KR20020090657A - 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법 및 장치 - Google Patents

전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 금속, 합금 및 화학적 재료로부터 전기 폭발법(Electrical explosion of wire method : EEW)을 이용해 금속, 금속-세라믹, 세라믹 조성합금, 다른 금속 및 기구의 제품에 사용되는 대략 100nm 나 그 이하의 입자 크기를 갖는 나노금속분말을 얻을 수 있는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 와이어 피딩장치에서 반응기 내부로 와이어를 공급하는 단계와, 상기 와이어 피딩장치내의 측정롤러로 와이어 폭발길이를 측정하는 단계와, 상기 와이어 폭발길이 측정신호로 스파크갭의 구동신호를 발생하는 단계와, 상기 구동신호가 스파크 갭의 구동전극에 공급될때까지 축전지를 충전하는 단계와, 상기 스파크갭의 구동신호로 충전된 축전지의 고전압이 스파크 갭의 고전압전극과 저전압전극 사이의 절연체를 관통해 반응기의 고전압전극에 공급되는 단계와, 상기 고전압으로 반응기 내로 공급된 와이어가 폭발하여 나노 금속분말을 얻는 단계와, 상기 나노금속분말을 정확한 산소압에서 포집하는 단계를 포함하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법을 제공함에 있다.

Description

전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법 및 장치 {Equipment for Production of Metal Nano Powders By Electrical Explosion of Wire and it's Method}
본 발명은 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 금속, 합금 및 화학적 재료로부터 전기 폭발법(Electrical explosion of wire method : EEW)을 이용해 대략 100nm 나 그 이하의 입자 크기를 갖는 나노금속분말을 얻을 수 있는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 금속 분말을 제조하는 방법은 아토마이제이션(atomization), 액상환원법, 플라즈마를 이용하는 방법 등이 있으나 아토마이제이션 방법으로는 나노크기로 분말을 제조 할 수 없고 대략 50㎛정도 크기의 분말을 제조 할 수 있다. 한편 액상환원법은 나노크기로 몇 가지 귀금속만을 제조 할 수 있어 일반적인 금속 분말에는 적용 할 수가 없다. 플라즈마 방법은 생산에 비해 전력 소모도크며 분말 포집 할 때 산화를 방지시키는 별도의 장치가 필요하는 등 기존의 방식으로는 나노크기의 금속 분말을 안정적으로 생산 할 수가 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 결점을 해결하기 위해 안출된 것으로 금속, 합금 및 화학적 재료로부터 전기 폭발법(Electrical explosion of wire method : EEW)을 이용해 금속, 금속-세라믹, 세라믹 조성합금, 다른 금속 및 기구의 제품에 사용되는대략 100nm 나 그 이하의 입자 크기를 갖는 나노금속분말을 얻을 수 있는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 와이어 피딩장치에서 반응기 내부로 와이어를 공급하는 단계와, 상기 와이어 피딩장치내의 측정롤러로 와이어 폭발길이를 측정하는 단계와, 상기 와이어 폭발길이 측정신호로 스파크갭의 구동신호를 발생하는 단계와, 상기 구동신호가 스파크 갭의 구동전극에 공급될때까지 축전지를 충전하는 단계와, 상기 스파크갭의 구동신호로 충전된 축전지의 고전압이 스파크 갭의 고전압전극과 저전압전극 사이의 절연체를 관통해 반응기의 고전압전극에 공급되는 단계와, 상기 고전압으로 반응기 내로 공급된 와이어가 폭발하여 나노 금속분말을 얻는 단계와, 상기 나노금속분말을 정확한 산소압에서 포집하는 단계를 포함하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치를 제공함을 목적으로 한다
도 1 은 본 발명 펄스발생기의 작동 원리도
도 2 는 본 발명 와이어 피딩장치의 작동 원리도
