KR20220144734A - Apparatus for manufacturing metal-based composition and method of manufacturing metal-based composition using the same - Google Patents

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KR20220144734A
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Abstract

Disclosed are an apparatus for manufacturing a metal-based composition and a method for manufacturing a metal-based composition using the same. The disclosed apparatus for manufacturing a metal-based composition, which is for mixing nanopowder into a molten metal to manufacture a metal-based composition, comprises: a stator member introduced into the molten metal, and having a sidewall defining an internal space, and an open upper portion and an open lower portion; a rotating shaft inserted into the internal space of the stator member to rotate; a first rotor member installed in a first area of the rotating shaft in the internal space, rotating with a first gap from the inner surface of the sidewall, and having a plurality of first rotating blades having a structure inclined with respect to a rotary axis of the rotating shaft; a second rotor member installed in a second area below the first area of the rotating shaft in the internal space, and having a plurality of second rotating blades rotating with a second gap from the inner surface of the sidewall; and a nanopowder supply unit for supplying nanopowder from above the stator member introduced into the molten metal to the surface of the molten metal. At least the first rotor member between the first and second rotor members drops the molten metal and the nanopowder from the top to the bottom of the stator member. Therefore, the present invention enables the easy manufacturing of a metal-based composition with excellent properties.

Description

금속계 조성물 제조용 장치 및 이를 이용한 금속계 조성물의 제조 방법{Apparatus for manufacturing metal-based composition and method of manufacturing metal-based composition using the same}Apparatus for manufacturing metal-based composition and method of manufacturing metal-based composition using the same

본 발명은 조성물 제조를 위한 장치 및 그 이용에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속계 조성물 제조용 장치 및 이를 이용한 금속계 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for preparing a composition and its use, and more particularly, to an apparatus for preparing a metal-based composition and a method for preparing a metal-based composition using the same.

산업기술의 급속한 발달로 인해 정밀하고 미세한 부품 및 이를 이용한 기기들에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한 이러한 요구에 부합하는 새로운 재료에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이와 관련해서, 종래의 마이크로미터(㎛) 사이즈의 재료에 비해 우수한 특성을 발휘할 수 있는 나노미터(nm) 스케일의 입자(즉, 나노입자)를 이용하고자 하는 연구가 관심을 모으고 있다. Due to the rapid development of industrial technology, the demand for precise and fine parts and devices using the same is increasing. There is also an increasing need for new materials to meet these needs. In this regard, research using nanometer (nm) scale particles (ie, nanoparticles) that can exhibit superior properties compared to conventional micrometer (㎛) sized materials is attracting attention.

나노크기의 입자들은 반데르발스(van der Waals) 힘과 표면장력과 같은 물리적/화학적 인력에 의해 서로 응집하려는(즉, 달라붙는) 특성을 가지므로, 나노크기의 입자들을 활용하여 새로운 재료를 개발하는데 어려움이 있다. 특히, 금속 재료 내에 소정의 첨가물이나 추가적 성분을 적절한 형태(미세한 형태)로 분산시키는 것은 기존의 기술로는 수행하기 어려울 수 있다. Nano-sized particles have the property of cohesive (ie, sticking) to each other by physical/chemical attraction such as van der Waals force and surface tension. Therefore, new materials are developed using nano-sized particles there is difficulty in doing In particular, dispersing a predetermined additive or additional component in an appropriate form (fine form) in a metal material may be difficult to perform with conventional techniques.

예를 들어, 종래의 교반 장치를 이용해서 알루미늄(Al) 용탕에 나노스케일의 파우더를 혼합하고자 할 때, 밀도 차이 및 부력에 의해 용탕 위로 파우더가 부유하고, 파우더 덩어리의 분리 및 분산이 용이하지 않으며, 파우더 덩어리가 그대로 소결되는 등의 문제가 발생한다. 이로 인해, 나노스케일의 파우더를 이용하여 고품질의 합금과 같은 금속계 재료를 제조하는 것이 어려울 수 있다.For example, when a nanoscale powder is mixed with an aluminum (Al) molten metal using a conventional stirring device, the powder is suspended on the molten metal due to the difference in density and buoyancy, and the separation and dispersion of the powder mass is not easy. , problems such as sintering of the powder mass occur. For this reason, it may be difficult to manufacture a metal-based material such as a high-quality alloy using a nanoscale powder.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소정의 금속 용탕 내에 나노분말을 균일하게 분산시킴으로써 고품질의 금속계 조성물을 제조할 수 있는 금속계 조성물 제조용 장치를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a metal-based composition capable of producing a high-quality metal-based composition by uniformly dispersing nanopowders in a predetermined molten metal.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 금속계 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다. In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a metal-based composition using the above-described apparatus for preparing a metal-based composition.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 용탕에 나노분말을 혼합하여 금속계 조성물을 제조하기 위한 장치로서, 상기 금속 용탕 내에 인입되는 것으로, 내부 공간을 한정하는 측벽부를 구비하고 상부 및 하부가 개방된 스테이터(stator) 부재; 상기 스테이터 부재의 상기 내부 공간에 삽입되어 회전하는 회전 샤프트; 상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 제 1 영역에 설치된 것으로, 상기 측벽부의 내측면과 제 1 간격을 두고 회전하되, 상기 회전 샤프트의 회전축에 대하여 경사진 구조를 갖는 복수의 제 1 회전 날개를 구비하는 제 1 로터(rotor) 부재; 상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 설치된 것으로, 상기 측벽부의 내측면과 제 2 간격을 두고 회전하는 복수의 제 2 회전 날개를 구비하는 제 2 로터 부재; 및 상기 금속 용탕 내에 인입된 상기 스테이터 부재의 위쪽에서 상기 금속 용탕의 표면부로 상기 나노분말을 공급하기 위한 나노분말 공급 유닛을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 로터 부재 중 적어도 상기 제 1 로터 부재는 상기 금속 용탕 및 상기 나노분말을 상기 스테이터 부재의 상부에서 하부로 하강시키도록 구성된 금속계 조성물 제조용 장치가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a metal-based composition by mixing nanopowder with molten metal, which is introduced into the molten metal, has a sidewall portion defining an internal space, and has an upper and lower open stator (stator) absence; a rotating shaft inserted into the inner space of the stator member to rotate; It is installed in the first region of the rotation shaft in the inner space and rotates at a first interval from the inner surface of the side wall part, and having a plurality of first rotation blades having a structure inclined with respect to the rotation axis of the rotation shaft a first rotor member; a second rotor member installed in a second area below the first area of the rotary shaft in the inner space and having a plurality of second rotary blades rotating with an inner surface of the side wall portion at a second interval; and a nanopowder supply unit for supplying the nanopowder to a surface portion of the molten metal from above the stator member introduced into the molten metal, wherein at least the first rotor member of the first and second rotor members comprises: There is provided an apparatus for manufacturing a metal-based composition configured to lower the molten metal and the nanopowder from an upper portion to a lower portion of the stator member.

상기 제 1 로터 부재와 상기 제 2 로터 부재는 서로 다른 구조를 가질 수 있다. The first rotor member and the second rotor member may have different structures.

상기 복수의 제 2 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 틸팅(tilting)되지 않은 미경사 구조를 가질 수 있다. The plurality of second rotary blades may have a non-tilted structure that is not tilted with respect to the rotation axis.

상기 복수의 제 1 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 제 1 각도로 경사진 구조를 가질 수 있고, 상기 복수의 제 2 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 상기 제 1 각도 보다 작은 제 2 각도로 경사진 구조를 가질 수 있다. The plurality of first rotor blades may have a structure inclined at a first angle with respect to the rotation axis, and the plurality of second rotor blades may have a structure inclined at a second angle smaller than the first angle with respect to the rotation axis. can have

상기 복수의 제 1 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 약 30∼60°만큼 경사진 구조를 가질 수 있다. The plurality of first rotary blades may have a structure inclined by about 30 to 60° with respect to the axis of rotation.

상기 복수의 제 2 회전 날개의 개수는 상기 복수의 제 1 회전 날개의 개수 보다 적을 수 있다. The number of the plurality of second rotary blades may be less than the number of the plurality of first rotary blades.

상기 제 1 로터 부재와 상기 제 2 로터 부재는 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. The first rotor member and the second rotor member may have different sizes.

상기 제 1 로터 부재의 외경은 상기 제 2 로터 부재의 외경 보다 클 수 있고, 상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격 보다 작을 수 있다. An outer diameter of the first rotor member may be greater than an outer diameter of the second rotor member, and the first interval may be smaller than the second interval.

상기 복수의 제 2 회전 날개 각각의 날개 너비는 상기 복수의 제 1 회전 날개 각각의 날개 너비 보다 작을 수 있다. A blade width of each of the plurality of second rotary blades may be smaller than a blade width of each of the plurality of first rotary blades.

상기 금속계 조성물 제조용 장치는 지지 구조체를 더 포함할 수 있고, 상기 스테이터 부재는 상기 지지 구조체의 하면부에 연결될 수 있고, 상기 회전 샤프트는 상기 지지 구조체의 상기 하면부로부터 연장될 수 있다. The apparatus for manufacturing the metal-based composition may further include a support structure, the stator member may be connected to a lower surface of the support structure, and the rotation shaft may extend from the lower surface of the support structure.

상기 나노분말 공급 유닛은 상기 지지 구조체 상에 배치된 나노분말 공급기 및 상기 나노분말 공급기로부터 상기 스테이터 부재의 위쪽으로 연장된 적어도 하나의 나노분말 공급관을 포함할 수 있다. The nanopowder supply unit may include a nanopowder feeder disposed on the support structure and at least one nanopowder feed tube extending upwardly of the stator member from the nanopowder feeder.

상기 적어도 하나의 나노분말 공급관은 상기 나노분말 공급기로부터 상기 지지 구조체의 옆쪽을 지나 상기 내부 공간 위쪽의 상기 회전 샤프트 주변 영역으로 연장된 제 1 나노분말 공급관; 및 상기 나노분말 공급기로부터 상기 지지 구조체의 일부를 관통하여 상기 내부 공간 위쪽의 상기 회전 샤프트 주변 영역으로 연장된 제 2 나노분말 공급관; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The at least one nanopowder supply pipe may include: a first nanopowder supply pipe extending from the nanopowder feeder to a region around the rotation shaft above the inner space past the side of the support structure; and a second nanopowder feed pipe extending from the nanopowder feeder to a region around the rotation shaft above the inner space through a portion of the support structure. may include at least one of

상기 스테이터 부재의 상단으로부터 그 위쪽으로 연장되고 상호 이격하여 배치된 복수의 로드(rod) 부재가 더 구비될 수 있다. A plurality of rod members extending upward from the upper end of the stator member and spaced apart from each other may be further provided.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 바와 같은 금속계 조성물 제조용 장치를 제공하는 단계; 금속 용탕 및 이와 혼합될 나노분말을 제공하는 단계; 상기 금속 용탕 내에 상기 금속계 조성물 제조용 장치의 상기 스테이터 부재와 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 인입하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 회전시키면서 상기 나노분말 공급 유닛을 이용해서 상기 나노분말을 상기 금속 용탕 내에 공급하여 상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계를 포함하는 금속계 조성물의 제조 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, providing an apparatus for preparing a metal-based composition as described above; providing a molten metal and nanopowder to be mixed therewith; introducing the stator member and the first and second rotor members of the apparatus for producing a metallic composition into the molten metal; and supplying the nanopowder into the molten metal using the nanopowder supply unit while rotating the first and second rotor members to mix the molten metal and the nanopowder. is provided

상기 금속 용탕의 온도는 약 900℃ 이상일 수 있다. The temperature of the molten metal may be about 900 °C or higher.

