KR20230016867A - 산화 분말 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예의 산화 분말 제조 장치는, 고체 상태의 반응 물질을 가열하여 증발시키기 위한 반응 수단으로서, 상기 반응 물질이 수용되는 증발 챔버와, 상기 증발 챔버 상측에 배치되어 상기 증발 챔버에서 이동되는 액체 상태의 반응 물질을 산화시키는 산화반응 챔버와, 상기 산화반응 챔버에서 생성된 산화 분말을 포집하는 적어도 하나 이상의 포집기와, 상기 포집기와 상기 반응기 사이에 배치되어 액적 상태의 산화물이 이동시키는 이송관과, 상기 증발 챔버, 산화반응 챔버, 이송관 및 포집기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 장치를 이용하여 산화 분말을 제조하는 장치로서, 상기 산화반응 챔버의 내부는 제 1 투출구와, 상기 제 1 투출구보다 큰 크기를 갖는 제 2 투출구를 갖고, 상기 증발 챔버 내부로 불활성 가스를 주입하기 위한 에어 유입부가 상기 제 1 및 제 2 투출구와는 별도로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

산화 분말 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING A OXIDE POWDER}
본 발명은 디스플레이 고품질 투명전극의 핵심재료인 나노 크기의 산화주석(Tin Oxide Powder, SnO2)을 중심으로 수요처에서 요구하는 분말 특성을 유지하면서 제품의 공정을 기술개발하여 시간당 생산량 증가, 인당생산금액 증가, 제조리드타임 감소 등을 확보하여 생산성 향상 및 경쟁력을 크게 높일 수 있는 산화 분말 제조 장치를 제안하고자 한다.
차세대 성장동력 산업인 디스플레이 핵심 소재/부품 분야에서 투명전극 관련 기술은 선진국을 중심으로 많은 연구가 진행되고 있다.
소재 산업은 부가가치가 높고 고용 및 투자 분야에 기여도가 크기 때문에 일본의 반도체 및 디스플레이 소재 수출 규제에 따른 현재의 위기를 기회로 삼아 전기/전자 분야에서 소재의 부품의 국산화를 성공하여 글로벌 기술경쟁력 확보와 국내 소재 분야 생태계의 활성화가 필요한 상황이다.
디스플레이 투명전극의 전기적 특성과 광학적 특성 등은 90wt% 이상 사용되는 산화인듐분말에 매우 큰 영향을 받으며, 저품질 원료를 사용하여 제조된 ITO 투명전극은 표면 부식(Erosion) 부위에 형성되는 입자들로 인해 재증착(re-deposition), 결절(Nodule) 현상을 유발시키고 이는 아킹(Arcing)의 원인으로 작용하여 입자(Particle)가 성장 중인 박막 속에 혼입되는 불량을 야기하여 박막 물성을 저하시키는 원인으로 작용한다.
ITO 투명전극의 사용효율을 향상시키기 위해서 미세기공이 거의 없는 고밀도 ITO 소결체와 타겟의 조성제어를 통한 전기전도도 균일성 등의 확보되어야 하는데, 고밀도 ITO 소결체의 원료인 종래의 것보다 입자 크기가 미세하고 균일한 분포를 가지는 산화인듐분말 개발에 대한 요구가 커지고 있는 실정이다.
본 발명은 산화분말 제조방법 중 하나인 기상법을 바탕으로 입자의 크기가 미세하고 무응집성 특성을 가지는 디스플레이 투명전극의 원료분말을 양산할 수 있으며, 품질 차별화 및 원가 경쟁력을 확보하여 해외 의존도를 낮추고 원료 수급의 불안정성을 개선할 수 있는 산화 분말 제조 장치를 제안하고자 한다.
또한, 기존 제품들과의 품질 차별화 및 원가 경쟁력을 확보하여 해외 의존도를 낮추고 원료 수급의 불안정성을 개선할 수 있는 장치를 제안하고자 한다.