도 3 은 본 발명 전기폭발법에 의한 나노금속분말 장치의 전체 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A : 펄스 발생장치 B : 와이어 폭발반응기
C : 와이어 피딩장치 D : 가스제공장치
E : 분말포집장치
1 : 전압 2 : 축전기
3 : 전압분배기위 상측 저항 4 : 전압분배기의 하측 저항
5 : 스파크 갭의 고전압 전극 6 : 스파크 갭(spark gap)
7 : 스파크 갭의 구동전극 8 : 스파크 갭의 저전압 전극
9 : 반응기의 고전압전극 11 : 절연체
12 : 저항 13 : 와이어
15 : 유도파 형성장치 16 : 연소파 형성 모듈
17 : 고전압 접지 18 : 그라운드 스위치
21 : 와이어 코일 22 : 측정롤러
23 : 자유회전축 24 : 측정롤러의 구멍
25 : 와이어 변형모듈 27 : 전기램프
28 : 광전 변환장치 29 : 로드
31 : 반응기 홀 32 : 작동가스 입구
33 : 분말과 작동가스 출구 34 : 펌프
41 : 트랩 42 : 버퍼탱크
43 : 호퍼 44 : 제1싸이클론
45 : 제2싸이클론 46 : 제1전기필터
47 :제2전기필터 48 : 기계적필터
51 : 아르곤가스통 52 : 산소통
53 : 산소공급수량조절장치 54 : 산소분압검출기
55 : 블러워
60 : 전기필터 고전압 공급장치 61 : 제어, 감시 컨솔
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명 전기폭발 장치의 작동 원리도이고, 도 2 는 본 발명 와이어 피딩장치의 작동 원리도로서,
본 발명은 전원, 축전지, 높은 전압에 의한 와이어(Wire) 폭발 반응기, 접지전극, 축전장치의 구동된 배전반(driven switchboard)(commutator : 정류자), 와이어 공급장치 및 분말포집기로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 세 개의 전극 방전장치(three electrodes discharger)는 구동된 정류자로 사용된다. 여기에서 낮은 전압전극은 관통된 절연체를 통한 높은 전극 반응기로 연결되어 있고 구멍난 전극전압은 저항기를 가로질러 접지 되어 있다. 높은 전극전압은 전기적으로 축전기와 전압 분배기의 상측 저항(upper arm)에 연결되어 있다. 그 곳에서 구동전극은 연소파(incendiary pulse) 형성 모듈과 전압분배기의 하측 저항(low arm)에 연결되어 있다.
특히, 스파크 갭의 정류는 와이어와 높은 전압 전극 반응기 사이의 감소하는 갭의 분열과정에서 일어난다.
전기폭발법에 의해 제조된 금속, 합금 및 화학적 조성의 분말제품을 위한 장비는 기술적인 본질에서 크게 단절되어 있다. 본 발명은 축전지를 포함한 전원과 스위치보드, 높은 전압을 갖는 와이어 폭발 반응기와 접지, 와이어 변형기구를 포함한 와이어 공급기, 가스제공기, 배기를 포함한 분말 포집기, 사이클론, 분말 포집을 위한 전기적 볼륨필터 그리고 잘려진 콘(truncated cone)을 갖는 분말 분류기를 갖고 있다.
도 2 에서 도시한 바와 같이 와이어 공급기는 링 또는 안내 홈을 가진 자유롭게 회전하는 롤러처럼 만들어져 있다. 롤러는 와이어 축방향 주위로 회전운동을 하는 밧줄(cartridge)에 고정되어 있다. 밧줄(becket)은 밧줄 회전축으로부터 일정한 거리에서 링이나 롤러의 운동에 대한 축의 보조로 회전운동을 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 와이어의 전기적인 폭발(EEW)에 의해 분산된금속분말, 합금, 화학조성의 생산에 대한 장비는 전기적으로 축전지와 관련된 전원, 고전압 전극에서 절연된 와이어 폭발에 대한 반응기, 구동배전판, 와이어 스트레이팅(straighting)기구를 갖는 와이어 공급기, 분말포집장치, 가스 공급기가 있다. 와이어 공급기는 롤러로 만들어졌으며, 안내 홈이 있으며, 와이어 이동축 주위를 회전운동할 수 있는 밧줄에 고정되어 있다. 밧줄은 밧줄 회전축으로부터 일정한 거리에서 링이나 롤러의 운동에 대한 축의 보조로 회전운동을 한다. 또한 연소파와 전압분배기도 장비에 포함되어 있다. 세 전극의 스파크 갭은 구동 스위치보드로 사용되고 있으며, 스파크 갭의 저압 전극은 전기적으로 절연체를 통해 고압전극과 연결되어 있다. 그리고 저압 전극은 저항체를 통해 접지되어 있다. 저항값은 RC > t3 의 식에 의해 구해지며, 여기서 C 는 에너지 축전 용량이고, t3은 충전시간이다. 스파크 갭의 구동 전극은 연소파와 전압분배기의 하측 저항과 연결되어 있다.
