KR20190088003A

KR20190088003A - 합금금속분말의 미립화장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20190088003A
Application number: KR1020187028729A
Authority: KR
Inventors: 유린 정; 지에 완; 푸중 우; 시난 황; 샤오화 쉬; 아이링 차이
Original assignee: 미아솔 이퀴프먼트 인터그레이션(푸지옌) 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-25
Also published as: EP3459658A1; BR112018014927A2; CN107377983A; JP2019527290A; WO2019024419A1; EP3459658A4; CA3010486A1; US20210197265A1

Abstract

본 출원은 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치를 제공하고, 상기 미립화장치는 미립화실이 구비되는 본체를 포함하고, 상기 미립화실에는 합금금속액체가 인입되는 입구와; 미립화실의 미립화구역으로 인입된 상기 합금금속액체로 미립화매개와 동력인 고압 불활성 기체를 제공하여 상기 합금금속이 미립화되도록 하는 고압 불활성 기체 관로 시스템; 및 상기 미립화구역으로 산소를 함유한 기체를 수송하여 미립화된후 얻어낸 합금금속분말의 표면을 둔화시키는 산소를 함유한 기체관로시스템; 을 포함한다. 본 출원은 합금금속분말의 제조방법을 제공한다.

Description

합금금속분말의 미립화장치 및 제조방법

본 출원은 미립화장치에 관한 것이나 이에 한정하지 않고, 특히 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치에 관한 것이다.

현재 태양 에너지 분야에서 응용되는 합금 분말의 제조는 주로 기체 미립화 분말제조장치에 의해 제조되고, 기체 미립화 분말제조장치는 주로 각종 금속분말을 제조한다. 태양 에너지 분야에서 응용되는 합금 분말 중 각 금속성분의 용점의 차이가 매우 크기 때문에, 예를 들면, 구리 인듐 갈륨 합금에서, 인듐의 용점은 156.6℃이고, 갈륨의 용점은 29.8℃이고, 구리의 용점은 1083.4℃이므로, 구리 인듐 갈륨 합금 분말의 합금상 중에는 인듐-기 합금 상과 구리 갈륨 금속 간의 화합물이 존재하고, 인듐기합금의 용점이 비교적 낮고 구리 인듐 갈륨 합금의 고체-액체 공존온도범위가 비교적 크므로（고체-액체 공존온도범위가 250~600℃에 도달）, 현재의 기체 미립화 분말제조장치에 의해 제조된 합금 분말에는 엄중한 결집과 접착 현상이 존재하고, 합금 분말의 입자 표면에는 대량의 작은 위성 볼이 접착되어 있다. 이는 합금 분말의 생산율을 저하시킬 뿐만 아니라, 합금 분말의 유동성을 나쁘게 하여 합금 분말의 후속의 사용에 영향을 줄 수 있고, 예를 들면 목표재료에 대하여 스프레이 할 때, 합금 분말의 수송에 의해 분말 수송 시스템의 막힘이 자주 발생되고, 분말의 수송이 균일하지 않는 등 상황이 발생되고, 동시에 최종 생산제품의 기능에 대하여 영향을 줄 수 있다.

하기 내용은 본 문의 상세한 서술의 주제의 개요이다. 본 개요는 청구범위의 보호범위를 한정하기 위한 것이 아니다.

본 출원은 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치를 제공하고, 상기 미립화장치는 미립화되는 과정에서 구리 인듐 갈륨 합금금속분말이 기타 금속 잡질을 인입하지 않는 전제하에, 분말을 제조하는 과정에서 분말의 표면이 둔화되도록 하여, 합금금속분말의 구형도, 위성 볼분말의 수량 및 분말 간의 접착 현상을 제어할 수 있고, 최종적으로 합금금속분말의 유동성을 향상시킬 수 있다.

본 출원은 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치를 제공하고, 상기 미립화장치는 미립화실을 구비하는 본체를 포함하고, 상기 미립화실은,

합금금속액체가 인입되는 입구;

미립화실의 미립화구역으로 인입된 상기 합금금속액체에 미립화매개와 동력인 고압 불활성 기체를 제공하여 상기 합금금속액체가 미립화되도록 하는 고압 불활성 기체 관로 시스템; 및

상기 미립화구역으로 산소를 함유한 기체를 수송하여 미립화된 후 얻어낸 합금금속분말의 표면을 둔화시키는 산소를 함유한 기체 관로시스템; 을 포함한다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로시스템은 산소를 함유한 기체 관로 및 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체연통되는 기체 흡입장치를 포함하고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 기체 흡입장치에 의해 상기 미립화구역으로 상기 산소를 함유한 기체를 수송한다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 기체 흡입장치 사이에는 버퍼가 구비되고, 상기 버퍼내에는 버퍼 캐비티가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 버퍼 캐비티에 의해 상기 기체 흡입장치와 유체연통된다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 산소를 함유한 저압 기체 관로이고, 상기 산소를 함유한 저압 기체 관로내의 압력은 0.2MPa보다 작지 않다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 저압 기체관로내의 압력이 0.2 MPa 내지 0.9MPa 범위내이다.

선택적으로, 상기 기체 흡입장치는 복수의 금속 튜브를 포함하고, 상기 금속 튜브는 상기 미립화실의 상부에 수직되게 고정되고 상기 미립화실의 수평방향으로 간격이 균일하게 배치된다.

선택적으로, 상기 기체 흡입장치는 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체연통되는 연결튜브 및 상기 연결튜브와 유체연통되는 환형 튜브를 포함하고, 상기 환형 튜브에는 분기공이 구비되고, 상기 분기공은 상기 환형 튜브의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치된다.

