KR20110067909A - 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말 - Google Patents

기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 1); 알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 상기 단계 1에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 상기 방법으로 제조되는 금속복합분말에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 알루미늄과 강화상 분말을 기계적 활성화법인 밀링으로 제조하여 금속복합분말에서의 분산성을 향상시키고, 가스분무법으로 알루미늄 입내(intra-granular)에 강화상을 분산시켜 기계적 강도를 증가시키고 금속복합분말의 대량생산을 가능하게 하므로, 금속복합분말을 제조하는데 유용하게 이용할 수 있다.
기계적 활성화법, 알루미늄, 강화상, 용탕, 분무, 금속복합분말

Description

기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말{The method for preparation of metal matrix powder with mechanical alloying and metal matrix powder thereby}
본 발명은 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 금속복합분말에 관한 것이다.
일반적으로 금속분말을 제조하는 방법으로는 고체금속을 분쇄하는 분쇄법과, 석출과 같은 화학적 방법을 통한 습식법, 그리고 금속소재를 용융시킨 뒤 분사노즐을 이용하여 분무하는 분무법 등이 사용된다. 상기 방법 중, 상기 분무법은 사용하는 냉각매체에 따라 물과 같은 액체를 사용하는 수분사법과, 가스를 사용하는 가스분무법으로 구분할 수 있다.
종래 가스분무법(Gas Atomization)에 의한 금속분말제조 방법은 일반적으로 용융금속을 분사노즐을 통하여 흘려주면서 상온의 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스를 분사하여 금속분말을 제조하며, 제조된 금속분말의 입자크기가 평균 100㎛ 정도로 형성되었다.
금속은 용융온도에 따라 아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등과 같이 낮은 융점을 갖는 소재와 스테인레스강, 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등과 같이 높은 융점을 갖는 금속 또는 다원계 합금 등으로 구분할 수 있다. 한편, 상기와 같이 다양한 종류로 구분되는 금속소재들은 강화상(Reinforcing phase)이 포함되어 금속소재의 특성을 향상시키게 되며, 이와 같이 강화상을 함유한 금속소재는 주로 강화상을 투입한 뒤 용융주조법을 통하여 제조된다. 그러나, 상기와 같이 용융주조법을 통하여 제조된 금속소재는 계면을 따라 강화상이 분리될 우려가 높아 제조된 제품의 실형상 가공이 어려우며, 낮은 용융점을 가지는 기지상(Matrix phase) 소재와 높은 용융점을 가지는 강화상 소재를 혼합하는 별도의 용융 혼합과정이 추가된다.
또한, 상기와 같은 혼합과정을 포함하여 용융주조된 금속소재는 강화상과 기지상이 혼합될 때, 상기 강화상이 응집되어 불균일 분포가 발생하게 되며, 이로 인하여 강화상의 양이나 크기, 형상, 분포 등의 제어가 어려운 문제가 있고, 강화상 함유 금속소재의 크기 또한 조절하기 어려운 문제가 있다. 또한, 강화상과 기지상의 젖음성이 낮아 계면특성저하로 인하여 복합재료의 특성을 저하시키는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 금속복합분말의 제조방법을 연구하던 중 기계적 활성화법을 이용하여 금속복합분말에서의 알루미늄-강화상의 분산성을 향상시키고 가스분 무법을 이용하여 기지상의 입내에 강화상을 분산시키는 금속복합분말의 제조방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다
본 발명의 목적은 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되는 금속복합분말을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 1); 알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 상기 단계 1에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하고, 알루미늄 잉곳을 용융시켜 상기에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말을 제공한다.
본 발명에 따른 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 알루미늄과 강화상 분말을 기계적 활성화법인 밀링으로 제조하여 금속복합분말에서의 분산성을 향상시키고, 가스분무법으로 알루미늄 입내(intra-granular)에 강화상을 분산시켜 기계적 강도를 증가시키고 금속복합분말의 대량생산을 가능하게 하므로, 금속복합분말을 제조하는데 유용하게 이용할 수 있다.
본 발명은
알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 1);
알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 상기 단계 1에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 1은 알루미늄과 강화상 분말을 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계이다(도 1 참 조).