또한, 와이어 공급기구가 와이어 길이 측정 장치에 의해 제공된다. 와이어 길이 측정기는 자유 회전축에 강하게 고정된 롤러의 측정으로 만들어졌고, 구동파의 한 종류로서 연소파에 대한 구동파를 만들어 내기 위한 가능성을 가지고 있다.
롤러의 측정은 폭발 와이어의 길이와 똑같은 원형 길이를 가지고 있거나 폭발 와이어 길이에 나눠져 있다. 또한 롤러 측정은 한 개 또는 몇 개의 구멍을 가지고 있다. 홀을 통한 광기록계쪽으로 광폴(light falls)과 광기록계부터의 신호는 연소파 형성 모듈에 대해 구동파 형성 장치로 바꿔진다.
그리고, 측정롤러가 로도(rod)를 가지고 있기 때문에 행해진다. 이 경우에 만약 스위치가 마그네틱 드라이버를 가지고 있다면 전기적인 드라이브나 마그넷 드라이버에 의해 구동파 형성 장치의 스위치를 작동할 수 있다.
금속분말을 얻어지는데 이는 분말포집장치 내에 사이클론들이 연속적으로 연결되어 있고, 이너셜 트렙(inertial)과 버퍼탱크(auger separator)가 티밴드(t-bend)에 의해 연결된 전기 필터와 송풍구가 있다. 트랩과 버퍼탱크 으로 들어가는 입구는 반응기로부터 작동가스의 출구로 연결되어 있으며, 버퍼탱크의 출구는 첫 번째 사이클론으로 들어가는 작동가스 입구로 연결되어 있다. 분리기로 들어가는 입구와 버퍼탱크의 출구가 t-bend로 연결되고 분리기와 사이클론 바깥의 채널벽에 대해서 작동가스 흐름의 방위 변화가 없도록 만들어져 있다.
또한, 반응기에서 가스가 소비될때 들어오는 작동가스의 방사 흐름을 차축(axled) 흐름으로 변형시키는 구멍이 나있는 칸막이가 있다. 이 경우 가스 소비는 C<v<f로 구해지며, 여기서 V : 반응기 부피, v : 반응기 입구에서 가스소비, f : 폭발 진동수이다. 그리고, 역밸브가 반응기 쪽으로 작동가스의 입구에 구비되어 설치된다.
또한, 분말 포획 장치, 송풍기, 산소 분압 검출기로 구성되는데, 산소 분압 검출기는 산화물 합성의 화학 반응 중에 산소 감소 과정에서 산소 공급 장치의 드라이버로서 작동한다. 또한 검출기는 금속과 합금 분말의 생산 과정에서 중성가스의 양을 조절한다. 검출기는 산소양이 허가된 양을 초과할 때 분말 생산을 중단하고, 그 때 검출기는 분말 포집 장치와 송풍구 사이에 놓여있게 되며, 기계적 필터에 의해 보호된다. 또한 장치가 보호성 액체로 된 분말 포집기와 저장고를 위한 벙커(bunker)로 제공되지 않기 때문에 금속분말을 얻는다. 저장고는 래킹(laking) 밸브로 되어 있는 파이프라인에 의한 분말 포집용의 모든 벙커로 연결되어 있다. 벙커는 반응기와 같은 분위기를 갖는 방수용 박스에 놓여져 있다.