상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계에서, 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 50 ∼ 5000 rpm으로 회전시킬 수 있다. In the mixing of the molten metal and the nanopowder, the first and second rotor members may be rotated at 50 to 5000 rpm.

상기 나노분말은 금속 화합물 및 비금속 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 금속 화합물 및 상기 비금속 화합물 중 적어도 하나는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. The nanopowder may include at least one of a metal compound and a non-metal compound, and at least one of the metal compound and the non-metal compound includes at least one element of oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C). can do.

상기 금속 용탕은 알루미늄(Al)을 주요 구성물질로 포함할 수 있고, 상기 나노분말은 산화물 나노입자를 포함할 수 있다.The molten metal may include aluminum (Al) as a main component, and the nanopowder may include oxide nanoparticles.

본 발명의 실시예들에 따르면, 금속 용탕 내에 나노분말을 균일하게 분산시킴으로써 고품질의 금속계 조성물을 제조하는데 유리한 금속계 조성물 제조용 장치를 구현할 수 있다. According to embodiments of the present invention, an apparatus for manufacturing a metal-based composition advantageous for manufacturing a high-quality metal-based composition can be realized by uniformly dispersing the nanopowder in the molten metal.

이러한 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용하면, 우수한 물성을 갖는 금속계 조성물을 용이하게 제조할 수 있다.By using the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to this embodiment, a metal-based composition having excellent physical properties can be easily manufactured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 구조를 측면에서 바라본 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 회전 샤프트 및 이에 설치된 제 1 및 제 2 로터 부재를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 회전 샤프트 및 이에 설치된 제 1 및 제 2 로터 부재를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치의 전체적인 구조를 보여주는 도면(측면도)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 금속 용탕에 인입하여 상기 금속 용탕과 나노분말을 혼합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 스테이터 부재를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 금속계 조성물을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 금속 용탕과 나노분말을 혼합할 때 나노입자 응집체가 분리 및 분산되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 제조된 금속계 조성물의 미세 구조를 보여주는 TEM(transmission electron microscope) 이미지이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금) 및 비교예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금)에 대한 인장 시험 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a perspective view showing a part of an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view of the structure of Figure 1 viewed from the side.
3 is a perspective view illustrating a rotation shaft applicable to an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention and first and second rotor members installed thereon.
4 is a perspective view illustrating a rotation shaft applicable to an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to another embodiment of the present invention and first and second rotor members installed thereon.
5 is a view (side view) showing the overall structure of an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a process of introducing the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention into the molten metal and mixing the molten metal with the nanopowder.
7 is a perspective view showing a stator member that can be applied to an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal-based composition using an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a process in which nanoparticle aggregates are separated and dispersed when molten metal and nanopowder are mixed using the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.
10 is a transmission electron microscope (TEM) image showing the microstructure of a metal-based composition prepared by using the apparatus for preparing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing tensile test results for a metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to an embodiment of the present invention and a metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to a comparative example.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다. Examples of the present invention to be described below are provided to more clearly explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the scope of the present invention is not limited by the following examples, The embodiment may be modified in many different forms.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다. The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, terms in the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, the terms "comprise" and/or "comprising" refer and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, steps, numbers, actions, members, elements, and/or groups thereof. In addition, as used herein, the term “connection” not only means that certain members are directly connected, but also includes indirectly connected members with other members interposed therebetween.

아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. In addition, when a member is said to be located "on" another member in the present specification, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of the listed items. In addition, as used herein, terms such as "about", "substantially", etc. are used in the meaning of the range or close to the numerical value or degree, in consideration of inherent manufacturing and material tolerances, and to help the understanding of the present application The exact or absolute figures provided for this purpose are used to prevent the infringer from using the mentioned disclosure unfairly.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The size or thickness of the regions or parts shown in the accompanying drawings may be slightly exaggerated for clarity and convenience of description. Like reference numerals refer to like elements throughout the detailed description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치의 일부를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 구조를 측면에서 바라본 측면도이다. 편의상, 도 1 및 도 2에서 스테이터(stator) 부재(100)가 보이도록 금속계 조성물 제조용 장치의 내부가 도시되어 있다. 1 is a perspective view showing a part of an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a side view of the structure of Figure 1 viewed from the side. For convenience, the inside of the apparatus for preparing a metal-based composition is shown so that the stator member 100 is visible in FIGS. 1 and 2 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치는 금속 용탕에 나노분말을 혼합하여 금속계 조성물을 제조하기 위한 장치일 수 있다. 상기 금속계 조성물 제조용 장치는 스테이터 부재(100)를 포함할 수 있다. 스테이터 부재(100)는 금속 용탕 내에 인입되는 것으로, 상부 및 하부가 개방된 구조를 가질 수 있고, 내부 공간을 한정하는 측벽부(110)를 가질 수 있다. 측벽부(110)는 상부 및 하부가 개방된 원통형 구조(또는 중공부를 갖는 원형 실린더 구조)를 가질 수 있다. 측벽부(110)에는 측방향으로 내부와 외부를 연통시키는 관통홀(또는, 측방향으로의 관통홀)이 형성되지 않아 후술하는 것과 같이 나노분말의 분해를 위해 상부에서 하부의 연직 방향으로 강한 유동과 용탕 유체에 대한 강한 전단을 발생시킬 수 있다. 측벽부(110)의 상단부 둘레에 고리형 확장부(150)가 설치될 수 있다. 고리형 확장부(150)는 일종의 림(rim) 부재라고 할 수 있다. 고리형 확장부(150)는 측벽부(110)의 상단부나 그와 인접한 부분의 둘레에 고정되도록 설치될 수 있다. 또한, 고리형 확장부(150)는 그 상면으로부터 형성된 복수의 삽입홀(H10)을 가질 수 있다. 복수의 삽입홀(H10)은 일정 간격으로 배치될 수 있다. 고리형 확장부(150)는 스테이터 부재(100)의 일부일 수 있다. 1 and 2 , the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention may be an apparatus for preparing a metal-based composition by mixing nanopowder with molten metal. The apparatus for manufacturing the metal-based composition may include a stator member 100 . The stator member 100 is introduced into the molten metal, and may have an open top and bottom structure, and may have a side wall portion 110 defining an internal space. The side wall part 110 may have a cylindrical structure (or a circular cylindrical structure having a hollow part) with an open upper part and a lower part. A through hole (or a through hole in the lateral direction) for communicating the inside and the outside in the lateral direction is not formed in the side wall part 110 , so as to be described later, a strong flow in the vertical direction from the top to the bottom for the decomposition of the nanopowder and strong shear to the molten fluid can be generated. An annular extension 150 may be installed around the upper end of the sidewall 110 . The annular extension 150 may be referred to as a kind of rim member. The annular extension 150 may be installed to be fixed around the upper end of the sidewall 110 or a portion adjacent thereto. In addition, the annular extension 150 may have a plurality of insertion holes H10 formed from the upper surface thereof. The plurality of insertion holes H10 may be disposed at regular intervals. The annular extension 150 may be a part of the stator member 100 .

상기 금속계 조성물 제조용 장치는 스테이터 부재(100)의 상기 내부 공간에 삽입되어 회전하는 회전 샤프트(200), 상기 내부 공간에서 회전 샤프트(200)의 제 1 영역에 설치된 제 1 로터(rotor) 부재(311) 및 상기 내부 공간에서 회전 샤프트(200)의 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 설치된 제 2 로터 부재(321)를 포함할 수 있다. The apparatus for manufacturing the metal-based composition includes a rotating shaft 200 that is inserted into the inner space of the stator member 100 to rotate, and a first rotor member 311 installed in a first region of the rotating shaft 200 in the inner space. ) and a second rotor member 321 installed in a second area below the first area of the rotation shaft 200 in the inner space.

회전 샤프트(200)는 상기 내부 공간의 중앙부를 지나도록 실질적으로 수직하게 배치될 수 있고, 측벽부(110)의 개방된 상부 위쪽으로 연장될 수 있다. 제 1 로터 부재(311)는 회전 샤프트(200)의 상기 제 1 영역을 둘러싸도록 설치될 수 있고, 제 1 높이에 배치될 수 있다. 제 1 로터 부재(311)는 회전 샤프트(200)의 상기 제 1 영역을 중심으로 그 주위에 배치된 복수의 제 1 회전 날개(11)를 포함할 수 있다. 복수의 제 1 회전 날개(11)는 회전 샤프트(200)의 회전축에 대하여 정해진 각도로 경사진(틸팅된) 구조를 가질 수 있다. 복수의 제 1 회전 날개(11)는 측벽부(110)의 내측면과 소정의 제 1 간격을 두고 회전할 수 있다. 제 1 로터 부재(311)는 일종의 스크류(screw) 부재라고 할 수 있다. The rotation shaft 200 may be disposed substantially vertically to pass through the central portion of the inner space, and may extend above the open upper portion of the side wall portion 110 . The first rotor member 311 may be installed to surround the first area of the rotation shaft 200 and may be disposed at a first height. The first rotor member 311 may include a plurality of first rotary blades 11 disposed around the first area of the rotary shaft 200 as a center. The plurality of first rotor blades 11 may have a structure inclined (tilted) at a predetermined angle with respect to the rotation axis of the rotation shaft 200 . The plurality of first rotary blades 11 may rotate with an inner surface of the side wall portion 110 and a predetermined first interval therebetween. The first rotor member 311 may be referred to as a kind of screw member.

제 2 로터 부재(321)는 제 1 로터 부재(311) 아래에 이와 이격하여 배치될 수 있다. 제 2 로터 부재(321)는 회전 샤프트(200)의 상기 제 1 영역 아래의 상기 제 2 영역을 둘러싸도록 설치될 수 있고, 제 2 높이에 배치될 수 있다. 제 2 로터 부재(321)는 회전 샤프트(200)의 상기 제 2 영역을 중심으로 그 주위에 배치된 복수의 제 2 회전 날개(21)를 포함할 수 있다. 복수의 제 2 회전 날개(21)는 측벽부(110)의 내측면과 제 2 간격을 두고 회전할 수 있다. The second rotor member 321 may be disposed below and spaced apart from the first rotor member 311 . The second rotor member 321 may be installed to surround the second area below the first area of the rotation shaft 200 and may be disposed at a second height. The second rotor member 321 may include a plurality of second rotary blades 21 disposed around the second area of the rotary shaft 200 as a center. The plurality of second rotary blades 21 may rotate at a second interval from the inner surface of the side wall portion 110 .