이때, 상기 강화상은 AlN, TiC 및 SiC 등을 사용할 수 있고, 상기 기계적 밀링은 수평밀인 저에너지 볼밀과 스테인리스 볼을 사용하여 판상으로 제조하기 위해서는 약 30 분 동안 밀링을 수행하고, 구형분말을 제조하기 위해서는 약 5 시간 동안 밀링을 수행할 수 있으며, 저에너지 밀링법과 고에너지 밀링법에 따라 RPM 및 밀링시간을 조절할 수 있다. 상기 기계적 밀링으로 강화상이 알루미늄 기재 내에 균일하게 분포하게 한다.
또한, 상기 기계적 밀링으로 제조된 알루미늄-강화상 분말의 크기는 10 - 5000 ㎛ 범위인 판상 또는 구형의 형상으로 제조되며, 알루미늄 분말 내부에 존재하는 강화상의 입자크기는 0.001 - 50 ㎛ 범위이다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 2는 알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 상기 단계 1에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계이다(도 2 참조).
이때, 상기 단계 2의 알루미늄-강화상 분말에 존재하는 강화상은 Al 잉곳에 대하여 0.1 - 70 부피%로 존재하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 알루미늄-강화상 분말이 0.1 부피% 미만인 경우에는 인장강도 및 내마모성이 향상되지 못하는 문제가 있고, 70 부피%를 초과하는 경우에는 용탕의 점성이 증가하여 가스분무법으로 금속복합분말을 제조하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 단계 2의 알루미늄-강화상 분말의 첨가는 알루미늄 잉곳을 용융 시킨 후 알루미늄-강화상 분말에 생성된 결정구조가 유지되는 온도에서 첨가하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 단계 2의 용탕은 추가적으로 700 - 800 ℃ 온도범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 공정을 수행함으로써 용탕의 점성이 낮아져 가스분무가 원활하게 수행되게 하되, 강화상이 편석되고 분해되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계이다.
상기 단계 3의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 부피분율로 이루어진 혼합가스인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 3의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 압력이 5 bar 미만인 경우에는 제조된 금속복합분말의 크기가 증가하고 입경분포가 넓어지는 문제가 있고, 100 bar를 초과하는 경우에는 박편(flake) 형태로 제조되어 분말제조효율이 감소하는 문제가 있다.
나아가, 본 발명은 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하고, 알루미늄 잉곳을 용융시켜 상기에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제 조되는 금속복합분말을 제공한다.
또한, 본 발명은
알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 A);
알루미늄 모재 하단에 상기 단계 A에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 Al-포일링(foiling) 후 장입시켜 가열하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 B); 및
상기 단계 B에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 C)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 A는 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계이다(도 1 참조).
이때, 상기 강화상은 AlN, TiC 및 SiC 등을 사용할 수 있고, 상기 기계적 밀링은 상기 기계적 밀링은 수평밀인 저에너지 볼밀과 스테인리스 볼을 사용하여 판상으로 제조하기 위해서는 약 30 분 동안 밀링을 수행하고, 구형분말을 제조하기 위해서는 약 5 시간 동안 밀링을 수행할 수 있으며, 저에너지 밀링법과 고에너지 밀링법에 따라 RPM 및 밀링시간을 조절할 수 있으며, 상기 기계적 밀링으로 강화상이 알루미늄 기재 내에 균일하게 분포하게 한다.
또한, 상기 기계적 밀링으로 제조된 알루미늄-강화상 분말의 크기는 10 - 5000 ㎛ 범위인 판상 또는 구형의 형상으로 제조되며, 알루미늄 분말 내부에 존재하는 강화상의 입자크기는 0.001 - 50 ㎛ 범위이다.
본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 B는 알루미늄 모재 하단에 상기 단계 A에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 Al-포일링(foiling) 후 장입시켜 가열하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계이다(도 3 참조).
