KR20210071150A - 금속 분말 및 이의 가공장치, 가공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티타늄 등의 금속을 플라즈마로 용융하여 분말로 가공할 수 있는 금속 분말 가공장치에 대한 것이며, 구체적으로 발명은 모재가 공급되는 모재공급장치와 모재공급장치에 형성되며, 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치와 플라즈마 발생장치에 형성되며, 적어도 하나의 가스가 분출되는 가스분출장치를 구비한다.

Description

금속 분말 및 이의 가공장치, 가공방법{Metal Powder and Overhead Equipment and Overhead Method Thereof}
본 발명은 티타늄 등의 금속을 플라즈마로 용융하여 분말로 가공할 수 있는 금속 분말 및 이의 가공장치, 가공방법에 대한 것이다.
특허문헌 001은 회전하는 피용융체의 선단부에 용융에너지를 형성시켜, 피용융체에서 용융된 부분이 원심력에 의해 자유공간으로 벗어나면서 표면장력에 의해 미세한 구슬 형태를 띤 상태로 냉각 응고되어, 구형 금속 분말이 제조되도록 하는 구형 금속 분말 제조장치에 있어서, 챔버 내에 위치한 피용융체를 사전에 설정된 속도로 회전시키는 회전부; 용융에너지 발생을 위해 사전에 설정된 구동신호를 직류 또는 펄스형태(교류펄스 또는 직류펄스)로 제공하는 구동부; 상기 구동부의 구동신호에 따라 극성 교번 또는 레벨 변화하면서 상기 피용융체와 작용하는 용융에너지와 용융된 금속 부분에서 파동 에너지가 일어나도록 하면서 상기 피용융체의 작용 선단부를 용융시키는 용융부를 포함하는 기술을 제시하고 있다.
특허문헌 002는 금속 화합물 증기로부터 금속 산화물 나노분말의 합성을 위한 공정이 제공된다. 이 공정은 금속 화합물 증기를 반응 온도로 하는 단계, 반응 온도에서 금속 화합물 증기를 산화 가스와 반응하여 금속 산화물 증기를 생성하는 단계, 크게 소용돌이치는 가스 소화 영역을 생성하는 단계 및 소화 영역에서 금속 산화물 증기를 냉각함에 의해 금속 산화물 나노분말을 생산하는 단계를 포함하는 기술을 제시하고 있다.
특허발명 003은 반응기; 상기 반응기의 상부에 구비되어, 원료분말을 용융시키는 플라즈마 토치; 원료분말을 플라즈마 화염의 특정 온도구역에 공급하기 위해 상기 반응기와 연통되는 위치 조절가능한 노즐; 냉각 가스 공급부; 및 분말 저장조를 포함하는 500 nm-10 ㎛ 크기의 구형 분말의 제조장치를 제공하며, 또한, 상기 제조장치를 이용한 500 nm-10 ㎛ 크기의 구형 분말의 제조방법에 있어서, 원료분말의 융점-비점 사이의 온도가 형성되는 플라즈마 온도구역에 원료분말을 주입하고, 금속, 금속의 합금, 산화금속, 세라믹 및 금속/세라믹 복합물질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원료분말을 이용하되, 제조장치를 이용하여 제조되는 500 nm-10 ㎛ 크기의 구형 분말을 포함하는 기술을 제시하고 있다.
특허발명 004는 플라즈마 분무화 금속 분말 제조 프로세스로서, 가열된 금속 소스를 제공하는 단계; 상기 가열된 금속 소스의 분무화를 유발시키기에 효과적인 조건 하에서 적어도 하나의 플라즈마 소스의 플라즈마와 상기 가열된 금속 소스를 접촉시키는 단계를 포함하고, 가열된 금속 소스를 제공하는 단계; 상기 가열된 금속 소스의 분무화를 유발시키기에 효과적인 조건 하에서 적어도 하나의 플라즈마 소스의 플라즈마와 상기 가열된 금속 소스를 접촉시켜, ASTM B214에 따라 측정된 적어도 80 %의 0 내지 106 마이크로미터 입자 크기 분포 수득율을 나타내는 미가공 금속 분말을 획득하는 단계를 포함하며, 가열된 금속 소스를 제공하는 단계; 상기 가열된 금속 소스의 분무화를 유발시키기에 효과적인 조건 하에서 적어도 하나의 플라즈마 소스의 플라즈마와 상기 가열된 금속 소스를 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 분무화는 대략 20 미만의 가스 대 금속의 비율을 이용하여 수행되고, 이에 따라 ASTM B214에 따라 측정된 적어도 80 %의 0 내지 106 마이크로미터 입자 크기 분포 수득율을 나타내는 미가공 금속 분말을 획득하는 것인 플라즈마 분무화 금속 분말 제조 프로세스를 포함하는 기술을 제시하고 있다.
