KR20220120549A - 텅스텐 금속 분말의 제조방법 - Google Patents

텅스텐 금속 분말의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220120549A
KR20220120549A KR1020227015008A KR20227015008A KR20220120549A KR 20220120549 A KR20220120549 A KR 20220120549A KR 1020227015008 A KR1020227015008 A KR 1020227015008A KR 20227015008 A KR20227015008 A KR 20227015008A KR 20220120549 A KR20220120549 A KR 20220120549A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tungsten
metal powder
reaction stream
tungsten metal
content
Prior art date
Application number
KR1020227015008A
Other languages
English (en)
Inventor
티노 사에우베리히
율리안 메세-마르크트쉽펠
너트 워렌케
비테 호지
Original Assignee
하.체. 스타르크 텅스텐 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하.체. 스타르크 텅스텐 게엠베하 filed Critical 하.체. 스타르크 텅스텐 게엠베하
Publication of KR20220120549A publication Critical patent/KR20220120549A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045Alloys based on refractory metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2203/00Controlling
    • B22F2203/11Controlling temperature, temperature profile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2203/00Controlling
    • B22F2203/13Controlling pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/20Refractory metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 텅스텐 산화물을 환원시켜 텅스텐 금속 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로, 수득되는 금속 분말의 특성이 진행중인 공정 중 및 진행 중에 지속적으로 모니터링되는 것을 특징으로 한다.

Description

텅스텐 금속 분말의 제조방법
본 발명은 텅스텐 산화물을 환원시켜 텅스텐 금속 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로, 수득되는 금속 분말의 특성이 진행중인 공정 중 및 진행 중에 지속적으로 모니터링되는 것을 특징으로 한다.
텅스텐 금속은 높은 녹는점과 끓는점을 특징으로 하며 많은 과학, 기술 및 의료 분야에서, 예를 들어 카바이드 도구를 준비하는 데 사용되는 텅스텐 카바이드의 전구체로 사용된다. 주로 분말 형태로 사용되는 텅스텐 금속은 응용 분야 및 사용 분야에 따라 요구 사항 및 사양이 다르다. 그러나 모든 사양은 분말이 좁거나(narrow) 정의된 1차 입자 크기 분포로 지속적으로 고품질로 안정적으로 제공되어야 한다는 공통점이 있다.
US 2006/0051256은 스크류 압출기(screw extruder)와 유사한 방식으로 구성된 분말 제조 장치를 기술하고 있으며, 여기서 온도는 다양한 가열 및 냉각 요소에 의해 제어될 수 있다. 장치에 사용되는 스크류 유닛은 생성된 입자의 성장이 필요에 따라 제어될 수 있도록 하는 것으로 가정된다.
DE 38 02 811은 몰리브덴, 레늄 또는 텅스텐 원소의 하나 이상의 금속 및 철, 코발트, 니켈, 구리, 은, 금, 팔라듐, 백금, 로듐, 크롬 및 레늄을 포함하는 그룹의 바인더 금속의 70 중량% 이상으로 구성되는 개별 입자의 금속 분말 덩어리를 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 금속 및 바인더 금속의 화합물은 이온성 또는 비이온성 액체에 용해 및/또는 균일하게 현탁되며, 이러한 용액 및/또는 현탁액을 건조시켜 얻어진 잔류물을 600℃ 미만에서 로스팅한 다음 600 내지 1200℃의 온도에서 환원 조건 하에 반응시켜 금속 분말을 형성한다.
WO 2017/162048은 금속 산화물의 환원을 위한 회분식 공정에서 580℃ 이하의 온도에서 강산화제 또는 금속 할로겐화물과 환원제 사이의 반응이 사용되는 금속 산화물의 환원 방법을 개시하고 있다.
금속 텅스텐의 회수를 위해 텅스텐 함유 광석은 불순물을 제거하기 위해 500 내지 600℃의 온도에서 산화 분위기에서 소성될 수 있다. 수산화나트륨 수용액과의 반응은 Na2WO4를 생성하며, 이는 연속 재침전으로 정제되고 이온 교환 또는 암모니아를 사용한 용매 추출을 통해 파라텅스텐산 암모늄(ammonium paratungstate)으로 결정화된다. 수득한 텅스텐산염을 여과하고 건조시킨 다음, 500℃ 이상의 온도에서 소성하여 순수한 산화 텅스텐(VI)으로 전환된다. 그런 다음 실제 금속 분말은 650℃ 이상의 온도에서 환원제로 수소를 사용하는 연속 작동 용광로 플랜트의 산화물에서 수득한다. 산화물의 금속으로의 전환은 다음 식으로 나타낼 수 있다.
