KR102390670B1 - Deoxidation method by atmospheric pressure control for manufacturing low-oxygen titanium powder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관상로; 상기 관상로 내부에 형성된 탈산용 포트로서, 타이타늄 분말 및 탈산제를 수용하는 탈산용 포트; 및 상기 관상로와 연결된 불활성 기체 주입 기구를 포함하는, 타이타늄의 탈산 장치와, 불활성 기체 분위기에서의 타이타늄의 탈산 방법을 제공한다. 본 발명은 종래 진공 분위기 접촉식 고상 탈산 공정 대비 공정 시간과 비용을 줄일 수 있는 탈산 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 기존 진공 탈산보다 높은 산소 저감을 기대할 수 있다.The present invention is a tube furnace; As a deoxidation port formed inside the tube furnace, the deoxidation port for accommodating the titanium powder and the deoxidizer; and an inert gas injection mechanism connected to the tubular furnace, a deoxidation device for titanium, and a method for deoxidation of titanium in an inert gas atmosphere. The present invention is to provide a deoxidation apparatus and method capable of reducing process time and cost compared to the conventional vacuum atmosphere contact-type solid-phase deoxidation process, and higher oxygen reduction than conventional vacuum deoxidation can be expected.
Description
본 발명은 저산소 타이타늄 분말 제조를 위한 상압 분위기 제어에 의한 탈산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deoxidation method by controlling atmospheric pressure for the production of low-oxygen titanium powder.
타이타늄(Ti)은 경량성, 내구성, 내식성이 매우 우수한 물질이다. 이러한 이유로, 타이타늄은 우주항공 분야, 해양기기 분야, 화학공업 분야, 원자력 발전 분야, 생체 의료 분야, 자동차 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.Titanium (Ti) is a material with excellent light weight, durability, and corrosion resistance. For this reason, titanium is used in various fields such as aerospace field, marine equipment field, chemical industry field, nuclear power generation field, biomedical field, automobile field, and the like.
상용의 타이타늄은 대략 2,000ppm에서 10,000ppm 정도의 산소를 함유하고 있다. 따라서, 보다 고순도의 타이타늄을 제조하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.Commercial titanium contains about 2,000 ppm to 10,000 ppm oxygen. Therefore, a lot of research has been done to prepare titanium with higher purity.
타이타늄의 고순도화 연구는 주로 가스불순물의 제어로 그 중에서도 탈산 공정의 개발에 맞추어져 왔다. 이러한 탈산 공정을 통한 타이타늄 내 산소저감 방법으로, 염화칼슘(CaCl2) 등의 할라이드(Halide)계 플럭스(Flux)를 사용하여 칼슘(Ca)을 용해하고 탈산 생성물인 산화칼슘(CaO)을 플럭스 내에 용해시키는 방법이 제안되었다. 그러나 할라이드계 플럭스를 사용한 방법은 탈산 후 파쇄 등의 복잡한 기계적 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있으며, 원재료가 분말인 경우 공정을 적용하여 건전한 분말의 회수가 곤란한 문제점이 있다.Titanium high-purity research has been mainly focused on the development of a deoxidation process to control gas impurities. As a method of reducing oxygen in titanium through this deoxidation process, calcium (Ca) is dissolved using a halide-based flux such as calcium chloride (CaCl2) and calcium oxide (CaO), a deoxidation product, is dissolved in the flux. A method has been proposed. However, the method using the halide-based flux has a problem in that it has to undergo a complicated mechanical process such as crushing after deoxidation, and when the raw material is powder, it is difficult to recover a sound powder by applying the process.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술에서는 타이타늄 소재의 가공 중 발생하는 타이타늄 스크랩을 수소화 및 분쇄를 통해 타이타늄 수소화 분말로 제조한 후 탈수소 공정을 통해 타이타늄 분말로 제조하였다(한국등록 특허 제10-1135160호). 이후 제조된 분말을 칼슘을 이용한 고상 탈산 공정을 통해 저산소 타이타늄 분말로 제조하였다.In order to solve this problem, in the prior art, titanium scrap generated during processing of a titanium material was manufactured into titanium hydrogenated powder through hydrogenation and pulverization, and then manufactured into titanium powder through a dehydrogenation process (Korean Patent No. 10-1135160) . Thereafter, the prepared powder was prepared as a low-oxygen titanium powder through a solid-state deoxidation process using calcium.
