, 특히 저면에 가깝게 배치되어 있다.The electrode 11, the electrode plate 12, and the crucible 13 constitute a plasma generating means. The electrode rod 11 is disposed upward with respect to the electrode plate 12 and the crucible 13, and the electrode plate 12 is disposed. The crucible 13 is supported at the lower side of the electrode 11 in a state of supporting the crucible 13, all of which are arranged in the reaction chamber 20 at the lower portion in the height direction, particularly close to the bottom surface. .

전극판(12)은 반응 챔버(20)의 하단면을 통하여 외부로 연장되어 있고, 전극봉(11)은 반응 챔버(20) 내에서 하측으로 연장되어 반응 챔버의 하단면을 통하여 외부로 연장되는 지지체(14)에 부착되어 있다.The electrode plate 12 extends outward through the bottom surface of the reaction chamber 20, and the electrode rod 11 extends downward in the reaction chamber 20 and extends outward through the bottom surface of the reaction chamber 20. It is attached to 14.

전극봉의 지지체(14)는 반응 챔버(20)의 하단면을 관통하여 외부로 연장되어 있고, 전극 위치 조절부를 구성하는 승강 기구(미도시)에 의해 상하로 승강되어 반응 챔버(20) 내부에서의 높이가 가변됨으로써 전극판(12)과 전극봉(11) 사이의 간격이 조절된다.The support body 14 of the electrode rod extends outward through the bottom surface of the reaction chamber 20, and is lifted up and down by a lifting mechanism (not shown) constituting the electrode position adjusting unit so that the inside of the reaction chamber 20 By varying the height, the distance between the electrode plate 12 and the electrode 11 is adjusted.

전극판(12)과 전극봉(11) 및 지지체(14)에는 이들을 냉각하는 제2 냉각부(40)가 각각 연결되어 있는데, 제2 냉각부(40)는 냉각수 공급원 및 냉각수를 순환시키는 펌프들과 밸브 등으로 구성되어 있다. The second cooling unit 40 for cooling them is connected to the electrode plate 12, the electrode rod 11, and the support 14, respectively, and the second cooling unit 40 includes a cooling water source and pumps for circulating the cooling water. Valve and the like.

전극판(12)과 전극봉(11) 및 지지체(14)의 내부에는 제2 냉각부(40)로부터 공급되는 냉각수가 순환하는 채널(미도시)이 형성되어 있어서, 플라즈마 아크에 의해 이들 요소들이 과도하게 가열되지 않게 된다.Inside the electrode plate 12, the electrode rod 11, and the support body 14, channels (not shown) through which the coolant supplied from the second cooling unit 40 circulates are formed, so that these elements are excessive by the plasma arc. It will not be heated.

반응 챔버(20)에는 플라즈마의 형성과 나노 분말의 생성을 위한 분위기를 형성하는 가스를 공급하고 반응 챔버(20) 내부를 진공으로 배기하는 분위기 형성 수단(51 ~ 57))가 갖추어져 있다.The reaction chamber 20 is provided with atmosphere forming means (51 to 57) for supplying a gas for forming an atmosphere for plasma formation and for producing nanoparticles, and for evacuating the inside of the reaction chamber 20 in a vacuum.

분위기 형성 수단으로서는, 플라즈마의 형성과 나노 분말의 생성을 위한 분위기를 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급원(51)이 반응 챔버(20)의 외부에 마련되고, 가스 공급원(51)으로부터 공급되는 가스는 도관(52)과 밸브(53)를 거쳐 반응 챔버(20)의 내부로 연장되어 있는 유입구(54)를 통하여 유입된다.As the atmosphere forming means, a gas supply source 51 for supplying a gas for forming an atmosphere for plasma formation and nanoparticle generation is provided outside the reaction chamber 20, and the gas supplied from the gas supply source 51 Inlet 54 extends through conduit 52 and valve 53 into the interior of reaction chamber 20.

