KR100451086B1 - Producing Method of Nano-Size Powders and Equipment for Producing Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양전극(6), 음전극(4), 금속을 포함한 전해액 및 입자의 엉킴을 방지하기 위한 초음파 진동자(10)가 구비된 전해조(2), 상기 양전극(6) 및 음전극(4)에 정전압, 고전압 및 역전압을 공급해주는 가변 정류기(8), 상기 전해조에 전해액을 공급하는 전해액 저장조(18), 상기 전해액 저장조(18)에 저장되어 있는 전해액을 일정온도로 유지시키도록 하는 히터(20) 및 전해액에 포함되어 있는 초미립자 분말을 침전시키는 침전조(16)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention includes a positive electrode (6), a negative electrode (4), an electrolytic cell (2) equipped with an ultrasonic vibrator (10) for preventing tangling of electrolyte and particles containing metal, the positive voltage on the positive electrode (6) and negative electrode (4) A variable rectifier (8) for supplying a high voltage and a reverse voltage, an electrolyte storage tank (18) for supplying an electrolyte solution to the electrolytic cell, and a heater (20) for maintaining an electrolyte stored in the electrolyte storage tank (18) at a constant temperature And it characterized in that it comprises a settling tank 16 for precipitating the ultra-fine particles contained in the electrolyte.
본 발명에 따르면 균일한 고순도 및 고밀도의 초미립자 분말을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 10nm 이하의 초미립자 분말을 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible not only to produce uniform high purity and high density ultra fine powder, but also to prepare ultra fine powder of 10 nm or less.
Description
본 발명은 초미립자 분말을 제조하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극이 구비된 전해조에 전압를 가하여 전극에 금속을 전착시켜 금속입자를 만들고, 임의로 상기 전착된 금속에 고전압을 가하여 열처리함으로써 금속이온을 포함한 세라믹입자를 만들고, 전착된 전해조에 역전압을 가하여 전착된 금속입자 또는 세라믹입자를 전해액에 재 용해시키는 방법으로 초미립자 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention is to prepare ultra-fine particle powder, and more specifically, to apply a voltage to an electrolytic cell equipped with an electrode to electrodeposit the metal to the electrode to make the metal particles, optionally by applying a high voltage to the electrodeposited metal to heat the ceramic containing metal ions The present invention relates to a method for producing ultra-fine particle powder by making particles and re-dissolving the electrodeposited metal particles or ceramic particles in an electrolytic solution by applying a reverse voltage to the electrodeposited electrolyzer.
일반적으로 금속 분말은 원자 한 개의 크기로부터 약 500nm 이하의 원자가 모여 있는 극히 작은 분말로서 정밀 연마용 연마제, 계면 활성제, 촉매 등 다양한 분야에서 사용될 수 있다.Generally, the metal powder is an extremely small powder in which atoms of about 500 nm or less are gathered from the size of one atom and can be used in various fields such as precision abrasive abrasives, surfactants, and catalysts.
전술한 금속 분말을 제조하는 종래 방법으로는 크게 진공 증착-응축법(vacuum evaporation-condensation method) 및 용해-석출법(solution-precipitation method) 및 졸-겔법(sol-gel method) 등이 사용되고 있다.As a conventional method for producing the above-mentioned metal powder, a vacuum evaporation-condensation method, a solution-precipitation method, a sol-gel method, and the like are largely used.
진공 증착-응축법은 원료를 증착하고 응축하여 초미립자 분말을 제조하는 공정으로서 효과적으로 원료를 증착시키기 위하여 진공 용기가 필수적이며, 부수적으로 스퍼터(sputter) 및 이온 발생기 등 부수적인 장치가 필요하므로 전체적인 초기 투자비가 증가하고, 제한된 금속 원료만이 초립자 금속입자 제조에 사용 가능하며,생성된 분말간에 엉키는 현상이 발생하는 등의 문제가 있다.Vacuum deposition-condensation is a process of depositing and condensing raw materials to produce ultra-fine particle powder, which requires a vacuum vessel to effectively deposit the raw materials, and additionally requires additional devices such as sputters and ion generators. Is increased, only a limited metal raw material can be used to prepare the ultrafine metal particles, and there are problems such as entanglement between the generated powders.
용해-석출법의 경우에는 용매내에서 이온화된 원료를 석출하여 제조하는 방법으로서 이온화가 가능한 금속원료만이 초미립자 분말을 제조하는데 사용할 수 있고, 생성된 분말을 석출할 경우에 엉키는 현상이 발생하며, 입자의 크기를 조절하기 어렵고, 사용되는 용매로 인해 생성물이 오염되어 생성물의 회수율이 낮아지는 문제점이 있다.In the case of the dissolution-precipitation method, as a method of precipitating an ionized raw material in a solvent, only an ionizable metal raw material can be used to prepare the ultrafine particle powder, and when the precipitated powder is precipitated, entanglement occurs. It is difficult to control the size of the particles, there is a problem that the product is contaminated due to the solvent used to lower the recovery of the product.
졸-겔법은 원료를 졸과 겔 상태로 변환시키면서 제조하는 방법으로 졸과 겔 상태로 만들 수 있는 원료에만 한정되는 방법으로서 제조되는 소재가 한정적이고, 다른 여타 초미립자 분말 제조방법에서와 같이 생성물의 엉김 현상이 발생하고, 원료물질을 졸과 겔 상태로 제조하는 과정에서 준 안정상이 불순물에 노출되어 생성물 성분의 농도가 낮고 생산성이 감소되는 문제점이 있다.The sol-gel method is a method of manufacturing a raw material while converting it into a sol and gel state. The sol-gel method is limited to a raw material that can be made into a sol and gel state. The phenomenon occurs, and the quasi-stable phase is exposed to impurities in the process of preparing the raw material in the form of sol and gel, so that the concentration of the product component is low and the productivity is reduced.