실시예의 산화 분말 제조 장치는, 고체 상태의 반응 물질을 가열하여 증발시키기 위한 반응 수단으로서, 상기 반응 물질이 수용되는 증발 챔버와, 상기 증발 챔버 상측에 배치되어 상기 증발 챔버에서 이동되는 액체 상태의 반응 물질을 산화시키는 산화반응 챔버와, 상기 산화반응 챔버에서 생성된 산화 분말을 포집하는 적어도 하나 이상의 포집기와, 상기 포집기와 상기 반응기 사이에 배치되어 액적 상태의 산화물이 이동시키는 이송관과, 상기 증발 챔버, 산화반응 챔버, 이송관 및 포집기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 장치를 이용하여 산화 분말을 제조하는 장치로서, 상기 산화반응 챔버의 내부는 제 1 투출구와, 상기 제 1 투출구보다 큰 크기를 갖는 제 2 투출구를 갖고, 상기 증발 챔버 내부로 불활성 가스를 주입하기 위한 에어 유입부가 상기 제 1 및 제 2 투출구와는 별도로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 투출구는 외경 지름이 89.1mm, 두께 2.1mm인 관으로 이루어지고, 상기 제 2 투출구는 외경 지름이 114.3mm, 두께 2.1mm 관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 산화반응 챔버의 제 1 및 제 2 투출구를 통하여 액체 상태의 반응 물질을 이동시키기 위한 모터는 모터 출력을 제어하기 위한 인버터를 50Hz로 적용하고, 유지시간은 60min 으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 바와 같은 제조 방법에 의해서, 투명 전극의 재료가 되는 분말의 입자 크기를 작으면서 균일하게 제조할 수 있고, 특히, 생산수율과 원재료 수율을 크게 향상시킬 수 있으며, 시간당 생산량 역시 현저히 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 실시예에 따라 산화분말을 기상법으로 제조하는 장치의 구성을 개략적으로 소개하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 장치를 구성하는 증발 챔버와 산화반응 챔버의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 산화반응 챔버의 형상과 크기를 다양하게 변형함으로써 생산수율, 원재료수율 및 시간당 생산량을 비교하기 위한 실시예이들이고다.
도 4는 증발 챔버 내부로 불활성 가스 등을 투입시키기 위한 에어 유입부의 형상과 크기를 변형함으로써 생산수율, 원재료수율 및 시간당 생산량을 비교하기 위한 실시예들이다.
도 5는 규격 KS D 3567 기준에 따른 수치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 실시예에 따라 산화분말을 기상법으로 제조하는 장치의 구성을 개략적으로 소개하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따라 기상법으로 투명전극의 원료 분말인 산화 분말을 제조할 수 있는 장치가 예시되며, 더 다양한 장치로도 제조할 수 있겠으나, 제안되는 분말의 산화 시간 공정 조건에 따르는 것이 필요하다. 이에 대해서, 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 산화 분말 제조장치(100)는 고상의 반응물질을 가열하여 액적 상태의 산화물로 증발시키는 증발 챔버(200)와, 상기 증발 챔버(200) 상측에 배치되어 상기 증발 챔버(200)에서 발생한 반응물질의 증기를 분말화시키는 산화반응 챔버(300)와, 상기 산화반응 챔버(300)에 생성된 분말을 이동시키는 이송관(130)과, 이동된 산화 분말을 포집하는 적어도 하나 이상의 포집 수단(120)을 포함한다.
본 실시예에서는, 상기 산화반응 챔버 내에서의 산화 공정 시간조건을 특정하며, 제안되는 산화 시간을 통해 입자 크기가 작고 균일한 분말을 제조할 수 있도록 한다. 그리고, 산화가 되는 액체 상태의 원재료는 In, Sn, Ga 중 어느 하나가 될 수 있다.