이처럼 종래 기술에서는 진공분위기에서 탈산 공정을 수행하여 타이타늄 분말을 제조하였다. 그러나 공정시 고진공을 유지하기 위해 고가의 진공 장비 구축이 필수적이었고 이에 의해 유지 비용이 발생하는 문제가 있다. 또한, 진공 장비의 성능에 따라 열처리로의 크기가 제한되어 대량생산에 따른 추가적인 비용을 역시 필요로 하고, 열처리 장비의 진공 분위기 조성을 위한 시간이 필요하기 때문에 공정 시간이 증가하는 문제가 있다.As such, in the prior art, a titanium powder was prepared by performing a deoxidation process in a vacuum atmosphere. However, in order to maintain a high vacuum during the process, it was necessary to construct an expensive vacuum equipment, thereby incurring a maintenance cost. In addition, the size of the heat treatment furnace is limited according to the performance of the vacuum equipment, which also requires additional costs for mass production, and there is a problem in that the process time increases because time is required for the vacuum atmosphere of the heat treatment equipment.
본 발명의 목적은, 저산소 타이타늄 분말 제조를 위한 상압 분위기 제어에 의한 탈산 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a deoxidation method by controlling atmospheric pressure for the production of low-oxygen titanium powder.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 관상로;In order to solve the above problems, the present invention is a tube furnace;
상기 관상로 내부에 형성된 탈산용 포트로서, 타이타늄 분말 및 탈산제를 수용하는 탈산용 포트; 및As a deoxidation port formed inside the tube furnace, the deoxidation port for accommodating the titanium powder and the deoxidizer; and
상기 관상로와 연결된 불활성 기체 주입 기구를 포함하는, 타이타늄의 탈산 장치로서,An apparatus for deoxidation of titanium comprising an inert gas injection mechanism connected to the tube furnace,
상기 탈산 장치 내부는 불활성 기체 분위기로 유지되는 것인, 타이타늄의 탈산 장치를 제공한다.The inside of the deoxidation device is to be maintained in an inert gas atmosphere, it provides a titanium deoxidation device.
본 발명의 일구현예로, 상기 탈산용 포트는 본체 및 덮개를 포함하고, 상기 본체 및 덮개는 볼트로 체결되어 있는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the deoxidation port includes a body and a cover, and the body and the cover are fastened with bolts.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 탈산제는 칼슘, 마그네슘, 탄소 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the deoxidizing agent is characterized in that at least one selected from the group consisting of calcium, magnesium, carbon and aluminum.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 불활성 기체는 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the inert gas is characterized in that at least one selected from the group consisting of argon, helium and neon.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 관상로는 알루미나 재질인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the tube furnace is characterized in that it is made of alumina material.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 탈산 장치 내부는 불활성 기체 0.1 내지 2 기압(atm)으로 유지되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the inside of the deoxidation device is characterized in that the inert gas is maintained at 0.1 to 2 atmospheres (atm).
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 타이타늄의 탈산 방법을 제공한다:The present invention also provides a method for deoxidation of titanium comprising the steps of:
타이타늄 분말 및 탈산제를 탈산용 포트에 투입하는 단계(S1);Injecting the titanium powder and the deoxidizer into the deoxidation port (S1);
상기 탈산용 포트를 관상로에 장입하고, 관상로 내부에 불활성 기체를 주입하는 단계(S2); 및charging the port for deoxidation into the tubular furnace, and injecting an inert gas into the tubular furnace (S2); and
상기 관상로를 열처리하여, 30분 내지 300분 동안 600 내지 1200℃의 온도로 탈산하는 단계(S3).Heat treatment of the tube furnace, the step of deoxidation at a temperature of 600 to 1200 ℃ for 30 minutes to 300 minutes (S3).
