KR20120097807A - 구형의 자성 합금분말 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주로 분말야금법으로 제조되는 각종 연자성 재료(아몰퍼스합금, 샌더스트, 퍼멀로이 등) 및 경자성 재료(희토류자석 및 알니코 자석 등)의 원료로 사용되는 자성합금 분말 제조법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급속응고법(RSP)중의 하나인 종래의 가스분무법(gas atomization process)의 경우에 목적 조성의 합금원료를 도가니에 용융하여 챔버내에 환상의 분사 노즐로 고압가스를 분사 및 냉각시켜 미세분말을 제조하는 방법과는 달리, 본 발명은 상기한 환상의 가스분사 노즐에 의해 분사된 반액상의 미립자를 재차 고속으로 회전하는 원통형 냉각 롤러의 내측에 부딪혀 2차적으로 냉각시켜 합금분말을 회수함으로써 이루어진다. 이러한 제조방법은 자성합금 분말의 냉각효과를 더욱 높게 하여 미세편석을 줄여 보다 균질한 미세조직을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 0.1?1,000㎛의 구형의 자성합금 분말과 함께 그 제조방법을 제공함으로서, 특히 각종 자성재료 제품의 물리적?자기적 특성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

구형의 자성 합금분말 및 그 제조방법{Spherical magnet alloy powder and producing method of the same}
본 발명은 구형의 자성 합금 분말 및 그 제조방법에 관한 것으로, 용융합금의 냉각효과를 높게 하여 미세편석을 줄여 보다 균질한 미세조직을 얻을 수 있도록 하는 한편 0.1?1,000㎛의 구형 합금분말을 제조하는 것이다.
일반적으로 각종 경자성 재료(희토류 자석 및 알니코(Alnico) 등), 연자성 재료(아몰퍼스 합금, 샌더스트, 퍼멀로이 등), 수소저장합금 재료(LaNi5, TiFe2 등) 및 열전소재(Bi-Te계, Sb-Te계 등) 등의 기능성 합금소재 뿐만 아니라, Al계 합금, Cu계 합금 및 스테인레스 강 등 구조용으로 사용되는 다양한 기계 부품을 위한 분말 제조법으로 잘 알려진 급속 응고법(rapid solidification process)은 냉각롤법(chill rolling process)과 가스 분무법(gas atomization process)으로 대별된다.
후자의 가스 분무법은, 각종 순금속 및 합금분말을 제조할 목적으로 진공 혹은 불활성 분위기에서 원료 금속의 잉곳을 도가니에 장입한 후 고주파 유도로를 사용하여 용해한 후, 보통 자유 낙하되는 용융금속을 환상(環狀)의 분사가스(보통 Ar, N2) 노즐 중앙을 통과시키면서 고압으로 분산(分散)시켜 분말화하는 방법으로서, 제조하는 분말의 산화문제가 없을 때는 공기 혹은 고압 수(H2O)를 사용하는 경우가 있으며, 또한 용탕온도, 가스압력, 환상노즐의 사이즈 등의 공정변수에 따라 합금분말의 형상, 사이즈, 입도분포 및 냉각속도 저하에 의한 미세편석 등은 상기한 각종 제품의 특성에 큰 영향을 미친다.
도 9는 본 발명과 비교설명을 위해 나타낸 종래 가스 분무법에 의해 각종 순금속 및 합금분말을 제조하는데 사용되는 분말 제조장치의 개략도를 나타낸 것으로, 상기 분말 제조장치의 경우, 전술한 바와 같이 원료합금의 용해를 위한 진공 분위기의 도가니(3a)에 채워진 원료합금을 고주파 유도코일(2a)을 이용하여 용융한 후 환상의 가스분사 노즐(12a) 중앙을 통과시켜 고압으로 분산되게 하여 분말을 제조하게 되며, 스톱퍼(7a)를 이용하여 용융 금속의 배출을 조절한다.
