WO2021060754A1 - 비철금속 분말의 제조 방법 - Google Patents

비철금속 분말의 제조 방법 Download PDF

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WO2021060754A1
WO2021060754A1 PCT/KR2020/012368 KR2020012368W WO2021060754A1 WO 2021060754 A1 WO2021060754 A1 WO 2021060754A1 KR 2020012368 W KR2020012368 W KR 2020012368W WO 2021060754 A1 WO2021060754 A1 WO 2021060754A1
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ferrous metal
powder
calcium
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PCT/KR2020/012368
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강황진
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주식회사 엔에이피
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    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/25—Oxide

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing one kind of nonferrous metal powder selected from the group consisting of nickel, zirconium, molybdenum and chromium having excellent physical properties and properties under extreme conditions, and particularly excellent in corrosion resistance, heat resistance and abrasion resistance.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a non-ferrous metal powder capable of mass production and cost reduction using a multi-step reduction process.
  • Nonferrous metal powders such as nickel, zirconium, molybdenum, and chromium have excellent corrosion resistance, heat resistance, and abrasion resistance, and are used as a major element of stainless steel or superalloy, or a major component of cemented carbide. These metal materials are not only expensive raw materials, but also have a high manufacturing cost.
  • Nickel is applied as a nickel-based superalloy to the rotating body or non-rotating body of aircraft engines or high-performance turbines, and is used in major parts that operate in extremely high temperature environments. In addition, many are used as plating materials. In addition, it is widely used as an essential material for a positive electrode material of a battery.
  • Zirconium is used for corrosion-resistant valves, aerospace parts, and coating materials for nuclear fuel due to its excellent high-temperature and oxidation-resistance properties, and is used as a major additive element for high-temperature nickel alloys.
  • Molybdenum is a major constituent element of stainless steel or superalloy, and is a major element that imparts high-temperature oxidation resistance. Recently, it is also used in many semiconductor manufacturing processes. It is also widely used as an essential material for battery cathode materials.
  • Chromium is used as a major component of stainless steel, nickel-based superalloy, and cobalt-based superalloy. Recently, it has been widely used in interconnects of fuel cells.
  • non-ferrous metals are produced as metallic materials by refining each metal oxide through a chemical method or an electrochemical method.
  • chemical or electrochemical refining technology causes a lot of environmental problems and does not have high process efficiency, and thus serves as a major reason for increasing the price of metal materials.
  • U.S. Patent No. 6,264,719 discloses a method of manufacturing titanium alumina suspended with a small amount of aluminum oxide as a metal matrix composite powder when a small amount of titanium dioxide is reacted with aluminum metal powders.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method that can produce non-ferrous metal powders such as nickel, zirconium, molybdenum, and chromium of excellent quality at low cost, and can be easily expanded to an industrial scale.
  • the above-described task is a) a step of partially reducing each of a calcium oxide (CaO) and one kind of nonferrous metal oxide selected from the group consisting of nickel oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide and chromium oxide; b) preparing a first mixture by mixing the partially reduced calcium oxide and non-ferrous metal oxide; c) preparing a second mixture by mixing the first mixture and calcium hydride; And d) completely reducing the second mixture to prepare a non-ferrous metal.
  • a calcium oxide CaO
  • one kind of nonferrous metal oxide selected from the group consisting of nickel oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide and chromium oxide
  • the subject of the present invention is a step of partially reducing one of calcium oxide (CaO) and one of a non-ferrous metal oxide selected from the group consisting of nickel oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide and chromium oxide; b) preparing a first mixture by mixing one of the partially reduced calcium oxide and the non-ferrous metal oxide and the other one of the partially reduced calcium oxide and the non-ferrous metal oxide; c) preparing a second mixture by mixing the first mixture and calcium hydride; And d) completely reducing the second mixture to prepare a non-ferrous metal.
  • CaO calcium oxide
  • a non-ferrous metal oxide selected from the group consisting of nickel oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide and chromium oxide
  • it may include the step of partially reducing the first mixture after step b) and before step c).
  • the partial reduction of step a) and complete reduction of step d) may be performed by heat treatment for 1 to 10 hours under a temperature of 1,000°C to 1,500°C and a hydrogen atmosphere.
  • the partial reduction in step a) and complete reduction in step d) may be performed by heat treatment for 1 to 10 hours under a temperature of 1,000°C to 1,500°C and a hydrogen atmosphere.
  • the stoichiometric ratio of the first mixture and the calcium hydride may be 1:1.1 to 1.25.
  • the present invention can provide a low-cost manufacturing method capable of manufacturing non-ferrous metal powders such as nickel, zirconium, molybdenum, and chromium of excellent quality that can be used in more application fields.
  • non-ferrous metal powders such as nickel, zirconium, molybdenum, and chromium of excellent quality that can be used in more application fields.
  • non-ferrous metal powders such as nickel, zirconium, molybdenum, and chromium of excellent quality
  • aerospace, medical or military use such as aerospace, medical or military use.
  • FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the shape (Morphology) of a nickel metal powder prepared according to the present invention.
  • FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern showing a material phase of a nickel metal powder prepared according to the present invention.
  • 3 is a scanning electron micrograph showing the shape of the zirconium metal powder prepared according to the present invention.
  • FIG. 4 is an X-ray diffraction pattern showing a material phase of zirconium metal powder prepared according to the present invention.
  • FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing the shape of a molybdenum metal powder prepared according to the present invention.
  • FIG. 6 is an X-ray diffraction pattern showing a material phase of molybdenum metal powder prepared according to the present invention.
  • the term “about” refers to 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, or 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, or relative to a reference amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length. It means an amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight or length varying by 4, 3, 2 or 1%.
  • the method for producing a non-ferrous metal powder selected from the group consisting of nickel, zirconium, molybdenum and chromium according to the present invention is characterized in that it includes a multi-step reduction step.
  • it characterized in that it comprises a two-step reduction step. More preferably it comprises the following steps:
  • e) further comprising a step of pulverizing and pulverizing the prepared non-ferrous metal (powdering step).
  • each of a calcium oxide (CaO) and a non-ferrous metal oxide selected from the group consisting of nickel oxide, zirconium oxide, molybdenum oxide, and chromium oxide is partially reduced (first reduction step).
  • the first reduction step may be performed by heat-treating each of calcium oxide (CaO) and the one type of nonferrous metal oxide at a temperature of 1,000°C to 1,500°C and a hydrogen atmosphere for 1 to 10 hours as a raw material.
  • the heat treatment temperature may be preferably 1,100°C to 1,300°C, more preferably 1,100°C to 1,200°C.
  • the treatment time may preferably be 2 to 4 hours.
  • the hydrogen atmosphere may have a hydrogen gas flow of 1.5 l/min or more, preferably 1.5 l/min to 5 l/min, which may vary depending on the size of the heat treatment furnace and the amount of raw materials.
  • the heat treatment furnace may be a tube furnace.
  • the heat treatment furnace used in the present invention may have two separate heat treatment zones for the first reduction step and the second reduction step. All types of furnaces operating under a gaseous atmosphere capable of accelerating the reduction reaction, preferably operating at temperatures of up to 1,500° C. can be used.
  • the heat treatment furnace should be suitable for work using gases such as hydrogen and argon.
  • Each heat treatment zone can individually form a hydrogen gas flow.
  • the oxygen content of the raw material calcium oxide and the non-ferrous metal oxide may be reduced through heat treatment, and an oxide that can be easily reduced in the second reduction step may be formed.
  • the calcium oxide and the non-ferrous metal oxide are in powder form.
  • the first reduction step includes: a1) a first partial reduction step of partially reducing each of the calcium oxide and the one type of non-ferrous metal oxide; And a2) a second partial reduction step of partially reducing the first mixture obtained by mixing the partially reduced calcium oxide and the one type of non-ferrous metal oxide.
  • the second partial reduction step may be performed under the same conditions as the first partial reduction step. That is, the first mixture may be heat-treated for 1 to 10 hours under a temperature of 1,000°C to 1,500°C and a hydrogen atmosphere.
  • the heat treatment temperature may be preferably 1,100°C to 1,300°C, more preferably 1,100°C to 1,200°C.
  • the treatment time may preferably be 2 to 4 hours.
  • the hydrogen atmosphere may have a hydrogen gas flow of 1.5 l/min or more, preferably 1.5 l/min to 5 l/min, which may vary depending on the size of the heat treatment furnace and the amount of raw materials.
  • only calcium oxide and the one kind of non-ferrous metal oxide may be partially reduced in the first reduction step.
  • first mixing step the partially reduced calcium oxide and the one kind of non-ferrous metal oxide are mixed to prepare a first mixture
  • second mixing step the first mixture and calcium hydride are mixed to prepare a second mixture.
  • the first mixture and calcium hydride are preferably mixed in a stoichiometric ratio of 1:1.1 to 1.25.
  • calcium hydride may be in the form of a powder or granules, and the particle size may be preferably 0.02 to 2 mm.
  • the calcium hydride used in the present invention may be a commercially available product, but preferably, the calcium hydride used in the present invention is a calcium metal shaving or calcium metal granule 550 to 750 in a hydrogen gas atmosphere. It may be converted calcium hydride pieces or granules by heating for 1 to 10 hours at a temperature of °C.
  • the second mixture is heat-treated to completely reduce it to prepare one type of nonferrous metal selected from the group consisting of nickel, zirconium, molybdenum, and chromium (second reduction step).
  • the heat treatment may be performed for 1 to 10 hours under a temperature of 1,000°C to 1,500°C and a hydrogen atmosphere.
  • the heat treatment temperature may be preferably 1,100°C to 1,300°C, more preferably 1,100°C to 1,200°C.
  • the treatment time may preferably be 2 to 4 hours.
  • the hydrogen atmosphere may have a hydrogen gas flow of 1.5 l/min or more, preferably 1.5 l/min to 5 l/min, which may vary depending on the size of the heat treatment furnace and the amount of the mixture.
  • the heat treatment furnace used in the second reduction step is the same as described in the first reduction step.