이때, 상기 단계 B의 알루미늄-강화상 분말에 존재하는 강화상은 Al 잉곳에 대하여 0.1 - 70 부피%로 존재하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 알루미늄-강화상 분말이 0.1 부피% 미만인 경우에는 인장강도 및 내마모성이 향상되지 못하는 문제가 있고, 70 부피%를 초과하는 경우에는 용탕의 점성이 증가하여 가스분무법으로 금속복합분말을 제조하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 단계 B는 알루미늄 모재를 용융시킨 후 추가적으로 700 - 800 ℃ 온도범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 공정을 수행함으로써 용탕의 점성이 낮아져 가스분무가 원활하게 수행되게 하되, 강화상이 편석되고 분해되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 금속복합분말의 제조방법에 있어서, 단계 C는 상기 단계 B에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계이다.
상기 단계 C의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 부피분율로 이루어진 혼합가스인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 C의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 압력이 5 bar 미만인 경우에는 제조된 금속복합분말의 크기가 증가하고 입경분포가 넓어지는 문제가 있고, 100 bar를 초과하는 경우에는 박편(flake) 형태로 제조되어 분말제조효율이 감소하는 문제가 있다.
나아가, 본 발명은 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하고, 알루미늄 모재 하단에 상기에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 Al-포일링(foiling) 후 장입시켜 가열하고 교반하여 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 알루미늄과 강화상 분말을 기계적 활성화법인 밀링으로 제조하여 금속복합분말에서의 분산성을 향상시키고, 가스분무법으로 알루미늄 입내(intra-granular)에 강화상을 분산시켜 기계적 강도를 증가시키고 금속복합분말의 대량생산을 가능하게 하므로, 금속복합분말을 제조하는데 유용하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법은 도 4 및 5에 도시되어 있는 제조장치로 수행될 수 있으며, 본 발명의 제조방법이 상기 제조장치에 의해서만 제조되는 것으로 제한되는 것은 아니다. 도 4를 참조하면, 알루미늄과 강화상 분말은 도 4의 장치에 의해 수행될 수 있다. 또한, 도 5를 참조하면, 상챔버(100) 내부에는 기계적 밀링으로 제조된 알루미늄-강화상 분말과 알루미늄 잉곳을 용융시키기 위한 도가니(120)와 히터(140)가 구비되고, 상기 도가니(120)의 상측으로 알루미늄-강화상 분말 및 잉곳이 수용되는 투입수단(500)이 구비된다. 상기 도가니(120)는 상방이 개구되도록 형성되며, 상부에서 하부로 갈수록 수용면적이 좁아지도록 형성되어 하단에는 분무노즐(300)이 연결되어 구성된다. 또한, 상기 도가니(120)의 외측에는 도가니를 가열하기 위한 히터가 구비되어, 내부에 수용되는 알루미늄-강화상 분말과 알루미늄 잉곳이 도가니(120)와 함께 가열할 수 있도록 한다. 상기 투입수단(500)은 수용부(520)와 조작부(540)를 포함하여 구성되며, 원통 형상으로 형성되어 내부에 알루미늄-강화상 분말 및 잉곳이 수용되는 수용부(520)는 도가니 중심에서 일방향으로 치우친 부분에 회전축이 형성되어 회전축을 중심으로 회동할 수 있도록 형성된다. 상기 수용부(520)의 몸체 일측에는 사용자 조작에 의해 수용부(520)를 일방향으로 기울여 수용부(520)의 내부에 수용된 잉곳이 도가니(120) 내부로 투입될 수 있도록 하는 조작부(540)가 연결된다. 