상기와 같이 분말 제조 시 가스분사 노즐(12a)을 통하여 대형의 챔버(80)내부에 분사된 액체상태의 분말은 보통 원추형으로 회전(32a)하면서 응고하게 되나, 챔버(80)의 하부 내측에 부딪히기 전의 높이 H(85)까지는 매우 높은 고온상태로 유지 및 낙하하면서 냉각되므로, 합금분말의 냉각속도가 낮으며 실제 대량으로 분말을 제조할 때는 상기한 대형의 챔버(80)마저 온도가 더욱 상승하게 되므로 합금분말의 냉각효과는 더욱 떨어지게 된다.
한편 전술한 바와 같이 가스 분무법 중에서 용융금속의 분사가스 원(source)으로 물을 이용하는 고압수분사법은 그 장치의 원리 및 주요 구성부품은 도 5에 도시한 종래 가스분무법과 대부분 유사하며, 냉각속도는 공기나 불활성 가스(Ar, N2)를 분사가스로 사용할 때보다 클 수 있으며, 초미분말의 제조가 가능, 형상제어 용이 및 설비비 저가 등의 장점이 있는 것으로 보고되고 있다.
그러나 실제로 Fe-Si-B계 비정질 합금이나 샌더스트 자성합금 분말을 제조할 경우, 10㎛이상으로 커지면 냉각효과의 저하로 인해 비정질 합금분말의 제조가 어려울 뿐만 아니라, 자성합금 분말의 형상제어가 어려운 것으로 알려져 있으며, 이러한 현상은 분사가스를 Ar 및 N2 등의 불활성 가스나 공기(air)를 사용하는 경우에도 마찬가지이다.
이상과 같이, 각종 연자성 재료(아몰퍼스 합금, 샌더스트, 퍼멀로이 등) 및 경자성 재료(희토류자석 및 알니코 자석 등)는 물론, 다양한 기능성 및 기계부품용으로 사용되는 합금분말의 경우, 여러 가지의 물성이 모두 중요하지만, 특히 합금분말의 형상, 사이즈 및 미세조직 등은 제조방법이나, 다양한 공정변수 등에 의해 결정되며, 최종 제품의 성능에도 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 경박 단소 및 경제적 측면에서도 매우 중요하다.
대한민국 특허청 공고 91-000128 (뤼데르 게르킹) 1987.04.13 대한민국 특허청 등록 10-0174749 (가부시끼 가이샤 구보다) 1998.11.06 대한민국 특허청 등록 10-0279880 (한국원자력연구소) 2000.11.06 대한민국 특허청 등록 10-0320156 (동부한농화학 주식회사) 2001.12.26 대한민국 특허청 등록 10-0344010 (휴먼일렉스(주)) 2002.06.28 대한민국 특허청 등록 10-0372226 (휴먼일렉스(주)) 2003.01.30 대한민국 특허청 등록 10-0374363 (덕산하이메탈(주)) 2003.02.19 대한민국 특허청 등록 10-0461622 (소에이 가가쿠 가부시키가이샤) 2004.12.03 대한민국 특허청 등록 10-0605148 (정찬홍/한국생산기술연구원) 2006.07.19 대한민국 특허청 등록 10-0561891 (알프스 덴키 가부시키가이샤) 2006.08.10
본 발명은 전술한 바와 같이, 종래의 가스 분무법과는 달리, 가스 분무법에 의한 합금분말 제조 시 냉각속도 저하로 인한 합금분말의 미세편석이나, 제품의 물성을 향상시키기 위해 구형의 합금분말이 요구되는 경우에 적합한 제조방법으로서, 환상의 가스분사 노즐에 의해 분사된 반액상의 미립자를 재차 고속으로 회전하며 수냉되는 원통형 냉각 롤러의 내측에 2차적으로 부딪혀 냉각효과를 상승시킴으로서 이루어지도록 하는 것이다.