또한, 반응 챔버(20)에서 유입구(54)의 반대 측에는 반응 챔버(20)를 배기하여 진공으로 하거나 나노 분말의 제조가 완료된 후에 반응 챔버(20)에 잔류하는 가스를 배기하기 위한 유출구(55)가 반응 챔버(20)를 관통하여 배치되어 있으며, 유출구(55)에는 밸브(56) 및 진공 펌프 등을 갖추고 분위기 가스를 회수하여 가스 공급원(51)으로 복귀시키거나 반응 챔버(20) 내부의 공기를 외부로 배출하는 제어부(57)가 마련되어 있다.In addition, on the opposite side of the inlet port 54 from the reaction chamber 20, the outlet chamber 55 is evacuated to evacuate or evacuate the gas remaining in the reaction chamber 20 after the production of the nano powder is completed. Is disposed through the reaction chamber 20, the outlet 55 is provided with a valve 56 and a vacuum pump to recover the atmospheric gas to return to the gas supply source 51, or the air inside the reaction chamber 20 The control part 57 which discharge | releases to the outside is provided.

반응 챔버(20)의 상측에는 반응 챔버의 내측 표면에서 응결되어 형성되는 나노 분말을 포집하기 위한 나노 분말 포집부로서, 포집 액체로서 에탄올이나 메탄올을 함유하는 액체를 반응 챔버(20)의 내부 표면에 분사하는 노즐(62)이 반응 챔버(20)를 관통하여 배치되어 있고, 이 노즐(62)은 밸브(63)를 통하여 포집 액체의 공급원(61)에 연결되어 있다.On the upper side of the reaction chamber 20 is a nano-powder collecting part for trapping the nano-powder formed by condensation formed on the inner surface of the reaction chamber, a liquid containing ethanol or methanol as a collecting liquid on the inner surface of the reaction chamber 20 A nozzle 62 to spray is disposed through the reaction chamber 20, and the nozzle 62 is connected to the supply source 61 of the collection liquid through the valve 63.

또한, 반응 챔버(20)의 하단면에는 나노 분말 포집부를 구성하는 요소로서, 반응 챔버의 하단면 아래로 오목하게 연장되는 포집 액체의 배출구(64) 및 이 배출구에 연결되는 밸브(65) 및 포집 액체에 포집된 나노 분말을 포집 액체로부터 분리하기 위한 필터(미도시)를 갖춘 나노 분말 포집기(66)가 마련되어 있다.In addition, the bottom surface of the reaction chamber 20 as an element constituting the nano-powder collecting portion, the discharge port 64 of the collecting liquid extending concavely below the bottom surface of the reaction chamber, and the valve 65 and the collection connected to the discharge port A nano powder collector 66 is provided with a filter (not shown) for separating nano powder collected in a liquid from a collection liquid.

이상 설명한 구성을 가지는 나노 분말 제조 장치를 이용하여 나노 분말을 제조하는 제조 방법에 대해 설명한다.The manufacturing method which manufactures a nanopowder using the nanopowder manufacturing apparatus which has the structure demonstrated above is demonstrated.

도면에는 도시하지 않았지만, 반응 챔버(20)에는 뷰파인더(View Finder)가 마련되고 개폐되는 도어(미도시)가 마련되어 있어서, 이 도어를 개방하고 전극판 위의 도가니(13)에 나노 분말의 모재(1)를 적재하고, 도어를 폐쇄한다.Although not shown in the drawing, the reaction chamber 20 is provided with a view finder (View Finder) and a door (not shown) that opens and closes, so that the door is opened and the base material of the nanopowder is placed on the crucible 13 on the electrode plate. (1) is loaded and the door is closed.

도어를 폐쇄하여 반응 챔버(20)를 밀폐하고, 분위기 형성 수단의 제어부(57)가 밸브(56)를 열어 유출구(55)를 통하여 반응 챔버(20) 내의 가스를 배기하여 진공을 형성한다.The door is closed to close the reaction chamber 20, and the controller 57 of the atmosphere forming means opens the valve 56 to exhaust the gas in the reaction chamber 20 through the outlet 55 to form a vacuum.

반응 챔버(20)가 대략 10- 3Torr의 진공으로 되면, 분위기 제어 수단의 밸브(53)을 개방하고 가스 공급원(51)으로부터 도관(52) 및 유입구(54)를 통하여 반응 챔버(20) 내에 분위기를 형성하는 가스를 공급한다.In when the vacuum of 3 Torr, opening the valve 53 of the atmosphere control means and the reaction chamber 20 through the conduit 52 and the inlet 54 from a gas source (51) the reaction chamber 20 is approximately 10 Supply gas to form the atmosphere.

