KR100800505B1 - Fabricating apparatus for metal powder - Google Patents

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Abstract

An apparatus is provided to manufacture fine droplets of the molten metal by vibrating molten metal and manufacture an expected spherical fine metal powder by subjecting the droplets of the molten metal to a refinement process by gas atomization. In an apparatus for manufacturing fine metal powder, comprising a metal melting tank having an orifice formed on the bottom thereof, a vibration transmitting rod for transmitting vibration generated from a vibration generating mechanism to molten metal within the melting tank, a gas heating mechanism and a gas nozzle(120) for ejecting high pressure heated gas from a high pressure gas storage tank to droplets(101) of molten metal discharged from the melting furnace, and a metal powder spray tank(90) for receiving and cooling molten metal droplets sprayed and discharged through a droplet discharge port(70), the apparatus is characterized in that a rotary dispersing member(160) rotated by a motor(161) is installed at the downstream of the droplet discharge port to spray the droplets that has been sprayed and discharged from the droplet discharge port such that the finer droplets are sprayed by colliding the droplets with one another, thereby crushing the droplets into finer droplets, and the gas nozzle is disposed to spray the additionally crushed droplets by slantly ejecting the high pressure gas in the downward direction relative to the dropping direction of the molten metal droplets and colliding the molten metal droplets with one another oppositely to the rotation direction of the rotary dispersing member, thereby additionally crushing the molten metal droplets.

Description

금속분말 제조장치{Fabricating apparatus for metal powder}Fabricating apparatus for metal powder

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속분말 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 노즐 구조를 도시한 상세도이다.FIG. 2 is a detailed view illustrating the nozzle structure of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부단면도이다.Figure 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of a metal powder manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부단면도이다.Figure 4 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of a metal powder manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 분리부재 및 가스 노즐의 배치상태를 도시한 상부평면도이다.FIG. 5 is a top plan view illustrating an arrangement of the separating member and the gas nozzle of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부단면도이다.6 is a partial cross-sectional view schematically showing the configuration of a metal powder manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10:오실로스코프 11:트랜스포머10: Oscilloscope 11: Transformers

12:펑션 제너레이터 13:증폭기12: Function generator 13: Amplifier

14:열전대 20:분무가스 저장용기14: thermocouple 20: spray gas storage container

30:가스가열기구 40:금속용용기구30: gas heating device 40: metal device

50:피에조압전소자 51:진동 로드50: piezoelectric piezoelectric element 51: vibration rod

60: 오리피스 70:액적 배출구60: orifice 70: droplet outlet

71,72: 분리배출구 75: 분리부재71, 72: separation outlet 75: separation member

80:가스공급 튜브 90: 분말금속 분무탱크80: gas supply tube 90: powder metal spray tank

110: 냉각제 노즐 120: 가스 노즐110: coolant nozzle 120: gas nozzle

130: 불활성 가스원 140: 진공 펌프130: inert gas source 140: vacuum pump

150: 정전기 대전 링전극 151: 고압전원150: electrostatic charging ring electrode 151: high voltage power

160: 회전분산부재 161: 모터160: rotational dispersion member 161: motor

본 발명은 제조되는 금속분말의 미세화 정도가 향상된 금속 분말 제조장치에 대한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing metal powder with improved degree of miniaturization of metal powder to be produced.

종래 구상 금속 분말을 제조하는 분야에서 일반적으로 가스 분무법(atomization), 원심 분무법, 회전전극법 등이 사용되며, Ni, co, Cu, Au, Ag 등의 분말을 제조하였다. Conventionally, in the field of producing spherical metal powder, gas atomization, centrifugal atomization, rotary electrode, etc. are used, and powders such as Ni, co, Cu, Au, and Ag are prepared.

가스 분무법에서는 V형 가스 노즐 등에 의하여 100㎛ 정도의 금속 분말을 제조하고, 더욱 용탕의 분쇄 효율을 향상시키기 위하여 가스 노즐을 개량화하여 미세한 금속 분말의 제조가 가능하게 되었으나 평균 입경이 20㎛ 정도인 미세 구상 금속 분말을 제조할 수 있다. 원심 분무법에서는 용융금속의 흐름을 회전하는 원반 등으로 미세화하며, 회전 전극법에서는 고속으로 회전하는 전극에 비임 등을 조사 하여 용융시킴으로써 금속 액적을 발생시켜 구상 금속 분말을 제조한다.In the gas spraying method, a metal powder having a thickness of about 100 μm is produced by a V-type gas nozzle, and the gas nozzle is improved to improve the pulverization efficiency of the molten metal. Spherical metal powder can be prepared. In the centrifugal spraying method, the flow of molten metal is refined to a rotating disk or the like, and in the rotating electrode method, metal droplets are generated by irradiating and melting a beam or the like on an electrode rotating at high speed to produce spherical metal powder.