KR 10-2018-0013482 A (2018년02월07일) KR 10-2004-0007511 A (2004년01월24일) KR 10-2013-0043599 A (2013년04월30일) KR 10-2018-0056641 A (2018년05월29일)
본 발명은 티타늄 등의 금속을 플라즈마로 용융하여 분말로 가공할 수 있는 금속 분말 및 이의 가공장치, 가공방법에 대한 것이다.
종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 것이며, 본 발명은 모재(10)가 공급되는 모재공급장치(100);, 상기 모재공급장치(100)에 형성되며, 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(200); 상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 적어도 하나의 가스가 분출되는 가스분출장치(300);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 모재공급장치(100);, 플라즈마 발생장치(200); 가스분출장치(300);로 이루어지는 발명에 상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 상기 모재(10)로 전류를 공급하는 전류공급부(210); 복수의 상기 모재(10) 사이로 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부(220);를 부가한다.
본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 모재공급장치(100);, 플라즈마 발생장치(200); 가스분출장치(300);로 이루어지는 발명에 상기 가스분출장치(300)에 형성되며, 가스가 저장되는 저장탱크(310); 상기 저장탱크(310)에서 공급되는 가스가 분출되는 분출장치(320);를 부가한다.
본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 모재공급장치(100);, 플라즈마 발생장치(200); 가스분출장치(300);로 이루어지는 발명에 상기 가스분출장치(300)에 의하여 하강하는 용융된 모재 분말(20)을 냉각시키는 냉각장치(400);를 부가한다.
본 발명은 금속 분말 가공방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 모재공급장치(100)에서 모재(10)가 공급되는 공급단계(S1100);, 복수의 상기 모재(10) 사이로 가스가 분출되는 가스분출단계(S1200);, 상기 모재(10)에 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계(S1300); 상기 모재(10)의 일단부가 용융되며, 하강함에 따라 냉각되는 냉각단계(S1400);를 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 금속 분말 가공방법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 금속 분말 가공방법으로 가공되는 것;을 포함하는 구성으로 이루어진다.
본 발명은 AC 전류로 금속 모재를 용융하는 것으로 복수의 모재 단부 온도가 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명은 모재를 분사함과 동시에 전류에 가스를 공급하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 전류에 의하여 플라즈마가 발생됨에 따라 효과적으로 모재를 용융시킬 수 있다.
본 발명은 용융되는 모재의 상부에서 가스가 공급되어 모재 분말이 분사될 수 있다.
본 발명은 모재 분말이 케이싱 내부에서 와류를 발생시키며 하강하는 것으로 완전한 구형을 생성할 수 있다.
본 발명은 모재 분말을 급속 냉동시켜 모재 분말의 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 금속 분말 가공장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 플라즈마 발생부를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류공급바가 형성된 금속 분말 가공장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모재공급장치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 하강조절장치를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 완충장치가 결합된 금속 분말 가공장치를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 금속 분말 가공방법을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.
(실시예 1-1) 본 발명은 금속 분말 가공장치에 있어서, 모재(10)가 공급되는 모재공급장치(100);, 상기 모재공급장치(100)에 형성되며, 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(200); 상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 적어도 하나의 가스가 분출되는 가스분출장치(300);를 포함한다.
(실시예 1-2) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-1 있어서, 상기 모재공급장치(100)는 상기 모재(10)가 수용되는 공급챔버(110);, 상기 플라즈마 발생장치(200)로 연장되며, 상기 모재(10)가 공급되는 공급체(120);를 포함한다.