  • a mixture of partially reduced calcium oxide and the one kind of nonferrous metal oxide and calcium hydride as a reducing agent may react in a hydrogen atmosphere to form one of nickel, zirconium, molybdenum, and chromium.
  • the non-ferrous metal thus formed is recovered.
  • the powder produced in the e) recovery step may be pulverized through washing and drying steps.
  • one of the recovered nickel, zirconium, molybdenum, and chromium nonferrous metal is in bulk form, and thus may be pulverized using a high-energy ball milling apparatus before washing and drying steps.
  • the pulverized powder is mixed with water to form a slurry, and washed while stirring.
  • a solvent such as acetic acid may be added to the slurry.
  • the powder may be dried at a temperature of 80 to 90°C in an open-type low-temperature oven.
  • One nonferrous metal of nickel, zirconium, molybdenum and chromium prepared in the present invention is in powder form, and has a particle size distribution of 50 ⁇ m or less, preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the residual oxygen content is less than 1.0% by weight, preferably less than 0.5% by weight.
  • powder refers to a particle size of 2 mm or less.
  • X50 indicates the particle size distribution of the final powder, and indicates the median diameter or the median value of the particle size distribution.
  • X50 indicates a particle size distribution of 50 ⁇ m or less, or 40 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the apparatus used to analyze the nickel, zirconium, and molybdenum metal powder finally prepared in the present invention is shown in Table 2 below.
  • Partially reduced CaO and NiO are mixed (the first mixture) and placed in a SUS310S crucible and equally in a heat treatment area where uniform temperature is maintained in a tubular tube furnace at 1,100°C for 2 hours in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 L/min. Reduced. 100 g of the first mixture and 22.5 g of calcium hydride powder (particle size of 0.02 to 2 mm) were thoroughly mixed to prepare a second mixture. The stoichiometric ratio of the first mixture and calcium hydride is 1:1.1-1.25x.
  • the second mixture was put in a SUS310S crucible and completely reduced for 2 hours at 1,100°C in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 l/min in the heat treatment zone of a tubular tube furnace.
  • the obtained bulk material was put into a ball milling apparatus, pulverized, mixed with water and acetic acid, washed with stirring, and dried completely at 80°C.
  • the physical properties of the metal powder were measured using the apparatus of Table 2 above.
  • a scanning electron micrograph of the prepared powder is shown in FIG. 1.
  • the X-ray diffraction pattern was measured and shown in FIG. 2 to confirm the material of the prepared powder. Referring to FIG. 2, it can be seen that the prepared powder is a pure nickel (Ni) metal in which no other intermediate phase appears.
  • the first mixture Mix the partially reduced CaO and ZrO 2 (the first mixture), put it in a SUS310S crucible, and in the same heat treatment area where the uniform temperature in the tubular tube furnace is maintained, in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 L/min at 1,100°C for 2 hours. Partially reduced. 100 g of the first mixture and 25 g of calcium hydride powder (particle size of 0.02 to 2 mm) were thoroughly mixed to prepare a second mixture. The stoichiometric ratio of the first mixture and calcium hydride is 1:1.1-1.25x.
  • the second mixture was put in a SUS310S crucible and completely reduced for 2 hours at 1,100°C in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 l/min in the heat treatment zone of a tubular tube furnace.
  • the obtained bulk material was put into a ball milling apparatus, pulverized, mixed with water and acetic acid, washed with stirring, and dried completely at 80°C.
  • the physical properties of the metal powder were measured using the apparatus of Table 2.
  • a scanning electron micrograph of the prepared powder is shown in FIG. 3.
  • the X-ray diffraction pattern was measured and shown in FIG. 4 to confirm the material of the prepared powder. 4, the prepared powder clearly shows a peak of Zr pure metal.
  • intermediate phases appear at the points of 2 theta (2 ⁇ ) of 32.5 degrees, 37.5 degrees, 54.5 degrees and 65 degrees, and these phases are confirmed to be ZrH 2 phases.
  • These phases can be removed by subjecting to further heat treatment in the post-treatment process. It can be seen that the other intermediate phases are zirconium (Zr) metal powders that do not appear.
  • Zr zirconium
  • the first mixture Mix the partially reduced CaO and MoO 3 (the first mixture), put it in a SUS310S crucible, and in the same heat treatment zone where the uniform temperature in the tubular tube furnace is maintained, in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 L/min at 1,100°C for 2 hours. Partially reduced. 100 g of the first mixture and 29 g of calcium hydride powder (particle size of 0.02 to 2 mm) were thoroughly mixed to prepare a second mixture. The stoichiometric ratio of the first mixture and calcium hydride is 1:1.1-1.25x.
  • the second mixture was put in a SUS310S crucible and completely reduced for 2 hours at 1,100°C in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 l/min in the heat treatment zone of a tubular tube furnace.
  • the obtained bulk material was put into a ball milling apparatus, pulverized, mixed with water and acetic acid, washed with stirring, and dried completely at 80°C.
  • the physical properties of the metal powder were measured using the apparatus of Table 2.
  • a scanning electron micrograph of the prepared powder is shown in FIG. 5.
