KR20160048262A - 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말 제조장치 및 이를 이용한 구형 금속분말의 제조방법 - Google Patents

가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말 제조장치 및 이를 이용한 구형 금속분말의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 가스 분무법에서 제어하기 힘든 정구형의 미립자 분말을 경제적으로 생산하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 금속분말의 제조방법에 있어서, 용융로(10)에 수용된 금속을 용해하여 용탕(1)으로 형성하는 용탕(1) 형성 단계(S10)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 수직 낙하 시키며 출탕시키는 턴디쉬를 상기 금속이 가열되는 동안 예열하는 턴디쉬 예열 단계(S20)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 턴디쉬를 이용하여 출탕시키고, 출탕된 용탕(1)에 가스를 분무하여 용탕(1)을 구형의 금속 분말로 분쇄하는 1차 분쇄 단계(S30)와; 상기 구형의 금속 분말을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)으로 가이드 하면서 회전되는 회전판(40)에 낙하시켜 구형의 미립자 금속 분말로 분쇄하는 2차 분쇄 단계(S40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말의 제조방법에 관한 것이다.

Description

가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말 제조장치 및 이를 이용한 구형 금속분말의 제조방법{Method for producing a metal powder by using a rotating disk and gas atomization}
본 발명은 종래의 가스 분무법에서 제어하기 힘든 정구형의 미립자 분말을 경제적으로 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속분말을 제조하는 방법으로는 고체금속 - 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. - 을 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 흘려 주면서 상온의 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스를 분사하여 금속분말을 제조하며, 제조된 금속분말의 입자 크기는 평균 100㎛ 정도로 형성된다.
금속 분말을 생산하기 위해서는 특성상 생산 방법을 달리하지만 경제적인 생산방법은 수분사를 이용한다. 그러나 수분사는 입자의 형태가 불규칙형상을 가지는 것이 일반적이며 이를 해결하기 위해서는 다른 방법을 사용해 보지만 그래도 근본적인 해결을 보기에는 어려운 것이 사실이다. 그러나 가스분사를 이용한 금속 분말을 생산한 입현은 구형의 형태를 띄게 된다. 구형의 분말은 수분사와 달리 구형의 특징으로 인하여 밀도가 높고 산화 억제가 용이하여 뛰어난 특성의 분말을 생산하기 쉬운 것이 특징이다. 그러나 가스분사를 이용한 금속분말의 생산을 위해서는 많은 가스량을 필요로 하기에 원가의 부담으로 인한 분말 가격이 높게 책정되는 것이 특징이다. 더구나 미립자의 금속분말의 생산을 위해서는 부대적으로 많은 설ㄹㄹ비가 복합적으로 필요한 부분으로 인해서 많은 비용을 들어야 생산이 가능한 것이 특징이다.
가스분무법을 이용한 금속분말의 생산방법은 일단 금속용탕을 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하고 이를 적절한 사이즈의 턴디쉬 노즐을 이용하여 용탕을 수직 낙하시키면서 가스분무를 통하여 금속분말을 생산하는 것이다. 그러나 노즐에서 생성되는 가스의 냉각으로는 구형분말의 생산이 가능하나 이를 통하면 미립자의 금속분말을 생산하기 위해서는 가스의속도 및 가스량을 높여야 하는 문제로 인하여 막대한 시설비가 들어가는 것이 일반적이며 가스 사용량의 증대로 인하여 경제성이 떨어지는 문제가 있다. 미립분말의 생산을 위해서는 가스의 속도 증가를 위하여 가스의 온도를 상승하는 설비를 갖추기는 간단한 문제는 아니다.
한편, 도 1은 종래의 가스분무법을 이용한 금속 분말의 제조장치를 개략적으로 나타낸 것으로, 이를 참조하여 금속 분말의 제조방법을 설명하면, 아토마이징 탱크(102)의 내부는 불활성 기체로 충진된 상태이다. 이러한 상태에서 용융로(104)의 용탕(1)을 회전판(103)으로 수직 낙하시킨다. 그러면 아토마이징 탱크(102)의 내부에 충진된 불활성 기체에 의해 용탕(1)이 어느 정도 냉각되면서 고속으로 회전되는 회전판(103)과의 충격으로 금속 분말이 형성된다. 그러나 이러한 방식으로 금속 분말을 제조할 경우 가스의 사용량이 많아 제조비용이 상승하고, 대량생산이 안될 뿐더러 고온 사용도 어려운 단점이 있다.