분위기를 형성하는 가스로서는 전극판(12)과 전극봉(11) 사이에 플라즈마를 형성하기 위한 불활성기체인 아르곤(Ar)이 이용된다. 아르곤 외에도 플라즈마 형성에 적합한 다른 불활성 기체가 이용될 수도 있다.As the gas for forming the atmosphere, argon (Ar), which is an inert gas for forming a plasma between the electrode plate 12 and the electrode rod 11, is used. In addition to argon, other inert gases suitable for plasma formation may be used.

또한, 분위기를 형성하는 가스에는 모재(1)의 산화를 방지하고 환원성 분위기를 형성하여 모재(1)의 증발 속도를 높이기 위해 수소(H2) 및/또는 질소(N2)가 함유된다.In addition, the gas forming the atmosphere contains hydrogen (H 2 ) and / or nitrogen (N 2 ) to prevent oxidation of the base material 1 and to form a reducing atmosphere to increase the evaporation rate of the base material 1.

또한, 분위기를 형성하는 가스로서는 산소(O2)나 메탄가스(CH4) 등이 이용될 수도 있다. 산소는 반응 챔버(20)에서 형성된 나노 분말의 표면을 산화시켜 나노 분말이 공기와 접촉하면서 급격한 산화 등에 따른 폭발이 일어나지 않게 해주며, 메탄이나 기타 가스 등은 그 조성 원소가 나노 분말을 이루는 원소와 화학적 결합을 하여 나노 분말이 그 요하는 조성을 갖도록 하는 용도로 이용된다.As the gas for forming the atmosphere, oxygen (O 2 ), methane gas (CH 4 ), or the like may be used. Oxygen oxidizes the surface of the nanopowder formed in the reaction chamber 20 so that the nanopowder is in contact with air so that no explosion occurs due to rapid oxidation, and methane or other gases, etc. It is used for the purpose of chemically bonding to make nanopowders have the required composition.

산소나 그 밖의 가스는 플라즈마의 형성을 위한 가스의 주입시에 함께 공급될 수도 있고, 챔버 내에서 플라즈마 아크에 의한 모재(1)의 용융 및 증발이 완료되어 나노 분말이 형성되는 과정에서 진공 챔버(20)에 공급될 수도 있다.Oxygen or other gases may be supplied together at the time of injection of the gas for plasma formation, and in the process of melting and evaporating the base material 1 by the plasma arc in the chamber to form the nano powder, the vacuum chamber ( 20) may be supplied.

모재(1)를 도가니(13)에 장입하고 반응 챔버(20)를 폐쇄한 후에 진공 배기 및 가스의 주입에 앞서 또는 이들 작업 후나 작업 중에, 전극봉(11)을 지지하는 지지체(14)를 승강시켜서 전극봉(11)과 전극판(12) 또는 도가니(13) 사이의 간극을 해당 모재(1)의 용융과 증발에 적합한 플라즈마 아크를 형성하도록 조절한다.After charging the base material 1 to the crucible 13 and closing the reaction chamber 20, the support body 14 supporting the electrode 11 is lifted prior to or after the vacuum evacuation and injection of the gas. The gap between the electrode 11 and the electrode plate 12 or crucible 13 is adjusted to form a plasma arc suitable for melting and evaporating the base material 1.

분위기를 형성하기 위한 각종 가스가 공급된 후에 전원 공급부(15)에 의해 전극봉(11)과 전극판(12)에 전원이 공급되어 이들 사이에서 플라즈마 아크가 형성된다.After various gases for forming the atmosphere are supplied, power is supplied to the electrode rod 11 and the electrode plate 12 by the power supply unit 15 to form a plasma arc therebetween.

플라즈마 아크가 형성된 후에도 전극봉(11)의 높이를 조절하여 전극봉(11)과 도가니(13)의 간극을 조절하여 플라즈마 아크의 발생 및 모재(1)의 용융을 조절할 수 있다.Even after the plasma arc is formed, the gap between the electrode 11 and the crucible 13 may be adjusted by adjusting the height of the electrode 11 to control generation of the plasma arc and melting of the base material 1.