와이어 폭발에 대한 전기 장치의 작동원리를 도 1 에 도시한 바로 설명하면 다음과 같다. 고전압원(1)은 선택된 전압이 전압분배기(3,4)와 스파크 갭(6)의 고전압 전극(5)에 공급될 때까지 에너지 축전지(2)를 충전한다. 전압분배기의 하측 저항(4)으로부터 충전 전압 부분은 스파크 갭의 구동전극(7)에 공급되어 진다. 또한 스파크 갭의 낮은 전압 전극(8)은 절연체(11)를 통하여 반응기(10)의 높은 전압전극(9)와 연결되어 있다. 그리고 낮은 전압 전극은 저항기(12)와 접지되어 있다. 전극 5-7과 7-8 사이에 높인 스파크갭(6)에서 갭들은 전극간의 거리가 선택된 작동 전압의 1.5에서 2배 정도가 되는 거리를 초과하는 거리에 놓여있다. 전압분배기의 저항이 축전기의 충전시간과 전극 7, 8 사이의 용량이 저항기 4에서의 매우 작은 것과 비교함으로서 전압분배기를 통해 축전기(2)의 과도한 방전 시간의 상태로부터 선택되어지기 때문에 실제로 축전기에서의 전압에 비례하여 변화된다. 와이어가 와이어 공급장치(14)에 의해 공급되고 전극(9)에 도달할 때(gap 이 1mm 정도에 도달할 때) 유도파 형성장치가 변환되고 스파크 갭(6)에 대한 제동파를 형성하는 발생기(16)에 신호를 준다. 발생기는 돌아가고, 축전기(2)에 전압의 극성에 반대 극성을 지닌 연소파는 구동전극에 도달하고 스파크 갭이 시작된다. 축전기는 와이어(13)에 방전되고, 와이어는 폭발한다. 고려된 장치에서 저항기(12)는 저항기를 통하여 축전기의 지속적인 방전으로 선택되어 진다. 1.5kΩ의 값을 갖는 대부분의 경우들에서는 제때에 두 개의 오더 차이를 제공한다.
계 왜곡(field distortion)을 가진 배전반은 트리거(trigger) 배전반과 비교해볼 때 갭의 재배열 없이 보다 완만한 범위의 작동 전압을 갖는다. 트리거 스위치보드 작동은 단지 플라즈마가 주요한 갭에서 움직이고, 자외선 방사는 가스를 이온화하기 때문에 일어난다. 제안된 구동파의 배전반 진폭은 변환된 전압에 비례한다. 따라서 두 갭에서 계(field)의 증폭과 갑작스런 왜곡 증폭은 샤프 스파이크(sharp spike)를 가진(이 경우에 구동전극은 30mm 직경의 가운데 구멍을 가진 3mm 두께의 판이다.) 구동 전극에서 구동파의 공급 중에 발생한다. 구동파의 양극에서 변환된 전압에 비교해 볼 때 반대이다. 40kv는 발전된 배전반에서의 작동전압이다. 이 전압은 전압 분배기에 의해 1:3(위 부분은 200MΩ, 아래부분은 100MΩ)으로 나뉘고, +13.3kV 전압은 구동과 접지된 전극 사이의 차이이다. 배전반 갭안의 계는 균일하고 에어 브레이크다운(air breakdown) 전압 응력은 30kv/cm 이다. 만일 낮은 갭 폭이 7mm(파괴에서보다 17배 이상에서)로 같게 되고 위의 갭 폭이 1.5cm(파괴보다 1.7배)로 같게되면 또 그때 공급되는 구동파가 -40kV( 1 J 에너지)라면, 위, 아래 갭에서의 전압응력은 브레이크 전압응력보다 1.8과 1.9배 이상이다. 동시에 계의 왜곡과 증폭은 구동 전극 안의 구멍 가장자리에서 일어난다. 이것은 아랫부분 갭의 빠른 파괴를 유도하고 그 다음 위 부분 갭의 파괴를 유도한다.
트리거 니들(trigger needle) 구동 전압과 비교할 때 계를 왜곡시키는 큰 사각형의 가장자리는 전극의 대체 없이 스위치 보드의 수명을 증가시키도록 한다.
추가 측정 롤러는 와이어 코일과 와이어 변형 모듈 사이의 와이어 공 기구 내에 있다. 측정 롤러는 자유 회전축에 단단히 묶여있고 측정 롤러는 공급된 와이어에 의해 회전된다. 측정 롤러는 폭발 와이어의 길이와 같거나, 또는 폭발 와이어 길이로 나뉘어지는 원주 길이를 가지고 있다. 또한 측정 롤러는 몇 개의 구멍이 있다. 전기 램프로부터 빛은 구동파 모양의 장치로 변환시키는 광전변환장치로 떨어진다. 만일 기계적 스위치보드가 구동파 형성 장치에 사용된다면 그 때 로드(rod)는 축위에 놓여 있다. 스위치보드는 선택된 각도에서 로드의 회전에 의해 작동된다. 만약 자석이 로드대신 사용된다면, 스위치 보드(자기적으로 작동하는 밀폐된 스위치)는 마그네틱 드라이버를 갖는다. 이 경우에 측정롤러는 고전압이 구동체계안으로 도달하지 못하도록 하기 위해서 절연체로 만들어 진다.