선택적으로, 상기 고압 불활성 기체 관로 시스템은 고압 불활성 기체 관로와 기체 노즐을 포함하고, 상기 기체 노즐과 상기 고압 불활성 기체 관로는 유체연결되고, 상기 기체 노즐은 상기 입구를 향하여 고압 불활성 기체를 분출하도록 배치된다.

선택적으로, 상기 고압 불활성 기체 관로와 상기 기체 노즐 사이에는 스프레이 플레이트가 구비되고, 상기 스프레이 플레이트내에는 상기 기체 노즐과 유체연통되는 캐비티가 구비되고, 상기 기체 노즐은 수평방향으로 간격이 균일하게 배치되고, 선택적으로, 상기 기체 노즐은 환형 슬릿이다.

선택적으로, 상기 입구는 상기 스프레이 플레이트의 중부에서 통과하고, 상기 스프레이 플레이트상의 기체 노즐은 상기 입구를 향하도록 배치된다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로시스템과 상기 고압 불활성 기체 관로 시스템 각각에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치를 구비한다.

선택적으로, 상기 미립화실의 바닥부에는 분말수집탱크가 탈착가능하게 연결된다.

선택적으로, 상기 미립화실에는 배기구가 구비되고, 상기 배기구와 폐기처리장치는 유체연통되고, 상기 폐기처리장치는 순서대로 연결되는 사이클론 분리기와 분진 여과 장치를 포함한다.

선택적으로, 상기 본체는 진공 스멜트 실을 더 포함하고, 상기 진공 스멜트 실내에는 용화장치와 가열장치가 구비되고, 상기 가열장치는 상기 용화장치에 대하여 가열하도록 배치되고, 상기 용화장치에는 액체 출구가 구비되고, 상기 액체 출구는 가이드 튜브에 의해 상기 미립화실의 상기 입구와 유체연통된다.

선택적으로, 상기 가이드 튜브의 외주에는 가열보온덮개가 구비된다.

본 출원은 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치를 제공하고, 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치에 있어서, 상기 미립화장치는 본체를 포함하고, 상기 본체내에는 위로부터 아래로의 순서대로 진공 스멜트 실과 미립화실이 구비되고, 상기 진공 스멜트 실내에는 용화장치와 가열장치가 구비되고, 상기 가열장치는 상기 용화장치에 대하여 가열하고, 상기 용화장치에는 액체 출구가 구비되고, 상기 액체 출구는 가이드 튜브에 의해 상기 미립화실의 상부와 연통되고, 상기 액체 출구는 미립화 전에 폐쇄 밀봉상태이고, 미립화 진행 전에 상기 액체 출구를 오픈하여, 용화된 금속액이 하부 미립화 캐비티내의 미립화 지점으로 수송한다. 상기 미립화실내에는 기체 노즐이 구비되고, 상기 기체 노즐은 고압 불활성 기체관로와 연결되고, 상기 기체 노즐은 상기 가이드 튜브의 출구를 향하여 고압 불활성 기체를 분출하고, 상기 미립화실내에는 산소를 함유한 기체 관로 및 상기 산소를 함유한 기체 관로와 연결되는 기체 흡입장치가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 기체 흡입장치에 의해 상기 미립화실내로 산소를 함유한 기체를 수송한다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 기체 흡입장치 사이에는 버퍼가 구비되고, 상기 버퍼내에는 버퍼 캐비티가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체관로는 상기 버퍼 캐비티에 의해 상기 기체 흡입장치와 유체연통된다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 저압 기체관로내의 압력이 0.2MPa 내지 0.9MPa의 범위내이다.

선택적으로, 상기 기체 흡입장치는 복수의 금속 튜브를 포함하고, 상기 금속 튜브는 상기 미립화실의 상부에 수직되게 고정되고 상기 미립화실의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치된다.

선택적으로, 상기 기체 흡입장치는 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체 연통되는 연결튜브 및 상기 연결튜브와 유체연통되는 환형 튜브를 포함하고, 상기 환형 튜브에는 분기공이 구비되고, 상기 분기공은 상기 환형 튜브의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치된다.

선택적으로, 상기 환형 튜브는 환형 금속 튜브이다.

선택적으로, 상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 고압 불활성 기체관로 각각에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치가 구비된다.

선택적으로, 상기 고압 불활성 기체 관로와 상기 기체 노즐 사이에는 스프레이 플레이트가 구비되고, 상기 스프레이 플레이트내에는 상기 기체 노즐과 유체연통되는 캐비티가 구비되고, 상기 기체 노즐은 상기 스프레이 플레이트의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치된다.

선택적으로, 상기 기체 노즐은 환형 슬릿이다.

선택적으로, 상기 가이드 튜브의 출구는 상기 스프레이 플레이트의 중부에서 통과하고, 상기 스프레이 플레이트상의 기체 노즐은 상기 가이드 튜브의 출구를 향하도록 배치된다.

선택적으로, 상기 스프레이 플레이트는 환형 스프레이 플레이트이고, 상기 캐비티는 환형 캐비티이다.

본 출원은 합금금속분말의 제조방법을 제공하고, 상기 방법은,

합금금속액체를 미립화실로 인입하는 단계;

상기 합금금속액체에 고압 불활성 기체를 분사하여 상기 합금금속액체를 미립화시키는 단계;

산소를 함유한 기체를 상기 미립화실의 미립화구역으로 인입하여 상기 미립화구역이 산화 분위기로 변화되도록 하고 미립화된 후 얻어낸 합금금속분말의 표면이 둔화되도록 하는 단계; 를 포함한다.

