KR101334156B1 - Fabrication method of amorphous alloy powder using gas atomization - Google Patents

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    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material

Abstract

본 발명은 가스분사법을 이용한 비정질 합금 분말의 제조방법에 관한 것으로 상세하게는, 알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); 및 상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a method for producing an amorphous alloy powder using a gas injection method, specifically, aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si) , A raw material ingot comprising two or more metals selected from the group consisting of titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), lanthanum (La) and yttrium (Y) Melting in a crucible to form a melt (step 1); Tapping the molten metal formed in step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ° C. (step 2); Forming a droplet by spraying the molten metal melted in step 2 at a supersonic speed through a jet nozzle using a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas; And cooling the droplets formed in step 3 to prepare a powder (step 4), thereby providing an amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm through gas injection.

Description

가스분사법을 이용한 비정질 합금 분말의 제조방법{Fabrication method of amorphous alloy powder using gas atomization}Fabrication method of amorphous alloy powder using gas atomization

본 발명은 가스분사법을 이용한 비정질 합금 분말의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 가스분사법을 통해 0.1 내지 50 μm 크기인 구형의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing an amorphous alloy powder using a gas injection method, and more particularly to a manufacturing method for producing a spherical amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm through a gas injection method.

금속 입자를 바인더 수지 조성물에 분산시켜 이루어지는 도전성 페이스트는 가열에 의해 경화되어 도전성 피막을 형성시킬 수 있어, 인쇄 회로 기판 상의 도전성 회로 형성, 저항기나 콘덴서 등의 각종 전자 부품 및 각종 디스플레이 소자의 전극 형성, 전자파 실드용 도전성 피막 형성, 고온 처리가 불가능한 비정질 실리콘 반도체를 이용한 태양전지 등의 박막 태양전지 전극 형성, 적층 세라믹 콘덴서, 적층 세라믹 인덕터, 적층 세라믹 액추에이터 등의 칩 형 세라믹 전자 부품의 외부 전극 형성 등에 사용되고 있다.
The conductive paste formed by dispersing the metal particles in the binder resin composition can be cured by heating to form a conductive coating, forming conductive circuits on a printed circuit board, forming various electronic components such as resistors and capacitors, and forming electrodes of various display elements, It is used for forming conductive film for electromagnetic shielding, forming thin film solar cell electrode such as solar cell using amorphous silicon semiconductor which cannot be processed at high temperature, forming external electrode of chip type ceramic electronic component such as multilayer ceramic capacitor, multilayer ceramic inductor, multilayer ceramic actuator, etc. have.

따라서, 상기와 같이 다양한 전자소자의 전극이나 회로를 고밀도, 고정밀도, 고신뢰성으로 형성할 수 있는 도전성 페이스트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2010-0069408호에서는 유기 바인더 5 내지 30 중량%, 광 중합성 모노머 3 내지 20 중량%, 유리 프릿(glass frit) 2 내지 10 중량%, 용매 5 내지 30 중량%, 구형 은 분말 40 내지 80 중량% 및 은이 코팅된 판상형 니켈 분말 1 내지 20 중량%을 포함하는 도전성 전극 페이스트가 개시된 바 있고,Accordingly, research into conductive pastes capable of forming electrodes or circuits of various electronic devices with high density, high precision, and high reliability as described above has been actively conducted. In Korea Patent Publication No. 10-2010-0069408, the organic binder 5 To 30% by weight, photopolymerizable monomer 3 to 20% by weight, glass frit 2 to 10% by weight, solvent 5 to 30% by weight, spherical silver powder 40 to 80% by weight and silver-coated plate-shaped nickel powder 1 It has been disclosed that the conductive electrode paste containing 20 to 20% by weight,

대한민국 공개특허 제10-2011-0069593호에서는 도전성 물질, 유리 프릿, 유기 비히클(vehicle) 및 산화납(PbO)을 포함하는 태양전지 전극용 페이스트 조성물이 개시된 바 있으며,Korean Patent Publication No. 10-2011-0069593 discloses a paste composition for a solar cell electrode including a conductive material, a glass frit, an organic vehicle, and lead oxide (PbO).

대한민국 공개특허 제10-2011-0118841호에서는 도전성 분말로서 박편상 알루미늄 입자를 포함하고, 상기 박편상 알루미늄 입자의 평균 두께가 0.8㎛ 이하이며, 상기 박편상 알루미늄 입자의 단위 표면적에 대한 함유 산소량의 비율이 15 ㎎/㎡ 이하인 도전성 페이스트 조성물이 개시된 바 있다.
In Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0118841, the conductive powder contains flaky aluminum particles, the average thickness of the flaky aluminum particles is 0.8 μm or less, and the ratio of the content of oxygen to the unit surface area of the flaky aluminum particles. The conductive paste composition which is this 15 mg / m <2> or less has been disclosed.

한편, 도전성 페이스트는 은, 알루미늄, 구리 등의 금속 분말을 포함하여 제조될 수 있다. 이러한 금속분말을 제조하는 일반적인 방법으로는 고체금속을 분쇄하는 분쇄법, 석출과 같은 화학적 방법을 통한 습식법, 및 금속소재를 용융시킨 뒤 분사노즐을 이용하여 분사하는 분사법 등이 사용되고 있다. 이 중, 순수한 금속이 아닌 합금분말을 제조할 때에는 주로 분사법을 사용하고 있으며, 이러한 분사법은 사용하는 냉각매체에 따라 물과 같은 액체를 사용하는 수분사법과, 가스를 사용하는 가스분사법으로 구분할 수 있다. On the other hand, the conductive paste may be prepared including a metal powder, such as silver, aluminum, copper. As a general method of manufacturing the metal powder, a grinding method of pulverizing a solid metal, a wet method through a chemical method such as precipitation, and a spraying method in which a metal material is melted and then sprayed using an injection nozzle is used. Among them, spraying is mainly used to manufacture alloy powders other than pure metals. The spraying method is water spraying using a liquid such as water and gas spraying using gas, depending on the cooling medium used. Can be distinguished.

수분사법은 물을 냉각매체로 사용하기 때문에 103 - 107 oK/초의 높은 냉각속도를 가지며 이에 따라 평균 5 - 800 μm 크기의 분말을 제조할 수 있다. 그러나, 수분사 중, 물과 용탕과의 반응에 의해 분말 표면에 산화물이 생성되기 때문에 환원공정을 거쳐야하고, 공정특성상 불규칙한 형상의 분말이 제조된다. Water conflict of 10 3 because it uses water as the cooling medium can be prepared the 800 μm size of the powder has a 10 o 7 K / sec The high cooling rate average 5 along. However, during the water sand, since the oxide is formed on the surface of the powder by the reaction between water and the molten metal, a reduction process is required, and an irregularly shaped powder is produced due to the process characteristics.