즉, 상기 조작부(540)는 일단이 상기 수용부(520)와 연결되고, 타단이 상기 상챔버(100)의 외측으로 노출되도록 형성되어 사용자가 노출된 타단을 파지하여 당기게 되면 상기 수용부(520)가 회전축을 중심으로 파지하는 방향으로 상승하게 되어 내부에 수용된 잉곳이 상기 도가니(120) 내부로 투입된다. 이때, 모터와 조작스위치 등을 구비하여 사용자가 조작스위치를 조작함으로써, 상기 수용부(520)가 상기 모터의 작동에 의해 일방향으로 기울어지도록 구성하는 것도 가능할 것이다. 한편, 상기 도가니(120) 내부에는 알루미늄-강화상 분말과 알루미늄 잉곳이 수용되어 상기 히터(140)에 의해 가열됨으로써 용탕이 되고, 상기 용탕에 알루미늄-강화상 분말 및 잉곳이 투입되어 교반할 수 있도록 교반수단(400)의 일부가 수용된다. 상기 교반수단(400)은 상기 상챔버(100) 일측에 구비되어 회전력을 생성하는 교반모터(420)와, 상기 교반모터(420)의 회전축과 연결되며, 상기 도가니(120) 내부에 수용되어 용탕 즉, 용융상태의 알루미늄-강화상 분말과 알루미늄 잉곳이 교반되도록 회전하는 임펠러(440)를 포함하여 구성된다. 상기 분무노즐(300)은 도가니(120)의 하단에 연결되어 용탕이 고압의 가스와 함께 상기 하챔버(200) 내부로 분사되면서 분말 형태로 제조되고, 상기 하챔버(200) 내부에서 회수된다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
알루미늄 금속과 TiC 분말을 혼합한 후 상기 기계적 밀링은 수평밀인 저에너 지 볼밀(독일, ZoZ GmbH, Smoloyer)과 스테인리스 볼을 사용하여 판상으로 제조하기 위해서는 약 30 분 동안 밀링을 수행하고, 구형분말을 제조하기 위해서는 약 5 시간 동안 밀링을 수행하였다. 상기 기계적 밀링으로 Al-TiC 분말을 제조한 후 알루미늄 잉곳을 용융시켜 상기에서 제조된 Al-TiC 분말을 투입하고 교반한 후 용탕온도를 750 ℃까지 10 분 이내에 급상승시켰다. 상기 혼합용탕을 직경이 3 ㎜인 노즐을 통해 분출시키면서 질소와 산소가 8:2의 부피분율로 이루어진 혼합가스를 사용하여 20 bar 압력으로 용탕에 분사시켜 금속복합분말을 제조하였다.
분석
1. Al , TiC 분말 및 기계적 활성화법으로 제조된 Al - TiC 복합분말의 표면 분석
Al, TiC 분말 및 기계적 활성화법으로 제조된 Al-TiC 분말의 표면을 분석하기 위해, 주사전자현미경(SEM, JEOL, 6500F)으로 분석하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6를 참조하면, 도 6의 (a)는 알루미늄 표면을을 나타내고, (b)는 TiC 분말의 표면을 나타내며, (c)는 기계적 활성화법으로 제조된 Al-TiC 복합분말의 표면을 나타낸다.
2. TiC 분말이 2 중량% 함유된 Al 합금 잉곳
알루미늄과 강화상 분말을 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조한 후 알루미늄 잉곳과 함께 용융시켜 용탕을 제조한 후 고속으로 교반하고 응고시켜 TiC 분말이 2 중량%가 함유된 Al 합금 잉곳을 제조하고, 사진 촬영하였다. 상기 TiC 분말이 2 중량% 함유된 Al 합금 잉곳을 도 7에 도시하였다.
3. TiC 분말이 포함된 Al 합금 잉곳의 표면 및 성분 분석
알루미늄과 강화상 분말을 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조한 후 알루미늄 잉곳과 함께 용융시켜 용탕을 제조한 후 고속으로 교반하고 응고시켜 제조된 Al-TiC 합금 잉곳의 표면 및 성분을 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM) 및 에너지 분산형 X-선 분광기(EDS) 포인트로 분석하고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에 나타난 바와 같이, TiC 분말이 Al 기지 입내(intra-granular)에 분포되어 있는 것을 알 수 있고(도 8의(a) 참조), Al, Ti 및 C가 주성분으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다(도 8의 (b) 참조).