본 출원에서, 당업자가 이해되어야 할 것은,

“고압 불활성 기체”라는 것은 고압 불활성 기체 관로 시스템에서 제공되어 합금금속액체로 분사할 때, 합금금속액체를 미립화할 수 있는 압력을 구비하는 불활성 기체（예를 들면, 질소 또는 아르곤）를 가리키고;

“합금금속분말의 표면이 둔화된다”라는 것은 합금금속분말의 표면이 미량으로 산화된 후, 합금금속분말 간의 접착을 효과적으로 억제할 수 있고, 위성 볼의 형성 정도를 감소시킬 수 있다는 것을 가리키고;

“합금금속분말의 표면이 미량으로 산화된다”라는 것은 합금금속분말의 표면이 둔화되고, 또한 합금금속분말의 산화정도가 합금금속분말의 구형형상을 개변시키지 않는 정도이고, 합금금속분말의 총 산소함량이 비교적 낮은 수준의 합금금속분말의 표면이 산화되도록 하고, 이로써 상기 합금금속분말을 사용하여 목표재료를 제조할 수 있도록 하여, 목표재료를 스퍼터링하여 사용하는 기업의 요구에 만족하도록 한다는 것을 가리킨다.

“산소를 함유한 저압 기체”라는 것은 산소를 함유한 기체관로중 “합금금속분말의 표면이 미량으로 산화된다”를 실현할 수 있는 압력을 가리킨다.

“환형 튜브”는 링 형상을 구비하는 관로에 제한되지 않고, 폐쇄루프를 형성하고 연결튜브와 유체연통하며 산소를 함유한 기체를 방출하는 기타형상의 관로를 포함할 수 있다.

본 출원의 유익한 효과는 다음과 같다.

1, 본 출원의 미립화실내에 산소를 함유한 기체 관로와 기체 흡입장치가 구비되고, 산소를 함유한 기체 관로는 기체 흡입장치에 의해 미립화실내로 산소를 함유한 기체를 수송하고, 산소를 함유한 기체는 합금금속용액이 미립화되는 과정에서 합금금속분말의 표면을 둔화시키고, 미립화되는 과정에서 합금금속용액이 미립화되어 형성된 액체방울의 크기가 서로 다르고, 안정적인 미립화 기류 중 크기가 다른 액체방울 또는 입자는 서로 다른 속도를 가지고, 입자가 작을 수록 속도가 빠르므로 작은 입자는 속도가 비교적 느린 비교적 큰 입자와 충돌되고, 상기 표면이 둔화된 합금금속분말은 작은 입자가 접착되는 현상을 현저하게 감소시킬 수 있고 이로써 위성 볼의 형성을 억제할 수 있고, 분말 간의 접착 현상을 감소시킬 수 있고, 특히 고체-액체 공존 영역 범위가 비교적 큰 구리 인듐 갈륨 등 인듐합금에 대하여 효과가 매우 현저하다.

2, 본 출원의 산소를 함유한 기체 관로에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치가 구비되어 기체 흡입장치에서 분사되는 산소를 함유한 기체가 미립화실내에서 산소농도가 제어가능한 산화 분위기를 형성하고; 미립화실내의 산화성의 강약은 상기 분사되는 산소를 함유한 기체의 산소농도, 유량에 의해 결정되므로, 산소를 함유한 기체가 미립화실내의 미립화구역으로 진입되는 유량을 제어하므로써 합금금속용액이 미립화되는 과정에서 작은 액체방울과 작은 입자의 산화정도를 제어할 수 있고, 따라서 이러한 제어가능한 산화과정을 이용하여 합금금속분말의 표면에 대하여 성질을 개변시키고 둔화시킬 수 있고 분말의 산소함량이 최종 제품의 사용기능에 대하여 영향을 주지 않는다.

3, 본 출원의 미립화실의 배기구는 폐기처리장치와 연통되어, 미립화된 기체가 배기구를 경유하여 미립화실에서 유출되고 사이클론 분리기에 의해 파인 파우더를 분리해낸 후 다시 분진 여과 장치를 경유하여 대기로 방출하도록 한다.

4, 본 출원의 미립화실의 바닥부에는 분말수집탱크가 탈착가능하게 연결되어, 미립화실내에서 미립화되어 형성된 합금금속분말을 분말수집탱크내로 떨어지게 하고, 분말수집탱크를 해체하므로써, 미립화되어 형성된 합금 분말을 얻을 수 있다.

5, 본 출원 중 산소를 함유한 기체 관로는 산소를 함유한 저압 기체 관로이고, 미립화실내로 산소를 함유한 저압 기체를 인입하므로써, 저 유량의 정밀한 유량제어를 효과적으로 실현할 수 있다.

6, 본 출원 중 산소를 함유한 기체 관로는 버퍼 캐비티에 의해 기체 흡입장치와 연통되고, 버퍼 캐비티는 기체 흡입장치를 안정적인 압력환경에서 산소를 함유한 기체를 분사하도록 할 수 있으므로, 산소를 함유한 기체의 정밀한 유량제어를 실현할 수 있다.

7, 본 출원중 기체 흡입장치는 수평방향으로 간격이 균일하게 배치되는 복수의 금속 튜브이고, 금속 튜브가 미립화실내로 수송한 산소를 함유한 기체를 균일할게 분포할 수 있다.

8, 본 출원 중 기체 흡입장치는 환형 금속 튜브 및 환형 금속 튜브에 구비되는 분기공을 포함하여, 분기공이 미립화실내로 수송하는 산소를 함유한 기체를 균일하게 분포할 수 있다.

9, 본 출원 중 고압 불활성 기체 관로는 환형 스프레이 플레이트에 의해 기체 노즐과 연통되고, 환형 스프레이 플레이트는 기체 노즐을 안정적인 압력환경에서 고압 불활성 기체를 분사하도록 하여, 고압 불활성 기체의 정밀한 유량제어를 실현할 수 있다.