한편, 가스분사법(Gas Atomization)에 의한 금속분말제조 방법은 일반적으로 용융금속을 분사노즐을 통하여 흘려주면서 상온의 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스를 분사하여 결정질의 금속분말을 제조한다. 가스분사법에 의해 제조된 분말은 수분사법에 의해 제조된 분말과는 달리 불활성 가스를 분사매체로 사용함으로서 매우 청정한 분말을 만들 수 있고, 분말의 형상도 진구형을 나타낸다. 그러나, 냉각매체가 가스이기 때문에 통상적인 냉각속도가 수분사법 보다 느린 102 - 105 oK/초 범위여서 제조되는 분말의 평균크기도 수분사법에 의해 제조된 분말보다 큰 15 - 300 μm 범위이다.
On the other hand, the metal powder manufacturing method by the gas atomization method (Gas Atomization) in general, while flowing the molten metal through the injection nozzle to produce a crystalline metal powder by injecting an inert gas such as argon or nitrogen at room temperature. The powder prepared by the gas injection method can make a very clean powder by using an inert gas as the injection medium, unlike the powder prepared by the water injection method, and the shape of the powder is also spherical. However, the cooling medium gas is 10 The conventional cooling rate is lower than the moisture law because 2 - is in the range 300 μm - 10 5 o K / sec range yeoseo average size of the powder to be produced even greater 15 than the powder produced by water justice .

일반적으로 페이스트 제조에 사용되는 분말은 분말의 청정도가 중요하기 때문에 상기 가스분사법에 의해 제조된 분말이 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 크기가 수십 내지 수백 μm 인 결정질 분말을 이용하여 페이스트를 제조하는 경우, 분말의 고른 분포가 어렵고, 이로 인해 표면이 고른 피막을 형성하기 어려운 문제가 있으며, 소결성 또한 좋지 않은 문제가 있다.
In general, the powder used for preparing the paste is important because the cleanliness of the powder is important, so that the powder prepared by the gas injection method is preferably used. However, when the paste is manufactured using crystalline powder having a size of several tens to several hundred μm, even distribution of the powder is difficult, and thus, it is difficult to form an even film on the surface, and there is also a problem of poor sinterability.

이에, 본 발명자들은 도전성 금속 분말 또는 도전성 페이스트의 원료로 사용될 수 있는 금속 분말의 제조방법을 연구하던 중, 가스분사법을 이용하여 금속 분말을 제조하되, 가스분사 조건을 최적화함으로써, 종래의 가스분사법이 가진 냉각속도의 한계로 인하여 제조가 어려웠던 0.1 내지 50 μm 크기인 구형의 비정질 합금 분말을 제조하는 방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
Thus, the present inventors while studying a method for producing a metal powder that can be used as a raw material of the conductive metal powder or conductive paste, while producing a metal powder using a gas injection method, by optimizing the gas injection conditions, the conventional gas powder Due to the limitation of the cooling rate of the law, a method for preparing a spherical amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm was developed and completed the present invention.

본 발명의 목적은 공정조건을 최적화하여 냉각속도를 극대화함으로써 50 μm 이하의 크기를 가지는 구형의 비정질 합금 분말을 가스분사법을 이용하여 제조하는 제조방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a manufacturing method for producing a spherical amorphous alloy powder having a size of 50 μm or less by gas injection method by optimizing the process conditions to maximize the cooling rate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object,

알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);Aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), Melting a raw material ingot comprising two or more metals selected from the group consisting of lanthanum (La) and yttrium (Y) in a heating crucible to form a molten metal (step 1);

상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);Tapping the molten metal formed in step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ° C. (step 2);

상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); 및Forming a droplet by spraying the molten metal melted in step 2 at a supersonic speed through a jet nozzle using a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas; And

상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법을 제공한다.
It provides a manufacturing method for producing an amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm through gas injection, including the step (step 4) of cooling the droplets formed in step 3.

또한, 본 발명은 In addition,

알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);Aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), Melting a raw material ingot comprising two or more metals selected from the group consisting of lanthanum (La) and yttrium (Y) in a heating crucible to form a molten metal (step 1);

상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);Tapping the molten metal formed in step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ° C. (step 2);

상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); Forming a droplet by spraying the molten metal melted in step 2 at a supersonic speed through a jet nozzle using a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas;

상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4); 및Cooling the droplet formed in step 3 to prepare a powder (step 4); And

상기 단계 4에서 제조된 분말을 분급한 후, 기계적 분쇄하는 단계(단계 5);를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법을 제공한다.
After classifying the powder prepared in step 4, and mechanical grinding (step 5); provides a manufacturing method for producing an amorphous alloy powder of 0.1 to 10 μm size through gas spraying.

본 발명에 따른 가스분사법을 이용한 비정질 합금 분말의 제조방법을 통해 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조할 수 있으며, 이러한 비정질 합금 분말을 이용하여 도전성 페이스트를 제조할 수 있다. 또한, 기계적 분쇄 단계를 더 포함하는 경우, 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조할 수 있다. 이러한 비정질 합금 분말을 도전성 금속분말로 사용할 수 있으며, 또한, 이를 이용하여 도전성 페이스트를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조된 비정질 합금 분말을 이용하여 제조된 도전성 페이스트는 표면이 고르고, 소결성이 우수한 피막을 형성시킬 수 있어 태양전지, 디스플레이 등의 소자의 전극 제조에 사용될 수 있다.
The amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm may be manufactured through the method of preparing the amorphous alloy powder using the gas injection method according to the present invention, and the conductive paste may be prepared using the amorphous alloy powder. In addition, in the case of further comprising a mechanical grinding step, it is possible to prepare an amorphous alloy powder of 0.1 to 10 μm in size. Such an amorphous alloy powder can be used as the conductive metal powder, and can also be used to prepare a conductive paste. The conductive paste prepared by using the amorphous alloy powder prepared by the manufacturing method according to the present invention can form a film having an even surface and excellent sinterability, and thus may be used for manufacturing electrodes of devices such as solar cells and displays.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 합금 분말을 입자크기 분포를 나타낸 그래프이고;
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 합금 분말을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고;
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 합금 분말을 X-선 회절 분석한 그래프이다.1 is a graph showing the particle size distribution of the amorphous alloy powder prepared in Example 1 according to the present invention;
2 is a photograph of an amorphous alloy powder prepared in Example 1 according to the present invention with a scanning electron microscope;
3 is a graph obtained by X-ray diffraction analysis of the amorphous alloy powder prepared in Example 1 according to the present invention.