본 발명은 주로 분말야금법으로 제조되는 각종 연자성 재료(아몰퍼스합금, 샌더스트, 퍼멀로이 등) 및 경자성 재료(희토류자석 및 알니코 자석 등)의 원료로 사용되는 자성합금 분말 제조법에 관한 것으로서, 급속응고법(RSP)중의 하나인 종래의 가스분무법(gas atomization process)의 경우에 목적 조성의 합금원료를 도가니에 용융하여 챔버내에 환상의 가스분사 노즐에 의해 분사된 반액상의 미립자를 재차 고속으로 회전하는 원통형 냉각 롤러의 내측에 부딪혀 2차적으로 냉각시켜 합금분말을 회수함으로써, 자성합금 분말의 냉각효과를 더욱 높게 하여 미세편석을 줄여 보다 균질한 미세조직을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 0.1?1,000㎛의 구형의 자성합금 분말과 함께 그 제조방법을 제공함으로서, 특히 각종 자성재료 제품의 물리적?자기적 특성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명에 의해 제조할 수 있는 구형의 자성합금 분말은 미세편석이 적고, 보다 미세한 조직, 그리고 0.1?1,000㎛정도까지 구형의 합금분말의 제조가 가능하므로, 특히 연자성재료(센더스트, 퍼멀로이 및 Fe-Si-B계 비정질합금) 의 코어(core) 제조 시, 그들 제품의 물성 향상에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 제조공정이 비교적 단순하여 생산성 향상은 물론, 설비비 절감에 따른 경제적 효과에도 유리하다.
도 1은 본 발명의 구형 합금분말 제조장치의 단면도.
도 2는 본 발명 원통형 냉각 롤러의 사시도.
도 3은 본 발명의 도 2에 나타낸 원통형 냉각 롤러의 A-A선 단면도 및 분사되어 냉각되는 합금분말의 종적 상태 개념도.
도 4는 본 발명의 도 2에 나타낸 원통형 냉각 롤러의 B-B선 단면도 및 분사되어 냉각되는 합금분말의 횡적 상태 개념도.
도 5는 본 발명에서 자성 코어 제조시 자성 합금분말의 크기 및 형상에 따른 자성 코어의 충진 밀도 관계를 알아보기 위한 모식도.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 구형의 Fe-Si-B계 연자성 합금분말의 주사전자 현미경 사진
도 7은 본 발명의 합금분말 제조장치에 의해 제조된 구형의Fe-Si-B계 연자성 합금분말을 XRD로 분석한 결과.
도 8은 본 발명의 합금분말 제조장치에 의해 제조된 구형의Fe-Si-B계 연자성 합금분말을 SEM/EDX로 분석한 결과.
도 9는 기존의 가스 분말 제조 장치의 단면도.
도 1은 본 발명에 따른 구형의 자성 합금분말 제조장치의 개략적인 단면도를 나타낸 것으로서, 각 주요 구성부품을 살펴보면, 우선 제조장치의 상측에는 자성재료의 원료합금을 불활성 분위기에서 용해할 수 있는 용해용 챔버(1)의 내측에는 고주파용 코일(2)의 유도가열에 의해 불활성 분위기에서 원료합금을 용해시키는 도가니(3)와 원료합금의 배출을 단속하는 스톱퍼(7) 및 용해용 챔버(1)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공 밸브(11)와 진공압을 확인하기 위한 진공계(13)가 구비되는 한편 도가니(3)에서 용융된 원료합금을 고압으로 분산되게 하는 환상의 가스분사 노즐(12) 등을 구비하게 된다.