10, 본 출원 중 가이드 튜브의 외주에는 가열보온덮개가 구비되고, 가열보온덮개는 미립화 동작의 시작전에 가이드 튜브를 소정의 온도까지 가열하므로써, 미립화 시작 단계에서 금속액이 가이드 튜브에서의 응고로 인해 가이드 튜브를 막는 것을 피면할 수 있다.

본 출원의 기타 특징과 우점은 후술할 명세서에서 설명할 것이고, 그리고 명세서로부터 더 명확해지거나 본 출원을 실시함에 따라 더 잘 이해될 것이다. 본 출원의 목적과 기타 우점은 명세서, 청구범위 및 도면에서 특별히 제기된 구조로부터 실현되고 얻어낼 수 있다.

도면은 본 출원의 기술방안을 더 잘 이해하기 위하여 제공한 것이고, 그리고 도면은 명세서의 일부분을 구성하고, 본 출원의 실시예와 함께 본 출원의 기술방안을 해석하고, 본 출원의 기술방안에 대하여 한정하지 않는다.
도1은 본 출원의 미립화장치의 일 실시예의 단면도이고;
도2는 본 출원의 합금금속분말을 제조하는 방법의 흐름도이고;
도3은 본 출원의 미립화장치의 다른 일 실시예의 단면도이고;
도4는 본 출원의 미립화장치 중 기체 흡입장치의 구조를 나타내는 예시도이고;
도5는 본 출원의 기체 흡입장치 중 환형 금속 튜브의 바닥부의 구조를 나타내는 예시도이다.

본 출원의 목적, 기술방안 및 우점이 더 명확해지기 위하여, 이하 도면과 결합하여 본 출원의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 서로 충돌되지 않는 상황에서, 본 출원의 실시예 및 실시예의 특징은 서로 임의로 결합할 수 있다.

본 출원의 실시방안에는 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치를 제공하고, 상기 미립화장치는 미립화실을 구비하는 본체를 포함하고, 상기 미립화실은,

합금금속액체가 인입되는 입구;

본 출원의 실시방안은 합금금속분말의 제조방법을 제공하고, 상기 방법의 흐름도는 도2와 같다. 상기 방법은,

합금금속액체를 미립화실에 인입하는 단계;

상기 합금금속액체에 고압 불활성 기체를 분사하여 상기 합금금속액체가 미립화되도록 하는 단계; 그리고

산소를 함유한 기체를 상기 미립화실의 미립화구역에 인입하여 상기 미립화구역이 산화 분위기로 변화되도록 하여 미립화된 후 얻어낸 합금금속분말의 표면이 둔화되도록 하는 단계; 를 포함한다.

구체적으로, 아래 실시예1과 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예1

도1에 도시된 바와 같이, 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치에 있어서, 상기 미립화장치는 본체(1)를 포함하고, 본체(1)는 원주형의 탑 몸체 및 원추형의 바닥부를 구비하고, 본체(1)내에는 위로부터 아래로의 순서대로 진공 스멜트 실(2)과 미립화실(3)를 구비하고, 진공 스멜트 실(2)은 미립화실(3)의 정상방에 구비되고, 진공 스멜트 실(2)과 미립화실(3) 사이에는 하나의 플레이트에 의해 격리된다. 진공 스멜트 실(2)내에는 용화장치(5)와 가열장치(4)가 구비되고, 본 실시예에서, 용화장치(5)는 도가니이고, 가열장치(4)는 용화장치(5)의 외주를 둘러싸도록 설치되고, 가열장치(4)는 용화장치(5)에 대하여 가열할 수 있고 용화장치(5)내의 온도를 상기 용화장치(5)내의 합금금속의 전부가 합금금속액체로 녹도록 가열할 수 있다. 용화장치(5)의 바닥부에는 액체 출구(18)가 구비되고, 용화장치(5)는 액체 출구(18)에 의해 가이드 튜브(6)의 일단에 연통되고, 액체 출구(18)는 용화장치(5)내의 합금금속액체를 가이드 튜브(6)내로 가이드할 수 있다. 미립화 시작전에, 액체 출구(18)는 기계밀봉장치（미도시）에 의해 폐쇄된다. 미립화할 때, 상기 기계밀봉장치는 필요에 따라 액체 출구(18)의 폐쇄를 제어하여, 합금금속액체가 가이드 튜브(6)를 경유하여 미립화 지점에 도달하도록 할 수 있다.

가이드 튜브(6)는 진공 스멜트 실(2)과 미립화실(3) 사이를 격리하기 위한 플레이트를 통과하며, 가이드 튜브(6)의 타단의 출구(7)는 미립화실(3)의 상부와 연통되고, 이로써 합금금속액체를 미립화실(3)의 상부로 수송하여 미립화할 수 있다. 가이드 튜브(6)의 외주에는 가열보온덮개가 구비되고, 가열보온덮개는 미립화 시작단계에서 합금금속용액이 가이드 튜브(6)내에서 응고되어 가이드 튜브를 막는 것을 피면할 수 있도록 미립화 동작이 시작되기 전에 가이드 튜브(6)를 소정의 온도까지 가열할 수 있다.