등록특허공보 제10-0418591호(공고일자 2004년06월30일)
본 발명의 목적은 시설비를 적게 들이고, 종래와 비교할 때 가스의 사용량을 줄이면서도 양질의 구형 미립자 금속 분말을 생산할 수 있는 장치 및 방법을 제공하려는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 금속분말의 제조방법에 있어서, 용융로(10)에 수용된 금속을 용해하여 용탕(1)으로 형성하는 용탕(1) 형성 단계(S10)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 수직 낙하 시키며 출탕시키는 턴디쉬를 상기 금속이 가열되는 동안 예열하는 턴디쉬 예열 단계(S20)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 턴디쉬를 이용하여 출탕시키고, 출탕된 용탕(1)에 가스를 분무하여 용탕(1)을 구형의 금속 분말로 분쇄하는 1차 분쇄 단계(S30)와; 상기 구형의 금속 분말을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)으로 가이드 하면서 회전되는 회전판(40)에 낙하시켜 구형의 미립자 금속 분말로 분쇄하는 2차 분쇄 단계(S40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 종래에 비해 시설비가 절감되고, 가스의 사용량을 줄이면서도 양질의 구형 미립자 금속 분말을 생산할 수 있으며, 대량 생산이 가능하여 금속 분말의 생산 단가를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 가스분무법을 이용한 금속 분말의 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 가스 분무와 회전디스크를 이용한 금속분말의 제조방법을 설명하기 위한 장치를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 도 2의 가스 분무 장치의 구성예를 각각 나타낸 도면.
본 발명은 구형 금속분말의 제조장치 및 구형 금속분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 구형 금속분말의 제조방법은 가스 분무와 회전디스크를 이용한 것으로서, 용융로(10)에 수용된 금속을 용해하여 용탕(1)으로 형성하는 용탕(1) 형성 단계(S10)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 수직 낙하 시키며 출탕시키는 턴디쉬를 상기 금속이 가열되는 동안 예열하는 턴디쉬 예열 단계(S20)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 턴디쉬를 이용하여 출탕시키고, 출탕된 용탕(1)에 가스를 분무하여 용탕(1)을 구형의 금속 분말(2)로 분쇄하는 1차 분쇄 단계(S30)와; 상기 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)으로 가이드 하면서 회전되는 회전판(40)에 낙하시켜 구형의 미립자 금속 분말(3)로 분쇄하는 2차 분쇄 단계(S40);를 포함한다.
여기서, 상기 용탕(1) 형성단계(S10)는 상기 금속의 용융 온도 보다 100℃ 이상으로 오버히팅시키는 것이 바람직하다.
또한, 1차 분쇄 단계(S30)의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 구형 금속분말의 제조장치는 고주파유도로에 의해 용해된 용탕(1)을 수용하는 용융로(10)와; 상기 용융로(10)에서 낙하되는 용탕(1)을 설정 지름의 오리피스에 통과되게 하여 상기 설정 지름으로 용탕(1)이 낙하되도록 가이드 하는 턴디쉬와; 상기 오리피스를 통과한 용탕(1)을 1차 분쇄하기 위하여 가스를 분무하는 가스 분무 장치(20)와; 상기 가스 분무 장치(20)에 의해 1차 분쇄된 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)과; 상기 가이드통(30)의 하부에 배치되며, 가이드통(30)으로부터 설정 간격(L1) 이격되어 배치되어 낙하된 구형의 금속 분말(2)과 접촉됨으로써 구형의 금속 분말(2)을 2차 분쇄하는 회전판(40)과; 상기 회전판(40)으로부터 2차 분쇄되어 이루어진 구형의 미립자 금속 분말(3)을 수용하는 아토마이징 탱크(50);를 포함하되,
상기 가스 분무 장치(20)는 용탕(1)이 통과될 가스통(25) 및 가스통(25)의 내부에 가스를 주입하기 위해 상기 가스통(25)과 연결된 가스노즐로 이루어지고, 상기 가스노즐은 가스통(25)의 사방 또는 접선 방향으로 연결되며, 상기 가스노즐의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절되고, 상기 가이드통(30)은 가스에 의해 냉각된 구형의 금속 분말(2)이 액체 상태가 유지되도록 외부와의 온도차이를 유지하면서, 구형의 금속 분말(2)이 회전판(40)의 중심부에 도달하기 전 가이드통(30)의 외부에 노출되게 하여 회전되는 회전판(40)에 의한 2차 분쇄가 촉진되게 한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말 제조장치는 용융로(10)와, 턴디쉬(미도시)와, 가스 분무 장치(20)와, 가이드통(30)과, 아토마이징 탱크(50)를 포함한다.
