KR102270609B1 - 비정질 금속 와이어 제조방법 - Google Patents

비정질 금속 와이어 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비정질 금속 와이어 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 비정질 금속 와이어 제조방법은 금속 용융물을 튜브를 통해 배출시키는 단계, 단면제어 플레이트의 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계, 및 배출된 상기 금속 용융물을 냉각시키는 단계를 포함한다.

Description

비정질 금속 와이어 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING AMORPHOUS METAL WIRES}
본 발명은 비정질 금속 와이어 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 단면 형상의 제어가 용이한 비정질 금속 와이어 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속은 고체 상태에서 원자가 주기적으로 배열된 결정질(crystalline)을 갖는다. 그러나, 액화된 금속이 급속도로 냉각되는 경우, 금속 원자의 주기성이 흐트러지면서 비정질(amorphous)의 금속이 수득될 수 있다.
비정질 금속은 결정질 금속에 비해 우수한 강도를 가지며, 내부식성이 우수하다. 특히, 비정질 금속은 투자율(permeability)이 우수하여, 약한 자계(magnetic field)에도 민감하게 반응하는 특징이 있다. 이러한 특징으로 인해, 비정질 금속은 고성능 자기 테이프 헤드의 소재로 널리 사용되며, 각종 전자 센서 소자 재료 및 초전도체 소재로 활발한 연구가 진행중이다.
한편, 금속을 와이어(wire) 또는 섬유(fiber)형태로 가공하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 특히, 얇은 두께를 갖는 극세선 형태로 금속을 가공하는 경우, 금속의 유연성 및 기계적 강도가 우수해지고 투과성이 우수해지므로, 다양한 분야에 응용이 가능해지는 장점이 있다.
비정질 금속의 경우도 와이어 형태로 가공됨에 따라 기계적 특성, 광학적 특성 및 전자기적 특성이 우수해질 수 있으며, 극세선 형태로 비정질 금속을 가공하고자 하는 기술에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 전술한 배경기술은 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한국등록특허 제10-0768804호 (2007.10.15)
본 발명의 일 실시예는 단면 형상 제어가 용이한 비정질 금속 와이어 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 자성 특성을 제어하기 용이한 비정질 금속 와이어 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면 비정질 금속 와이어 제조방법은 금속 용융물을 튜브를 통해 배출시키는 단계, 단면제어 플레이트의 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계, 및 배출된 상기 금속 용융물을 냉각시키는 단계를 포함한다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트는 1500℃이상의 온도에서 용융되는 세라믹 재질로 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트는 지르코늄 산화물, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 다이아몬드 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트는 0.5nm 이하의 평균 표면조도를 가질 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트는 1 내지 10mm의 두께를 가질 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는, 상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물이 배출되는 지점과 상기 금속 용융물이 냉각되는 지점 사이에서 정의되는 삽입 영역에서 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 삽입 영역은 상기 금속 용융물이 배출되는 상기 튜브의 개방구 주변에 위치하는 가열 코일의 최하단 코일 중심축을 지나는 평면 하단으로부터 상기 금속 용융물을 냉각시키는 냉각매체의 최상단에 접하는 평면 상단 1mm 이상의 영역으로 정의될 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는, 상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물이 낙하하면서 형성하는 기둥이 상기 금속 용융물이 냉각되는 지점까지 끊어지지 않고 연결되도록 상기 단면제어 플레이트를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는, 상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물의 상기 기둥의 중심축을 기준으로 50mm 이내의 깊이로 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단의 표면은 곡면으로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예는 비정질 금속 와이어의 제조공정 과정에 단면제어 플레이트를 삽입함으로써, 비정질 금속 와이어의 단면 형상을 자유롭게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 별도의 공정 장비의 변화없이 단면제어 플레이트만을 삽입함으로써, 비정질 금속 와이어의 단면 형상을 자유롭게 제어할 수 있으므로, 비정질 금속 와이어 제조공정에 용이하게 적용될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 비정질 금속 와이어 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 통해 제조된 비정질 금속 와이어의 단면을 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법을 통해 제조된 비정질 금속 와이어의 단면과 비교한 SEM 이미지이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2는 도 1의 비정질 금속 와이어 제조방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 금속 용융물을 튜브를 통해 배출(S10) 시키고, 단면제어 플레이트의 일 단을 배출된 금속 용융물에 접촉(S20) 시키며, 배출된 금속 용융물을 냉각(S30) 시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 도 2에 도시된 비정질 금속 와이어 제조장치에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 설명하기에 앞서 도 2를 참조하여, 비정질 금속 와이어 제조장치에 대해 먼저 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 비정질 금속 와이어 제조장치는 튜브(110), 가열 코일(120), 단면제어 플레이트(130), 냉각장치(140) 및 와인딩 장치(150)를 포함한다.