미립화실(3)의 상부에는 순서대로 연결되는 고압 불활성 기체 관로(8), 환형 스프레이 플레이트(9) 및 기체 노즐(10)이 구비되고, 고압 불활성 기체 관로(8)는 미립화실(3)내로 고압 불활성 기체를 수송할 수 있고, 환형 스프레이 플레이트(9)는 미립화실(3)의 상부에 수평되게 고정되고, 환형 스프레이 플레이트(9)내에는 환형 캐비티(11)가 구비되고, 환형 스프레이 플레이트(9)의 바닥부에는 복수의 기체 노즐(10)이 연통되고, 기체 노즐(10)이 환형 스프레이 플레이트(9)의 원주방향에 따라 배치되거나 환형 슬릿을 상기 기체 노즐(10)로 한다. 미립화가 시작될 때, 고압 불활성 기체 관로(8)는 우선 고압 불활성 기체를 환형 스프레이 플레이트(9)중의 환형 캐비티(11)에 수송하여 완충하고, 환형 캐비티(11)내의 고압 불활성 기체는 다시 기체 노즐(10)내에 수송되어 기체 노즐(10)이 지속적으로 안정적으로 고압 불활성 기체를 분사하도록 한다. 상기 환형 스프레이 플레이트(9)의 중부는 중공구조이고 즉 환형 캐비티(11)이고, 가이드 튜브(6)는 환형 스프레이 플레이트(9)를 통과하여 환형 스프레이 플레이트(9)의 바닥부의 기체 노즐(10)이 가이드 튜브(6)의 출구(7)의 주위를 둘러싸도록 배치되도록 하고, 기체 노즐(10)은 가이드 튜브(6)의 출구(7)를 향하도록 설치되어 기체 노즐(10)에서 분출되는 고압 불활성 기체가 가이드 튜브(6)의 출구(7)로 분사되도록 한다. 미립화가 시작할 때, 가이드 튜브(6)내의 합금금속용액은 출구(7)에 의해 유출되고, 기체 노즐(10)은 출구(7)에서 유출되는 합금금속용액에 대하여 고압 불활성 기체를 분사하여 합금금속용액을 미립화시킨다.

본 실시예에서, 미립화실(3)의 상부에는 순서대로 연통되는 산소를 함유한 기체 관로(12), 버퍼(13) 및 기체 흡입장치(14)가 구비되고, 산소를 함유한 기체 관로(12)는 미립화실(3)내로 산소를 함유한 기체를 수송할 수 있고, 버퍼(13)는 환형으로 형성되고, 버퍼(13)내에는 환형의 버퍼 캐비티(15)가 구비되고, 산소를 함유한 기체 관로(12)는 버퍼 캐비티(15)와 연통되고, 버퍼(13)의 바닥부에는 기체 흡입장치(14)가 구비되고, 기체 흡입장치(14)는 수직으로 설치되는 복수의 금속 튜브 예를 들면 스테인레스 스틸 튜브이고, 기체 흡입장치(14)는 버퍼(13)바닥부에서 원주방향으로 간격이 균일하게 배치되고, 기체 흡입장치(14)의 일단은 버퍼 캐비티(15)와 연통되고, 기체 흡입장치(14)의 타단은 미립화실(3)의 상부에 수직되게 고정된다. 미립화가 시작할 때, 산소를 함유한 기체 관로(12)는 우선 산소를 함유한 기체를 버퍼(13)중의 버퍼 캐비티(15)에 수송하여 완충하고, 버퍼 캐비티(15)내의 산소를 함유한 기체는 다시 기체 흡입장치(14)내로 수송하므로써 기체 흡입장치(14)가 미립화실(3)내로 산소를 함유한 기체를 수송하도록 한다.

산소를 함유한 기체는 합금금속용액이 미립화되는 과정에서 합금금속분말의 표면을 둔화시킬 수 있고, 미립화되는 과정에서 합금금속용액이 미립화되어 형성된 액체방울의 크기가 각각 다르고, 안정된 미립화 기류중에서 크기가 다른 액체방울 또는 입자는 부동한 속도를 가지며 입자가 작을 수록 속도가 빠르므로 작은 입자는 속도가 낮은 보다 큰 입자와 부딛힐 수 있으므로, 상기 표면에 대하여 둔화한 합금금속분말은 작은 입자의 접착 현상을 현저히 감소시킬 수 있어 위성 볼의 형성을 억제할 수 있고, 특히 고체-액체 공존 영역의 범위가 비교적 큰 구리 인듐 갈륨 등 인듐합금에 대하여 효과가 현저하다.

본 실시예에 있어서, 산소를 함유한 기체 관로(12)는 버퍼 캐비티(15)에 의해 기체 흡입장치(14)와 연통되고, 버퍼 캐비티(15)는 기체 흡입장치(14)를 안정적인 압력환경에서 산소를 함유한 기체를 분사하도록 하고, 이로써 산소를 함유한 기체의 유량을 정밀하게 제어할 수 있고; 본 발명중의 기체 흡입장치(14)는 미립화실(3)의 원주방향에 따라 간격이 균일하게 배치되어 기체 흡입장치(14)가 미립화실(3)내로 수송한 산소를 함유한 기체가 균일하게 분포될 수 있다.

본 실시예에서, 산소를 함유한 기체 관로(12)는 산소를 함유한 저압 기체 관로이고, 여기서, 산소를 함유한 저압 기체 관로는 그 내부의 기체압력이 0.2MPa 내지 0.9MPa인 관로이고, 산소를 함유한 저압 기체 관로는 미립화실(3)내로 산소를 함유한 저압 기체를 인입할 수 있어 산소를 함유한 기체의 저 유량에서의 정밀유량제어를 실현할 수 있다.