따라서, 전술한 방법들로 제조된 금속 분말은 분말의 균질정도, 순도 및 생산성을 고려하여 볼 때, 일반적으로 1,000nm 크기 이상의 분말에 비하여 고가라는 단점이 있으며, 금속 분말의 제조시 입자의 엉킴현상이 발생하는 문제점이 있다.Therefore, in view of the homogeneity, purity and productivity of the powder, the metal powder prepared by the aforementioned methods has a disadvantage in that it is generally expensive compared to the powder of 1,000 nm or more, and entanglement of particles in the preparation of the metal powder There is a problem that occurs.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 분말로 제조하고자 하는 금속을 전해조에 분산시킨 후 상기 전해조에 전압을 가하여 금속을 전극에 전착시켜 금속입자를 제조하고, 필요에 따라서 탄소원, 산소원, 질소원, 붕소원 또는 붕탄소원 분위기에서 상기 금속입자가 전착된 전극에 고전압을 가하는 열처리공정을 수행함으로써 금속이온을 포함한 세라믹입자를 제조하며, 제조된 금속입자 또는 세라믹입자에 역전압을 가하여 전해액에 재용해시키는 방법으로 균일한 초미립자 분말을 제조하는데 그 기술적 과제가 있다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and to disperse the metal to be prepared in powder in the electrolytic cell, and then applying a voltage to the electrolytic cell to electrodeposit the metal to the electrode to produce metal particles, carbon source, oxygen source if necessary In the nitrogen source, boron source or boron source atmosphere, a heat treatment process is performed to apply a high voltage to the electrode where the metal particles are electrodeposited to produce ceramic particles including metal ions, and a reverse voltage is applied to the prepared metal particles or ceramic particles to the electrolyte solution. There is a technical problem to produce a uniform ultra fine powder by the method of re-dissolving.
또한, 본 발명은 전해조에 재용해되는 금속입자 또는 세라믹입자를 초음파 진동자 및 자기적 교반을 통하여 금속입자 또는 세라믹입자 입자가 서로 엉키는 것을 방지하는데 그 기술적 과제가 있다.In addition, the present invention has a technical problem to prevent the metal particles or ceramic particles from being entangled with each other through the ultrasonic vibrator and magnetic stirring of the metal particles or ceramic particles re-dissolved in the electrolytic cell.
또한, 본 발명은 전해조에 사용되는 전해액을 반복 사용하도록 함으로써 용매의 사용을 제한하고, 구조적으로 안정성이 향상된 초미립자 분말 제조장치를 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.In addition, the present invention has a technical problem to provide an ultra-fine particle powder manufacturing apparatus that limits the use of the solvent by improving the use of the electrolyte solution used in the electrolytic cell, the structural stability is improved.
도 1은 본 발명에 따른 초미립자 분말 제조장치의 구성을 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing the configuration of an ultra-fine particle powder production apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 초미립자 탄화크롬 분말의 결정립 성장 전의 X-선 회절도,2 is an X-ray diffraction diagram before grain growth of the ultrafine chromium carbide powder according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 초미립자 탄화크롬 분말의 결정립 성장 후 X-선 회절도,3 is an X-ray diffraction diagram after grain growth of the ultrafine chromium carbide powder according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 초미립자 탄화크롬 분말의 투과전자현미경으로 관찰한 초미세 분말의 조직을 나타내는 도이다.Figure 4 is a view showing the structure of the ultra-fine powder observed by the transmission electron microscope of the ultra-fine chromium carbide powder according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2 : 전해조 4 : 음전극2: electrolytic cell 4: negative electrode
6 : 양전극 8 : 가변정류기6: positive electrode 8: variable rectifier
10 : 초음파 진동자 12 : 전해실10: ultrasonic vibrator 12: electrolytic chamber
14 : 격벽 16 : 침전조14 bulkhead 16: settling tank
18 : 전해액 저장조 20 : 히터18: electrolyte storage tank 20: heater
22 : 펌프22: pump
본 발명은 양전극(6), 음전극(4), 금속을 포함한 전해액, 입자의 엉킴을 방지하기 위한 초음파 진동자(10) 및/또는 전자적 교반을 하는 마그네틱 스터러가 구비된 전해조(2), 상기 양전극(6) 및 음전극(4)에 정전압, 역전압 및 필요에 따라서 고전압을 공급해주는 가변 정류기(8), 상기 전해조에 전해액을 공급하는 전해액 저장조(18), 상기 전해액 저장조(18)에 저장되어 있는 전해액을 일정온도로 유지시키도록 하는 히터(20) 및 전해액에 포함되어 있는 초미립자 분말을 침전시키는 침전조(16)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a positive electrode (6), a negative electrode (4), an electrolytic solution containing a metal, an ultrasonic vibrator (10) for preventing tangling of particles and / or an electrolyzer (2) equipped with a magnetic stirrer for electronic stirring, the positive electrode (6) and a variable rectifier (8) for supplying a constant voltage, a reverse voltage and a high voltage to the negative electrode (4), an electrolyte storage tank (18) for supplying an electrolyte solution to the electrolytic cell, and stored in the electrolyte storage tank (18). Heater 20 to maintain the electrolyte at a constant temperature and characterized in that it comprises a precipitation tank 16 for precipitating the ultra-fine particles contained in the electrolyte.
또한, 본 발명은 금속을 포함하는 전해액을 전해조(2)에 유입시킨 후 전해조(2)의 내부에 구비된 양전극(6) 및 음전극(4)에 정전압을 가하여 전해액에포함되어 있는 금속을 전극에 전착시켜 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하고, 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말이 전착된 상기 전극에 역전압을 가하여 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 전해액으로 용해시키고, 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말이 용해된 상기 전해액에 초음파 및/또는 전기적 교반을 가하여 금속입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴을 방지하고, 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴이 방지된 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 포함하는 전해액을 침전조(16)로 유입시켜 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 침전시켜 석출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is introduced into the electrolytic cell 2, the electrolyte containing a metal and then applied a constant voltage to the positive electrode 6 and the negative electrode (4) provided inside the electrolytic cell 2 to the metal contained in the electrolyte to the electrode Electrodeposited to prepare ultra-fine particle powder composed of metal particles, applying a reverse voltage to the electrode electrodeposited ultra-fine particle powder composed of the metal particles to dissolve the ultra-fine particle powder composed of the metal particles in an electrolyte solution, the ultra-fine particle powder composed of the metal particles Ultrasonic and / or electrical agitation is applied to the dissolved electrolyte solution to prevent entanglement of the ultrafine particle powder made of metal particles, and the electrolyte solution including the ultrafine particle powder made of metal particles which is prevented from entanglement of the ultrafine particle powder made of the metal particles is prevented. 16) to precipitate and precipitate the ultra fine powder consisting of the metal particles. And that is characterized.