WO3 + 3H2 → W + 3H2O
텅스텐 금속을 제조하는 많은 방법이 선행 기술에 알려져 있지만, 그 어느 것도 형성된 금속 분말의 연속적인 품질 관리의 기회를 제공하지 않는다. 생성된 텅스텐 금속 분말의 품질을 확인하기 위해 일반적으로 반응 흐름에서 샘플을 채취하여 분석하는데, 특히 반응 전환율 및 얻어진 텅스텐 금속 분말의 입자 크기를 특성으로 사용한다. 특히 금속 텅스텐이 텅스텐 카바이드로 추가 가공되는 경우 텅스텐 금속 분말의 입자 크기는 중요한 품질 특성이다. 텅스텐 카바이드의 입자 크기는 사용되는 텅스텐 금속 분말의 입자 크기에 크게 의존하기 때문에 후자는 매우 정밀하게 제어되고 조정되어야 한다. 텅스텐 금속 분말의 품질을 제어하기 위해 선행 기술에서 사용되는 기존의 공정은 샘플링과 분석 결과를 사용할 수 있는 사이에 항상 시간 지연이 있다는 단점이 있어, 생산 공정에서 공정 매개변수의 즉각적인 적응이 불가능하다. 시간 지연은 일반적으로 복잡한 시료 처리 및 분석의 필요성과 해당되는 경우 운송 거리로 인해 발생한다. 따라서, 기존 인프라의 기능으로 몇 시간에서 며칠 정도일 수 있는 필요한 시간에 텅스텐 금속 분말이 원하는 품질로 생산되지 않고, 따라서 공정 매개변수의 상응하는 적응을 수행할 수 없는 상태에서 사용할 수 없는 분말 등급의 부수율(side yields) 또는 스톡(stocks)이 형성된다. 이러한 바람직하지 않은 제품은 높은 자본 잠금을 초래하고 최악의 경우 원자재 및 자원의 높은 손실을 초래한다. 따라서, 이러한 시간지연 품질관리의 문제와 그에 따른 결점을 극복하기 위하여, 이미 진행중인 생산 공정 중에 적시에 개입이 가능한 방식으로 품질 관리를 수행할 수 있는 것이 바람직하다.
텅스텐 금속 분말의 생산에서 산소 함량, 평균 입자 직경 및 특정 비표면적은 일반적으로 수득한 분말의 품질을 평가할 수 있도록 사용된다. 언급된 재료 특성은 각각 다른 방법으로 결정되므로 진행 중인 프로세스 중 결정이 불가능하거나 다른 장치로 수행해야 한다. 오히려, 부분적으로, 언급된 재료 특성을 결정할 수 있도록 선행 기술에서 사용된 분석 방법에서 복잡하고 시간 집약적인 샘플 준비가 필요하므로, 진행 중인 프로세스 중 품질 손실에 대한 즉각적인 대응이 더 이상 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 생산된 분말의 시기적절하고 지속적인 품질 보증을 가능하게 하는 텅스텐 금속 분말의 제조 방법을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 금속 텅스텐 제조시 발생하는 중간 산화 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 함량이 반응 진행의 척도로 사용될 수 있고 따라서 텅스텐 금속 분말의 품질에 대한 척도로 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 텅스텐 금속 분말의 품질이 수득된 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기에 의해 결정될 수 있다는 것이 놀랍게도 발견되었다. 본 발명의 범위 내에서, 두 매개변수는 진행 중인 작업 동안 온라인으로 결정될 수 있으므로 복잡한 샘플링 및 샘플 처리가 생략되고 필요한 경우 프로세스에 즉각적인 개입이 가능한 시기 적절한 측정 결과가 얻어진다.