본 실시예에서, 산소를 함유한 기체 관로(12)와 고압 불활성 기체 관로(8) 각각에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치가 구비되고, 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치 각각은 산소를 함유한 기체 관로(12)와 고압 불활성 기체 관로(8)내의 기체의 유량과 압력을 제어하고, 산소를 함유한 기체 관로(12)상의 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치는 기체 흡입장치(14)에서 분사된 산소를 함유한 기체를 미립화실(3)내에서 제어가능한 산화 분위기를 형성시킬 수 있다. 미립화실(3)내의 산화의 강약은 상기 분사된 산소를 함유한 기체의 산소농도 및 유량에 의해 결정되므로, 산소를 함유한 기체가 미립화실(3)내의 미립화구역에 진입되는 유량을 제어하므로써 합금금속용액이 미립화되는 과정에서 작은 액체방울과 작은 입자의 산화정도를 제어할 수 있고, 이로써, 이러한 제어가능한 산화과정을 이용하여 합금금속분말의 표면에 대하여 성질을 개변시키고 둔화할 수 있다.

본 실시예에서, 미립화실(3)의 바닥부에는 분말수집탱크(16)가 탈착가능하게 연결되고, 여기서, 분말수집탱크(16)는 플랜지에 의해 미립화실(3)의 바닥부와 연결하고, 분말수집탱크(16)는 미립화실(3)내에서 미립화되어 형성된 합금금속분말을 수집할 수 있고, 분말수집탱크(16)를 해체하므로써 미립화된 합금 분말을 얻을 수 있다.

본 실시예에서, 미립화실(3)에는 배기구가 구비되고, 배기구와 폐기처리장치가 연통되고, 폐기처리장치는 순서대로 연결되는 사이클론 분리기(17)와 분진 여과 장치를 포함하고, 폐기처리장치는 미립화된 기체를 배기구를 경유하여 미립화실(3)에서 배출되도록 하고 사이클론 분리기(17)에서 파인 파우더를 분리해낸 후, 분진 여과 장치를 거쳐 여과하여 대기로 방출하도록 한다.

본 출원의 미립화 준비과정에서, 각 금속 원료는 용화장치(5)에서 완전히 녹히고, 미립화 전에, 용화장치(5)의 바닥부의 액체 출구(18)는 기계밀봉장치（예를 들면, 플런저 장치）에 의해 폐쇄되어 합금금속액체가 가이드 튜브(6)에 의해 미립화실(3)내로 떨어지지 않고, 미립화 시작할 때, 외부에서 연결된 기구에 의해 용화장치(5)의 바닥부의 액체 출구(18)의 기계밀봉장치를 들어 올리므로써, 합금금속액체가 가이드 튜브(6)에 의해 미립화실(3)의 상부로 흐르도록 하고, 즉 환형 스프레이 플레이트(9) 중부의 중공구조의 중심위치로 흐르도록 한다. 이와 동시에, 고압 불활성 기체 관로(8)와 산소를 함유한 기체 관로(12)의 스위치를 온시키고, 고압 불활성 기체의 유량과 압력을 소정 값까지 조절하여 고압 불활성 기체가 환형 스프레이 플레이트(9)의 바닥부의 기체 노즐(10)을 통과할 때, 고속의 기류가 발생하고 이 속도는 심지어 음속을 초과하므로 가이드 튜브(6)에서 유출되는 합금금속액체와 맹렬한 상호작용을 일으키고, 이로써, 상기 합금금속액체를 작은 액체방울로 미립화시키고, 작은 액체방울은 기류의 촉진과정에서 강제적으로 신속히 냉각되어 합금금속분말을 얻을 수 있고, 동시에 버퍼(13)와 기체 흡입장치(14)가 가이드한 산소를 함유한 기체는 미립화실의 미립화구역으로 인입되고, 상기 산소를 함유한 기체에 함유한 산소는 미립화구역을 제어가능한 산화 분위기로 변화시키고, 작은 액체방울은 날아다니면서 냉각되는 과정에서 표면이 미량으로 산화되므로써 얻어낸 합금금속분말의 표면이 둔화되고, 이로써 합금금속분말 간의 접착을 억제할 수 있고, 위성 볼의 형성을 감사시킬 수 있고, 특히 고체-액체 공존 영역의 범위가 비교적 큰 구리 인듐 갈륨 등 인듐합금에 대하여 효과가 현저하다.

본 출원은 산소를 함유한 기체의 압력과 유량을 조절하므로써, 미립화실(3)내의 산소농도를 효과적으로 조절할 수 있어 합금금속분말의 표면의 산화정도를 제어할 수 있게 되고, 이로써 합금금속분말의 표면을 둔화시키고, 합금금속분말의 산화정도가 합금금속분말의 구형형상을 개변시키지 않을 정도로 할 수 있어, 합금금속분말의 총 산소함량이 보다 낮은 수준에 처해있도록 하고, 예를 들면 상기 장치 및 방법에 의해 제조된 구리 인듐 갈륨 분말의 산소함량이 5000ppm이하이고, 바람직하게는 산소함량이 100~1500ppm이다. 상기 구리 인듐 갈륨 분말로 제조된 구리 인듐 갈륨 목표재료에 대하여 실험하여 테스트를 한 결과, 목표재료를 스퍼터링하여 사용하는 기업의 요구를 만족할 수 있다.

실시예2

실시예2와 실시예1의 차이점은, 도3, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 도1중의 기체 흡입장치(14)를 연결튜브(19) 및 환형 금속 튜브(20)를 포함하는 기체 흡입장치로 교체하였고, 연결튜브(19)는 미립화실(3)의 상부에 수직되게 고정되고, 연결튜브(19)의 일단은 버퍼(13)중의 버퍼 캐비티(15)와 연통되고, 그 타단은 환형 금속 튜브(20)와 연통되고, 환형 금속 튜브(20)의 바닥부에는 분기공이 구비되고, 분기공은 환형 금속 튜브(20)의 원주방향에 따라 간격이 균일하게 분포된다. 산소를 함유한 기체는 산소를 함유한 기체 관로(12), 버퍼 캐비티(15), 연결튜브(19)를 경유하여 최종적으로 환형 금속 튜브(20)에 도달하고 환형 금속 튜브(20)의 분기공에서 분출된다. 따라서, 본 실시예에서, 환형 금속 튜브(20)상의 분기공은 산소를 함유한 기체가 미립화구역에서 균일하게 수송되고 분포되는데 더 유리할 수 있다.

