KR20160052874A - Aluminum composite powders and preparation method thereof - Google Patents

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KR20160052874A
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김경태
이혜문
양상선
양동열
윤중열
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention provides an aluminum composite powder, and a manufacturing method for the same. The aluminum composite powder comprises: a micro aluminum particle; and a nanoaluminum particle attached to a surface of the micro aluminum particle. According to the present invention, the aluminum composite powder has a higher specific surface area when compared with an existing micro aluminum powder material, and is able to improve a sintering performance by rapidly forming a liquid on a surface of the micro particle using high reactivity of a nanoparticle. Specifically, the aluminum composite powder is able to obtain excellent property when compared with the existing micro aluminum powder by enabling rapid oxidation reaction at low temperatures during a fusing process wherein reactivity with oxygen is necessary. Also, in accordance with the present invention, the manufacturing method for the same is able to continuously manufacture the aluminum composite powder of a desired structure using plasma.

Description

알루미늄 복합 분말 및 이의 제조방법{Aluminum composite powders and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum composite powder and an aluminum composite powder,

본 발명은 알루미늄 복합 분말 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an aluminum composite powder and a method for producing the same.

알루미늄(aluminum, Al) 소재의 경우 다양한 고반응성 금속들 중에서도 베릴륨(Be)과 같이 독성이 강한 소재를 제외하고는 우수한 부피당 에너지밀도를 가진다. 따라서, 미국이나 러시아 등에서는 고반응성을 요구하는 금속 분말로 대부분 알루미늄 분말 소재를 사용하고 있다. 고반응성 알루미늄 금속 분말은 디젤 엔진용 연소 효율 향상 첨가제 또는 수중 용접용 가열 소재 등으로 사용할 수 있으며, 고강도 경량 금속 부품의 원료 소재로 사용될 수 있다. 특히, 전자 부품용 전극 소재 등으로 활용이 검토되고 있다.
Aluminum (Al) materials have excellent energy density per unit volume, except for materials with high toxicity such as beryllium (Be) among various highly reactive metals. Therefore, in the United States and Russia, metal powder that requires high reactivity is mostly used as an aluminum powder material. The highly reactive aluminum metal powder can be used as a combustion improving additive for a diesel engine or as a heating material for underwater welding, and can be used as a raw material for high strength and lightweight metal parts. Particularly, application to electrode materials for electronic parts is being studied.

그러나, 종래에 사용되는 수십 ~ 수백 마이크로 크기의 알루미늄 분말 소재의 경우에는 표면에 형성되는 산화막이 매우 치밀하고 두꺼워 분말 소결시 소결능이 감소하여 치밀화되지 않는 경우가 발생한다. 반면, 수십 나노미터의 알루미늄 분말 소재의 경우에는 반응성이 뛰어나고 표면적이 넓어 소결능이 우수할 것으로 기대하였으나, 실제 표면에 존재하는 산화막의 양이 마이크로 분말에 비하여 크게 증가하기 때문에 소결 및 치밀화가 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생한다.However, in the case of conventional aluminum powder materials having a size of several tens to several hundreds of microns, the oxide film formed on the surface is very dense and thick, so that the sintering ability is reduced in the powder sintering, so that densification is not performed. On the other hand, in the case of aluminum nanoparticles of tens of nanometers, it was expected that sinterability would be excellent because of its excellent reactivity and surface area. However, since the amount of oxide film present on the surface is greatly increased compared to the micropowder, sintering and densification are performed properly It will happen.

이에 따라, 외부 분위기와 온도에 대한 반응속도가 빠르면서도 산화막의 형성을 최소화할 수 있는 소결 성능이 우수한 알루미늄 분말 소재의 개발이 요구되고 있다.
Accordingly, there is a demand for the development of an aluminum powder material excellent in sintering performance which can minimize the formation of an oxide film while having a fast reaction speed with an external atmosphere and temperature.

한편, 금속계 나노분말을 제조하는 기존의 기상합성 기술로는 불활성기체응축(Inert Gas Condensation, IGC), 화학기상 응축(Chemical Vapor Condensation, CVC), 금속염 분무건조(Metal Salt Spray-Drying) 등이 있다. Meanwhile, conventional gas phase synthesis techniques for producing metal nano powders include inert gas condensation (IGC), chemical vapor condensation (CVC), metal salt spray-drying, and the like .

이 중 불활성기체응축(IGC) 공정은 고순도의 극미세한 나노금속분말 제조가 가능하나, 큰 에너지를 필요로 하고 생산속도가 매우 낮아 공업적 응용에 한계가 있으며, 화학기상응축(CVC) 공정은 불활성기체응축(IGC) 공정에 비해 에너지 면이나 생산속도 면에서 다소 개선된 공정이나, 원료물질인 프리커셔(precursor)의 가격이 매우 비싸 경제적인 측면에서 불리하다. 그리고, 금속염 분무건조공정은 값싼 염을 원료로 사용하므로 경제적이지만 건조단계에서의 오염과 분말의 응집을 피할 수 없고, 유독성 부산물이 발생하므로 환경적인 측면에서 불리하다.Among these, the inert gas condensation (IGC) process can produce very fine nano-metal powders with high purity, but it requires a large energy and has a very low production rate, which limits the industrial application. The chemical vapor condensation (CVC) The process is somewhat improved in terms of energy and production speed compared with the gas condensation (IGC) process, but the price of the precursor, which is a raw material, is very expensive, which is disadvantageous in terms of economy. The metal salt spray drying process is economical because it uses an inexpensive salt as a raw material, but contamination at the drying stage and agglomeration of powder can not be avoided, and toxic by-products are generated, which is disadvantageous from the environmental viewpoint.