  • the X-ray diffraction pattern was measured and shown in FIG. 6 to confirm the material of the prepared powder. 5, it can be seen that the prepared powder is a pure molybdenum (Mo) metal in which no other intermediate phase appears.
  • the particles have a shape close to a spherical shape, and it can be seen that particles of about 1 to 10 microns are dispersed.
  • the amount of residual oxygen in the resulting molybdenum metal powder was less than 0.172% by weight.
  • the first mixture Mix the partially reduced CaO and Cr2O 3 (the first mixture), put it in a SUS310S crucible, and in the same heat treatment area where the uniform temperature in the tubular tube furnace is maintained, in a hydrogen gas atmosphere of 2 ⁇ 3 L/min at 1,100°C for 2 hours. Partially reduced. 100 g of the first mixture and 28 g of calcium hydride powder (particle size of 0.02 to 2 mm) were thoroughly mixed to prepare a second mixture. The stoichiometric ratio of the first mixture and calcium hydride is 1:1.1-1.25x.
  • the second mixture was put in a SUS310S crucible and completely reduced for 2 hours at 1,100°C in a hydrogen gas atmosphere of 2 to 3 l/min in the heat treatment zone of a tubular tube furnace.
  • the obtained bulk material was put into a ball milling device, pulverized, mixed with water and acetic acid, washed with stirring, and dried completely at 80°C.
  • the amount of residual oxygen in the generated chromium metal powder was less than 0.171% by weight.

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Abstract

본 발명은 극한 조건 하에서의 물성과 특성이 우수하고, 특히 내식성, 내열성 및 내마모성이 우수한 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물 으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 분말의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 칼슘산화물과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물 로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시키는 단계; 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 비철금속 산화물을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

비철금속 분말의 제조 방법
본 발명은 극한 조건 하에서의 물성과 특성이 우수하고, 특히 내식성, 내열성 및 내마모성이 우수한 니켈, 지르코늄, 몰리브덴 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 분말의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 다단계의 환원 공정을 이용하여 대량 생산 및 비용 절감이 가능한 비철금속 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 크롬 등의 비철금속 분말은 내식성, 내열성 및 내마모성이 탁월하여 스텐레스강이나 초합금(Superalloy)의 주요 원소 또는 초경합금의 주요성분으로 사용하고 있다. 이러한 금속 재료는 원료가 비쌀 뿐만 아니라 제조 비용도 높은 특징을 가지고 있다.
니켈은 항공기엔진이나 고성능 터빈의 회전체나 비회전체에 니켈기 초합금으로서 적용되고 있으며 극도의 고온 환경에서도 동작하는 주요부품에 사용되고 있다. 또한 도금재료로서도 다수 사용되고 있다. 또한, 전지의 양극재에도 필수적인 소재로 널리 사용되고 있다.
지르코늄은 고온 및 내산화 특성이 우수하여 내식용 밸브, 우주항공부품 및 핵연료의 피복재 등에 사용 되며 고온용 니켈합금의 주요 첨가원소로 사용된다.
몰리브덴은 스텐레스나 초합금의 주요 구성원소로서 고온 내산화 특성을 부여하는 주요 원소이다. 최근에는 반도체제조공정에도 다수 사용 된다. 또한 전지의 양극재에도 필수적인 소재로 널리 사용되고 있다.
크롬은 스텐레스, 니켈기 초합금 및 코발트기 초합금의 주요 성분으로서 사용되면 최근에는 연료전지의 인터코넥트에도 다수 사용되고 있다.
이러한 비철금속들은 각각의 금속 산화물에서 화학적인 방법이나 전기화학적인 방법을 통해 정련함으로서 금속재료로 탄생하게 된다. 하지만, 이러한 화학적 또는 전기화학적 정련기술은 환경문제를 많이 일으키고 공정효율도 높지 않아서 금속소재의 가격을 높이는 큰 원인으로 작용하고 있다.
국제공개특허 WO2014/187867은 광범위한 금속 분말, 금속 합금 분말, 금속간 화합물 분말 및/또는 그것들의 수소화물 분말의 제조방법을 개시하고 있는데, 금속 분말을 금속으로 환원시키기 위해 칼슘 하이드라이드 분말 또는 과립을 사용하거나, 금속 합금 분말을 제조하기 위해 하나 이상의 금속 산화물에 또 하나의 금속의 존재 유무에 상관 없이 칼슘 하이드라이드를 직접 사용하고 있다.
미국특허 제6,264,719호는 소량의 이산화티타늄을 알루미늄 금속 분말들과 반응시킬 때 금속 매트릭스 복합재 분말로서 소량의 알루미늄 산화물로 부유된 티타늄 알루미나를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
본 발명에서는 대표적인 비철소재로서 주요산업 분야에 사용되는 이러한 금속소재를 기존의 화학적 또는 전기화학적 정련법에 의하지 않고 제조할 수 있는 새로운 기술을 제공하고자 한다.