본 공개내용은 본 출원실시예의 원칙의 실예이고, 본 출원에 대하여 어떠한 형식상 또는 실질적으로 한정하는 것이 아니고, 또는 본 출원을 구체적인 실시방안에 한정하는 것이 아니다. 당업자에게 있어서, 본 출원실시예의 기술방안의 요소, 방법 및 시스템 등은 상기의 본 출원의 실시예, 기술방안의 예를 들면 청구범위에 정의된 원리, 정신 및 범위를 위반하지 않는 상황에서 변동, 개변, 변경, 진화할 수 있는 것은 자명한 것이다. 이러한 변동, 개변, 변경, 진화된 실시방안은 본 출원의 동등실시예내에 포함되고, 이러한 동등실시예는 본 출원의 청구범위로 한정된 범위내에 포함된다. 복수의 부동한 형식으로 본 출원실시예를 구체화할 수 있지만, 이러한 상세한 서술은 본 발명의 일부분의 실시방안이다. 또한, 본 출원의 실시예는 상기 각종 실시방안의 일부분 또는 전부의 임의의 조합을 포함하고, 이는 본 출원의 청구범위로 한정된 범위내에 포함된다. 본 출원 또는 임의의 인용하는 특허, 인용하는 특허출원 또는 기타 인용하는 자료 중 임의의 곳에서 제시된 모든 특허, 특허출원 및 기타 인용자료는 인용하는 방식으로 그 전체를 병합한다.

상기 공개된 내용은 설명성을 갖고 있는 것이지 궁구성을 갖고 있는 것이 아니다. 당업자에게 있어서, 본 명세서는 많은 변화와 선택가능한 방안을 암시한다. 이러한 모든 선택가능한 방안과 변화는 본 청구범위의 범위내에 포함되고, 여기서 용어 "포함"이란 "포함하되, 이에 한정하지 않는다"는 의미이다. 여기서, 본 출원의 선택가능한 실시방안의 서술을 완성하였다. 당업자는 상기 실시방안의 기타 등가변환을 인식할 수 있고, 이러한 등가변환은 본 원의 청구범위에 포함된다.

산업 실용성

본 출원은 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치 및 방법을 제공하고, 상기 장치 및 방법을 통하여 미립화과정에서 합금금속의 작은 입자의 접착을 감소시킬 수 있어, 합금금속분말의 구형도, 위성 볼분말의 수량 및 분말 간의 접착 현상을 제어할 수 있고, 최종적으로 합금금속분말의 유동성을 향상시킬 수 있고, 더 효과적으로 유동성이 우수한 합금금속분말을 얻을 수 있다.

1: 본체
2: 진공 스멜트 실
3: 미립화실
4: 가열장치
5: 용화장치
6: 가이드 튜브
7: 출구
8: 고압 불활성 기체 관로
9: 환형 스프레이 플레이트
10: 기체 노즐
11: 환형 캐비티
12: 기체 관로
13: 버퍼
14: 기체 흡입장치
15: 버퍼 캐비티
16: 분말수집탱크
17: 사이클론 분리기
18: 액체 출구