튜브(110)는 금속 용융물(MM1)을 보관 및 배출하기 위한 구성으로서, 금속 용융물(MM1)의 온도에서 물리적, 화학적 안정성을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 튜브(110)는 유리(glass) 또는 쿼츠(quartz)로 구성될 수 있다.
금속 용융물(MM1)은 비정질 금속 와이어(MM2)의 주소재가 되는 금속의 용융물일 수 있다. 예를 들어, 금속 용융물(MM1)은 철(Fe), 코발트(Co), Ni(니켈) 과 같은 후기 전이금속(late transition metal), 나이오븀(Nb), 바나듐(V), 몰리브데넘(Mo), 지르코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 하프늄(Hf), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 이트륨(Y), 가둘리늄(Gd) 과 같은 전기전이금속(early transition metal), 구리(Cu), 금(Ag) 및 은(Au)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 용융물(MM1)은 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 탄소(C), 저마늄(Ge), 아연(Zn)과 같은 준금속을 더 포함할 수 있다. 상술한 금속 원소들은 단독으로 사용되거나 다른 금속 원소들과 혼합되어 합금형태로 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 용융물(MM1)은 고체화시 자성을 가질 수 있다. 상술한 금속 원소들이 혼합되어 사용되는 경우, 금속 용융물(MM1)이 고체화시 자성을 갖도록 상술한 금속 원소들이 적절한 배합비로 배합되어 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(110)의 일측은 개방된다. 튜브(110)의 통공(hollow) 내에 보관된 금속 용융물(MM1)은 튜브(110) 일측의 개방구를 통해 배출될 수 있다. 튜브(110)의 일측에 구비된 개방구의 형상은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 튜브(110)의 일측에 구비된 개방구의 직경은 최종적으로 제조되는 비정질 금속 와이어(MM2)의 직경에 대응될 수 있다. 튜브(110)의 일측에 구비된 개방구의 직경은 수 마이크로미터(μm) 내지 수 밀리미터(mm) 일 수 있다. 튜브(110) 개방구의 직경은 제조하고자 하는 비정질 금속 와이어(MM2)의 직경에 따라 다양한 길이로 선택될 수 있다.
금속 용융물(MM1)이 배출되는 튜브(110)의 개방구에 근접하여 가열 코일(120)이 배치된다. 가열 코일(120)은 금속 용융물(MM1)의 용융상태가 유지되도록 금속 용융물(MM1)을 가열하는 구성으로서, 유도 가열장치(induction heater)로 구성될 수 있다. 가열 코일(120)은 금속 용융물(MM1)이 냉각되어 고체화되지 않고 용융상태를 유지시킬 수 있는 온도까지 가열이 가능한 고주파 유도 가열장치로 구성될 수 있으며, 일반적인 유도 가열장치가 사용될 수 있다. 가열 코일(120)에 의해 지속적으로 열이 발생되므로, 금속 용융물(MM1)은 용융된 상태에서 튜브(110)의 개방구로 배출될 수 있다.
튜브(110)의 개방구를 통해 배출된 금속 용융물(MM1)은 중력에 의해 자유낙하되며, 단면제어 플레이트(130)가 배치된 영역을 통과하여 냉각장치(140)에 의해 공급되는 냉각매체(CM)에 의해 냉각된다.