본 발명은The present invention

알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);Aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), Melting a raw material ingot comprising two or more metals selected from the group consisting of lanthanum (La) and yttrium (Y) in a heating crucible to form a molten metal (step 1);

상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);Tapping the molten metal formed in step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ° C. (step 2);

상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); 및Forming a droplet by spraying the molten metal melted in step 2 at a supersonic speed through a jet nozzle using a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas; And

상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법을 제공한다.
It provides a manufacturing method for producing an amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm through gas injection, including the step (step 4) of cooling the droplets formed in step 3.

이하, 본 발명에 따른 비정질 합금 분말의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for preparing an amorphous alloy powder according to the present invention will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 비정질 합금 분말의 제조방법에 있어서, 단계 1은 알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계이다.In the method for producing an amorphous alloy powder according to the present invention, step 1 is aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti) , A raw material ingot containing two or more metals selected from the group consisting of magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), lanthanum (La) and yttrium (Y) in a heating crucible Forming the molten metal.

상기 금속들을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 용융시키기 위하여, 상기 가열 도가니의 온도는 합금조성의 용융점 이상으로 가열되며, 이를 통해 상기 단계 1에서 상기 금속들을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 용융시키고 용탕을 형성시킨다. 이때, 상기 용탕 형성을 위한 가열 도가니는 일반적인 용탕 도가니를 사용할 수 있으며, 합금조성의 용융점 이상인 온도에서 사용할 수 있다면, 이에 제한되는 것은 아니다.
In order to melt the raw material ingot containing the metals, the temperature of the heating crucible is heated above the melting point of the alloy composition, thereby melting the raw material ingot including the metals in step 1 and melting To form. In this case, the heating crucible for forming the molten metal may be used a general molten crucible, and if it can be used at a temperature above the melting point of the alloy composition, it is not limited thereto.

한편, 상기 단계 1의 원료 잉곳(ingot)은 알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 금속을 40 원자% 이상으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 비정질 합금 분말이 높은 도전성을 나타내도록 하기위해서는 원료 잉곳(ingot)이 알루미늄, 구리, 은과 같은 금속을 40 원자% 이상으로 포함하도록 할 수 있으며, 이를 통해 본 발명에 따른 제조방법으로 높은 도전성을 나타내는 비정질 합금 분말을 제조할 수 있다.
Meanwhile, the raw material ingot of step 1 is aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti), magnesium (Mg). ), Copper (Cu), zirconium (Zr), lanthanum (La) and yttrium (Y) may contain at least 40 atomic% of one metal selected from the group consisting of. For example, in order for the amorphous alloy powder to exhibit high conductivity, the raw material ingot may include a metal such as aluminum, copper, and silver in an amount of 40 atomic% or more. An amorphous alloy powder exhibiting high conductivity can be produced.

본 발명에 따른 비정질 합금 분말의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계이다. In the method for producing an amorphous alloy powder according to the present invention, step 2 is a step of tapping the molten metal formed in the step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ℃.

상기 단계 2에서는 단계 1에서 형성된 용탕을 도가니로부터 출탕시키기 위해, 도가니와 연결되어 상기 용탕을 출탕시킬 수 있는 튜브를 이용한다. 이때, 상기 튜브는 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 이는 상기 튜브를 통해 용탕을 출탕시킴에 있어, 용탕이 급속하게 냉각되는 것을 방지하기 위한 것이다. 만약, 상기 튜브가 150 ℃ 미만의 온도로 가열되는 경우에는, 용탕이 유출되지 않고 튜브 내에서 냉각되어 굳는 문제가 있고, 상기 튜브가 1600 ℃를 초과하는 온도로 가열되는 경우에는, 가열장치 설계 및 제조가 어려운 문제가 있으며, 또한 고온 가열 공정에 많은 비용이 소비되는 문제가 있다. 나아가, 고온 공정을 수행함에 따라 절연물질 등의 부가 설비가 요구되어 이에 따른 장치 비용이 소비되는 문제가 있다. In step 2, in order to tap the molten metal formed in step 1 from the crucible, a tube connected to the crucible and capable of tapping the molten metal is used. At this time, the tube is preferably heated to a temperature of 150 to 1600 ℃. This is to prevent the rapid cooling of the molten metal in tapping the molten metal through the tube. If the tube is heated to a temperature of less than 150 ℃, there is a problem that the molten metal is cooled in the tube and not hardened without flowing out, and when the tube is heated to a temperature of more than 1600 ℃, heating device design and There is a problem of difficulty in manufacturing, and there is a problem in that a high cost is consumed in the high temperature heating process. Furthermore, there is a problem in that additional equipment such as an insulating material is required as the high temperature process is performed, and thus the device cost is consumed.

또한, 상기 단계 2의 튜브 직경은 0.5 내지 5 mm인 것이 바람직하다. 상기 튜브의 직경이 0.5 mm 미만인 경우에는, 도가니 내의 용탕이 튜브를 통해 출탕되지 않는 문제가 있고, 상기 튜브의 직영이 5 mm 를 초과하는 경우에는, 50 μm 이하의 크기인 분말의 제조수율이 급격히 저하되는 문제가 있다.
In addition, the tube diameter of step 2 is preferably 0.5 to 5 mm. When the diameter of the tube is less than 0.5 mm, there is a problem that the molten metal in the crucible does not tap through the tube, and when the direct operation of the tube exceeds 5 mm, the production yield of powder having a size of 50 μm or less is rapidly increased. There is a problem of deterioration.

본 발명에 따른 비정질 합금 분말의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계이다. In the method for producing an amorphous alloy powder according to the present invention, step 3 uses a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas melted in the step 2, through a jet nozzle (jet nozzle) A droplet is formed by spraying at a supersonic speed.

