KR20110075106A - 고순도 금속 제조 장치 및 고순도 금속 제조 방법 - Google Patents

고순도 금속 제조 장치 및 고순도 금속 제조 방법 Download PDF

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KR20110075106A
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박준표
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이언식
최승덕
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Abstract

고순도 금속 제조 장치는, ⅰ) 금속 원재료가 충진되는 도가니와, 도가니의 외벽에 설치되는 유도 코일을 구비하여 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키는 고주파 유도 가열부와, ⅱ) 도가니를 둘러싸는 반응 챔버와, 배기관을 통해 반응 챔버와 연결되어 반응 챔버를 배기시키는 진공 펌프를 구비하는 진공 장치부와, ⅲ) 반응 챔버와 선택적으로 연결되어 반응 챔버로 불활성 가스와 반응 가스를 각각 공급하는 불활성 가스 챔버와 반응 가스 챔버를 구비하는 가스 주입부와, ⅳ) 반응 챔버의 내부에서 도가니 상부에 설치되고, 전자기 부양이 이루어진 금속 원재료에 고온의 플라즈마 가스를 분사하는 플라즈마 반응기를 포함한다.
고순도, 금속, 제조, 도가니, 유도, 가열, 진공, 배기, 불활성가스, 반응가스, 플라즈마

Description

고순도 금속 제조 장치 및 고순도 금속 제조 방법 {FABRICATION DEVICE AND METHOD FOR HIGH PURITY METAL}
본 발명은 고순도 금속의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도 가열 용해법과 플라즈마 용해법을 복합적으로 적용하여 고순도 금속을 제조할 수 있는 고순도 금속 제조 장치 및 이를 이용한 제조 방법에 관한 것이다.
고순도 금속을 제조하기 위한 여러 가지 방법이 개발되고 있다. 이 중 전해 정제법은 99.99중량% 또는 99.999중량% 수준의 고순도 금속 제조에 널리 사용되고 있다. 그런데 전해 정제법에서는 목적 금속을 전해하는 과정에서 목적 금속 주위에 존재하는 불순물이 제거되지 않고 목적 금속에 잔존하는 경우가 발생한다.
한편, 물리적인 방법으로 고순도 금속을 제조하는 기술로서 전자빔 용해법이 적용되고 있다. 전자빔 용해법에서는 고진공 상태를 확보하고, 높은 에너지를 사용하여 고진공 조건에서 전자빔을 발생시킨다. 이러한 전자빔 용해법은 고휘발성 불순물 제거에 효과적이나, 원재료의 휘발도 상당량 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불순물 혼입과 원재료의 휘발을 억제하며, 투입 에너지를 높은 효율로 사용할 수 있는 고순도 금속 제조 장치 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속 제조 장치는, ⅰ) 금속 원재료가 충진되는 도가니와, 도가니의 외벽에 설치되는 유도 코일을 구비하여 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키는 고주파 유도 가열부와, ⅱ) 도가니를 둘러싸는 반응 챔버와, 배기관을 통해 반응 챔버와 연결되어 반응 챔버를 배기시키는 진공 펌프를 구비하는 진공 장치부와, ⅲ) 반응 챔버와 선택적으로 연결되어 반응 챔버로 불활성 가스와 반응 가스를 각각 공급하는 불활성 가스 챔버와 반응 가스 챔버를 구비하는 가스 주입부와, ⅳ) 반응 챔버의 내부에서 도가니 상부에 설치되고, 전자기 부양이 이루어진 금속 원재료에 고온의 플라즈마 가스를 분사하는 플라즈마 반응기를 포함한다.
도가니는 금속 원재료가 충진되는 본체의 내부에 냉각수 순환을 위한 채널을 형성한 수냉식 도가니로 이루어질 수 있다. 도가니는 그 상단이 개방되어 충진된 금속 원재료를 플라즈마 반응기를 향해 노출시킬 수 있다.
진공 장치부는, 배기관에 설치되어 금속 원재료로부터 분리된 불순물을 포집하는 트랩을 더욱 포함할 수 있다. 플라즈마 반응기는 열 플라즈마를 발생시키는 열 플라즈마 반응기로 이루어질 수 있다.