(실시예 1-3) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-2 있어서, 상기 공급챔버(110)의 외측에 형성되며, 내부 온도를 조절하는 단열재(130);를 포함한다.
(실시예 1-4) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-2에 있어서, 상기 모재(10)는 티타늄으로 형성되며, 상기 공급챔버(110) 내부에 권취되어 형성되는 권취롤 및 카트리지로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 1-5) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-4에 있어서, 상기 모재공급장치(100)는 상기 가스분출장치(300)의 측면에 적어도 하나 이상 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 것이며, 구체적으로 금속을 분말로 가공하기 위한 것이다. 이러한 금속 분말 가공장치에서 가공하는 금속은 티타늄(ti), 텅스텐, 몰리브덴, 니켈 등 다양하게 형성되며, 강도가 높아 가공이 어려운 재질을 플라즈마를 활용하여 모재 분말(20)로 가공하는 것이다. 일반적으로 티타늄과 같이 강도가 높은 모재(10)는 성형이 어려운 문제가 있으므로 분말로 가공하여 부착하거나 3D 프린터에 사용된다. 이와 같은 모재(10)는 잉곳과 같이 원기둥으로 형성되거나 카트리지 타입으로 형성되어 이동하며, 플라즈마에 의하여 용융되어 가공된다. 그리고 모재(10)는 판 형상으로 형성되어 권취될 수 있으며, 롤 형태로 형성됨에 따라 권취롤이 풀리면 플라즈마로 유입되는 것이다. 이러한 모재(10)는 모재공급장치(100)에서 공급되며, 모재공급장치(100)는 카트리지 및 귄취롤로 형성되는 모재(10)가 수용되는 공급챔버(110)와 공급챔버(110)와 플라즈마 발생장치(200)를 연결하는 공급체(120)가 형성된다. 이때, 공급챔버(110)는 권취롤로 형성된 모재(10)가 권취되거나 풀려 모재(10)를 플라즈마 발생장치(200)로 이동시키며, 모재(10)가 카트리지로 형성될 경우 모재(10)가 압력 및 실린더에 의하여 이동할 수 있다. 그리고 공급챔버(110)는 내측 및 외측에 단열재(130)가 결합되어 공급챔버(110)의 내부 온도를 조절할 수 있으며, 공급챔버(110) 내부의 이물질을 제거함과 동시에 이물질의 유입을 제거하기 위하여 이물질제거장치가 형성된다. 공급챔버(110)에 연결되는 공급체(120)는 카트리지 및 권취롤로 형성되는 모재(10)가 유입되도록 내부에 유입홀이 형성된다. 이와 같은 모재공급장치(100)는 가스분출장치(300)의 측면에 적어도 하나 이상 형성되며, 공급챔버(110)가 가스분출장치(300)의 측면에 형성된다. 그리고 공급체(120)는 가스분출부의 하단에 형성되도록 사선으로 형성됨이 바람직하며, 모재(10)의 일단부 및 공급체(120)의 일단부에 형성되는 전류 이동에 가스가 공급된다. 이에 따라 모재(10)의 일단부가 용융되며, 용융된 모재(10)는 가스에 의하여 하강하며 모재 분말(20)로 가공된다.
따라서, 본 발명의 금속 분말 가공장치는 티타늄 등의 모재(10)를 플라즈마에 의하여 용융하여 하강시킴에 따라 모재 분말(20)로 생성하는 것이다.
(실시예 1-6) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-5에 있어서, 상기 모재(10)공급부는 액상의 상기 모재(10)가 공급되는 액상챔버(140);를 포함한다.