그러나, 최근에는 전자산업 분야에 사용되는 미세한 구상 금속분말이나, MIM(Metal Injection Molding)용 구상 금속분말 등의 20㎛ 이하 크기의 미세한 구상 금속분말에 대한 요구가 증대하여 왔다. 그러나 이러한 측면에서 종래 기술의 제조방법들은 평균 입경을 상기 요구 수준에 합치시키는 것이 곤란하였는 바, 이러한 종래 기술의 과제를 해소하기 위한 부단한 노력의 결과로서 본 발명이 이루어지게 된 것이다.However, in recent years, there has been an increasing demand for fine spherical metal powder having a size of 20 μm or less, such as fine spherical metal powder used in the electronics industry or spherical metal powder for metal injection molding (MIM). In this respect, however, it has been difficult for the prior art manufacturing methods to match the average particle size to the required level. As a result, the present invention has been made as a result of constant efforts to solve the problems of the prior art.

가스분무법과 관련하여 미합중국 특허 제6,805,726호의 분말제조방법과, 미합중국 특허 제7,093,463호의 거의 구형상의 입자들로 된 분말을 제조하는 방법과 장치가 개시되어 있으며, 나아가, 일본국 특개2001-64702호의 미세구형상 금속분말의 제조방법이 개시되어 있다.Regarding the gas spraying method, there is disclosed a method for manufacturing powder of US Pat. No. 6,805,726, and a method and apparatus for preparing a powder made of almost spherical particles of US Pat. No. 7,093,463. A method for producing a shaped metal powder is disclosed.

그러나, 이러한 발명들도 여전히 미세한 정도가 낮거나 생산성이 떨어지는 문제가 있다.However, these inventions still have a problem of low fineness or low productivity.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 용융금속을 진동시킴으로써 미세한 용융금속의 액적을 제조하며 그 액적을 가스 분사에 의하여 미세화하는 방식으로 소기의 미세 구상 금속분말을 제조하는 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above-described state of the art, and an apparatus for producing a desired fine spherical metal powder in a manner of producing droplets of fine molten metal by vibrating the molten metal and miniaturizing the droplets by gas injection. To provide for that purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속분말 제조장치는, 용융금속을 낙하배출하기 위한 오리피스가 하부에 형성된 금속 용해조와, 진동발생기구로부터 발생한 진동을 용해조 내부의 용융금속에 전달하여 배출되는 용융금속을 액적으로 형성하기 위한 진동 전달로드와, 용해조로부터 배출되는 용융금속의 액적을 더욱 파쇄시켜 분무시키도록 고압가스 저장조로부터 용융금속 액적에 가열된 고압 가스를 고압으로 분출시키는 가스가열기구 및 가스 노즐와, 고압가스에 의하여 미세화되어 액적 배출구를 통해 분무배출되는 용융 금속 액적을 수용하여 냉각하는 금속분말 분무탱크를 구비하여 이루어지는 미세한 금속분말을 제조하기 위한 장치에 있어서, 상기 액적 배출구로부터 분무배출되는 액적이 충돌되어 더욱 미세하게 파쇄시켜 분무시키도록 모터에 의해 회전하는 회전분산부재가 그 액적 배출구의 하류에 설치되며, 상기 가스 노즐은, 상기 용융금속의 액적이 낙하하는 방향에 대해 하향으로 경사지게 고압가스를 분출시키고 상기 회전분산부재의 회전방향에 대향하여 충돌이 이루어짐으로써 용융금속의 액적을 더욱 파쇄시켜 분무시키도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, a metal dissolution tank having an orifice for dropping discharged molten metal in the lower portion, and the vibration generated from the vibration generating mechanism to the molten metal inside the dissolution tank And a vibrating transmission rod for forming molten metal discharged into the liquid droplets, and a gas for ejecting the high pressure gas heated to the molten metal liquid droplets from the high pressure gas reservoir at a high pressure so that the droplets of the molten metal discharged from the melting tank are further broken and sprayed. An apparatus for producing a fine metal powder comprising a hot air balloon and a gas nozzle, and a metal powder spray tank that receives and cools molten metal droplets that are refined by a high pressure gas and sprayed through a droplet outlet, and sprayed from the droplet outlet. The discharged droplets collide with each other A rotary dispersing member rotated by a motor so as to be chained and sprayed is provided downstream of the droplet outlet, and the gas nozzle ejects the high pressure gas inclined downward with respect to the direction in which the droplet of the molten metal falls. Collision is made to face the direction of rotation of the member so that the droplets of the molten metal is further broken and sprayed.

이 경우, 상기 가스 노즐이 상류로부터 하류측으로 액적을 낙하시키면서 회전분산부재에 충돌시켜 방사상 외측으로 분무시키도록 원주방향으로 등분하여 경사지게 배치되는 다수의 가스 노즐로 구성될 수 있다. 또, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속분말 제조장치는, 분무배출되는 액적들이 정전하로 대전되어 서로 응집됨이 없이 반발하도록 정전기 대전수단이 액적 배출구에 인접하여 설치되는 것이 가능하며, 상기 액적 배출구가, 각각 좌우 또는 상하로 분리되어 액적이 분무배출되도록 분리부재로 구분되는 분리배출구로 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the gas nozzle may be composed of a plurality of gas nozzles arranged in an inclined circumferential direction to be sprayed radially outward by colliding with the rotary dispersion member while dropping the droplet from the upstream to the downstream side. In addition, the metal powder manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, the electrostatic charging means may be installed adjacent to the droplet outlet so that the spray discharged discharged to the electrostatic charge without being agglomerated with each other, the droplet outlet A, it is preferably composed of a separation outlet divided into a separation member so that the liquid droplets are separated into left and right or up and down respectively.