제 1 로터 부재(311)와 제 2 로터 부재(321)는 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 또한, 제 1 로터 부재(311)와 제 2 로터 부재(321)는 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 제 1 로터 부재(311)와 제 2 로터 부재(321)의 차이점에 대해서는, 아래에서 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. The first rotor member 311 and the second rotor member 321 may have different structures. Also, the first rotor member 311 and the second rotor member 321 may have different sizes. Differences between the first rotor member 311 and the second rotor member 321 will be described in more detail below with reference to FIGS. 3 and 4 .

본 발명의 실시예에서 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321) 중 적어도 제 1 로터 부재(311)는 금속 용탕과 나노분말의 혼합 공정에서 상기 금속 용탕 및 상기 나노분말을 스테이터 부재(100)의 상부에서 하부로 하강시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 금속 용탕과 상기 나노분말의 혼합물은 제 1 로터 부재(311)의 아래로 소용돌이(와류)를 일으키면서 하강할 수 있고, 스테이터 부재(100)의 개방된 하부로 배출될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321)의 회전에 따라, 상기 금속 용탕과 상기 나노분말의 혼합물은 스테이터 부재(100)의 개방된 하부로 배출되고 개방된 상부를 통해 다시 스테이터 부재(100)의 내부로 인입됨으로써, 스테이터 부재(100)의 내부와 외부 사이에서 순환될 수 있다. 금속 용탕이 소용돌이(와류)를 일으키면서 순환되는 과정에서, 나노분말을 상기 금속 용탕에 적절히 투입함으로써, 상기 금속 용탕과 상기 나노분말의 혼합물이 소용돌이(와류)를 일으키면서 스테이터 부재(100)의 내부와 외부 사이에서 순환될 수 있고, 결과적으로, 덩어리진 나노분말로부터 효과적으로 개개의 나노분말 입자들을 분리 및 분산시켜 금속 용탕과 혼합되도록 유도할 수 있다. 또한, 나노분말 입자들의 분리 및 분산은 컨테이너(도 6의 700 참조)와 로터 부재(311, 321) 사이에 있는 스테이터 부재(100)의 측벽부(110)에 의해 유도되는 용탕 유체에 대한 강한 전단에 의해 더 촉진될 수 있다. In the embodiment of the present invention, at least the first rotor member 311 of the first and second rotor members 311 and 321 may mix the molten metal and the nanopowder in the mixing process of the molten metal and the nanopowder to the stator member 100 . It may be configured to descend from the top to the bottom of the. Accordingly, the mixture of the molten metal and the nanopowder may descend while generating a vortex (vortex) downward of the first rotor member 311 , and may be discharged to the open lower portion of the stator member 100 . In addition, as the first and second rotor members 311 and 321 are rotated, the mixture of the molten metal and the nanopowder is discharged to the open lower part of the stator member 100 and again through the open upper part of the stator member ( By being drawn into the interior of the 100 , it may be circulated between the interior and the exterior of the stator member 100 . In the process in which the molten metal is circulated while generating a vortex (vortex), by appropriately introducing nanopowder into the molten metal, the mixture of the molten metal and the nanopowder creates a vortex (vortex) inside the stator member 100 It can be circulated between and outside, and as a result, individual nanopowder particles can be effectively separated and dispersed from the agglomerated nanopowder to induce mixing with the molten metal. In addition, the separation and dispersion of the nanopowder particles is a strong shear against the molten fluid induced by the side wall portion 110 of the stator member 100 between the container (see 700 in FIG. 6 ) and the rotor members 311 and 321 . can be further promoted by

도 1 및 도 2에 도시하지는 않았지만, 상기 금속계 조성물 제조용 장치는 상기 금속 용탕 내에 인입된 스테이터 부재(100)의 위쪽에서 상기 금속 용탕의 표면부로 상기 나노분말을 공급하기 위한 '나노분말 공급 유닛'을 포함할 수 있다. 상기 나노분말 공급 유닛은 스테이터 부재(100)의 위쪽에서 상기 금속 용탕의 표면부에서 발생하는 소용돌이(와류) 부분에 상기 나노분말을 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 나노분말 공급 유닛에 대해서는 추후에 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. Although not shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus for producing a metal-based composition includes a 'nano-powder supply unit' for supplying the nano-powder from the upper side of the stator member 100 introduced into the molten metal to the surface portion of the molten metal. may include The nanopowder supply unit may be configured to supply the nanopowder to a vortex (vortex) portion generated in the surface portion of the molten metal above the stator member 100 . The nanopowder supply unit will be described in more detail later with reference to FIGS. 5 and 6 .

도 1 및 도 2에서 미설명된 참조번호 250은 스테이터 부재(100)를 고정 및 지지하기 위한 '고정 부재'를 나타낸다. 복수의 고정 부재(250)가 고리형 확장부(150)에 체결되어 배치될 수 있다. 복수의 고정 부재(250)의 일단부가 고리형 확장부(150)의 복수의 삽입홀(H10) 중 적어도 일부에 삽입될 수 있다. 복수의 고정 부재(250)는, 예컨대, 기둥 형상을 가질 수 있다. 도시하지는 않았지만, 복수의 고정 부재(250)의 타단부(상단부)는 소정의 지지 구조에 체결/고정될 수 있다. Reference numeral 250 not described in FIGS. 1 and 2 denotes a 'fixing member' for fixing and supporting the stator member 100 . A plurality of fixing members 250 may be arranged to be fastened to the annular extension (150). One end of the plurality of fixing members 250 may be inserted into at least some of the plurality of insertion holes H10 of the annular extension 150 . The plurality of fixing members 250 may have, for example, a column shape. Although not shown, the other ends (upper ends) of the plurality of fixing members 250 may be fastened/fixed to a predetermined support structure.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321)는 금속 용탕의 고온(예컨대, 약 900 ℃ 이상의 온도) 환경을 견딜 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321)는 HDG(high density graphite)를 포함하거나 HDG로 형성될 수 있다. 여기서, HDG는 약 1.6 g/cm3 이상의 밀도를 갖는 것으로, 강도, 내구성 등의 특성이 우수한 물질일 수 있다. 그러나, 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321)의 재질은 HDG로 한정되지 않고, 공지의 고온 세라믹 내열 재료 또는 내화 코팅된 여하의 복합 재질일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The stator member 100 and the first and second rotor members 311 and 321 described with reference to FIGS. 1 and 2 may be formed of a material capable of withstanding the high temperature (eg, temperature of about 900° C. or higher) environment of the molten metal. can For example, the stator member 100 and the first and second rotor members 311 and 321 may include or be formed of HDG (high density graphite). Here, HDG has a density of about 1.6 g/cm 3 or more, and may be a material having excellent properties such as strength and durability. However, the material of the stator member 100 and the first and second rotor members 311 and 321 is not limited to HDG, and may be a known high-temperature ceramic heat-resistant material or any composite material coated with a fire-resistance, and the present invention is not limited thereto. However, the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서, 상기 '금속 용탕(molten metal)'이라는 용어는 소정의 금속이나 금속 합금이 주요 구성성분으로 포함된 용탕을 의미할 수 있고, 이러한 금속 용탕 내에는 일정 수준 이하의 불순물이 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 용탕의 금속 성분(또는 금속 합금 성분)은 90% 이상 또는 95% 이상 또는 98% 이상일 수 있다. 상기 나노분말은 상기 금속 용탕과 혼합되는 성분으로서, 상기 금속 용탕의 주요 구성성분에 해당하는 금속(또는 금속 합금)이 아닌 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노분말은 세라믹 분말(나노입자)을 포함할 수 있다. 상기 나노분말은 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 금속 화합물 또는 비금속 화합물일 수 있다. 상기 금속 화합물에 포함되는 금속은 Ti, Mo 등과 같은 전이금속을 포함하거나, Mg와 같은 비전이금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 비금속 화합물에 포함되는 비금속은 Si 등을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 나노분말은 티타늄 산화물(TiO2), 아연 산화물(ZnOx), 주석 산화물(SnO2), 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 산화물의 분말(나노입자)을 포함하거나, 질화물의 분말(나노입자) 또는 실리콘 탄화물(SiC)과 같은 탄화물의 분말(나노입자)을 포함할 수 있다. 그러나, 전술한 나노분말의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 물질이 사용될 수도 있다. 상기 나노분말은, 예컨대, 수 nm 내지 수백 nm 정도의 사이즈(평균 직경)를 가질 수 있다. 상기한 나노분말의 평균 직경은, 예를 들어, 약 1 nm 이상 1000 nm 미만이거나, 또는, 약 3 nm 이상 700 nm 이하이거나, 또는, 약 5 nm 이상 500 nm 이하일 수 있다. 또는, 상기 나노분말의 평균 직경은 약 100 nm 이하일 수 있다. In the present specification, the term 'molten metal' may mean a molten metal including a predetermined metal or metal alloy as a main component, and the molten metal may contain impurities below a certain level. can For example, the metal component (or metal alloy component) of the molten metal may be 90% or more, 95% or more, or 98% or more. The nanopowder is a component mixed with the molten metal, and may include a material other than a metal (or metal alloy) corresponding to a main component of the molten metal. For example, the nanopowder may include ceramic powder (nanoparticles). The nanopowder may be a metal compound or a non-metal compound including at least one element of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C). The metal included in the metal compound may include a transition metal such as Ti or Mo, or a non-transition metal such as Mg. In addition, the non-metal included in the non-metal compound may include Si or the like. As a specific example, the nanopowder includes a powder (nanoparticle) of an oxide such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO x ), tin oxide (SnO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), or a powder of a nitride (nanoparticles) or powders of carbides such as silicon carbide (SiC) (nanoparticles). However, the specific materials of the nanopowder described above are exemplary, and other materials may be used. The nanopowder may have, for example, a size (average diameter) of several nm to several hundred nm. The average diameter of the above-mentioned nanopowder may be, for example, about 1 nm or more and less than 1000 nm, or about 3 nm or more and 700 nm or less, or about 5 nm or more and 500 nm or less. Alternatively, the average diameter of the nanopowder may be about 100 nm or less.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 회전 샤프트(200) 및 이에 설치된 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 321)를 보여주는 사시도이다. 3 is a perspective view showing the rotation shaft 200 and the first and second rotor members 311 and 321 installed therein that can be applied to the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 회전 샤프트(200)의 제 1 영역에 복수의 제 1 회전 날개(11)를 갖는 제 1 로터 부재(311)가 배치될 수 있고, 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 복수의 제 2 회전 날개(21)를 갖는 제 2 로터 부재(321)가 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3 , a first rotor member 311 having a plurality of first rotary blades 11 may be disposed in a first area of the rotation shaft 200 , and may be disposed in a second area under the first area. A second rotor member 321 having a plurality of second rotary blades 21 may be disposed.