종래의 분말 제조를 위한 가스분사법은 용융된 금속(용탕)을 아르곤, 질소 등의 불활성 가스를 이용하여 가스 분사노즐을 통해 음속 이하의 속도로 가스를 분사하여 수행되며, 본 발명에 따른 단계 3에서는 상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 헬륨(He)가스를 50 부피% 이상으로 포함하는 고압가스를 이용하여 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 높은 속도로 분사하고, 이를 통해 액적을 형성시킨다.
Conventional gas injection method for powder production is performed by injecting the molten metal (molten metal) at a speed below the speed of sound using a gas injection nozzle using an inert gas such as argon, nitrogen, step 3 according to the present invention In the injection of the molten metal in step 2 using a high pressure gas containing helium (He) gas of 50% by volume or more at a high speed of the supersonic jet through a jet nozzle (jet nozzle), thereby forming a droplet.

상기 제트노즐은 고압가스가 분사될 시 초음속의 속도로 분사되도록 하며, 바람직하게는 용탕이 분사되는 분사구를 중심으로 환형으로 배치될 수 있고, 3 ~ 60 개의 노즐로 구성될 수 있다. 또한, 상기 노즐의 직경은 0.05 내지 5 mm 인 것이 바람직하며, 노즐의 직경이 0.05 mm 미만인 경우에는 노즐에 과도한 고압이 걸려 가스의 분사압이 저하되는 문제가 있으며, 노즐의 직경이 5 mm를 초과하는 경우에는 초음속의 속도로 용탕을 분사하기 위해 30 MPa 이상의 초고압 설비가 요구되어 공정장비 상의 문제가 발생할 수 있고, 또한 50 μm 이하 크기인 비정질 분말의 제조 수율이 현저히 저하되는 문제가 있다. 상기 노즐의 수가 3개 미만인 경우에는 노즐을 통한 가스 분사가 불균일하여 제조되는 입자의 크기가 커지고, 입도분포가 넓어지며, 입자의 형상이 불규칙한 문제가 있다. 또한, 상기 노즐의 수가 60 개를 초과하는 경우에는 노즐을 통해 분사되는 가스의 분사압이 낮아져 분말의 크기가 커지고 비정질 분말이 제조되지 않는 문제가 있다.
The jet nozzle is to be injected at a supersonic speed when the high-pressure gas is injected, it may be preferably arranged in an annular shape around the injection hole is injected molten metal, it may be composed of 3 to 60 nozzles. In addition, the diameter of the nozzle is preferably 0.05 to 5 mm, when the diameter of the nozzle is less than 0.05 mm, there is a problem that the injection pressure of the gas is lowered due to excessive high pressure applied to the nozzle, the diameter of the nozzle exceeds 5 mm In this case, in order to spray the molten metal at a supersonic speed, an ultra-high pressure facility of 30 MPa or more is required, which may cause a problem in the process equipment, and there is a problem that the production yield of amorphous powder having a size of 50 μm or less is significantly reduced. If the number of nozzles is less than three, there is a problem that the size of the particles produced due to uneven gas injection through the nozzles increases, the particle size distribution is widened, and the shape of the particles is irregular. In addition, when the number of the nozzles exceeds 60, there is a problem that the injection pressure of the gas injected through the nozzle is lowered to increase the size of the powder and the amorphous powder is not produced.

한편, 상기 고압가스는 헬륨가스를 50 부피% 이상으로 포함하며, 이에 따라 50 μm 이하의 크기인 비정질 분말을 제조할 수 있다. 아르곤, 질소 가스와 같은 다른 불활성 가스들에 비해 헬륨이 가볍기 때문에 상기 고압가스가 헬륨가스를 50 부피% 이상을 포함하는 경우, 동일한 압력에서도 상대적으로 더욱 높은 가스분사 속도를 얻을 수 있어 용탕의 냉각속도가 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 비정질 분말의 제조수율이 향상되고, 보다 미세한 비정질 분말을 제조할 수 있다. On the other hand, the high pressure gas contains helium gas in more than 50% by volume, thereby producing an amorphous powder having a size of 50 μm or less. Since helium is lighter than other inert gases such as argon and nitrogen gas, when the high pressure gas contains more than 50% by volume of helium gas, a relatively higher gas injection rate can be obtained even at the same pressure, thereby cooling the molten metal. Can improve. As a result, the production yield of the amorphous powder is improved, and a finer amorphous powder can be produced.

상기 고압가스가 헬륨가스를 50 부피% 미만으로 포함하는 경우에는 가스 분사속도가 느려져 용탕의 냉각속도가 느려지고, 이에 따라 분말의 결정화가 진행되는 문제가 있으며, 또한 용탕의 쪼개짐이 적어 50 μm 이하의 크기인 비정질 분말의 제조수율이 저하되는 문제가 있다. 그러나, 헬륨가스의 가격이 다른 불활성 가스에 비해 비싸기 때문에 헬륨가스의 함량은 50 내지 100 부피% 내에서 용도 및 경제성을 고려하여 적절히 조절할 수 있다.
When the high pressure gas contains less than 50% by volume of helium gas, the gas injection rate is slowed, so that the cooling rate of the molten metal is lowered. Accordingly, the crystallization of the powder proceeds, and the cracking of the molten metal is less than 50 μm. There is a problem that the production yield of amorphous powder, which is a size, is lowered. However, since the price of helium gas is more expensive than other inert gases, the content of helium gas may be appropriately adjusted in consideration of use and economical efficiency within 50 to 100% by volume.

또한, 상기 단계 3의 고압가스는 2 내지 30 MPa의 압력인 것이 바람직하다. 상기 압력범위의 고압가스를 노즐을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 용탕의 냉각속도를 극대화할 수 있다. 이에 따라 비정질 분말의 제조가 가능하며, 또한 제조수율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 고압가스의 압력이 2 MPa 미만인 경우에는 50 μm 이하의 크기인 분말의 제조수율이 급격히 저하되는 문제가 있으며, 상기 고압가스의 압력이 30 MPa를 초과하는 경우에는 과다한 양의 가스가 소모됨에 따른 비용문제가 있고, 현재의 가스공급 기술로는 장시간 초고압가스를 공급하기 어려운 문제가 있다.
In addition, the high pressure gas of the step 3 is preferably a pressure of 2 to 30 MPa. By spraying the high pressure gas in the pressure range at a supersonic speed through the nozzle it can maximize the cooling rate of the melt. As a result, the production of amorphous powder is possible, and the production yield can be improved. However, when the pressure of the high pressure gas is less than 2 MPa, there is a problem that the production yield of the powder having a size of 50 μm or less is sharply reduced, and when the pressure of the high pressure gas exceeds 30 MPa, an excessive amount of gas is consumed. There is a cost problem, and the current gas supply technology is difficult to supply ultra-high pressure gas for a long time.