4. TiC 분말이 포함된 Al 합금 잉곳의 성분 분석
알루미늄과 강화상 분말을 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조한 후 알루미늄 잉곳과 함께 용융시켜 용탕을 제조한 후 고속으로 교반하고 응고시켜 제조된 Al-TiC 합금 잉곳의 성분을 알아보기 위해 에너지 분산형 X-선 분광기(EDS) 맵핑으로 분석하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9에 나타난 바와 같이, Al, Ti, C가 주성분으로 구성되어 있는 것을 알 수 있고, 소량의 Si가 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기계적 활성화법의 흐름도이고((A): 원료물질(a: Al, b: 강화상), (B): 기계적 활성화(c: 지속적인 냉간압접과 파괴로 Al 내부에 강화상 균일분포), (C): 최종물질(Al 내부에 강화상이 균일분포된 판상(d)과 구형(e) Al-강화상 분말 입자));
도 2는 본 발명에 따른 알루미늄-강화상 분말의 투입방법을 나타낸 모식도이고;
도 3은 본 발명에 따른 알루미늄-강화상 분말의 투입방법을 나타낸 모식도이고;
도 4는 본 발명에 따른 기계적 활성화법에 사용되는 장치를 나타낸 사진이고;
도 5는 본 발명의 일실시형태로 사용할 수 있는 제조장치의 모식도이고;
도 6은 Al, TiC 및 본 발명에 따른 기계적 활성화법으로 제조된 Al-TiC 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이고((a): Al, (b): TiC, (c): Al-TiC);
도 7은 TiC 분말이 2 중량% 함유된 Al 합금 잉곳 사진이고;
도 8은 Al 합금 잉곳의 주사전자현미경(SEM) 사진(a) 및 에너지 분산형 X-선 분광기(EDS) 포인트로 분석한 결과(b)를 나타낸 그래프이고; 및
도 9는 Al 합금 잉곳의 에너지 분산형 X-선 분광기(EDS) 맵핑으로 분석한 결과를 나타낸 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 교반용 막대 2: 도가니
3: 알루미늄 용탕 4: 알루미늄-강화상 분말
5: 알루미늄 모재
100: 상챔버 120: 도가니
140: 히터 200: 하챔버
300: 분무노즐 400: 교반수단
420: 교반모터 440: 임펠러
500: 투입수단 520: 수용부
540: 조작부

Claims (19)

  1. 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 1);
    알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 상기 단계 1에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 2); 및
    상기 단계 2에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 3)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 강화상 분말은 AlN, TiC 또는 SiC인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 1로 제조된 알루미늄-강화상 분말은 10 - 5000 ㎛ 크기의 판상 또는 구형인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄-강화상 분말내 강화상 입자의 크기는 0.001 - 50 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 2에서 강화상은 Al 잉곳에 대하여 0.1 - 70 부피%로 존재하는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 알루미늄-강화상 분말의 첨가는 알루미늄 잉곳을 용융시킨 후 알루미늄-강화상 분말에 생성된 결정구조가 유지되는 온도에서 첨가하는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 용탕을 추가적으로 700 - 800 ℃ 온도범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 부피분율로 이루어진 혼합가스인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  10. 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하고, 알루미늄 잉곳을 용융시켜 상기에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 첨가하고 교반하여 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말.
  11. 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하는 단계(단계 A);
    알루미늄 모재 하단에 상기 단계 A에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 Al-포일링(foiling) 후 장입시켜 가열하고 교반하여 용탕을 제조하는 단계(단계 B); 및
    상기 단계 B에서 제조된 용탕을 가스와 함께 분무하여 금속복합분말을 제조하는 단계(단계 C)를 포함하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계 A의 강화상 분말은 AlN, TiC 또는 SiC인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계 A로 제조된 알루미늄-강화상 분말은 10 - 5000 ㎛ 크기의 판상 또는 구형인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 단계 A의 상기 알루미늄-강화상 분말내 강화상 입자의 크기는 0.001 - 50 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계 B의 강화상은 Al 잉곳에 대하여 0.1 - 70 부피% 로 존재하는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 단계 C은 알루미늄 모재를 용융시킨 후 추가적으로 700 - 800 ℃ 온도범위까지 5 - 30 분 동안 상승시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 단계 C의 가스는 질소와 산소가 7~9:3~1의 부피분율로 이루어진 혼합가스인 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 단계 C의 분무는 5 - 100 bar 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 활성화법을 이용한 금속복합분말의 제조방법.
  19. 알루미늄과 강화상 분말을 혼합한 후 기계적 밀링으로 알루미늄-강화상 분말을 제조하고, 알루미늄 모재 하단에 상기에서 제조된 알루미늄-강화상 분말을 Al- 포일링(foiling) 후 장입시켜 가열하고 교반하여 용탕을 제조한 후 가스와 함께 분무하여 제조되는 금속복합분말.
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