Claims

합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치에 있어서, 상기 미립화장치는 미립화실을 구비하는 본체를 포함하고, 상기 미립화실은,
합금금속액체이 인입되는 입구;
미립화실의 미립화구역으로 인입된 상기 합금금속액체에 미립화매개와 동력인 고압 불활성 기체를 제공하여 상기 합금금속액체가 미립화되도록 하는 고압 불활성 기체 관로 시스템; 및
상기 미립화구역으로 산소를 함유한 기체를 수송하여 미립화된 후 얻어낸 합금금속분말의 표면을 둔화시키는 산소를 함유한 기체 관로시스템; 을 포함하는 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치.
제1항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로시스템은 산소를 함유한 기체 관로 및 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체연통되는 기체 흡입장치를 포함하고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 기체 흡입장치에 의해 상기 미립화구역으로 상기 산소를 함유한 기체를 수송하는 미립화장치.
제2항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 기체 흡입장치 사이에는 버퍼가 구비되고, 상기 버퍼내에는 버퍼 캐비티가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 버퍼 캐비티에 의해 상기 기체 흡입장치와 유체연통되는 미립화장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로는 산소를 함유한 저압 기체 관로이고, 상기 산소를 함유한 저압 기체 관로내의 압력은 0.2MPa보다 작지 않고, 선택적으로, 상기 산소를 함유한 저압 기체 관로내의 압력이 0.2 MPa 내지 0.9MPa 범위내 인 미립화장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 흡입장치는 복수의 금속 튜브를 포함하고, 상기 금속 튜브는 상기 미립화실의 상부에 수직되게 고정되고 상기 미립화실의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되는 미립화장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 흡입장치는 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체연통되는 연결튜브 및 상기 연결튜브와 유체연통되는 환형 튜브를 포함하고, 상기 환형 튜브에는 분기공이 구비되고, 상기 분기공은 상기 환형 튜브의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되는 미립화장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고압 불활성 기체 관로 시스템은 고압 불활성 기체 관로와 기체 노즐을 포함하고, 상기 기체 노즐과 상기 고압 불활성 기체 관로는 유체연결되고, 상기 기체 노즐은 상기 입구를 향하여 고압 불활성 기체를 분출하도록 배치되는 미립화장치.
제7항에 있어서,
상기 고압 불활성 기체 관로와 상기 기체 노즐 사이에는 스프레이 플레이트가 구비되고, 상기 스프레이 플레이트내에는 상기 기체 노즐과 유체연통되는 캐비티가 구비되고, 상기 기체 노즐은 상기 스프레이 플레이트의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되고, 선택적으로, 상기 기체 노즐은 환형 슬릿인 미립화장치.
제8항에 있어서,
상기 입구는 상기 스프레이 플레이트의 중부에서 통과하고, 상기 스프레이 플레이트상의 기체 노즐은 상기 입구를 향하도록 배치되는 미립화장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로시스템과 상기 고압 불활성 기체 관로 시스템 각각에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치를 구비하는 미립화장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립화실의 바닥부에는 분말수집탱크가 탈착가능하게 연결되는 미립화장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립화실에는 배기구가 구비되고, 상기 배기구와 폐기처리장치는 유체연통되고, 상기 폐기처리장치는 순서대로 연결되는 사이클론 분리기와 분진 여과 장치를 포함하는 미립화장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체는 진공 스멜트 실을 더 포함하고, 상기 진공 스멜트 실내에는 용화장치와 가열장치가 구비되고, 상기 가열장치는 상기 용화장치에 대하여 가열하도록 배치되고, 상기 용화장치에는 액체 출구가 구비되고, 상기 액체 출구는 가이드 튜브에 의해 상기 미립화실의 상기 입구와 유체연통되는 미립화장치.
제13항에 있어서,
상기 가이드 튜브의 외주에는 가열보온덮개가 구비되는 미립화장치.
합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치에 있어서, 상기 미립화장치는 본체를 포함하고, 상기 본체내에는 위로부터 아래로의 순서대로 진공 스멜트 실과 미립화실이 구비되고, 상기 진공 스멜트 실내에는 용화장치와 가열장치가 구비되고, 상기 가열장치는 상기 용화장치에 대하여 가열하고, 상기 용화장치에는 액체 출구가 구비되고, 상기 액체 출구는 가이드 튜브에 의해 상기 미립화실의 상부와 연통되고, 상기 미립화실내에는 기체 노즐이 구비되고, 상기 기체 노즐은 고압 불활성 기체관로와 연결되고, 상기 기체 노즐은 상기 가이드 튜브의 출구를 향하여 고압 불활성 기체를 분출하고, 상기 미립화실내에는 산소를 함유한 기체 관로 및 상기 산소를 함유한 기체 관로와 연결되는 기체 흡입장치가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체 관로는 상기 기체 흡입장치에 의해 상기 미립화실내로 산소를 함유한 기체를 수송하는 합금금속분말을 제조하기 위한 미립화장치.
제15항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 기체 흡입장치 사이에는 버퍼가 구비되고, 상기 버퍼내에는 버퍼 캐비티가 구비되고, 상기 산소를 함유한 기체관로는 상기 버퍼 캐비티에 의해 상기 기체 흡입장치와 유체연통되는 미립화장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로는 산소를 함유한 저압 기체 관로이고, 상기 산소를 함유한 저압 기체 관로내의 압력은 0.2MPa보다 작지 않고, 선택적으로, 상기 산소를 함유한 저압 기체 관로내의 압력은 0.2MPa 내지 0.9MPa의 범위내인 미립화장치.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 흡입장치는 복수의 금속 튜브를 포함하고, 상기 금속 튜브는 상기 미립화실의 상부에 수직되게 고정되고 상기 미립화실의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되는 미립화장치.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 흡입장치는 상기 산소를 함유한 기체 관로와 유체 연통되는 연결튜브 및 상기 연결튜브와 유체연통되는 환형 튜브를 포함하고, 상기 환형 튜브에는 분기공이 구비되고, 상기 분기공은 상기 환형 튜브의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되는 미립화장치.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산소를 함유한 기체 관로와 상기 고압 불활성 기체관로 각각에는 기체 유량 제어장치와 압력 제어 조절장치가 구비되는 미립화장치.
제15항 내제 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고압 불활성 기체 관로와 상기 기체 노즐 사이에는 스프레이 플레이트가 구비되고, 상기 스프레이 플레이트내에는 상기 기체 노즐과 유체연통되는 캐비티가 구비되고, 상기 기체 노즐은 상기 스프레이 플레이트의 주변방향에 따라 간격이 균일하게 배치되는 미립화장치.
제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 노즐은 환형 슬릿인 미립화장치.
제21항에 있어서,
상기 가이드 튜브의 출구는 상기 스프레이 플레이트의 중부에서 통과하고, 상기 스프레이 플레이트상의 기체 노즐은 상기 가이드 튜브의 출구를 향하도록 배치되는 미립화장치.
제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립화실의 바닥부에는 분말수집탱크가 탈착가능하게 연결되는 미립화장치.
제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미립화실에는 배기구가 구비되고, 상기 배기구와 폐기처리장치는 유체연통되고, 상기 폐기처리장치는 순서대로 연결되는 사이클론 분리기와 분진 여과 장치를 포함하는 미립화장치.
제15항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가이드 튜브의 외주에는 가열보온덮개가 구비되는 미립화장치.
합금금속분말의 제조방법에 있어서,
합금금속액체를 미립화실로 인입하는 단계;
상기 합금금속액체에 고압 불활성 기체를 분사하여 상기 합금금속액체를 미립화시키는 단계;
산소를 함유한 기체를 상기 미립화실의 미립화구역으로 인입하여 상기 미립화구역이 산화 분위기로 변화되도록 하고 미립화된 후 얻어낸 합금금속분말의 표면이 둔화되도록 하는 단계; 를 포함하는 합금금속분말의 제조방법.