도 1은 본 발명에 따른 금속분말 제조장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명 장치의 용융금속 액적을 분출시키는 노즐 구멍의 단면 구조를 도시하는 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a metal powder production apparatus according to the present invention, Figure 2 is a view showing a cross-sectional structure of the nozzle hole for ejecting molten metal droplets of the device of the present invention.

본 발명의 주요 특징은, 용융금속을 진동시키는 것에 의하여 미세한 액적을 제조하고, 이 액적을 가스 분류에 의하여 더욱 미세한 구조로 한 것으로서, 본 발명에 의하면 평균 입경이 20㎛ 이하일 뿐만 아니라, 생산성 내지 수율이 향상된 미세한 구상 금속 분말을 제조할 수 있다.The main feature of the present invention is that fine droplets are produced by vibrating molten metal, and the droplets have a finer structure by gas fractionation. According to the present invention, not only the average particle diameter is 20 µm or less, but also the productivity to yield This improved fine spherical metal powder can be produced.

본 발명에서는 금속을 용융하기 위하여 예컨대, 용기를 사용한다. 이 용기는 저융점 금속이면 스테인레스 합금으로 대응가능하지만, 융점이 높은 금속의 경우 내화물을 사용한 도가니로(crucible)가 필요하며, 내화물과의 활성이 높은 크롬 등의 금속이면 수냉 구리 등의 저온(cold) 도가니로가 필요하다. 용해수단으로서는 저융점 금속이면 히터 등이 가능하며, 융점이 높은 금속이면 고주파 가열 및 유도 가열 등이 필요하다. 금속의 용해는 금속의 산화를 방지하기 위하여 진공 중에서 혹은 질소 및 아르곤 등의 불활성 가스 중에서 수행할 수 있다. 용기의 바닥에는 액적을 형성하는 오리피스가 설치되며, 그 숫자는 하나로 충분하지만, 보다 생산성을 높이기 위하여 복수의 오리피스를 사용하여도 좋다.In the present invention, for example, a container is used to melt the metal. This container can be made of stainless alloy if it is a low melting point metal. However, crucibles using refractory materials are required for metals with high melting point. If a metal such as chromium is highly active with refractory materials, cold containers such as water-cooled copper are used. ) I need a crucible. As the melting means, a heater or the like can be used as long as it is a low melting point metal, and high frequency heating and induction heating are required as long as the metal has a high melting point. Dissolution of the metal can be carried out in a vacuum or in an inert gas such as nitrogen and argon to prevent oxidation of the metal. An orifice for forming a droplet is provided at the bottom of the container, and the number is sufficient as one, but a plurality of orifices may be used to increase productivity.

용융금속은 표면장력을 가지고 있으며 직경이 작은 오리피스를 통해서는 자유롭게 낙하하지 못하므로, 용융금속을 불활성 가스 등에 의하여 가압하며 회수 상자와의 압력 차이를 형성하여 낙하시키는 것이 바람직하다.Since the molten metal has surface tension and cannot fall freely through the small orifice, it is preferable to press the molten metal with an inert gas or the like to form a pressure difference with the recovery box and drop it.

또한, 용융금속을 진동시키는 방법으로서는 피에조 압전소자에 로드를 결합 하고 그 로드로서 용융금속을 진동시키는 방법이 예로 들 수 있으며, 피에조 압전소자를 사용하는 경우 예컨대, 펑션(function) 제너레이타, 트랜스포머, 앰프 및 오실로스코프로 구성되는 진동발생기구에 의하여 진동을 발생시킬 수 있다. 또한, 기타 용융금속을 진동시키는 수단으로서 전기 진동자, 펄스상 가스 흐름, 초음파 및 펄스 자장 등에 의하여 발생시키는 것도 가능하다.  In addition, a method of vibrating the molten metal may include a method of coupling a rod to a piezoelectric piezoelectric element and vibrating the molten metal as the rod. In the case of using a piezoelectric piezoelectric element, for example, a function generator, a transformer, etc. Vibration may be generated by a vibration generating mechanism consisting of an amplifier and an oscilloscope. In addition, as a means for vibrating other molten metal, it is also possible to generate by an electric vibrator, a pulsed gas flow, an ultrasonic wave and a pulsed magnetic field.

용융금속을 진동시키는 것에 의하여 오리피스를 통과한 용융금속 흐름은 진동에 의한 효과와 그 표면장력에 의한 효과에 기인하여 액적으로 단속화되며 액적 흐름으로 변화된다. 발생된 액적 흐름은 가스 분류에 의하여 더욱 미세화된다. 이로써 더욱 미소한 액적으로 되며 그 표면장력에 의하여 미세한 구상으로 되고 응고시키는 것에 의하여 미세구상 분말이 제조된다. By virtue of vibrating the molten metal, the molten metal flow through the orifice is interrupted into the droplet and changed into the droplet flow due to the effect of vibration and its surface tension. The generated droplet flow is further refined by gas fractionation. As a result, finer droplets are formed into fine spherical powders by the surface tension, and the fine spherical powder is produced by solidifying.

