KR102130956B1 - Microwave Plasma Torch for Metal Powder Treatment or producing Metal Alloy and Method for Treatment of Metal Powder or Material having metal compound Using the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속산화물, 금속염화물, 금속불화물 등의 금속화학물, 혹은 금속화합물을 포함하는 물질 및 금속 분말 등을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치 및 이를 이용하여 상기 물질을 처리하는 방법 에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태를 따르면, 마이크로웨이브가 유입되는 도파관에 결합되며, 내부에 공간이 형성되고, 플라즈마 가스가 유입되는 아우터 컨덕터, 상기 아우터 컨덕터의 도파관이 결합된 부분에 배치되는 쿼츠, 상기 아우터 컨덕터의 내부에 상기 아우터 컨덕터와 동축으로 배치되며, 내부에 금속전구체가 투입되는 인너 컨덕터를 포함하는 마이크로웨이브 플라즈마 토치가 제공된다.The present invention relates to a microwave plasma torch for processing metal chemicals such as metal oxides, metal chlorides, metal fluorides, or materials containing metal compounds and metal powders, and a method of treating the materials using the same. According to one embodiment of the present invention, a microwave is coupled to a waveguide into which a wave is introduced, a space is formed inside, an outer conductor into which plasma gas is introduced, a quartz disposed on a portion where the waveguide of the outer conductor is coupled, the outer conductor There is provided a microwave plasma torch, which is disposed coaxially with the outer conductor, and includes an inner conductor into which a metal precursor is introduced.

Description

금속분말 또는 금속합금 제조를 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치 및 이를 이용하여 금속화합물 또는 금속화합물이 포함된 물질 및 금속분말을 처리하는 방법{Microwave Plasma Torch for Metal Powder Treatment or producing Metal Alloy and Method for Treatment of Metal Powder or Material having metal compound Using the Same}Microwave plasma torch for manufacturing metal powder or metal alloy and a method for processing metal compound or metal compound-containing material and metal powder using the same{Microwave Plasma Torch for Metal Powder Treatment or producing Metal Alloy and Method for Treatment of Metal Powder or Material having metal compound Using the Same}

본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 금속산화물, 금속염화물, 금속불화물, 유기금속화합물 등의 금속화합물을 전구체로 사용하여 금속분말 혹은 금속합금을 합성하거나 금속 분말, 금속화합물이 포함된 물질을 처리하기 위한 금속분말 또는 금속합금 제조를 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치 및 이를 이용하여 금속화합물 또는 금속화합물이 포함된 물질 및 금속분말을 처리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave plasma torch, using metal compounds such as metal oxides, metal chlorides, metal fluorides and organometallic compounds as precursors to synthesize metal powders or metal alloys or materials containing metal powders, metal compounds The present invention relates to a microwave plasma torch for manufacturing a metal powder or a metal alloy for processing, and a method for treating a metal compound or a material containing the metal compound and a metal powder using the same.

금속화합물을 전구체나 연료로 하여 금속 분말을 제조 및 합성하는 방법이나, 전통적인 방법으로 생산된 금속분말을 처리하는 데 플라즈마를 이용한 방법들이 지속적으로 연구개발 되어왔다.Methods of manufacturing and synthesizing metal powders using metal compounds as precursors or fuels, or using plasma to process metal powders produced by traditional methods have been continuously researched and developed.

플라즈마를 이용한 금속화합물 및 금속분말을 처리하는 방법은 아크 플라즈마, RF 플라즈마, 마이크로웨이브 플라즈마 등을 이용하는 방법들이 개발되었고, 이 중, 에너지 전달효율이 높은 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 방법들이 최근 들어 개발되고 있다.As a method of processing a metal compound and a metal powder using plasma, methods using arc plasma, RF plasma, microwave plasma, etc. have been developed. Among them, methods using microwave plasma with high energy transfer efficiency have been developed recently. .

도 1은 일반적인 마이크로웨이브 플라즈마 토치장치의 일반적인 형태를 도시한 도면이다.1 is a view showing a general form of a typical microwave plasma torch device.

일반적인 마이크로웨이브 플라즈마 토치장치는 마이크로웨이브를 발진하는 마그네트론(20), 마그네트론에 전원을 공급하는 전원공급장치(10), 마그네트론으로 반사되는 반사파를 흡수하고 마그네트론으로 부터 발진된 마이크로웨이브를 출력하는 순환기(30), 입사파와 반사파를 모니터링하고 순환기로부터 전달된 마이크로웨이브를 출력하는 방향성 결합기(40), 방향성 결합기로부터 출력된 마이크로웨이브에 대해 임피던스를 매칭시키는 튜너(50), 튜너로부터 전달된 마이크로웨이브를 전달하는 도파관(60), 전달된 마이크로웨이브를 이용해 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 토치(70)로 이뤄진다. A general microwave plasma torch device includes a magnetron 20 for oscillating microwaves, a power supply 10 for supplying power to a magnetron, and a circulator that absorbs reflected waves reflected by the magnetron and outputs the microwaves oscillated from the magnetron ( 30), a directional coupler 40 for monitoring the incident wave and the reflected wave and outputting the microwave transmitted from the circulator, a tuner 50 for matching impedance to the microwave output from the directional coupler, and transmitting the microwave transmitted from the tuner It consists of a waveguide 60, a plasma torch 70 for generating plasma using the transmitted microwave.

상기 플라즈마 토치(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(60)을 수직으로 관통하는 형태의 반응기(75) 및 쿼츠(80)로 구비될 수 있다.The plasma torch 70, as shown in Figure 2, may be provided with a reactor 75 and quartz 80 in the form of passing through the waveguide 60 vertically.

즉, 상기 반응기(75)는 상기 도파관(60)을 수직으로 관통하는 형태로 구비되며, 내부에 플라즈마 생성을 위한 공간이 형성된다.That is, the reactor 75 is provided in a form that vertically penetrates the waveguide 60, and a space for generating plasma is formed therein.

또한, 상기 도파관(60)의 마이크로웨이브가 상기 반응기(75) 내부로 유입되기 위하여, 상기 도파관(60)과 반응기가 만나는 부분은 개구되며, 그 위치에 쿼츠(80)가 구비된다.In addition, in order for the microwave of the waveguide 60 to flow into the reactor 75, a portion where the waveguide 60 and the reactor meet is opened, and a quartz 80 is provided at the position.

상기 쿼츠(80)는 마이크로웨이브는 투과시키면서 가스의 유입은 차단시키는 기능을 수행하며, 이 쿼츠(80)로 인해 마이크로웨이브 전달영역과 플라즈마 영역이 구분된다. The quartz 80 performs a function of blocking the inflow of gas while transmitting microwaves, and the microwave transmission region and the plasma region are separated by the quartz 80.

상기 반응기(75)의 상부로부터 플라즈마 가스 및 반응가스와 처리하고자 하는 전구체 등이 화살표 방향으로 투입되어 플라즈마에 의한 처리가 이뤄진다.Plasma gas and reactant gas and precursors to be treated are introduced in the direction of the arrow from the top of the reactor 75 to perform plasma treatment.