본 발명은 모재(10)공급부에 대한 것이며, 구체적으로 모재(10)공급부는 모재(10)를 고온으로 용융하여 액상으로 저장하는 액상챔버(140)가 형성된다. 이때, 액상챔버(140)는 가스분출장치(300)의 중심을 관통하도록 형성되며, 내부의 액상 모재(10)가 굳지 않도록 가열장치가 형성된다. 가열장치는 열선, 히터 등으로 형성되는 것이며, 액상챔버(140)의 외측에 형성된다. 그리고 액상챔버(140)의 측면으로 가스가 배출되는 배출통로가 형성되며, 배출통로는 플라즈마 발생장치(200)로 연결된다. 그에 따라 전류가 이동하는 위치에 가스가 공급되어 플라즈마가 발생되는 것이다. 그리고 액상챔버(140)는 압력에 의하여 액상 모재(10)를 공급하여 플라즈마 발생장치(200)로 전달한다.
(실시예 1-7) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-5에 있어서, 상기 모재(10)공급부는 상기 모재(10)가 상기 가스분출부를 관통하는 관통챔버(150); 상기 관통챔버(150)에 형성되며, 상기 모재(10)를 세척하는 세척장치(160);를 포함한다.
(실시예 1-8) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-7에 있어서, 상기 모재(10)는 잉곳으로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 모재(10)공급부에 대한 것이며, 구체적으로 모재(10)공급부는 잉곳으로 형성되는 모재(10)가 관통하며, 용융되는 것이다. 이러한 모재(10)공급부는 가스분출부의 중심으로 잉곳의 모재(10)가 관통되도록 관통챔버(150)가 형성되며, 관통챔버(150)를 관통하는 모재(10)가 하부로 이동함에 따라 플라즈마에 의하여 용융된다. 그리고 모재(10)는 잉곳 등의 카트리지 타입으로 형성되어 롤, 실린더 등에 의하여 하강하며, 관통챔버(150) 내부의 세척장치(160)에 의하여 이물질이 제거된다. 이때, 세척장치(160)는 고압으로 모재(10)를 세척하는 것으로 이물질이 배출되는 가스배출구(510)가 형성된다. 그리고 관통챔버(150)의 측면으로 가스가 배출되는 배출통로가 형성되어 전류의 이동하는 위치에 가스가 공급됨에 따라 플라즈마가 발생한다. 이때, 잉곳은 플라즈마에 의하여 단부부터 용융되어 하강하는 것으로 용융된 모재(10)가 냉각됨에 따라 모재 분말(20)이 형성된다.
(실시예 2-1) 본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 것이며, 실시예 1-1에있어서, 상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 상기 모재(10)로 전류를 공급하는 전류공급부(210); 복수의 상기 모재(10) 사이로 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부(220);를 포함한다.
(실시예 2-2) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 전류공급부(210)는 적어도 하나 이상의 모재(10)에 AC전류를 공급하는 것;을 포함한다.
(실시예 2-3) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 플라즈마 발생부(220)는 복수의 상기 모재(10) 사이에 형성되며, 전류가 이동할 때 가스가 결합되어 플라즈마를 발생시키는 것;을 포함한다.
(실시예 2-4) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 1-6 또는 실시예 2-3에 있어서, 상기 전류공급부(210)는 복수의 모재(10)가 결합되는 상기 전류유입부(230)로 (+)극과 (-)극을 각각 공급하는 것;을 포함한다.
본 발명은 플라즈마 발생장치(200)에 대한 것이며, 구체적으로 플라즈마 발생장치(200)는 전류의 이동 중에 가스가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 것이다. 이러한 플라즈마 발생장치(200)는 AC전류(병렬)에 의하여 플라즈마가 발생되는 것이며, 이는 DC 전류(직류)와 달리 복수의 모재(10) 단부의 온도가 동일하도록 형성할 수 있다. 그리고 플라즈마 발생장치(200)는 모재(10)로 전류를 공급하는 전류공급부(210)가 형성되며, 전류공급부(210)는 하나 이상의 모재(10)에 AC전류를 공급한다. 그리고 전류공급부(210)는 전선이 연결되어 (+)극과 (-)극을 각각 모재(10)에 공급한다. 이때, 전류공급부(210)에서 모재(10) 및 모재공급장치(100)의 공급체(120)로 전류가 공급되면 복수의 모재(10) 사이로 전류가 이동하는 플라즈마 발생부(220)가 형성된다. 플라즈마 발생부(220)에는 전류가 이동할 때 아르곤(Ar; Argon), 헬륨(He; helium) 등의 가스가 공급되어 초고온 상태로 가열되는 플라즈마가 발생하는 것이다.