또한, 본 발명은 금속을 포함하는 전해액을 전해조(2)에 유입시킨 후 전해조(2)의 내부에 구비된 양전극(6) 및 음전극(4)에 정전압을 가하여 전해액에 포함되어 있는 금속을 전극에 전착시켜 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하고, 상기 전해조(2)에 채워져 있는 전해액을 제거한 후 상기 전극(6, 4)에 고전압을 가하여 그 전극에 전착되어 있는 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 열처리하여 금속입자를 세라믹입자로 제조하고, 상기 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말이 전착된 상기 전극에 역전압을 가하여 상기 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 전해액으로 용해시키고, 상기 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말이 용해된 상기 전해액에 초음파 및/또는 전기적 교반을 가하여 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴을 방지하고, 상기 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴이 방지된 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 포함하는 전해액을 침전조(16)로 유입시켜 상기 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 침전시켜 석출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is introduced into the electrolytic cell (2) by introducing an electrolyte containing a metal to the positive electrode (6) and the negative electrode (4) provided in the interior of the electrolytic cell 2 by applying a constant voltage to the electrode contained in the electrolytic solution to the electrode Electrodeposited to prepare ultra-fine particle powder made of metal particles, and remove the electrolyte solution filled in the electrolytic cell (2), and then apply a high voltage to the electrodes (6, 4) to heat-treat the ultra-fine particle powder made of metal particles electrodeposited to the electrode The metal particles are made of ceramic particles, and a reverse voltage is applied to the electrode on which the ultra-fine particle powders of the ceramic particles are electrodeposited to dissolve the ultra-fine particle powders of the ceramic particles with an electrolyte, and the ultra-fine particle powders of the ceramic particles are dissolved. Ultrasonic and / or electrical agitation is applied to the electrolyte to prevent entanglement of the ultrafine particles made of ceramic particles In addition, the electrolyte containing the ultrafine particles made of ceramic particles prevented entanglement of the ultrafine particles made of the ceramic particles is introduced into the settling tank 16 to precipitate and precipitate the ultrafine particles made of the ceramic particles.
일반적으로 전기화학적인 방법으로 금속입자를 제조할 경우에는 전해질용액인 전해액으로부터 금속을 전해석출하여 금속입자를 제조하게 되는데, 보통 전해도금에서는 석출이 치밀하고 부착상태가 좋아야 하지만 전해석출로 분말을 제조할 목적인 경우에는 그와 반대로 기공이 많은 해금상(海錦狀)이고 음극에서 석출물이 쉽게 박리(剝離)되도록 부착되어 있는 상태가 좋은데, 본 발명은 전술한 전기화학적인 전해석출방법으로 초미립자 분말을 제조하는 것으로서 전해용액으로부터 직접 분말을 석출하게 된다.In general, in the case of manufacturing the metal particles by the electrochemical method, the metal particles are prepared by electrolytic precipitation of the metal from the electrolyte solution, which is an electrolyte solution. Usually, in electroplating, the precipitation is dense and the adhesion state is good. In the case of the purpose of the contrary, the haegeum phase (pores) having a lot of pores and the state in which the precipitate is easily attached so that the precipitate is easily peeled off (剝離), the present invention is the ultra-chemical powder by the electrochemical deposition method described above. In the preparation, the powder is precipitated directly from the electrolytic solution.
여기서, 본 발명에 따른 초미립자 분말은 전해석출 방법에 따라 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 분말을 의미하며, 상기 세라믹입자는 그 성상에 따라 탄화물, 산화물, 질화물, 붕화물 또는 붕탄화물을 포함한다.Here, the ultra-fine particle powder according to the present invention means a powder consisting of metal particles or ceramic particles according to the electroprecipitation method, the ceramic particles include carbide, oxide, nitride, boride or boride according to the properties.
이와 같이, 본 발명에 따른 전해석출 방법에 의한 초미립자 분말은 이론적으로 수 나노 크기까지 가능하나 대량 생산일 경우에는 분리 공정에 의하여 세라믹입자로 이루어진 분말의 경우 입도는 평균 10nm, 금속입자로 이루어진 분말의 경우에는 평균 20 nm 정도의 입도를 수득할 수 있다.As such, the ultra-fine particle powder by the electroprecipitation method according to the present invention is theoretically possible up to several nano sizes, but in the case of mass production, in the case of powder made of ceramic particles by a separation process, the particle size is 10 nm on average, In this case, an average particle size of about 20 nm can be obtained.
전술한 초미립자 분말은 금속을 포함하는 전해액을 전해조에 유입시킨 후 그 전해조에 구비된 전극에 정전압을 가하여 상기 전해액에 포함되어 있는 금속을 전극에 전착시켜 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하고, 필요에 따라서 상기 전해조에 채워져 있는 전해액을 제거한 후 상기 금속입자가 전착된 전극에 고전압을 가하여 열처리를 함으로써 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하고,상기 초미립자 분말을 포함하는 전해조에 전해액을 혼입시킨 후 역전압을 가하여 상기 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 전해액으로 용해시켜 석출하는 방법으로 제조된다.The ultra-fine particle powder described above is introduced into the electrolytic cell containing an electrolytic solution, and then applied a constant voltage to the electrode provided in the electrolytic cell to electrodeposit the metal contained in the electrolytic solution to the electrode to produce an ultra-fine particle powder composed of metal particles. Therefore, after removing the electrolyte solution filled in the electrolytic cell, by applying a high voltage to the electrode to which the metal particles are electrodeposited to heat treatment, to prepare the ultra-fine particle powder made of ceramic particles, after mixing the electrolyte solution in the electrolytic cell containing the ultra-fine particle powder and then reverse the voltage In addition, it is prepared by a method of dissolving the ultra-fine particles made of the metal particles or ceramic particles by dissolving it in an electrolyte solution.