상기 챔버(1)의 하측에는 챔버(1)와 상부 플랜지(16)에 의해 고정되는 하우징(21)을 구비하고, 상기 하우징(21)의 내측에는 냉각팬이 부착된 원통형 냉각 롤러(25)가 회전하도록 하되 상기 원통형 냉각롤러(25)가 회전할 수 있도록 상하부에 회전베어링(17)(17a)을 구비하며, 상기 원통형 냉각 롤러(25)의 외측으로 형성된 냉각팬은 하우징(21)의 내측에 채워진 냉매에 노출된 채로 회전되게 하되 상기 하우징(21)에는 냉매 순환구(18)를 구비하고, 상기 원통형 냉각 롤러(25)는 하측으로 구동모터(23)의 회전동력이 풀리(22)로 전달되어 회전되게 하되 원통형 회전롤러(25)에서 분산되는 원료는 깔대기형 회전 냉각관(31)을 통하여 냉각조(50)로 유입되게 한다.
여기서 도 2는 본 발명에 있어서, 도 1에 도시한 하우징(21) 내측에 설치되는 원통형 냉각 롤러(25)의 사시도를 나타낸 것으로서, 이러한 원통형 냉각 롤러(25)의 재질은 열전도가 높아 합금분말의 냉각효과를 높일 수 있는 Cu계 합금을 사용하되, 냉각 롤러(25)의 외측 원주는 하우징(21)의 내측에 채워진 냉매와의 접촉 면적을 높여 냉각효과를 높일 수 있도록 요철(凹凸)형으로 제작하는 것이 보다 바람직하다.
도 3은 본 발명에 있어서, 도 2에 도시한 원통형 냉각 롤러(25)의 A-A 선 단면도 및 분사되어 냉각되는 합금분말의 종적 상태 개념도를 나타낸 것으로, 상기 원통형 냉각 롤러(25)의 내측은 환상의 가스분사 노즐(12)에 의해 고압으로 분사되는 자성 합금분말(66)이 아래로 배출이 잘 되도록 하측으로 넓어지는 하향각
Figure pat00001
(60)을 이루도록 하고, 상기한 하향각
Figure pat00002
(60)은 0?15o범위로 설치하되, 원통형 냉각 롤러(25)의 내측 원주표면에는 고온내열 및 열전도 특성이 우수한 적당한 물질로 코팅하여 제작하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 본 발명에 의해 제조되는 구형의 자성합금은, 도 3에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 전술한 환상의 가스분사 노즐(12)에 의해 고압으로 분사(62)됨과 동시에 회전(29a)하면서 1차적으로 냉각된 자성합금 분말(66)은, 고속으로 회전(32a)하는 냉각 롤러(25)의 내측 원주표면에 재차 부딪혀 2차적으로 냉각됨과 동시에 상기한 냉각 롤러(25)의 회전방향으로 회전방향이 바뀌어 회전(69)하면서 구형의 자성합금으로 변화(68) 및 반사(64)되면서 냉각되게 함으로써 이루어진다.
도 4는 본 발명에 있어서, 도 2에 도시한 원통형 냉각 롤러(25)의 B-B 선 단면도 및 분사되어 냉각되는 합금분말의 횡적 상태 개념도를 나타낸 것으로, 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 소정의 분사각으로 회전하면서 분사되는 분사매체(27)에 의해 분사된 자성 합금분말(66a)은, 고속으로 반대로 회전(32a)하는 냉각 롤러(25)의 내측 원주표면에 재차 부딪혀 2차적으로 냉각됨과 동시에 상기한 냉각 롤러(25)의 회전방향(32a)과 같은 방향으로 바뀌어 회전(32b)하면서 냉각되어 구형의 자성합금이 얻어질 수 있도록 함으로써 이루어진다.
이러한 본 발명에서, 환형 가스분사 노즐(12)을 통하여 도가니(3)에서 용융된 합금용탕(8)의 분산이 이루어지는 과정은 기존 방식과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 환상의 가스분사 노즐(12)을 통하여 분사되는 분말의 냉각을 위한 것으로, 가스분사 노즐(12)에서 분산되는 분말은 도면에 도시된 바와 같이 시계방향의 회전(29)이 이루어지게 된다.