따라서, 본 발명은 먼저 다음 단계를 포함하는, 텅스텐 산화물을 환원시켜 텅스텐 금속 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다:
a) 텅스텐 산화물 입자를 함유하는 반응 스트림 I을 제공하는 단계;
b) 상기 반응 스트림 I을 환원제로 처리하여 텅스텐 산화물 및 텅스텐 금속 분말을 포함하는 반응 스트림 II를 수득하는 단계;
c) 상기 반응 스트림 II에서 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 함량을 측정하는 단계;
d) 상기 반응 스트림 II에서 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기(crystallite size)를 측정하는 단계;
e) 단계 c) 및 d)에서 얻은 값을 미리 결정된 목표 값과 비교하는 단계;
f) 선택적으로 공정 매개변수(parameters)를 조정하는 단계;
상기 단계에서 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기의 측정은 반응 스트림이 적어도 하나의 분석 유닛(analytical unit)을 통과하도록 안내함으로써 수행되는 것을 특징으로 함.
특히, 본 발명은 공정 중에 얻어지는 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기를 연속적으로 결정하여 품질 특성으로 활용할 수 있는 것을 특징으로 한다. 텅스텐 금속 분말은 1차 입자로 구성되어 있어 응집체를 형성할 수 있다. 각 개별 1차 입자는 크기에 따라 단결정 또는 다결정일 수 있다. 단위 셀의 규칙적인 배열이 관찰될 수 있는 입자의 영역(domain)을 결정자(crystallite, 문헌에서는 "입자(grain)"라고도 함)라고 한다. 이러한 영역은 입자의 부피 전체에 걸쳐 확장될 수 있다. 그러나, 단위 셀이 규칙적으로 배열된 2개 이상의 영역이 하나의 입자에 존재할 수도 있으며, 이러한 영역 간에 장축(major axes)의 방향이 다를 수 있다. 이러한 경우 영역 사이에 결정립계(grain boundaries)가 관찰될 수 있다. 결정자가 작을수록 들어오는 X선이 더 넓게 산란되어 회절에 의해 생성된 X선 피크의 검출기에서 넓어진다.
본 발명에 따른 방법을 사용함으로써, 진행 중인 공정 동안 반응 진행 및 생성물의 결정자 크기에 대한 연속적이고 즉각적인 모니터링이 가능하며, 이는 이전에 실시한 무작위 샘플링과 시간이 많이 소요되는 실험실 검사로는 달성할 수 없었던 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 폐쇄 루프(closed loop)에서 프로세스를 제어하는 데 필요한 피드백의 가능성을 제공한다. 따라서, 분말은 재료 손실 없이 원하는 품질로 효율적으로 생산될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된, 수지에 매립되고 부분적으로 분쇄된 텅스텐 금속 분말의 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 도시한 것으로, 입자와 단결정 및 다결정 도메인을 볼 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 나노규모 및 미세 텅스텐 금속 분말의 생산에서 품질 보증에 특히 적합하다. 따라서, ASTM B330에 따라 Fisher Sub Sieve Sizer FSSS에 의해 측정된, 수득된 텅스텐 금속 분말이 20 nm 내지 5 μm, 바람직하게는 50 nm 내지 3.5 μm의 평균 입자 크기를 갖는 본 발명에 따른 방법의 실시양태가 바람직하다. 추가로, 본 발명에 따른 방법의 실시양태는 BET (DIN ISO 9277)에 따라 분말의 비표면적을 결정하는 방법에 의해 측정된, 수득된 텅스텐 금속 분말이 0.05 m2/g 내지 10 m2/g, 바람직하게는 0.15 m2/g 내지 6 m2/g의 비표면적을 갖는 본 발명에 따른 방법의 실시양태가 바람직하다.
본 발명은 놀랍게도 비표면적(DIN ISO 9277에 따른 BET 측정)과 분말의 평균 입자 크기 사이에 이미 알려진 상관관계가 미결정(crystallites)으로 전달될 수 있다는 사실이 밝혀졌다는 사실에 기초한다.
선행 기술에 만연한 편견과 대조적으로, 다음 식으로 나타낼 수 있는 분말의 입자 또는 입자 크기와 BET 표면적 사이의 알려진 관계가 본 발명의 범위 내에서 발견되었다.
d = 6/(ρ * BET) [ - 식 1 - ]
여기서 d는 입자 크기이고, ρ는 재료의 물리적 밀도이며, BET 값은 DIN ISO 9277에 따라 결정된 비표면적이다.