용융로(10)는 고주파유도로(미도시)에 의해 용해된 용탕(1)을 수용하는 구성으로 고주파유도로는 용융로(10)의 외측에 설치된다.
턴디쉬는 용융로(10)에서 낙하되는 용탕(1)을 설정 지름의 오리피스에 통과되게 하여 상기 설정 지름으로 용탕(1)이 낙하되도록 가이드 하는 구성으로 통상적인 구성이고, 도면에는 생략되어 있지만, 도 2를 기준으로 용융로(10)와 가스 분무 장치(20)의 사이에 위치해 있다고 보면 된다.
가스 분무 장치(20)는 오리피스를 통과한 용탕(1)을 1차 분쇄하기 위하여 가스를 분무하는 구성으로, 용탕(1)이 통과될 가스통(25) 및 가스통(25)의 내부에 가스를 주입하기 위해 상기 가스통(25)과 연결된 가스노즐로 이루어지고, 상기 가스노즐은 가스통(25)의 사방 또는 접선 방향으로 연결된다.
즉, 도 3과 같이 가스통(25)에 가스노즐(21,22,23,24)이 사방에 연결되어 낙하되는 용탕(1)에 직접 접촉되게 하거나, 도 4와 같이 가스통(25)에 가스노즐(26,27,28,29)이 가스통(25)의 접선 방향으로 연결되면서 분무된 가스가 가스통(25)의 내주면에 부딪히게 하여 생성된 와류가 용탕(1)에 접촉되게 한다.
그리고 가스 분무 장치(20)의 가스노즐의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절된다. 즉, 용탕(1)이 급냉되지 않은 정도가 되게 가스 분무 속도 및 분무량을 조절한다.
가이드통(30)은 가스 분무 장치(20)에 의해 1차 분쇄된 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 구성으로, 이러한 가이드통(30)은 가스에 의해 냉각된 구형의 금속 분말(2)이 액체 상태가 유지되도록 외부와의 온도차이를 유지하면서, 구형의 금속 분말(2)이 회전판(40)의 중심부에 도달하기 전 가이드통(30)의 외부에 노출되게 하여 회전되는 회전판(40)에 의한 2차 분쇄가 촉진되게 한다. 즉, 가이드통(30)은 낙하되며 아직 고온을 유지하는 구형의 금속 분말(2)에 의해 내부의 온도가 가이드통(30)의 외부의 온도와 차이를 두게 하고, 구형의 금속 분말(2)이 회전판(40)의 중심부에 도달하기 전에 구형의 금속 분말(2)이 외부에 노출되게 함으로써 가이드통(30)의 내부에 있을 때 보다 어느 정도 냉각이 되게 하여 회전판(40)과의 접촉시 분쇄가 촉진되게 한다.
회전판(40)은 회전되는 구성으로 가이드통(30)의 하부에 배치되며, 가이드통(30)으로부터 설정 간격(L1) 이격되어 배치되어 낙하된 구형의 금속 분말(2)과 접촉됨으로써 구형의 금속 분말(2)을 2차 분쇄하는 구성이다.
아토마이징 탱크(50)는 회전판(40)으로부터 2차 분쇄되어 이루어진 구형의 미립자 금속 분말(3)을 수용하는 구성이다.
이와 같이 이루어진 금속분말의 제조장치를 이용하여 금속분말을 제조하는 방법은 용융로(10)에 수용된 금속을 용해하여 용탕(1)으로 형성하는 용탕(1) 형성 단계(S10)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 수직 낙하 시키며 출탕시키는 턴디쉬를 상기 금속이 가열되는 동안 예열하는 턴디쉬 예열 단계(S20)와; 용융로(10)의 용탕(1)을 턴디쉬를 이용하여 출탕시키고, 출탕된 용탕(1)에 가스를 분무하여 용탕(1)을 구형의 금속 분말(2)로 분쇄하는 1차 분쇄 단계(S30)와; 상기 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)으로 가이드 하면서 회전되는 회전판(40)에 낙하시켜 구형의 미립자 금속 분말(3)로 분쇄하는 2차 분쇄 단계(S40);를 포함한다.