이러한 종래의 나노분말 제조방법의 문제점을 해결하고 균일한 나노분말을 보다 경제적으로 생산할 수 있는 기술이 등장하였는데, 전자파 플라즈마를 이용한 나노분말 제조기술이 바로 그것이다. 그 일례로 대한민국 공개특허 제2006-62582호에는 전자파 플라즈마를 이용하여 이산화티타늄 나노분말을 제조하는 방법에 개시되어 있다.
Techniques for solving the problems of the conventional method for producing nanopowder and for producing uniform nanopowder more economically have emerged, which is the technology of manufacturing nanopowder using electromagnetic plasma. For example, Korean Patent Publication No. 2006-62582 discloses a method for producing titanium dioxide nanopowder using electromagnetic plasma.

이에, 본 발명자들은 알루미늄 분말 소재에 대하여 연구하던 중, 나노 크기의 알루미늄 입자가 표면에 부착된 형태의 마이크로 크기의 알루미늄 입자를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 개발하였을 뿐만 아니라, 플라즈마를 이용하여 원하는 구조의 알루미늄 복합 분말을 연속적으로 제조할 수 있는 알루미늄 복합 분말을 제조하는 방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have developed an aluminum composite powder containing micro-sized aluminum particles in the form of nano-sized aluminum particles adhered to the surface of the aluminum powder, Aluminum composite powder capable of continuously producing an aluminum composite powder has been developed and the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 높은 비표면적을 가지면서 소결 특성이 우수한 알루미늄 복합 분말과 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide an aluminum composite powder having a high specific surface area and excellent sintering properties and a method for producing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및Micro-sized aluminum particles; And

상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 제공한다.
And nano-sized aluminum particles attached to the surfaces of the micro-sized aluminum particles.

또한, 본 발명은In addition,

플라즈마를 이용하여 알루미늄 원료 분말을 용융 및 증발시키는 단계(단계 1);Melting and evaporating the aluminum raw material powder using plasma (step 1);

상기 단계 1에서 용융된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자로 구상화(spherodizing)하고, 상기 단계 1에서 증발된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자로서 부착시키는 단계(단계 2); 및 The molten aluminum raw material powder is cooled and spherodized into micro-sized aluminum particles in step 1, and the aluminum raw material powder evaporated in step 1 is cooled to form nano-sized aluminum particles on the surface of the micro- (Step 2); And

상기 단계 2에서 형성된 분말 표면에 산화막을 형성하여 부동태화시키는 단계(단계 3);를 포함하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법을 제공한다.
(3) forming an oxide film on the surface of the powder formed in the step (2) and passivating the oxide film (step 3).

나아가, 본 발명은Further,

마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및Micro-sized aluminum particles; And

상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 포함하는 고반응성 소재를 제공한다.
And an aluminum composite powder including nano-sized aluminum particles attached to the surface of the micro-sized aluminum particles.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말은 기존의 마이크로 크기의 알루미늄 분말 소재와 비교하여 높은 비표면적을 가질 뿐만 아니라, 나노 입자의 높은 반응성으로 마이크로 입자 표면에서 액상을 빨리 형성함으로서 소결 성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 산소와의 반응성이 필요한 응용에서는 낮은 온도에서 빠른 산화반응이 가능하기 때문에 기존 단일 마이크로 크기의 알루미늄 분말에 비하여 우수한 특성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법은 플라즈마를 이용하여 원하는 구조의 알루미늄 복합 분말을 연속적으로 제조할 수 있다.
The aluminum composite powder according to the present invention not only has a high specific surface area as compared with conventional micro-sized aluminum powder materials, but also has a high reactivity of nanoparticles and can form a liquid phase on the surface of microparticles, thereby improving the sintering performance. Especially, in applications requiring reactivity with oxygen, since the oxidation reaction can be performed at a low temperature, excellent characteristics can be obtained compared with the conventional single micro-sized aluminum powder. In addition, in the method of producing an aluminum composite powder according to the present invention, aluminum composite powder having a desired structure can be continuously produced using plasma.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 모식도이고;
도 2는 알루미늄 원료 분말을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고;
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3에서 제조된 알루미늄 복합 분말을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 알루미늄 복합 분말을 초음파 처리하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자를 떼어내고 따로 투과 전자 현미경(TEM)으로 관찰한 사진이고;
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 알루미늄 복합 분말을 투과 전자 현미경(TEM)으로 관찰한 사진이고;
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 알루미늄 분말의 열중량분석(TGA) 그래프이다.1 is a schematic view of an aluminum composite powder according to the present invention;
2 is a photograph of the aluminum raw material powder observed with a scanning electron microscope (SEM);
3 is a photograph of the aluminum composite powder prepared in Examples 1 to 3 according to the present invention, observed with a scanning electron microscope (SEM);
FIG. 4 is a photograph of an aluminum composite powder prepared in Example 1 according to the present invention by sonication to remove nano-sized aluminum particles adhering to the surface of micro-sized aluminum particles, and observing them separately with a transmission electron microscope (TEM);
5 is a photograph of the aluminum composite powder prepared in Example 1 according to the present invention observed by a transmission electron microscope (TEM);
6 is a thermogravimetric analysis (TGA) graph of the aluminum powder prepared in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention.

본 발명은The present invention

마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및Micro-sized aluminum particles; And

상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 제공한다.
And nano-sized aluminum particles attached to the surfaces of the micro-sized aluminum particles.