따라서, 플라즈마가 발생한 플라즈마 발생부(220)로 모재(10)가 공급되어 모재(10)가 용융되는 것이다.
(실시예 2-5) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-4에 있어서, 상기 플라즈마 발생부(220)는 상기 공급체(120)에 형성되며, 상기 전류공급부(210)에 의하여 전류가 유입되는 전류유입부(230);를 포함한다.
(실시예 2-6) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-5에 있어서, 전류가 상기 모재공급장치(100)로 전달되는 것을 방지하는 전류차단부(240);를 포함한다.
본 발명은 플라즈마 발생부(220)에 대한 것이며, 구체적으로 플라즈마 발생부(220)는 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 것이다. 이러한 플라즈마 발생부(220)는 전류공급부(210)에서 전류가 공급되면 가스분출부의 일측에 형성되는 공급체(120)에서 타측의 공급체(120)로 전류가 이동한다. 이때. 플라즈마 발생부(220)는 공급체(120)에 형성되는 전류유입부(230)에 의하여 전류공급부(210)의 전선이 연결되고, 전류유입부(230)는 전도체로 형성되어 전류가 이동될 수 있다. 이와 같이 전류가 공급되는 공급체(120)는 DC 전류(직류), AC 전류(병렬)로 형성되는 것이며, 하나의 공급체(120)는 (+)극이 연결되고 다른 공급체(120)는 (-)극이 연결된다. 이때, 모재공급장치(100)가 하나로 형성될 경우 전류유입부(230)에는 (+)극이 연결되고 모재(10)의 단부에는 타 모재(10)가 수용되지 않는 전극판이 형성될 수 있다. 이와 같이 복수의 공급체(120) 및 공급체(120)와 전극판 사이로 전류가 이동할 때 적어도 하나 이상의 가스를 공급하면 플라즈마가 발생하는 것이다. 또한, 공급체(120)는 전류가 공급챔버(110)로 이동하지 않도록 전류차단부(240)가 형성되며, 전류차단부(240)는 공급체(120)와 공급챔버(110) 사이에 형성되어 전류가 플라즈마 발생장치(200) 방면으로 이동하는 것이다. 그리고 모재(10)는 전류가 흐르는 전도 물질로 형성됨에 따라 전류를 모재(10)에 직접 연결하여 모재(10)의 단부에서 타 모재(10)로 전류가 이동하도록 유도할 수 있다. 이러한 모재(10)는 전류가 직접 연결되지 않을 때 공급체(120)의 일단부로 돌출되어 플라즈마 발생부(220)의 플라즈마에 의하여 모재(10)가 용융되는 것이다
따라서, 본 발명의 플라즈마 발생부(220)는 모재(10)가 내부에 유입되는 공급체(120)에 전류유입부(230)가 형성되며, 전류가 공급되어 플라즈마 발생부(220)에 플라즈마가 발생하는 것이다.
(실시예 2-7) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 전류공급부(210)는 상기 모재공급장치(100)의 하단에 형성되며, 전류가 공급되는 전류공급바(250);를 포함한다.
(실시예 2-8) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 2-5에 있어서, 복수의 상기 전류공급바(250)의 간격은 서로 조절되는 것;을 포함한다.
본 발명은 전류공급부(210)에 대한 것이며, 구체적으로 전류공급부(210)는 모재(10)의 하단에 전류가 이동하는 전류공급바(250)가 형성되어 전류의 이동에 의하여 플라즈마를 발생하는 것이다. 이러한 전류공급바(250)는 적어도 하나 이상의 모재(10)의 하단에 형성되는 것으로 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 전류공급바(250)는 모재(10)의 하단 양측면에 각각 형성되며, 전류공급바(250)의 간격은 서로 조절되어 플라즈마의 온도를 조절한다. 그리고 전류공급바(250)는 전도체로 형성되며, 각각 (+)극과 (-)극의 전류가 공급되는 것이다. 이와 같은 전류공급바(250)는 별도의 챔버에 수용되며, 플라즈마가 발생함에 따라 모재(10)를 용융하는 것이다.