전술한 바와 같이, 임의로 전해조에 채워져 있는 전해액을 제거한 후 전극에 고전압을 가하여 열처리하는 공정은 그 수행방법에 따라 탄화물, 산화물, 질화물, 붕화물 또는 붕탄화물을 포함하는 초미립자 세라믹입자를 제조할 수 있다. 이는 탄화물, 산화물, 질화물, 붕화물 또는 붕탄화물에 따라 상기 열처리 공정을 탄소원, 산소원, 질소원, 붕소원 또는 붕탄소원을 포함하는 분위기에서 수행함으로써 달성되는데, 예를 들면, 탄화물을 포함하는 세라믹입자로 수득하기 위해서는 전해액에 용해도 이상의 탄소원을 주입하거나 탄소 전극을 양전극 또는 음전극으로 사용하여 수득할 수 있다. 이때, 상기 탄소원으로 사용되는 물질로는 -COOH기를 갖는 물질이라면 어느 것을 사용하여도 무방하나 바람직하게는 HCOOH, CH3COOH가 좋다. 한편, 산화물 또는 질화물을 포함하는 세라믹입자를 수득하기 위해서는 상기 열처리 공정을 1기압 이상의 산소 분위기 또는 1기압 이상의 질소 분위기 또는 암모니아 가스 분위기에서 수행함으로써 성취될 수 있다. 이때, 사용되는 전극은 일반적인 전해석출법에 사용되는 전극이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 한편, 붕화물과 붕탄화물을 포함하는 세라믹입자를 수득하기 위해서는 불활성 분위기하에서 붕소 전극 및/또는 탄소 전극을 양전극 또는 음전극으로 사용함으로써 수득될 수 있다.As described above, the step of optionally removing the electrolyte solution filled in the electrolytic cell and heat treatment by applying a high voltage to the electrode can produce ultra-fine ceramic particles including carbide, oxide, nitride, boride or boride carbide according to the method of performing the same. . This is accomplished by performing the heat treatment process in accordance with carbide, oxide, nitride, boride or boride in an atmosphere containing a carbon source, an oxygen source, a nitrogen source, a boron source or a boron carbon source, for example, ceramic particles comprising carbide In order to obtain, the carbon source may be obtained by injecting a carbon source having higher solubility into the electrolyte or by using a carbon electrode as a positive electrode or a negative electrode. In this case, as the material used as the carbon source, any material may be used as long as it has a -COOH group. Preferably, HCOOH and CH 3 COOH may be used. On the other hand, in order to obtain ceramic particles containing an oxide or nitride, the heat treatment process can be achieved by performing in an oxygen atmosphere of 1 atm or more, or a nitrogen atmosphere or at least 1 atm. At this time, any electrode may be used as long as it is an electrode used in a general electrolytic precipitation method. On the other hand, in order to obtain ceramic particles containing boride and boride, it can be obtained by using a boron electrode and / or a carbon electrode as a positive electrode or a negative electrode under an inert atmosphere.
한편, 상기 역전압에 의하여 전해액으로 용해되는 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 입자가 엉키는 것을 방지하기 위하여 전해조에 초음파 진동자 및/또는 자기적 교반을 하는 마그네틱 스터러(magnetic stirrer)을 구비하여 전해조의 전해액에 존재하는 상기 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 분말의 엉킴을 방지하게 된다.On the other hand, in order to prevent the particles of the ultra-fine particles made of metal particles or ceramic particles dissolved in the electrolyte by the reverse voltage entangled with an ultrasonic vibrator and / or magnetic stirrer to magnetic stirring It is possible to prevent entanglement of the powder consisting of the metal particles or ceramic particles present in the electrolytic solution of the electrolytic cell.
상기 초음파 진동자 및 자기적 교반을 이용하여 상기 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴을 방지하는 것은 상기 역전압에 의하여 전극에 전착되어 있던 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 분말이 전해액으로 용해될 때 상기 금속입자 또는 세라믹입자들이 엉키면서 분말의 입도를 증가시키는 것을 방지하게 된다.The use of the ultrasonic vibrator and magnetic stirring to prevent entanglement of the ultrafine particles made of the metal particles or the ceramic particles is caused when the powder made of the metal particles or the ceramic particles electrodeposited to the electrode by the reverse voltage is dissolved into the electrolyte solution. As the metal particles or ceramic particles are entangled, it is prevented from increasing the particle size of the powder.
이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나, 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only for explaining this invention concretely, and does not limit the scope of the present invention by the following description.
도 1은 본 발명에 따른 초미립자 분말 제조장치의 구성을 나타내는 구성도로서 함께 설명한다.1 is a schematic view showing the configuration of an ultra-fine particle powder production apparatus according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 초미립자 분말을 제조하는 제조장치는 크게 전기화학반응을 일으켜 금속을 전극에 전착시킴으로써 분말을 초미립자 분말로 제조하는 전해조(2)와 제조된 상기 초미립자 분말을 함유한 전해액으로부터 초미립자 분말을 분리하는 침전조(16), 전해액을 적정온도 및 압력으로 유지하기 위한 전해액 저장조(18) 및 상기 전해액 저장조(18)의 전해액을 전해조(2)로 이송하기 위한 펌프로 구성된다.As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus for producing ultra-fine particle powder is largely electrochemically reacted to electrodeposit metals to electrodes, thereby producing an electrolytic cell 2 for producing the powder into ultra-fine particle powder and an electrolyte containing the ultra-fine particle powder. It consists of a sedimentation tank 16 for separating the ultrafine particle powder, an electrolyte storage tank 18 for maintaining the electrolyte at an appropriate temperature and pressure, and a pump for transferring the electrolyte solution of the electrolyte storage tank 18 to the electrolytic cell 2.
상기 전해조(2)는 양극을 띄는 양전극(6), 음극을 띄는 음전극(4), 상기 양전극(4) 및 음전극(6)에 전압을 가하는 가변정류기(8), 전해액이 채워져 있는 전해실(16) 및 제조되는 초미립자 분말의 엉킴을 방지하기 위한 초음파 진동자(10) 및/또는 마그네틱 스터러(미도시)로 구성된다.The electrolyzer 2 includes a positive electrode 6 having a positive electrode, a negative electrode 4 having a negative electrode, a variable rectifier 8 applying a voltage to the positive electrode 4 and a negative electrode 6, and an electrolytic chamber 16 filled with an electrolyte. And an ultrasonic vibrator 10 and / or a magnetic stirrer (not shown) to prevent entanglement of the ultrafine particles powder produced.
한편, 침전조(16)는 상기 전해조(2)로부터 유출되는 전해액에 포함되어 있는 초미립자 분말이 유입되고 침전되는 장소를 제공하는 것으로서 분말이 석출된 전해액은 일련의 배관을 통하여 전해액 저장조(18)로 이송된다.On the other hand, the settling tank 16 provides a place where the ultra-fine particle powder contained in the electrolyte flowing out from the electrolytic cell 2 is introduced and precipitated, the electrolyte is precipitated powder is transferred to the electrolyte storage tank 18 through a series of pipes do.