불활성 가스 챔버는 아르곤 가스 또는 질소 가스를 저장하고, 반응 가스 챔버는 산소 가스 또는 수소 가스를 저장할 수 있다. 가스 주입부는, 불활성 가스 챔버에 연결되어 불활성 가스의 주입량을 제어하는 제1 밸브와, 반응 가스 챔버에 연결되어 반응 가스의 주입량을 제어하는 제2 밸브를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속의 제조 방법은, 도가니에 금속 원재료를 충진하는 제1 단계와, 도가니를 둘러싸는 반응 챔버의 내부를 진공 분위기 또는 가스 분위기로 만드는 제2 단계와, 도가니에 설치된 유도 코일에 고주파 유도 전류를 인가하여 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키면서 금속 원재료에 포함된 휘발성 불순물을 제거하는 제3 단계와, 용해된 금속 원재료에 플라즈마 반응기를 이용하여 플라즈마 가스를 분사함으로써 금속 원재료와 플라즈마 가스의 화학적 반응에 의해 금속 원재료에 포함된 불순물을 제거하는 제4 단계를 포함한다.
제1 단계에서, 금속 원재료는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하는 고융점 금속일 수 있다.
제2 단계에서, 반응 챔버의 내부를 배기시켜 760torr 내지 10-8torr의 진공도를 유지시킬 수 있다. 다른 한편으로, 반응 챔버의 내부에 아르곤 가스와 질소 가스 중 어느 하나를 주입하여 반응 챔버를 불활성 가스 분위기로 만들 수 있다. 이때 반응 챔버의 내부에 산소 가스와 수소 가스 중 어느 하나를 주입하여 반응 챔버를 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스 분위기로 만들 수 있다.
제4 단계에서, 플라즈마 반응기로 열 플라즈마 반응기를 구비하여 반응 챔버 내부에 열 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
고순도 금속의 제조 방법은, 유도 코일과 플라즈마 반응기의 전원을 차단하고, 도가니의 내부에 냉각수를 주입하여 용해된 금속 원재료를 냉각시키는 제5 단계를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 투입 에너지를 고효율로 사용할 수 있고, 제조 과정에서 금속 원재료에 불순물이 혼입되는 문제를 방지할 수 있다. 그리고 고온의 플라즈마 가스를 이용함에 따라 고융점 금속에 포함된 고휘발성 원소 및 기타 가스 성분을 효율적으로 제거할 수 있다. 또한, 투입 에너지와 온도 조건 및 투입 기체의 종류 등을 조절할 수 있으므로 금속 원재료의 종류에 따라 반응 조건을 조절하여 다양한 종류의 금속 원재료를 고순화할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속 제조 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 고순도 금속 제조 장치 중 수냉식 도가니의 확대도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 고순도 금속 제조 장치(100)는 고주파 유도 가열부(10), 진공 장치부(20), 가스 주입부(30), 및 플라즈마 발생부(40)를 포함한다.
고주파 유도 가열부(10)는 금속 원재료의 용해를 위한 것으로서, 금속 원재료를 담는 수냉식 도가니(11)와, 수냉식 도가니(11)의 외벽에 설치되는 유도 코일(12)과, 유도 코일(12)과 전기적으로 연결되는 고주파 전원장치(13)를 포함한다.
수냉식 도가니(11)는 오목한 내부 공간을 형성하는 본체(14)와, 본체(14)의 내부에 형성되는 냉각수 순환을 위한 채널(141)과, 채널(141)과 연결되어 채널(141)로 냉각수를 공급하는 냉각수 입구(15) 및 채널(141)의 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수 출구(16)를 포함한다.
본체(14)는 그 상단이 열린 상태를 유지하여 금속 원재료를 담는 내부 공간이 개방되도록 한다. 유도 코일(12)은 본체(14)의 외벽에 감겨 고정되며, 고주파 전원장치(13)로부터 대상 금속의 용해를 위한 고주파 전원을 제공받는다.
고주파 전원장치(13)를 가동하여 유도 코일(12)에 고주파 전류를 인가하면, 유도 코일(12) 주변의 교류 전류에 의해 교번자속이 발생하고, 본체(14)에 담긴 금속 원재료가 이 자계 속에 놓이게 되므로 금속 원재료에 유도 전류가 발생한다. 금속 원재료의 고유 저항과 와전류에 의해 주울(Joule) 열이 발생하며, 주울 열이 발열원으로 작용하여 금속 원재료를 용해시킨다.
본 실시예에서 금속 원재료는 고융점 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
진공 장치부(20)는 그 내부에 수냉식 도가니(11)가 설치되는 반응 챔버(21)와, 배기관(22)을 통해 반응 챔버(21)와 연결되어 반응 챔버(21)를 배기시키는 진공 펌프(23) 및 로터리 펌프(24)와, 배기관(22)에 설치되어 금속 원재료로부터 분리된 불순물을 포집하는 트랩(25)을 포함한다. 진공 장치부(20)는 진공 펌프(23) 및 로터리 펌프(24)의 작동으로 반응 챔버(21) 내부의 가스를 제거하여 반응 챔버(21) 내부를 대략 760torr 내지 10-8torr의 압력 상태로 유지할 수 있다.