그런데, 금속화합물을 전구체로 사용하기 위해서나, 금속분말을 처리하기 위해서, 상기 반응기(75)로 금속화합물 전구체나 금속분말을 공급하면 금속화합물 전구체가 플라즈마에 의해 금속 원소로 분리되거나 금속분말이 플라즈마에 의해 처리될 때 상기 쿼츠(80)를 오염시켜 마이크로웨이브(M/W)가 통과할 수 없는 금속성분의 막이 형성되게 된다. 이에 따라 처리 시간이 경과함에 따라 쿼츠(80)에 부착되는 금속성분의 막이 증가하고 스파크가 발생하여 쿼츠를 손상시키기도 하며, 오염이 더욱 진행되면 완전히 마이크로웨이브를 통과시키지 못하게 되어, 플라즈마가 소멸될 수도 있다.However, in order to use a metal compound as a precursor or to process a metal powder, when a metal compound precursor or a metal powder is supplied to the reactor 75, the metal compound precursor is separated into a metal element by plasma or the metal powder is transferred to plasma. When processed by the contaminating the quartz 80, a film of a metal component that microwaves (M/W) cannot pass through is formed. Accordingly, as the processing time elapses, the film of the metal component attached to the quartz 80 increases and sparks may damage the quartz, and if the contamination progresses further, the microwave may not pass completely and plasma may be extinguished. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속화합물을 전구체로 사용하거나 금속분말을 처리할 수 있고, 장시간 사용이 가능한 플라즈마 토치를 제공하는 것을 과제로 한다. The present invention is to solve the problems as described above, it is an object to use a metal compound as a precursor or to process a metal powder, and to provide a plasma torch that can be used for a long time.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 형태에 따르면, 마이크로웨이브가 유입되는 도파관에 결합되며, 내부에 플라즈마가 형성되는 공간이 형성되고, 플라즈마 가스가 유입되는 아우터 컨덕터, 상기 도파관으로부터 상기 아우터 컨덕터로 유입되는 마이크로 웨이브를 투과시키는 쿼츠, 상기 아우터 컨덕터의 내부에 상기 아우터 컨덕터와 동축으로 배치되며, 내부에 금속화합물 전구체 혹은 금속 분말이 투입될 수 있는 공간이 형성되는 인너 컨덕터를 포함하는 금속 분말을 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치가 제공된다.
또한 본 발명의 일 형태에 따르면, 마이크로웨이브가 유입되는 도파관에 결합되며, 내부에 플라즈마가 형성되는 공간이 형성되고, 플라즈마 가스가 유입되는 아우터 컨덕터; 상기 도파관으로부터 상기 아우터 컨덕터로 유입되는 마이크로 웨이브를 투과시키는 쿼츠; 상기 아우터 컨덕터의 내부에 상기 아우터 컨덕터와 동축으로 배치되며, 내부에 금속화합물전구체 혹은 금속 분말이 투입될 수있는 공간이 형성되는 인너 컨덕터; 를 포함하고, 상기 인너 컨덕터는, 상기 인너 컨덕터의 출구부가 상기 쿼츠가 존재하는 영역보다 하부에 위치하도록 형성되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치가 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a microwave is coupled to a waveguide through which a wave is introduced, a space in which plasma is formed is formed, an outer conductor through which plasma gas flows, and a microwave flowing from the waveguide into the outer conductor is transmitted. A microwave plasma torch is provided for a metal powder including quartz, an inner conductor formed coaxially with the outer conductor inside the outer conductor, and having a space in which a metal compound precursor or a metal powder can be introduced. do.
In addition, according to one embodiment of the present invention, the microwave is coupled to a waveguide through which a space is formed, a space in which plasma is formed, and an outer conductor through which plasma gas is introduced; A quartz that transmits microwaves flowing from the waveguide into the outer conductor; An inner conductor disposed coaxially with the outer conductor inside the outer conductor and having a space in which a metal compound precursor or a metal powder can be introduced; Including, the inner conductor is provided with a microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal compound-containing material and metal powder formed so that the outlet portion of the inner conductor is located below the region where the quartz is present. do.

상기 쿼츠는, 상기 아우터 컨덕터의 양 단 사이에 구비되며, 상기 인너 컨덕터의 끝단은, 플라즈마 가스의 흐름 방향으로 상기 쿼츠로부터 이격된 위치에 형성될 수 있다.The quartz is provided between both ends of the outer conductor, and an end of the inner conductor may be formed at a position spaced apart from the quartz in a flow direction of plasma gas.

상기 인너 컨덕터의 끝단은, 상기 아우터 컨덕터의 내부에 위치될 수 있다.The end of the inner conductor may be located inside the outer conductor.

상기 아우터 컨덕터에 유입되는 플라즈마 가스는 상기 아우터 컨덕터 내에서 스월을 형성할 수 있다.The plasma gas flowing into the outer conductor may form a swirl in the outer conductor.

상기 플라즈마 가스는 아르곤, 질소 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.The plasma gas may include an inert gas such as argon or nitrogen.

상기 아우터 컨덕터 또는 인너 컨덕터에는 상기 금속화합물 전구체로부터 금속원소를 분리해내기 위한 반응가스가 투입될 수 있다.A reaction gas for separating metal elements from the metal compound precursor may be introduced into the outer conductor or the inner conductor.

상기 반응가스는 수소(H2)를 포함할 수 있다.The reaction gas may include hydrogen (H2).

상기 쿼츠는, 상기 아우터 컨덕터와 상기 도파관이 결합되는 부분에 배치될 수 있다.The quartz may be disposed at a portion where the outer conductor and the waveguide are coupled.

상기 쿼츠는, 상기 아우터 컨덕터와 이격된 위치의 상기 도파관 내에 배치될 수 있다.The quartz may be disposed in the waveguide at a position spaced apart from the outer conductor.

상기 아우터 컨덕터의 상기 아우터 컨덕터와 상기 도파관이 연통된 부분의 상측을 폐쇄하는 금속판을 더 포함할 수 있다.The outer conductor of the outer conductor may further include a metal plate that closes an upper side of the portion in which the waveguide is in communication.

상기 금속판은 상기 아우터 컨덕터의 길이방향으로 그 위치가 조절가능하게 구비될 수 있다.The metal plate may be provided such that its position is adjustable in the longitudinal direction of the outer conductor.

상기 플라즈마 가스는 상기 아우터 컨덕터의 상기 쿼츠가 위치된 높이와 상기 인너 컨덕터의 끝단의 높이 사이의 높이에서 유입될 수 있다.The plasma gas may be introduced at a height between the height at which the quartz of the outer conductor is located and the height of the end of the inner conductor.

상기 금속화합물 전구체는 고체, 액체, 기체 상태일 수 있다.The metal compound precursor may be in a solid, liquid, or gaseous state.