또한, 플라즈마 아크의 열은 모재(1)에 가해져 모재(1)를 용융시키지만, 전극봉(11)과 전극판(12) 및 도가니(13)도 이 열에 의해 가열된다. 플라즈마 아크의 온도는 그 발생 수단인 전극봉 등을 용융시키기에 충분히 높은 온도이므로, 제2 냉각부(40)로부터 공급되는 냉각수는 내측에 형성되는 채널(미도시)에 의해 지지체(14)와 전극봉(11) 및 전극판(12)에 공급되어 이들을 용융 온도 미만의 온도로 유지되게 해준다.The heat of the plasma arc is applied to the base material 1 to melt the base material 1, but the electrode rod 11, the electrode plate 12, and the crucible 13 are also heated by this heat. Since the temperature of the plasma arc is a temperature high enough to melt the electrode, for example, the generating means thereof, the cooling water supplied from the second cooling part 40 is formed by the support 14 and the electrode (not shown) by a channel (not shown) formed inside. 11) and electrode plate 12 to keep them at a temperature below the melting temperature.

도가니(13)는 별도의 냉각수 채널이 형성되어 있지 않고 전극판(12)에 지지되어 있지만, 전극판(12)과의 접촉을 통하여 그 온도 상승이 용융 온도 이하로 억제된다.Although the crucible 13 is supported by the electrode plate 12 without forming a separate cooling water channel, the temperature rise is suppressed below the melting temperature through contact with the electrode plate 12.

플라즈마 아크의 열에 의해 모재(1)가 용융되고 증발되면 모재(1)는 가스 상으로 되어 반응 챔버(20) 내에서 분산되는데, 이 때 반응 챔버(20)의 이중 벽 사이의 채널(21)로 제1 냉각부(30)로부터 냉각수가 공급되어 순환한다.When the base material 1 is melted and evaporated by the heat of the plasma arc, the base material 1 becomes a gas phase and is dispersed in the reaction chamber 20, whereby the channel 21 between the double walls of the reaction chamber 20 is transferred. Cooling water is supplied from the first cooling unit 30 to circulate.

이러한 냉각수 공급에 의해 반응 챔버(20)의 내측 표면은 가스 상의 모재(1)의 원소가 응결되기에 적합한 온도로 되고, 반응 챔버(20)의 내측 표면에서 응결되면서 나노 분말을 형성한다.By this cooling water supply, the inner surface of the reaction chamber 20 is brought to a temperature suitable for condensation of the elements of the base metal 1 in the gas phase, and forms nanoparticles while condensing on the inner surface of the reaction chamber 20.

반응 챔버(20)는 역사다리꼴로 형성되고 전극봉(11)과 전극판(12) 등은 반응 챔버의 하단면에 가깝게 배치되어 있으므로, 반응 챔버(11)에서 전극봉(11)의 위쪽 공간에서의 내측 표면의 표면적이 전극봉(11) 아래쪽의 공간에서의 내측 표면의 표면적보다 매우 넓다.Since the reaction chamber 20 is formed in an inverted trapezoid and the electrode rod 11 and the electrode plate 12 are disposed close to the bottom surface of the reaction chamber, the reaction chamber 11 has an inner side in the upper space of the electrode rod 11. The surface area of the surface is much larger than the surface area of the inner surface in the space below the electrode 11.

나노 분말은 플라즈마 아크가 발생하여 모재가 용융 및 증발되는 전극들의 위치보다 위쪽에서 고른 입도 분포를 갖고 입도가 낮은 입자가 생성되므로, 본 실시예의 제조 장치와 공정에서는 반응 챔버(20)에서 낮은 입도를 갖는 나노 분말이 그 내부 표면에 부착되어 형성된다.Since the nanopowder generates a plasma arc and has an even particle size distribution above the positions of the electrodes where the base material is melted and evaporated and produces particles having a low particle size, the nanoparticles have a low particle size in the reaction chamber 20. The nanopowder having is attached to its inner surface and formed.