한편, 상기 이송관(130)은 상기 산화반응 챔버(300)와 포집 수단(120) 사이에 배치되며, 복수개의 포집 수단(120)이 구성되는 경우에는 포집 수단들 사이에도 배치되어서, 액적 상태의 산화물을 이동시키는 역할을 수행한다.
한편, 상기 하나 이상의 포집 수단(120)은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 포집 수단(120)은 상기 이송관(130)을 통해 공급되는 액적 상태의 산화물을 순환시키기 위한 순환부(120a)와, 상기 순환부(120a) 하측에서 산화 분말을 포집하는 포집부(120b)를 포함한다.
그리고, 액정 상태의 산화물을 순환시키기 위해 동력을 제공하는 모터부(140a)를 더 포함하고, 상기 순환부(120a)와 포집부(120b) 사이에 필터부(140b)가 더 배치될 수 있다.
또한, 상기 증발 챔버(200), 산화반응 챔버(300), 포집 수단(120) 및 이송관(130)은 컨트롤러(180)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 증발 챔버(200)에 구성된 진공 펌프(210) 및 가스 투입부(240)를 통한 공기 배출 및 가스 투입에 관한 유속/압력과 시간 조건, 상기 증발 챔버(200)의 가열, 온도 및 압력 조건, 상기 포집 수단(120)의 순환부(120a)와 포집부(120b) 동작, 상기 액적 상태의 산화물을 포집 수단(120)에 이동시키기 위해 이송관(130)의 온도 조건 등은 상기 컨트롤러(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 산화 분말 제조장치(100)를 이용하여 산화 분말을 제조하는 방법은 다음과 같다.
여기서, 산화물은 산화주석(SnO2)인 것을 가정하여 설명하지만, 이것은 한정된 것이 아니다. 따라서, 산화물은 산화인듐(In2O3), 산화갈륨(Ga2O3)을 지칭할 수 있고, 이들은 산화주석 분말이 제조되는 방식과 동일한 방식으로 분말 형태로 포집될 수 있다.
먼저, 고체 상태의 반응물질, 예를 들면, 고체 주석을 액적 상태의 분말로 제조하는 증발 챔버(200)와, 산화반응 챔버(300)에 대해서 도 2를 함께 참조하여 설명하여 본다.
도 2는 본 발명의 장치를 구성하는 증발 챔버와 산화반응 챔버의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따라 고체 주석을 액적(액체) 상태로 분말화시키고, 이를 산화시키는 반응 수단에 대해서 설명하여 본다. 해당 반응 수단은 증발 챔버(200)와 산화반응 챔버(300)를 포함한다.
반응 수단으로서 증발 챔버(200)는 상기 산화반응 챔버(300) 아래에 구성되고, 상기 산화반응 챔버(300) 보다 큰 사이즈로 구성된다.
상기 증발 챔버(200)는 외형을 형성하는 제 1 챔버 바디(201)와, 상기 제 1 챔버 바디(201) 내에 구성되어 열을 발생시키는 발열체로 이루어진 제 1 가열 수단(230)과, 챔버 내부(202)내 구성되어 고체의 반응물질이 수용되는 수용체(220)와, 상기 증발 챔버(200) 내부(202)의 공기를 배출시키기 위한 진공 펌프(210)와, 상기 진공 펌프(210)측으로 챔버 내부(202)의 공기가 빠져나가는 통로를 제공하는 배출구(212,213)를 포함한다.
그리고, 상기 증발 챔버(200) 내부로 불활성 가스(Ar 또는 N2)를 주입하기 위한 가스 투입부(240)를 더 포함하고, 상기 가스 투입부(240)를 통해 공급되는 불활성 가스가 투입되는 에어 유입부(241)를 포함한다.
한편, 상기 증발 챔버(200)의 상측에는 액적 상태인 분말을 산화시키기 위한 반응 수단으로서, 산화반응 챔버(300)가 구성된다.