본 발명은 챔버(1)의 하단에 결합되어 환형 가스분사 노즐(12)을 통하여 분산되게 하는 원통형 냉각롤러(25)는 풀리(22)를 회전시키는 모터(23)에 의해 회전이 이루어지게 되며, 상기 원통형 냉각롤러(25)의 회전은 원통 내경의 치수 및 고속모터(23)의 rpm에 의존하게 되므로, 특히 자성 합금분말의 균질화 및 구형화를 위해서는 상기한 원통형 냉각 롤러(25)의 내측 원주 속도가 적어도 20m/sec 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 원통형 냉각 롤러(25)의 내측에는 상기한 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 회전하면서 고압으로 분사되는 분사매체(27)에 의해 1차적으로 도면에 표시된 방향으로 회전(29)하면서 냉각되어 형성된 자성 합금분말이 고온 상태로 부딪혀 2차적으로 냉각되므로 고온내열 및 열전도 특성이 우수한 적당한 물질로 코팅하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
그리고 상기 원통형 냉각롤러(25)는 하우징(21)의 내부에 채워진 냉매에 의해 냉각이 이루어지게 되므로, 자성 합금분말을 빠르게 냉각시킬 수 있으며, 상기 하우징(21)의 냉매는 냉매 순환구(18)를 통하여 순환이 이루어지면서 원통형 냉각롤러(25)를 외부에서부터 냉각되어 내부에서 냉각이 이루어질 수 있도록 한다.
여기서 원통형 냉각롤러(25)의 외측에는 냉각팬을 형성하여 냉매와의 접촉면적을 높임으로써 냉각효과를 높이도록 한다.
한편 하우징(21)의 하부에 고정된 하부 플랜지(26)의 하측에는 구동 모터(23)에 의해 원통형 냉각롤러(25)와 동시에 회전이 가능하도록 연결된 깔대기 형상의 냉각관(31)을 구비함으로써, 원통형 냉각롤러(25)에서 냉각된 합금원료가 재차 냉각되어 구형의 자성합금 분말이 이루어지도록 한다.
상기 냉각관(31)을 거친 자성 합금원료는 냉각관(31)의 하측에서 분사가스 및 냉각된 합금분말(28)의 배출이 용이하도록 임펠러 날개(70)가 형성된 임펠러(34)를 통하여 냉각조(50)에 담긴 냉매(36) 속으로 흩어지게 하고, 상기 냉각조(50)의 저면에는 회수용 영구자석(37)을 설치하여 냉각조(50)의 내부에 구형의 자성 합금분말(38)이 붙어서 회수될 수 있도록 한다.
여기서 냉각관(31)의 하부는 냉각조(50)에 채워진 냉매(36)에 잠겨져 있게 하고, 상기 냉각조(51)에는 배출가스관(35)을 설치하는 한편 드레인관(52)을 설치하도록 한다.
본 발명의 임펠러(34)와 회전 냉각관(31) 및 원통형 냉각 롤러(25)의 회전방향(32)은 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 분사되어 회전 및 냉각하는 자성 합금분말의 회전방향(29)과 반드시 반대 방향으로 회전하도록 하여야 한다.
본 발명에서 제조되는 자성 합금분말(38)은 도가니(3)에 채워지는 원료에 의해 선택되는 것으로, 단일 재료 즉 1종의 금속으로만 이루어진 순금속 자성 분말을 제조하는 경우에도 동일한 과정을 거쳐 분말을 제조하면 된다.
이러한 과정을 거쳐 보통 연자성 재료의 합금분말과 결합제(binder)(75)를 배합하여 자성 코어(core)를 제조할 경우, 자성 합금분말의 크기 및 형상(72)에 따른 자성 성형체(70)의 충진 밀도(g/㎤) 관계를 알아보기 위해 모식적으로 표시하면 도 5에 도시된 바와 같다.