상기 전해액 저장조(18)로 유입된 전해액은 전해액 저장조(18)에 이웃하도록 구비된 히터(20)에 의해 적정온도 예를 들면, 20 내지 70℃, 바람직하게는 30 내지 60℃의 온도로 유지하고, 압력은 0.1 내지 2기압, 바람직하게는 0.5 내지 1.5기압으로 유지한다. 여기서, 상기 히터(20)는 전해액 저장조(18)의 내부에 연결설치될 수 있으나, 전해액의 물성변화 및 온도조절 등을 고려해 볼 때, 전해액 저장조(18)의 외부에 설치되는 것이 바람직하다.The electrolyte flowing into the electrolyte storage tank 18 is maintained at an appropriate temperature, for example, 20 to 70 ° C., preferably 30 to 60 ° C., by the heater 20 provided to be adjacent to the electrolyte storage tank 18. The pressure is maintained at 0.1 to 2 atmospheres, preferably 0.5 to 1.5 atmospheres. Here, the heater 20 may be connected to the inside of the electrolyte storage tank 18, but considering the change in the properties of the electrolyte and temperature control, it is preferable to be installed outside the electrolyte storage tank (18).
한편, 전해액 저장조(18)에 저장되어 있는 전해액은 전해조(2)에 채워져 있는 전해액이 외부로 유출되는 양에 따라 전해조(2)로 공급된다.On the other hand, the electrolyte solution stored in the electrolyte storage tank 18 is supplied to the electrolytic cell 2 according to the quantity which the electrolyte solution filled in the electrolytic cell 2 flows outward.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 초미립자 분말 제조장치의 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operating principle of the ultra-fine particle powder production apparatus according to the present invention having the above-described configuration are as follows.
본 발명에 따른 초미립자 분말의 제조방법은 그 제조방법에 따라 금속입자로이루어진 초미립자 분말과 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 형태로 제조될 수 있다. 이에, 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하기 위한 방법을 먼저 설명하기로 한다.The method for producing ultrafine particles according to the present invention may be prepared in the form of ultrafine particles made of metal particles and ultrafine particles made of ceramic particles according to the preparation method thereof. Thus, the method for producing the ultrafine particles made of metal particles will be described first.
먼저, 초미립자 분말로 제조하고자 하는 금속을 전해용액과 혼합하여 전해액을 제조하게 되는데, 상기 전해액은 제조하고자 하는 초미립자 분말의 조성과 전극전위에 따라 변화되지만 통상 전해석출법으로 금속 분말을 제조하는 방법에 사용되는 전해액이면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 그러나, 탄화물을 포함하는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조할 경우 전해액에 용해되는 탄소원의 용해도 보다 높은 양의 탄소원을 주입하여 전해액을 제조하는데, 예를 들면, 10 내지 40% 크롬산, 0.1 내지 2% 황산 및 0.3 내지 6%의 탄소원을 포함하는 유기산을 함유한 전해액을 20 내지 70℃의 온도범위로 하여 공정을 수행하게 된다.First, an electrolyte is prepared by mixing a metal to be prepared with ultra-fine particle powder with an electrolytic solution. The electrolyte is changed depending on the composition and electrode potential of the ultra-fine particle powder to be prepared. Any electrolyte may be used as long as it is an electrolyte solution to be used. However, when preparing ultra-fine particles made of ceramic particles containing carbide, an electrolyte is prepared by injecting a carbon source in an amount higher than the solubility of the carbon source dissolved in the electrolyte, for example, 10 to 40% chromic acid, 0.1 to 2% An electrolytic solution containing sulfuric acid and an organic acid containing 0.3 to 6% of a carbon source is carried out in a temperature range of 20 to 70 ° C.
전술한 전해액은 히터(20)가 구비된 전해액 저장조(18)에 저장되며 저장된 전해액은 약 20 내지 70℃, 바람직하게는 약 30 내지 60℃로 유지된다. 한편, 상기 전해액 저장조(18)에 저장된 전해액은 펌프(22)를 통하여 전해조(2)의 전해실(12)로 이송된다. 상기 전해실(12)에 적정량의 전해액이 유입되면, 가변정류기(8)에 전원을 인가하여 음전극(4) 및 양전극(6)에 전류를 흐르도록 하여 전해액에 포함되어 있는 금속을 음전극(4)에 전착되도록 하여 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조한다. 여기서, 상기 전해조(2)의 음전극(4) 및 양전극(6)의 전류밀도는 2 내지 70A/dm2이며, 바람직하게는 약 40 A/dm2이고, 전해전압은 1조(槽)당 0.5 내지 9V, 바람직하게는 약 7V로 하는 것이 좋다.The above-mentioned electrolyte is stored in the electrolyte storage tank 18 provided with the heater 20 and the stored electrolyte is maintained at about 20 to 70 ° C, preferably about 30 to 60 ° C. On the other hand, the electrolyte stored in the electrolyte reservoir 18 is transferred to the electrolytic chamber 12 of the electrolytic cell 2 through the pump 22. When an appropriate amount of electrolyte flows into the electrolytic chamber 12, power is supplied to the variable rectifier 8 so that a current flows through the negative electrode 4 and the positive electrode 6 so that the metal contained in the electrolyte is supplied to the negative electrode 4. Electrodeposited on to prepare the ultra-fine particle powder consisting of metal particles. Here, the current density of the negative electrode 4 and the positive electrode 6 of the electrolytic cell 2 is 2 to 70 A / dm 2 , preferably about 40 A / dm 2 , the electrolytic voltage is 0.5 per tank To 9V, preferably about 7V.
그 다음, 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말이 전착된 음전극(4) 및 양전극(6)에 역전압을 가하여 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 음전극(4)으로부터 박리시켜 전해액에 재용해시킨다. 이때, 전해액으로 용해되는 금속입자로 이루어진 초미립자 분말은 전해액의 표면에 부유하게 되며, 상기 전해액의 표면층에 초음파 진동자(10)를 구비시켜 전해액 표면으로 초음파를 발생시키고, 마그네틱 스터러(magnetic stirrer)(미도시)를 이용하여 전해조(2) 내부를 자기적 교반을 시킴으로써 제조된 금속입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴을 방지하게 된다. 여기서, 상기 자기적 교반 및 초음파에 의해 부유되는 초미립자 분말은 전해액 저장조(18)로부터 유입되는 전해액으로 인하여 전해조(2)의 전해실(12)에 채워져 있는 전해액과 함께 전해조(2)의 외부로 유출된다. 한편, 전술한 초음파 및 자기적 교반은 초미립자 분말의 생성 초기에 핵생성 효과를 높이고 동시에 전해액 상에 초미립자 분말이 엉키기 전에 전해액 상부로 부유되도록 한다.Subsequently, a reverse voltage is applied to the negative electrode 4 and the positive electrode 6 on which the ultrafine particles made of the metal particles are electrodeposited, and the ultrafine particles made of the metal particles are separated from the negative electrode 4 and redissolved in the electrolyte. At this time, the ultra-fine particle powder made of metal particles dissolved into the electrolyte is suspended on the surface of the electrolyte, by providing an ultrasonic vibrator 10 on the surface layer of the electrolyte to generate an ultrasonic wave to the surface of the electrolyte, magnetic stirrer ( (Not shown) to prevent entanglement of the ultra-fine particle powder made of metal particles prepared by magnetic stirring inside the electrolytic cell 2. Here, the ultra-fine particle powder suspended by the magnetic stirring and ultrasonic waves flows out of the electrolytic cell 2 together with the electrolyte filled in the electrolytic chamber 12 of the electrolytic cell 2 due to the electrolyte flowing from the electrolytic solution storage tank 18. do. On the other hand, the aforementioned ultrasonic and magnetic stirring enhances the nucleation effect at the beginning of the production of the ultrafine particles and at the same time allows the ultrafine particles to float above the electrolyte before entanglement.