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 탈산 방법은 S3 단계 이후로,In another embodiment of the present invention, the deoxidation method is after step S3,
상기 S3 단계에서 탈산된 타이타늄 분말을 물로 세정한 후, 산 세정하는 단계(S4); 및After washing the titanium powder deoxidized in step S3 with water, acid washing (S4); and
상기 S4 단계에서 세정된 타이타늄 분말을 건조하는 단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it further comprises a step (S5) of drying the titanium powder washed in step S4.
본 발명에 따른 Ar 분위기 접촉식 고상 탈산 장치 및 탈산 방법을 이용할 경우 기존 고상 탈산 공정시 진공 분위기를 위한 진공 장비 구매, 진공 장비 유지 보수에 따른 비용 증가를 막을 수 있다. 또한 공정 중 진공 분위기를 위한 공정 시간의 증가 역시 피할 수 있다.When the Ar atmosphere contact type solid-phase deoxidation apparatus and deoxidation method according to the present invention are used, it is possible to prevent an increase in costs due to the purchase of vacuum equipment for a vacuum atmosphere and maintenance of the vacuum equipment during the existing solid-phase deoxidation process. In addition, an increase in the process time for a vacuum atmosphere during the process can also be avoided.
아울러 지속적으로 저온의 Ar 가스가 흐르면서 냉각되기 때문에 기존 진공 분위기 탈산보다 냉각 속도가 빠르다는 장점이 있다. 이를 통해 공정 시간을 추가로 감소시킬 수 있다.In addition, since it is cooled while continuously flowing low-temperature Ar gas, it has an advantage in that the cooling rate is faster than the existing vacuum atmosphere deoxidation. This makes it possible to further reduce the process time.
도 1은 본 발명의 탈산 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 탈산 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 탈산 공정에 따른 공정 시간을 확인한결과를 나타낸 것이다.1 shows a deoxidation device of the present invention.
Figure 2 shows a deoxidation process according to an embodiment of the present invention.
3 shows the results of checking the process time according to the deoxidation process according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as include or have are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features, number, step , it should be understood that it does not preclude in advance the possibility of the presence or addition of an operation, component, part, or combination thereof.
종래 타이타늄의 탈산 공정은, 공정시 고진공을 필요로 한다. 이를 위해 고가의 진공 장비 구축 및 유지 비용이 발생하며, 이에 진공 장비의 성능에 따라 열처리로의 크기가 제한되어 대량생산에 따른 추가적인 비용이 소모되었다. 또한, 열처리 장비의 진공 분위기 조성을 위한 시간이 필요하기 때문에 공정 시간이 증가하는 문제가 있었다.The conventional titanium deoxidation process requires a high vacuum during the process. To this end, expensive vacuum equipment construction and maintenance costs are incurred, and the size of the heat treatment furnace is limited according to the performance of the vacuum equipment, which consumes additional costs for mass production. In addition, there is a problem in that the process time increases because time is required for the vacuum atmosphere composition of the heat treatment equipment.
이에 본 발명자는 경제적인 저산소 타이타늄 분말 제조를 위해 상압 공정이 필요하다 판단하였고, 이에 비용과 시간에 가장 큰 영향을 미치는 진공 분위기가 아닌 불활성 기체(Ar) 분위기에서 탈산 열처리를 진행하고자 하였고, 공정 변수 조절을 통해 산소 저감율을 향상시키고자 하였다.Accordingly, the present inventors determined that an atmospheric pressure process is necessary for economical production of low-oxygen titanium powder, and thus the deoxidation heat treatment is performed in an inert gas (Ar) atmosphere, not a vacuum atmosphere, which has the greatest influence on cost and time, and process variables It was attempted to improve the oxygen reduction rate through control.