가스 분류는 예컨대 플리폴 형태의 가스 노즐 혹은 콤파이드 형태의 가스 노즐을 사용하며 액적 흐름의 낙하 방향에 대해 10°내지 35°의 분무 각도로 충돌시킬 수 있다. 또한, 낙하 방향에 대해 45°내지 90°각도에서 액적 흐름의 측면 방향으로부터 충돌시킬 수 있다. 또한, 측면 방향으로부터의 방식이 미세화 힘이 강력하게 작용하므로 바람직하게 된다. 또한, 응고한 미세금속 분말은 회수 상자 등에 의하여 회수할 수 있다. 회수 상자는 미세금속분말의 산화 방지를 위하여 질소 혹은 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 중에 설치하는 것이 바람직하다.Gas fractionation uses, for example, a gas nozzle in the form of a plepole or a gas nozzle in the form of a compound and can impinge at a spray angle of 10 ° to 35 ° relative to the drop direction of the droplet flow. It is also possible to impinge from the lateral direction of the droplet flow at an angle of 45 ° to 90 ° with respect to the dropping direction. In addition, the system from the lateral direction is preferable because the micronization force acts strongly. In addition, the solidified fine metal powder can be recovered by a recovery box or the like. The recovery box is preferably installed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon to prevent oxidation of the fine metal powder.

미세금속 분말의 입경 분포는 용융금속의 점성, 액적의 크기 및 분무 가스 압력, 분무 가스 유량에 의하여 결정되며, 특히, 액적의 크기에 크게 좌우된다. 그래서 오리피스 직경은 1㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한 오리피스 직경이 너무 작 은 경우에는 용융금속의 낙하가 저해되므로 0.01㎜ 이상인 것이 바람직하다. 미세 액적을 오리피스로부터 낙하시키기 위해서는 0.05 - 0.5 ㎜인 것이 바람직하며, 0.07 - 0.3㎜인 것이 가장 바람직하다.The particle size distribution of the fine metal powder is determined by the viscosity of the molten metal, the droplet size and the spray gas pressure, and the spray gas flow rate, and in particular, depends greatly on the size of the droplet. Therefore, the orifice diameter is preferably 1 mm or less. In addition, when the orifice diameter is too small, the fall of the molten metal is inhibited, so it is preferably 0.01 mm or more. In order to drop the fine droplets from the orifice, the thickness is preferably 0.05-0.5 mm, most preferably 0.07-0.3 mm.

도면과 관련하여 본 발명의 미세한 금속분말 제조장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to the drawings will be described a fine metal powder manufacturing apparatus of the present invention.

본 발명의 금속 분말 제조장치는, 도 1의 도시와 같이, 용융금속의 액적 제조장치(A)와 액적을 분무하는 고압가스를 저장하는 가스 저장조(20), 고압 가스를 용융금속의 액적으로 공급하는 가스 공급관(80), 그 말단부에 장착된 가스 노즐(120), 분무탱크에 장착된 냉각제 노즐(110), 및 금속 분말 분무탱크(90)를 구비하여 이루어진다. 가스 저장용기(20)의 고압가스는 가열 기구(30)를 거치면서 가열되며, 용융금속 용해조(40) 내부 및 금속 분말 분무탱크(90)는 진공 펌프(13)에 의하여 내부를 배기할 수 있으며, 불활성 가스공급원(130)으로부터 불활성가스로 채울 수 있다.As shown in FIG. 1, the metal powder manufacturing apparatus of the present invention supplies a droplet manufacturing apparatus A of molten metal, a gas storage tank 20 for storing a high pressure gas for spraying droplets, and a high pressure gas as a molten metal droplet. And a gas supply pipe 80, a gas nozzle 120 mounted at an end thereof, a coolant nozzle 110 mounted at a spray tank, and a metal powder spray tank 90. The high pressure gas of the gas storage container 20 is heated while passing through the heating mechanism 30, the inside of the molten metal dissolution tank 40 and the metal powder spray tank 90 may exhaust the inside by the vacuum pump (13) Inert gas may be filled from the inert gas supply source 130.