한편, 반응 챔버(21)는 금속 원재료를 용해시키는 과정에서 진공 상태가 아닌 불활성 가스 또는 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스 분위기를 유지할 수 있다. 불활성 가스는 아르곤 가스 또는 질소 가스이고, 반응 가스는 산소 가스 또는 수소 가스일 수 있다.
가스 주입부(30)는 가스 주입관(31)을 통해 반응 챔버(21)와 연결되며 불활성 가스와 반응 가스를 각각 저장하는 불활성 가스 챔버(32) 및 반응 가스 챔버(33)와, 불활성 가스 챔버(32)에 연결 설치되어 불활성 가스의 주입량을 제어하는 제1 밸브(34)와, 반응 가스 챔버(33)에 연결 설치되어 반응 가스의 주입량을 제어하는 제2 밸브(35)를 포함한다.
플라즈마 발생부(40)는 고온의 플라즈마 가스를 이용하여 금속 원재료의 불순물을 제거하기 위한 것으로서, 반응 챔버(21) 내부에서 수냉식 도가니(11) 상부 에 설치되는 플라즈마 반응기(41)와, 반응 챔버(21) 외부에 위치하며 플라즈마 반응기(41)와 전기적으로 연결되는 플라즈마 전원장치(42)를 포함한다. 플라즈마 반응기(41)로는 열 플라즈마를 발생시킬 수 있는 공지의 것들이 모두 적용될 수 있다.
다음으로, 전술한 고순도 금속 제조 장치(100)를 이용한 고순도 금속 제조 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 고순도 금속 제조 방법은, 도가니에 금속 원재료를 충진하는 제1 단계(S10)와, 반응 챔버의 내부를 진공 분위기 또는 가스 분위기로 만드는 제2 단계(S20)와, 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키면서 금속 원재료에 포함된 휘발성 불순물을 제거하는 제3 단계(S30)와, 용해된 금속 원재료에 플라즈마 가스를 분사하여 금속 원재료와 플라즈마 가스의 화학적 반응에 의해 금속 원재료에 포함된 불순물을 제거하는 제4 단계(S40)와, 유도 코일과 플라즈마 반응기의 전원을 차단하고 도가니를 냉각시키는 제5 단계(S50)를 포함한다.
제1 단계(S10)에서, 금속 원재료는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하는 고융점 금속일 수 있다. 금속 원재료를 반응 챔버(21) 내부에 설치된 수냉식 도가니(11)에 일정량 충진한다. 이때 수냉식 도가니(11)는 그 상단이 개방되어 충진된 금속 원재료 가 플라즈마 반응기(41)를 향해 노출되도록 한다.
제2 단계(S20)에서, 진공 장치부(20)의 고진공 펌프(23)와 로터리 펌프(24)를 작동시켜 반응 챔버(21)의 내부를 배기시킴으로써 반응 챔버(21)를 고진공 상태로 유지한다. 반응 챔버(21)의 압력은 대략 760torr 내지 10-8torr 범위일 수 있다.
다른 한편으로 제2 단계(S20)에서 반응 챔버(21)는 진공 분위기가 아닌 불활성 가스 또는 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스 분위기를 유지할 수 있다. 이 경우, 가스 주입부(30)의 제1 밸브(34)를 개방하여 반응 챔버(21) 내부로 불활성 가스를 주입시키고, 여기에 더하여 선택적으로 가스 주입부(30)의 제2 밸브(35)를 개방하여 반응 챔버(21) 내부로 반응 가스를 주입시킨다. 불활성 가스는 아르곤 가스 또는 질소 가스이고, 반응 가스는 산소 가스 또는 수소 가스일 수 있다.
제3 단계(S30)에서, 고주파 전원장치(13)를 가동하여 유도 코일(12)에 고주파 전류를 인가한다. 그러면 유도 전류에 의해 금속 원재료가 급격하게 가열되면서 용해된다. 금속 원재료는 용해되는 과정에서 표면 장력 효과에 의해 공중으로 부양한다. 즉, 금속 원재료가 녹아 형성된 용탕(17, 도 1 참조)은 수냉식 도가니(11)의 본체(14) 내벽으로부터 분리되어 전자기 부양이 이루어진다.