이에, 본 발명은 관상로(100);Accordingly, the present invention is a
상기 관상로 내부에 형성된 탈산용 포트(200)로서, 타이타늄 분말(301) 및 탈산제(302)를 수용하는 탈산용 포트; 및As a
상기 관상로와 연결된 불활성 기체 주입 기구(400)를 포함하는, 타이타늄의 탈산 장치를 제공한다.It provides an apparatus for deoxidation of titanium, including an inert
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 타이타늄의 탈산 방법을 제공한다:The present invention also provides a method for deoxidation of titanium comprising the steps of:
타이타늄 분말 및 탈산제를 탈산용 포트에 투입하는 단계(S1);Injecting the titanium powder and the deoxidizer into the deoxidation port (S1);
상기 탈산용 포트를 관상로에 장입하고, 관상로 내부에 불활성 기체를 주입하는 단계(S2); 및charging the port for deoxidation into the tubular furnace, and injecting an inert gas into the tubular furnace (S2); and
상기 관상로를 열처리하여, 30분 내지 300분 동안 600 내지 1200℃의 온도로 탈산하는 단계(S3).Heat treatment of the tube furnace, the step of deoxidation at a temperature of 600 to 1200 ℃ for 30 minutes to 300 minutes (S3).
본 발명의 탈산 장치는 진공 상태가 아닌 불활성 기체 분위기에서도 탈산 공정을 수행할 수 있도록 개선한 것으로, 도 1에 나타내었다.The deoxidation apparatus of the present invention is improved so that the deoxidation process can be performed even in an inert gas atmosphere rather than a vacuum state, and is shown in FIG. 1 .
본 발명은 타이타늄 분말 및 탈산제를 1.5~4:1의 중량비로 탈산용 포트에 투입하고, 열처리되는 관상로에 장입하여 불활성 기체 분위기에서 접촉식 고상 탈산 공정을 진행하는 것이다. The present invention is to put titanium powder and a deoxidizer into a deoxidation pot in a weight ratio of 1.5 to 4:1, and to charge them into a tubular furnace to be heat treated to perform a catalytic solid-state deoxidation process in an inert gas atmosphere.
이때 탈산용 포트는 칼슘의 누출을 막기 위하여, 본체(201) 및 덮개(202)를 볼트(203)로 체결하였다.At this time, in the port for deoxidation, the
본 발명에서 상기 탈산제는 칼슘, 마그네슘, 탄소, 또는 알루미늄 등일 수 있다. 바람직하게는 본 발명과 같이 칼슘을 사용할 수 있다. 본 발명의 탈산 장치에 의하면, 본 발명은 할라이드염과 같은 추가적인 첨가제 없이 불활성 기체 분위기에서 탈산이 가능한 것으로, 할라이드염을 사용하지 않음으로써 친환경적인 장점이 있다.In the present invention, the deoxidizer may be calcium, magnesium, carbon, or aluminum. Preferably, calcium can be used as in the present invention. According to the deoxidation apparatus of the present invention, the present invention is capable of deoxidation in an inert gas atmosphere without additional additives such as halide salts, and has an environmental-friendly advantage by not using halide salts.
상기 불활성 기체는 아르곤, 헬륨 또는 네온일 수 있고 이를 혼합하여 사용할 수도 있다. 다만 아르곤 기체를 사용하는 것이 경제적인 측면을 고려할 때 바람직하다.The inert gas may be argon, helium, or neon, or a mixture thereof may be used. However, it is preferable to use argon gas in consideration of the economical aspect.