한편, 전해조(2)의 외부로 유출된 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 함유한 전해액은 유체가 상하로 통과하도록 수직으로 구비된 격벽(14)을 통과하여 침전조(16)로 유입된다. 상기 침전조(16)로 유입된 전해액의 금속입자로 이루어진 초미립자 분말은 그 비중에 의하여 침전조(16)의 바닥면에 침전되어 석출된다. 그리고, 초미립자 분말이 석출된 전해액은 전해액 저장조(18)로 이송되어 전기석출 공정에 재사용된다. 여기서 격벽(14)은 전해액을 통하여 외부로 유출되는 부유된 미세 입자를 일차적으로 선별하며 전해액의 유속이 일정 속도 이상으로 상승하는 것을 억제시키는 역할을 한다.On the other hand, the electrolyte solution containing the ultra-fine particles made of metal particles leaked to the outside of the electrolytic cell 2 is introduced into the settling tank 16 through the partition wall 14 provided vertically so that the fluid passes up and down. The ultra fine powder made of metal particles of the electrolyte solution introduced into the precipitation tank 16 is precipitated on the bottom surface of the precipitation tank 16 by its specific gravity to precipitate. In addition, the electrolyte in which the ultrafine particles are precipitated is transferred to the electrolyte storage tank 18 and reused in the electroprecipitation process. Here, the partition wall 14 primarily selects suspended fine particles flowing out through the electrolyte and serves to suppress the flow rate of the electrolyte from rising above a certain speed.
전술한 방법을 통하여 제조되는 초미립자 분말은 금속입자 형태로 형성되며, 필요에 따라서 상기 제조방법 중 전극에 정전압을 가하여 상기 전극에 금속이 전착되어 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조한 후 상기 금속입자로 이루어진 초미립자 분말에 고전압을 가하여 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조할 수 있다.The ultra-fine particle powder prepared by the above-described method is formed in the form of metal particles, and if necessary, a metal is electrodeposited on the electrode by applying a constant voltage to the electrode to prepare the ultra-fine particle powder made of metal particles, and then into the metal particles. By applying a high voltage to the ultrafine powder made of ultrafine powder made of ceramic particles can be produced.
이하, 본 발명에 따른 초미립자 분말의 한 가지 형태인 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing method of the ultra-fine particle powder made of ceramic particles which is one form of the ultra-fine particle powder according to the present invention will be described.
금속을 포함하는 전해액을 전해조(2)에 유입시킨 후 전해조에 구비된 가변정류기(8)에 전원을 인가하여 음전극(4) 및 양전극(6)에 전류를 흐르도록 하여 전해액에 포함되어 있는 금속을 음전극(4)에 전착되도록 하여 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조한다. 여기서, 상기 전해조(2)의 음전극(4) 및 양전극(6)의 전류밀도는 2 내지 70A/dm2이며, 바람직하게는 약 40 A/dm2이고, 전해전압은 1조(槽)당 0.5 내지 9V, 바람직하게는 약 7V로 하는 것이 좋다.After introducing the electrolyte containing the metal into the electrolytic cell (2) and applying power to the variable rectifier (8) provided in the electrolytic cell to flow a current to the negative electrode (4) and the positive electrode (6) to the metal contained in the electrolyte Electrodeposited on the negative electrode (4) to produce ultra-fine particles made of metal particles. Here, the current density of the negative electrode 4 and the positive electrode 6 of the electrolytic cell 2 is 2 to 70 A / dm 2 , preferably about 40 A / dm 2 , the electrolytic voltage is 0.5 per tank To 9V, preferably about 7V.
그 다음, 전해액을 전해조(2)로부터 제거한 후 필터링(filtering)하여 전해액 저장조(18)로 회수하고, 상기 양전극(6) 및 음전극(4)을 전기가 통하도록 별도의 방법, 예를 들면, 전선 등으로 연결한 후 450 내지 520V, 바람직하게는 약 480V의 고전압을 가하여 양전극(6) 및 음전극(4)의 온도를 약 400℃ 이상으로 유지시켜 탄화물, 산화물, 질화물 또는 붕화물을 포함하는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조한다.Then, the electrolyte is removed from the electrolytic cell 2 and then filtered to recover the electrolyte into the electrolytic cell 18, and a separate method, for example, an electric wire, to conduct electricity through the positive electrode 6 and the negative electrode 4 Ceramic particles containing carbides, oxides, nitrides or borides by applying a high voltage of 450 to 520 V, preferably about 480 V, to maintain the temperature of the positive electrode 6 and the negative electrode 4 at about 400 ° C. or more. To prepare ultra fine powder consisting of.