여기서, 상기 용탕(1) 형성단계(S10)는 상기 금속의 용융 온도 보다 100℃ 이상으로 오버히팅시키고, 상기 1차 분쇄 단계(S30)의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절된다.
구체적으로, 용탕(1)을 고주파유도로 이용하여 금속을 용해시킨다. 용해온도는 금속이 갖는 용해온도보다 100℃ 이상을 더 높여서 작업하는 것이 좋다. 좋게는 150℃ 이상하는 것이 좋다. 용해온도가 낮을 경우 턴디쉬를 통과하면서 자체 냉각을 통하여 굳는 현상으로 인하여 생산에 어려움이 발생할 수 있고 또한 금속이 용해온도 이상의 온도가 되어야만 가스분무 및 회전판(40)을 이용한 분말 생산이 더 효율적일 수 있다. 이렇게 용해된 용탕을 턴디쉬를 이용하여 수직 낙하 시켜야 한다. 여기에는 턴디쉬는 예열이 필요하다. 상온에서 보관된 턴디쉬는 예열과정이 없다면 용탕이 출탕되면서 바로 냉각이 진행되어 턴디쉬에서 굳어버려져 작업이 어려움이 발생한다. 그래서 고주파유도로를 이용하여 금속을 용해하는 과정에서 턴디쉬는 보조 가열장치를 이용하여 일정온도 이상 예열을 시키는 것이 좋다. 턴디쉬의 오리피스(노즐)는 금속의 미립자 사이즈에 따라서 달리하면 좋다. 그러나 너무 작은 사이즈는 작업에 어려움이 있어서 대부분 5Φ ~ 10Φ를 이용한다. 가스 분무를 위한 하우징인 가스통(25)은 스테인레스를 사용하는 것이 좋다. 이는 녹발생을 억제하고 향후 변형이 적은 소재를 이용하는 것이 좋다. 나아가서는 스테인레스 630계열의 소재를 이용하여 가공하는 것이 좋다. 가스노즐의 각도는 10°~ 90°어느 노즐이어도 상관없지만 금속의 특성에 따라 달리하는 것이 좋고 생산하는 분말의 입도에 따라 달리하는 것이 좋다. 노즐의 갭은 0.01mm ~ 0.1mm의 사이의 것으로 자유롭게 조절이 가능하도록 설계하는 것이 좋다. 그러면 일반적으로 사용하는 가스를 이용하여 필요한 압력을 얻을 수 있다. 여기에서 사용되는 가스는 질소가스, 알곤가스, 헬륨가스 등 불활성 기체를 이용하는 것이 좋다. 다만 본 발명에서는 1차로 가스 분무하여 완전 냉각시키지 않고 오리피스를 통과하면서 턴디쉬를 통과한 용탕(1)을 가스와 충돌시켜 적은 상태로 분리시켜 이를 2차로 고속으로 회전하는 회전판에 충돌시켜 더 작은 입도로 분쇄하여 이 상태에서 응고시키는 것을 원칙으로 한다. 그러기에 1차에서 완전 냉각이 되지 않은 상태로 분쇄시키는 기술이 필요하다. 이 것은 금속의 성질에 따라 달라진다. 금속은 금속마다 용해되는 온도를 갖고 있다. 그러기에 본 발명에서는 용해온도보다 100℃ ~ 300℃ 이상으로 오버히팅시키는 것을 강조하고 싶다. 용탕(1)을 내리는 오리피스의지름에 따라 온도는 기본 용해온도보다 더욱 높아져야 한다. 가스의 압력이 높아질 경우 용탕이 오리피스를 통과하면서 가스로 인하여 분쇄되면서 냉각이 되어 회전판에서 2차 분쇄가 되지 않기 때문에 최소한의 가스량으로 용탕을 분산시키는 영향이 미치는 상태까지 분쇄하는 것이 특징이며 그러기에는 압력을 최대 30bar를 넘기지 않도록 한다. 이런 상태의 미분화된 용탕을 고속으로 회전하는 회전판에 충돌시키는 것이 특징이다. 본 발명은 금속이 용해된 후 냉각이 될 경우 기체에 의한 분쇄가 이루어질 경우 표면장력으로 인하여 구형을 갖는 특성을 이용하였으며, 2차로 회전판에 충돌하여 분쇄되는 과정에서도 원심력으로 인하여 회전속도에 따라 더욱 미분된 용탕이 표면장력으로 인하여 구형화 된 금속분말을 생산할 수 있는 특징을 이용하였다. 회전판(40)의 종류는 흑연판, 지르코니아판 등 세라믹을 이용한 회전판 또는 금속으로 된 소재 어떠한 것에도 한정하지 않기로 한다. 다만 회전속도는 제어가 가능하도록 설계하는 것이 좋다. 