모재(1)의 용융과 증발이 완료되고 일정 시간이 경과한 후에는 나노 분말의형성이 종료되고, 분위기 형성 수단의 제어부(57)에 의해 유출구(55)로부터 반응 챔버(20) 내부의 가스를 배기한다. 배기된 가스는 제어부(57)을 통하여 별도의 회수 용기(미도시)로 이송되거나 가스 공급원(51)으로 복귀될 수 있다.After a predetermined time elapses after the melting and evaporation of the base material 1 is completed, the formation of the nano powder is terminated, and the gas inside the reaction chamber 20 is discharged from the outlet 55 by the controller 57 of the atmosphere forming means. Exhaust. The exhaust gas may be transferred to a separate recovery container (not shown) through the control unit 57 or returned to the gas supply source 51.

반응 챔버(20)로부터의 배기가 완료되면, 나노 분말의 포집이 개시된다.Once the evacuation from the reaction chamber 20 is complete, the collection of nanopowders is initiated.

반응 챔버(20)에는 포집 액체 공급원(61)에 연통되는 다수의 노즐(62)이 관통하여 반응 챔버의 내부 공간을 향하여 배치되어 있으며, 이 노즐들(62)로부터 포집 액체가 분사된다.In the reaction chamber 20, a plurality of nozzles 62 communicating with the collection liquid source 61 penetrate and are disposed toward the internal space of the reaction chamber, and the collection liquid is injected from the nozzles 62.

노즐(62)은 반응 챔버(20)의 내부 표면에 골고루 분사되도록 다양한 각도와 위치에 배치되어 있으며, 특히 입도가 낮고 고른 나노 분말이 형성되어 부착되는 반응 챔버(20)의 상부측 표면을 향하여 포집 액체를 분사하도록 배치되어 있다.The nozzles 62 are arranged at various angles and positions so as to be evenly sprayed on the inner surface of the reaction chamber 20, and are collected toward the upper side surface of the reaction chamber 20, in which nanoparticles having a low particle size and evenness are formed and attached. It is arranged to spray the liquid.

포집 액체로서는 에탄올이나 메탄올을 이용하는데, 이들 액체는 형성된 나노 분말의 산화를 방지하면서 반응 챔버(20)의 내측 표면으로부터 나노 분말의 이탈을 촉진한다.Ethanol or methanol is used as the collection liquid, which promotes the separation of the nanopowder from the inner surface of the reaction chamber 20 while preventing the oxidation of the formed nanopowder.

반응 챔버(20)의 내측 표면에서 응결되어 형성되어 부착되어 있는 나노 분말을 포집 액체의 분사에 의해 내측 표면으로부터 이탈되어 포집 액체에 의해 포집되어 포집 액체와 함께 반응 챔버(20)의 하부로 낙하한다.The nanopowder condensed, formed and adhered on the inner surface of the reaction chamber 20 is separated from the inner surface by the injection of the collecting liquid, is collected by the collecting liquid, and falls together with the collecting liquid to the lower portion of the reaction chamber 20. .

낙하한 포집 액체는 나노 분말이 포집되어 분산되어 있는 상태로 반응 챔버(20) 하부 저면의 배출구(64)에 모이게 되며, 밸브(65)를 개방하면 나노 분말 포집기(66)로 유출되어 그 필터에 의해 나노 분말이 포집 액체로부터 분리된다.The collected trapping liquid is collected at the outlet 64 of the bottom surface of the lower portion of the reaction chamber 20 in a state where the nanopowder is collected and dispersed, and when the valve 65 is opened, it is discharged to the nanopowder collector 66 to filter the filter. The nanopowder is thereby separated from the collection liquid.