본 발명의 관상로로는 알루미나 튜브 (재질 : Al2O3)를 이용할 수 있다. 이때 탈산용 포트의 산화를 방지하기 위해 알루미나 튜브 한쪽에서 불활성 기체 주입 기구(400)를 통해 불활성 기체(401)를 주입하고 반대 쪽에서는 배출하며, 내부 압력을 0.1 내지 2 기압(atm)으로 유지하는 것이다. 바람직하게는 1 기압으로 유지할 수 있다.As the tubular furnace of the present invention, an alumina tube (material: Al 2 O 3 ) may be used. At this time, in order to prevent oxidation of the deoxidation port, the
본 발명의 탈산용 포트는 스테인리스 스틸인 것이 바람직하다. 탈산용 포트는 탈산 반응이 일어나는 포트로서, 외부와의 접촉이 차단될 필요가 있으므로, 칼슘의 높은 증기압에 의한 손실을 억제하고자 탈산 포트를 볼트로 체결하여 외부와의 접촉을 최소화한 것이다.The port for deoxidation of the present invention is preferably made of stainless steel. The deoxidation port is a port where the deoxidation reaction occurs, and since it is necessary to block contact with the outside, the deoxidation port is fastened with a bolt to minimize the contact with the outside in order to suppress the loss due to the high vapor pressure of calcium.
본 발명의 타이타늄 분말은 10~300μm의 입도를 갖는 분말을 이용하여, 탈산제와 1.5~4:1의 중량비로 혼합하여 포트에 투입하는 것이 바람직하다. The titanium powder of the present invention is preferably mixed with a deoxidizer in a weight ratio of 1.5 to 4:1 using a powder having a particle size of 10 to 300 μm and then added to the pot.
본 발명의 S3 단계에서 타이타늄은 30분 내지 300분 동안 600 내지 1200℃의 온도로 탈산된다. 상기 탈산을 30분 미만으로 600℃ 미만의 온도에서 수행할 경우 산소 저감률이 저하될 수 있고, 300분을 초과하여 1200℃를 초과한 온도에서 수행할 경우 오히려 부반응에 의해 산소 저감률이 저하될 수 있다. 바람직하게는 본 발명과 같이 700℃ 내지 900℃의 온도, 더 바람직하게는 750℃ 내지 850℃의 온도로 2시간 이상, 5시간 이하로 수행될 때, 가장 우수한 산소 저감률을 가진다.In step S3 of the present invention, titanium is deoxidized at a temperature of 600 to 1200° C. for 30 to 300 minutes. When the deoxidation is performed at a temperature of less than 600 ° C for less than 30 minutes, the oxygen reduction rate may be lowered, and when the deoxidation is performed at a temperature exceeding 1200 ° C. for more than 300 minutes, the oxygen reduction rate may be reduced due to side reactions can Preferably, as in the present invention, when it is carried out at a temperature of 700° C. to 900° C., more preferably at a temperature of 750° C. to 850° C. for 2 hours or more and 5 hours or less, it has the most excellent oxygen reduction rate.
또한 본 발명은 상기 공정을 통해 탈산된 타이타늄을 제공할 수 있다. 상기 타이타늄은, 탈산 공정을 5시간 이상 수행할 경우 산소 함량이 660ppm 이하로 나타날 수 있다.In addition, the present invention may provide deoxidized titanium through the above process. The titanium may have an oxygen content of 660 ppm or less when the deoxidation process is performed for 5 hours or more.
따라서 본 발명의 장치 및 방법에 의해 탈산 공정을 수행할 경우, 열처리 전 진공 대기 시간 및 열처리 후 냉각 시간을 단축할 수 있었으며, 진공 장비 구축/유지 보수/가동 등에 의해 발생하는 비용이 제거되어 생산 단가를 낮출 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 진공 장비에 의한 열처리로의 제약이 사라져 대형화 및 대량 생산이 가능함을 알 수 있다.Therefore, when the deoxidation process is performed by the apparatus and method of the present invention, the vacuum standby time before heat treatment and the cooling time after heat treatment can be shortened, and the cost caused by vacuum equipment construction/maintenance/operation, etc. is eliminated, so the production cost It was confirmed that it can be lowered. In addition, it can be seen that the limitation of the heat treatment furnace by vacuum equipment is removed, making it possible to enlarge and mass-produce it.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described so that those of ordinary skill in the art can easily implement them with reference to the accompanying drawings. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, some features presented in the drawings are enlarged, reduced, or simplified for ease of description, and the drawings and components thereof are not necessarily drawn to scale. However, those skilled in the art will readily understand these details.