나아가, 상기 단계 3의 고압가스는 노즐을 통해 분사되는 용탕부피의 2 내지 4배 유량으로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 고압가스의 유량이 용탕부피의 2배 미만인 경우에는, 50 μm 이하의 크기인 분말의 제조수율이 급격히 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 고압가스의 유량이 용탕부피의 4배를 초과하는 경우에는, 과도한 양의 가스가 소모되는 문제가 있다.
Furthermore, the high pressure gas of the step 3 is preferably supplied at a flow rate of 2 to 4 times the molten volume injected through the nozzle. If the flow rate of the high pressure gas is less than twice the volume of the molten metal, there is a problem in that the yield of the powder having a size of 50 μm or less is sharply reduced. In addition, when the flow rate of the high pressure gas is more than four times the molten volume, there is a problem that an excessive amount of gas is consumed.

노즐을 통해 용탕을 분사함에 있어서, 분사가스의 밀도 및 속도, 용탕의 표면에너지, 및 용탕의 형상이 인대의 모양과 유사한 긴 원통형상으로 만들어지는 리가먼트 형상(ligament shape)의 지름을 계산하여 무차원의 웨버 수(weber number)를 계산해낼 수 있으며, 이를 통해 50 μm 이하의 크기인 분말의 제조에 적합한 공정조건 범위를 얻을 수 있다. 이때, 상기 웨버 수의 계산은 하기 계산식과 같으며, 상기 단계 3의 분사는 웨버 수가 100 내지 1500의 범위로 계산되도록 공정조건을 제어하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 웨버 수가 100 미만인 경우에는 50 μm 이하의 크기인 비정질 분말의 제조수율이 현저하게 저하되는 문제가 있고, 상기 웨버 수가 1500을 초과하는 경우에는 장비의 설계 및 제조가 어려우며, 장시간 고속가스를 공급함에 따른 생산비용이 과도하게 소비되는 문제가 있다.
In spraying the molten metal through the nozzle, the density and velocity of the sprayed gas, the surface energy of the molten metal, and the diameter of the ligament shape in which the shape of the molten metal is formed into a long cylindrical shape similar to the shape of the ligaments are calculated. The weber number of dimensions can be calculated, which gives a range of process conditions suitable for the production of powders of size up to 50 μm. At this time, the calculation of the number of webbers is the same as the following formula, the injection of the step 3 is preferably performed by controlling the process conditions so that the number of webbers is calculated in the range of 100 to 1500. If the webber number is less than 100, there is a problem that the production yield of amorphous powder having a size of 50 μm or less is remarkably lowered. If the webber number exceeds 1500, it is difficult to design and manufacture the equipment and to supply high-speed gas for a long time. There is a problem that the resulting production cost is excessively consumed.

<계산식><Calculation Formula>

Figure 112011105577865-pat00001

Figure 112011105577865-pat00001

본 발명에 따른 비정질 합금 분말의 제조방법에 있어서, 단계 4는 상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계이다. In the method for producing an amorphous alloy powder according to the present invention, step 4 is a step of preparing a powder by cooling the droplet formed in the step 3.

단계 3에서 노즐을 통해 용탕을 분사함으로써 형성된 액적을 냉각시켜 50 μm 이하의 크기인 비정질 분말을 제조할 수 있으며, 분말의 결정상이 형성되지 않도록 상기 액적을 급속냉각하는 것이 바람직하다. The droplet formed by spraying the molten metal through the nozzle in step 3 may be cooled to prepare an amorphous powder having a size of 50 μm or less, and it is preferable to rapidly cool the droplet so that no crystalline phase of the powder is formed.

이때, 상기 급속냉각을 위해서는 분사되는 가스의 속도가 음속보다 빠른 초음속이어야 하며, 유출되는 용탕의 속도보다 5 내지 1,000 m/s 더 빠른 속도인 것이 바람직하다. 분사되는 가스와 용탕의 속도 차이가 5 m/s 이하일 경우에는 50 μm 이하 비정질 분말의 제조 수율이 현저히 저하되는 문제가 있으며, 분사되는 가스와 용탕의 속도 차이가 1,000 m/s를 초과하는 경우에는 장시간 고속의 가스를 공급하기 어려운 문제가 있고, 이에 따라 생산비용이 과도하게 소비되는 문제가 있다. In this case, for the rapid cooling, the speed of the injected gas should be supersonic speed faster than the speed of sound, and preferably 5 to 1,000 m / s faster than the speed of the molten metal. If the velocity difference between the sprayed gas and the molten metal is 5 m / s or less, there is a problem that the production yield of the amorphous powder of 50 μm or less is remarkably lowered. There is a problem that it is difficult to supply a high-speed gas for a long time, and thus there is a problem that the production cost is excessively consumed.

본 발명에 따른 상기 단계 4에서는 액적을 100 ℃/초 이상의 냉각속도로 냉각하며, 이를 통해 분말 내부에 결정이 생성되는 것을 방지할 수 있고 비정질 분말을 제조할 수 있다.In step 4 according to the present invention, the droplets are cooled at a cooling rate of 100 ° C./sec or more, thereby preventing the formation of crystals in the powder and producing an amorphous powder.

이때, 상기 단계 4의 냉각은 종래의 가스분사법에 사용되는 냉각장비를 이용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
At this time, the cooling of the step 4 may use the cooling equipment used in the conventional gas injection method, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 In addition,

알루미늄(Ag), 은(Ag), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 규소(Si), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 란탄(La) 및 이트륨(Y)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 금속을 포함하는 원료 잉곳(ingot)을 가열 도가니 내에서 용융시켜 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);Aluminum (Ag), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), silicon (Si), titanium (Ti), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr), Melting a raw material ingot comprising two or more metals selected from the group consisting of lanthanum (La) and yttrium (Y) in a heating crucible to form a molten metal (step 1);

상기 단계 1에서 형성된 용탕을 150 내지 1600 ℃의 온도로 가열된 튜브(tube)를 통해 가열 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);Tapping the molten metal formed in step 1 from a heating crucible through a tube heated to a temperature of 150 to 1600 ° C. (step 2);

상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하는 고압가스를 이용하여, 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); Forming a droplet by spraying the molten metal melted in step 2 at a supersonic speed through a jet nozzle using a high pressure gas containing 50% by volume or more of helium (He) gas;

상기 단계 3에서 형성된 액적을 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4); 및Cooling the droplet formed in step 3 to prepare a powder (step 4); And

상기 단계 4에서 제조된 분말을 분급한 후, 기계적 분쇄하는 단계(단계 5);를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법을 제공한다.
After classifying the powder prepared in step 4, and mechanical grinding (step 5); provides a manufacturing method for producing an amorphous alloy powder of 0.1 to 10 μm size through gas spraying.