상기 증발 챔버(200)의 상측으로 이동하여 상기 산화반응 챔버(300) 내로 이동한 액적 상태의 분말에 대한 산화반응 시간을 충분히 부여하고, 높은 산화균질도를 확보하기 위하여, 상기 산화반응 챔버(300)의 내부는 제 1 투출구(301a)와, 상기 제 1 투출구(301a)보다 큰 직경(사이즈)을 갖는 제 2 투출구(301b)를 갖는다.
즉, 상기 제 1 투출구(301a)는 상기 제 2 투출구(301b) 보다 상기 증발 챔버(200) 측에 가깝게 위치한 것이고, 상기 제 1 투출구(301a)를 통해 산화반응 챔버(300) 내로 유입된 액적 상태의 분말은 제 2 투출구(301b)의 더 커진 내부 직경으로 인해 유속이 떨어지게 된다.
또한, 상기 산화반응 챔버(300)는 서로 다른 크기(301a,301b)의 내부 사이즈를 갖는 제 2 챔버 바디(301)와, 상기 제 2 챔버 바디(301) 내에 구성되어 산화반응 챔버(300) 내부의 온도를 가열하기 위한 발열체로 이루어진 제 2 가열 수단(330)을 포함한다.
그리고, 상기 산화반응 챔버(300) 내에서 산화가 이루어진 분말이 이동되도록 상기 산화반응 챔버(300)에는 이송관(130)이 연결된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 주요 수요처인 삼성, LG 등의 고객사에서 요구하는 높은 분말 특성을 유지하면서 시간당 생산량 증가, 인당생산금액 증가, 제조리드타임 감소를 달성하기 위하여 다양한 투출구의 크기 및 형상/구조에 대한 사항과, 에어 유입부의 크기 및 형상/구조에 대한 사항을 다양하게 변경해가면서 최적의 조건을 도출해내고자 하였다.
즉, 본 발명은 수요처에서 요구하는 분말 특성(비표면적 9.5±1.0m2/g, 입자크기 D50 0.5μm 이하, 순도 99.99% 이상)을 확보하면서 생산성 향상 및 경쟁력 강화를 목표로 하였으며, 챔버 기류 변화, 분말 흐름도 등 생산수율에 미치는 영향을 확인 및 평가함으로써, 최적의 생산 설비를 개발하고자 하였다.
산화반응 챔버(300) 내에 형성된 투출구 크기, 이송관 디자인에 따라 챔버 기류 변화, 분말 흐름도 등 생산수율, 원재료 스율, 시간당생산량에 미치는 결과 비교함으로써, 가장 바람직한 실시예인 도 2에 도시된 투출구의 형상 및 크기와, 에어 유입부의 크기 및 형상/구조를 제안하고자 한다.
먼저, 도 3은 산화반응 챔버의 형상과 크기를 다양하게 변형함으로써 생산수율, 원재료수율 및 시간당 생산량을 비교하기 위한 실시예이들이고, 도 4는 증발 챔버 내부로 불활성 가스 등을 투입시키기 위한 에어 유입부의 형상과 크기를 변형함으로써 생산수율, 원재료수율 및 시간당 생산량을 비교하기 위한 실시예들이다.
그리고, 아래의 표 1은 도 3 및 도 4에 설명되는 다양한 실시예들에 대한 생산수율, 원재료수율 및 시간당 생산량을 정리한 표이다.
Figure pat00001
표 1은 실험 결과 값으로서, 인자는 온도, 유지시간, 인버터가 되며, 인버터의 경우 모터에 연결하여 모터 출력을 조절하기 위한 용도로 사용되었다.
실험예에서 사용된 인버터는 제조사 : LS 산전, 모델명 : SV iG5A(SV037iGA-4)를 사용하였으며, 모터의 최대 출력을 기준으로 하며, 예를 들어, 인버터 50Hz의 경우에는 50%의 모터 출력을 주입하는 것이다.