이때, 도 1의 도면을 통해 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말을 모식도로 나타내었으며,The aluminum composite powder according to the present invention is schematically shown in FIG. 1,

이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the aluminum composite powder according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말(100)은 마이크로 크기의 알루미늄 입자(10); 및 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The aluminum composite powder (100) according to the present invention comprises micro-sized aluminum particles (10); And nano-sized aluminum particles 20 adhered to the surfaces of the micro-sized aluminum particles.

종래의 마이크로 크기의 알루미늄 분말 소재의 경우 치밀한 산화막에 의하여 전극 소재 등으로 사용하기 위하여 소결할 경우 물질이동이 어려워 소결 성능이 크게 낮아지는 문제가 발생하며 특히 수중 접합 소재의 경우 주어진 환경에서 빠른 산소와의 반응속도가 요구되지만 치밀한 산화막에 의하여 반응속도가 제한되는 문제가 발생한다.In the case of conventional micro-sized aluminum powder materials, when the sintered material is sintered for use as an electrode material by a dense oxide film, there is a problem that sintering performance is significantly lowered. Particularly in the case of an underwater bonded material, The reaction rate is limited by the dense oxide film.

이에, 본 발명에서는 마이크로 크기의 알루미늄 입자(10) 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자(20)를 부착시킨 알루미늄 복합 분말(100)을 제공하며, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말은 마이크로 분말과 나노 분말의 장점을 모두 구현하면서 단점을 보완한 소재이다. 즉, 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 낮은 반응성을 고비표면적의 나노 크기의 알루미늄 입자로 해결을 할 수 있으며, 반대로 나노 크기의 입자만 사용될 경우 마이크로 크기의 알루미늄 입자에 비하여 상대적으로 산화막의 양이 너무 크기 때문에 실제 소결되는 알루미늄의 양이 줄어드는 단점이 발생하는데, 나노 크기의 입자의 우선적인 반응에 의하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자가 반응하도록 함으로서 최종 소결품의 양은 마이크로 크기의 알루미늄 입자가 결정을 하고 낮은 소결 반응 온도 등은 나노 크기의 알루미늄 입자가 담당함으로써 우수한 소결능을 확보할 수 있다.
Accordingly, the present invention provides an aluminum composite powder 100 having nano-sized aluminum particles 20 adhered to the surface of micro-sized aluminum particles 10, and the aluminum composite powder according to the present invention is characterized in that micro- It is a material that complements the disadvantages while implementing all the advantages. In other words, the low reactivity of micro-sized aluminum particles can be solved by high-surface area nano-sized aluminum particles. On the other hand, when only nano-sized particles are used, the amount of oxide film is relatively large compared to micro- The amount of aluminum that is actually sintered is reduced. By reacting the micro-sized aluminum particles by the preferential reaction of the nano-sized particles, the amount of the final sintered product is determined by the micro-sized aluminum particles, The nano-sized aluminum particles are responsible for ensuring excellent sintering ability.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말(100)에 있어서, 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자(10)의 직경은 1 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하며, 5 ㎛ 내지 200 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 만약, 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 직경이 1 ㎛ 미만일 경우에는 서로 응집되어 개별적인 분말의 물성보다는 응집된 알루미늄 분말의 물성이 구현되는 문제가 있으며, 500 ㎛를 초과하는 경우에는 분말의 크기가 조대하여 비표면적이 낮아지고 형성되는 산화물이 치밀해지기 때문에 반응성이 크게 낮아지는 문제가 있다.
In the aluminum composite powder 100 according to the present invention, the micro-sized aluminum particles 10 preferably have a diameter of 1 to 500 탆, more preferably 5 to 200 탆. If the diameter of the micro-sized aluminum particles is less than 1 탆, there is a problem in that the physical properties of the coagulated aluminum powder are realized rather than the physical properties of the individual powders. In case of more than 500 탆, The specific surface area is lowered and the formed oxide becomes dense, so that the reactivity is significantly lowered.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말(100)에 있어서, 상기 나노 크기의 알루미늄 입자(20)의 직경은 10 nm 내지 500 nm인 것이 바람직하며, 50 nm 내지 200 nm 것이 더욱 바람직하다. 만약, 상기 나노 크기의 알루미늄 입자의 직경이 10 nm 미만일 경우에는 자연적으로 형성되는 산화막의 두께가 일반적으로 4 nm 내지 5 nm에 달하기 때문에 10 nm 급의 직경을 가진 입자의 경우 내부에 알루미늄의 양이 극도록 줄어드는 문제가 있으며, 500 nm를 초과하는 경우에는 나노 입자로서 기대할 수 있는 비표면적 극대화에 의한 고반응성 효과 또는 저융점 효과 등을 확보하기 어려운 문제가 있다.
In the aluminum composite powder 100 according to the present invention, the diameter of the nano-sized aluminum particles 20 is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 200 nm. If the diameter of the nano-sized aluminum particles is less than 10 nm, the thickness of the naturally formed oxide layer generally reaches 4 nm to 5 nm. Therefore, in the case of particles having a diameter of 10 nm, There is a problem that it is extremely difficult to secure a high reactivity effect or a low melting point effect due to maximization of the specific surface area which can be expected as nanoparticles when the thickness exceeds 500 nm.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말(100)에 있어서, 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자(10) 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자(10)는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면적에 대하여 0.1 % 내지 100 %의 표면적을 차지할 수 있으며, 바람직하게는 50 % 내지 100 %의 표면적을 차지할 수 있다.
In the aluminum composite powder 100 according to the present invention, the nano-sized aluminum particles 10 attached to the surfaces of the micro-sized aluminum particles 10 have a surface area of 0.1% to 100% , And preferably occupies a surface area of 50% to 100%.