따라서, 전류공급부(210)는 모재(10)의 하단 양측에 전류공급바(250)가 형성되며, 복수의 전류공급바(250)에 전류를 공급하여 전류가 이동함에 따라 플라즈마가 발생하는 특징을 가진다.
(실시예 3-1) 본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 가스분출장치(300)에 형성되며, 가스가 저장되는 저장탱크(310); 상기 저장탱크(310)에서 공급되는 가스가 분출되는 분출장치(320);를 포함한다.
(실시예 3-2) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 저장탱크(310)는 적어도 하나 이상의 가스가 각각 저장되도록 복수로 형성되는 것;을 포함한다.
(실시예 3-3) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 분출장치(320)는 상기 저장탱크(310)에서 연장되며, 가스가 이송되는 분출관(321); 상기 분출관(321)의 단부에 형성되며, 가스가 분출되는 분출노즐(322);을 포함한다.
(실시예 3-4) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 3-3에 있어서, 상기 분출관(321)은 복수의 가스가 혼합되는 혼합관(323);을 포함한다.
본 발명은 가스분출장치(300)에 대한 것이며, 구체적으로 가스분출장치(300)는 아르곤, 헬륨 등 플라즈마를 발생시키는 복수의 가스를 플라즈마 발생부(220)로 분출한다. 이러한 가스분출장치(300)는 플라즈마 발생장치(200)의 상단에 형성되며, 전류가 이동하는 플라즈마 발생부(220)로 가스를 분사하여 플라즈마를 발생시킨다. 여기서 플라즈마 발생부(220)로 공급되는 가스는 아르곤, 헬륨 등으로 형성되나 본 발명에서는 플라즈마를 발생시키는 가스의 종류를 한정하지 않는다. 그리고 가스분출장치(300)에서 분출되는 가스에 의하여 용융된 모재(10)를 하강하는 것이며, 이때, 모재(10)가 분말로 하강하도록 일정한 압력으로 광범위하게 가스를 분출하는 것이다. 가스분출장치(300)는 가스가 저장되는 저장탱크(310)가 형성되며, 저장탱크(310)는 복수의 가스가 저장되도록 복수로 형성된다. 그리고 저장탱크(310)는 플라즈마 발생장치(200)의 플라즈마 발생부(220)로 가스가 분출되도록 분출관(321)이 형성되며, 분출관(321)의 단부에는 분출노즐(322)이 형성된다. 이때, 분출관(321)은 저장탱크(310)에서 플라즈마 발생부(220)로 복수의 가스가 혼합 및 각각 분출되도록 형성된다. 그리고 분출관(321)은 복수의 가스가 혼합되도록 혼합관(323)이 형성되며, 혼합관(323)은 헬륨과 아르곤을 다양한 비율로 공급한다. 또한, 분출관(321)은 서로 혼합되지 않고 분출노즐(322)에 각각 연결되어 각각의 가스를 동시에 분출할 수 있다.
따라서, 가스분출장치(300)는 플라즈마를 발생시키기 위하여 플라즈마 발생부(220)에서 전류가 이동할 때 가스를 분출하는 특징을 가진다.
(실시예 4-1) 본 발명은 금속 분말 가공장치에 대한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 가스분출장치(300)에 의하여 하강하는 용융된 모재 분말(20)을 냉각시키는 냉각장치(400);를 포함한다.
(실시예 4-2) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-1에 있어서, 상기 냉각장치(400)는 상기 모재 분말(20)이 하강하는 케이싱(410);, 상기 케이싱(410)의 하단에 형성되며, 상기 모재 분말(20)이 투입되어 냉각되는 냉각부(420);를 포함한다.
(실시예 4-3) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-2에 있어서, 상기 케이싱(410)을 감싸도록 형성되며, 상기 모재 분말(20)의 형태를 일정하게 유지하도록 열을 공급하는 열공급체(430);를 포함한다.