위의 표 1과 도 3 및 도 4를 참조하여 각 실시예들에 대한 실험데이터를 설명하여 본다.
반응물질의 증기를 분말화시켜 배출되는 투출구와, 증발 챔버 내부로 불활성 가스를 투입하기 위한 에어 유입부의 형상과 구조에 따라, D1 내지 D3 실험예, D4 실험예, D5 실험예 및 D6 실험예가 실험되었다.
먼저, D1 내지 D3 실험예의 경우는, 산화반응 챔버(300)와 에어 유입부 각각의 형상과 구조는 서로 동일하게 유지하면서, 산화반응 챔버의 투출구 크기(a)와, 에어 유입부의 유입구 크기(b)를 변화시키면서 테스트를 수행한 것이다.
그리고, D4 실험예는 본 발명에서 제안하는 구조에 해당하는 병목형 투입구를 갖는 산화반응 챔버와, 산화반응 챔버로 가스를 공급하기 위한 에어 유입부의 구조/형상은 D1 내지 D3 실험예와 동일하게 유지한 경우이다.
D4 실험예에서의 제 1 투출구(301a)는 80A, 즉, 외경 지름이 89.1mm, 두께 2.1mm인 관과, 제 2 투출구(301b)는 100A, 즉, 외경 지름이 114.3mm, 두께 2.1mm 관으로 이루어진다(수치는 규격 KS D 3567 기준, 도 5 참조).
그리고, D5 실험예는 산화반응 챔버 내의 투출구를 2개의 관으로 형성하고, 에어 유입부를 구성하는 유입구를 상기 산화반응 챔버 내에 구성한 경우이고, D6 실험예는 산화반응 챔버 내의 투출구를 1개의 관으로 형성하고, 산화반응 챔버 내에 2개의 에어 유입구를 형성한 경우이다.
D1 실험예와 D2 실험예를 비교하여 보면, 투출구의 크기를 80A와, 100A로 제작하고, 에어 유입부의 유입구는 10A로 동일하게 구성한 경우, 투출구 크기 80A 에서 생산수율 94.5, 원재료 수율 84.3, 시간당생산량 4.9이 확인되었고, 투출구 크기 100A 에서는 생산수율 84.3%, 원재료 수율 90, 시간당 생산량 9.4이 확인되었다. 참고로, 파이프(관)의 단위에 관해서는 도 5에 첨부된 표와 같으며, 예를 들어 10A의 경우는 바깥지름은 17.3mm이고, 두께가 1.2mm인 경우이다.
D1 및 D2 실험예를 통하여, 투출구 크기가 80A에서 100A로 증가함에 따라 분말이 챔버내에서 체류하지 않고 넓은 투출구를 통해서 유동하기 때문에 시간당 생산량이 4.9에서 9.4로 증가한 것으로 확인하였다.
반면, 증발 챔버 내부로 가스를 유입시키기 위한 에어 유입부의 유입구 크기에 관한 비교를 위하여, D2 및 D3 실험예를 실시하였으며, 에어 유입구를 10A에서 20A로 바꿨을 때 에어량 증가에 따라 합성분말의 생산량이 증가할거라 기대하였으나, 결과의 차이는 크게 없었다.
이것은, 동일한 온도에서 실험을 했을 때 챔버내 용탕 표면에 상온에서 유입되는 에어가 1,000℃ 이상 온도 차이가 나면서 순간 합성하는 표면의 온도를 낮췄을 것이라 예상된다.
다음으로, 본 발명에서 제안하는 구조인 병목형 투출구를 갖는 산화반응 챔버에 해당하는 D4 실험예와, D2 실험예를 비교하여 본다.
본 발명에서 제안하는 병목형 형상으로 이루어진 투출구의 경우, 기류 변화를 극대화하기 위한 것으로서, 포집부와 반응부의 차압에 의해서 이송부에 분말이 축적되는 양이 감소하게 된다.