한편, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 아우터 컨덕터에 플라즈마 가스가 유입되는 플라즈마 가스 유입 단계, 인너 컨덕터에 금속화합물전구체가 투입되는 금속화합물전구체 투입단계, 아우터 컨덕터 또는 인너 컨덕터 중 적어도 어느 하나에 반응가스가 투입되는 반응가스 투입단계, 아우터 컨덕터로 유입되는 마이크로웨이브에 의해 플라즈마 가스에 플라즈마가 형성되는 가스 플라즈마 형성단계, 퀴츠로부터 이격된 위치인 인너 컨덕터의 끝단에서 토출되는 금속전구체에, 반응가스와 플라즈마 가스에 의한 플라즈마가 형성되는 파티클 플라즈마 형성단계 및 금속전구체가 플라즈마에 의해 금속분말로 석출되는 파티클 형성단계를 포함하는 플라즈마 토치를 이용한 금속 분말 처리방법이 개시된다.On the other hand, according to another aspect of the invention, the plasma gas inlet step of the plasma gas is introduced into the outer conductor, the metal compound precursor input step of the metal compound precursor is introduced into the inner conductor, the reaction gas to at least one of the outer conductor or inner conductor Is a reaction gas input step, a gas plasma forming step in which plasma is formed in the plasma gas by microwaves flowing into the outer conductor, a metal precursor discharged from the end of the inner conductor, which is a position spaced apart from the quitz, reaction gas and plasma Disclosed is a metal powder processing method using a plasma torch comprising a plasma forming step of forming a plasma by gas and a particle forming step in which a metal precursor is precipitated as a metal powder by plasma.

상기 플라즈마 가스는 아르곤 등의 불활성 가스 또는 플라즈마를 생성하기 위한 질소 등의 가스를 포함할 수 있다.The plasma gas may include an inert gas such as argon or a gas such as nitrogen for generating plasma.

상기 반응가스는 수소(H2)를 포함할 수 있다.The reaction gas may include hydrogen (H2).

상기 금속화합물 전구체는 고체, 액체, 기체 상태일 수 있다.The metal compound precursor may be in a solid, liquid, or gaseous state.

본 발명의 금속분말을 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치 및 이를 이용하여 금속분말을 처리하는 방법에 따르면, 금속 산화물 전구체를 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이용하여 처리하여 금속분말을 생산할 수 있어 생산성이 비약적으로 향상되며, 플라즈마 토치의 쿼츠 손상을 방지하여 연속운전이 가능한 효과가 있다. According to the microwave plasma torch for a metal powder of the present invention and a method of processing a metal powder using the same, the metal oxide precursor can be processed using a microwave plasma torch to produce a metal powder, thereby dramatically improving productivity, It has the effect of preventing the quartz torch from being damaged and allowing continuous operation.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 일반적인 마이크로웨이브 플라즈마 토치 및 마이크로웨이브 발생부를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 플라즈마 토치를 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도;
도 4는 도 3의 플라즈마 토치에서 플라즈마 반응이 일어나는 모습을 도시한 단면도;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도;
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도;
도 7는 도 3의 플라즈마 토치에서 일어나는 반응을 도시한 화학식;
도 8은 본 발명의 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이용하여 금속분말을 처리하는 방법을 도시한 순서도 이다.The detailed description of the preferred embodiments of the present application described below, as well as the summary described above, will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. For the purpose of illustrating the invention, the drawings show preferred embodiments. However, it should be understood that this application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 is a perspective view showing a general microwave plasma torch and a microwave generator;
FIG. 2 is a sectional view showing the plasma torch of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view showing a plasma reaction occurring in the plasma torch of FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to another embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to another embodiment of the present invention;
7 is a chemical formula showing a reaction occurring in the plasma torch of FIG. 3;
8 is a flow chart showing a method of processing a metal powder using the microwave plasma torch of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, in which the object of the present invention can be specifically realized, will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same code are used for the same configuration, and additional description will be omitted.

본 실시예에 따른 금속분말 처리를 위한 마이크로웨이브(M/W) 플라즈마 토치(100)(이하, 설명의 편의를 위하여 '플라즈마 토치'로 칭하기로 함)은 도 3에 도시된 바와 같이, 아우터 컨덕터(110), 쿼츠(130) 및 인너 컨덕터(120)를 포함할 수 있다.The microwave (M/W) plasma torch 100 for processing metal powder according to the present embodiment (hereinafter, referred to as a'plasma torch' for convenience of description), as shown in FIG. 3, the outer conductor It may include 110, quartz 130 and the inner conductor 120.

상기 아우터 컨덕터(110)는 도파관(60)에 결합되며, 내부에 공간이 형성되며 상기 내부공간으로 플라즈마 가스가 유입될 수 있다.The outer conductor 110 is coupled to the waveguide 60, a space is formed therein and plasma gas may be introduced into the inner space.

상기 도파관(60)에는 마이크로웨이브(M/W)를 발진하는 마그네트론 등이 구비되어 상기 아우터 컨덕터(110)의 내부로 마이크로웨이브(M/W)를 전달할 수 있다.The waveguide 60 is provided with a magnetron that oscillates the microwave (M/W), and can transmit the microwave (M/W) to the interior of the outer conductor 110.

한편, 상기 마이크로웨이브(M/W)는 표면효과(skin effect)에 의해 금속 등을 투과하지 못하며, 상기 아우터 컨덕터(110)는 일반적으로 고온 내열성이 뛰어난 금속 등의 재질로 제작되므로, 상기 아우터 컨덕터(110) 내부로 마이크로웨이브(M/W)가 유입되기 위하여, 상기 아우터 컨덕터(110)와 도파관(60)이 결합되는 부위가 개구된다.On the other hand, the microwave (M/W) does not penetrate metal or the like due to a skin effect, and the outer conductor 110 is generally made of a material such as a metal having high temperature and heat resistance, so the outer conductor (110) In order to introduce microwaves (M/W) into the interior, a portion where the outer conductor 110 and the waveguide 60 are coupled is opened.

그리고, 상기 개구된 부분이 마이크로웨이브(M/W) 투과가 가능한 쿼츠(130)로 폐쇄된다. Then, the opened portion is closed with a quartz 130 capable of transmitting microwave (M/W).

이 때, 상기 아우터 컨덕터(110)가 도파관(60)과 결합되어 개구되는 지점은 상기 아우터 컨덕터(110)의 양 단 사이이며, 따라서, 상기 쿼츠(130)도 상기 아우터 컨덕터(110)의 양 단 사이에 구비될 수 있다. At this time, the point where the outer conductor 110 is opened by being coupled to the waveguide 60 is between both ends of the outer conductor 110, and thus, the quartz 130 also has both ends of the outer conductor 110. It may be provided between.

상기 인너 컨덕터(120)는 마이크로웨이브(M/W)가 투과하지 못하는 금속 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 아우터 컨덕터(110)의 내부에 상기 아우터 컨덕터(110)와 동축으로 배치될 수 있다.The inner conductor 120 may be made of a material such as a metal that microwave (M/W) does not penetrate, and may be disposed coaxially with the outer conductor 110 inside the outer conductor 110.

상기 아우터 컨덕터(110)에는 플라즈마 가스가 유입되며, 상기 인너 컨덕터(120)에는 금속 전구체가 유입될 수 있다. 이 때, 상기 플라즈마 가스는 마이크로웨이브를 통해 플라즈마를 생성하거나 또는 생성된 플라즈마를 안정화 시키는 가스일 수 있다.A plasma gas may be introduced into the outer conductor 110 and a metal precursor may be introduced into the inner conductor 120. At this time, the plasma gas may be a gas that generates plasma through a microwave or stabilizes the generated plasma.

상기 아우터 컨덕터(110) 또는 인너 컨덕터(120)에는 반응가스가 유입될 수 있다. 상기 반응가스는 상기 플라즈마 가스와 함께 아우터 컨덕터(110)에 유입될 수도 있으며, 또는 금속 전구체와 함께 인너 컨덕터(120)에 유입될 수 있다.Reaction gas may be introduced into the outer conductor 110 or the inner conductor 120. The reaction gas may be introduced into the outer conductor 110 together with the plasma gas, or may be introduced into the inner conductor 120 together with a metal precursor.