회전속도는 최소 3,000rpm ~ 40,000rpm을 이용하는 것이 좋다. 속도가 높을 수록 더욱 미립자의 분말을 얻을 수 있다. 물론 아토마이징 탱크(50) 내부는 불활성기체를 이용하여 불활성기체로 충진해 놓는 것이 중요하다. 또한 생산과정에서 발생되는 수증기, 가스로 인한 압력으로 인하여 압력을 약 진공이 걸리 수 있도록 설계하는 것이 중요하다. 이렇게 생산되는 분말은 수분사 방식과 달라서 후공정이 간단하여 경제성을 높일 수 있다. 또한 확실한 제어가 가능하면 위성분말이 존재하는 분말이 아닌 정구형의 분말을 얻을 수 있다. 또한 회전판의 속도를 증가시키면 더욱 미립자의 분말을 생산할 수 있다. 이럴 경우 용탕의 온도, 1차 가스의 압력, 회전판의 속도에 따라 금속분말의 입도를 조절할 수 있다.
본 발명에서는 전술한 바와 같은 구형 금속분말의 제조장치를 이용하여 다음과 같은 실험 및 실험결과를 도출하였다.
구리분말 생산을 위한 조건을 통해 다음과 같은 결과를 도출하였다.
일반적인 구리의 용해온도는 1084℃이다. 구리를 용해하면서 1084℃ 보다 150℃ 온도를 높여 오버히팅하여 용해를 한 후 다음과 같은 시험을 진행하였다.
오리피스는 5Φ,6Φ,7Φ,8Φ로 진행하였다. 가스는 5bar ~ 30bar까지 가스량을 증가시키며 실험을 진행하였고 회전판의 속도는 1,000rpm ~ 38,000rpm까지 속도를 진행하였다.
<실시예1>
구리를 장입하고 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하였다. 턴디쉬는 예열을 진행하였으며 오리피스 파이는 5Φ로 진행하였다. 아토마이징 탱크 내부는 불활성기체가 충진된 상태로 진행하였으며 출탕온도는 1234℃로 진행하였다. 가스의 압력은 5bar로 진행하였고 회전판의 속도는 10,000rpm으로 진행하였다. 본 실험을 통하여 생산을 진행한 결과 평균 입도 125미크론의 정구형의 구리분말을 생산하였다.
<실시예2>
구리를 장입하고 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하였다. 턴디쉬는 예열을 진행하였으며 오리피스 파이는 6Φ로 진행하였다. 아토마이징 탱크 내부는 불활성기체가 충진된 상태로 진행하였으며 출탕온도는 1234℃로 진행하였다. 가스의 압력은 5bar로 진행하였고 회전판의 속도는 10,000rpm으로 진행하였다. 본 실험을 통하여 생산을 진행한 결과 평균 입도 140미크론의 정구형의 구리분말을 생산하였다.
평균입도가 더 작은 구형분말의 생산을 위해서 실험조건을 바꿔서 실험을 진행하였다. 오리피스는 6Φ로 진행하고 가스압력은 동일 조건으로 하고 회전판의 회전속도는 증가하면서 진행하였다.
<실시예3>
구리를 장입하고 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하였다. 턴디쉬는 예열을 진행하였으며 오리피스 파이는 6Φ로 진행하였다. 아토마이징 탱크 내부는 불활성기체가 충진된 상태로 진행하였으며 출탕온도는 1234℃로 진행하였다. 가스의 압력은 5bar로 진행하였고 회전판의 속도는 20,000rpm으로 진행하였다. 본 실험을 통하여 생산을 진행한 결과 평균 입도 80미크론의 정구형의 구리분말을 생산하였다.
<실시예4>
구리를 장입하고 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하였다. 턴디쉬는 예열을 진행하였으며 오리피스 파이는 6Φ로 진행하였다. 아토마이징 탱크 내부는 불활성기체가 충진된 상태로 진행하였으며 출탕온도는 1234℃로 진행하였다. 가스의 압력은 5bar로 진행하였고 회전판의 속도는 30,000rpm으로 진행하였다. 본 실험을 통하여 생산을 진행한 결과 평균 입도 30미크론의 정구형의 구리분말을 생산하였다.