그리고, 병목형 디자인을 변경함에 따라 생산수율 약 5%, 원재료 수율 3%, 시간당생산량 2kg/hr 증가하는 것을 확인하였다.
이에, 본 발명의 발명자는 D4 실험예에 관하여, 모터의 출력에 관여하는 인버터 출력을 제어하면서 투출구를 통해 이동하는 증기/분말에 관한 테스트를 진행하였다. 이송엘보에 쌓이는 분말을 제어하기 위해서 설비에 최대로 가할수 있는 인버터를 적용하여 30→60Hz로 상승시키는 경우에, 공기 흐름을 더 빠르게하여 체류되는 분말이 줄어들었으며, 30→50Hz로 인버터 출력을 증가시키는 경우에 생산수율, 원재료 수율, 시간당 생산량 모두 증가하는 것을 확인하였다.
이때, 최대 지표들을 달성하였으며, 생산수율 98%, 원재료 수율 98%, 시간당생산량 13kg/hr로 매우 높은 성과를 달성할 수 있었다.
다만, 인버터 출력이 60Hz 이상이 되면 메탈이 흔들리는 현상으로 생산을 중단하였다. 즉, 용융된 메탈이 포집되면 불순물로 취급됨으로 생산을 멈출수 밖에 없었다.
한편, 증발 챔버 내부로 불활성 가스를 공급하기 위한 에어 유입부의 형상 및 구조에 관해서는 도 4를 함께 참조하여 본다.
D2 실험예와 D5 실험예를 비교하여 에어 유입부의 형상에 따른 비교를 수행한 결과, 에어 유입부가 증발 챔버의 중심부로 이동(산화반응 챔버 내부)하면서 열처리 효과로 합성이 잘될 것으로 예상하였으며, 1,300℃, 60min 인자를 적용했을 때 열처리된 에어를 주입하는 D5 실험예에서 생산수율과 원재료 수율이 증가하였지만, 시간당 생산량이 감소하는 결과를 얻었다.
이것은, 가스/에어가 열처리되어 합성이 잘되었으나, 해당 형상/구조의 D5 실험예에서는 균일한 차압이 작용하기 어려운 디자인으로 시간당 생산량이 감소했을 것으로 예상된다.
D5 실험예에서, 제조리드타임 감소를 위해서 유지시간을 달리하면서 시간을 10 - 120min으로 변경하여 본 결과, 10-30min의 유지시간을 부여하였을 때는 분말 합성이 어려워 결과가 미흡하였으며, 60min과 120min 결과 값의 차이가 없었기 때문에 제조시간을 단축할수 있는 60min 적용하여 단축가능함을 알 수 있었다.
에어 유입부의 형상/구조에 관해서, D2 실험예와 D6 실험예를 비교한 결과, 공기를 분산/직접 분사하는 디자인을 채택하여 산화물 억제에 따른 원재료 수율 증가 목적이며, D6 실험예의 경우 에어 유입부의 단부에 에어 확산부(242)를 구성하여 산화물 억제를 위해 용탕 표면에 최대한 가깝게 직접 분사 되면서 최대한 넓은 면적으로 에어 유입되는 분산 분사구조를 적용하였다.
이러한 D6 실험예의 경우, 산화물 형성이 억제되어 생산수율과 원재료 수율이 증가하였으나 시간당 생산량 저하가 발생하는 문제가 있었다. 이것은 D5 실험예와 동일하게 균일한 차압이 작용하기 어려워 시간당 생간량이 감소했다고 판단된다.
상기와 같은 다양한 실험의 결과를 정리하면, 산화반응 챔버의 관에 해당하는 투출구 크기를 80A에서 100A로 증가시키는 경우에, 시간당 생산량 증가 효과 5kg/hr에서 9.4kg/hr로 증가하였으나, 에어 유입부의 유입구 크기를 10A에서 20A으로 증가시키는 경우에는 결과값에 큰 차이가 발생하지 않았다.