또한, 본 발명은In addition,

플라즈마를 이용하여 알루미늄 원료 분말을 용융 및 증발시키는 단계(단계 1);Melting and evaporating the aluminum raw material powder using plasma (step 1);

상기 단계 1에서 용융된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자로 구상화(spherodizing)하고, 상기 단계 1에서 증발된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자로서 부착시키는 단계(단계 2); 및 The molten aluminum raw material powder is cooled and spherodized into micro-sized aluminum particles in step 1, and the aluminum raw material powder evaporated in step 1 is cooled to form nano-sized aluminum particles on the surface of the micro- (Step 2); And

상기 단계 2에서 형성된 분말 표면에 산화막을 형성하여 부동태화시키는 단계(단계 3);를 포함하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법을 제공한다.
(3) forming an oxide film on the surface of the powder formed in the step (2) and passivating the oxide film (step 3).

이하, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for producing the aluminum composite powder according to the present invention will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법에 있어서, 단계 1은 플라즈마를 이용하여 알루미늄 원료 분말을 용융 및 증발시키는 단계이다.
First, in the method for producing an aluminum composite powder according to the present invention, step 1 is a step of melting and evaporating an aluminum raw material powder using plasma.

구체적으로, 상기 단계 1은 플라즈마가 형성된 공간에 캐리어 가스로 비활성 가스를 사용하여 알루미늄 원료 분말을 분사시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 플라즈마는 전자파 플라즈마일 수 있으며, 전자파 플라즈마를 사용하여 알루미늄 원료 분말을 마이크로 크기의 알루미늄 입자 및 나노 크기의 알루미늄 입자를 형성할 수 있다.
Specifically, step 1 may be performed by spraying an aluminum raw material powder with an inert gas as a carrier gas in a space in which the plasma is formed. At this time, the plasma may be an electromagnetic wave plasma, and micro-sized aluminum particles and nano-sized aluminum particles may be formed by using aluminum plasma powder.

또한, 상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 및 헬륨(He) 가스 등일 수 있으나, 캐리어 가스로 사용될 수 있는 비활성 가스이면 이에 제한되지 않고 사용할 수 있다.
The inert gas may be an argon (Ar) gas, a nitrogen (N 2 ) gas, a helium (He) gas or the like, but may be an inert gas usable as a carrier gas.

또한, 상기 알루미늄 원료 분말을 분사하는 중공형 탐침의 위치는 플라즈마 리액터의 플라즈마 발생 초입부 또는 플라즈마 리액터의 플라즈마 중간부 또는 말단부일 수 있다.
In addition, the position of the hollow probe for spraying the aluminum raw material powder may be the plasma generation initiation part of the plasma reactor or the plasma intermediate part or the end part of the plasma reactor.

이때, 상기 단계 1에서 플라즈마를 발생시키기 위한 파워는 5 kW 내지 30 kW인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 1에서 플라즈마를 발생시키기 위한 파워가 5 kW 미만일 경우에는 플라즈마 형성이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 부족한 파워로 알루미늄 원료 분말을 증발시킬 수 없는 문제가 있고, 30 kW를 초과하는 경우에는 과도한 파워로 인해 나노 입자가 과도하게 형성되거나 원하는 양만큼 제조하는 제어기술 확보에 문제가 발생하며 결국 경제성에도 영향을 미치는 문제가 있다.
In this case, the power for generating plasma in step 1 is preferably 5 kW to 30 kW. If the power for generating plasma in step 1 is less than 5 kW, the plasma may not be properly formed and the aluminum raw material powder can not be evaporated due to insufficient power. If the power exceeds 30 kW There is a problem that excessive power causes excessive formation of nanoparticles or difficulty in obtaining a control technique for manufacturing a desired amount of nanoparticles, which in turn affects economics.

다음으로, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 용융된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자로 구상화(spherodizing)하고, 상기 단계 1에서 증발된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자로서 부착시키는 단계이다.
Next, in the process for producing an aluminum composite powder according to the present invention, step 2 is a step of cooling the molten aluminum raw material powder in step 1 to spherodize the aluminum raw material powder into micro-sized aluminum particles, And cooling the raw material powder to adhere to the surface of the micro-sized aluminum particles as nano-sized aluminum particles.

구체적으로, 상기 단계 1에서 용융 및 증발된 알루미늄 원료 분말이 분사되고, 이를 통해 불규칙한 형태의 용융된 알루미늄 원료 분말을 구상화 (Spherodizing)하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자를 형성시키고, 증발된 알루미늄 원료 분말들이 상기에서 형성된 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 재핵생성 및 성장하여 원하는 구조의 복합 분말을 제조할 수 있다.
Specifically, in step 1, the aluminum raw material powder melted and evaporated is injected, thereby forming irregularly shaped molten aluminum raw material powders to form micro-sized aluminum particles, And the composite powder having a desired structure can be produced.

이때, 상기 단계 2에서 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 직경은 1 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하며, 5 ㎛ 내지 200 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 만약, 상기 단계 2에서 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 직경이 1 ㎛ 미만일 경우에는 서로 응집되어 개별적인 분말의 물성보다는 응집된 알루미늄 분말의 물성이 구현되는 문제가 있으며, 500 ㎛를 초과하는 경우에는 분말의 크기가 조대하여 비표면적이 낮아지고 형성되는 산화물이 치밀해지기 때문에 반응성이 크게 낮아지는 문제가 있다.
At this time, the diameter of the micro-sized aluminum particles in the step 2 is preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 5 μm to 200 μm. If the diameter of the micro-sized aluminum particles is less than 1 mu m, the coagulated aluminum powder is more likely to be aggregated than the physical properties of the individual powders. If the diameter of the micro-sized aluminum particles is more than 500 mu m, There is a problem that the specific surface area is lowered and the reactivity is significantly lowered because the formed oxide becomes dense.