냉각장치(140)는 냉각매체(CM)를 공급하기 위한 구성으로서, 공지된 분사 장치로 구성될 수 있다. 냉각매체(CM)에 의해 금속 용융물(MM1)의 형상이 변화되지 않도록 냉각장치(140)는 적절한 압력으로 냉각매체(CM)를 분사하도록 구성될 수 있다.
냉각매체(CM)는 물(water)과 같은 액체로 구성되거나, 냉각가스와 같은 기체로 구성될 수 있다. 냉각매체(CM)는 금속 용융물(MM1)가 고체화되는 온도로 금속 용융물(MM1)을 급속 냉각시킬 수 있는 적절한 온도를 갖는다. 예를 들어, 냉각매체(CM)는 금속 용융물(MM1)의 온도를 102 K/sec 이상, 바람직하게는 106 K/sec 이상의 속도로 급속 냉각시키기에 적합한 온도를 갖는다.
금속 용융물(MM1)이 냉각매체(CM)에 의해 고체화되어 비정질 금속 와이어(MM2)로 형성되며, 비정질 금속 와이어(MM2)는 와인딩 장치(150)에 의해 롤(roll)형태로 권선된다.
와인딩 장치(150)는 모터와 연결되어 금속 와이어의 권선을 위한 회전력을 전달하는 장치로서, 일반적인 와인딩 장치(150)가 사용될 수 있다. 와인딩 장치(150)는 비정질 금속 와이어(MM2)의 제조 속도에 대응되는 속도로 회전될 수 있다. 또한, 냉각매체(CM)에 의해 냉각된 비정질 금속 와이어(MM2)의 표면은 여전히 뜨거울 수 있으므로, 비정질 금속 와이어(MM2)와 접촉되는 와인딩 장치(150)의 표면은 우수한 내열성 및 내마모성을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
단면제어 플레이트(130)는 금속 용융물(MM1)의 단면을 변화시키기 위한 구성으로서, 금속 용융물(MM1) 배출되는 지점과 금속 용융물(MM1)이 냉각되는 지점 사이의 영역에서 삽입되도록 구성된다.
단면제어 플레이트(130)는 얇은 두께(t)를 갖는 플레이트이다. 단면제어 플레이트(130)는 녹는점이 높으며, 고온에서 우수한 강성 및 내화학성을 갖는 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 구체적으로, 단면제어 플레이트(130)는 1500℃ 이상의 온도에서 용융되는 세라믹 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 단면제어 플레이트(130)는 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 다이아몬드 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 단면제어 플레이트(130)가 상술한 재질로 구성되는 경우, 단면제어 플레이트(130)가 금속 용융물(MM1)과 접촉되더라도, 금속 용융물(MM1)의 조성은 변화시키지 않으면서 금속 용융물(MM1)이 고체화되어 형성되는 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 만을 변화시킬 수 있다.
단면제어 플레이트(130)는 소정의 두께(t)를 갖는다. 예를 들어, 단면제어 플레이트(130)는 1 내지 10mm의 두께를 갖는다. 단면제어 플레이트(130)의 두께(t)가 1mm 미만으로 구성될 경우, 단면제어 플레이트(130)는 충분한 강성을 갖지 못할 수 있으며, 단면제어 플레이트(130)에 의해 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면이 효과적으로 제어되지 못할 수 있다. 또한, 단면제어 플레이트(130)의 두께(t)가 10mm를 초과하는 경우, 단면제어 플레이트(130)의 두께(t)가 너무 두꺼워 금속 용융물(MM1)이 단면제어 플레이트(130)의 측면에 묻을 수 있으며, 단면제어 플레이트(130)의 측면에서 고체화되어 비정질 금속 와이어(MM2)의 효율적 제조를 방해할 수 있다.
단면제어 플레이트(130)의 측면은 각이 없는 곡면으로 구성될 수 있다. 이 경우, 단면제어 플레이트(130)의 측면과 금속 용융물(MM1)의 접촉 면적이 최소화되며, 금속 용융물(MM1)이 단면제어 플레이트(130)의 측면에 묻는 문제가 최소화될 수 있다.