본 발명에서 제안하는 D4 실험예인 서로 다른 크기의 관을 갖는 병목형 형상의 투출구의 경우, D2 실험예와 비교하여 생산수율이 84.3%에서 89.8%으로, 원재료 수율이 90%에서 93%로, 시간당생산량이 9.4kg/hr에서 11.1kg/hr으로 증가하였으며, 시간당 생산량이 10kg/hr이 넘은 유일한 경우였으며, D1 실험예와 D4 실험예를 비교하면 그 효과는 더욱 부각된다.
그리고, 이때, 인버터 출력을 30Hz에서 50Hz으로 증가시키는 경우에, 생산수율이 89.8%에서 98.5%으로, 원재료 수율이 93%에서 98%으로, 시간당생산량이 11.1kg/hr에서 13.0kg/hr으로 증가하여 가장 높은 결과값을 나타냈다. 앞서 설명한 바와 같이, 인버터 출력이 60Hz 이상이 되면, 메탈 튐현상으로 인자적용 불가능하였다.
그리고, 에어 유입부 에어 유입부 구조를 산화반응 챔버 내부에 구성시키게 되면, 산화물이 형성이 억제되어 수율이 증가하지만, 균일한 차압이 작용하지 않아 시간당 생산량이 오히려 감소하였다.
따라서, 본 발명의 실험의 결과, 도 2에 도시된 서로 다른 크기의 투입구를 갖는 병목형 형상의 투입구가 마련되고, 해당 투입구는 80A와, 100A를 갖으면서, 에어 유입구는 10A의 크기를 갖고, 인버터 50Hz 를 적용했을 때 유지시간 60min으로 단축이 가능하며, 생산수율 98.5%, 원재료 수율 98.0%, 시간당생산량 13.0kg/hr 의 결과를 얻을 수 있게 된다
이때 분말의 특성은 비표면적 10.41 m2/g, 입자크기 D50 0.07 μm 이하, 순도 99.99% 로 기존 물성 특성을 유지하는 결과를 획득하였다. 결과값은 공인인증서기관 성적서 별첨.

Claims (3)

  1. 고체 상태의 반응 물질을 가열하여 증발시키기 위한 반응 수단으로서, 상기 반응 물질이 수용되는 증발 챔버와, 상기 증발 챔버 상측에 배치되어 상기 증발 챔버에서 이동되는 액체 상태의 반응 물질을 산화시키는 산화반응 챔버와, 상기 산화반응 챔버에서 생성된 산화 분말을 포집하는 적어도 하나 이상의 포집기와, 상기 포집기와 상기 반응기 사이에 배치되어 액적 상태의 산화물이 이동시키는 이송관과, 상기 증발 챔버, 산화반응 챔버, 이송관 및 포집기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 장치를 이용하여 산화 분말을 제조하는 장치로서,
    상기 산화반응 챔버의 내부는 제 1 투출구와, 상기 제 1 투출구보다 큰 크기를 갖는 제 2 투출구를 갖고,
    상기 증발 챔버 내부로 불활성 가스를 주입하기 위한 에어 유입부가 상기 제 1 및 제 2 투출구와는 별도로 구성되는 것을 특징으로 하는 산화 분말 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 투출구는 외경 지름이 89.1mm, 두께 2.1mm인 관으로 이루어지고, 상기 제 2 투출구는 외경 지름이 114.3mm, 두께 2.1mm 관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화 분말 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 산화반응 챔버의 제 1 및 제 2 투출구를 통하여 액체 상태의 반응 물질을 이동시키기 위한 모터는 모터 출력을 제어하기 위한 인버터를 50Hz로 적용하고, 유지시간은 60min 으로 동작하는 것을 특징으로 하는 산화 분말 제조 장치.
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