또한, 상기 단계 2에서 나노 크기의 알루미늄 입자의 직경은 10 nm 내지 500 nm인 것이 바람직하며, 50 nm 내지 200 nm 것이 더욱 바람직하다. 만약, 상기 단계 2에서 나노 크기의 알루미늄 입자의 직경이 10 nm 미만일 경우에는 자연적으로 형성되는 산화막의 두께가 일반적으로 4 nm 내지 5 nm에 달하기 때문에 10 nm 급의 직경을 가진 입자의 경우 내부에 알루미늄의 양이 극도록 줄어드는 문제가 있으며, 500 nm를 초과하는 경우에는 나노 입자로서 기대할 수 있는 비표면적 극대화에 의한 고반응성 효과 또는 저융점 효과 등을 확보하기 어려운 문제가 있다.
In addition, in step 2, the diameter of the nano-sized aluminum particles is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 200 nm. If the diameter of the nano-sized aluminum particles is less than 10 nm in the step 2, the thickness of the naturally formed oxide film is generally in the range of 4 nm to 5 nm. Therefore, in the case of the particles having a diameter of 10 nm, There is a problem that the amount of aluminum is extremely reduced. When it exceeds 500 nm, there is a problem that it is difficult to secure a high reactivity effect or a low melting point effect by maximizing the specific surface area which can be expected as nanoparticles.

나아가, 상기 단계 2에서 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면적에 대하여 0.1 % 내지 100 %의 표면적을 차지할 수 있으며, 바람직하게는 50 % 내지 100 %의 표면적을 차지할 수 있다.
Furthermore, in step 2, the nano-sized aluminum particles attached to the surface of the micro-sized aluminum particles may occupy a surface area of 0.1% to 100% with respect to the micro-sized aluminum particle surface area, preferably 50% to 100% It can occupy a surface area.

다음으로, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 분말 표면에 산화막을 형성하여 부동태화시키는 단계이다.Next, in the method for producing an aluminum composite powder according to the present invention, Step 3 is a step of forming an oxide film on the surface of the powder formed in Step 2 and passivating it.

제조된 알루미늄 복합 분말은 안전한 취급을 위해 상기 단계 3에서는 알루미늄 복합 분말 표면에 일부 산화막을 형성하여 부동태화 처리를 수행한다.
For the safe handling of the aluminum composite powder, passivation treatment is performed by forming a partial oxide film on the surface of the aluminum composite powder in the step 3.

구체적으로, 상기 단계 3의 부동태화는 부동태화 처리가스로서, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)의 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 단계 3의 부동태화는 부동태화 처리가스를 20 분 내지 40 분 동안 주입하는 방법으로 수행되는 것이 바람직하다.
Specifically, the passivation in the step 3 is preferably a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) as the passivation treatment gas, and the passivation in the step 3 is carried out for 20 minutes To 40 minutes.

또한, 상기 단계 3을 수행하고난 후, 제조된 알루미늄 복합 분말을 콜렉터에서 수집하는 단계(단계 4);를 더 포함할 수 있다. 상기 단계 1 내지 3을 거쳐 제조된 알루미늄 복합 분말을 최종적으로 수집하기 위해 콜렉터를 통해 수집할 수 있다.
Further, the method may further include a step (step 4) of collecting the aluminum composite powder produced in the collector after the step 3 is performed. The aluminum composite powder produced through the above steps 1 to 3 may be collected through a collector for final collection.

나아가, 본 발명은Further,

마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및Micro-sized aluminum particles; And

상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 포함하는 고반응성 소재를 제공한다.
And an aluminum composite powder including nano-sized aluminum particles attached to the surface of the micro-sized aluminum particles.

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말을 포함하는 고반응성 소재는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 및 나노 크기의 알루미늄 입자가 복합된 복합 분말을 포함함으로써, 기존의 마이크로 크기의 알루미늄 분말을 포함하는 소재와 비교하여 높은 비표면적을 가진다. 또한, 나노 입자의 높은 반응성으로 마이크로 입자 표면에서 액상을 빨리 형성함으로서 소결 성능을 향상시킬 수 있어 높은 반응성을 확보할 수 있다. 특히, 산소와의 반응성이 필요한 응용에서는 낮은 온도에서 빠른 산화반응이 가능하기 때문에 기존 단일 마이크로 크기의 알루미늄 분말을 포함하는 소재에 비하여 높은 반응성을 확보할 수 있다.
The highly reactive material including the aluminum composite powder according to the present invention includes the composite powder in which micro-sized aluminum particles and nano-sized aluminum particles are combined, Surface area. Also, since the nanoparticles have high reactivity, they can form a liquid phase on the surface of the microparticles, thereby improving the sintering performance and securing high reactivity. Especially, in applications requiring reactivity with oxygen, since it is possible to perform a rapid oxidation reaction at a low temperature, high reactivity can be secured compared to a material containing a single micro-sized aluminum powder.

본 발명에 따른 상기 고반응성 소재는 일례로써, 자동차용 경량 부품 소재 또는 수중용접용 가열 소재의 용도로 사용될 수 있다.
The highly reactive material according to the present invention can be used, for example, as a lightweight component for automobiles or a heating material for underwater welding.

이하, 하기 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
It should be noted, however, that the following examples and experimental examples are illustrative of the present invention, but the scope of the invention is not limited by the examples and the experimental examples.