한편, 단면제어 플레이트(130)는 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 구체적으로 단면제어 플레이트(130)의 평균 표면조도(surface roughness, Ra)는 0.5nm 이하일 수 있다. 평균 표면조도는 표면 평활도를 나타내는 물리량으로서, 단면제어 플레이트(130)의 평균 표면을 기준으로 단면제어 플레이트(130) 표면 상에 존재하는 요철 구조의 평균 높이 차이를 정량적으로 수치화한 값을 의미하며, KS B ISO4287 표준에 따른다. 단면제어 플레이트(130)의 평균 표면조도가 0.5nm를 초과하는 경우, 단면제어 플레이트(130)의 표면 마찰력이 증가되어 단면제어 플레이트(130)의 표면에 금속 용융물(MM1)이 묻어 단면제어 플레이트(130) 표면에서 금속 용융물(MM1)이 고체화될 수 있으며, 비정질 금속 와이어(MM2)의 효율적 제조를 방해할 수 있다.
상술한 바와 같이, 단면제어 플레이트(130)는 금속 용융물(MM1)이 튜브(110)로부터 배출되는 지점과 금속 용융물(MM1)이 냉각되어 비정질 금속 와이어(MM2)로 고체화되는 지점 사이에서 삽입될 수 있다. 구체적으로, 단면제어 플레이트(130)는 최하단부 가열 코일(120)의 중심축을 지나는 평면(이하, 가열존(heating zone)으로 지칭)과 냉각매체(CM)의 최외곽에 접하는 평면(이하, 냉각존(cooling zone)으로 지칭)에 의해 정의되는 삽입 영역(r)에서 삽입될 수 있다. 이 경우, 삽입 영역(r)은 냉각존 상단 1mm 이상의 영역으로부터 가열존까지의 영역을 의미한다. 단면제어 플레이트(130)가 삽입 영역(r)에서 삽입됨에 따라 단면제어 플레이트(130) 삽입에 따른 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면제어가 효율적으로 이루어질 수 있다. 냉각존 상단 1mm 미만의 영역에서는 냉각매체(CM)에 의한 온도저하로 인해 금속 용융물(MM1)의 일부만 고체화되어 액체상과 고체상이 공존할 수 있으며, 단면제어 플레이트(130)의 접촉에도 불구하고, 금속 용융물(MM1)의 낙하 기둥의 단면이 변화되지 못할 수 있다.
이하, 다시 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법에 대해 세부적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 금속 용융물을 튜브를 통해 배출(S10) 시킨다.
앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 금속 용융물(MM1)은 튜브(110)의 개방구를 통해 자유낙하 하여 배출된다. 몇몇 실시예에서, 금속 용융물(MM1)의 효율적인 배출을 위해 튜브(110)의 관통공에 압력이 가해질 수 있으며, 금속 용융물(MM1)의 배출이 좀더 용이해질 수 있다. 이 경우, 튜브(110)는 관통공에 압력을 인가하는 펌프와 연결될 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 단면제어 플레이트의 일 단을 배출된 금속 용융물에 접촉(S20) 시킨다.
도 2를 참조하면, 튜브(110)의 개방구를 통해 배출된 금속 용융물(MM1)은 자유 낙하되며, 금속 용융물(MM1)의 기둥이 형성된다. 단면제어 플레이트(130)는 금속 용융물(MM1)의 낙하 경로에 침입되며, 금속 용융물(MM1)의 낙하로 인해 형성되는 금속 용융물(MM1)의 기둥 형상은 변화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 단면제어 플레이트(130)는 가열존과 냉각존 사이 삽입 영역(r)에서 삽입될 수 있다. 단면제어 플레이트(130)는 금속 용융물(MM1)의 낙하 방향과 상이한 방향으로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 단면제어 플레이트(130)는 금속 용융물(MM1)의 낙하 방향과 수직한 방향으로 삽입될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 단면제어 플레이트(130)의 삽입 방향은 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 제어 정도에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
변화시키고자 하는 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상에 따라 적어도 한 개 이상의 단면제어 플레이트(130)가 사용될 수 있다. 도 2에는 2개의 단면제어 플레이트(130)가 사용된 예가 도시되어 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 하부에 위치한 단면제어 플레이트(131)를 제1 단면제어 플레이트(131)로 지칭하고, 상부에 위치한 단면제어 플레이트(132)를 제2 단면제어 플레이트(132)로 지칭한다. 제1 단면제어 플레이트(131)는 금속 용융물(MM1)이 형성하는 기둥을 기준으로 우측에서 좌측으로 삽입되며, 비정질 금속 와이어(MM2)의 우측 단면 형상을 제어한다. 제2 단면제어 플레이트(132)는 금속 용융물(MM1)이 형성하는 기둥을 기준으로 좌측에서 우측으로 삽입되며, 비정질 금속 와이어(MM2)의 좌측 단면 형상을 제어한다.