완전히 반응한 텅스텐 금속 분말의 산소 함량은 분말의 비표면적에 비례하므로 텅스텐 금속 분말의 특성화에도 사용할 수 있으며 동시에 반응 전환의 완전성을 측정하는 역할을 한다. WO2의 비율로 표시되는 결정자 크기와 산소 함량 값은 모두 X선 회절을 사용하여 결정할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법에 사용되는 분석 유닛은 X선 회절계(X-ray diffractometer)이고, 여기서 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기 및 산화 텅스텐 함량의 결정은 바람직하게는 X-선에 의해 영향을 받는다. 품질 보증을 위한 매개변수로서 본 발명에 따른 결정자 크기 및 반응 스트림 중 WO2 함량의 선택을 통해, 본 발명에 따른 방법은 두 가지 재료 특성이 동일한 측정 방법에 의해 결정될 수 있다는 이점이 있으며, 즉, 품질 보증이 한 단계에서 결합되어 수행될 수 있으므로 각각의 개별 측정에서 재료 특성의 개별 결정은 생략될 수 있다.
본 발명에 따르면, 텅스텐 금속 분말의 제조는 텅스텐 산화물을 환원시킴으로써 수행되며, 여기서 놀랍게도 반응의 진행에 따라 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량을 관찰할 수 있다는 것이 발견되었다. 반응 스트림에서 텅스텐 산화물의 함량이 낮을수록 반응이 더 진행된다. 따라서, 반응 스트림 II 내의 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량이 반응 진행에 대한 척도로 작용하는 실시양태가 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 단계 c) 및 d)에서 결정된 값은 미리 정의된 목표 값과 비교되어 반응의 진행 상황 및 수득된 텅스텐 금속 분말의 품질을 확인한다. 사용하는 목표 값은 요구 사항 및 개별 사양에 따라 선택될 수 있다. 신뢰할 수 있는 비교를 얻기 위해, 본 발명에 따른 방법의 단계 e)에서의 비교는 바람직하게는 평가 모듈을 사용함으로써, 특히 컴퓨터 이용 방법에 의해 짧은 시간 간격으로 반복적으로 수행된다.
본 발명에 따른 방법은 텅스텐 금속 분말의 제조에 사용되는 일반적인 환원제와 양립할 수 있다. 텅스텐 산화물의 전환과 관련된 최상의 결과는 환원제로 수소를 사용할 때 관찰되었다. 따라서, 환원제로 수소를 사용하는 실시형태가 바람직하다.
포괄적인 품질 관리의 가능성에 더하여, 본 발명에 따른 방법은 추가로 간단한 구현 및 반응 진행 및 생성물 관리에 대한 즉각적이고 지속적인 분석의 가능성을 특징으로 하며, 이는 특히 텅스텐 산화물 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기 결정이 동일한 분석 유닛에 의해 실행된다는 사실에 의해 달성된다. 따라서, 일 실시예는 본 발명에 따른 방법의 단계 c) 및 d)에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기의 측정이 동시에 또는 즉시 연속적으로 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 범위 내에서, "즉시"는 3분 이하, 바람직하게는 1분 이하, 특히 30초 이하의 시간 지연을 의미한다. 더욱 바람직하게는, 2개의 매개변수는 한 번의 측정(measurement)으로, 더욱 더 바람직하게는 한 번의 기록(recording)으로, 특히 X선 회절도 또는 X선 회절도의 섹션으로 결정된다. 이러한 실시예는 단 하나의 측정만 수행되어야 하고 분석 유닛에 단 하나의 센서만 필요하다는 이점이 있다. 측정에서 얻은 데이터의 평가는 알려진 방법으로 별도로 수행할 수 있다. 대안적으로 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법의 단계 c) 및 d)에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기의 측정은 각각 별개의 측정에서 수행되며, 이는 그러나 동일한 분석 유닛에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 방법은 측정 결과로부터 시스템 매개변수로의 즉각적인 피드백을 가능하게 하고, 이에 의해 공정 매개변수는 프로세스 동안 지속적으로 최적화될 수 있다. 따라서, 단계 c) 및 d)에서 결정된 데이터가 본 발명에 따른 방법의 단계 f)에서 영향을 받아야 할 수 있는 공정 및 시스템 매개변수의 적응을 위한 기초 역할을 하는 본 발명에 따른 방법의 실시양태가 바람직하다. 바람직하게는, 시스템 및 공정 매개변수의 적응은 텅스텐 산화물의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기가 미리 정의된 목표 값에 대응하는 방식으로 수행된다. 단계 c) 및 d)에서 결정된 값을 기반으로 조정할 수 있는 공정 및 시스템 매개변수는 바람직하게는 압력(pressure), 온도(temperature), 온도 분포(temperature distribution), 부피(volume) 및 질량 유량(mass flow), 회전 속도(rotational speeds), 농도(concentrations), 충전량(filling quantities), 사이클 시간(cycle times), 및 유속(flow rate)이다.