상기 제조방법에 있어서, 단계 1 내지 4는 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말 제조방법과 동일하며, 이에 대한 설명은 생략한다.
In the above method, steps 1 to 4 are the same as the method for preparing amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm, and a description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말 제조방법에 있어서, 단계 5는 상기 단계 4에서 제조된 분말을 분급한 후, 기계적 분쇄하는 단계이다. 상기 단계 5의 분급 및 분쇄를 통해 0.1 내지 10 μm 크기로 더욱 미세한 비정질 분말을 제조할 수 있으며, 상기 기계적 분쇄는 어트리션밀(Attrition mill), 제트 밀(jet mill), 볼 밀(ball mill) 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the method for preparing 0.1-10 μm amorphous alloy powder according to the present invention, step 5 is a step of classifying the powder prepared in step 4, followed by mechanical grinding. A finer amorphous powder can be produced in the size of 0.1 to 10 μm through the classification and pulverization of step 5, and the mechanical pulverization is performed by attrition mill, jet mill, and ball mill. Or the like, but is not limited thereto.

이때, 상기 단계 5의 기계적 분쇄는 냉각이 가능한 불활성 가스 분위기, 가스의 이슬점 온도가 -40 ℃ 이하가 되도록 조절된 습도, 및 비정질 분말의 결정화 온도 이하의 온도 조건에서 수행되며, 이를 통해 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 분말을 제조할 수 있다.
At this time, the mechanical grinding of the step 5 is carried out under a temperature condition of the inert gas atmosphere that can be cooled, the humidity adjusted so that the dew point temperature of the gas is -40 ° C or less, and the crystallization temperature of the amorphous powder or less, thereby through 0.1 to 10 A μm sized amorphous powder can be prepared.

상기 제조방법을 통해 제조되는 0.1 내지 10 μm 크기인 비정질 분말은 2원계 이상의 합금분말로 제조되며 도전성 분말이나 도전성 페이스트에 적용할 수 있다.
Amorphous powder of 0.1 to 10 μm size prepared by the above manufacturing method is made of an alloy powder of binary or more and can be applied to conductive powder or conductive paste.

본 발명에 따른 상기 제조방법을 통해 제조된 10 μm 이하의 크기인 비정질 분말은 도전성 페이스트의 제조에 사용될 수 있다. 도전성 페이스트의 제조 시, 도전성 분말, 금속 유리(metallic glass) 및 유기 비히클(vehicle) 등이 사용될 수 있으며, 상기 비정질 분말은 도전성 분말 또는 금속 유리로 이용되어 도전성 페이스트의 제조 시 원료분말로 사용될 수 있다. 상기 비정질 분말을 포함하는 도전성 페이스트는 전자소자(예를 들어, 태양전지, 디스플레이 등)의 전극을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 상기 비정질 분말을 포함함에 따라 우수한 전기적 특성 및 접착성을 나타내는 전극을 제조할 수 있다.
Amorphous powder having a size of 10 μm or less prepared through the method according to the present invention may be used to prepare a conductive paste. In the manufacture of the conductive paste, a conductive powder, a metallic glass and an organic vehicle may be used. The amorphous powder may be used as a conductive powder or a metal glass to be used as a raw material powder in the manufacture of the conductive paste. . The conductive paste containing the amorphous powder may be used to manufacture an electrode of an electronic device (for example, a solar cell, a display, etc.), and the electrode having excellent electrical properties and adhesiveness may be manufactured by including the amorphous powder. can do.

상기 10 μm 이하의 크기인 비정질 분말을 이용하여 도전성 페이스트를 제조함에 있어서, 상기 비정질 분말이 도전성 분말로 이용되는 경우에는 도전성 페이스트의 50 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하고,In preparing the conductive paste using the amorphous powder having a size of 10 μm or less, when the amorphous powder is used as the conductive powder, it is preferable to include 50 to 90% by weight of the conductive paste.

상기 비정질 분말이 금속 유리로 사용되는 경우에는 도전성 페이스트의 1 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니며, 종래의 도전성 페이스트 제조방법들에 상기 비정질 분말을 적절히 적용하여 도전성 페이스트를 제조할 수 있다.
When the amorphous powder is used as the metal glass, it is preferable to include 1 to 20% by weight of the conductive paste, but is not limited thereto. The conductive powder may be appropriately applied to conventional conductive paste manufacturing methods. It can manufacture.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 비정질 합금 분말의 제조 1Example 1 Preparation of Amorphous Alloy Powder 1

단계 1 : 알루미늄 85 원자%, 니켈 5 원자%, 이트륨 8 원자% 및 코발트 2 원자%의 비율로 원료 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 원료 잉곳(ingot)을 1000 ℃의 온도인 도가니 내로 투입하여 용탕을 형성시켰다.
Step 1: After preparing a raw material ingot at a ratio of 85 atomic% aluminum, 5 atomic% nickel, 8 atomic% yttrium and 2 atomic% cobalt, the raw material ingot is introduced into a crucible at a temperature of 1000 ° C. To form a molten metal.

단계 2 : 상기 단계 1에서 형성된 용탕을 직경 3 mm인 튜브를 이용하여 도가니 내로부터 출탕시켰다. 이때, 상기 튜브는 700 ℃ 온도로 가열하여 용탕이 튜브 내에서 굳는 것을 방지하였다.
Step 2: The molten metal formed in Step 1 was tapped from the inside of the crucible using a tube having a diameter of 3 mm. At this time, the tube was heated to a temperature of 700 ℃ to prevent the molten metal from hardening in the tube.

단계 3 : 상기 단계 2에서 출탕된 용탕을 초고순도 헬륨가스(100% 헬륨)를 이용하여 초음속 제트노즐을 통해 분사하여 액적을 형성시켰다. 이때, 상기 헬륨가스의 압력은 6 MPa로 제어하여 분사를 수행하였다.
Step 3: The molten metal melted in step 2 was sprayed through a supersonic jet nozzle using ultra high purity helium gas (100% helium) to form droplets. At this time, the pressure of the helium gas was controlled to 6 MPa to perform the injection.