(실시예 4-4) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-3에 있어서, 상기 케이싱(410)은 내부에 가스가 충진되도록 이중으로 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 냉각장치(400)에 대한 것이며, 구체적으로 냉각장치(400)는 모재(10)가 용융되어 가스에 의하여 분사되는 모재 분말(20)을 냉각시키는 것이다. 이러한 냉각장치(400)는 모재 분말(20)이 하강하는 케이싱(410)이 형성되며, 케이싱(410)의 하단에는 모재 분말(20)이 투입되는 냉각부(420)가 형성된다. 케이싱(410)은 다양한 형상으로 형성되며, 상부에 모재공급장치(100)와 플라즈마 발생장치(200)가 형성된다. 그리고 케이싱(410)은 내부의 온도가 일정하게 유지되도록 이중으로 형성되며, 이중으로 형성되는 케이싱(410) 사이에 아르곤 등의 가스가 충진되어 단열 성능을 향상시킨다. 그리고 케이싱(410)의 상부에서 용융되어 가스에 의하여 분사되는 모재 분말(20)은 플라즈마 영역을 이탈하는 순간 냉각이 되지만 모재 분말(20)의 형상이 규칙적이지 않게 형성된다. 그리하여 모재 분말(20)의 형상을 구 형상으로 형성하기 위하여 케이싱(410)에는 열공급체(430)가 형성되며, 열공급체(430)는 케이싱(410)에 열선으로 형성된다. 이때, 열공급체(430)에 의하여 케이싱(410)의 내부 온도가 상승하여 모재 분말(20)의 냉각 시간을 조절할 수 있으며, 이는 모재 분말(20)의 형상이 완전한 구로 형성되도록 유도한다. 그리고 냉각부(420)는 모재 분말(20)이 순간적으로 급 냉각되도록 케이싱(410)의 외측에서 냉각수를 공급하거나 냉각수가 저장된다.
따라서, 냉각장치(400)는 플라즈마 발생장치(200)의 하단에 형성되며, 모재 분말(20)이 구 형상으로 냉각되도록 유도할 수 있는 특징을 가진다.
(실시예 4-5) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-1에 있어서, 상기 케이싱(410)은 내측면에 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 모재 분말(20)의 하강 방향을 조절하는 하강조절장치(500);를 포함한다.
(실시예 4-6) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-5에 있어서, 상기 하강조절장치(500)는 상기 케이싱(410)에 복수로 형성되며, 각각 동일한 방향으로 가스를 분출하는 것;을 포함한다.
(실시예 4-7) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-6에 있어서, 상기 하강조절장치(500)는 상기 케이싱(410) 내측면에 개방되어 가스가 배출되는 가스배출구(510);, 상기 공급구의 전면에서 가스의 배출 각도를 조절하는 각도조절판(520);을 포함한다.
본 발명은 케이싱(410)에 대한 것이며, 구체적으로 케이싱(410)은 모재 분말(20)이 와류에 의하여 하강 속도가 조절되도록 하강조절장치(500)가 형성되는 것이다. 이러한 하강조절장치(500)는 케이싱(410)의 내부에 회전각도가 조절되도록 복수로 형성되며, 하강조절장치(500)는 가스를 일방향으로 분출하여 케이싱(410)의 내부에서 모재 분말(20)이 일정한 방향으로 하강하도록 형성된다. 그리고 하강조절장치(500)는 케이싱(410)의 내측면에 결합되거나 케이싱(410)의 내부에 형성되며, 아르곤, 헬륨 등의 가스가 공급되어 모재 분말(20)의 하강 속도를 조절한다. 이는 모재 분말(20)이 냉각되기 전에 구 형상으로 유지되거나 하강 중에 복수의 모재 분말(20)이 서로 접합되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 하강조절장치(500)는 케이싱(410) 내측면에 형성될 경우 케이싱(410) 내측면에는 가스배출구(510)가 형성되며, 가스배출구(510)에는 수직, 수평으로 가스의 배출 각도를 조절하는 각도조절판(520)이 형성된다.
따라서, 하강조절장치(500)는 케이싱(410) 내부에서 하강하는 모재 분말(20)의 하강 속도를 줄이며, 모재 분말(20)을 와류가 발생되도록 하강시켜 모재 분말(20)이 서로 접합되는 것을 방지할 수 있다.