용융금속을 진동시키기 위한 진동발생장치는 피에조 압전소자(50) 및 이에 소정 주파수의 사인파를 발생시키는 펑션 제너레이타(12)와, 이를 관찰하기 위한 오실로스코프(10), 사인파를 증폭하는 증폭기(13), 트랜스포머(11)를 구비한다. 피에조 압전소자(50)의 하부에는 로드(51)가 장착되며, 이로써 진동을 용융금속에 전달할 수 있다. 이 진동에 의하여 용기(40) 내부에 있는 용융금속(100)은 용기(40) 하부의 오리피스(60)를 통하여 분출되면서 파단(break-up)되어 액적(101)으로 된다. 액적(101)은 고압 가스노즐(120)을 통하여 유출하는 가스 분류에 의하여 더욱 미세하게 분쇄되면서 배출구(70)를 통하여 분출되어 미세한 구상 금속분말(102)을 얻을 수 있다.The vibration generator for vibrating molten metal includes a piezoelectric piezoelectric element 50 and a function generator 12 for generating a sine wave of a predetermined frequency, an oscilloscope 10 for observing this, and an amplifier 13 for amplifying a sine wave. ) And a transformer 11. The lower portion of the piezoelectric piezoelectric element 50 is mounted with a rod 51, thereby transmitting vibration to the molten metal. Due to this vibration, the molten metal 100 inside the container 40 is blown through the orifice 60 in the lower part of the container 40 to break-up into droplets 101. The droplet 101 may be finely crushed by the gas fraction flowing out through the high pressure gas nozzle 120 to be ejected through the outlet 70 to obtain a fine spherical metal powder 102.

펑션 제너레이터(12), 트랜스포머(11), 및 증폭기(13)에 의하여 피에조는 대략 300V에서 1 ~ 100 ㎑의 진동을 발생시킬 수 있다. 이 전압에 의하여 미소거리 진동을 발생시킬 수 있다. 이 미소거리 진동은 로드(51)에 의하여 용융금속(100)에 전달된다. 피에조 압전소자(50)는 큐리점 이하에서 사용할 필요가 있으며, 로드의 길이에 의해 용융금속으로부터 발생하는 열을 저감시켜 피에조 압전소자를 사용할 수 있도록 하고 있다. 용융금속의 융점이 높은 경우에는 단열재 등에 의하여 열을 차단할 수 있다.The function generator 12, transformer 11, and amplifier 13 allow the piezo to generate vibrations of 1 to 100 Hz at approximately 300V. This voltage can generate minute distance vibration. This small distance vibration is transmitted to the molten metal 100 by the rod 51. The piezoelectric piezoelectric element 50 needs to be used below the Curie point, and the piezoelectric piezoelectric element can be used by reducing the heat generated from the molten metal by the length of the rod. When the melting point of the molten metal is high, heat may be blocked by a heat insulator or the like.

액적진동장치의 용기의 재질은 저융점의 금속 구상분말을 제조하는 경우, 스테인레스강을 사용할 수 있지만, 높은 융점을 가지는 금속의 구상분말을 제조하는 경우에는 알루미나, 실리카 등의 내화물 및 흑연을 사용하는 것이 좋다. 로드의 재질도 용기와 같다. 오리피스(60)에는 사파이아, 루비 등을 가공하여 중심에 원형의 구멍을 경사지게 형성한 것을 사용함이 좋다. 구멍의 크기는 액적의 크기에 영향을 미치므로 그 크기는 대략 1㎜ 이하인 것이 바람직하다. The material of the vessel of the liquid drop vibrator may be made of stainless steel when producing a metal melting powder having a low melting point. However, refractory materials such as alumina and silica and graphite may be used when manufacturing a metal melting powder having a high melting point. It is good. The rod is made of the same material as the container. Orifice 60 is preferably used to process the sapphire, ruby and the like to form a circular hole in the center inclined. Since the size of the hole affects the size of the droplets, the size is preferably about 1 mm or less.

액적발생장치의 용기(40) 주위에는 금속을 용해하기 위하여 가열장치가 장착될 수 있는 데, 저융점 금속의 경우에는 가열 히터로서 좋지만, 높은 융점을 가지는 금속의 경우에는 유도가열장치 및 고주파가열장치 등이 필요하다. 용융금속의 온도는 열전대(14)로 확인하며, 가열장치에 공급되는 전원의 조정이 필요하다. 또한, 액적발생장치 내부의 압력 및 가스분무 탱크 내부의 압력은 압력측정기에 의하 여 통상 액적발생장치 내부 압력이 높도록 설정되는 조정시스템을 설치할 필요가 있다.또한, 각각으로의 가스 공급은 밸브에 의하여 공급량을 설정할 수 있다. 실제로는 액적발생장치와 가스분무탱크 내부에서의 압력차이는 0.1Mpa 정도로서 설정함이 바람직하다. 또한, 가스 분무 중에 탱크 내부의 압력이 높아지도록 고려되지만, 이는 압력에 의하여 개폐되는 가스배출밸브를 설치하는 것에 의하여 대응할 수 있다.A heating device may be installed around the vessel 40 of the droplet generating device to dissolve the metal. In the case of a low melting metal, the heating device may be used as a heating heater, but in the case of a metal having a high melting point, an induction heating device and a high frequency heating device may be used. Etc. are required. The temperature of the molten metal is confirmed by the thermocouple 14, it is necessary to adjust the power supplied to the heating device. In addition, it is necessary to install an adjustment system in which the pressure inside the droplet generator and the pressure inside the gas spray tank are set so that the pressure inside the droplet generator is usually high by a pressure measuring instrument. The supply amount can be set by this. In practice, the pressure difference between the droplet generator and the gas spray tank is preferably set at about 0.1 Mpa. In addition, although the pressure inside the tank is considered to be high during gas spraying, this can be countered by installing a gas discharge valve that is opened and closed by pressure.