<실시예 1> 알루미늄 복합 분말의 제조 1Example 1 Production of aluminum composite powder 1

단계 1: 알루미늄 원료 분말(크기: 100 ㎛)을 RF 플라즈마 장비(캐나다 TEKNA 30 kW)에 플라즈마 리액터에 장입하고 플라즈마 챔버 내에 분사시켜 순간적으로 알루미늄 원료 분말의 표면을 용융 및 증발시켰다.Step 1: An aluminum raw material powder (size: 100 mu m) was charged into a plasma reactor in an RF plasma apparatus (TEKNA 30 kW, Canada) and sprayed into a plasma chamber to melt and evaporate the surface of the aluminum raw material powder instantaneously.

이때, 플라즈마 챔버 내로 분사시키기 위한 캐리어 가스로는 아르곤 가스를 사용하였으며, 플라즈마를 발생시키기 위한 파워는 28 kW이고, 알루미늄 원료 분말의 공급 속도는 분당 2 g이며 10 분 동안 공급하였다.
At this time, argon gas was used as a carrier gas for spraying into the plasma chamber, the power for generating plasma was 28 kW, and the feed rate of the aluminum raw material powder was 2 g per minute and supplied for 10 minutes.

단계 2: 상기 단계 1을 수행하고난 후, 용융된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자로 구상화되고, 증발된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자로서 부착되어 알루미늄 복합 분말이 형성되었다.
Step 2: After performing Step 1, the molten aluminum raw material powder is cooled to be sphericalized into micro-sized aluminum particles, and the evaporated aluminum raw material powder is cooled to form nano-sized aluminum particles To form an aluminum composite powder.

단계 3: 상기 단계 2에서 형성된 알루미늄 복합 분말을 안전하게 취급하기 위해 아르곤과 산소의 혼합가스(아르곤 95%, 산소 5%)를 약 30 분간 흘려주어 부동태화시켜 알루미늄 복합 분말을 제조하였다.
Step 3: In order to treat the aluminum composite powder formed in Step 2 safely, a mixed gas of argon and oxygen (95% of argon, 5% of oxygen) was poured for about 30 minutes to passivate to prepare aluminum composite powder.

<실시예 2> 알루미늄 복합 분말의 제조 2Example 2: Production of aluminum composite powder 2

상기 실시예 1의 단계 1에서 알루미늄 원료 분말의 공급 속도를 분당 5 g으로 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 알루미늄 복합 분말을 제조하였다.
An aluminum composite powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the feed rate of the aluminum raw material powder was changed to 5 g per minute in the step 1 of Example 1 above.

<실시예 3> 알루미늄 복합 분말의 제조 3&Lt; Example 3 > Preparation of aluminum composite powder 3

상기 실시예 1의 단계 1에서 알루미늄 원료 분말의 공급 속도를 분당 10 g으로 수행한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 알루미늄 복합 분말을 제조하였다.
An aluminum composite powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the feed rate of the aluminum raw material powder was changed to 10 g per minute in the step 1 of Example 1.

<실시예 4> 알루미늄 복합 분말의 제조 4Example 4 Production of aluminum composite powder 4

상기 실시예 2의 단계 1에서 사용된 알루미늄 원료 분말의 크기가 150 ㎛인 것을 제외하고 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 알루미늄 복합 분말을 제조하였다.
An aluminum composite powder was produced in the same manner as in Example 2 except that the aluminum raw material powder used in the step 1 of Example 2 was 150 mu m.

<실시예 5> 알루미늄 복합 분말의 제조 5Example 5: Production of aluminum composite powder 5

상기 실시예 3의 단계 1에서 사용된 알루미늄 원료 분말의 크기가 40 ㎛인 것을 제외하고 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 알루미늄 복합 분말을 제조하였다.
An aluminum composite powder was prepared in the same manner as in Example 3 except that the aluminum raw material powder used in the step 1 of Example 3 had a size of 40 탆.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

알루미늄 원료 분말(크기 : 40 ~ 150 ㎛)을 사용하고, 가스 아토마이저 공정(gas atomizing processs)을 이용하여 제조하였다. 순수한 알루미늄 원료 분말을 용융시킨 후, 고압의 가스로 용융된 알루미늄을 불어 마이크로 크기의 알루미늄 분말을 제조하였다.
Aluminum raw material powders (size: 40 to 150 mu m) were used and were produced using gas atomizing processes. After pure aluminum raw material powder was melted, molten aluminum was blown with a high pressure gas to prepare micro size aluminum powder.

<실험예 1> 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경 분석<Experimental Example 1> Scanning electron microscope and transmission electron microscope analysis

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 형상을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 알루미늄 복합 분말 및 알루미늄 원료 분말을 주사 전자 현미경(SEM) 및 투과 전자 현미경(TEM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 1 내지 5에 나타내었다.
In order to confirm the shape of the aluminum composite powder according to the present invention, the aluminum composite powder and the aluminum raw material powder prepared in Examples 1 to 3 were observed with a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM) Are shown in Figs. 1 to 5.

도 1에 나타낸 바와 같이, 알루미늄 원료 분말은 100 ㎛ 크기의 불균일한 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 1, it was confirmed that the aluminum raw material powder exhibited a non-uniform shape with a size of 100 mu m.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말인 실시예 1 내지 3의 경우에는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1의 경우, 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자가 매우 많은 양이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2, it was confirmed that nano-sized aluminum particles were formed on the surface of micro-sized aluminum particles in Examples 1 to 3 which are aluminum composite powders according to the present invention. Particularly, in Example 1, it was confirmed that a very large amount of nano-sized aluminum particles was formed on the surface of micro-sized aluminum particles.