<실시예5>
구리를 장입하고 고주파유도로를 이용하여 용해를 진행하였다. 턴디쉬는 예열을 진행하였으며 오리피스 파이는 6Φ로 진행하였다. 아토마이징 탱크 내부는 불활성기체가 충진된 상태로 진행하였으며 출탕온도는 1234℃로 진행하였다. 가스의 압력은 5bar로 진행하였고 회전판의 속도는 35,000rpm으로 진행하였다. 본 실험을 통하여 생산을 진행한 결과 평균 입도 20미크론의 정구형의 구리분말을 생산하였다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 예를들어 본 발명은 구리분말 생산에 대해 설명하였으나, 다른 금속의 경우도 가능한 방법이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 용탕
2: 구형의 금속 분말
3: 구형의 미립자 금속 분말
10: 용융로
20: 가스 분무 장치
30: 가이드통
40: 회전판
50: 아토마이징 탱크

Claims (3)

  1. 금속분말의 제조방법에 있어서,
    용융로(10)에 수용된 금속을 용해하여 용탕(1)으로 형성하는 용탕(1) 형성 단계(S10)와;
    용융로(10)의 용탕(1)을 수직 낙하 시키며 출탕시키는 턴디쉬를 상기 금속이 가열되는 동안 예열하는 턴디쉬 예열 단계(S20)와;
    용융로(10)의 용탕(1)을 턴디쉬를 이용하여 출탕시키고, 출탕된 용탕(1)에 가스를 분무하여 용탕(1)을 구형의 금속 분말(2)로 분쇄하는 1차 분쇄 단계(S30)와;
    상기 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)으로 가이드 하면서 회전되는 회전판(40)에 낙하시켜 구형의 미립자 금속 분말(3)로 분쇄하는 2차 분쇄 단계(S40);
    를 포함하는 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용탕(1) 형성단계(S10)는 상기 금속의 용융 온도 보다 100℃ 이상으로 오버히팅시키고,
    상기 1차 분쇄 단계(S30)의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절되는 것을 특징으로 하는 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말의 제조방법.
  3. 고주파유도로에 의해 용해된 용탕(1)을 수용하는 용융로(10)와;
    상기 용융로(10)에서 낙하되는 용탕(1)을 설정 지름의 오리피스에 통과되게 하여 상기 설정 지름으로 용탕(1)이 낙하되도록 가이드 하는 턴디쉬와;
    상기 오리피스를 통과한 용탕(1)을 1차 분쇄하기 위하여 가스를 분무하는 가스 분무 장치(20)와;
    상기 가스 분무 장치(20)에 의해 1차 분쇄된 구형의 금속 분말(2)을 회전판(40)의 중심부에 낙하되도록 가이드하는 가이드통(30)과;
    상기 가이드통(30)의 하부에 배치되며, 가이드통(30)으로부터 설정 간격(L1) 이격되어 배치되어 낙하된 구형의 금속 분말(2)과 접촉됨으로써 구형의 금속 분말(2)을 2차 분쇄하는 회전판(40)과;
    상기 회전판(40)으로부터 2차 분쇄되어 이루어진 구형의 미립자 금속 분말(3)을 수용하는 아토마이징 탱크(50);를 포함하되,
    상기 가스 분무 장치(20)는 용탕(1)이 통과될 가스통(25) 및 가스통(25)의 내부에 가스를 주입하기 위해 상기 가스통(25)과 연결된 가스노즐로 이루어지고,
    상기 가스노즐은 가스통(25)의 중심을 기준으로 전,후,좌,우 또는 접선 방향으로 연결되며,
    상기 가스노즐의 가스 분무 속도 및 분무량은 용탕(1)이 회전판(40)에 도달하기 전에 고체화되지 않도록 용탕(1)의 응고점 미만의 액체 상태일 수 있게 조절되고,
    상기 가이드통(30)은 가스에 의해 냉각된 구형의 금속 분말(2)이 액체 상태가 유지되도록 외부와의 온도차이를 유지하면서, 구형의 금속 분말(2)이 회전판(40)의 중심부에 도달하기 전 가이드통(30)의 외부에 노출되게 하여 회전되는 회전판(40)에 의한 2차 분쇄가 촉진되게 한 것을 특징으로 하는 가스 분무와 회전디스크를 이용한 구형 금속분말 제조장치.
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