본 발명은 저비용으로 우수한 품질의 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 크롬 등의 비철금속 분말을 제조할 수 있고, 쉽게 산업 규모로 확대하여 실시할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는 a) 칼슘산화물(CaO)과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시키는 단계; b) 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 비철금속 산화물을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; c) 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및 d) 상기 제2 혼합물을 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계를 포함하는 비철금속 분말의 제조 방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 과제는 칼슘산화물(CaO)과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 중 하나를 부분적으로 환원시키는 단계; b) 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 비철금속 산화물 중 하나와, 상기 부분적으로 환원되지 않은 칼슘산화물과 비철금속 산화물 중 다른 하나를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; c) 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및 d) 상기 제2 혼합물을 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계를 포함하는 비철금속 분말의 제조 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 단계 b) 후, 상기 단계 c) 전에 상기 제1 혼합물을 부분 환원시키는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 a)의 상기 부분적 환원 및 단계 d)의 완전 환원은 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 단계 a)의 상기 부분적 환원 및 상기 단계 d)의 완전 환원은 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 혼합물과 상기 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25일 수 있다.
본 발명은 더 많은 응용 분야에서 사용될 수 있는 우수한 품질의 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 크롬 등의 비철금속분말을 제조할 수 있는 저비용의 제조방법을 제공할 수 있다. 본 발명을 통해, 일반 산업용뿐만 아니라 우주 항공, 의료 또는 군수용 용도와 같은 우수한 품질의 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 크롬 등의 비철금속 분말을 요구하는 분야에까지 그 용도를 확장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 니켈 금속 분말의 형상(Morphology)을 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 니켈 금속 분말의 물질 상을 보여주는 X 선 회절 패턴이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 지르코늄 금속 분말의 형상을 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 지르코늄 금속 분말의 물질 상을 보여주는 X 선 회절 패턴이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 몰리브덴 금속 분말의 형상을 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 몰리브덴 금속 분말의 물질 상을 보여주는 X 선 회절 패턴이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 니켈, 지르코늄, 몰리브덴 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철 금속 분말의 제조 방법은, 다단계의 환원 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 2단계의 환원 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는 다음의 단계들을 포함한다:
a) 칼슘산화물(CaO)과 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시키는 단계(제1 환원 단계);
b) 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물(CaO)과 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계(제1 혼합 단계);
c) 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계(제2 혼합 단계); 및
d) 상기 제2 혼합물을 열처리하여 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계(제2 환원 단계)를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, e) 제조된 비철금속을 분쇄하여 분말화시키는 단계(분말화 단계)를 추가로 포함한다.
이하, 각 단계를 상세히 설명한다.
먼저, 칼슘산화물(CaO)과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시킨다(제1 환원 단계).
상기 제1 환원 단계는 원료 물질은 칼슘산화물(CaO)과 상기 1종의 비철금속 산화물 각각을 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 실시할 수 있다. 상기 열처리 온도는 바람직하게는 1,100℃ 내지 1,300℃, 보다 바람직하게는, 1,100℃ 내지 1,200℃일 수 있다. 상기 처리 시간은 바람직하게는 2 내지 4시간일 수 있다. 상기 수소분위기는 수소 가스 흐름을 1.5 l/min 이상, 바람직하게는 1.5 l/min 내지 5 l/min일 수 있으며, 이는 열처리 노의 크기와 원료 물질의 양에 따라 달라질 수 있다.
상기 제1 환원 단계는 스테인레스 스틸 재질의 반원형 단면 도가니에 칼슘산화물 또는 상기 1종의 비철금속 산화물을 넣고 노의 열처리 영역에서 가열한다. 상기 열처리 노는 관형 노(tube furnace)가 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 열처리 노는, 제1 환원 단계와 제2 환원 단계를 위해 2개의 분리된 열처리 영역을 가질 수 있다. 바람직하게는 최대 1,500℃의 온도에서 작동하는 환원 반응을 촉진할 수 있는 가스분위기 하에서 작동하는 모든 유형의 가열로가 사용될 수 있다. 상기 열처리 노는 수소, 아르곤 등의 기체를 이용한 작업에 적합해야 한다.
각각의 열처리 영역은 개별적으로 수소 가스 흐름을 형성할 수 있다.
본 단계에서는 열처리를 통해 원료물질인 칼슘산화물과 비철금속 산화물의 산소 함량을 감소시키고 제2 환원 단계에서 용이하게 환원될 수 있는 산화물을 형성할 수 있다.
상기 칼슘산화물 및 비철금속 산화물은 분말 형태인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 환원 단계는 a1) 칼슘산화물 및 상기 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시키는 제1 부분적 환원 단계; 및 a2) 상기 부분적으로 환원된 칼슘 산화물 및 상기 1종의 비철금속 산화물을 혼합한 제1 혼합물을 다시 부분적으로 환원시키는 제2 부분적 환원 단계로 이루어질 수 있다.
상기 제2 부분적 환원 단계는 제1 부분적 환원 단계와 동일한 조건에서 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 혼합물을 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 실시할 수 있다. 상기 열처리 온도는 바람직하게는 1,100℃ 내지 1,300℃, 보다 바람직하게는, 1,100℃ 내지 1,200℃일 수 있다. 상기 처리 시간은 바람직하게는 2 내지 4시간일 수 있다. 상기 수소분위기는 수소 가스 흐름을 1.5 l/min 이상, 바람직하게는 1.5 l/min 내지 5 l/min일 수 있으며, 이는 열처리 노의 크기와 원료 물질의 양에 따라 달라질 수 있다.