물론, 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)에 동시에 투입될 수도 있으며, 상기 반응가스는 상기 플라즈마 가스와 같은 종류의 가스일 수 있다.Of course, the outer conductor 110 and the inner conductor 120 may be simultaneously input, and the reaction gas may be the same type of gas as the plasma gas.

이 때, 플라즈마 가스 및 금속화합물 전구체와 반응가스는 모두 같은 흐름 방향을 가진다. 본 실시예에서는, 도면을 기준으로 상측에서 유입되어 하측으로 배출되는 흐름 방향을 가지는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.At this time, both the plasma gas and the metal compound precursor and the reaction gas have the same flow direction. In the present embodiment, it will be described as an example that has a flow direction that is introduced from the upper side and discharged to the lower side based on the drawing.

한편, 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단의 위치는 상기 아우터 컨덕터(110)의 내부에, 상기 플라즈마 가스의 흐름방향으로 상기 쿼츠(130)로부터 이격된 위치에 형성될 수 있다.On the other hand, the position of the end of the inner conductor 120 may be formed inside the outer conductor 110, at a position spaced apart from the quartz 130 in the flow direction of the plasma gas.

또는 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단은 아우터 컨덕터(110)의 끝단과 같은 위치에 형성될 수도 있으며 경우에 따라서는 상기 아우터 컨덕터보다 짧거나 길어질 수도 있을 것이다.Alternatively, the end of the inner conductor 120 may be formed at the same position as the end of the outer conductor 110, and in some cases, may be shorter or longer than the outer conductor.

그리고, 상기 아우터 컨덕터(110)에 유입되는 플라즈마 가스는 상기 아우터 컨덕터(110) 내에서 스월을 형성할 수 있다. In addition, the plasma gas flowing into the outer conductor 110 may form a swirl in the outer conductor 110.

이를 위해, 상기 플라즈마 가스가 공급될 때 스월을 일으키는 방향으로 공급되거나 또는 아우터 컨덕터(110)의 내주면 또는 인너 컨덕터(120)의 외주면에 스월을 일으킬 수 있는 가이드(미도시)등의 별도 기구가 구비될 수 있다.To this end, when the plasma gas is supplied, a separate mechanism such as a guide (not shown) that is supplied in the direction of causing swirl or that can cause swirl on the inner circumferential surface of the outer conductor 110 or the outer circumferential surface of the inner conductor 120 is provided. Can be.

이 때, 상기 플라즈마 가스는, 아르곤이나 질소 등의 불활성 가스나 수소(H2)를 포함할 수 있다.At this time, the plasma gas may include an inert gas such as argon or nitrogen or hydrogen (H2).

또한, 반응가스는 수소(H2)를 포함할 수 있다.Further, the reaction gas may include hydrogen (H2).

상기 금속화합물 전구체는 금속원소와 다른 원소의 화합물일 수 있다. 본 실시예에서는 금속원소와 염소의 화합물인 금속염화물, 예를 들어 TiCl4, NiCl2, LiCl, SiCl4, TaCl4 등일 수 있으며, 또는 금속원소와 불소의 화합물인 금속 불화물 일 수도 있다.The metal compound precursor may be a compound of a metal element and other elements. In the present embodiment, a metal chloride that is a compound of a metal element and chlorine, for example, TiCl4, NiCl2, LiCl, SiCl4, TaCl4, or the like, or may be a metal fluoride that is a compound of a metal element and fluorine.

따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 도파관(60)과 쿼츠(130)를 통해 마이크로웨이브(M/W)가 아우터 컨덕터(110) 내부로 유입되며, 상기 아우터 컨덕터(110)의 상측을 통해 플라즈마 가스 및 반응가스가 유입된다.Accordingly, as shown in FIGS. 3 and 4, microwaves (M/W) are introduced into the outer conductor 110 through the waveguide 60 and the quartz 130, and the outer conductor 110 Plasma gas and reaction gas are introduced through the upper side.

그리고, 아우터 컨덕터(110) 내부로 유입된 마이크로웨이브(M/W)와 플라즈마 가스 및 반응 가스로 인한 플라즈마(210)가 형성될 수 있다. 이 때 형성된 플라즈마(210)는 가스들에 의해서 형성된 플라즈마이므로 가스 플라즈마(210)라고 칭하기로 한다.Then, the microwave 210 (M/W) introduced into the outer conductor 110 and the plasma 210 due to the plasma gas and the reaction gas may be formed. Since the plasma 210 formed at this time is a plasma formed by gases, it will be referred to as a gas plasma 210.

이 때, 유입된 마이크로웨이브(M/W)는 인너 컨덕터(120)를 투과하지 못하므로, 상기 인너 컨덕터(120) 내부에서는 플라즈마 반응이 일어나지 않으며, 상기 가스 플라즈마(210)는 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)의 사이에서 발생할 수 있다.At this time, since the introduced microwave (M/W) does not penetrate the inner conductor 120, plasma reaction does not occur inside the inner conductor 120, and the The gas plasma 210 may be generated between the outer conductor 110 and the inner conductor 120.

또한, 인너 컨덕터(120)의 길이를 적당하게 조절함으로써, 인너 컨덕터(120)의 끝단 영역에서 전기장을 강하게 형성시킬 수 있다. 이에 따라 인너 컨덕터(120) 끝단 영역에서 플라즈마(220)가 발생할 수 있다. 이 때, 인너 컨덕터(120)의 끝단 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 인너 컨덕터(120)의 길이는 통상의 당업자라면 반복적인 실험을 통해 도출할 수 있을 것이다.In addition, by properly adjusting the length of the inner conductor 120, an electric field can be strongly formed in the end region of the inner conductor 120. Accordingly, the plasma 220 may be generated in the end region of the inner conductor 120. At this time, the length of the inner conductor 120 for generating plasma in the end region of the inner conductor 120 may be derived by repeated experimentation by those skilled in the art.

또한, 상기 아르곤이나 질소 또는 수소 등의 가스에 의해 발생하는 가스 플라즈마 영역 (210)에는 금속화합물 전구체가 유입되지 않으므로 분말 등의 파티클이 형성되지 않아 상기 쿼츠(130)에 분말 등이 쌓이는 일이 발생하지 않는다.In addition, since a metal compound precursor is not introduced into the gas plasma region 210 generated by the gas such as argon, nitrogen, or hydrogen, particles such as powder are not formed, so that powder or the like accumulates in the quartz 130. I never do that.

한편, 상기 인너 컨덕터(120) 내부로 유입된 금속화합물 전구체는 인너 컨덕터(120) 내에서는 마이크로웨이브(M/W)를 조사받지 아니하므로 플라즈마 반응이 일어나지 아니하며, 인너 컨덕터(120)의 끝단에 형성되어 있는 플라즈마 영역(220)으로 유입되어 플라즈마에 의해 처리된다. Meanwhile, the metal compound precursor introduced into the inner conductor 120 is not irradiated with microwaves (M/W) in the inner conductor 120, so plasma reaction does not occur, and is formed at the end of the inner conductor 120. It enters the plasma region 220 and is processed by plasma.