여기서, 제조되는 초미립자 분말을 탄화물을 포함하는 세라믹입자의 형태로 수득하기 위해서는 전해액에 용해도 이상의 탄소원을 주입하거나 탄소 전극을 양전극 또는 음전극으로 사용하여 수득할 수 있으며, 산화물 또는 질화물을 포함하는 형태의 세라믹입자를 수득하기 위해서는 상기 열처리 공정을 1기압 이상의 산소 분위기 또는 1기압 이상의 질소 분위기 또는 암모니아 가스 분위기에서 수행함으로써 수득된다. 이때, 사용되는 전극은 일반적인 전해석출법에 사용되는 전극이라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 한편, 붕화물과 붕탄화물을 포함하는 형태의 세라믹 입자를 수득하기 위해서는 불활성 분위기하에서 붕소 전극 및/또는 탄소 전극을 전극으로 사용함으로써 수득할 수 있다.Here, in order to obtain the ultra-fine particles powder prepared in the form of ceramic particles containing carbide, it can be obtained by injecting a carbon source having a solubility or higher in the electrolyte or by using a carbon electrode as a positive electrode or a negative electrode, and a ceramic in the form of an oxide or nitride In order to obtain the particles, the heat treatment step is obtained by carrying out at least one atmosphere of oxygen or at least one atmosphere of nitrogen or ammonia gas. At this time, any electrode may be used as long as it is an electrode used in a general electrolytic precipitation method. On the other hand, in order to obtain ceramic particles in the form containing boride and boride, it can be obtained by using a boron electrode and / or a carbon electrode as an electrode under an inert atmosphere.
한편, 상기와 같은 방법으로 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말이 제조되면, 상기 전해조(2)의 전해실(12)에 전해액 저장조(18)로 회수한 전해액을 주입하고, 양전극(6) 및 음전극(4)에 역전압을 가하여 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 음전극(4)으로부터 박리시켜 전해액에 용해시킨다. 이때, 전해액으로 용해되는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말은 전해액의 표면에 부유하게 되는데, 상기 전해액의 표면층에 초음파 진동자(10)를 구비시켜 전해액 표면으로 초음파를 발생시키고, 마그네틱 스터러(magnetic stirrer)를 이용하여 전해조(2) 내부를 자기적 교반을 시킴으로써 제조된 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말의 엉킴을 방지하게 된다. 여기서, 상기 자기적 교반 및 초음파에 의해 부유되는 상기 세라믹 입자로 이루어진 초미립자 분말은 전해액 저장조(18)로부터 유입되는 전해액으로 인하여 전해조(2)의 전해실(12)에 채워져 있는 전해액과 함께 전해조(2)의 외부로유출된다. 한편, 전술한 자기적 교반은 초미립자 분말의 생성 초기에 핵생성 효과를 높이고 동시에 전해액 상에 초미립자 분말이 엉키기 전에 효과적으로 부유되도록 유도한다.On the other hand, when the ultra-fine particle powder made of ceramic particles is manufactured in the same manner as described above, the electrolyte collected in the electrolyte storage tank 18 is injected into the electrolytic chamber 12 of the electrolytic cell 2, and the positive electrode 6 and the negative electrode 4 ) By applying a reverse voltage to the ultrafine powder made of ceramic particles, and then peeling it from the negative electrode 4 to dissolve it in the electrolyte. At this time, the ultra-fine particle powder made of ceramic particles dissolved in the electrolyte is suspended on the surface of the electrolyte, by providing an ultrasonic vibrator 10 on the surface layer of the electrolyte to generate an ultrasonic wave to the surface of the electrolyte, and a magnetic stirrer Magnetic stirring of the interior of the electrolytic cell 2 is used to prevent entanglement of the ultrafine particle powder made of ceramic particles. Here, the ultra-fine particle powder made of the ceramic particles suspended by the magnetic stirring and the ultrasonic wave is the electrolytic cell 2 together with the electrolyte solution filled in the electrolytic chamber 12 of the electrolytic cell 2 due to the electrolyte flowing from the electrolyte reservoir 18. Outflow of). On the other hand, the above-mentioned magnetic stirring enhances the nucleation effect at the beginning of the production of the ultrafine particle powder and at the same time induces the ultrafine particle powder to float effectively before the entanglement on the electrolyte solution.
한편, 전해조의 외부로 유출된 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말을 함유한 전해액은 유체가 상하로 통과하도록 수직으로 구비된 격벽(14)을 통과하여 침전조(16)로 유입된다. 침전조(16)로 유입된 상기 전해액의 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말은 그 비중에 의하여 침전조 바닥면에 침전되어 석출된다. 그리고, 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말이 석출된 전해액은 전해액 저장조(18)로 이송되어 전해석출법에 재사용된다. 여기서 격벽(14)은 전해액을 통하여 외부로 유출되는 부유된 미세 입자를 일차적으로 선별하며 전해액의 유속이 일정 속도 이상으로 상승하는 것을 억제시키는 역할을 한다.On the other hand, the electrolyte solution containing the ultra-fine particles made of ceramic particles leaked to the outside of the electrolytic cell flows into the settling tank 16 through the partition wall 14 provided vertically so that the fluid passes up and down. The ultra fine powder made of ceramic particles of the electrolyte solution introduced into the precipitation tank 16 is precipitated on the bottom surface of the precipitation tank by its specific gravity to precipitate. Then, the electrolyte solution in which the ultrafine particle powder made of ceramic particles is deposited is transferred to the electrolyte storage tank 18 and reused in the electrolytic precipitation method. Here, the partition wall 14 primarily selects suspended fine particles flowing out through the electrolyte and serves to suppress the flow rate of the electrolyte from rising above a certain speed.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail and are not intended to limit the scope of the present invention by these examples.