제1 환원 단계를 상기와 같이 2단계로 나누어 실시함으로써, 균일하게 환원되고 혼합된 칼슘 산화물 및 상기 1종의 비철금속 산화물의 혼합물을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 환원 단계에서 칼슘산화물 및 상기 1종의 비철금속 산화물만이 부분적으로 환원될 수도 있다.
다음으로, 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 상기 1종의 비철금속 산화물을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하고(제1 혼합단계), 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조한다(제2 혼합 단계).
본 단계에서 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드는 1:1.1~1.25의 화학양론적 비(stoichiometric ratio)로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기에서 칼슘 하이드라이드는 분말 또는 그래뉼 형태를 사용할 수 있고, 입자 크기는 바람직하게는 0.02~2mm 일 수 있다. 본 발명에서 사용되는 칼슘 하이드라이드는 시판되는 제품을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 본 발명에서 사용된 칼슘 하이드라이드는 칼슘 금속 조각(shaving) 또는 칼슘 금속 그래뉼(granule)을 수소 가스 분위기 하에서 550 내지 750℃의 온도로 1 시간 내지 10 시간 동안 가열하여 변환된 칼슘 하이드라이드 조각 또는 그래뉼일 수 있다.
다음으로, 상기 제2 혼합물을 열처리하여 완전히 환원시켜 니켈, 지르코늄, 몰리브덴 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속을 제조하는 단계(제2 환원 단계)이다.
상기 열처리는 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 실시할 수 있다. 상기 열처리 온도는 바람직하게는 1,100℃ 내지 1,300℃, 보다 바람직하게는, 1,100℃ 내지 1,200℃일 수 있다. 상기 처리 시간은 바람직하게는 2 내지 4시간일 수 있다. 상기 수소분위기는 수소 가스 흐름을 1.5 l/min 이상, 바람직하게는 1.5 l/min 내지 5 l/min일 수 있으며, 이는 열처리 노의 크기와 혼합물의 양에 따라 달라질 수 있다. 제2 환원 단계에서 사용되는 열처리 노는 상기 제1 환원 단계에서 설명한 것과 같다.
본 단계에서는 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 상기 1종의 비철금속 산화물의 혼합물과, 환원제인 칼슘 하이드라이드가 수소 분위기 하에서 반응하여 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 크롬 중 하나의 비철금속을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 비철금속을 회수한다.
마지막으로, e) 회수 단계에서 생성된 분말은 세척 및 건조 단계를 거처 분말화될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 회수된 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 및 크롬 중 하나의 비철금속은 벌크 형태이므로, 세척 및 건조 단계 전에 고에너지 볼 밀링 장치를 사용하여 분쇄시킬 수 있다.
상기 세척 및 건조 단계는 상기 분쇄된 분말을 물과 혼합하여 슬러리 형태로 만들고, 교반하면서 세척할 수 있다. 세척 효과를 증진시키기 위하여 상기 슬러리에 아세트산 등의 용매를 추가할 수 있다.
세척 후 건조 단계에서는 개방형 저온 오븐에서 80~90℃의 온도에서 분말을 건조시킬 수 있다.
본 발명에서 제조된 니켈, 지르코늄, 몰리브덴 및 크롬 중 1종의 비철금속은 분말 형태이며, 입자 크기 분포가 50μm 이하이고, 바람직하게는 10~50μm이다. 잔여 산소 함량은 1.0 중량% 미만이고, 바람직하게는 0.5 중량% 미만이다.
본 발명에서 사용된 "분말"이라는 용어는 입자 크기가 2 mm 이하인 것을 가리킨다.
본 발명에서 사용된 "X50"은 최종 분말의 입자 크기 분포를 나타내는 것으로서, 입자 크기 분포의 중간 직경 또는 중간 값을 나타낸다. 바람직하게는 X50은 입자 크기 분포가 50 μm 이하, 또는 40 μm 이하, 보다 바람직하게는 20 μm 이하를 가리킨다.
이하에서는 실시예를 들어서 본 발명을 자세히 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 실시예에서 사용된 출발 물질은 아래 표 1과 같다.
구분 순도 입자크기 제조사
NiO 분말 99.5% 325 mesh 이하 Ganzhou Wanfeng Advanced Materials Tech. Co. ltd- China
ZrO2분말 99.5% 325 mesh 이하 Ganzhou Wanfeng Advanced Materials Tech. Co. ltd- China
MoO3 분말 99.5% 325 mesh 이하 Ganzhou Wanfeng Advanced Materials Tech. Co. ltd- China
Cr2O3 분말 99.5% 325 mesh 이하 Ganzhou Wanfeng Advanced Materials Tech. Co. ltd- China
CaH2 분말 99% 325 mesh 이하 ㈜NAP
본 발명에서 최종 제조된 니켈, 지르코늄, 몰리브덴 금속 분말을 분석하는데 사용된 장치는 아래 표 2와 같다.