이상과 같은 공정에 따라, 본 실시예의 제조 장치와 제조 방법에서는, 나노 분말의 형성과 포집을 위하여 여러 개의 챔버에 냉각용 가스 및 기화된 나노 분말 모재를 순환시키는 일이 없이, 플라즈마 아크의 열에 의한 나노 분말 모재(1)의 용융과 증발, 증발된 가스상의 응결과 나노 분말의 형성, 및 형성된 나노 분말의 포집이 모두 반응 챔버(20)에서 이루어지며, 입도가 낮고 그 분포가 고른 나노 분말을 제조할 수 있다.According to the above process, in the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the present embodiment, the plasma gas is heated by the plasma arc without circulating the cooling gas and the vaporized nanopowder base material in several chambers for the formation and collection of the nanopowder. Melting and evaporation of the nanopowder base material 1, condensation of the evaporated gas phase, formation of nanopowders, and collection of the formed nanopowders are all performed in the reaction chamber 20, and nanoparticles having a low particle size and uniform distribution are produced. can do.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 이러한 실시예는 예시적인 것일 뿐이고, 당업자라면 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 구성 요소의 부가가 가능하고, 그러한 수정, 변경 및 구성 요소가 부가된 구성은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, these embodiments are only illustrative, and those skilled in the art can make various modifications, changes, and additions within the scope of the claims, and such modifications are possible. Configurations with additions, changes, and components are within the scope of the present invention.

11: 전극봉 12: 전극판
20: 반응 챔버 30: 제1 냉각부
40: 제2 냉각부 51: 가스 공급원
62: 노즐11: electrode 12: electrode plate
20: reaction chamber 30: first cooling unit
40: second cooling unit 51: gas supply source
62: nozzle

Claims (9)