측정롤러를 포함하여 자유 회전축에서는 폭발파의 공급과 함께 선택한 길이의 와이어의 공급이 동시에 일어나게 하였다. 측정 롤러는 와이어가 미끄러진다면 움직임이 감소되거나 정지된다. 이 경우에 폭발파의 공급은 요구되는 길이의 와이어 공급이 되는 순간에 일어 난다. t-bend 에 의해 연결된 인터셜 트랩과 버퍼탱크 은 분말 분류기 대신에 분말 포집 장치에 넣어져 있다.
트랩과 버퍼탱크 입구는 반응기로부터 작동가스 출구와 연결되어 있다. 버퍼탱크 출구는 첫 번째 사이클론 안으로 작동가스의 입구와 연결되어 있다. 쪽의 입구와 버퍼탱크 으로부터 첫 번째 사이클론까지의 출구로 된 t-bend의 연결은 과 사이클론 바깥 채널 벽의 분말 입자들을 가진 작동가스 흐름의 방위 변화 없이 만들어졌다. 트랩은 큰 입자(와이어 끝의 파괴의 경우 생기는)를 트래핑하는 경향이 있고 버퍼탱크 은 1-10㎛까지의 직경을 가진 입자를 트래핑하려는 경향이 있다. 버퍼탱크 은 나노 차원의 산화물 입자들의 생산에 사용된다. 산화물 입자들은 끓는점까지 금속 와이어의 펄스 열 끓는 입자들을 연소하는 수단으로 사용된다.
두 개 장치들의 작동 원리는 관성의 법칙에 기초를 두고 있다. 큰 입자와 작은 입자들은 티-밴드(t-bend)에서 작동가스와 함께 방향을 바꿀만한 시간이 없고, 그것들은 스트림(stream)으로부터 트랩의 파이프로 날아가서, 반사판에 부딪혀서 벙커에 떨어진다. 더 작은 입자들(nm에서 수십 ㎛)은 나선형 표면에서 작동 가스와 함께 움직이기 시작한다.
이 방법은 큰 입자에 의해 버퍼탱크 홈의 바깥 층에서 행해지고, 만일 버퍼탱크홈이 벙커의 접점에 연결되어 있다면 그들의 선택을 할 수 있다. 이것은 버퍼탱크 분리기의 몇몇 장소에서 분말이 얻어진다.
버퍼탱크의 출구와 버퍼탱크 입구의 연결은 티-밴드(T-bend)의 보조로 연결된다. 따라서 동작흐름의 바깥 층, 더 큰 입자로 가득한 티-밴드(T-bend)는 버퍼탱크에 남아있게 된다. 그 다음에 첫 번째 사이클론, 이른바, 작동 가스 흐름의 방위 회전이 없는 곳으로 간다.
여기서 버퍼탱크는 와이어 폭발반응기에서 폭발되고 응집이 이루어지는 수간 블라워(blower)(55)에서 아르곤 가스를 불어내고 있는데, 버퍼탱크는 볼륨(volume)이 커 단열팽창 하므로 응집을 방지 할 수 있다.
홀이 있는 부분 11은 반응기 10에 있다. 그 부분은 축방향으로 입회 가스의 방사방향으로 변형된다.
가스 소비는 Vp < V/f 로 구해진다. 여기서 Vp는 반응기 부피이고, V는 반응기 입구에서의 가스소비이다.
"dead(non-venting) zone"는 작동가스의 라디얼 스트림(radial stream) 하에서 반응기에서 만들어진다. 매우 작은 입자들은 "dead zone"에 남아있고, 잇따른 폭발 시에 응축중앙에 있다. 이것은 분말 입자를 합쳐지게 하거나 폭발 빈도를 감소시킨다. 그리고 그것은 생산성을 감소시킨다. 만약 반응기 입구에서 가스 소비가 선택되어진다면, 가스의 완전 대체가 폭발들 사이에서 일어나고, 그때 그것은 작은 입자들 생산에 대한 가장 최상의 상태를 제공한다.