장비명 제조사 및 모델명 비고
X Ray Diffraction Machine Rigaku, DMAX 2200 X선회절시험, 상분석
SEM JEOL, JSM-6380 주사전자현미경, 입자형상분석
NOH분석기 LECO ON736 잔여 산소량 분석
실시예 1: 니켈(Ni) 분말 제조
순도 99.5%의 칼슘산화물(CaO) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 또한, 순도 99.5%의 NiO(산화니켈) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 부분 환원된 CaO와 NiO를 혼합하여(제1 혼합물) SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 이 제1 혼합물 100g과 칼슘 하이드라이드 분말(입자크기 0.02~2mm) 22.5g을 완전히 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25x이다. 이어서 제2 혼합물을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로의 열처리 영역에서 2~3 l/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 완전히 환원시켰다. 얻어진 벌크 형태의 물질을 볼 밀링 장치에 넣고 분쇄한 후 물 및 아세트산과 혼합하고 교반하면서 세척하였고 80℃에서 완전히 건조시켰다. 상기 표 2의 장치를 이용하여 금속 분말의 물성을 측정하였다. 제조된 분말의 주사 전자 현미경 사진을 도 1에 나타냈다. 또한, 제조된 분말의 물질을 확인하기 위해 X 선 회절 패턴을 측정하여 도 2에 나타내었다. 도 2를 보면, 제조된 분말이 다른 중간상이 전혀 나타나지 않는 순수한 니켈(Ni) 금속임을 확인할 수 있다.
실시예 2: 지르코늄(Zr) 분말 제조
순도 99.5%의 칼슘산화물(CaO) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 또한, 순도 99.5%의 ZrO2(산화지르코늄) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 부분 환원된 CaO와 ZrO2를 혼합하여(제1 혼합물) SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 이 제1 혼합물 100g과 칼슘 하이드라이드 분말(입자크기 0.02~2mm) 25g을 완전히 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25x이다. 이어서 제2 혼합물을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로의 열처리 영역에서 2~3 l/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 완전히 환원시켰다. 얻어진 벌크 형태의 물질을 볼 밀링 장치에 넣고 분쇄한 후 물 및 아세트산과 혼합하고 교반하면서 세척하였고 80℃에서 완전히 건조시켰다. 상기 표 2의 장치를 이용하여 금속 분말의 물성을 측정하였다. 제조된 분말의 주사 전자 현미경 사진을 도 3에 나타냈다. 또한, 제조된 분말의 물질을 확인하기 위해 X 선 회절 패턴을 측정하여 도 4에 나타내었다. 도 4를 보면, 제조된 분말은 Zr 순금속의 피크가 분명히 나타나 있다. 아울러 2쎄타(2θ)값이 32.5도, 37.5도, 54.5도 65도 지점에서 중간상이 나타나고 있으며, 이들 상은 ZrH2상인 것으로 확인되고 있다. 이들 상은 후처리 공정에서 추가 열처리를 함으로서 제거할 수 있다. 그 외의 다른 중간상은 나타나지 않는 지르코늄(Zr) 금속 분말임을 확인할 수 있다. 또한, 분석 결과, 지르코늄 내의 잔류산소량은 0.28 중량% 미만임을 확인하였다.
실시예 3: 몰리브덴(Mo) 분말 제조
순도 99.5%의 칼슘산화물(CaO) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 또한, 순도 99.5%의 MoO3(삼산화몰리브덴) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 부분 환원된 CaO와 MoO3를 혼합하여(제1 혼합물) SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 이 제1 혼합물 100g과 칼슘 하이드라이드 분말(입자크기 0.02~2mm) 29g을 완전히 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25x이다. 이어서 제2 혼합물을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로의 열처리 영역에서 2~3 l/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 완전히 환원시켰다. 얻어진 벌크 형태의 물질을 볼 밀링 장치에 넣고 분쇄한 후 물 및 아세트산과 혼합하고 교반하면서 세척하였고 80℃에서 완전히 건조시켰다. 상기 표 2의 장치를 이용하여 금속 분말의 물성을 측정하였다. 제조된 분말의 주사 전자 현미경 사진을 도 5에 나타냈다. 또한, 제조된 분말의 물질을 확인하기 위해 X 선 회절 패턴을 측정하여 도 6에 나타내었다. 도 5를 보면, 제조된 분말이 다른 중간상이 전혀 나타나지 않는 순수한 몰리브덴(Mo)금속임을 확인할 수 있다. 또한, 입자들은 구상에 가까운 형상을 나타내고 있으며 1~10미크론 정도의 입자들이 분산해 있음을 확인할 수 있다. 또한, 분석 결과, 생성된 몰리브덴 금속분말 내의 잔류산소량은 0.172 중량% 미만임을 확인하였다.