또한, 실시예 1에서 제조된 알루미늄 복합 분말을 초음파 처리하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자를 떼어내고 투과 전자 현미경으로 분석한 도 4를 살펴보면, 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자의 대략적인 크기를 확인할 수 있으며, 그 크기는 평균입도 약 200 nm인 것을 확인할 수 있었다.
The aluminum composite powder prepared in Example 1 was subjected to ultrasonic treatment to remove nano-sized aluminum particles attached to the surfaces of micro-sized aluminum particles and analyzed by a transmission electron microscope. Referring to FIG. 4, The approximate size of the attached nano-sized aluminum particles can be confirmed, and it was confirmed that the average particle size was about 200 nm.

나아가, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 알루미늄 복합 분말은 3 내지 5 nm 두께의 산화물 층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
Further, as shown in FIG. 5, it was confirmed that the aluminum composite powder prepared in Example 1 had an oxide layer having a thickness of 3 to 5 nm.

<실험예 2> 비표면적 분석<Experimental Example 2> Specific surface area analysis

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 비표면적을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 알루미늄 복합 분말 및 알루미늄 원료 분말의 비표면적(Brunauer-Emmett-Teller, BET)을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
In order to confirm the specific surface area of the aluminum composite powder according to the present invention, the specific surface area (Brunauer-Emmett-Teller, BET) of the aluminum composite powder and the aluminum raw material powder prepared in Examples 1 to 3 was analyzed, The results are shown in Table 1 below.

알루미늄 원료
분말의 입도(㎛)Aluminum raw material
Particle Size (㎛) of Powder 공급 속도
(g/분)Feed rate
(g / min) 분말 비표면적 (g/m2)Powder specific surface area (g / m 2 ) 실시예 1Example 1 100100 22 1.5011.501 실시예 2Example 2 100100 55 0.900.90 실시예 3Example 3 100100 1010 0.280±0.050.280 ± 0.05 실시예 4Example 4 150150 55 0.780.78 실시예 5Example 5 4040 1010 0.39±0.10.39 ± 0.1 비교예 1Comparative Example 1 40~15040 to 150 -- 0.2380.238

도 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 알루미늄 복합 분말의 경우 약 1.501 m2/g의 비표면적을 나타내어 가장 높은 수치를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 실시예 2의 경우에는 0.9 m2/g을 나타내었다. 또한, 실시예 3의 알루미늄 복합 분말의 경우에는 0.280 m2/g을 나타내었으며, 실시예 4의 알루미늄 복합 분말의 경우에는 0.39 m2/g을 나타내었다.As shown in FIG. 6, the aluminum composite powder of Example 1 had a specific surface area of about 1.501 m 2 / g, which was the highest, and 0.9 m 2 / g in Example 2 . The aluminum composite powder of Example 3 exhibited 0.280 m 2 / g, while the aluminum composite powder of Example 4 exhibited 0.39 m 2 / g.

초기 분말 입도가 작아짐에 따라 분말 비표면적은 다소 증가하며 이는 나노입자의 형성량이 증가되고, 동시에 초기 분말의 입도가 감소되었기 때문이다. 알루미늄 원료 분말의 공급 속도가 10 g/분일 때에 알루미늄 원료 분말 입도가 100 ㎛에서 40 ㎛으로 감소됨에 따라 분말 비표면적이 다소 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 나노 입자의 형성량에 따른 비표면적 제어를 위해서는 초기 알루미늄 분말의 입도 및 분말의 공급 속도가 중요한 변수임을 확인할 수 있으며 플라즈마 파워의 강도 또한 중요한 변수가 될 수 있다.As the initial powder particle size decreases, the powder specific surface area increases somewhat, because the amount of nanoparticles formed increases and at the same time the particle size of the initial powder decreases. It was confirmed that when the feeding rate of the aluminum raw material powder was 10 g / min, the aluminum raw material powder was reduced from 100 탆 to 40 탆 and the powder specific surface area was slightly increased. Therefore, it can be confirmed that the particle size of the initial aluminum powder and the feed rate of the powder are important parameters for controlling the specific surface area according to the formation amount of the nanoparticles, and the intensity of the plasma power can also be an important parameter.

한편, 알루미늄 원료 분말의 비표면적은 0.238 m2/g으로 낮은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
On the other hand, the specific surface area of the aluminum raw material powder was found to be as low as 0.238 m 2 / g.

이와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말은 최대 7 배 가량 높은 비표면적을 가짐으로써, 알루미늄 복합 분말이 산소와 결합할 수 있는 면적을 제공함에 있어서, 반응성이 크게 향상될 것을 알 수 있다.
As described above, the aluminum composite powder according to the present invention has a specific surface area up to 7 times higher than that of the aluminum composite powder, so that the reactivity is greatly improved in providing the area where the aluminum composite powder can bond with oxygen.

<실험예 3> 열중량 분석&Lt; Experimental Example 3 >

본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 온도에 따른 반응을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 알루미늄 복합 분말을 사용하여 열중량 분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 0 K에서 1450 K까지 분당 10 K의 승온 속도로 공기 중에서 분석하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
In order to confirm the reaction of the aluminum composite powder according to the present invention with temperature, a thermogravimetric analysis (TGA) was carried out from 0 K to 1450 K using the aluminum composite powder prepared in Example 1 and Comparative Example 1 And analyzed in air at a heating rate of 10 K / min. The results are shown in Fig.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자가 부착된 알루미늄 복합 분말인 실시예 1의 경우에는 중량 증가율이 종래 마이크로 크기의 알루미늄 입자인 비교예 1에 비해 같은 온도에서 더욱 빨리 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말의 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자가 더 빠른 산화반응을 보이기 때문이다.
As shown in Fig. 7, in the case of Example 1, which is an aluminum composite powder having nano-sized aluminum particles adhered to the surface of micro-sized aluminum particles according to the present invention, It was found that the reaction proceeded faster at the same temperature. This is because the nano-sized aluminum particles show a faster oxidation reaction on the surface of the aluminum composite powder according to the present invention.