제 1 로터 부재(311)는 금속 용탕 및 나노분말을 상부에서 하부로 하강시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 복수의 제 1 회전 날개(11)는 회전 샤프트(200)의 회전축에 대하여 정해진 각도로 경사진(틸팅된) 구조를 가질 수 있다. 복수의 제 1 회전 날개(11)는 상기 회전축에 대하여 약 30∼60°정도 경사진 구조를 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 제 1 회전 날개(11)가 경사진 구조를 갖는 경우, 제 1 로터 부재(311)가 시계 방향으로 회전시, 금속 용탕 및 나노분말이 상부에서 하부로 하강될 수 있다. 제 1 로터 부재(311)를 구성하는 복수의 제 1 회전 날개(11)의 개수는, 예컨대, 3 내지 6 개일 수 있으며, 도 3에서는 6 개의 회전 날개가 예시되어 있다. The first rotor member 311 may be configured to lower the molten metal and the nanopowder from the top to the bottom. To this end, the plurality of first rotary blades 11 may have a structure inclined (tilted) at a predetermined angle with respect to the rotation axis of the rotation shaft 200 . The plurality of first rotary blades 11 may have a structure inclined by about 30 to 60° with respect to the rotation axis. As shown in FIG. 3 , when the plurality of first rotary blades 11 have an inclined structure, when the first rotor member 311 rotates clockwise, the molten metal and the nanopowder will descend from the top to the bottom. can The number of the plurality of first rotary blades 11 constituting the first rotor member 311 may be, for example, 3 to 6 pieces, and 6 rotary blades are exemplified in FIG. 3 .

제 2 로터 부재(321)는 제 1 로터 부재(311)에 의해 하강된 나노분말을 스테이터 부재의 하단부를 넘어 컨테이너의 측벽 측으로 배출시켜 금속 용탕 내에 나노분말을 분산하고 분리하면서 아울러 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 흐름을 적절히 제어하는 역할을 할 수 있다. 이와 관련해서, 복수의 제 2 회전 날개(21)는 상기 회전축에 대하여 틸팅(tilting)되지 않은 미경사 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 제 2 회전 날개(21)는 날개면(측면)이 상기 회전축에 평행한 구조를 가질 수 있다. 또한, 복수의 제 2 회전 날개(21)의 개수는 복수의 제 1 회전 날개(11)의 개수 보다 적을 수 있다. 예를 들어, 제 2 로터 부재(321)를 구성하는 복수의 제 2 회전 날개(21)의 개수는 2 개 내지 4 개 정도일 수 있다. 이 경우, 제 2 로터 부재(321)는 나노분말을 분산 및/또는 분리하면서 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 흐름을 제어하여 스테이터 부재(도 1의 100)의 내부 및 외부 사이에서 적절히 순환되도록 만들 수 있다. The second rotor member 321 discharges the nanopowder lowered by the first rotor member 311 to the side wall side of the container beyond the lower end of the stator member to disperse and separate the nanopowder in the molten metal while also dispersing and separating the nanopowder (nanopowder) It can serve to properly control the flow of the mixed metal molten metal). In this regard, the plurality of second rotary blades 21 may have a non-tilted structure that is not tilted with respect to the rotation axis. In one embodiment, the plurality of second rotary blades 21 may have a structure in which a blade surface (side) is parallel to the rotation axis. In addition, the number of the plurality of second rotary blades 21 may be less than the number of the plurality of first rotary blades 11 . For example, the number of the plurality of second rotary blades 21 constituting the second rotor member 321 may be about two to four. In this case, the second rotor member 321 controls the flow of the molten metal (metal molten metal mixed with the nanopowder) while dispersing and/or separating the nanopowder, so that the stator member (100 in FIG. 1 ) is disposed between the inside and the outside. It can be made to cycle properly.

또한, 제 1 로터 부재(311)와 제 2 로터 부재(321)는 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 제 1 로터 부재(311)의 외경은 제 2 로터 부재(321)의 외경 보다 클 수 있다. 따라서, 복수의 제 1 회전 날개(11)와 스테이터 부재(도 1의 100)의 내측면 사이의 간격(즉, 상기 제 1 간격)은 복수의 제 2 회전 날개(21)와 스테이터 부재(도 1의 100)의 내측면 사이의 간격(즉, 상기 제 2 간격) 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 간격은 약 2∼5 mm 정도일 수 있고, 상기 제 2 간격은 약 2∼20 mm 정도일 수 있다. 아울러, 복수의 제 2 회전 날개(21) 각각의 날개 너비(w2)는 복수의 제 1 회전 날개(11) 각각의 날개 너비(w1) 보다 작을 수 있다. Also, the first rotor member 311 and the second rotor member 321 may have different sizes. The outer diameter of the first rotor member 311 may be greater than the outer diameter of the second rotor member 321 . Accordingly, the interval (ie, the first interval) between the plurality of first rotor blades 11 and the inner surface of the stator member 100 in FIG. 1 is the plurality of second rotor blades 21 and the stator member ( FIG. 1 ). 100) may be smaller than the interval between the inner surfaces (ie, the second interval). For example, the first interval may be about 2 to 5 mm, and the second interval may be about 2 to 20 mm. In addition, the blade width w2 of each of the plurality of second rotary blades 21 may be smaller than the blade width w1 of each of the plurality of first rotary blades 11 .

일 실시예에서, 제 1 로터 부재(311)와 제 2 로터 부재(321)의 높이 차이는 약 60∼100 mm 정도일 수 있다. 상기한 부가 조건들 중 적어도 하나를 만족할 때, 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 하강, 나노분말의 분리/분산 및 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 순환이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 그러나, 상기한 구체적인 수치 범위들은 예시적이다. In one embodiment, a height difference between the first rotor member 311 and the second rotor member 321 may be about 60 to 100 mm. When at least one of the above additional conditions is satisfied, the descent of the molten metal (molten metal mixed with nanopowder), separation/dispersion of nanopowder, and circulation of the molten metal (molten metal mixed with nanopowder) are easier can be done However, the specific numerical ranges described above are exemplary.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 회전 샤프트(200) 및 이에 설치된 제 1 및 제 2 로터 부재(311, 322)를 보여주는 사시도이다. 4 is a perspective view showing the rotation shaft 200 and the first and second rotor members 311 and 322 installed therein that can be applied to an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 회전 샤프트(200)의 제 1 영역에 복수의 제 1 회전 날개(11)를 갖는 제 1 로터 부재(311)가 배치될 수 있고, 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 복수의 제 2 회전 날개(22)를 갖는 제 2 로터 부재(322)가 배치될 수 있다. 회전 샤프트(200) 및 제 1 로터 부재(311)의 구성은 도 3을 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다. Referring to FIG. 4 , a first rotor member 311 having a plurality of first rotary blades 11 may be disposed in a first area of the rotary shaft 200 , and may be disposed in a second area under the first area. A second rotor member 322 having a plurality of second rotary blades 22 may be disposed. The configuration of the rotation shaft 200 and the first rotor member 311 may be the same as described with reference to FIG. 3 .

본 실시예에서 제 2 로터 부재(322)를 구성하는 복수의 제 2 회전 날개(22)는 회전 샤프트(200)의 회전축에 대하여 정해진 각도로 경사진(틸팅된) 구조를 가질 수 있다. 복수의 제 1 회전 날개(11)는 상기 회전축에 대하여 제 1 각도로 경사진 구조를 가질 수 있고, 복수의 제 2 회전 날개(22)는 상기 회전축에 대하여 상기 제 1 각도 보다 작은 제 2 각도로 경사진 구조를 가질 수 있다. 다시 말해, 복수의 제 2 회전 날개(22)는 복수의 제 1 회전 날개(11) 보다 수직선에 대하여 덜 경사지도록 구성될 수 있다. 복수의 제 1 회전 날개(11)와 복수의 제 2 회전 날개(22)의 경사진 방향은 동일할 수 있다. 이 경우, 제 2 로터 부재(322)는 나노분말을 분산/분리하는 역할을 할 뿐 아니라, 금속 용탕을 어느 정도 하강시키는 역할도 겸할 수 있다. In this embodiment, the plurality of second rotary blades 22 constituting the second rotor member 322 may have a structure inclined (tilted) at a predetermined angle with respect to the rotation axis of the rotation shaft 200 . The plurality of first rotor blades 11 may have a structure inclined at a first angle with respect to the rotation axis, and the plurality of second rotation blades 22 may have a second angle smaller than the first angle with respect to the rotation axis. It may have an inclined structure. In other words, the plurality of second rotary blades 22 may be configured to be less inclined with respect to the vertical line than the plurality of first rotary blades 11 . The inclined directions of the plurality of first rotary blades 11 and the plurality of second rotary blades 22 may be the same. In this case, the second rotor member 322 not only serves to disperse/separate the nanopowder, but also serves to lower the molten metal to some extent.