본 발명에 따른 공정 제어는 단위 시간당 많은 수의 측정이 수행되도록 하여 제품 품질의 변화에 즉시 응답할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서 생성되는 시간당 측정값의 수는 1 내지 120, 보다 바람직하게는 5 내지 12이다. 측정은 바람직하게는 연속적으로 작동하는 생산 공장의 반응 스트림 내 및/또는 반응 스트림에서 수행되며, 이로써 측정 신호의 시간 경과 및 반응의 정확한 시간 이미지를 얻을 수 있다. 따라서, 생성물 스트림으로부터의 샘플링은 바람직하게는 생략될 수 있다. 이와 관련하여 진행 중인 반응에 대한 영향을 피하기 위하여, 측정 시간과 회절계의 복사 전력과 같은 측정 전력의 곱으로 표현되는 측정당 적용되는 에너지의 양이 너무 높지 않도록 선택하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 따라서, 일 실시예는 측정이 50 내지 500 kJ, 바람직하게는 80 내지 250 kJ의 복사 에너지(radiated energy)에서 수행되는 실시예가 바람직하다. 에너지는 하기 식에 따라 가속 전압 U[볼트], 관전류 I[암페어] 및 방사 시간 t[초]의 곱에서 계산된다.
E = U[V] * I[A] * t[s]
본 발명에 따른 공정은 전체 공정 동안 텅스텐 금속 분말의 품질에 대한 즉각적인 제어 및 종합적인 평가를 가능하게 한다. 따라서, 예를 들어, 다른 단계에서 반응 및 공정을 모니터링할 수 있도록, 예를 들어, 공정 과정을 따라 서로 다른 위치에 위치한 서로 다른 분석 유닛을 지나 분석할 반응 스트림을 안내하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 분석 유닛은 공정으로부터의 생성물이 공정으로부터 배출되는 곳, 예를 들어 연속적으로 작동하는 산업 용광로의 생성물 배출구이다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예는 반응 스트림 II가 하나 이상의 분석 유닛을 지나도록 안내되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 전체 공정 동안 연속 모니터링을 가능하게 하기 위해 여러 분석 유닛이 반응 스트림을 따라 분포된다. 또한 여러 분석 유닛이 서로의 바로 하류(downstream)에 배열되는 실시양태가 바람직하다. 또한 이들 2개의 실시예의 조합이 바람직하다. 상이한 분석 유닛은 바람직하게는 상호 통신하고 제어 유닛에 의해 중앙에서 제어되고 획득된 데이터가 판독될 수 있는 설계를 갖는다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 반응 스트림에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기를 측정하기 위한 하나 이상의 분석 유닛을 포함하고, 여기서 상기 분석 유닛은 바람직하게는 X선 회절계이다.
특히, 본 발명은 텅스텐 금속 분말의 제조에 있어서 품질 보증에 적합하다. 따라서, 본 발명은 또한 텅스텐 금속 분말의 품질 보증을 위한 방법에 관한 것으로, 텅스텐 금속 분말의 품질 보증은 생산 스트림에서 텅스텐 금속 분말 및 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 결정자 크기의 매개변수를 모니터링함으로써 영향을 받으며, 이들 물질 특성의 결정은 바람직하게는 X선 회절법에 의해 수행된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된, 수지에 매립되고 부분적으로 분쇄된 텅스텐 금속 분말의 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 도시한 것으로, 입자와 단결정 및 다결정 도메인을 볼 수 있다.

Claims (10)

  1. 다음 단계를 포함하는, 텅스텐 산화물을 환원시켜 텅스텐 금속 분말을 제조하는 방법:
    a) 텅스텐 산화물 입자를 함유하는 반응 스트림 I을 제공하는 단계;
    b) 상기 반응 스트림 I을 환원제로 처리하여 텅스텐 산화물 및 텅스텐 금속 분말을 포함하는 반응 스트림 II를 수득하는 단계;
    c) 상기 반응 스트림 II에서 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 함량을 측정하는 단계;
    d) 상기 반응 스트림 II에서 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기(crystallite size)를 측정하는 단계;
    e) 단계 c) 및 d)에서 얻은 값을 미리 결정된 목표 값과 비교하는 단계; 및
    f) 선택적으로 공정 매개변수(parameters)를 조정하는 단계;
    상기 텅스텐(IV) 산화물(WO2)의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기는
    적어도 하나의 분석 유닛(analytical unit)을 통과하는 반응 스트림을 안내하여 공정 동안 측정되는 것을 특징으로 함.