단계 4 : 상기 단계 3에서 형성된 액적을 1000 ℃/초의 냉각속도로 급속냉각하여 50 μm 이하의 크기인 비정질 분말을 제조하였다. 이때, 제조된 비정질 분말은 원료분말의 무게 대비 95 중량%를 나타내었으며, 제조된 분말 중 50 μm 이하의 크기인 분말은 원료분말의 무게 대비 70 중량%를 나타내었다.
Step 4: The droplet formed in step 3 was rapidly cooled at a cooling rate of 1000 ° C./sec to prepare an amorphous powder having a size of 50 μm or less. In this case, the prepared amorphous powder represented 95 wt% of the weight of the raw powder, and the powder having a size of 50 μm or less of the prepared powder represented 70 wt% of the weight of the raw powder.

<실시예 2> 비정질 합금 분말의 제조 2Example 2 Preparation of Amorphous Alloy Powder 2

상기 실시예 1에서 제조된 비정질 분말을 분급한 10 내지 50 μm 크기의 비정질 분말을 제트 밀을 통해 기계적 분쇄하여 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 분말로 제조하였다.
10 to 50 μm of the amorphous powder prepared by classifying the amorphous powder prepared in Example 1 was mechanically milled through a jet mill to prepare an amorphous powder of 0.1 to 10 μm size.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1의 단계 2에서 튜브를 가열하지 않고 용탕을 출탕시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 그러나, 튜브를 가열하지 않고 용탕을 출탕함에 따라, 용탕이 튜브 내에서 굳어버렸으며 이에 따라 합금 분말을 제조할 수 없었다.
Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the molten metal was not heated without heating the tube in Step 2. However, as tapping the molten metal without heating the tube, the molten metal solidified in the tube and thus an alloy powder could not be produced.

<비교예 2>Comparative Example 2

상기 실시예 1의 단계 3에서 초고순도 헬륨가스 대신 초고순도 질소가스를 이용하여 용탕을 분사한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 합금 분말을 제조하였다.
An alloy powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molten metal was sprayed using ultra high purity nitrogen gas instead of ultra high purity helium gas in Step 3 of Example 1.

<실험예 1> 합금 분말의 입도 분포 분석Experimental Example 1 Analysis of Particle Size Distribution of Alloy Powders

본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 분말의 입도 분포를 분석하기 위하여, Particle size analyzer를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to analyze the particle size distribution of the amorphous powder prepared in Example 1 according to the present invention, it was analyzed using a particle size analyzer, and the results are shown in FIG. 1.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 분말 대부분은 50 μm 이하의 크기로 제조된 것을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명에 따른 제조방법으로 0.1 내지 50 μm 크기의 분말을 고수율로 제조할 수 있음을 확인하였다.
As shown in Figure 1, it can be seen that most of the powder prepared in Example 1 according to the present invention was manufactured in a size of 50 μm or less, through which the powder of 0.1 to 50 μm in the production method according to the present invention It was confirmed that it can be produced in high yield.

<실험예 2> 주사전자 현미경을 이용한 합금 분말의 미세구조 분석Experimental Example 2 Analysis of Microstructure of Alloy Powder Using Scanning Electron Microscope

본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 분말의 미세구조를 분석하기 위하여, 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.In order to analyze the microstructure of the amorphous powder prepared in Example 1 according to the present invention, it was observed using a scanning electron microscope, the results are shown in FIG.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 분말 대부분은 50 μm 이하 크기의 구형 입자로 이루어지는 것을 알 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 제조방법으로 0.1 내지 50 μm 크기인 구형의 분말을 제조할 수 있음을 확인하였다.
As shown in Figure 2, it can be seen that most of the powder prepared in Example 1 according to the present invention consists of spherical particles having a size of 50 μm or less. Through this, it was confirmed that a spherical powder having a size of 0.1 to 50 μm could be prepared by the method according to the present invention.

<실험예 3> 합금 분말의 X-선 회절 분석Experimental Example 3 X-ray Diffraction Analysis of Alloy Powder

본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 비정질 분말의 결정구조를 분석하기 위하여, X-선 회절 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.In order to analyze the crystal structure of the amorphous powder prepared in Example 1 according to the present invention, X-ray diffraction analysis was performed, and the results are shown in FIG. 3.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 50 μm 이하 크기의 분말은 비정질인 것을 알 수 있다. 반면, 50 μm를 초과하는 크기의 분말은 결정상이 형성된 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 제조방법으로 0.1 내지 50 μm 크기인 비정질 분말을 제조할 수 있음을 확인하였다.
As shown in Figure 3, it can be seen that the powder of 50 μm or less prepared according to the present invention is amorphous. On the other hand, it can be seen that the powder having a size of more than 50 μm formed a crystal phase. Through this, it was confirmed that the amorphous powder having a size of 0.1 to 50 μm by the manufacturing method according to the present invention.

Claims (12)