<실시예><Example>
도 1의 초미립자 제조장치에 따라 장치를 구성한 후 전해액을 25 내지 70℃의 온도 및 0.1 내지 2기압으로 유지되는 전해액 저장조(18)에 저장하고, 펌프(22)를 이용하여 전해조(2)의 전해실(12)로 유입시켰다. 여기서, 상기 전해액은 전해액 1ℓ를 기준으로 하여 유기산으로 HCOOH 50㎖, 황산 12.5g 및 크롬 250g을 혼합하여 제조한다. 그 다음, 전해 효과를 높이기 위하여 첨가제로 MSA(Methlysulfamic acid)를 34g을 첨가하였다. 그런 후 상기 전해액이 채워져 있는 전해조(2)에 정전압 40 A/dm2가하여 전극에 크롬을 전착시켰다. 전극에 크롬이 전착된 후 전해실(12)의 전해액을 회수하고 양전극(6) 및 음전극(4)을 전기적으로 연결한 후 480 V의 고전압을 가하여 전극의 온도가 400℃ 이상이 되도록 하는 방법으로 크롬 탄화물을 제조하였다. 크롬 탄화물이 제조된 전극을 60℃ 이하로 공냉시킨 후 전해액 저장조(18)의 전해액을 전해실(12)로 유입시켰다. 그 다음, 상기 전해조(2)에 역 전압 20 V을 가하여 크롬 탄화물을 전해액으로 재용해시켰다. 이와 동시에 초음파를 전해실(12)로 발생시키고, 자기적 교반을 함께 실시하여 초미립자 탄화크롬 분말의 엉킴을 방지하였다. 전해액에 부유하는 초미립자 탄화크롬을 침전조로 이송시켜 초미립자 탄화크롬을 석출하여 건조함으로써 초미립자 탄화크롬 분말을 수득하였다.After the device is constructed according to the ultra-fine particle manufacturing apparatus of FIG. 1, the electrolyte is stored in an electrolyte storage tank 18 maintained at a temperature of 25 to 70 ° C. and 0.1 to 2 atmospheres, and electrolysis of the electrolytic cell 2 is performed using a pump 22. It flowed into the chamber 12. Here, the electrolyte is prepared by mixing 50 mL of HCOOH, 12.5 g of sulfuric acid, and 250 g of chromium with an organic acid based on 1 L of an electrolyte. Then, 34 g of MSA (Methlysulfamic acid) was added as an additive to increase the electrolytic effect. Thereafter, a constant voltage of 40 A / dm 2 was added to the electrolyzer 2 filled with the electrolytic solution, thereby chromium was electrodeposited on the electrode. After the chromium is electrodeposited on the electrode, the electrolyte in the electrolytic chamber 12 is recovered, the positive electrode 6 and the negative electrode 4 are electrically connected, and a high voltage of 480 V is applied so that the temperature of the electrode is 400 ° C. or higher. Chromium carbide was prepared. The electrode made of chromium carbide was air cooled to 60 ° C. or lower, and then the electrolyte of the electrolyte storage tank 18 was introduced into the electrolyte chamber 12. Then, a reverse voltage of 20 V was applied to the electrolytic cell 2 to redissolve the chromium carbide with the electrolyte. At the same time, ultrasonic waves were generated in the electrolytic chamber 12, and magnetic stirring was performed together to prevent entanglement of the ultrafine chromium carbide powder. The ultrafine chromium carbide powder, which was suspended in the electrolyte, was transferred to a precipitation tank, and the ultrafine chromium carbide was precipitated and dried.
수득된 초미립자 탄화크롬 분말의 평균입도는 10nm 이하였으며, 투과전자현미경(도 4), X-선 회절 분석(도3), 습식 성분 분석을 통하여 볼 때, 탄화크롬의 순도는 99.999% 이상의 고순도이며 평균 입도는 10nm 이하였다. 생산량은 전해조내의 전해액의 양에 따라 달라질 수 있으나 그 양은 전극의 단위 면적당 평균 50g/cm2/hr 였다.The average particle size of the obtained ultrafine chromium carbide powder was 10 nm or less, and the purity of the chromium carbide was 99.999% or higher based on transmission electron microscope (FIG. 4), X-ray diffraction analysis (FIG. 3), and wet component analysis. The average particle size was 10 nm or less. The production amount may vary depending on the amount of electrolyte in the electrolyzer, but the amount was 50g / cm 2 / hr on average per unit area of the electrode.
<실험><Experiment>
정성분석Qualitative Analysis
실시예에 의하여 제조된 초미립자 탄화크롬 분말을 정성분석하기 위하여 X-선을 이용한 실험을 수행하였다.In order to qualitatively analyze the ultrafine chromium carbide powder prepared according to the example, an experiment using X-rays was performed.
먼저, 상기 실시예에 의하여 제조된 초미립자 탄화크롬 분말을 10-3torr의 진공에서 소결하여 입도를 높여 회절선을 얻었다. 이때, 상기 탄화크롬 분말은 탄소 분위기에서 400 ℃에서 2시간 열처리하면 고순도의 Cr23C6가 된다.First, the ultrafine chromium carbide powder prepared according to the above example was sintered in a vacuum of 10 −3 torr to increase the particle size to obtain a diffraction line. In this case, the chromium carbide powder is Cr 23 C 6 of high purity when heat-treated at 400 ℃ for 2 hours in a carbon atmosphere.
상기 실시예에 의하여 제조된 초미립자 탄화크롬 분말의 결정립 성장 전의 X-선 회절도(도2)와 결정립 성장 후의 X-선 회절도(도3)으로 나타냈으며, 도 4는 투과전자현미경으로 관찰한 초미립자 탄화크롬 분말을 나타낸다.The X-ray diffractogram (Fig. 2) and the X-ray diffractogram (G3) after grain growth of the ultrafine chromium carbide powder prepared according to the above example are shown, and Fig. 4 is observed by transmission electron microscopy. Ultrafine chromium carbide powder is shown.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the exemplary embodiments described above are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the appended claims and their equivalents, rather than the detailed description, are included in the scope of the present invention.
본 발명은 금속을 전해조에 분산시킨 후 상기 전해조에 전압을 가하여 금속을 전극에 전착시켜 금속입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조하고, 필요에 따라서 탄소원, 산소원, 질소원, 붕소원 또는 붕탄소원 분위기에서 상기 금속입자가 전착된 전극에 고전압을 가하여 열처리 공정을 수행함으로써 금속이온을 포함한 세라믹입자를 제조하며, 제조된 금속입자 또는 세라믹입자에 역전압을 가하여 전해액에 재용해시키고, 용해된 상기 금속입자 또는 세라믹입자로 이루어진 초미립자 분말에 초음파 및 전기적 교반을 통하여 상기 금속입자 또는 세라믹입자의 엉킴을 방지함으로써, 종래의 금속입자를 제조하는 방법과 비교해 볼 때, 균일한 고순도 및 고밀도의 금속입자 또는 세라믹 입자로 이루어진 초미립자 분말을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 10nm 이하의 입도를 갖는 초미립자 분말을 제조할 수 있다.The present invention is to disperse the metal in the electrolytic cell and to apply a voltage to the electrolytic cell to electrodeposit the metal to the electrode to produce ultra-fine particles made of metal particles, if necessary in the carbon source, oxygen source, nitrogen source, boron source or boron source atmosphere By performing a heat treatment process by applying a high voltage to the electrode where the metal particles are electrodeposited to produce a ceramic particle containing metal ions, by applying a reverse voltage to the prepared metal particles or ceramic particles, redissolved in the electrolyte solution, the dissolved metal particles or ceramics By preventing the entanglement of the metal particles or ceramic particles by ultrasonic and electrical stirring to the ultra-fine particles made of particles, compared to the conventional method for producing metal particles, it is made of metal particles or ceramic particles of uniform high purity and high density Not only can produce ultra fine powder, but also 10nm Ultrafine particle powders having a particle size of below can be produced.
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