이를 통해 본 발명에 따른 알루미늄 복합 분말은 기존의 마이크로 크기의 알루미늄 분말 소재와 비교하여 높은 비표면적을 가질 뿐만 아니라, 나노 입자의 높은 반응성으로 마이크로 입자 표면에서 액상을 빨리 형성함으로서 소결 성능을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 산소와의 반응성이 필요한 응용에서는 낮은 온도에서 빠른 산화반응이 가능하기 때문에 기존 단일 마이크로 크기의 알루미늄 분말에 비하여 우수한 특성을 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다.As a result, the aluminum composite powder according to the present invention has a high specific surface area as compared with the conventional micro-sized aluminum powder material, and can form a liquid phase on the microparticle surface with high reactivity of the nanoparticles, . Especially, in the application requiring reactivity with oxygen, since it is possible to perform a rapid oxidation reaction at a low temperature, it can be confirmed that excellent characteristics can be obtained compared with the conventional single micro-sized aluminum powder.

Claims (16)

마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및
상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말.
Micro-sized aluminum particles; And
And aluminum particles nano-sized attached to the surface of the micro-sized aluminum particles.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 직경은 1 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the micro-sized aluminum particles have a diameter of 1 to 500 탆.
제1항에 있어서,
상기 나노 크기의 알루미늄 입자의 직경은 10 nm 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the nano-sized aluminum particles have a diameter of 10 nm to 500 nm.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면적에 대하여 0.1 % 내지 100 %의 표면적을 차지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말.
The method according to claim 1,
Wherein the nano-sized aluminum particles attached to the surface of the micro-sized aluminum particles occupy a surface area of 0.1% to 100% with respect to the surface area of the micro-sized aluminum particles.
플라즈마를 이용하여 알루미늄 원료 분말을 용융 및 증발시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 용융된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 마이크로 크기의 알루미늄 입자로 구상화(spherodizing)하고, 상기 단계 1에서 증발된 알루미늄 원료 분말을 냉각하여 상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 나노 크기의 알루미늄 입자로서 부착시키는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 형성된 분말 표면에 산화막을 형성하여 부동태화시키는 단계(단계 3);를 포함하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
Melting and evaporating the aluminum raw material powder using plasma (step 1);
The molten aluminum raw material powder is cooled and spherodized into micro-sized aluminum particles in step 1, and the aluminum raw material powder evaporated in step 1 is cooled to form nano-sized aluminum particles on the surface of the micro- (Step 2); And
(3) forming an oxide film on the surface of the powder formed in the step (2) and passivating the oxide film (step 3).
제5항에 있어서,
상기 단계 1은 플라즈마가 형성된 공간에 캐리어 가스로 비활성 가스를 사용하여 알루미늄 원료 분말을 분사시키는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step (1) is carried out by spraying an aluminum raw material powder with an inert gas as a carrier gas in a space in which the plasma is formed.
제6항에 있어서,
상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 및 헬륨(He) 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the inert gas is at least one selected from the group consisting of argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas and helium (He) gas.
제5항에 있어서,
상기 단계 1에서 플라즈마를 발생시키기 위한 파워는 5 kW 내지 30 kW인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the power for generating plasma in step 1 is 5 kW to 30 kW.
제5항에 있어서,
상기 단계 2에서 마이크로 크기의 알루미늄 입자의 직경은 1 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the micro-sized aluminum particles have a diameter in the range of 1 탆 to 500 탆 in the step 2).
제5항에 있어서,
상기 단계 2에서 나노 크기의 알루미늄 입자의 직경은 10 nm 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the diameter of the nano-sized aluminum particles in step 2 is 10 nm to 500 nm.
제5항에 있어서,
상기 단계 2에서 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자는 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면적에 대하여 0.1 % 내지 100 %의 표면적을 차지하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the nano-sized aluminum particles attached to the surfaces of the micro-sized aluminum particles in the step 2 occupy 0.1 to 100% of the surface area of the micro-sized aluminum particles.
제5항에 있어서,
상기 단계 3의 부동태화는 부동태화 처리가스로서, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)의 혼합가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the passivation in the step (3) uses a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) as the passivation process gas.
제5항에 있어서,
상기 단계 3의 부동태화는 부동태화 처리가스를 20 분 내지 40 분 동안 주입하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the passivation of step 3 is performed by injecting the passivating process gas for 20 minutes to 40 minutes.
제5항에 있어서,
상기 단계 3을 수행하고난 후, 제조된 알루미늄 복합 분말을 콜렉터에서 수집하는 단계(단계 4);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합 분말의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Further comprising a step (4) of collecting the aluminum composite powder prepared in the step (3) after the step (3).
마이크로 크기의 알루미늄 입자; 및
상기 마이크로 크기의 알루미늄 입자 표면에 부착된 나노 크기의 알루미늄 입자;를 포함하는 알루미늄 복합 분말을 포함하는 고반응성 소재.
Micro-sized aluminum particles; And
And a nano-sized aluminum particle attached to the surface of the micro-sized aluminum particles.
제15항에 있어서,
상기 고반응성 소재는 자동차용 경량 부품 소재 또는 수중용접용 가열 소재의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 고반응성 소재.16. The method of claim 15,
Wherein the highly reactive material is used for a lightweight component for an automobile or a heating material for underwater welding.
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