용융 도가니;
상기 용융 도가니로부터 용탕을 출탕시키기 위해, 상기 용융 도가니와 연결되는 튜브;
상기 튜브를 가열하는 튜브 가열부;
상기 튜브를 통해 출탕된 용탕을 초음속의 속도로 분사하기 위한 초음속 제트노즐; 및
상기 초음속 제트노즐로부터 형성되는 액적을 냉각하기 위한 냉각부;를 포함하는 가스분사장치를 이용하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법으로써,
상기 제조방법은 알루미늄 85 원자%, 니켈 5 원자%, 이트륨 8 원자% 및 코발트 2 원자%의 비율로 원료 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 원료 잉곳(ingot)을 1000 ℃의 온도인 상기 용융 도가니 내로 투입하여 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 형성된 용탕을 700 ℃의 온도로 가열된 직경 3 mm인 상기 튜브(tube)를 통해 상기 용융 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 출탕된 용탕을,
50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하며, 2 내지 30 MPa의 압력 및 용탕부피의 2 내지 4배의 유량인 가스를 이용하여, 상기 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 형성된 액적을 상기 냉각부에서 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 50 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
Melting crucibles;
A tube connected to the melting crucible for tapping the melt from the melting crucible;
A tube heater for heating the tube;
A supersonic jet nozzle for injecting the molten metal discharged through the tube at a supersonic speed; And
A cooling method for cooling the droplets formed from the supersonic jet nozzle;
The manufacturing method is to produce a raw material ingot at a ratio of 85 atomic% aluminum, 5 atomic% nickel, 8 atomic% yttrium and 2 atomic% cobalt, and then the raw material ingot is melted at a temperature of 1000 ° C. Injecting into the crucible to form a molten metal (step 1);
Tapping the molten metal formed in the step 1 from the melting crucible through the tube having a diameter of 3 mm heated to a temperature of 700 ° C. (step 2);
The molten metal tapping in step 2,
By injecting at a supersonic speed through the jet nozzle using a gas containing at least 50% by volume of helium (He) gas, a pressure of 2 to 30 MPa and a flow rate of 2 to 4 times the molten volume Forming a droplet (step 3); And
The method of preparing an amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 50 μm by gas injection, comprising the step (step 4) of cooling the droplets formed in the step 3 in the cooling unit.
용융 도가니;
상기 용융 도가니로부터 용탕을 출탕시키기 위해, 상기 용융 도가니와 연결되는 튜브;
상기 튜브를 가열하는 튜브 가열부;
상기 튜브를 통해 출탕된 용탕을 초음속의 속도로 분사하기 위한 초음속 제트노즐; 및
상기 초음속 제트노즐로부터 형성되는 액적을 냉각하기 위한 냉각부;를 포함하는 가스분사장치를 이용하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법으로써,
상기 제조방법은 알루미늄 85 원자%, 니켈 5 원자%, 이트륨 8 원자% 및 코발트 2 원자%의 비율로 원료 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 원료 잉곳(ingot)을 1000 ℃의 온도인 상기 용융 도가니 내로 투입하여 용탕을 형성시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 형성된 용탕을 700 ℃의 온도로 가열된 직경 3 mm인 상기 튜브(tube)를 통해 상기 용융 도가니로부터 출탕시키는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 출탕된 용탕을,
50 부피% 이상의 헬륨(He)가스를 포함하며, 2 내지 30 MPa의 압력 및 용탕부피의 2 내지 4배의 유량인 가스를 이용하여, 상기 제트노즐(jet nozzle)을 통해 초음속의 속도로 분사함으로써 액적을 형성시키는 단계(단계 3);
상기 단계 3에서 형성된 액적을 상기 냉각부에서 냉각시켜 분말을 제조하는 단계(단계 4); 및
상기 단계 4에서 제조된 분말을 분급한 후, 기계적 분쇄하는 단계(단계 5);를 포함하여 가스분사를 통해 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
Melting crucibles;
A tube connected to the melting crucible for tapping the melt from the melting crucible;
A tube heater for heating the tube;
A supersonic jet nozzle for injecting the molten metal discharged through the tube at a supersonic speed; And
A cooling method for cooling the droplets formed from the supersonic jet nozzle;
The manufacturing method is to produce a raw material ingot at a ratio of 85 atomic% aluminum, 5 atomic% nickel, 8 atomic% yttrium and 2 atomic% cobalt, and then the raw material ingot is melted at a temperature of 1000 ° C. Injecting into the crucible to form a molten metal (step 1);
Tapping the molten metal formed in the step 1 from the melting crucible through the tube having a diameter of 3 mm heated to a temperature of 700 ° C. (step 2);
The molten metal tapping in step 2,
By injecting at a supersonic speed through the jet nozzle using a gas containing at least 50% by volume of helium (He) gas, a pressure of 2 to 30 MPa and a flow rate of 2 to 4 times the molten volume Forming a droplet (step 3);
Cooling the droplets formed in step 3 in the cooling unit to prepare a powder (step 4); And
And classifying the powder prepared in step 4, followed by mechanical grinding (step 5); to prepare amorphous alloy powder having a size of 0.1 to 10 μm through gas spraying.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계 3의 제트노즐은 0.05 내지 5 mm의 직경이고,
상기 단계 3의 분사는 웨버 수(Weber number)가 100 내지 1,500의 범위가 되도록 수행되며,
상기 단계 4의 냉각은 100 ℃/초 이상의 냉각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The jet nozzle of step 3 has a diameter of 0.05 to 5 mm,
The spraying of the step 3 is performed so that the weber number is in the range of 100 to 1,500,
The cooling of step 4 is a method for producing an amorphous alloy powder, characterized in that carried out at a cooling rate of 100 ℃ / sec or more.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 3의 제트노즐은 용탕이 분사되는 분사구를 중심으로 환형으로 배치된 3 내지 60 개의 노즐로 이루어지는 것을 특징으로하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
The method of claim 1 or 2, wherein the jet nozzle of step 3 is made of an amorphous alloy powder, characterized in that consisting of three to sixty nozzles arranged in an annular shape around the injection hole is injected.
제2항에 있어서, 상기 단계 5의 기계적 분쇄는 어트리션밀(Attrition mill), 제트 밀(jet mill) 및 볼 밀(ball mill)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 수단을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 가스분사를 통해 0.1 내지 10 μm 크기의 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
The method of claim 2, wherein the mechanical grinding of step 5 is performed by one means selected from the group consisting of an attrition mill, a jet mill and a ball mill. Production method for producing an amorphous alloy powder of 0.1 to 10 μm size through a gas spray.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조방법을 통해 제조되는 비정질 합금분말은 구형의 비정질 합금 분말인 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
The method according to claim 1 or 2, wherein the amorphous alloy powder produced by the manufacturing method is a spherical amorphous alloy powder.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조방법을 통해 제조되는 비정질 합금분말은 도전성 분말, 금속 유리(metallic glass) 및 유기 비히클(vehicle)을 포함하는 도전성 페이스트의 금속유리로 이용되는 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
According to claim 1 or 2, wherein the amorphous alloy powder produced by the manufacturing method is used as a metal glass of the conductive paste containing a conductive powder, a metallic glass (organic glass) and an organic vehicle (vehicle) A manufacturing method for producing an amorphous alloy powder.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조방법을 통해 제조되는 비정질 합금분말은 도전성 분말, 금속 유리(metallic glass) 및 유기 비히클(vehicle)을 포함하는 도전성 페이스트의 도전성 분말로 이용되는 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
According to claim 1 or 2, wherein the amorphous alloy powder produced by the manufacturing method is used as the conductive powder of the conductive paste containing a conductive powder, a metallic glass (organic glass) and an organic vehicle (vehicle) A manufacturing method for producing an amorphous alloy powder.
제9항에 있어서, 상기 비정질 합금분말은 도전성 페이스트의 1 내지 20 중량%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein the amorphous alloy powder is prepared in an amount of 1 to 20% by weight of the conductive paste.
제10항에 있어서, 상기 비정질 합금분말은 도전성 페이스트의 50 내지 90 중량%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 비정질 합금 분말을 제조하는 제조방법.

The method of claim 10, wherein the amorphous alloy powder is contained in a proportion of 50 to 90% by weight of the conductive paste.

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