작업을 수행할 경우에는 금속 소재를 액적발생장치 내부의 용기(40)에 장입하고, 피에조 압전소자(50)에 장착한 로드(51)를 오리피스(60)의 바로 위가 되도록 조정하여 장착한다. 이 후에, 진공 펌프(140)에 의하여 탱크(90) 내부를 배기한 후에 용기(40) 내부를 배기한다. 고진공으로 된 것을 확인한 후에 가열장치로 금속소재를 가열하여 용융상태로 한다. 용융 상태를 확인한 후에, 용기(40)에 Ar 혹은 N2 등의 불활성가스를 봉입하고 그 후에 탱크(90)에도 동일하게 불활성가스를 봉입한다. 이 후에 가열장치의 전원을 증가하여 용융금속의 온도를 상승시켜 용융금속의 점도를 낮추어 오리피스를 통해 용이하게 용융금속이 낙하하도록 한다. 용융금속의 온도는 융점 보다 100 ∼ 200℃ 정도 상승시키는 것이 바람직하다(이는 열전대로 확인한다).When performing the operation, the metal material is charged into the container 40 inside the droplet generator, and the rod 51 mounted on the piezoelectric piezoelectric element 50 is adjusted and mounted so as to be directly above the orifice 60. Thereafter, after evacuating the inside of the tank 90 by the vacuum pump 140, the inside of the container 40 is exhausted. After confirming the high vacuum, the metal material is heated to a molten state with a heating device. After confirming the molten state, an inert gas such as Ar or N 2 is sealed in the container 40, and then the inert gas is similarly sealed in the tank 90. After that, the power of the heating apparatus is increased to increase the temperature of the molten metal to lower the viscosity of the molten metal so that the molten metal easily falls through the orifice. It is preferable to raise the temperature of a molten metal about 100-200 degreeC from melting | fusing point (this confirms with a thermocouple).

이후에 용기(40) 내에 더욱 불활성가스를 봉입하고 탱크 내부 압력 보다 약 0.1Mpa 상승시켜 그 압력 차에 의하여 용융금속을 오리피스로부터 낙하시키고, 용융금속 흐름을 발생시킨다. 용융금속의 흐름이 발생한 직후에 펑션 제너레이터(12), 증폭기(13), 트랜스포머(11) 및 오실로스코프(10)에 의하여 피에조 압전소 자에 진동을 발생시키며, 그 진동을 로드에 전달하여 용융금속을 진동시켜 오리피스로부터 낙하하는 용융금속 흐름을 파단시킴으로써 액적 흐름을 형성한다.Thereafter, the inert gas is further enclosed in the vessel 40 and raised about 0.1 Mpa above the pressure in the tank to cause the molten metal to fall from the orifice by the pressure difference, thereby generating a molten metal flow. Immediately after the flow of the molten metal occurs, the function generator 12, the amplifier 13, the transformer 11, and the oscilloscope 10 generate vibrations in the piezoelectric piezoelectric element, and transmit the vibration to the rod to transfer the molten metal. The droplet flow is formed by vibrating to break the molten metal flow falling from the orifice.

이와 같이 하여 형성된 액적(101)은, 고압가스 저장조(20)로부터 공급되어 가스노즐(120)을 통해 분출하는 가스 분류에 의하여 더욱 미세화되어, 더욱 미세한 구상 액적으로 되고 응고 후에 미세한 구상 금속 분말(102)을 제조하게 된다. 고압가스에 의한 가스 압력은 높은 쪽이 좋지만 미세화 효율이 좋은 측면 방향으로부터의 가스 분무는 1MPa 정도의 압력으로 미세하게 분무가능하다. 경사 방향으로부터 분무하는 경우에는 미세화 효율이 낮으므로 1 ~ 3 MPa 가 필요하다. 가스 분류는 마하 1.3 이상이면 충분히 분무가능하다. 미세한 구상금속분말(102)은 가스 분류에 의하여 먼 측으로 비산하여 회수용기(95)로 모여진다.The droplet 101 thus formed is further refined by the gas fractionation supplied from the high pressure gas storage tank 20 and ejected through the gas nozzle 120 to form finer spherical droplets and to form fine spherical metal powder 102 after solidification. ) Will be manufactured. The higher the gas pressure by the high-pressure gas, the better, but the gas spray from the lateral direction having good micronization efficiency can be finely sprayed at a pressure of about 1 MPa. In the case of spraying from the inclined direction, 1 to 3 MPa is required because the micronization efficiency is low. Gas fractionation is sufficiently atomizable if Mach 1.3 or greater. The fine spherical metal powder 102 is scattered to the far side by gas fractionation and collected in the recovery container 95.

