KR970025798A - 연자성 분말의 제조장치와 그 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조되는 연자성 분말 - Google Patents

연자성 분말의 제조장치와 그 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조되는 연자성 분말 Download PDF

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Abstract

원심력과 급속냉각 원리를 이용하여 진공상태에서 모합금 재료를 용해하여 잉고트를 제조한 후, 진공실 내에서 플라즈마 아크에 의해 합금의 표면을 재 용해시키는 순간 용해물질의 표면 에너지와 잉고트 회전력에 의한 원심력으로 연자성의 금속분말을 구상으로 얻을 수 있는 고성능의 연자성 금속합금 및 금속간 화합물 자성 분말을 제조하는 장치와 그 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조되는 연자성 분말에 관한 것으로, 원형단면의 벽을 가지는 진공실 본체(12)와, 이 진공실 본체(12)에 의하여 형성되는 진공실(14)과, 플라즈마 아크를 발생하기 위하여 상기 진공실(14) 내에 유동가능하게 설치되는 전극(20)과, 이 전극(20)의 중심선 상에 대향하여 회전가능하게 설치되는 모합금 잉고트(30)와, 상기 모합금 잉고트(30)를 회전시키는 회전축(33)과, 상기 진공식 본체(12)와 상기 회전축(33) 사이의 회전 기밀성을 유지하기 위한 실링부(60)와, 상기 실링부(60)에 윤활유를 공급함과 동시에 상기 진공실(14) 내에 상기 실링부(60)를 통하여 소정의 불활성 가스를 공급하기 위한 오일 공급 펌프(80)와, 상기 진공실 본체(12)의 하부에 설치되어 분말을 수집하는 분말 수집통(25)으로 구성되는 것을 특징으로 하기 때문에, 어떠한 조성의 합금 또는 금속간 화합물 조성의 연자성 재료라도 연자기 특성이 우수한 분말을 생산할 수 있고, 작업을 진행하는 과정에서 플라즈마 아크를 발생하기 위해 불활성 가스를 계속적으로 공급하지 않고 초기에 일회 공급하여 주면 되기 때문에 작업성이 좋고, 비소모성 텡스텐 전극을 사용하기 때문에 원자재 소모가 적으며, 고진공 분위기에서도 회전력의 손실이 없이 양극인 합금 잉고트를 고속으로 회전시킬 수 있어 생산성을 극대화하는 효과가 있다.

Description

연자성 분말의 제조장치와 그 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조되는 연자성 분말
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도의(가) 및 (나)는 본 발명의 연자성 분말의 제조장치를 나타낸 도면으로서,(가)는 그 정면도, (나)는 그 측면도임,
제2도는 본 발명의 장치내부에 위치한 음극과 양극을 나타낸 단면도,
제3도는 본 발명의 양극을 회전시키는 회전축에 부착된 고진공용 메카니컬 실링부를 나타내는 확대 단면도,
제4도의 (가) 및(나)는 본 발명의 오일공급 펌프를 나타낸 것으로, (가)는 측단면도, (나)는 정면도임,
제5도는 본 발명에 사용되는 플라즈마 아크 발생을 개략적으로 나타낸 설명도,
제6도는 본 발명에서 사용하는 플라즈마 아크(음전극)와 잉고트(양전극) 간의 상호작용을 설명하기 위한 설명도.

Claims (19)