[실시예][Example]
실시예 1. Ar 분위기 접촉식 고상 탈산 공정(1h)Example 1. Ar atmosphere contact type solid-phase deoxidation process (1h)
도 1에 나타난 것과 동일한 탈산 장치를 제작하였고, 도 2에 나타낸 것과같이 탈산 공성을 수행하였다. 사용되는 타이타늄 분말은 100~150μm 입도의 순 타이타늄 분말을 이용하였다. 타이타늄 분말과 칼슘은 2:1의 무게비로 스테인리스 재질의 포트에 투입하였다.The same deoxidation apparatus as shown in FIG. 1 was manufactured, and deoxidation co-processing was performed as shown in FIG. 2 . As the titanium powder used, pure titanium powder having a particle size of 100 to 150 μm was used. Titanium powder and calcium were put into a stainless steel pot in a weight ratio of 2:1.
장입 후 관 내부에 Ar 가스를 주입하여 관 내부의 압력을 1기압으로 설정하였다. 이후 지속적으로 Ar 가스를 주입하여 내부 압력을 1기압으로 유지하면서, 1시간 동안 열처리하여 탈산 공정을 수행하였다. 승온 속도는 분당 10℃로 800℃까지 승온 후 일정시간 유지하였다.After charging, Ar gas was injected into the tube to set the pressure inside the tube to 1 atm. After that, the deoxidation process was performed by continuously injecting Ar gas to maintain the internal pressure at 1 atm, and then heat treatment for 1 hour. The temperature increase rate was maintained at a rate of 10°C per minute to 800°C and then maintained for a certain period of time.
탈산 공정이 완료되면, 타이타늄 분말과 칼슘의 반응으로 인해 형성된 CaO는 증류수에서 5분, 10% 묽은 염산에서 5분씩 세척하여 제거하였고, 이 후 회수한 분말은 진공 오븐을 이용하여 60℃에서 2시간동안 건조 후 회수하였다. 회수한 타이타늄 분말은 산소/질소 분석기 (Eltra-ON900)를 사용하여 산소 함량의 변화를 측정하였다.When the deoxidation process was completed, CaO formed by the reaction of titanium powder and calcium was removed by washing in distilled water for 5 minutes and 10% dilute hydrochloric acid for 5 minutes each, and then the recovered powder was collected at 60°C using a vacuum oven for 2 hours After drying for a while, it was recovered. The recovered titanium powder was measured for changes in oxygen content using an oxygen/nitrogen analyzer (Eltra-ON900).
실시예 2. Ar 분위기 접촉식 고상 탈산 공정(2h)Example 2. Ar atmosphere contact type solid-phase deoxidation process (2h)
실시예 2에서는 실시예 1과 동일하게 고상 탈산 공정을 수행하되, 2시간 안 탈산 공정을 수행하였다.In Example 2, the solid-phase deoxidation process was performed in the same manner as in Example 1, but the deoxidation process was performed within 2 hours.
실시예 3. Ar 분위기 접촉식 고상 탈산 공정(5h)Example 3. Ar atmosphere contact type solid-phase deoxidation process (5h)
실시예 3에서는 실시예 1과 동일하게 고상 탈산 공정을 수행하되, 5시간 동안 탈산 공정을 수행하였다.In Example 3, the solid-phase deoxidation process was performed in the same manner as in Example 1, but the deoxidation process was performed for 5 hours.
비교예 1.진공 분위기 탈산 공정(1h)Comparative Example 1. Vacuum atmosphere deoxidation step (1h)
비교예 1에서는 실시예 1과 동일하게 고상 탈산 공정을 수행하되, 아르곤 분위기가 아니라 진공분위기에서 탈산을 수행하였다.In Comparative Example 1, a solid-state deoxidation process was performed in the same manner as in Example 1, but deoxidation was performed in a vacuum atmosphere instead of an argon atmosphere.