역밸브는 작동가스 입구에 위치해 있다. 역밸브는 송풍기로부터 가스에 의해 자유롭게 열리고 와이어 폭발로부터의 압력에 의해 닫힌다. 압력이 폭발로부터 입자 흐름 앞으로 통과하기 때문에 이 밸브는 반응기입구로부터 분말 포집 장치쪽으로 큰 입자들이 통과하는 것을 막아준다.(전기 필터 또는 사이클론)
장비는 산소 공급 장치에 있는 부분압력의 보호기로부터 공급받는다. 보호기로부터의 신호는 중성가스에서 산소농도가 기준을 초과할 경우 금속과 합금 분말의 생산하는 과정이나 분말 생산을 중단시키는 중에 중성가스로 드라이버를 조작하고 산소농도를 제어시킨다. 보호기는 분말 포기 장치와 통풍구 사이에 위치하며, 보호기의 표면은 기계적 필터에 의해서 분말로부터 보호된다.
보호기의 필요성은 생태학적 요구와 경제적 타당성에 의해 지시되어진다. 또한 장비 테스트는 정확한 산소압 하에서 작업을 해야 좀더 작은 분말을 생산할 수 있음을 보여주고 있다. 예를 들면, 총 산소와 니트로겐의 합의 압력이 105Pa 이고 더작은 알루미나 입자의 지름은 dBET= 19nm 이며 산소 농도는 18vol% 이다. 만약dDET= 27nm 이면 산소의 농도는 20vol% 이다.
깨끗한 금속에서 분말을 생산할 때 산소의 농도 조절과 저 수준의 유지는 필요하다. 이 경우 산소에 의해 오염되지 않는다.
보호기는 통풍구 앞과 분말포집 장치 뒤에 위치한다. 왜냐하면 이러한 위치에서는 작동가스가 분말 입자들을 담고 있지 않기 때문이다.
또한 기계적 필터는 보호기의 수명을 증가시키기 위해서 놓여지는데 그러한 기계적 필터는 분말을 거의 통과시킨다.
이 장비는 보호액이 있는 저장고를 갖고 있고 이 저장고는 laking 밸브를 갖고 있는 파이프라인에 의해 모든 분말 벙커와 연결되어 있다. 벙커들은 밀폐된 상자에 놓여 있고 반응기의 분위기와 같다.
보호액의 도입은 기압의 감소 없이 분말을 공급하고 분말을 오래 유지하는 것을 가능하게 하면 분말 다음 작업 과정을 위해 필요하다. 보호액이 있는 저장고는 사이클론 벙커를 갖고 있는 연결밸브와 전기필터 벙커를 통하여 연결되어 있는 파이프라인을 갖고 있다. 파이프라인은 보호액에 의해 밸브까지 연결된 파이프를 충전하게 하고 장치를 따라서 벙커까지 밸브로부터 이들파이프들을 진공으로 만들고 파이프라인들은 벙커를 채운 후 분말을 보호하도록 한다.