도 4에서는 복수의 제 1 회전 날개(11)와 복수의 제 2 회전 날개(22)를 같은 개수로 도시하였지만, 실제, 제 2 로터 부재(322)를 구성하는 복수의 제 2 회전 날개(22)의 개수는 제 1 로터 부재(311)를 구성하는 복수의 제 1 회전 날개(11)의 개수 보다 적을 수 있다. 예를 들어, 복수의 제 1 회전 날개(11)의 개수는 4∼6개일 수 있고, 복수의 제 2 회전 날개(22)의 개수는 2∼4개 정도일 수 있다. 또한, 제 2 로터 부재(322)의 외경은 제 1 로터 부재(311)의 외경 보다 작을 수 있다. 따라서, 복수의 제 2 회전 날개(22)와 스테이터 부재(도 1의 100)의 내측면 사이의 간격(즉, 상기 제 2 간격)은 복수의 제 1 회전 날개(11)와 스테이터 부재(도 1의 100)의 내측면 사이의 간격(즉, 상기 제 1 간격) 보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 간격은 약 2∼5 mm 정도일 수 있고, 상기 제 2 간격은 약 2∼20 mm 정도일 수 있다. 아울러, 복수의 제 2 회전 날개(22) 각각의 날개 너비(w2')는 복수의 제 1 회전 날개(11) 각각의 날개 너비(w1) 보다 작을 수 있다. 이러한 부가 조건들 중 적어도 하나를 만족할 때, 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 하강, 나노분말의 분리/분산 및 금속 용탕(나노분말이 혼합된 금속 용탕)의 순환이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 그러나, 상기한 구체적인 수치 범위들은 예시적인 것이고, 경우에 따라, 달라질 수 있다. In FIG. 4 , the plurality of first rotary blades 11 and the plurality of second rotary blades 22 are shown in the same number, but in reality, a plurality of second rotary blades 22 constituting the second rotor member 322 . The number of may be less than the number of the plurality of first rotary blades 11 constituting the first rotor member 311 . For example, the number of the plurality of first rotary blades 11 may be 4 to 6, and the number of the plurality of second rotary blades 22 may be about 2 to 4. Also, the outer diameter of the second rotor member 322 may be smaller than the outer diameter of the first rotor member 311 . Accordingly, the spacing (ie, the second spacing) between the plurality of second rotor blades 22 and the inner surface of the stator member 100 in FIG. 1 is the plurality of first rotor blades 11 and the stator member ( FIG. 1 ). 100) may be larger than the interval between the inner surfaces (ie, the first interval). For example, the first interval may be about 2 to 5 mm, and the second interval may be about 2 to 20 mm. In addition, the blade width w2' of each of the plurality of second rotary blades 22 may be smaller than the blade width w1 of each of the plurality of first rotary blades 11 . When at least one of these additional conditions is satisfied, the descent of the molten metal (metal molten metal mixed with nanopowder), separation/dispersion of nanopowder, and circulation of the molten metal (molten metal mixed with nanopowder) can be made more easily. can However, the specific numerical ranges described above are exemplary and may vary depending on the case.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치의 전체적인 구조를 보여주는 도면(측면도)이다. 5 is a view (side view) showing the overall structure of an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치는 스테이터 부재(100), 회전 샤프트(200), 제 1 로터 부재(310) 및 제 2 로터 부재(320)를 포함할 수 있다. 스테이터 부재(100), 회전 샤프트(200), 제 1 로터 부재(310) 및 제 2 로터 부재(320) 각각은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다. 또한, 고리형 확장부(150) 및 고정 부재(250)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention may include a stator member 100 , a rotation shaft 200 , a first rotor member 310 , and a second rotor member 320 . have. Each of the stator member 100 , the rotation shaft 200 , the first rotor member 310 , and the second rotor member 320 may be the same as described with reference to FIGS. 1 to 4 . In addition, the annular extension 150 and the fixing member 250 may be the same as described with reference to FIGS. 1 and 2 .

일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치는 스테이터 부재(100) 및 회전 샤프트(200)에 연결된 지지 구조체(400)를 더 포함할 수 있다. 지지 구조체(400)는 스테이터 부재(100) 및 회전 샤프트(200)를 지지하기 위한 구조체일 수 있다. 스테이터 부재(100)는 지지 구조체(400)의 하면부에 연결/체결될 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(250)에 의해 스테이터 부재(100)와 지지 구조체(400)의 하면부가 상호 연결될 수 있다. 이때, 고정 부재(250)의 일단은 스테이터 부재(100) 쪽에 연결/체결될 수 있고, 고정 부재(250)의 타단은 지지 구조체(400)의 하면부 쪽에 연결/체결될 수 있다. 또한, 회전 샤프트(200)는 지지 구조체(400)의 하면부로부터 그 아래로 연장되도록 배치될 수 있다. 지지 구조체(400)의 내부에는 회전 샤프트(200)를 회전시키기 위한 구동부(모터부)가 배치될 수 있다. 지지 구조체(400)는 다양한 형태로 연장될 수 있고, 다른 지지 구조체(미도시)와 연결될 수 있다. The apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment may further include a support structure 400 connected to the stator member 100 and the rotation shaft 200 . The support structure 400 may be a structure for supporting the stator member 100 and the rotation shaft 200 . The stator member 100 may be connected/fastened to the lower surface of the support structure 400 . For example, the stator member 100 and the lower surface of the support structure 400 may be interconnected by the fixing member 250 . In this case, one end of the fixing member 250 may be connected/fastened to the stator member 100 , and the other end of the fixing member 250 may be connected/fastened to the lower surface of the support structure 400 . Also, the rotation shaft 200 may be disposed to extend from the lower surface of the support structure 400 to the bottom thereof. A driving unit (motor unit) for rotating the rotation shaft 200 may be disposed inside the support structure 400 . The support structure 400 may extend in various forms and may be connected to other support structures (not shown).

일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치는 금속 용탕 내에 인입된 스테이터 부재(100)의 위쪽에서 상기 금속 용탕의 표면부로 나노분말을 공급하기 위한 '나노분말 공급 유닛'을 더 포함할 수 있다. 상기 나노분말 공급 유닛은 나노분말 공급기(500) 및 적어도 하나의 나노분말 공급관(610, 620)을 포함할 수 있다. 나노분말 공급기(500)는 지지 구조체(400) 상에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 나노분말 공급관(610, 620)은 나노분말 공급기(500)로부터 스테이터 부재(100)의 위쪽으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 적어도 하나의 나노분말 공급관(610, 620)은 금속 용탕의 표면부에서 소용돌이(와류)가 발생되는 부분에 상기 나노분말을 투입하도록 설계될 수 있다. 적어도 하나의 나노분말 공급관(610, 620)은, 예를 들어, 제 1 나노분말 공급관(610) 및 제 2 나노분말 공급관(620)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 나노분말 공급관(610)은 나노분말 공급기(500)로부터 지지 구조체(400)의 옆쪽을 지나 스테이터 부재(100)의 내부 공간 위쪽의 회전 샤프트(200) 주변 영역으로 연장될 수 있다. 제 2 나노분말 공급관(620)은 나노분말 공급기(500)로부터 지지 구조체(400)의 일부를 관통하여 스테이터 부재(100)의 내부 공간 위쪽의 회전 샤프트(200) 주변 영역으로 연장될 수 있다. 제 1 나노분말 공급관(610)의 하단부는 회전 샤프트(200)와 인접한 영역에 배치될 수 있고, 이와 유사하게, 제 2 나노분말 공급관(620)의 하단부도 회전 샤프트(200)와 인접한 영역에 배치될 수 있다. The apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment may further include a 'nano-powder supply unit' for supplying the nano-powder from the upper side of the stator member 100 introduced into the molten metal to the surface portion of the molten metal. The nano-powder supply unit may include a nano-powder supply unit 500 and at least one nano-powder supply pipe (610, 620). The nanopowder feeder 500 may be disposed on the support structure 400 . At least one of the nano-powder supply pipes 610 and 620 may have a shape extending upward from the nano-powder supply 500 to the stator member 100 . At least one nanopowder supply pipe (610, 620) may be designed to inject the nanopowder into a portion where a vortex (vortex) is generated on the surface of the molten metal. The at least one nanopowder supply pipe 610 and 620 may include, for example, a first nanopowder supply pipe 610 and a second nanopowder supply pipe 620 . Here, the first nanopowder supply pipe 610 may extend from the nanopowder feeder 500 to the area around the rotation shaft 200 above the inner space of the stator member 100 past the side of the support structure 400 . The second nanopowder supply pipe 620 may extend from the nanopowder feeder 500 to the area around the rotation shaft 200 above the inner space of the stator member 100 through a portion of the support structure 400 . The lower end of the first nanopowder supply pipe 610 may be disposed in an area adjacent to the rotation shaft 200 , and similarly, the lower end of the second nanopowder supply pipe 620 is also disposed in an area adjacent to the rotation shaft 200 . can be

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치(1000)를 금속 용탕(800)에 인입하여 상기 금속 용탕(800)과 나노분말을 혼합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a process of introducing the apparatus 1000 for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention into the molten metal 800 and mixing the molten metal 800 with the nanopowder.

도 6을 참조하면, 컨테이너(700) 내에 금속 용탕(800)이 담겨질 수 있고, 금속 용탕(800) 내에 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치(1000)의 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)가 인입될 수 있다. 여기서, 금속계 조성물 제조용 장치(1000)는 도 5에서 설명한 장치에서 제 2 나노분말 공급관(620)이 배제된 경우에 해당된다. 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)는 금속 용탕(800) 내에 완전히 인입될 수 있다. 스테이터 부재(100)의 측벽부의 상단면은 금속 용탕(800)의 표면부 보다 아래에 위치할 수 있다. 또한, 고리형 확장부(150)도 금속 용탕(800) 내에 완전히 인입될 수 있다. 따라서, 고리형 확장부(150)의 상단면도 금속 용탕(800)의 표면부 보다 아래에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the molten metal 800 may be contained in the container 700 , and the stator member 100 and the first and second stator members of the apparatus 1000 for manufacturing a metal-based composition according to the embodiment according to the embodiment are contained in the molten metal 800 . The rotor members 310 and 320 may be retracted. Here, the apparatus 1000 for preparing a metal-based composition corresponds to a case in which the second nanopowder supply pipe 620 is excluded from the apparatus described with reference to FIG. 5 . The stator member 100 and the first and second rotor members 310 and 320 may be completely introduced into the molten metal 800 . The top surface of the side wall portion of the stator member 100 may be located below the surface portion of the molten metal 800 . In addition, the annular extension 150 may also be completely drawn into the molten metal 800 . Accordingly, the top surface of the annular extension 150 may also be located below the surface of the molten metal 800 .

금속 용탕(800) 내에 스테이터 부재(100) 및 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)를 인입한 후, 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)를 회전시켜 금속 용탕(800)을 교반하면서, 나노분말 공급기(500) 및 제 1 나노분말 공급관(610)을 이용해서 금속 용탕(800)의 표면부(상면부)로 나노분말을 투입할 수 있다. 상기 나노분말은 제 1 나노분말 공급관(610)을 통해서 금속 용탕(800)의 표면부(상면부)로 일정한(혹은, 대체로 일정한) 속도로 떨어질 수 있다. 적어도 제 1 로터 부재(310)의 회전에 의해 금속 용탕(800)에 소용돌이(와류)가 발생할 수 있고, 스테이터 부재(100)의 상부에서 하부로 금속 용탕(800)이 하강될 수 있다. 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)의 회전에 의해 금속 용탕(800)은 스테이터 부재(100)의 내부와 외부 사이에서 순환될 수 있다. 상기 나노분말은 금속 용탕(800) 표면부의 소용돌이(와류)가 발생된 부분에 투입될 수 있다. 이렇게 금속 용탕(800)의 표면부에 공급된 상기 나노분말은 금속 용탕(800)과 함께 스테이터 부재(100)의 하부로 하강(즉, 기계적으로 강하)될 수 있고, 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)를 거쳐 스테이터 부재(100)의 내부와 외부 사이에서 순환될 수 있다. 이러한 과정에서 상기 나노분말은 분리되고 분산되어 금속 용탕(800)과 혼합될 수 있다. 결과적으로, 금속 용탕(800) 내에 상기 나노분말을 균일하게(혹은, 대체로 균일하게) 분산시켜 고품질의 금속계 조성물을 제조할 수 있다. 이러한 금속계 조성물은 강도, 내구성 등의 측면에서 우수한 물성을 가질 수 있다. After the stator member 100 and the first and second rotor members 310 and 320 are introduced into the molten metal 800 , the first and second rotor members 310 and 320 are rotated to form the molten metal 800 . While stirring, the nanopowder may be introduced into the surface portion (upper surface portion) of the molten metal 800 using the nanopowder feeder 500 and the first nanopowder feed pipe 610 . The nanopowder may fall at a constant (or substantially constant) speed to the surface portion (upper surface portion) of the molten metal 800 through the first nanopowder supply pipe 610 . A vortex (vortex) may be generated in the molten metal 800 by rotation of at least the first rotor member 310 , and the molten metal 800 may descend from the upper portion of the stator member 100 to the lower portion. The molten metal 800 may be circulated between the inside and the outside of the stator member 100 by rotation of the first and second rotor members 310 and 320 . The nanopowder may be injected into a portion where a vortex (vortex) is generated on the surface of the molten metal 800 . The nanopowder supplied to the surface portion of the molten metal 800 in this way may descend (ie, mechanically descend) to the lower portion of the stator member 100 together with the molten metal 800 , and the first and second rotor members It can be cycled between the inside and outside of the stator member 100 via 310 and 320 . In this process, the nanopowder may be separated and dispersed and mixed with the molten metal 800 . As a result, a high-quality metal-based composition may be prepared by uniformly (or substantially uniformly) dispersing the nanopowder in the molten metal 800 . Such a metal-based composition may have excellent physical properties in terms of strength, durability, and the like.