또한, 본 발명에서 상기 배출구(70)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 분리부재(75)에 의해 좌우로 분리된 두개의 분리배출구(71,72)로 구성함으로써 각 분리배출구(71,72)를 통해 배출되는 각도를 서로 달리 할 수 있어 분무후 충돌되어 응집되는 것을 방지시킬 수 있으며, 각 분리배출구(71,72)를 통과하는 유량이 절반으로 줄어듬으로써 분리배출구(71,72)를 하류로 갈수록 확대시켜 더욱 유속을 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 분리배출구(71,72)로부터 더욱 미세하게 액적들을 분무시킬 수 있게 된다. 각 분리배출구(71,72)의 내부에도 더욱 와류의 정도를 증대시키도록 내지 와류발생구조로 하거나, 와류판을 부착시킬 수 있다.In addition, in the present invention, the outlet 70 is composed of two separate outlets 71 and 72 separated from the left and right by the separating member 75 as shown in FIGS. 1 and 2. 72) the angles discharged through each other can be prevented from colliding and agglomerated after spraying, and the flow rate passing through each of the outlets 71 and 72 is reduced by half to separate the outlets 71 and 72. The flow rate can be increased further downstream to increase the flow rate, and thus, droplets can be more finely sprayed from the separation outlets 71 and 72. The inside of each of the discharging outlets 71 and 72 can further have a vortex generating structure or a vortex plate can be attached to further increase the degree of vortex.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 금속분말 제조장치는, 고압전원(151)으로부터 고압의 직류전압이 인가되는 정전기 대전수단으로서 정전기 대전 링전극(150)이 액적 배출구(70)에 인접하여 설치될 수 있다. 이와 같은 정전기 대전 링전극(150)에 의해 상기 분무배출되는 액적들이 정전하로 대전되게 되어 분무되는 동안 반발력이 작용하게 되므로, 서로 응집되는 것을 방지할 수 있어 미세화 및 그 수율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the metal powder manufacturing apparatus according to the present invention, as shown in Figure 3, the electrostatic charging ring electrode 150 is applied to the droplet discharge port 70 as an electrostatic charging means is applied a high-voltage DC voltage from the high-voltage power supply 151 Can be installed adjacently. The droplets discharged by the electrostatic charging ring electrode 150 are charged to the electrostatic charge, so that the repulsive force acts during the spraying, so that they can be prevented from agglomerating with each other, thereby miniaturizing and improving the yield.

또, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속분말 제조장치는, 액적 배출구(70)로부터 분무배출되는 액적이 충돌되어 더욱 미세하게 파쇄시켜 분무시키도록 모터(161)에 의해 회전하는 회전분산부재(160)가 그 액적 배출구(70)의 하류에 설치된다. 이 경우, 가스 노즐(120)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상류로부터 하류측으로 액적을 낙하시키면서 회전분산부재(160)에 충돌시켜 방사상 외측으로 분무시키도록 원주방향으로 등분하여 경사지게 배치되는 다수의 가스 노즐(120)로 구성될 수 있으며, 나아가, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 용융금속의 액적이 낙하하는 방향에 대해 하향으로 경사지게 고압가스를 분출시키며 상기 회전분산부재(160)의 회전방향에 대향하여 충돌이 이루어짐으로써 용융금속의 액적을 더욱 파쇄시켜 분무시키도록 가스 노즐(120)이 배치되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in Figure 4 and 6, the metal powder manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, the droplets are sprayed and discharged from the droplet outlet 70 collides finer to finely spray and spray A rotary dispersion member 160 rotated by 161 is provided downstream of the droplet outlet 70. In this case, as shown in FIGS. 4 and 5, the gas nozzles 120 are disposed to be inclined in an circumferential direction so as to impinge on the radial dispersion member 160 and spray radially outward while dropping the droplets from the upstream to the downstream side. 6 may be configured as a plurality of gas nozzles 120. Further, as shown in FIG. 6, the high pressure gas is inclined downward with respect to the direction in which the molten metal droplet falls, and the rotary dispersion member 160 is It is preferable that the gas nozzle 120 is disposed so that the droplets of the molten metal are further broken and sprayed by colliding against the direction of rotation.

이와 같이 회전분산부재(160)를 이용함으로써 가스 노즐(120)로부터의 고압가스에 의해 미세하게 파쇄된 후, 더욱 미세하게 파쇄시키는 것이 가능할 뿐만 아니라, 동일한 액적을 형성시키기 위해서는 분출되는 가스의 압력을 저감시킬 수 있고 가스분무 탱크 내부의 압력과 액적발생장치 내부의 압력을 낮출 수 있어 이에 따른 다양한 장점이 제공될 수 있게 된다.By using the rotary dispersing member 160 as described above, it is possible not only to be finely crushed by the high pressure gas from the gas nozzle 120, but also to be finely crushed, and in order to form the same droplet, the pressure of the ejected gas is increased. The pressure inside the gas spray tank and the pressure inside the droplet generator can be reduced, thereby providing various advantages.

미설명 부호 "170"은, 액적이 고압 가스와 반응한 후에 미세한 구상 금속 분말은 냉각 용액 또는 가스 또는 물에 의한 냉각 지역을 통과해서 형성되고, 초미립자 파편들을 분리하기 위해 설치되는 원심 분리기로서 본원발명에서도 채용될 수 있다.Reference numeral 170 denotes a centrifugal separator in which fine spherical metal powder is formed through a cooling zone by a cooling solution or a gas or water after the droplets react with the high pressure gas, and is installed to separate the ultrafine particles. Can also be employed.