예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 자성 코어 성형체(magnet compact)(70)를 동일한 체적의 크기로 제조할 때, 우선 도 5-(a) 및 (b)성형체는 모두 서로 다른 크기의 구형의 자성 합금분말을 사용하되, 도 5-(b) 성형체에 사용한 합금분말의 크기가 도 5-(a)의 것보다 큰 분말(큰 분말과 작은 분말 모두 조금씩 큰 분말)로 제조할 경우와, 도 5-(c)성형체와 같이 합금분말의 형태가 불규칙하고 크기가 서로 다른 것을 사용하여 제조한 자성 성형체의 밀도, 즉, 자성합금 분말의 충진율을 비교하면 (a)<(b)<(c)순으로 높게 된다.
그러나 이러한 자성합금 분말의 충진율(밀도) 순위는 대체적으로 자성 성형체의 모양이 단순한 경우에만 해당되며, 실제로 불규칙한 합금분말은 모양이 복잡한 자성 성형체(코어)의 제조 시, 유동성 저하 및 제조공정에 따른 불순물의 혼입 등에 의해 오히려 제품의 자기적 특성이 감소하는 것으로 알려져 있다.
따라서 일반적으로 연자성 코어 제품의 제조에 따른 최적의 합금분말의 입자 크기는 약 25?80㎛범위인 것으로 알려져 있으며, 오래전부터 이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 연구 및 기술개발이 수행되어 왔다.
도 6은 본 발명의 있어서, 본 발명의 합금분말 제조장치에 의해 제조된 구형의 Fe-Si-B계 연자성 합금분말의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 이러한 자성 합금분말은 실험용 체(sieve)를 이용하여 (a)20mesh, (b)60mesh, (c)100mesh, (d)200mesh 및 (e)325mesh로 분급한 것으로 분말입자 크기는 1?1,500㎛정도이었다. 또한 합금분말의 형상은 일부 아구형(亞球形)으로 된 분말도 수 %정도 관찰되었지만, 대부분의 분말은 구형임을 알 수 있다.
그리고, 실제로 상기한 아구형의 자성 합금분말은 전술한 본 발명의 원통형 냉각 롤러(25)의 회전수(rpm) 및 환상의 가스노즐(12) 분사압 등 몇몇의 공정변수의 조절에 의해 구형화가 가능할 수 있다.
도 7은 본 발명에 있어서, 본 발명의 합금분말 제조장치에 의해 제조된 구형의Fe-Si-B계 연자성 합금분말을 XRD로 분석한 결과로써, 우선 자성 합금분말의 5 가지 크기로 분급된 전 시료에서 Fe2B 및 Fe3Si 금속간 화합물 상(phase)의 명확한 피크(peak)가 관찰됨으로써 균질한 합금분말로 제조되었음을 확인하였다.
그러나 도 7-(e)의 자성 합금분말의 입도가 가장 적은 시료의 경우에 상기한 Fe2B 및 Fe3Si 금속간 화합물 상의 피크(peak)의 강도가 모두 낮게 관찰되었으며, 그러한 이유는 제조된 자성 합금분말 중 미세한 분말의 일부는 냉각속도의 상승으로 비정질의 분말이 얻어졌기 때문인 것으로 추측된다.
도 8은 본 발명에 있어서, 본 발명의 합금분말 제조장치에 의해 제조된 구형의Fe-Si-B계 연자성 합금분말의 일부를 SEM/EDX로 화학조성을 분석한 결과로서, 합금분말의 형상과 크기에 따라 각 원소의 조성이 약간 차이가 있는 것으로 관찰되었지만, 대부분의 합금분말에서 같은 원소(Fe, Si 및 B)가 검출되었다.
특히 탄소(C) 및 산소(O)는 미량의 불순물로서, 탄소는 원금속 중의 불순물, 그리고 산소는 분사가스 중의 산소나 취급 중 산화에 의한 것으로 추측된다.