실시예 4: 크롬(Cr) 분말 제조
순도 99.5%의 칼슘산화물(CaO) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 또한, 순도 99.5%의 Cr2O3(산화크롬) 분말 50g을 SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 부분 환원된 CaO와 Cr2O3를 혼합하여(제1 혼합물) SUS310S 도가니에 넣고 동일하게 관형 튜브로 내의 균일 온도가 유지되는 열처리 영역에서 2~3 L/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 부분 환원시켰다. 이 제1 혼합물 100g과 칼슘 하이드라이드 분말(입자크기 0.02~2mm) 28g을 완전히 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25x이다. 이어서 제2 혼합물을 SUS310S 도가니에 넣고 관형 튜브로의 열처리 영역에서 2~3 l/min의 수소 가스 분위기에서 1,100℃에서 2시간 동안 완전히 환원시켰다. 얻어진 벌크 형태의 물질을 볼 밀링 장치에 넣고 분쇄한 후 물 및 아세트산과 혼합하고 교반하면서 세척하였고 80℃에서 완전히 건조시켰다. 또한, 분석 결과, 생성된 크롬 금속분말 내의 잔류 산소량은 0.171 중량% 미만임을 확인하였다.

Claims (7)

  1. a) 칼슘산화물과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 각각을 부분적으로 환원시키는 단계;
    b) 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 비철금속 산화물을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
    c) 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및
    d) 상기 제2 혼합물을 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계를 포함하는 비철금속 분말의 제조 방법.
  2. a) 칼슘산화물과, 니켈산화물, 지르코늄산화물, 몰리브덴산화물 및 크롬산화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 비철금속 산화물 중 하나를 부분적으로 환원시키는 단계;
    b) 상기 부분적으로 환원된 칼슘산화물과 비철금속 산화물 중 하나와, 상기 부분적으로 환원되지 않은 칼슘산화물과 비철금속 산화물 중 다른 하나를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
    c) 상기 제1 혼합물과 칼슘 하이드라이드를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및
    d) 상기 제2 혼합물을 완전히 환원시켜 비철금속을 제조하는 단계를 포함하는 비철금속 분말의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 b) 후, 상기 단계 c) 전에 상기 제1 혼합물을 부분 환원시키는 단계를 포함하는, 비철금속 분말의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 a)의 상기 부분적 환원 및 상기 단계 d)의 완전 환원은 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 비철금속 분말의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 a)의 상기 부분적 환원 및 상기 단계 d)의 완전 환원은 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도 및 수소분위기 하에서 1 내지 10시간 동안 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 비철금속 분말의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    e) 상기 제조된 비철금속 분말을 분쇄하여 분말화시키는 단계를 추가로 포함하는 비철금속 분말의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 혼합물과 상기 칼슘 하이드라이드의 화학양론적 비는 1:1.1~1.25인 것을 특징으로 하는, 비철금속 분말의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115533111B (zh) * 2022-10-11 2024-03-29 浙江工业大学 一种高比表面积高熵合金纳米粉末及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010022884A (ko) * 1997-08-19 2001-03-26 브루스 도른톤 레델 티타늄 합금을 기초로한 분산강화 복합물
KR20060032637A (ko) * 2003-07-15 2006-04-17 케메탈 게엠베하 Ｔｉ, Ｚｒ, Ｈｆ, Ｖ, Ｎｂ, Ｔａ 및 Ｃｒ 원소들의 금속분말 또는 금속 수소화물 분말의 제조 방법
KR20100132512A (ko) * 2008-02-28 2010-12-17 케메탈 게엠베하 원소 Ｎｉ, Ｃｕ, Ｔａ, Ｗ, Ｒｅ, Ｏｓ 및 Ｉｒ로 합금된, 티탄, 지르코늄 및 하프늄을 기재로 하는 합금 분말을 제조하는 방법
KR101277699B1 (ko) * 2012-11-29 2013-06-21 한국지질자원연구원 삼산화 몰리브덴의 환원 및 저산소 몰리브덴 분말 제조 방법
KR20160010874A (ko) * 2013-05-21 2016-01-28 회가내스 아베 (피유비엘) 금속 함유 분말을 제조하기 위한 공정

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010022884A (ko) * 1997-08-19 2001-03-26 브루스 도른톤 레델 티타늄 합금을 기초로한 분산강화 복합물
KR20060032637A (ko) * 2003-07-15 2006-04-17 케메탈 게엠베하 Ｔｉ, Ｚｒ, Ｈｆ, Ｖ, Ｎｂ, Ｔａ 및 Ｃｒ 원소들의 금속분말 또는 금속 수소화물 분말의 제조 방법
KR20100132512A (ko) * 2008-02-28 2010-12-17 케메탈 게엠베하 원소 Ｎｉ, Ｃｕ, Ｔａ, Ｗ, Ｒｅ, Ｏｓ 및 Ｉｒ로 합금된, 티탄, 지르코늄 및 하프늄을 기재로 하는 합금 분말을 제조하는 방법
KR101277699B1 (ko) * 2012-11-29 2013-06-21 한국지질자원연구원 삼산화 몰리브덴의 환원 및 저산소 몰리브덴 분말 제조 방법
KR20160010874A (ko) * 2013-05-21 2016-01-28 회가내스 아베 (피유비엘) 금속 함유 분말을 제조하기 위한 공정

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