한편, 교반 작업시, 금속 용탕(800)의 온도는 약 900℃ 이상 또는 약 1000℃ 이상일 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 로터 부재(310, 320)의 회전 속도는, 예컨대, 약 50 ∼ 5000 rpm 또는 약 700 ∼ 1500 rpm 정도일 수 있다. Meanwhile, during the stirring operation, the temperature of the molten metal 800 may be about 900° C. or more or about 1000° C. or more. In addition, the rotation speed of the first and second rotor members 310 and 320 may be, for example, about 50 to 5000 rpm or about 700 to 1500 rpm.

종래의 교반 장치를 이용해서 알루미늄(Al) 용탕과 같은 금속 용탕에 나노스케일의 파우더를 혼합하고자 할 때, 밀도 차이 및 부력에 의해 용탕 위로 파우더가 부유하고, 파우더 덩어리의 분리 및 분산이 용이하지 않으며, 파우더 덩어리가 그대로 소결되는 등의 문제가 발생한다. 이로 인해, 고품질의 알루미늄 합금을 제조하는 것이 어려울 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치(1000)를 사용하면, 금속 용탕 내에 나노분말을 용이하게 분리 및 분산시킬 수 있고, 나노입자들이 균일하게(대체로 균일하게) 분산된 금속계 조성물을 제조할 수 있다. 이러한 금속계 조성물에서는 나노스케일의 파우더가 뭉쳐져서 소결되는 등의 문제가 발생하지 않을 수 있다. When a nanoscale powder is mixed with a molten metal such as aluminum (Al) using a conventional stirring device, the powder is suspended on the molten metal due to the difference in density and buoyancy, and the separation and dispersion of the powder mass is not easy. , problems such as sintering of the powder mass occur. Because of this, it can be difficult to manufacture high-quality aluminum alloys. However, using the apparatus 1000 for preparing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention, it is possible to easily separate and disperse the nanopowder in the molten metal, and the metal-based composition in which nanoparticles are uniformly (generally uniformly) dispersed can be manufactured. In such a metal-based composition, a problem such as agglomeration of nanoscale powder and sintering may not occur.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치에 적용될 수 있는 스테이터 부재(100a)를 보여주는 사시도이다. 7 is a perspective view showing a stator member 100a that can be applied to an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 스테이터 부재(100a)의 상단으로부터 그 위쪽으로 연장된 복수의 로드(rod) 부재(120)가 더 배치될 수 있다. 복수의 로드 부재(120)는 스테이터 부재(100a)의 측벽부(100a)의 상단으로부터 그 위쪽으로 연장되게 배치될 수 있다. 복수의 로드 부재(120)는 상호 이격하여 규칙적으로(혹은, 대체로 규칙적으로) 배치될 수 있다. 복수의 로드 부재(120) 각각의 일부(하측부: lower portion)는 금속 용탕 내에 인입될 수 있고, 복수의 로드 부재(120) 각각의 나머지 부분(상측부: upper portion)은 금속 용탕 위로 노출될 수 있다. 복수의 로드 부재(120)는 스테이터 부재(100a)의 외부, 즉 컨테이너(700)의 측벽과 스테이터 부재(100a) 사이의 금속 용탕의 표면부에 형성된 산화 피막이 스테이터 부재(100a)의 내부 공간으로 빨려들어가는 것을 방지해주는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 산화 피막은 스테이터 부재(100a)의 외측에서 금속 용탕의 표면부에 형성될 수 있고, 복수의 로드 부재(120)는 상기 산화 피막이 스테이터 부재(100a)의 내측으로 들어오는 것을 막아주는 역할을 할 수 있다. 복수의 로드 부재(120)는 스테이터 부재(100a)의 일부로 여길 수 있다. Referring to FIG. 7 , a plurality of rod members 120 extending upward from the upper end of the stator member 100a may be further disposed. The plurality of rod members 120 may be disposed to extend upwardly from the upper end of the sidewall portion 100a of the stator member 100a. The plurality of rod members 120 may be regularly (or substantially regularly) spaced apart from each other. A portion (lower portion) of each of the plurality of rod members 120 may be drawn into the molten metal, and the remaining portions (upper portion) of each of the plurality of rod members 120 may be exposed above the molten metal. can In the plurality of rod members 120 , the oxide film formed on the surface of the molten metal between the sidewall of the container 700 and the stator member 100a outside the stator member 100a is sucked into the inner space of the stator member 100a. It can help prevent entry. That is, the oxide film may be formed on the surface of the molten metal from the outside of the stator member 100a, and the plurality of rod members 120 prevent the oxide film from entering the inside of the stator member 100a. can do. The plurality of rod members 120 may be regarded as a part of the stator member 100a.

도 7에서는 복수의 로드 부재(120)가 스테이터 부재(100a)의 측벽부(100a)의 상단에 배치된 경우를 도시하였지만, 경우에 따라, 복수의 로드 부재(120)의 형성 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 복수의 로드 부재(120)는 도 1에서 설명한 고리형 확장부(150)에 배치될 수도 있다. 이 경우, 복수의 로드 부재(120)는 도 1에서 설명한 고정 부재(250)와 함께 고리형 확장부(150)에 배치될 수도 있다. Although FIG. 7 illustrates a case in which the plurality of rod members 120 are disposed on the upper end of the sidewall portion 100a of the stator member 100a, the formation positions of the plurality of rod members 120 may vary depending on the case. . For example, the plurality of rod members 120 may be disposed on the annular extension 150 described with reference to FIG. 1 . In this case, the plurality of rod members 120 may be disposed on the annular extension 150 together with the fixing member 250 described with reference to FIG. 1 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 금속계 조성물을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal-based composition using an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 먼저 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 제공할 수 있다(S10). 상기 금속계 조성물 제조용 장치는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 장치일 수 있다. 다시 말해, 상기 금속계 조성물 제조용 장치는 내부 공간을 한정하는 측벽부를 구비하고 상부 및 하부가 개방된 스테이터 부재, 상기 스테이터 부재의 상기 내부 공간에 삽입되어 회전하는 회전 샤프트, 상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 제 1 영역에 설치된 것으로 상기 측벽부의 내측면과 제 1 간격을 두고 회전하되 상기 회전 샤프트의 회전축에 대하여 경사진 구조를 갖는 복수의 제 1 회전 날개를 구비하는 제 1 로터 부재, 상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 설치된 것으로 상기 측벽부의 내측면과 제 2 간격을 두고 회전하는 복수의 제 2 회전 날개를 구비하는 제 2 로터 부재 및 상기 스테이터 부재의 위쪽에서 나노분말을 공급하기 위한 나노분말 공급 유닛을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8 , first, an apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment may be provided ( S10 ). The apparatus for preparing the metal-based composition may be the apparatus described with reference to FIGS. 1 to 7 . In other words, the apparatus for producing a metal-based composition includes a stator member having a side wall portion defining an inner space and having an upper and lower open portion, a rotary shaft inserted into the inner space of the stator member to rotate, and the rotary shaft in the inner space. A first rotor member installed in a first region and provided with a plurality of first rotary blades which rotate at a first distance from the inner surface of the side wall portion and have a structure inclined with respect to a rotation axis of the rotation shaft, the inner space of the first rotor member Nanopowder above the stator member and a second rotor member installed in a second area below the first area of the rotating shaft and having a plurality of second rotary blades rotating at a second distance from the inner surface of the side wall portion It may include a nanopowder supply unit for supplying.

상기 금속계 조성물의 제조 방법은 금속 용탕 및 이와 혼합될 나노분말을 제공하는 단계(S20), 상기 금속 용탕 내에 상기 금속계 조성물 제조용 장치의 상기 스테이터 부재와 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 인입하는 단계(S30) 및 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 회전시키면서 상기 나노분말 공급 유닛을 이용해서 상기 나노분말을 상기 금속 용탕 내에 공급하여 상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계(S40)를 포함할 수 있다. The method for preparing the metal-based composition includes the steps of providing a molten metal and nanopowder to be mixed therewith (S20), and introducing the stator member and the first and second rotor members of the apparatus for preparing the metal-based composition into the molten metal ( S30) and supplying the nanopowder into the molten metal using the nanopowder supply unit while rotating the first and second rotor members to mix the molten metal with the nanopowder (S40). have.

상기 금속 용탕의 온도는 약 900℃ 이상 또는 약 1000℃ 이상일 수 있다. 상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계(S40)에서, 상기 제 1 및 제 2 로터 부재는, 예컨대, 약 50 ∼ 5000 rpm 또는 약 700 ∼ 1500 rpm으로 회전될 수 있다. The temperature of the molten metal may be about 900 °C or higher or about 1000 °C or higher. In the step of mixing the molten metal and the nanopowder ( S40 ), the first and second rotor members may be rotated at, for example, about 50 to 5000 rpm or about 700 to 1500 rpm.

상기 나노분말은 나노사이즈의 세라믹 분말을 포함할 수 있다. 상기 나노분말은 금속 화합물 및 비금속 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 금속 화합물 및 상기 비금속 화합물 중 적어도 하나는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다. 상기 금속 화합물에 포함되는 금속은 전이금속이거나 비전이금속일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 나노분말은 티타늄 산화물(TiO2), 아연 산화물(ZnOx), 주석 산화물(SnO2), 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 산화물의 분말(나노입자)을 포함하거나, 질화물의 분말(나노입자) 또는 실리콘 탄화물(SiC)과 같은 탄화물의 분말(나노입자)을 포함할 수 있다. 그러나 여기서 제시한 나노분말의 구체적인 물질은 예시적인 것이고, 그 밖에 다른 물질이 사용될 수도 있다. The nano-powder may include nano-sized ceramic powder. The nanopowder may include at least one of a metal compound and a non-metal compound, and at least one of the metal compound and the non-metal compound includes at least one element of oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C). can do. The metal included in the metal compound may be a transition metal or a non-transition metal. As a specific example, the nanopowder includes a powder (nanoparticle) of an oxide such as titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO x ), tin oxide (SnO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), or a powder of a nitride (nanoparticles) or powders of carbides such as silicon carbide (SiC) (nanoparticles). However, the specific materials of the nanopowder presented here are exemplary, and other materials may be used.