이 때, 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단에서 발생되는 플라즈마를 앞서 설명한 가스 플라즈마(210)과 구별하기 위하여, 파티클 플라즈마(220)라 칭하기로 하는데, 이는 인너 컨덕터(120)의 끝단에서 토출되는 금속화합물 전구체가 플라즈마(220)에 의해 해리되어 금속 분말 등의 파티클이 발생하기 때문이다.At this time, in order to distinguish the plasma generated at the end of the inner conductor 120 from the gas plasma 210 described above, it will be referred to as a particle plasma 220, which is the metal discharged from the end of the inner conductor 120 This is because the compound precursor is dissociated by the plasma 220 to generate particles such as metal powder.

물론, 가스 플라즈마(210)과 파티클 플라즈마(220)는 설명의 편의를 위해 도입된 것으로 도 4에서 쿼츠(130)가 구비되어 있는 영역(210)에서 플라즈마가 형성되는 것과 인너 컨덕터(120)의 끝단에서 형성되는 영역(220)이 분리되어 형성되는 것으로 설명하였고, 실제로는 도 4에 도시한 바와 같이 플라즈마가 분리되어 형성될 수도 있으나, 분리되지 않고 아우터 컨덕터(110)과 인너 컨덕터(120)의 사이 및 인너 컨덕터(120)의 하측 끝단 영역이 모두 함께 어우러져 형성될 수도 있다. 또한, 플라즈마 발생 조건을 조절하면 인너 컨덕터(120)의 끝단에서만 형성시킬 수도 있다. Of course, the gas plasma 210 and the particle plasma 220 are introduced for convenience of description, and plasma is formed in the region 210 where the quartz 130 is provided in FIG. 4 and the end of the inner conductor 120. It has been described that the region 220 formed in is formed separately, and in practice, plasma may be formed separately as shown in FIG. 4, but is not separated, but is not separated between the outer conductor 110 and the inner conductor 120. And the lower end regions of the inner conductor 120 may be formed in combination. In addition, when the plasma generation condition is adjusted, it may be formed only at the end of the inner conductor 120.

이하에서는, 상기 파티클 플라즈마(220)를 통해 금속 분말이 생성되는 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process in which metal powder is generated through the particle plasma 220 will be described.

본 실시예에서는, 상기 금속전구체로서 TiCl4가 적용된 것을 예로 들기로 한다.In this embodiment, it is assumed that TiCl4 is applied as the metal precursor.

도 7에 도시된 바와 같이, TiCl4가 반응가스인 H2와 플라즈마 반응을 하게 되면, 수소(H2) 2개 분자가 4H가 되며 TiCl4도 해리되어 Ti와 4Cl로 되고, 각 H 들이 염소(Cl)과 반응하여 염화수소(4HCl)가 되며, Ti는 금속 파우더 형태로 석출될 수 있다.As shown in FIG. 7, when TiCl4 undergoes a plasma reaction with H2, which is a reaction gas, two molecules of hydrogen (H2) become 4H, and TiCl4 dissociates into Ti and 4Cl, and each H is chlorine (Cl) and It reacts to become hydrogen chloride (4HCl), and Ti can be precipitated in the form of a metal powder.

따라서, 금속화합물 전구체로부터 플라즈마 반응에 의해 금속 분말(230)이 석출되는 것이다.Therefore, the metal powder 230 is precipitated by the plasma reaction from the metal compound precursor.

이 때, 상기 금속 분말(230)이 석출되는 위치가 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단이며, 이는 상기 쿼츠(130)와는 이격된 위치이므로, 석출된 금속 분말(230)이 쿼츠(130)에 쌓이는 현상이 발생하지 않을 수 있다.At this time, the position where the metal powder 230 is precipitated is the end of the inner conductor 120, which is a position spaced apart from the quartz 130, and thus the deposited metal powder 230 is accumulated in the quartz 130. The phenomenon may not occur.

뿐만 아니라, 상기 플라즈마 가스의 흐름에 의해 석출된 금속 분말(230)이 쿼츠(130)를 향해 비산되는 것이 방지될 수 있다.In addition, metal powder 230 precipitated by the flow of the plasma gas may be prevented from scattering toward the quartz 130.

또한, 상기 플라즈마 가스는 쿼츠(130)의 냉각기능도 수행할 수 있다.In addition, the plasma gas may also perform the cooling function of the quartz 130.

따라서, 석출된 금속 분말은 가스의 흐름에 의해 하방으로 낙하되고, 낙하된 금속 분말(230)을 수거할 수 있다.Therefore, the deposited metal powder is dropped downward by the flow of gas, and the fallen metal powder 230 can be collected.

또한, 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120) 사이를 흐르는 플라즈마 가스 또는 반응가스의 온도를 제어하는 온도제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 아르곤이나 질소 또는 수소의 온도를 제어함으로써 석출되는 금속분말(230)의 크기를 조절할 수 있다.In addition, a temperature control unit (not shown) for controlling the temperature of the plasma gas or the reaction gas flowing between the outer conductor 110 and the inner conductor 120 may be further provided. By controlling the temperature of the argon, nitrogen, or hydrogen, the size of the metal powder 230 precipitated can be adjusted.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 쿼츠의 형태 및 위치가 변화될 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the shape and position of the quartz may be changed.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 퀴츠(130)가 도파관(60)과 아우터 컨덕터(110)가 결합되어 개구된 부분에 원통형으로 구비되나, 본 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 쿼츠(132)가 상기 도파관(60) 내에 구비될 수 있다. 이 때, 상기 쿼츠(132)는 상기 도파관(60)과 아우터 컨덕터(110)가 결합되어 개구된 부분으로부터 마그네트론(20) 측으로 이격된 위치에 형성될 수 있다. That is, in the above-described embodiment, the quitz 130 is provided in a cylindrical shape in a portion where the waveguide 60 and the outer conductor 110 are combined, but according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the Quartz 132 may be provided in the waveguide 60. At this time, the quartz 132 may be formed at a position spaced apart from the open portion where the waveguide 60 and the outer conductor 110 are coupled to the magnetron 20.

따라서, 상기 쿼츠(132)가 파티클 플라즈마(220)의 형성위치로부터 더욱 이격될 수 있어 오염의 방지효과가 더욱 커질 수 있으며, 상기 쿼츠(132)가 원통이 형태가 아닌 평판 플레이트형태로 형성될 수 있어 쿼츠의 형성이 보다 용이할 수 있다.Therefore, the quartz 132 can be further spaced from the formation position of the particle plasma 220, so that the effect of preventing contamination can be further increased, and the quartz 132 can be formed in the form of a flat plate rather than a cylindrical shape. Therefore, the formation of quartz may be easier.

또 한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 아우터 컨덕터(110)의 상측에 마이크로웨이브가 아우터 컨덕터(110)의 상측으로 전달되는 것을 차폐하는 금속판(112)이 더 구비될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 6, a metal plate 112 may be further provided on the upper side of the outer conductor 110 to shield microwaves from being transmitted to the upper side of the outer conductor 110.