밀폐된 상자에서 여러 벙커의 배치는 장비의 기압 감소 없이 벙커로부터의 보충을 할 수 있도록 한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법과 그 장치는 금속, 합금 및 화학적 재료로부터 전기 폭발법(Electrical explosion of wire method : EEW)을 이용해 금속, 금속-세라믹, 세라믹 조성합금, 다른 금속 및 기구의 제품에 사용되는 대략 100nm 나 그 이하의 입자 크기를 갖는 나노금속분말을 얻을 수 있고, 장비의 신뢰성과 생산성증가 그리고 분말의 질을 향상 할 수 있어 산업발전에 이바지할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (8)

  1. 금속 분말을 제조하는 방법에 있어서,
    와이어 피딩장치에서 반응기 내부로 와이어를 공급하는 단계와, 상기 와이어 피딩장치내의 측정롤러로 와이어 폭발길이를 측정하는 단계와, 상기 와이어 폭발길이 측정신호로 스파크갭의 구동신호를 발생하는 단계와, 상기 구동신호가 스파크 갭의 구동전극에 공급될때까지 축전지를 충전하는 단계와, 상기 스파크갭의 구동신호로 충전된 축전지의 고전압이 스파크 갭의 고전압전극과 저전압전극 사이의 절연체를 관통해 반응기의 고전압전극에 공급되는 단계와, 상기 고전압으로 반응기 내로 공급된 와이어가 폭발하여 나노 금속분말을 얻는 단계와, 상기 나노금속분말을 정확한 산소압에서 포집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조방법
  2. 금속분말을 제조하는 장치에 있어서,
    높은 전압을 발생하는 펄스 발생장치(A)의 스파크 갭(6)의 저전압전극(8)과 와이어 폭발반응기(B)의 절연체(11)가 연결되고, 상기 와이어 폭발반응기 상측에 와이어를 공급하는 와이어 피딩장치(C)가 연결되며, 상기 와이어 폭발반응기 측면상단에 가스제공장치(D)의 블러워가 연결되고 측면 하단에 분말포집장치(E)의 버퍼탱크가 연결되며, 상기 와이어 피딩장치는 스파크갭(6)을 구동시키는 유도파 형성모듈(15)과 전기적으로 연결 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조 장치
  3. 제 2 항에 있어서
    상기 펄스 발생장치(A)는 구동된 정류자로 사용되는 세 개의 전극 방전장치로 구성하되,
    저전압전극(8)은 관통된 절연체를 통한 고전압전극(5)으로 연결되고, 스파크갭(6)의 구동전극(7)은 저항기를 가로질러 접지되며, 상기 고전압전극은 전기적으로 충전기(2)와 전압분배기의 상측 저항(3)과 연결되고, 상기 저전압전극은 절연체(11)를 통하여 반응기의 고전압 전극(9)과 저항기(12)와 연결되어 접지되며, 상기 구동전극의 한쪽은 전압분배기 하측저항(4)과 다른 한쪽은 연소파 형성 모듈(16)과 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
  4. 제 2 항에 있어서
    상기 와이어 폭발반응기(B)는 하측에 반응기 고전압전극(9)이 절연체(11)를 통해 펄스 발생장치(A)의 저전압전극(8)과 연결되고, 상측에 와이어를 공급하는 와이어 피딩장치(C)가 연결되며, 측면 상단에 작동가스가 들어오는 입구와 측면 하단에 금속분말과 작동가스가 배출되는 출구가 구비되고, 내부에 반응기에서 가스가 소비될때 들어오는 작동가스의 방사흐름을 차축흐름으로 변형시키는 홀(31)이 구비된것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
  5. 제 4 항에 있어서
    상기 와이어 폭발반응기(B)는 와이어가 공급되는 상측 입구 둘레에 와이어 폭발반응시 고전압 접지(17)가 구비된 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
  6. 제 2 항에 있어서
    상기 와이어 피딩장치(C)는 와이어 코일(21)과 와이어 변형모듈(25) 사이에 측정롤러(22)를 위치시켜 구성하되,
    측정롤러(22)는 폭발 와이어의 길이를 측정할 수 있는 몇 개의 구멍(24)이 있고, 상기 구멍으로 전기램프(27)의 빛이 광전 변환장치(28)에 입사되어 폭발 와이어의 길이를 측정하여 스파크 갭을 트리거 시키는 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스공급장치(D)는 산소(52)와 아르곤가스(51)가 공급되는 앞단에 블라워(55)가 설치되어 작동가스가 공급되고, 상기 블라워와 가스공급장치 사이에 산소분압검출기(54)가 설치되어 분말포집장치(E)의 기계적필터(48)와 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 분말포집장치(E)는 와이어 폭발 반응기의 작동가스 출구(33)와 연결되어 트랩(41)과 버퍼탱크(42)로 연결되고, 상기 버퍼탱크 출구는 연속적으로 연결된 제 1,2 사이클론(44,45)과 연결되며, 상기 사이클론 출구는 연속적으로 연결된 제 1,2 전기필터(46,47)를 통해 기계적 필터(48)로 연결되고, 상기 기계적 연결필터는 가스공급장치의 산소분압검출기(54)로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 전기폭발법에 의한 금속 나노분말 제조장치
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