제1 단면제어 플레이트(131)와 제2 단면제어 플레이트(132)는 금속 용융물(MM1)이 형성하는 기둥의 중심축을 기준으로 소정의 깊이만큼 삽입될 수 있다. 여기서 제1 단면제어 플레이트(131)의 삽입 깊이를 제1 삽입 깊이(s1)로 정의하고, 제2 단면제어 플레이트(132)의 삽입 깊이를 제2 삽입 깊이(s2)로 정의한다. 제1 삽입 깊이(s1) 및 제2 삽입 깊이(s2)는 금속 용융물(MM1)이 낙하하면서 형성하는 기둥이 금속 용융물(MM1)이 냉각매체(CM)와 접촉되어 냉각되는 지점까지 끊어지지 않고 연결되는 적절한 깊이로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 삽입 깊이(s1) 및 제2 삽입 깊이(s2)는 각각 금속 용융물(MM1)이 형성하는 기둥의 중심축으로부터 50mm 이내의 깊이만큼 삽입될 수 있다. 제1 삽입 깊이(s1) 및 제2 삽입 깊이(s2)가 50mm를 초과하는 경우, 제1 단면제어 플레이트(131) 및 제2 단면제어 플레이트(132)가 금속 용융물(MM1)의 낙하 경로를 방해하여 금속 용융물(MM1)의 기둥이 끊어지는 문제가 발생될 수 있다.
제1 단면제어 플레이트(131) 및 제2 단면제어 플레이트(132)의 삽입 정도에 따라 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 단면제어 플레이트(131)를 생략하고, 제2 단면제어 플레이트(132)만을 사용하는 경우, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면은 우측이 찌그러진 원형이거나 반원형일 수 있다. 또한, 제1 단면제어 플레이트(131)와 제2 단면제어 플레이트(132)를 모두 사용하는 경우, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면은 우측과 좌측이 모두 찌그러진 타원형일 수 있다. 한편, 제1 단면제어 플레이트(131)의 삽입 거리(s1)와 제2 단면제어 플레이트(132)의 삽입 거리(s2)를 상이하게 제어함으로써, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면의 좌측과 우측 곡률을 상이하게 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 삽입 깊이(s1) 및 제2 삽입 깊이(s2)는 제1 단면제어 플레이트(131) 및 제2 단면제어 플레이트(132)의 두께(t), 표면 거칠기, 금속 용융물(MM1)의 점도 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 배출된 금속 용융물을 냉각(S30) 시킨다.
단면제어 플레이트(130)와 접촉된 금속 용융물(MM1)은 냉각존에서 냉각매체(CM)와 접촉되며, 고체화되어 비정질 금속 와이어(MM2)로 성형된다. 단면제어 플레이트(130)의 접촉으로 금속 용융물(MM1)이 형성하는 기둥의 외면이 찌그러지며, 찌그러진 외면을 갖는 금속 용융물(MM1)이 냉각매체(CM)에 의해 급속도로 냉각되면서 그대로 고체화되어 찌그러진 단면을 갖는 비정질 금속 와이어(MM2)가 성형된다.
한편, 단면제어 플레이트(130)의 접촉으로 금속 용융물(MM1)의 낙하 경로가 변경될 수 있다. 이 경우, 냉각매체(CM)의 분사 위치가 금속 용융물(MM1)의 낙하 경로에 맞도록 수정될 수 있다.