부양된 상태로 가열이 진행되면서 금속 원재료에 포함된 휘발성 불순물이 증발하여 제거된다. 이때, 불순물 금속의 증발 조건을 고려하여 유도 코일(12)에 인가되는 주파수와 전력 세기를 조절하고, 유도 코일(12)에 형성되는 자기력과 용탕(17)의 중력이 평행을 이루도록 유도 코일(12)에 형성되는 자기장 조건을 적절하 게 제어한다. 또한, 반응 챔버(21)의 진공도와 반응 가스의 주입량 등을 적절하게 조절하여 휘발성 불순물의 제거 효율을 높인다.
제3 단계(S30)에서는 고융점 금속의 용해 온도인 2600℃ 이하의 온도에서 반응이 진행되며, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 철, 크롬, 구리 등의 고융점 금속보다 증기압이 낮은 금속을 제거할 수 있다.
제4 단계(S40)에서, 플라즈마 전원장치(42)를 가동하여 플라즈마 반응기(41)에 열 플라즈마 발생에 필요한 전압을 공급한다. 그러면 플라즈마 반응기(41)에서 고온의 열 플라즈마가 발생하여 용탕 주위로 고온의 플라즈마 가스(43, 도 1 참조)가 분사된다. 이로써 플라즈마 가스(43)에 의해 용탕(17)이 다시 급속하게 가열되면서 용탕(17)과 플라즈마 가스(43)의 화학적 반응에 의해 용탕(17)에 포함된 기타 불순물이 제거된다.
제4 단계(S40)에서는 고융점 금속의 용해 온도인 2600℃ 이상의 온도에서 반응이 진행되며, 반응 가스에 의해 금속 원재료에 잔재하는 산소, 질소, 황 등을 제거할 수 있다.
이와 같이 제3 단계(S30)에서 고주파 유도 가열에 의해 금속 원재료를 용해시키면서 휘발성 불순물을 제거하며, 제4 단계(S40)에서 고온의 플라즈마 가스(43)와 금속 원재료의 화학적 반응을 이용하여 나머지 불순물을 제거한다. 이러한 2단계의 불순물 제거 과정에 의해 금속 원재료에 포함된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 금속 원재료로부터 분리된 불순물은 트랩(25)에 포집된다.
제5 단계(S50)에서, 고주파 전원장치(13)와 플라즈마 전원장치(42)의 전원을 차단하고, 수냉식 도가니(11)의 본체(14)에 냉각수를 주입하여 용탕(17)을 냉각시킨다. 그리고 반응 챔버(21)의 진공을 해제한다. 전술한 과정으로 불순물이 제거된 고순도 금속을 얻을 수 있으며, 완성된 고순도 금속은 스퍼터링용 타겟 소재와 같은 고부가가치 부품 제조에 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속 제조 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 고순도 금속 제조 장치 중 수냉식 도가니의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 금속 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

Claims (15)

  1. 금속 원재료가 충진되는 도가니와, 상기 도가니의 외벽에 설치되는 유도 코일을 구비하여 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키는 고주파 유도 가열부;
    상기 도가니를 둘러싸는 반응 챔버와, 배기관을 통해 상기 반응 챔버와 연결되어 상기 반응 챔버를 배기시키는 진공 펌프를 구비하는 진공 장치부;
    상기 반응 챔버와 선택적으로 연결되어 상기 반응 챔버로 불활성 가스와 반응 가스를 각각 공급하는 불활성 가스 챔버와 반응 가스 챔버를 구비하는 가스 주입부; 및
    상기 반응 챔버의 내부에서 상기 도가니 상부에 설치되고, 용해된 금속 원재료에 고온의 플라즈마 가스를 분사하는 플라즈마 반응기
    를 포함하는 고순도 금속 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도가니는 금속 원재료가 충진되는 본체의 내부에 냉각수 순환을 위한 채널을 형성한 수냉식 도가니로 이루어지는 고순도 금속 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도가니는 그 상단이 개방되어 충진된 금속 원재료를 상기 플라즈마 반 응기를 향해 노출시키는 고순도 금속 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공 장치부는, 상기 배기관에 설치되어 금속 원재료로부터 분리된 불순물을 포집하는 트랩을 더욱 포함하는 고순도 금속 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스 챔버는 아르곤 가스 또는 질소 가스를 저장하고, 상기 반응 가스 챔버는 산소 가스 또는 수소 가스를 저장하는 고순도 금속 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 주입부는, 상기 불활성 가스 챔버에 연결되어 불활성 가스의 주입량을 제어하는 제1 밸브와, 상기 반응 가스 챔버에 연결되어 반응 가스의 주입량을 제어하는 제2 밸브를 더욱 포함하는 고순도 금속 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 열 플라즈마를 발생시키는 열 플라즈마 반응기인 고순도 금속 제조 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 원재료는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하는 고융점 금속인 고순도 금속 제조 장치.