1 : 챔버 2 : 고주파 유도코일
3 : 도가니 7 : 스톱퍼
8 : 합금용탕 12 : 가스분사 노즐
17(17a) : 구동 베어링 18 : 냉매 순환구
21 : 하우징 23 : 구동 모터
25 : 원통형 냉각 롤러 28 : 2차 냉각된 합금분말
31 : 회전 냉각관 34 : 임펠러
35 : 배출 가스관 36 : 냉매
37 : 영구자석 38 : 회수된 합금분말
50 : 냉각조 60 : 가스 노즐 출구
62 : 분사가스 유입관 66 : 오리피스
70 : 임펠러 날개

Claims (4)

  1. 원료금속을 도가니(3)에 용해한 용융금속(8)을 환상의 가스분사 노즐(12)에서 고압으로 분사하여 제조하는 각종 자성 합금분말(38)에 있어서,
    상기한 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 분사되어 1 차적으로 냉각된 분말을 2차적으로 냉각시킴과 동시에 구형으로 제조하기 위한 수단으로서, 상기한 환상의 가스분사 노즐(12) 하부에 고속으로 회전하는 동시에 외측으로 냉각팬이 부착된 원통형 냉각 롤러(25)의 내측에 분말이 부딪히도록 설치하되, 상기한 원통형 냉각 롤러(25)의 회전방향(32)이 상기한 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 분사되는 분말의 회전방향(29)과 반대로 회전하도록 하여 제조되는 것을 특징으로 하는 구형의 자성 합금분말.
  2. 제 1항에 있어서, 구형의 자성 합금분말(38)의 크기는 0.1?1,000㎛범위로 제조된 것으로 특징으로 하는 구형의 자성 합금분말.
  3. 각종 자성 합금분말을 구형으로 제조하기 위한 원료금속을 도가니(3)에 용해한 용융금속(8)을 환상의 가스분사 노즐(12)에서 회전과 함께 고압으로 분사하여 제조하는 방법에 있어서,
    상기한 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 분사되어 1 차적으로 냉각된 분말을 2차적으로 냉각시킴과 동시에 구형으로 제조하기 위한 수단으로서, 상기한 환상의 가스분사 노즐(12) 하부에 고속으로 회전하는 동시에 외측으로 냉각팬이 부착된 원통형 냉각 롤러(25)의 내측에 분말이 부딪히도록 설치하되, 상기한 원통형 냉각 롤러(25)의 회전방향(32)이 상기한 환상의 가스분사 노즐(12)로부터 분사되는 분말의 회전방향(29)과 반대로 회전하도록 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 구형의 자성 합금분말 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 구형의 순금속 및 합금분말(38)의 크기는 0.1?1,000㎛범위로 제조하는 것을 특징으로 하는 구형의 자성 합금분말 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015030456A1 (ko) * 2013-08-26 2015-03-05 공주대학교 산학협력단 분말 제조방법, 다중 분사노즐 및 분말 제조장치
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101372839B1 (ko) 2013-08-26 2014-03-12 공주대학교 산학협력단 분말 제조방법 및 그 장치
KR101426008B1 (ko) 2014-02-12 2014-08-05 공주대학교 산학협력단 다중 분사노즐 및 이를 이용한 분말 제조장치
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KR101814384B1 (ko) 2017-08-10 2018-01-30 이호영 Pvc 안정제 파우더 제조 장치
CN108511180B (zh) * 2018-03-26 2020-03-31 廊坊京磁精密材料有限公司 防氧化钕铁硼磁体的制备方法
KR102308087B1 (ko) * 2020-10-21 2021-10-01 박요설 고품위 비정질 연자성 코어 제조 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004269956A (ja) 2003-03-07 2004-09-30 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd 金属粉末製造装置及び当該装置を用いた金属粉末の製造方法
KR101096734B1 (ko) 2011-02-25 2011-12-21 공주대학교 산학협력단 구형의 합금분말 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015030456A1 (ko) * 2013-08-26 2015-03-05 공주대학교 산학협력단 분말 제조방법, 다중 분사노즐 및 분말 제조장치
KR101715922B1 (ko) 2016-07-26 2017-03-22 매그스위치 테크놀로지 코리아 (주) 맨홀커버 리프팅 장치

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