이후, 성형된 비정질 금속 와이어(MM2)가 와인딩 장치(150)를 통해 권선되어 비정질 금속 와이어(MM2)가 최종 성형된다. 상술한 바와 같이, 와인딩 장치(150)의 회전 속도는 비정질 금속 와이어(MM2)의 성형 속도에 대응되도록 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 단면의 형상이 제어된 비정질 금속 와이어(MM2)를 용이하게 성형할 수 있다. 예를 들어, 하나의 단면제어 플레이트(130)를 삽입함으로써, 반원형 단면의 비정질 금속 와이어(MM2)를 성형할 수 있으며, 두개의 단면제어 플레이트(130)를 삽입함으로써, 타원형 단면의 비정질 금속 와이어(MM2)를 성형할 수 있다. 뿐만 아니라 세개의 단면제어 플레이트(130)를 삽입하여 삼각형 단면의 비정질 금속 와이어(MM2)를 성형할 수도 있다. 이 경우, 단면제어 플레이트(130)의 형상, 두께(t), 삽입 깊이(s1, s2), 삽입 각도 등을 제어함으로써, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상의 변형을 자유롭게 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 금속 용융물(MM1)의 낙하 영역에 단면제어 플레이트(130)만을 추가 삽입함으로써, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면을 용이하게 제어할 수 있다. 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법에 따르면, 비정질 금속 와이어의 단면 형상을 제어하기 위해서 금속 용융물이 배출되는 튜브의 개방구 형상을 변경해야만 한다. 이 경우, 튜브가 전면 교체되어야 하므로, 비정질 금속 와이어의 제조비용이 증가될 수 있는 단점이 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법에 따르면, 튜브(110)의 교체 없이 단면제어 플레이트(130)의 개수, 삽입 깊이(s1, s2), 삽입 각도를 통해 원하는 단면 형상의 비정질 금속 와이어(MM2)를 제조할 수 있으므로, 비정질 금속 와이어(MM2)의 제조비용이 증가되는 문제가 발생되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 통해 제조된 비정질 금속 와이어의 단면을 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법을 통해 제조된 비정질 금속 와이어의 단면과 비교한 SEM 이미지이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법으로 제조된 비정질 금속 와이어의 단면 SEM 이미지고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법을 통해 제조된 비정질 금속 와이어의 단면 SEM 이미지이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법은 단면제어 플레이트의 접촉 단계가 없으므로, 단면의 수평방향 직경(D1) 및 수직방향 직경(D2)이 동일한 원형 단면을 갖는 비정질 금속 와이어가 제공될 수 있다.
반면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법에 따르면, 단면제어 플레이트(130)가 접촉된 부분에서 금속 용융물(MM1)의 기둥 외면이 찌그러지며, 찌그러진 외면을 갖는 금속 용융물(MM1)이 냉각매체(CM)에 의해 급속 냉각되면서 그대로 고체화되므로, 단면의 수평방향 직경(D1)과 수직방향 직경(D2)이 상이한 반원형 또는 타원형 비정질 금속 와이어가 제조될 수 있다.