  9. 도가니에 금속 원재료를 충진하는 제1 단계;
    상기 도가니를 둘러싸는 반응 챔버의 내부를 진공 분위기 또는 가스 분위기로 만드는 제2 단계;
    상기 도가니에 설치된 유도 코일에 고주파 유도 전류를 인가하여 고주파 유도 가열 방식으로 금속 원재료를 용해시키면서 금속 원재료에 포함된 휘발성 불순물을 제거하는 제3 단계; 및
    용해된 금속 원재료에 플라즈마 반응기를 이용하여 플라즈마 가스를 분사함으로써 금속 원재료와 플라즈마 가스의 화학적 반응에 의해 금속 원재료에 포함된 불순물을 제거하는 제4 단계
    를 포함하는 고순도 금속의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단계에서, 상기 금속 원재료는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오브(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하는 고융점 금속인 고순도 금속의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 반응 챔버의 내부를 배기시켜 760torr 내지 10-8torr의 진공도를 유지시키는 고순도 금속의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 반응 챔버의 내부에 아르곤 가스와 질소 가스 중 어느 하나를 주입하여 상기 반응 챔버를 불활성 가스 분위기로 만드는 고순도 금속의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 단계에서, 상기 반응 챔버의 내부에 산소 가스와 수소 가스 중 어느 하나를 주입하여 상기 반응 챔버를 불활성 가스와 반응 가스의 혼합 가스 분위기로 만드는 고순도 금속의 제조 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 단계에서, 상기 플라즈마 반응기로 열 플라즈마 반응기를 구비하여 상기 반응 챔버 내부에 열 플라즈마를 발생시키는 고순도 금속의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 유도 코일과 상기 플라즈마 반응기의 전원을 차단하고, 상기 도가니의 내부에 냉각수를 주입하여 용해된 금속 원재료를 냉각시키는 제5 단계를 더욱 포함하는 고순도 금속의 제조 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014065453A1 (ko) * 2012-10-26 2014-05-01 희성금속 주식회사 건식법을 이용한 고순도 Ａｕ 분말 제조방법
KR101400883B1 (ko) * 2013-02-13 2014-05-29 한국에너지기술연구원 고순도 금속산화물 나노 구조체 제조 장치 및 그 제조 방법
KR101446069B1 (ko) * 2012-08-13 2014-10-02 한국표준과학연구원 전자기 유도 공중 부양을 이용한 그래핀 전사 방법
CN107567505A (zh) * 2015-02-12 2018-01-09 伊克有限责任公司 用于分离和回收合金、特别是贵金属合金的组分的设备及方法
KR20210047130A (ko) * 2019-10-21 2021-04-29 한국생산기술연구원 고순도 타이타늄 소재 제조 장치 및 제조 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101446069B1 (ko) * 2012-08-13 2014-10-02 한국표준과학연구원 전자기 유도 공중 부양을 이용한 그래핀 전사 방법
WO2014065453A1 (ko) * 2012-10-26 2014-05-01 희성금속 주식회사 건식법을 이용한 고순도 Ａｕ 분말 제조방법
KR101460064B1 (ko) * 2012-10-26 2014-11-11 희성금속 주식회사 건식법을 이용한 고순도 Ａｕ 분말 제조방법
KR101400883B1 (ko) * 2013-02-13 2014-05-29 한국에너지기술연구원 고순도 금속산화물 나노 구조체 제조 장치 및 그 제조 방법
WO2014126273A1 (ko) * 2013-02-13 2014-08-21 한국에너지기술연구원 고순도 ＭＯｘ 나노 구조체 제조 장치 및 그 제조 방법
US10014523B2 (en) 2013-02-13 2018-07-03 Korea Institute Of Energy Research Manufacturing apparatus of high purity MOx nanostructure and method of manufacturing the same
CN107567505A (zh) * 2015-02-12 2018-01-09 伊克有限责任公司 用于分离和回收合金、特别是贵金属合金的组分的设备及方法
US10550449B2 (en) 2015-02-12 2020-02-04 Ikoi S.P.A. Apparatus and process for separating and recovering the components of an alloy, particularly a noble alloy
US11427885B2 (en) 2015-02-12 2022-08-30 Ikoi S.P.A. Apparatus and process for separating and recovering the components of an alloy, particularly a noble alloy
KR20210047130A (ko) * 2019-10-21 2021-04-29 한국생산기술연구원 고순도 타이타늄 소재 제조 장치 및 제조 방법

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