(실시예 4-8) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-1에 있어서, 상기 케이싱(410)의 하단에 형성되며, 상기 모재 분말(20)을 완충시키는 완충장치(600);를 포함한다.
(실시예 4-9) 본 발명의 금속 분말 가공장치는 실시예 4-8에 있어서, 상기 완충장치(600)는 상기 케이싱(410) 내부로 공급되는 가스를 순환하여 형성되는 것;을 포함한다.
본 발명은 완충장치(600)에 대한 것이며, 구체적으로 완충장치(600)는 케이싱(410) 하단에 형성되어 모재 분말(20)이 냉각부(420)에 충격을 가하는 것을 방지한다. 이러한 완충장치(600)는 가스의 농도가 높게 형성되어 재료 분말이 하강하는 속도를 줄일 수 있으며, 완충장치(600)는 아르곤, 헬륨 등이 공급되어 형성된다. 그리고 완충장치(600)는 케이싱(410) 내부로 공급되는 가스를 순환하여 형성되며, 가스분출장치(300)에서 공급되어 케이싱(410)에 충진된 가스를 순환시켜 완충장치(600)로 전달한다.
(실시예 5-1) 본 발명은 금속 분말 가공방법에 대한 것이며, 실시예 4-1의 모재공급장치(100)에서 모재(10)가 공급되는 공급단계(S1100);, 복수의 상기 모재(10) 사이로 가스가 분출되는 가스분출단계(S1200);, 상기 모재(10)에 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계(S1300);, 상기 모재(10)의 일단부가 용융되며, 하강함에 따라 냉각되는 냉각단계(S1400);를 포함한다.
(실시예 6-1) 본 발명은 금속 분말에 대한 것이며, 실시예 5-1의 금속 분말 가공방법에 의하여 가공되는 것;을 포함한다.
10: 모재 20: 모재 분말
100: 모재공급장치 110: 공급챔버
120: 공급체 130: 단열재
140: 액상챔버 150: 관통챔버
160: 세척장치 200: 플라즈마 발생장치
210: 전류공급부 220: 플라즈마 발생부
230: 전류유입부 240: 전류차단부
250: 전류공급바 300: 가스분출장치
310: 저장탱크 320: 분출장치
321: 분출관 322: 분출노즐
323: 혼합관 400: 냉각장치
410: 케이싱 420: 냉각부
430: 열공급체 500: 하강조절장치
510: 가스배출구 520: 각도조절판
600: 완충장치 S1100: 공급단계
S1200: 가스분출단계 S1300: 플라즈마 발생단계
S1400: 냉각단계

Claims (6)

  1. 모재(10)가 공급되는 모재공급장치(100);,
    상기 모재공급장치(100)에 형성되며, 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(200);
    상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 적어도 하나의 가스가 분출되는 가스분출장치(300);를 포함하는 금속 분말 가공장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치(200)에 형성되며, 상기 모재(10)로 전류를 공급하는 전류공급부(210);
    복수의 상기 모재(10) 사이로 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생부(220);를 포함하는 금속 분말 가공장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스분출장치(300)에 형성되며, 가스가 저장되는 저장탱크(310);
    상기 저장탱크(310)에서 공급되는 가스가 분출되는 분출장치(320);를 포함하는 금속 분말 가공장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스분출장치(300)에 의하여 하강하는 용융된 모재 분말(20)을 냉각시키는 냉각장치(400);를 포함하는 금속 분말 가공장치.
  5. 금속 분말 가공방법에 있어서,
    청구항 1의 모재공급장치(100)에서 모재(10)가 공급되는 공급단계(S1100);,
    복수의 상기 모재(10) 사이로 가스가 분출되는 가스분출단계(S1200);,
    상기 모재(10)에 전류가 공급되어 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계(S1300);
    상기 모재(10)의 일단부가 용융되며, 하강함에 따라 냉각되는 냉각단계(S1400);를 포함하는 금속 분말 가공방법.
  6. 금속 분말에 있어서,
    청구항 5의 가공방법으로 가공되는 것;을 포함하는 금속 분말.

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