<실험 결과><Experiment result>
결과를 도 3에 나타내었다. Ar 분위기 접촉식 고상 탈산 공정을 이용할 경우 기존의 진공 분위기 접촉식 고상 탈산 공정 대비 공정 시간을 단축할 수 있다는 것을 확인하였다. The results are shown in FIG. 3 . It was confirmed that when the Ar atmosphere contact type solid phase deoxidation process is used, the process time can be shortened compared to the existing vacuum atmosphere contact type solid phase deoxidation process.
먼저 열처리 전 진공 분위기 조성을 위해 약 1시간의 진공 펌프 가동 시간을 절약할 수 있으며, 도 3에 나타난 것과 같이 1시간 열처리 종료 후 냉각 시간이 완료되는 시점이 기존 진공 분위기 탈산 공정에서는 1640분 소모되었으나 본 발명과 같이 Ar 분위기에서 수행할 경우 1000분으로 나타나, 전체 공정 시간을 단축할 수 있음을 알 수 있다. First, the vacuum pump operation time of about 1 hour can be saved to create a vacuum atmosphere before heat treatment. When carried out in an Ar atmosphere as in the invention, it appears to be 1000 minutes, indicating that the overall process time can be shortened.
표 1에 Ar 분위기 접촉식 고상 탈산을 통해 제조된 타이타늄 분말의 산소 함량을 분석한 결과를 진공 분위기와 비교하여 나타내었다.Table 1 shows the results of analyzing the oxygen content of the titanium powder prepared through the Ar atmosphere contact-type solid-phase deoxidation compared to the vacuum atmosphere.
(전체 공정시간)Deoxidation process maintenance time
(Total process time)
탈산 공정을 120분 이상 유지할 경우 진공 분위기에서 접촉식 고상 탈산을 하였을 때보다 높은 산소 저감율을 보여주었다. 300분 유지 시 가장 낮은 산소 함량을 보여주었으며, 그 이상 유지하더라도 산소 함량은 더 이상의 감소는 확인되지 않았다.When the deoxidation process was maintained for more than 120 minutes, it showed a higher oxygen reduction rate than when the catalytic solid-phase deoxidation was performed in a vacuum atmosphere. It showed the lowest oxygen content when maintained for 300 minutes, and no further decrease in oxygen content was observed even when maintained for more than 300 minutes.
결과적으로 Ar 분위기에서 타이타늄 분말의 고상 탈산이 가능함을 확인하였으며, 기존 진공 분위기 탈산 공정보다 짧은 공정 시간동안 더 낮은 산소 함량을 가지는 타이타늄 분말을 제조하였다.As a result, it was confirmed that solid-phase deoxidation of titanium powder was possible in an Ar atmosphere, and a titanium powder having a lower oxygen content was prepared for a shorter process time than the conventional vacuum atmosphere deoxidation process.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As a specific part of the present invention has been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, it is intended that the substantial scope of the present invention be defined by the appended claims and their equivalents.
100 : 관상로 200 : 탈산용 포트
201 : 본체 202 : 덮개
301 : 타이타늄 분말 302 : 탈산제
400 : 불활성 기체 주입 기구 401 : 불활성 기체100: tube furnace 200: port for deoxidation
201: body 202: cover
301: titanium powder 302: deoxidizer
400: inert gas injection device 401: inert gas
Claims (11)
상기 관상로 내부에 형성된 고상 접촉식 탈산용 포트로서, 할라이드염 없이 타이타늄 분말 및 탈산제를 수용하는 고상 접촉식 탈산용 포트; 및
상기 관상로와 연결된 불활성 기체 주입 기구를 포함하는, 타이타늄의 탈산 장치로서,
상기 탈산 장치 내부는 불활성 기체 분위기로 유지되는 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
tube furnace;
A solid-phase contact-type deoxidation port formed inside the tube furnace, comprising: a solid-phase contact-type deoxidation port for accommodating titanium powder and a deoxidizer without halide salt; and
An apparatus for deoxidation of titanium comprising an inert gas injection mechanism connected to the tube furnace,
The inside of the deoxidation device will be maintained in an inert gas atmosphere, titanium deoxidation device.