즉, 상기 도파관(60)을 통해 아우터 컨덕터(110)의 내부로 전달되는 마이크로 웨이브가 상기 아우터 컨덕터(110)의 상측으로 전달되는 것을 차폐하도록 상기 금속판(112)이 상기 도파관(60)과 아우터 컨덕터(110)가 연통된 지점의 상기 아우터 컨덕터(110)의 상측을 폐쇄하도록 구비될 수 있다.That is, the metal plate 112 is shielded from the waveguide 60 and the outer conductor so that the microwaves transmitted to the inside of the outer conductor 110 through the waveguide 60 are shielded from being transmitted to the upper side of the outer conductor 110. 110 may be provided to close the upper side of the outer conductor 110 at the point of communication.

따라서, 상기 도파관(60)을 통해 아우터 컨덕터(110) 내부로 전달되는 마이크로 웨이브가 상기 아우터 컨덕터(110) 내부에서 상하로 분산되는 것이 방지되고 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단 측으로 집중되어 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단 측에 전기장이 보다 강하게 형성되도록 할 수 있다.Therefore, the microwaves transmitted into the outer conductor 110 through the waveguide 60 are prevented from being distributed up and down in the outer conductor 110 and are concentrated toward the end side of the inner conductor 120 to concentrate the inner conductor. The electric field may be formed more strongly on the end side of the 120.

또한, 상기 금속판(112)의 위치를 상하로 조절함으로써 가스 플라즈마(210) 및 파티클 플라즈마(220)가 형성되는 위치를 미세하게 조절할 수 있다.In addition, the position of the gas plasma 210 and the particle plasma 220 can be finely adjusted by adjusting the position of the metal plate 112 up and down.

따라서, 상기 금속판(112)을 상기 아우터 컨덕터(110)의 길이방향으로 위치가 조절되도록 구비함으로써 상기 가스 플라즈마(210) 및 파티클 플라즈마(220)가 형성되는 위치를 조절할 수 있다.Accordingly, the position where the gas plasma 210 and the particle plasma 220 are formed can be adjusted by providing the metal plate 112 so that the position is adjusted in the longitudinal direction of the outer conductor 110.

이 때, 플라즈마 가스 혹은 반응가스는 상기 금속판(112)에 형성된 홀을 통해 상부에서 유입될 수 있으며, 상기 아우터 컨덕터(110)의 도파관(60)과 연결된 지점의 높이와 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단의 높이 사이에 형성된 투입구에서(114) 유입될 수도 있다. At this time, the plasma gas or the reaction gas may be introduced from the top through the hole formed in the metal plate 112, the height of the point connected to the waveguide 60 of the outer conductor 110 and the inner conductor 120 of It may be introduced from the inlet 114 formed between the height of the end.

이렇게 유입되는 플라즈마 가스 혹은 반응가스는 스월을 형성할 수 있는 구조(미도시)를 구비할 수 있으며 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)의 사이에서 스월을 형성하면서 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단측으로 유동함으로써 석출되는 금속이 상기 쿼츠(132) 측으로 비산되는 것을 차단할 수 있다.The plasma gas or reaction gas introduced in this way may have a structure (not shown) capable of forming a swirl, and form the swirl between the outer conductor 110 and the inner conductor 120 while the inner conductor 120 is formed. By flowing toward the end of the metal can be prevented from being scattered to the metal precipitating the quartz 132 side.

물론, 이 때, 상기 쿼츠(132)는 상기 도파관(60)과 아우터 컨덕터(110)가 결합되어 개구된 부분에 원통형으로 배치될 수 있거나 또는 도 5의 설명과 같이 상기 도파관(60)내에 플레이트 형태로 배치될 수 도 있다.Of course, at this time, the quartz 132 may be disposed in a cylindrical shape in the open portion where the waveguide 60 and the outer conductor 110 are combined, or as a plate in the waveguide 60 as described in FIG. 5 It can also be arranged.

한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치를 이용한 금속 분말 처리방법을 설명하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, a metal powder processing method using a plasma torch according to another embodiment of the present invention will be described.

본 실시예에 따른 플라즈마 토치를 이용한 금속 분말 처리방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 가스 유입단계(S110), 금속전구체 투입단계(S120), 반응가스 투입단계(S130), 가스 플라즈마 형성단계(S140), 파티클 플라즈마 형성단계(S150), 파티클 형성단계(S160)를 포함할 수 있다.The metal powder processing method using the plasma torch according to this embodiment is as shown in FIG. 8, the plasma gas inflow step (S110), the metal precursor input step (S120), the reaction gas input step (S130), the gas plasma forming step (S140), a particle plasma forming step (S150), may include a particle forming step (S160).

상기 플라즈마 가스 유입단계(S110)는 상기 아우터 컨덕터(110)에 플라즈마 가스가 유입되는 단계이다. The plasma gas inflow step S110 is a step in which plasma gas is introduced into the outer conductor 110.

이때, 상기 플라즈마 가스는 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)의 사이로 유입되며, 아르곤이나 질소 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.At this time, the plasma gas flows between the outer conductor 110 and the inner conductor 120, and may include an inert gas such as argon or nitrogen.

그리고, 상기 금속화합물 전구체 투입단계(S120)는, 금속화합물 전구체를 인너 컨덕터(120)의 내부로 투입하는 단계이다.And, the metal compound precursor input step (S120) is a step of injecting the metal compound precursor into the inner conductor 120.

상기 금속화합물 전구체는 금속원소와 다른 원소의 화합물일 수 있다. 본 실시예에서는 금속원소와 염소의 화합물인 금속염화물, 예를 들어 TiCl4, NiCl2, LiCl, SiCl4, TaCl4 등일 수 있으며, 또는 금속원소와 불소의 화합물인 금속 불활물 일 수도 있다.The metal compound precursor may be a compound of a metal element and other elements. In this embodiment, a metal chloride that is a compound of a metal element and chlorine, for example, TiCl4, NiCl2, LiCl, SiCl4, TaCl4, or the like, or may be a metal inert material that is a compound of a metal element and fluorine.

또한, 상기 반응가스 투입단계(S130)는 아우터 컨덕터(110) 또는 인너 컨덕터(120) 중 적어도 어느 하나에 반응가스가 투입되는 단계이다.In addition, the reaction gas input step (S130) is a step in which the reaction gas is input to at least one of the outer conductor 110 or the inner conductor 120.

반응가스는 수소(H2)를 포함할 수 있으며, 상기 플라즈마 가스와 함께 아우터 컨덕터(110)에 유입될 수도 있으며, 또는 금속 전구체와 함께 인너 컨덕터(120)에 유입될 수 있다. 물론, 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)에 동시에 투입될 수도 있다.The reaction gas may include hydrogen (H2), may be introduced into the outer conductor 110 together with the plasma gas, or may be introduced into the inner conductor 120 together with a metal precursor. Of course, the outer conductor 110 and the inner conductor 120 may be simultaneously input.

이 때, 상기 플라즈마 가스, 반응가스, 금속 전구체가 흐르는 방향은 모두 동일할 수 있다.At this time, the directions in which the plasma gas, the reaction gas, and the metal precursor flow may all be the same.

즉, 도 3을 기준으로 상측에서 하측으로 흐르는 흐름방향을 가질 수 있다.That is, it may have a flow direction flowing from the upper side to the lower side based on FIG. 3.

또한, 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120) 사이를 흐르는 플라즈마 가스 및 반응가스는 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120) 사이에서 스월을 형성할 수 있다.In addition, plasma gas and reaction gas flowing between the outer conductor 110 and the inner conductor 120 may form a swirl between the outer conductor 110 and the inner conductor 120.