  2. 제1항에 있어서, BET(DIN ISO 9277)에 따라 분말의 비표면적을 측정하는 방법에 의해 측정되고, 상기 수득된 텅스텐 금속 분말이 0.05 m2/g 내지 10 m2/g, 바람직하게는 0.15 m2/g 내지 6 m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법에서 사용되는 분석 유닛이 X선 회절계(X-ray diffractometer)인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 스트림 II 내에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량이 반응 진행에 대한 척도(measure)로 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 c) 및 d)에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량 및 결정자 크기는 바람직하게는 1회의 측정에서, 더욱 바람직하게는 1회의 기록으로, 특히 X선 회절도(X-ray diffractogram) 또는 X선 회절도의 단면(section)으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 매개변수의 적응은 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량, 및 결정자 크기는 미리 정의된 목표 값에 대응하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 매개변수는 압력(pressure), 온도(temperature), 온도 분포(temperature distribution), 부피(volume) 및 질량 유량(mass flow), 회전 속도(rotational speeds), 농도(concentrations), 충전량(filling quantities), 사이클 시간(cycle times), 및 유속(flow rate)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법의 범위 내에서 생성되는 시간당 측정값의 수가 1 내지 120, 보다 바람직하게는 5 내지 12인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 c) 및 d)에서의 측정이 50 내지 500 kJ, 바람직하게는 80 내지 250 kJ의 복사 에너지에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서, 반응 스트림에서 텅스텐 산화물, 특히 WO2의 함량 및 텅스텐 금속 분말의 결정자 크기를 측정하기 위한 하나 이상의 분석 유닛을 포함하는 장치.

KR1020227015008A 2019-12-30 2020-12-14 텅스텐 금속 분말의 제조방법 KR20220120549A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135890.6 2019-12-30
DE102019135890 2019-12-30
PCT/EP2020/085987 WO2021136644A1 (de) 2019-12-30 2020-12-14 Verfahren zur herstellung von wolframmetallpulvern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220120549A true KR20220120549A (ko) 2022-08-30

Family

ID=74141454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227015008A KR20220120549A (ko) 2019-12-30 2020-12-14 텅스텐 금속 분말의 제조방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20220362848A1 (ko)
EP (1) EP4084921A1 (ko)
JP (1) JP7547480B2 (ko)
KR (1) KR20220120549A (ko)
CN (1) CN114423542A (ko)
CA (1) CA3154733A1 (ko)
IL (1) IL294011A (ko)
MX (1) MX2022007986A (ko)
WO (1) WO2021136644A1 (ko)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3802811A1 (de) 1988-01-30 1989-08-10 Starck Hermann C Fa Agglomerierte metall-verbund-pulver, verfahren zu ihrer herstellung sowie deren verwendung
US5125964A (en) * 1990-09-10 1992-06-30 General Electric Company Fluidized bed process for preparing tungsten powder
US20030121365A1 (en) * 2001-11-20 2003-07-03 Bruce Dover Method of producing fine tungsten powder from tungsten oxides
KR100449820B1 (ko) 2002-07-02 2004-09-22 오재완 스크류형 연속식 금속분말 제조장치
JP4776910B2 (ja) 2004-04-13 2011-09-21 戸田工業株式会社 ナノ構造体
CN100357050C (zh) 2005-09-12 2007-12-26 北京科技大学 一种工业用透气强排水式纳米钨粉还原炉
JP4921806B2 (ja) 2006-02-13 2012-04-25 住友金属鉱山株式会社 タングステン超微粉及びその製造方法
US7988760B2 (en) * 2007-03-13 2011-08-02 Global Tungsten & Powders Corp. Method of making nanocrystalline tungsten powder
US8853314B2 (en) * 2008-10-23 2014-10-07 Datalase Ltd. Heat absorbing additives
JP5772593B2 (ja) 2009-05-14 2015-09-02 宇部興産株式会社 CuPd合金ナノ粒子、組成物および触媒用組成物ならびにCuPd合金ナノ粒子の製造方法
JP2012197473A (ja) 2011-03-18 2012-10-18 Tohoku Univ 還元雰囲気下超臨界水熱反応による金属・合金ナノ粒子の合成法