본 발명에 의하면, 평균 입경이 20㎛ 이하인 미세한 구상금속분말의 제조를 안정적으로 저가로 수행할 수 있으며, MIM용 금속분말 및 전자제품용 금속분말 등의 실용화에 있어서 우수한 기술을 현실적으로 제공할 수 있으며, 종래에 비해 더욱 미세화시키거나, 수율을 향상시킬 수 있으며, 나아가, 사용압력을 낮춤으로써 다대한 효과를 창출할 수 있게 된다.According to the present invention, the production of fine spherical metal powder having an average particle diameter of 20 μm or less can be stably performed at low cost, and it is possible to realistically provide excellent technology in practical use of metal powder for MIM and metal powder for electronic products. As compared with the related art, it is possible to further refine the yield or to improve the yield, and further, to create a great effect by lowering the working pressure.

Claims (5)

용융금속을 낙하배출하기 위한 오리피스(60)가 하부에 형성된 금속 용해조(40)와, 진동발생기구로부터 발생한 진동을 용해조 내부의 용융금속에 전달하여 배출되는 용융금속을 액적으로 형성하기 위한 진동 전달로드(51)와, 용해조로부터 배출되는 용융금속의 액적을 더욱 파쇄시켜 분무시키도록 고압가스 저장조(20)로부터 용융금속 액적에 가열된 고압 가스를 고압으로 분출시키는 가스가열기구(30) 및 가스 노즐(120)와, 고압가스에 의하여 미세화되어 액적 배출구(70)를 통해 분무배출되는 용융 금속 액적을 수용하여 냉각시키는 금속분말 분무탱크(90)를 구비하여 이루어지는 미세한 금속분말을 제조하기 위한 장치에 있어서,Vibration transfer rod for forming droplets of molten metal discharged by transferring the vibrations generated from the vibration generating mechanism to the molten metal 40 formed in the lower portion of the orifice 60 for the discharge discharged molten metal to the molten metal inside the melting tank (51), a gas heater (30) and a gas nozzle (10) for ejecting the high pressure gas heated to the molten metal droplets from the high pressure gas storage tank (20) at high pressure so as to further break and spray the droplets of the molten metal discharged from the dissolution tank ( In the apparatus for producing a fine metal powder comprising a 120 and a metal powder spray tank (90) for receiving and cooling the molten metal droplet which is refined by the high pressure gas and sprayed through the droplet outlet (70), 상기 액적 배출구(70)로부터 분무배출되는 액적이 충돌되어 더욱 미세하게 파쇄시켜 분무시키도록 모터(161)에 의해 회전하는 회전분산부재(160)가 그 액적 배출구(70)의 하류에 설치되며, 상기 가스 노즐(120)은, 상기 용융금속의 액적이 낙하하는 방향에 대해 하향으로 경사지게 고압 가스를 분출시키고 상기 회전분산부재(160)의 회전방향에 대향하여 충돌이 이루어짐으로써 용융금속의 액적을 더욱 파쇄시켜 분무시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 금속분말 제조장치.The rotary dispersion member 160 rotated by the motor 161 is installed downstream of the droplet outlet 70 so that the droplets sprayed and discharged from the droplet outlet 70 collide with each other to be more finely crushed and sprayed. The gas nozzle 120 ejects the high pressure gas inclined downward with respect to the direction in which the droplet of the molten metal falls, and collides against the rotation direction of the rotary dispersing member 160 to further fracture the droplet of the molten metal. Metal powder manufacturing apparatus, characterized in that arranged to spray. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 노즐(120)이 상류로부터 하류측으로 액적을 낙하시키면서 회전분산부재(160)에 충돌시켜 방사상 외측으로 분무시키도록 원주방향으로 등분하여 경사지게 배치되는 다수의 가스 노즐(120)로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 제조장치.The gas nozzles 120 of claim 1, wherein the gas nozzles 120 are disposed to be inclined in an circumferential direction and inclined so as to collide with the rotational dispersion member 160 and spray radially outward while dropping the droplets from the upstream to the downstream side. Metal powder manufacturing apparatus, characterized in that consisting of). 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 분무배출되는 액적들이 정전하로 대전되어 서로 응집됨이 없이 반발하도록 정전기 대전수단이 액적 배출구(70)에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 금속분말 제조장치.The metal powder manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the electrostatic charging means is installed adjacent to the droplet discharge port (70) so that the sprayed and discharged droplets are charged with the electrostatic charge and do not aggregate with each other. 제 4 항에 있어서, 상기 액적 배출구(70)가, 각각 좌우 또는 상하로 분리되어 액적이 분무배출되도록 분리부재(75)로 구분되는 분리배출구(71,72)로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 제조장치.5. The metal powder according to claim 4, wherein the droplet outlet (70) is composed of separation outlets (71, 72) separated by a separation member (75) to separate the left and right or up and down, respectively, and spray discharge the droplets. Manufacturing equipment.
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