그리고, 가스 플라즈마 형성단계(S140)가 수행될 수 있다. 상기 가스 플라즈마 형성단계(S140)는 아우터 컨덕터(110)로 유입되는 마이크로웨이브(M/W)에 의해 상기 아우터 컨덕터(110)와 인너 컨덕터(120)의 사이로 유입되는 플라즈마 가스 및 반응가스에 플라즈마가 형성되는 단계이다. Then, the gas plasma forming step (S140) may be performed. In the gas plasma forming step (S140), plasma is introduced into the plasma gas and the reaction gas flowing between the outer conductor 110 and the inner conductor 120 by microwaves (M/W) flowing into the outer conductor 110. It is a stage of formation.

상기 마이크로웨이브(M/W)가 인너 컨덕터(120)를 투과하지 못하므로, 상기 인너 컨덕터(120) 내부에는 플라즈마가 형성되지 아니할 수 있다.Since the microwave (M/W) does not penetrate the inner conductor 120, plasma may not be formed inside the inner conductor 120.

또한, 상기 가스 플라즈마(210)는 상기 쿼츠(130) 부근에서 발생될 수 있으나 상기 아르곤이나 질소 또는 수소 등의 가스에 의해 발생되는 플라즈마이므로, 분말 등의 파티클을 형성하지 않아 쿼츠(130)에 분말이 쌓이거나 막이 형성되는 일이 발생되지 아니한다.In addition, the gas plasma 210 may be generated in the vicinity of the quartz 130, but since it is a plasma generated by a gas such as argon, nitrogen, or hydrogen, particles such as powder are not formed and thus powder in the quartz 130 No accumulation or film formation occurs.

상기 파티클 플라즈마 형성단계(S150)에서는, 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단에서 토출되는 금속전구체와 반응가스가 플라즈마 반응하는 단계이다.In the particle plasma forming step (S150), the metal precursor discharged from the end of the inner conductor 120 reacts with the plasma.

즉, 마이크로웨이브(M/W)가 인너 컨덕터(120)를 투과하지 못하므로, 인너 컨덕터(120) 내부에서는 플라즈마가 발생하지 않아 상기 금속화합물 전구체가 상기 인너 컨덕터(120) 내부를 유동할 때에는 플라즈마에 의한 반응이 일어나지 않으며 상기 인너 컨덕터(120) 끝단에서 형성되어있는 상기 파티클 플라즈마(220)로 토출될 때 반응가스와 함께 플라즈마 반응을 일으킬 수 있다.That is, since the microwave (M/W) does not penetrate the inner conductor 120, plasma is not generated inside the inner conductor 120, and thus the plasma is generated when the metal compound precursor flows inside the inner conductor 120. The reaction by does not occur and when it is discharged to the particle plasma 220 formed at the end of the inner conductor 120, it may cause a plasma reaction with a reaction gas.

이 때, 상기 파티클 플라즈마(220)는 상기 인너 컨덕터(120) 끝단 부근에서 발생되므로, 상기 쿼츠(130)와는 이격된 위치에서 형성될 수 있다.At this time, since the particle plasma 220 is generated near the end of the inner conductor 120, it may be formed at a position spaced apart from the quartz 130.

그리고, 상기 파티클 형성단계(S160)에서는, 상기 파티클 플라즈마(220)의 상기 금속화합물 전구체와 반응가스의 플라즈마 반응에 의해 상기 금속화합물 전구체에서 금속원소가 분말 형태로 석출되는 단계이다.In addition, in the particle forming step (S160), a metal element is precipitated in the form of a powder in the metal compound precursor by a plasma reaction between the metal compound precursor of the particle plasma 220 and a reaction gas.

즉, 상기 금속전구체가 TiCl4인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, TiCl4가 반응가스인 H2와 플라즈마 반응을 하게 되면, 먼저 수소(H2) 2개 분자가 4H가 되며 각 H 분자들이 염소(Cl)과 반응하여 염화수소(4HCl)가 되며, Ti는 금속 파우더 형태로 석출될 수 있다.That is, when the metal precursor is TiCl4, as shown in FIG. 7, when TiCl4 undergoes a plasma reaction with H2, which is a reaction gas, first two molecules of hydrogen (H2) become 4H, and each H molecule is chlorine (Cl ) To become hydrogen chloride (4HCl), and Ti may be precipitated in the form of a metal powder.

따라서, 금속전구체로부터 플라즈마 반응에 의해 금속 분말이 석출되는 것이다.Therefore, the metal powder is precipitated by the plasma reaction from the metal precursor.

이 때, 상기 금속 분말이 석출되는 위치가 상기 인너 컨덕터(120)의 끝단이며, 이는 상기 쿼츠(130)와는 이격된 위치이므로, 석출된 금속 분말이 쿼츠(130)에 쌓이는 현상이 줄어들 수 있다.At this time, since the position where the metal powder is deposited is the end of the inner conductor 120, and this is a position spaced apart from the quartz 130, the phenomenon that the deposited metal powder accumulates in the quartz 130 may be reduced.

뿐만 아니라, 상기 플라즈마 가스의 흐름에 의해 석출된 금속 분말이 쿼츠를 향해 비산되는 것이 방지될 수 있으므로, 쿼츠의 손상이 방지되어 장시간 연속운전이 가능하여 생산성이 향상될 수 있다.In addition, since the metal powder precipitated by the flow of the plasma gas can be prevented from being scattered toward the quartz, damage to the quartz is prevented and continuous operation is possible for a long time, thereby improving productivity.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the embodiments described above has ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description and may be changed within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 금속 파우더 처리를 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치
110: 아우터 컨덕터 120: 인너 컨덕터
130: 쿼츠 210: 가스 플라즈마
220: 파티클 플라즈마 230: 금속분말
S110: 플라즈마 가스 유입단계
S120: 금속전구체 투입단계
S130: 반응가스 투입단계
S140: 가스 플라즈마 형성단계
S150: 파티클 플라즈마 유입단계
S160: 파티클 형성단계100: microwave plasma torch for metal powder treatment
110: outer conductor 120: inner conductor
130: quartz 210: gas plasma
220: particle plasma 230: metal powder
S110: Plasma gas introduction step
S120: Metal precursor input step
S130: reaction gas input step
S140: gas plasma forming step
S150: Particle plasma inflow stage
S160: particle formation step

Claims (15)