서로 대향하는 전극 사이에 플라즈마 아크가 발생함으로써 그 열에 의해 이들 사이에 배치되는 나노 분말의 모재를 용융 및 증발시키는 플라즈마 생성 수단과 플라즈마 생성 수단을 밀폐하고 플라즈마 생성 분위기 및 나노 분말 형성을 위한 공간을 형성하는 반응 챔버를 포함하는 것인 나노 분말의 제조 장치에 있어서,
플라즈마 생성 수단에 의해 용융되어 증발되는 모재가 반응 챔버의 내부 표면에서 냉각되어 응결 및 부착됨으로써 나노 분말을 형성하도록 반응 챔버의 내부 표면의 상부 또는 전체를 냉각하는 냉각 수단; 및
반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사하여 반응 챔버의 내부 표면에 부착되어 생성되는 나노 분말을 반응 챔버의 내부 표면으로부터 이탈시켜 포집하는 포집 수단
을 더 포함하고,
플라즈마 생성 수단은 반응 챔버의 하부에 배치되고, 반응 챔버는 하부에 대하여 상부가 더 넓은 표면적을 갖도록 형성되는 것인, 나노 분말의 제조 장치.Plasma arcs are generated between the electrodes facing each other to seal the plasma generating means and the plasma generating means, which melt and evaporate the base material of the nanopowder disposed therebetween by the heat, and form a space for forming the plasma generating atmosphere and the nano powder. In the manufacturing apparatus of the nano-powder comprising a reaction chamber to
Cooling means for cooling the top or the entirety of the inner surface of the reaction chamber to form a nanopowder by cooling and condensing and attaching the base material melted and evaporated by the plasma generating means; And
Collecting means for injecting the liquid for collecting the nano-powder to the inner surface of the reaction chamber to capture the nano-powder generated by attaching to the inner surface of the reaction chamber from the inner surface of the reaction chamber to collect
More,
Plasma generating means is disposed in the lower portion of the reaction chamber, the reaction chamber is formed so that the upper portion has a larger surface area relative to the lower portion. 청구항 1에 있어서,
플라즈마 생성 수단은, 상측에 배치되고 전원이 인가되는 전극봉, 반응 챔버의 저면을 관통하여 연장되어 전극봉을 지지하는 지지체, 반응 챔버의 저면을 관통하여 연장되어 전극봉과 대향하여 배치되고 전원이 인가되는 전극판, 전극판 위에 배치되고 나노 분말의 모재가 수용되는 도가니를 포함하여 구성되는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 1,
Plasma generating means includes an electrode rod disposed on the upper side, a support extending through the bottom surface of the reaction chamber to support the electrode rod, an electrode extending through the bottom surface of the reaction chamber, disposed to face the electrode rod and applied with power. An apparatus for producing a nanopowder, comprising a crucible disposed on a plate and an electrode plate and accommodating a base material of the nanopowder. 청구항 1에 있어서,
포집 수단은 반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사하는 노즐 및 나노 분말을 포집하여 반응 챔버의 아래쪽으로 낙하하는 포집용 액체를 수용하거나 반응 챔버의 외부로 배출하는 수단을 포함하는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 1,
The collecting means includes a nozzle for injecting the collecting liquid of the nanopowder to the inner surface of the reaction chamber and a means for collecting the nanopowder to receive the collecting liquid falling down the reaction chamber or to discharge it out of the reaction chamber. The manufacturing apparatus of the nano powder. 청구항 2에 있어서,
포집용 액체는 에탄올 또는 메탄올을 함유하는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 2,
An apparatus for producing nanopowder, wherein the collecting liquid contains ethanol or methanol. 청구항 1에 있어서,
반응 챔버는 하부로부터 상부로 갈수록 그 폭 또는 직경이 커지는 형태로 형성되는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 1,
The reaction chamber is formed in a form that the width or diameter of the larger from the bottom to the top, the manufacturing apparatus of the nanopowder. 청구항 5에 있어서,
반응 챔버는 역사다리꼴의 종단면을 갖도록 형성되는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 5,
The reaction chamber is formed to have an inverted trapezoidal longitudinal section, apparatus for producing nanopowders. 청구항 1에 있어서,
반응 챔버의 내측 표면과 외측 표면 사이에는 반응 챔버의 내측 표면을 냉각하는 냉각 수단으로서 냉각 매체가 유통하는 채널이 마련되는 것인, 나노 분말의 제조 장치.The method according to claim 1,
An apparatus for producing nanopowder, wherein a channel through which a cooling medium flows is provided between the inner surface and the outer surface of the reaction chamber as cooling means for cooling the inner surface of the reaction chamber. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 따른 제조 장치를 이용하여 나노 분말을 제조하는 제조 방법으로서,
플라즈마 생성 수단의 전극 사이에 나노 분말의 모재를 배치하는 단계;
반응 챔버를 밀폐하고 진공 배기하며 플라즈마 아크 생성을 위한 분위기를 형성하는 단계;
전극들에 전원을 인가하여 플라즈마 아크를 생성하여 플라즈마 아크의 열에 의해 모재가 용융되어 증발하고, 이 때 냉각 수단에 의해 반응 챔버의 내부 표면을 냉각함으로써 기화된 모재의 입자가 반응 챔버의 내부 표면에 접촉하여 냉각됨으로써 응결되어 나노 분말을 형성하는 단계; 및
포집 수단에 의해 반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사하여 반응 챔버의 내부 표면에 응결된 나노 분말을 이탈시켜 포집하는 단계
를 포함하는 것인, 나노 분말의 제조 방법.As a manufacturing method of manufacturing a nano powder using the manufacturing apparatus of any one of Claims 1-7,
Disposing a base material of the nanopowder between the electrodes of the plasma generating means;
Sealing and evacuating the reaction chamber and forming an atmosphere for plasma arc generation;
The substrate is melted and evaporated by the heat of the plasma arc by applying electric power to the electrodes, and the particles of the vaporized base material are cooled on the inner surface of the reaction chamber by cooling the inner surface of the reaction chamber by the cooling means. Cooling by contact to condense to form the nanopowder; And
Spraying the collecting liquid of the nanopowder on the inner surface of the reaction chamber by a collecting means to separate and collect the condensed nanopowder on the inner surface of the reaction chamber
That includes, a method of producing a nano powder. 청구항 8에 있어서,
포집 단계에서는 포집 수단에 의해 반응 챔버의 내부 표면에 대해 나노 분말의 포집용 액체를 분사함으로써 포집용 액체가 반응 챔버의 내부 표면에 응결되어 형성된 나노 분말을 수용하고 반응 챔버의 아래쪽으로 낙하하는 것인, 나노 분말의 제조 방법.The method according to claim 8,
In the collecting step, the collecting liquid is sprayed onto the inner surface of the reaction chamber by a collecting means to receive the nanopowder formed by condensation on the inner surface of the reaction chamber and to fall to the bottom of the reaction chamber. , Manufacturing method of nano powder.
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