상기 탈산용 포트는 본체 및 덮개를 포함하고, 상기 본체 및 덮개는 볼트로 체결되어 있는 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
The method of claim 1,
The deoxidation port includes a body and a cover, and the body and the cover are fastened with bolts, the titanium deoxidation device.
상기 탈산제는 칼슘, 마그네슘, 탄소, 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
The method of claim 1,
The deoxidizer is at least one selected from the group consisting of calcium, magnesium, carbon, and aluminum, the titanium deoxidation device.
상기 불활성 기체는 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
The method of claim 1,
The inert gas is at least one selected from the group consisting of argon, helium and neon, the titanium deoxidation device.
상기 관상로는 알루미나 재질인 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
The method of claim 1,
The tubular furnace will be made of an alumina material, titanium deoxidation device.
상기 불활성 기체 분위기는, 불활성 기체 0.1 내지 2 기압(atm) 분위기로 유지되는 것인, 타이타늄의 탈산 장치.
The method of claim 1,
The inert gas atmosphere is, the titanium deoxidation apparatus is maintained in an inert gas atmosphere of 0.1 to 2 atmospheres (atm).
할라이드염 없이 타이타늄 분말 및 탈산제를 고상 접촉식 탈산용 포트에 투입하는 단계(S1);
상기 탈산용 포트를 관상로에 장입하고, 관상로 내부에 불활성 기체를 주입하는 단계(S2); 및
상기 관상로를 열처리하여, 30분 내지 300분 동안 600 내지 1200℃의 온도로 탈산하는 단계(S3).
A method for deoxidation of titanium comprising the steps of:
Injecting the titanium powder and the deoxidizer without halide salt into the solid-phase contact deoxidation port (S1);
charging the port for deoxidation into the tubular furnace, and injecting an inert gas into the tubular furnace (S2); and
Heat treatment of the tube furnace, deoxidation at a temperature of 600 to 1200 ℃ for 30 minutes to 300 minutes (S3).
상기 탈산제는 칼슘, 마그네슘, 탄소, 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 타이타늄의 탈산 방법.
8. The method of claim 7,
The deoxidizing agent will be at least one selected from the group consisting of calcium, magnesium, carbon, and aluminum, titanium deoxidation method.
상기 불활성 기체는 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 타이타늄의 탈산 방법.
8. The method of claim 7,
The inert gas is at least one selected from the group consisting of argon, helium and neon, the titanium deoxidation method.
상기 관상로는 알루미나 재질인 것인, 타이타늄의 탈산 방법.
8. The method of claim 7,
The tube furnace will be made of an alumina material, titanium deoxidation method.
상기 탈산 방법은 S3 단계 이후로,
상기 S3 단계에서 탈산된 타이타늄 분말을 물로 세정한 후, 산 세정하는 단계(S4); 및
상기 S4 단계에서 세정된 타이타늄 분말을 건조하는 단계(S5)를 더 포함하는 것인, 타이타늄의 탈산 방법.8. The method of claim 7,
The deoxidation method is after step S3,
After washing the titanium powder deoxidized in step S3 with water, acid washing (S4); and
The method of deoxidation of titanium further comprising the step (S5) of drying the titanium powder washed in step S4.
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000345252A (en) | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Sumitomo Sitix Amagasaki:Kk | Method for deoxidizing titanium material |
| JP2003129268A (en) * | 2001-10-17 | 2003-05-08 | Katsutoshi Ono | Method for smelting metallic titanium and smelter therefor |
| KR101135160B1 (en) | 2011-11-18 | 2012-04-16 | 한국지질자원연구원 | Deoxidation apparatus for manufacturing titanium powder with low oxygen concentration |
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