마이크로웨이브가 유입되는 도파관에 결합되며, 내부에 플라즈마가 형성되는 공간이 형성되고, 플라즈마 가스가 유입되는 아우터 컨덕터;
상기 도파관으로부터 상기 아우터 컨덕터로 유입되는 마이크로 웨이브를 투과시키는 쿼츠;
상기 아우터 컨덕터의 내부에 상기 아우터 컨덕터와 동축으로 배치되며, 내부에 금속화합물전구체 혹은 금속 분말이 투입될 수있는 공간이 형성되는 인너 컨덕터;
를 포함하고,
상기 인너 컨덕터는, 상기 인너 컨덕터의 출구부가 상기 쿼츠가 존재하는 영역에서 이격되어 상기 쿼츠가 존재하는 영역보다 하부에 위치하도록 형성되며,
상기 아우터 컨덕터의 상기 아우터 컨덕터와 상기 도파관이 연통된 부분의 상측을 폐쇄하는 금속판을 더 포함하고,
상기 금속판은 상기 아우터 컨덕터의 길이방향으로 그 위치가 조절가능하게 구비되는
금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.It is coupled to a waveguide through which microwaves are introduced, a space in which plasma is formed inside, and an outer conductor into which plasma gas is introduced;
A quartz that transmits microwaves flowing from the waveguide into the outer conductor;
An inner conductor disposed coaxially with the outer conductor inside the outer conductor and having a space in which a metal compound precursor or a metal powder can be introduced;
Including,
The inner conductor is formed such that the outlet portion of the inner conductor is spaced apart from the region where the quartz is located and located below the region where the quartz is located.
Further comprising a metal plate for closing the upper side of the portion where the outer conductor and the waveguide communicate with the outer conductor,
The metal plate is provided with an adjustable position in the longitudinal direction of the outer conductor.
Microwave plasma torch for processing metal compounds or materials containing metal compounds and metal powders. 제1항에 있어서,
상기 쿼츠는,
상기 아우터 컨덕터의 양 단 사이에 구비되며,
상기 인너 컨덕터의 끝단은,
플라즈마 가스의 흐름 방향으로 상기 쿼츠로부터 이격된 위치에 형성되는, 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.According to claim 1,
The quartz,
It is provided between both ends of the outer conductor,
The end of the inner conductor,
A microwave plasma torch formed at a position spaced apart from the quartz in a flow direction of plasma gas, for treating a metal compound or a metal compound-containing material and a metal powder. 제2항에 있어서,
상기 인너 컨덕터의 끝단은,
상기 아우터 컨덕터의 내부에 위치되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.According to claim 2,
The end of the inner conductor,
Microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal compound-containing material and a metal powder located inside the outer conductor. 제1항에 있어서,
상기 아우터 컨덕터에 유입되는 플라즈마 가스는 상기 아우터 컨덕터 내에서 스월을 형성하는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.According to claim 1,
The plasma gas flowing into the outer conductor is a microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal compound containing metal and a metal powder forming a swirl in the outer conductor. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 가스는 아르곤 등의 불활성 가스 또는 플라즈마를 생성하기 위한 질소를 포함하는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.According to claim 1,
The plasma gas is an inert gas such as argon, or a microwave plasma torch for treating a metal compound or a metal powder containing a metal compound or a metal compound containing nitrogen for generating plasma. 제1항에 있어서,
상기 아우터 컨덕터 또는 인너 컨덕터에는 상기 금속화합물 전구체로부터 금속원소를 분리해내기 위한 반응가스가 투입되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치According to claim 1,
Microwave plasma torch for processing metal compounds or metal powders containing metal compounds or metal compounds to which a reaction gas for separating metal elements from the metal compound precursor is added to the outer conductor or inner conductor. 제6항에 있어서,
상기 반응가스는 수소(H2)를 포함하는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치The method of claim 6,
The reaction gas is a microwave plasma torch for processing metal compounds or metal powders containing metal compounds or metal compounds containing hydrogen (H2). 제1항에 있어서,
상기 쿼츠는, 상기 아우터 컨덕터와 상기 도파관이 결합되는 부분에 배치되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치According to claim 1,
The quartz, microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal compound-containing material and a metal powder disposed in a portion where the outer conductor and the waveguide are coupled 제1항에 있어서,
상기 쿼츠는, 상기 아우터 컨덕터와 이격된 위치의 상기 도파관 내에 배치되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치According to claim 1,
The quartz is a microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal compound-containing material and a metal powder disposed in the waveguide at a position spaced apart from the outer conductor. 삭제delete 삭제delete 제4항에 있어서,
상기 플라즈마 가스는 상기 아우터 컨덕터의 상기 쿼츠가 위치된 높이와 상기 인너 컨덕터의 끝단의 높이 사이의 높이에서 유입되는 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말을 처리하기 위한 마이크로웨이브 플라즈마 토치.According to claim 4,
The plasma gas is a microwave plasma torch for processing a metal compound or a metal powder containing a metal compound or a metal compound introduced at a height between a height at which the quartz of the outer conductor is located and a height of the end of the inner conductor. 아우터 컨덕터에 플라즈마 가스가 유입되는 플라즈마 가스 유입 단계;
인너 컨덕터에 금속화합물전구체가 투입되는 금속화합물전구체 투입단계;
아우터 컨덕터 또는 인너 컨덕터 중 적어도 어느 하나에 반응가스가 투입되는 반응가스 투입단계;
아우터 컨덕터로 유입되는 마이크로웨이브에 의해 플라즈마 가스에 플라즈마가 형성되는 가스 플라즈마 형성단계;
퀴츠로부터 이격된 위치인 인너 컨덕터의 끝단에서 플라즈마가 형성되는 파티클 플라즈마 형성단계;
금속전구체가 상기 파티클 플라즈마에서 반응가스와 반응하여 금속분말로 석출되는 파티클 형성단계;
를 포함하고,
상기 인너 컨덕터는, 상기 인너 컨덕터의 출구부가 쿼츠가 존재하는 영역에서 이격되어 상기 쿼츠가 존재하는 영역보다 하부에 위치하도록 형성되며,
상기 아우터 컨덕터의 상기 아우터 컨덕터와 도파관이 연통된 부분의 상측을 폐쇄하는 금속판을 더 포함하고,
상기 금속판은 상기 아우터 컨덕터의 길이방향으로 그 위치가 조절가능하게 구비되는
플라즈마 토치를 이용한 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말 처리방법.A plasma gas introduction step in which plasma gas is introduced into the outer conductor;
A metal compound precursor input step in which a metal compound precursor is introduced into the inner conductor;
A reaction gas input step in which a reaction gas is input to at least one of an outer conductor and an inner conductor;
A gas plasma forming step in which plasma is formed in the plasma gas by microwaves flowing into the outer conductor;
A particle plasma forming step in which plasma is formed at the end of the inner conductor which is a position spaced from the quitz;
A particle forming step in which a metal precursor reacts with a reaction gas in the particle plasma to precipitate as a metal powder;
Including,
The inner conductor is formed so that the outlet portion of the inner conductor is spaced apart from the area where the quartz is located and located below the area where the quartz is located.
Further comprising a metal plate for closing the upper side of the portion where the outer conductor and the waveguide communicate with the outer conductor,
The metal plate is provided with an adjustable position in the longitudinal direction of the outer conductor.
Metal compound or metal compound-containing material and metal powder treatment method using plasma torch. 제13항에 있어서,
상기 플라즈마 가스는 아르곤 등의 불활성 가스 또는 플라즈마를 생성하기 위한 질소를 포함하는 플라즈마 토치를 이용한 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말 처리방법.The method of claim 13,
The plasma gas is an inert gas such as argon, or a metal compound or a metal powder-containing material and a metal powder processing method using a plasma torch containing nitrogen for generating plasma. 제13항에 있어서,
상기 반응가스는 수소(H2)를 포함하는 플라즈마 토치를 이용한 금속 화합물 혹은 금속화합물이 포함된 물질 및 금속 분말 처리방법.The method of claim 13,
The reaction gas is a metal compound using a plasma torch containing hydrogen (H2) or a metal compound-containing material and a metal powder processing method.
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