상술한 바와 같이, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상이 제어됨에 따라 비정질 금속 와이어(MM2)의 다양한 물성이 제어될 수 있다. 예를 들어, 비정질 금속 와이어(MM2)의 자성특성이 제어될 수 있다. 구체적으로, 특정 물질의 투자율은 진공의 투자율과 물질의 상대적인 투자율의 곱으로 정의될 수 있다. 물질의 상대적인 투자율은 물질의 구성 원소, 결정 구조 및 기하학적 형상에 영향을 받는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법은 단면제어 플레이트(130)를 사용하여 용이하게 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상을 제어할 수 있으므로, 비정질 금속 와이어(MM2)의 기하학적 형상이 제어되며, 비정질 금속 와이어(MM2)의 투자율이 용이하게 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어의 제조방법에 따르면, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상이 자유롭게 제어될 수 있으므로, 비정질 금속 와이어(MM2)의 권선 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 일반적인 비정질 금속 와이어 제조방법에 따라 제조된 비정질 금속 와이어는 도 3의 (a)와 같이, 수평방향 직경(D1)과 수직방향 직경(D2)이 동일한 원형 단면을 가지므로, 권선시 비정질 금속 와이어 사이에 공극이 상대적으로 많이 발생될 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어의 제조방법에 따르면, 도 3의 (b)와 같이, 비정질 금속 와이어(MM2)의 단면 형상이 원형이 아니므로, 비정질 금속 와이어(MM2)의 권선시 비정질 금속 와이어(MM2) 사이의 공극이 상대적으로 줄어들 수 있으며, 권선 밀도가 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어의 제조방법으로 제조된 비정질 금속 와이어(MM2)는 다양한 산업분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 금속 와이어 제조방법에 따라 수 마이크로미터(μm)의 비정질 금속 극세선이 제조될 수 있고, 이를 용지 또는 라벨에 삽입하여 식별용 용지 또는 라벨로 활용될 수 있다. 즉, 비정질 금속 극세선을 용지 또는 라벨내에 삽입하고, 전자기파를 통해 비정질 금속 극세선을 검출함으로써, 용지 또는 라벨이 인가된 용지 또는 라벨인지를 식별할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 제조된 비정질 금속 와이어(MM2)를 코어에 권취시킴으로써, 모터에 적용될 수 있으며, 특히, 비정질 금속 와이어(MM2)의 권선 밀도가 향상될 수 있으므로, 모터의 출력 및 성능이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 금속 용융물을 튜브를 통해 배출시키는 단계;
    단면제어 플레이트의 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계; 및
    배출된 상기 금속 용융물을 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는,
    상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물이 낙하하면서 형성하는 기둥이 상기 금속 용융물이 냉각되는 지점까지 끊어지지 않고 연결되도록 상기 단면제어 플레이트를 삽입하는 단계를 포함하는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트는 1500℃이상의 온도에서 용융되는 세라믹 재질로 구성된, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트는 지르코늄 산화물, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물 및 다이아몬드 중 적어도 어느 하나로 이루어진, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트는 0.5nm 이하의 평균 표면조도를 갖는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트는 1 내지 10mm의 두께를 갖는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는,
    상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물이 배출되는 지점과 상기 금속 용융물이 냉각되는 지점 사이에서 정의되는 삽입 영역에 삽입하는 단계를 포함하는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 삽입 영역은 상기 금속 용융물이 배출되는 상기 튜브의 개방구 주변에 위치하는 가열 코일의 최하단 코일 중심축을 지나는 평면 하단으로부터 상기 금속 용융물을 냉각시키는 냉각매체의 최상단에 접하는 평면 상단 1mm 이상의 영역으로 정의되는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단을 배출된 상기 금속 용융물에 접촉시키는 단계는,
    상기 단면제어 플레이트를 상기 금속 용융물이 낙하하면서 형성하는 기둥의 중심축을 기준으로 50mm 이내의 깊이로 삽입하는 단계를 포함하는, 비정질 금속 와이어 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단면제어 플레이트의 상기 일 단의 표면은 곡면으로 구성된, 비정질 금속 와이어 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001001114A (ja) * 1999-06-15 2001-01-09 Honda Motor Co Ltd るつぼおよびそれを使用した急冷凝固法
JP2003183786A (ja) * 2000-11-13 2003-07-03 Sumitomo Special Metals Co Ltd 鉄基希土類磁石原料合金の製造方法
KR100768804B1 (ko) 2000-04-21 2007-10-19 자이단호징 덴료쿠추오켄큐쇼 비정질 금속 제조 방법, 비정질 금속 미립자의 제조 방법 및 제조장치, 비정질 금속 미립자

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001001114A (ja) * 1999-06-15 2001-01-09 Honda Motor Co Ltd るつぼおよびそれを使用した急冷凝固法
KR100768804B1 (ko) 2000-04-21 2007-10-19 자이단호징 덴료쿠추오켄큐쇼 비정질 금속 제조 방법, 비정질 금속 미립자의 제조 방법 및 제조장치, 비정질 금속 미립자
JP2003183786A (ja) * 2000-11-13 2003-07-03 Sumitomo Special Metals Co Ltd 鉄基希土類磁石原料合金の製造方法

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