상기 나노분말은, 예컨대, 수 nm 내지 수백 nm 정도의 사이즈(평균 직경)를 가질 수 있다. 상기한 나노분말의 평균 직경은, 예를 들어, 약 1 nm 이상 1000 nm 미만이거나, 또는, 약 3 nm 이상 700 nm 이하이거나, 또는, 약 5 nm 이상 500 nm 이하일 수 있다. 또는, 상기 나노분말의 평균 직경은 약 100 nm 이하일 수 있다. The nanopowder may have, for example, a size (average diameter) of several nm to several hundred nm. The average diameter of the above-mentioned nanopowder may be, for example, about 1 nm or more and less than 1000 nm, or about 3 nm or more and 700 nm or less, or about 5 nm or more and 500 nm or less. Alternatively, the average diameter of the nanopowder may be about 100 nm or less.

상기 금속 용탕은 알루미늄(Al)을 주요 구성물질로 포함하거나, 알루미늄(Al)이 함유된 합금을 주요 구성물질로 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 나노분말의 물질로는 티타늄 산화물(TiO2), 아연 산화물(ZnOx), 주석 산화물(SnO2) 또는 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 산화물의 분말(나노입자)을 사용할 수 있다. 이 경우, 알루미늄 내에 산소 원자와 같은 나노성분들이 고르게 분포된(예를 들어, 고용된) 금속계 조성물을 제조할 수 있다. 그러나, 상기 금속 용탕이 알루미늄(Al)을 포함하더라도, 나노분말로 질화물이나 탄화물의 분말을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 금속 용탕은 알루미늄(Al)이 아닌 다른 경량 금속, 예를 들어, 마그네슘(Mg)을 주요 구성물질로 포함할 수 있고, 그 밖에 다른 금속 물질을 주요 구성물질로 포함할 수도 있다. The molten metal may include aluminum (Al) as a main constituent material or an alloy containing aluminum (Al) as a main constituent material. In this case, as the material of the nanopowder, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO x ), tin oxide (SnO 2 ) or silicon oxide (SiO 2 ) Powder (nanoparticles) of an oxide such as may be used. . In this case, it is possible to prepare a metal-based composition in which nanocomponents such as oxygen atoms are evenly distributed (eg, dissolved) in aluminum. However, even if the molten metal includes aluminum (Al), a powder of nitride or carbide may be used as the nanopowder. In addition, the molten metal may include a light metal other than aluminum (Al), for example, magnesium (Mg) as a main constituent material, and may include other metal materials as a main constituent material.

상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계(S40) 이후, 상기 나노분말이 분산 및 분해되어 혼합된 금속 용탕을 별도의 공간이나 장치로 옮긴 후에, 소정의 가공 공정이나 냉각, 소성 등의 공정을 더 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해 나노입자/성분들이 균일하게(비교적 균일하게) 분산된 금속계 조성물이나 그 가공품을 제조할 수 있다. 이러한 금속계 조성물은 나노입자/성분들이 분산된 것과 관련해서 높은 강도 등 우수한 물성을 가질 수 있다. After the step (S40) of mixing the molten metal and the nanopowder, the nanopowder is dispersed and decomposed and the mixed metal molten metal is moved to a separate space or device, and then a predetermined processing process, cooling, firing, etc. more can be done Through this process, it is possible to prepare a metal-based composition in which nanoparticles/components are uniformly (relatively uniformly) dispersed or a processed product thereof. Such a metal-based composition may have excellent physical properties such as high strength in relation to the dispersed nanoparticles/components.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 금속 용탕과 나노분말을 혼합할 때 나노입자 응집체(10)가 분리 및 분산되는 과정을 보여주는 도면이다. 9 is a view showing a process in which the nanoparticle aggregates 10 are separated and dispersed when the molten metal and the nanopowder are mixed using the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention.

도 9의 (A)를 참조하면, 나노분말에 포함된 나노입자(1)들은 응집체(10)를 구성할 수 있다. 나노크기의 입자들은 반데르발스(van der Waals) 힘과 표면장력과 같은 물리적/화학적 인력에 의해 서로 응집하려는 특성을 가질 수 있고, 그 결과, 나노입자 응집체(10)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9A , nanoparticles 1 included in the nanopowder may constitute an aggregate 10 . Nano-sized particles may have a property to aggregate with each other by physical/chemical attraction such as van der Waals force and surface tension, and as a result, the nanoparticle aggregate 10 may be formed.

도 9의 (B) 내지 (D)를 참조하면, 금속 용탕(800)의 표면부에 강한 와류가 발생될 수 있고, 이러한 와류가 발생한 부분에 나노입자 응집체(10)가 투입될 수 있다. 또한, 금속 용탕(800)에는 상기 와류와 함께 상부에서 하부로 하강하는 하강력이 형성될 수 있다. 상기한 와류 및 하강력에 의해 나노입자 응집체(10)는 개별적인 나노입자(1)들로 분리되고 금속 용탕(800) 내에 용이하게 분산될 수 있다. 예를 들어, 상기한 와류에 의한 전단력 등이 작용하여 금속 용탕(800)에 직접 접촉된 나노입자 응집체(10)의 하부측 나노입자(1)가 응집체(10)로부터 분리될 수 있다. 일반적으로, 나노입자 응집체는 금속 용탕과 젖음(wetting) 특성이 좋지 않고, 밀도 차이 및 부력에 의해 금속 용탕 상에 부유하려는 특성을 갖는다. 따라서, 일반적인 방식으로는 나노입자 응집체의 분리, 분산 및 분해가 용이하지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용하면, 상기한 와류 및 하강력 그리고 제 1 및 제 2 로터 부재에 의한 교반력 등을 이용해서 나노입자 응집체(10)를 분리하여 금속 용탕(800) 내에 용이하게/효율적으로 분산시킬 수 있다. 경우에 따라, 금속 용탕(800) 내에 분산된 나노입자(1)들 각각은 금속 용탕(800) 내에서 분해되는 과정을 거칠 수도 있다. Referring to FIGS. 9B to 9D , a strong vortex may be generated on the surface of the molten metal 800 , and the nanoparticle aggregate 10 may be introduced into the portion where the vortex occurs. In addition, a descending force that descends from the upper part to the lower part together with the vortex may be formed in the molten metal 800 . By the vortex and descending force described above, the nanoparticle agglomerate 10 is separated into individual nanoparticles 1 and can be easily dispersed in the molten metal 800 . For example, the nanoparticles 1 on the lower side of the nanoparticle aggregate 10 directly in contact with the molten metal 800 may be separated from the aggregate 10 by the shear force caused by the vortex or the like. In general, the nanoparticle aggregate has poor wetting properties with the molten metal, and tends to float on the molten metal due to a density difference and buoyancy force. Therefore, separation, dispersion, and decomposition of nanoparticle aggregates may not be easy in a general manner. However, using the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention, the nanoparticle aggregates 10 are separated using the above-described vortex and descending force and the stirring force of the first and second rotor members to separate the molten metal. It can be easily/efficiently dispersed within 800 . In some cases, each of the nanoparticles 1 dispersed in the molten metal 800 may undergo a process of decomposition in the molten metal 800 .

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용해서 제조된 금속계 조성물의 미세 구조를 보여주는 TEM(transmission electron microscope) 이미지이다. 상기 금속계 조성물은 알루미늄계 조성물(일종의 알루미늄 합금)이다. 10 is a transmission electron microscope (TEM) image showing the microstructure of a metal-based composition prepared by using the apparatus for preparing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention. The metal-based composition is an aluminum-based composition (a kind of aluminum alloy).

도 10의 (a)도면을 참조하면, 실시예에 따른 장치를 이용해서 제조된 알루미늄계 조성물(알루미늄 합금)은 나노입자 클러스터(cluster)(R1)가 미세 구조상 대체로 균일하게 분산된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 10 (a), the aluminum-based composition (aluminum alloy) prepared using the device according to the embodiment has a structure in which the nanoparticle cluster (cluster) (R1) is substantially uniformly dispersed in the microstructure. can be checked

도 10의 (b)도면은 (a)도면의 나노입자 클러스터(R1) 부분을 확대하여 보여준다. 도 10의 (b)도면을 참조하면, 나노입자들이 분리 및 분산되어 소결되지 않은 상태로 알루미늄계 조성물(알루미늄 합금) 내에 균일하게 분포하는 것을 확인할 수 있다. (b)도면에서 참조번호 R2는 하나의 나노입자를 가리킨다. 여기서, 나노입자는 수십 nm 이하의 크기(직경)를 갖는다. Figure 10 (b) shows an enlarged portion of the nanoparticle cluster (R1) of the figure (a). Referring to Figure 10 (b), it can be seen that the nanoparticles are separated and dispersed and uniformly distributed in the aluminum-based composition (aluminum alloy) in a non-sintered state. (b) Reference number R2 in the drawing indicates one nanoparticle. Here, the nanoparticles have a size (diameter) of several tens of nm or less.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금) 및 비교예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금)에 대한 인장 시험 결과를 보여주는 그래프이다. 여기서, '1'로 표시된 그래프는 비교예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금)에 대한 결과이고, '2'로 표시된 그래프는 실시예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금)에 대한 결과이다. 여기서, 상기 비교예는 기존의 교반 장치를 이용한 경우이다. 장치의 구성을 제외한 나머지 조건(원료 물질의 조건)은 상기 실시예 및 비교예에서 동일하였다. 11 is a graph showing tensile test results for a metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to an embodiment of the present invention and a metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to a comparative example. Here, the graph indicated by '1' is the result for the metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to the comparative example, and the graph indicated by '2' is the result for the metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to the Example. Here, the comparative example is a case of using an existing stirring device. Except for the configuration of the device, the remaining conditions (conditions of raw materials) were the same in Examples and Comparative Examples.