CN102603007B (zh) 2012-03-15 2014-06-18 合肥学院 氧化钨纳米粉体与金属钨纳米粉体的制备方法
JP5870429B2 (ja) * 2012-05-14 2016-03-01 国立研究開発法人物質・材料研究機構 W−CeOx電極触媒及びその製造方法
GB201604975D0 (en) 2016-03-23 2016-05-04 Kamali Ali R Reduction of metal/semi-metal oxides
DE102016011096B3 (de) 2016-09-15 2018-02-15 H. C. Starck Tungsten GmbH Neuartiges Wolframcarbidpulver und dessen Herstellung
JP7157456B2 (ja) 2017-03-01 2022-10-20 国立大学法人京都大学 PdRu固溶体ナノ粒子、その製造方法及び触媒、PtRu固溶体ナノ粒子の結晶構造を制御する方法、並びにAuRu固溶体ナノ粒子及びその製造方法
JP6845715B2 (ja) * 2017-03-13 2021-03-24 三菱マテリアル株式会社 硬質焼結体
JP7067557B2 (ja) * 2017-06-19 2022-05-16 住友金属鉱山株式会社 農園芸用覆土フィルムとその製造方法
CN110799285B (zh) 2017-07-05 2022-04-29 东邦钛株式会社 金属粉末及其制造方法
US11735728B2 (en) 2017-11-21 2023-08-22 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
CN114423542A (zh) 2022-04-29
EP4084921A1 (de) 2022-11-09
IL294011A (en) 2022-08-01
JP2023519054A (ja) 2023-05-10
JP7547480B2 (ja) 2024-09-09
WO2021136644A1 (de) 2021-07-08
MX2022007986A (es) 2022-07-11
CA3154733A1 (en) 2021-07-08
US20220362848A1 (en) 2022-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3383608B2 (ja) ナノ結晶性材料を合成するための装置
DE69608809T2 (de) Verfahren zur herstellung eines übergangsmetallcarbids ausgehend von einer partiell reduzierten übergangsmetallverbindung
CN111511486A (zh) 增材制造的部件及其制造方法
EP2662334B1 (de) Polykristallines siliciumgranulat und seine herstellung
Majuste et al. Applications of in situ synchrotron XRD in hydrometallurgy: Literature review and investigation of chalcopyrite dissolution
Yi-Ming et al. The conversion of UO2 via ammonium uranyl carbonate: Study of precipitation, chemical variation and powder properties
CN102539207A (zh) 用于测定硬质合金成分的标准样品的制备方法和测定方法
Joost et al. Recycling of WC-Co hardmetals by oxidation and carbothermal reduction in combination with reactive sintering.
WO2013155638A2 (en) Reference materials
CN109443874A (zh) 一种八氧化三铀中铀和杂质元素标准物质制备方法
KR20220120549A (ko) 텅스텐 금속 분말의 제조방법
Zoller et al. On the reduction of MoO3 to MoO2: a path to control the particle size and morphology
RU2824158C1 (ru) Способ изготовления порошков металлического вольфрама
US3515540A (en) Mixed cobalt/tungsten carbide powders
US3440035A (en) Method for preparing raw materials for sintered alloys
Xiao et al. Role of trivalent antimony in the removal of As, Sb, and Bi impurities from copper electrolytes
US7108831B2 (en) Monophasic Tungsten Carbide
Ding et al. Effects of boron addition on the microstructure and properties of in situ synthesis TiC reinforced CuTiC composites
Wu et al. An extreme-condition model for quantifying growth kinetics of colloidal metal nanoparticles
AU2006326956A1 (en) Method for defining element content and/ or mineral content
JPS6330321A (ja) 二酸化モリブデン粉末及びその製造方法
Popov et al. The application of DSC for the investigation of metal matrix composites with nanodiamond reinforcing particles
Lake et al. Maximization of Tungsten crystallites from directly reduced ammonium paratungstate
Van Put et al. Hydrogen reduction of ammonium paratungstate into tungsten blue oxide—Part II: Experimental
Flinn et al. Intrinsic features of Fe 40wt.% Ni powders prepared by centrifugal or vacuum gas atomization