  1. 원형단면의 벽을 가지는 진공실 본체(12)와, 이 진공실 본체(12)에 의하여 형성되는 진공실(14)과, 플라즈마 아크를 발생하기 위하여 상기 진공실(14) 내에 유동가능하게 설치되는 전극(20)과, 이 전극(20)의 중심선상에 대향하여 회전가능하게 설치되는 모합금 잉고트(30)와, 상기 모합금 잉고트(30)를 회전시키는 회전축(33)과, 상기 진공실 본체(12)와 상기 회전축(33) 사이의 회전 기밀성을 유지하기 위한 실링부(60)와, 상기 실링부(60)에 윤활유를 공급함과 동시에 상기 진공실(14) 내에 상기 실링부(60)를 통하여 소정의 불활성 가스를 공급하기 위한, 오일 공급 펌프(80)와, 상기 진공실 본체(12)의 하부에 설치되어 분말을 수집하는 분말 수집통(25)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진공실(14)과 분말 수집부(16)는 플랜지형 분말수집관(15)을 통하여 상호 통하도록 되어 제조된 분말을 포집하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유동가능하게 설치된 전극(20)은, 그 직선운동거리가 최대 200mm이고 좌우 직선운동의 범위는 모합금 잉고트 직경의 반경거리에 해당하는 50∼70mm인 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전극(20)의 중심선 상에 대향하여 설치되는 모합금 잉고트(30)는, 척(chuck) 고정 방식의 잉고트 홀더(32)에 의하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실링부(60)는 윤활유가 흡입되는 중앙벽(62)과 전반부 공간인 로터리 설정부(63)와 SiN 코팅된 개스킷(64) 및 흑연 개스킷(graphite gasket)(65)으로 구성된 후미 공간부(floating seat)(65)와, 기밀성을 위한 적어도 5군데의 오링(0-ring)(70)과, 전후 두 군데에 SiN 코팅이된 개스킷(64)과, 상기 회전축(33)을 축받이하는 베어링(72)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 모합금 잉고트(30)의 회전에 필요한 윤활유의 공급은, 실링부(60)에 접속되는 오일 공급 펌프(80)로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 오인 공급 펌프(80)는, 오일 공급 펌프(80)의 오일배기구(85)에 연결되어 오일을 받아 들이는 오일 흡입구(67)와 오일을 저장하는 오일저장실(83)과, 상기 진공실(14) 내에 N2가스를 공급하기 위한 N2가스 주입구(82)를 포함하며, 실리콘 계통의 오일을 사용하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 오일저장실(83)은 오일의 자동공급을 위한 스프링 밸브(84)를 가지며 하부에 오일 배출을 위한 오일배기구(85)가 형성되고, 압력조절 및 감지를 위한 볼밸브(86) 및 압력게이지(87)가 설치되어 있고, 오일수위를 감지하기 위한 레벨게이지(89)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 오일수위를 감지하기 위한 레벨게이지(89)는, 실런트의 주입/배출을 위한 주입구(90) 및 배출구(92)를 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 베어링(72)은 다수 개의 고정핀(74)에 의하여 상기 실링부(80)와 상기 회전축(33)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조장치.
  11. 소정 형태의 진공실 본체(12)에 의하여 진공실(14)을 형성하고 이 진공실(14) 내부를 진공유지하면서 플라즈마 현상을 발생하여 자성 분말을 제조하는 방법에 있어서, 소정의 조성비를 가지는 연자성 합금의 잉고트(30)를 유도 용해로에서 일정형상으로 제작하는 공정과, 상기 잉고트(30)를 회전시키기 위하여 잉고트 홀더(32)에 장착하는 공정과, 상기 잉고트 홀더(32)를 회전축(33)에 의하여 서서히 회전시키는 공정과, 상기 진공실(14)내를 10-5~10-6Torr로 진공을 실시하는 공정과, 상기 진공실 본체(12)에 부착되어 있는 가스 주입구(82)를 통해 소정의 불활성 가스를 역주입시켜 진공실(14) 내부압력을 0.3-0.6기압으로 유지하는 공정과, 상기 회전축(33)에 연결되어 있는 잉고트 홀더(32)의 모합금 잉고트(30)를 서서히 회전시킴과 동시에 잉고트(30)와 마주보고 있는 플라즈마 아크 발생 전극(20)에 직류 2차전류 및 전압을 부하하여 플라즈마를 발생시키는 공정과, 발생한 플라즈마 아크의 강도를 전류를 통해 조절하면서 회전하고 있는 상기 잉고트(30)의 속도를 고속으로 증가함과 동시에 상기 전극(20)과 잉고트(30) 간의 거리를 적절히 조절하는 공정과, 상기 조절에 의하여 연자성 분말의 입도가 인위적으로 형성되는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 소정의 조성비를 가지는 연자성 합금은, 철(Fe)계, 코발트(Co)계, 니켈(Ni)계 합금 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 플라즈마 아크 발생은, 외부로부터 연결된 40-6Okw급 직류전원을 이용하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 플라즈마 아크를 발생은 초기에 30∼60kw이며, 아크의 강도조절은, 100~1,500amp 및 40~6Ov의 2차 입력 전류/전압을 이용하고, 잉고트(30)의 초기 회전속도는 4,000~6,OO0rpmm이며, 그 후 실제 분말을 생산단계에서는 7,000∼10,000rpm 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 잉고트(30)의 회전속도는 10,000rpm용 회전 구동용 모터에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 잉고트(30)는, 직경 25∼75mmψ, 길이 25~75mm의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 전극(20)은 다음의 작동범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말의 제조방법.
    전후이동거리=최대 200mm, 상하 이동거리=최대 70mm, 좌우 이동거리=최대 34mm.
  18. 소정 형태의 진공실 본체(12)에 의하여 진공실(14)을 형성하고 이 진공실(14) 내부를 진공유지하면서 플라즈마 현상을 발생하여 자성 분말을 제조하는 방법에 있어서, 소정의 조성비를 가지는 연자성 합금의 잉고트(30)를 유도 용해로에서 일정형상으로 제작하는 공정과, 상기 잉고트(30)를 회전시키기 위하여 잉고트 홀더(32)에 장착하는 공정과, 상기 잉고트 홀더(32)를 회전축(33)에 의하여 서서히 회전시키는 공정과, 상기 진공실(14) 내를 10-5∼10-6Torr로 진공을 실시하는 공정과, 상기 진공실 본체(12)에 부착되어 있는 가스 주입구(82)를 통해 소정의 불활성 가스를 역주입시켜 진공실(14) 내부압력을 0.3~0.6 기압으로 유지하는 공정과, 상기 회전축(33)에 연결되어 있는 잉고트 홀더(32)의 모합금 잉고트(30)를 서서히 회전시킴과 동시에 잉고트(30)와 마주보고 있는 플라즈마 아크 발생 전극(20)에 직류 2차전류 및 전압을 부하하여 플라즈마를 발생시키는 공정과, 발생한 플라즈마 아크의 강도를 전류를 통해 조절하면서 회전하고 있는 상기 잉고트(30)의 속도를 고속으로 증가함과 동시에 상기 전극(20)과 잉고트(30) 간의 거리를 적절히 조절하는 공정과, 상기 조절에 의하여 제조되는 50~200μm 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 연자성 분말.
  19. 제18항에 있어서, 상기 분말의 평균입도는 사용한 잉고트(30)의 직경, 사용한 재료의 특성(표면에너지와 밀도), 사용한 플라즈마 아크의 강도에 따라 결정함과 동시에, 다음식에 의하여 구하여 설정하는 것을 특징으로 하는 연자성 분말.
    (여기에서 da의 단위는 μm, D는 m, ρ는 kg/m3, ω는 rad/sec, γ는 N/m, 그리고 Q는 m3/sec임)
    ※ 참고사항:최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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