도 11을 참조하면, '2'번 그래프에 해당하는 실시예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금)은 '1'번 그래프에 해당하는 비교예에 따라 제조된 금속계 조성물(알루미늄 합금) 보다 약 20% 이상 인장 강도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 금속계 조성물 제조용 장치를 이용하면, 우수한 품질을 갖는 금속계 조성물을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. 11, the metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to the example corresponding to graph '2' is about 20 than the metal-based composition (aluminum alloy) prepared according to the comparative example corresponding to graph '1'. It can be seen that the tensile strength is improved by more than %. Through this, it can be confirmed that, by using the apparatus for manufacturing a metal-based composition according to an embodiment of the present invention, a metal-based composition having excellent quality can be manufactured.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 금속 용탕 내에 나노분말을 균일하게 분산시킴으로써 고품질의 금속계 조성물을 제조하는데 유리한 금속계 조성물 제조용 장치를 구현할 수 있다. 이러한 실시예에 따른 장치를 이용하면, 우수한 물성을 갖는 금속계 조성물을 용이하게 제조할 수 있다. As described above, according to the embodiments of the present invention, an apparatus for manufacturing a metal-based composition advantageous for manufacturing a high-quality metal-based composition can be realized by uniformly dispersing the nanopowder in the molten metal. By using the apparatus according to this embodiment, it is possible to easily manufacture a metal-based composition having excellent physical properties.

본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 금속계 조성물 제조용 장치 및 이를 이용한 금속계 조성물 제조 방법은, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.In the present specification, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms are used, they are only used in a general sense to easily describe the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, and to limit the scope of the present invention. It is not meant to be limiting. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein. For those of ordinary skill in the art, the apparatus for preparing a metal-based composition and a method for producing a metal-based composition using the same described with reference to FIGS. 1 to 11 are variously substituted, within the scope of the technical spirit of the present invention, It will be appreciated that modifications and variations are possible. Therefore, the scope of the invention should not be determined by the described embodiments, but should be determined by the technical idea described in the claims.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
11 : 제 1 회전 날개 21, 22 : 제 2 회전 날개
100 : 스테이터 부재 110 : 측벽부
120 : 로드 부재 150 : 고리형 확장부
200 : 회전 샤프트 250 : 고정 부재
310, 311 : 제 1 로터 부재 320, 321, 322 : 제 2 로터 부재
400 : 지지 구조체 500 : 나노분말 공급기
610 : 제 1 나노분말 공급관 620 : 제 2 나노분말 공급관
700 : 컨테이너 800 : 금속 용탕* Explanation of symbols for the main parts of the drawing *
11: first rotary blade 21, 22: second rotary blade
100: stator member 110: side wall portion
120: rod member 150: annular extension
200: rotation shaft 250: fixed member
310, 311: first rotor member 320, 321, 322: second rotor member
400: support structure 500: nanopowder feeder
610: first nano-powder supply pipe 620: second nano-powder supply pipe
700: container 800: molten metal

Claims (17)

금속 용탕에 나노분말을 혼합하여 금속계 조성물을 제조하기 위한 장치로서,
상기 금속 용탕 내에 인입되는 것으로, 내부 공간을 한정하는 측벽부를 구비하고 상부 및 하부가 개방된 스테이터(stator) 부재;
상기 스테이터 부재의 상기 내부 공간에 삽입되어 회전하는 회전 샤프트;
상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 제 1 영역에 설치된 것으로, 상기 측벽부의 내측면과 제 1 간격을 두고 회전하되, 상기 회전 샤프트의 회전축에 대하여 경사진 구조를 갖는 복수의 제 1 회전 날개를 구비하는 제 1 로터(rotor) 부재;
상기 내부 공간에서 상기 회전 샤프트의 상기 제 1 영역 아래의 제 2 영역에 설치된 것으로, 상기 측벽부의 내측면과 제 2 간격을 두고 회전하는 복수의 제 2 회전 날개를 구비하는 제 2 로터 부재; 및
상기 금속 용탕 내에 인입된 상기 스테이터 부재의 위쪽에서 상기 금속 용탕의 표면부로 상기 나노분말을 공급하기 위한 나노분말 공급 유닛을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 로터 부재 중 적어도 상기 제 1 로터 부재는 상기 금속 용탕 및 상기 나노분말을 상기 스테이터 부재의 상부에서 하부로 하강시키도록 구성된 금속계 조성물 제조용 장치. An apparatus for preparing a metal-based composition by mixing nanopowder with molten metal, the apparatus comprising:
a stator member, which is introduced into the molten metal, has a side wall portion defining an inner space, and has an upper portion and a lower portion open;
a rotating shaft inserted into the inner space of the stator member to rotate;
It is installed in the first region of the rotation shaft in the inner space and rotates at a first interval from the inner surface of the side wall part, and having a plurality of first rotation blades having a structure inclined with respect to the rotation axis of the rotation shaft a first rotor member;
a second rotor member installed in a second area below the first area of the rotary shaft in the inner space and having a plurality of second rotary blades rotating with an inner surface of the side wall portion at a second interval; and
and a nano-powder supply unit for supplying the nano-powder to a surface portion of the molten metal from above the stator member introduced into the molten metal,
At least one of the first and second rotor members is configured to lower the molten metal and the nanopowder from an upper portion to a lower portion of the stator member. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 로터 부재와 상기 제 2 로터 부재는 서로 다른 구조를 갖는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The first rotor member and the second rotor member have different structures from each other. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 틸팅(tilting)되지 않은 미경사 구조를 갖는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The plurality of second rotary blades are an apparatus for manufacturing a metal-based composition having a non-tilting structure with respect to the rotation axis. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 제 1 각도로 경사진 구조를 갖고, 상기 복수의 제 2 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 상기 제 1 각도 보다 작은 제 2 각도로 경사진 구조를 갖는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The plurality of first rotary blades have a structure inclined at a first angle with respect to the rotation axis, and the plurality of second rotary blades have a structure inclined at a second angle smaller than the first angle with respect to the rotation axis. Apparatus for preparing the composition. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 회전 날개는 상기 회전축에 대하여 30∼60°만큼 경사진 구조를 갖는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The plurality of first rotary blades are an apparatus for manufacturing a metal-based composition having a structure inclined by 30 to 60° with respect to the rotation axis. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 회전 날개의 개수는 상기 복수의 제 1 회전 날개의 개수 보다 적은 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The number of the plurality of second rotary blades is less than the number of the plurality of first rotary blades. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 로터 부재와 상기 제 2 로터 부재는 서로 다른 사이즈를 갖는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The first rotor member and the second rotor member have different sizes from each other. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 로터 부재의 외경은 상기 제 2 로터 부재의 외경 보다 크고,
상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격 보다 작은 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
an outer diameter of the first rotor member is greater than an outer diameter of the second rotor member;
The first gap is smaller than the second gap. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 회전 날개 각각의 날개 너비는 상기 복수의 제 1 회전 날개 각각의 날개 너비 보다 작은 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The blade width of each of the plurality of second rotary blades is smaller than the blade width of each of the plurality of first rotary blades. 제 1 항에 있어서,
상기 금속계 조성물 제조용 장치는 지지 구조체를 더 포함하고, 상기 스테이터 부재는 상기 지지 구조체의 하면부에 연결되고, 상기 회전 샤프트는 상기 지지 구조체의 상기 하면부로부터 연장되며,
상기 나노분말 공급 유닛은 상기 지지 구조체 상에 배치된 나노분말 공급기 및 상기 나노분말 공급기로부터 상기 스테이터 부재의 위쪽으로 연장된 적어도 하나의 나노분말 공급관을 포함하는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The apparatus for preparing the metal-based composition further includes a support structure, the stator member is connected to a lower surface of the support structure, and the rotation shaft extends from the lower surface of the support structure,
wherein the nanopowder supply unit includes a nanopowder feeder disposed on the support structure and at least one nanopowder feed tube extending upwardly of the stator member from the nanopowder feeder. 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 나노분말 공급관은,
상기 나노분말 공급기로부터 상기 지지 구조체의 옆쪽을 지나 상기 내부 공간 위쪽의 상기 회전 샤프트 주변 영역으로 연장된 제 1 나노분말 공급관; 및
상기 나노분말 공급기로부터 상기 지지 구조체의 일부를 관통하여 상기 내부 공간 위쪽의 상기 회전 샤프트 주변 영역으로 연장된 제 2 나노분말 공급관; 중 적어도 하나를 포함하는 금속계 조성물 제조용 장치. 11. The method of claim 10, wherein the at least one nanopowder supply pipe,
a first nanopowder feed tube extending from the nanopowder feeder to a region around the rotation shaft above the inner space past the side of the support structure; and
a second nanopowder supply pipe extending from the nanopowder feeder to a region around the rotation shaft above the inner space through a portion of the support structure; An apparatus for manufacturing a metal-based composition comprising at least one of. 제 1 항에 있어서,
상기 스테이터 부재의 상단으로부터 그 위쪽으로 연장되고 상호 이격하여 배치된 복수의 로드(rod) 부재를 더 포함하는 금속계 조성물 제조용 장치. The method of claim 1,
The apparatus for producing a metal-based composition further comprising a plurality of rod members extending upward from the upper end of the stator member and disposed to be spaced apart from each other. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 금속계 조성물 제조용 장치를 제공하는 단계;
금속 용탕 및 이와 혼합될 나노분말을 제공하는 단계;
상기 금속 용탕 내에 상기 금속계 조성물 제조용 장치의 상기 스테이터 부재와 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 인입하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 회전시키면서 상기 나노분말 공급 유닛을 이용해서 상기 나노분말을 상기 금속 용탕 내에 공급하여 상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계를 포함하는, 금속계 조성물의 제조 방법. Providing an apparatus for preparing a metal-based composition according to any one of claims 1 to 12;
providing a molten metal and nanopowder to be mixed therewith;
introducing the stator member and the first and second rotor members of the apparatus for producing a metallic composition into the molten metal; and
and supplying the nanopowder into the molten metal using the nanopowder supply unit while rotating the first and second rotor members to mix the molten metal and the nanopowder. 제 13 항에 있어서,
상기 금속 용탕의 온도는 900℃ 이상인 금속계 조성물의 제조 방법. 14. The method of claim 13,
The temperature of the molten metal is 900° C. or more. 제 13 항에 있어서,
상기 금속 용탕과 상기 나노분말을 혼합하는 단계에서, 상기 제 1 및 제 2 로터 부재를 50 ∼ 5000 rpm으로 회전시키는 금속계 조성물의 제조 방법. 14. The method of claim 13,
In the mixing of the molten metal and the nanopowder, the method for producing a metal-based composition in which the first and second rotor members are rotated at 50 to 5000 rpm. 제 13 항에 있어서,
상기 나노분말은 금속 화합물 및 비금속 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 금속 화합물 및 상기 비금속 화합물 중 적어도 하나는 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 금속계 조성물의 제조 방법. 14. The method of claim 13,
The nanopowder includes at least one of a metal compound and a non-metal compound, and at least one of the metal compound and the non-metal compound includes at least one element of oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C). A method for preparing the composition. 제 13 항에 있어서,
상기 금속 용탕은 알루미늄(Al)을 주요 구성물질로 포함하고,
상기 나노분말은 산화물 나노입자를 포함하는 금속계 조성물의 제조 방법.14. The method of claim 13,
The molten metal includes aluminum (Al) as a main component,
The nanopowder is a method of manufacturing a metal-based composition comprising oxide nanoparticles.
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