利用混合氣體噴射的微細粉末制造裝置及方法與流程

本發明涉及利用混合氣體噴射的原料粉末制造裝置及方法。更詳細而言，把由氣體及固體粉末混合的混合氣體噴射于原料物質熔融的原料熔液而形成微細粉末的利用混合氣體噴射的原料粉末制造裝置及方法。

背景技術：

微細粉末是把金屬制成微細的粉末，用于涂料、繪畫工具、金/銀色印刷墨水、化學工業用催化劑或焰火的原料及金屬還原劑等多樣領域。

最近，微細粉末像焊接用粉末或焊接用糊劑等一樣，主要用于電子部件的焊接，其需求正在逐漸增大。隨著移動通信設備的小型化、多頻帶化、高頻化趨勢，要求部件領域的高集成化及小型化，在芯片制造領域，正在進行芯片本身的微細化、集成化。因此，今后諸如焊膏、焊料粉末等的微細粉末的需求也正在增加。

在微細粉末的制造方式中有多樣的種類，微細粉末應具有更微細的尺寸，另外，其生產率以及生產收率要高。一般而言，作為制造微細粉末的方法，使用對固體金屬進行粉碎的粉碎法、通過諸如析出的化學方法的濕式法，以及使金屬材料熔融后利用噴射噴嘴進行噴霧的噴霧法等。在所述方法中，所述噴霧法根據使用的冷卻介質，可以分為使用諸如水的液體的水噴射噴霧器和使用氣體的氣體噴霧器。

此時，水噴射噴霧器裝置可以分為只噴射諸如水的液體或混合噴射水與氣體的方式。水噴射噴霧器方式與氣體噴霧器方式相比，雖然運轉方式及液滴的粉碎模式類似，但差異在于，使用液體取代氣體，進行用于粉碎液滴的運動能傳遞。

因此，水噴射噴霧器裝置取代氣體而噴射密度較大的水，因此，發生相對較大的運動能，具有能夠生成1μm大小的金屬粉末的優點，但使用水 取代非活性氣體，帶有作為生成物的金屬粉末的氧化(Oxidization)與后處理問題的局限。

另外，以往氣體噴霧器裝置在通過噴射噴嘴使熔融金屬流出的同時，噴射常溫的諸如氬氣或氮的非活性氣體，制造金屬粉末，制造的金屬粉末的顆粒大小形成為平均100μm左右。

圖1是圖示普通的氣體噴霧器裝置的圖。

如果參照圖1，就普通的氣體噴霧器裝置10而言，圓筒形的腔1的金屬液體通過供應管2，借助于重力而流向下方，非活性氣體通過噴嘴3而向快速(500m/s以上)流下的金屬液體方向噴射。快速的非活性氣體具有較大運動能，在打擊金屬液滴的同時，金屬液滴被粉碎、霧化(atomization)。

但是，就這種利用氣體噴霧器裝置的金屬粉末的制造而言，為了粉碎具有較大表面張力的金屬液滴，需要增加氣體運動能，需要使氣體噴射速度大幅增加。但是，900m/s以上的氣體噴射速度在常用氣體噴霧器裝置中具有現實臨界點，因而在生產10μm以下金屬粉末方面存在理論困難。

因此，要求一種用于阻止金屬粉末氧化并獲得更小微細粉末的技術，因此，本發明要制造比現有技術更小的微細粉末。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

(專利文獻1)大韓民國公開專利第10-2011-0049487號

(專利文獻2)大韓民國注冊專利第10-1143887號

技術實現要素：

(要解決的技術問題)

本發明要實現的技術課題在于提供一種制造由金屬、金屬的合金及金屬/陶瓷復合物質中的至少一種構成的微細原料粉末的利用混合氣體噴射的微細粉末制造裝置及方法。

本發明要實現的其它技術課題在于提供一種利用混合氣體噴射的微細粉末制造裝置及方法，以把由氣體及固體粉末混合的混合氣體直接噴射于原料熔液的方法制造微細原料粉末。

(解決問題的手段)

旨在達成所述目的的本發明的利用混合氣體噴射的微細粉末制造裝置可以包括：熔融腔，其使原料物質熔融，供應形成的原料熔液；及混合氣體噴射裝置，其向從所述熔融腔供應而來的所述原料熔液噴射由氣體及固體粉末混合而成的混合氣體，使得形成原料粉末；可以還包括：容納腔，其形成在所述熔融腔下部，容納所述原料粉末；紗網，其形成在所述容納腔下部，為了濾出所述原料粉末中大于預設大小的原料粉末，具有預設大小以下的網眼；收取腔，其形成在所述紗網下部，收取透過紗網的完成的微細原料粉末。另外，通過熔融腔下部的收取腔和旋風分離器，收取微細原料粉末。

另外，所述混合氣體噴射裝置可以包括：混合氣體噴射室，其生成由所述氣體及固體粉末混合的混合氣體，向所述原料熔液噴射；氣體加熱室，其向所述混合氣體噴射室供應被加熱的氣體；及固體粉末加熱室，其向所述混合氣體噴射室供應被加熱的固體粉末；所述混合氣體噴射裝置可以還包括：氣體存儲部，其存儲用于向所述氣體加熱室供應的氣體；及固體粉末存儲部，其存儲用于向所述固體粉末加熱室供應的固體粉末。

另外，本發明的利用混合氣體噴射的微細粉末制造方法可以包括：使原料物質熔融并供應形成的原料熔液的步驟；向所述供應的原料熔液噴射由氣體及固體粉末混合的混合氣體而形成原料液滴的步驟；及使所述原料液滴冷卻而形成原料粉末的步驟；可以還包括：在所述形成的原料粉末中，濾出大于既定大小的原料粉末，回收原料粉末的步驟。

(發明的效果)

根據本發明的實施形態的微細粉末制造裝置及方法，可以制造由金屬、金屬的合金及金屬/陶瓷復合物質中至少一種構成的原料粉末。例如，可以制造10μm以下的原料粉末。

另外，可以使原料熔液流出，向流出的熔融原料直接噴射由氣體及固體 粉末混合的混合氣體，制造原料粉末。例如，可以制造10μm以下的原料粉末。

另外，利用由氣體及固體粉末混合的混合氣體制造原料粉末，因而能夠防止最終生成的原料粉末氧化，可以省略追加的還原工序。

附圖說明

圖1是圖示普通的氣體噴霧器裝置的圖。

圖2是圖示本發明一個實施例的微細粉末制造裝置的圖。

圖3是圖示本發明一個實施例的微細粉末的制造裝置的剖面的圖。

圖4是圖示本發明一個實施例的噴射噴嘴的形態的圖。

圖5是圖示本發明一個實施例的微細粉末制造方法的順序圖。

符號說明

110：熔融腔

111：原料熔液

112：原料熔液出口

113：混合氣體

114：噴射噴嘴

115：噴射口

120：混合氣體噴射裝置

121：混合氣體噴射室

122：氣體加熱室

123：氣體存儲部

124：固體粉末加熱室

125：固體粉末存儲部

130：容納腔

131：原料粉末

140：紗網

150：收取腔

151：微細原料粉末

160：旋風分離器

161：微細原料粉末

最佳實施方式

下面可以參照附圖，詳細說明本發明的實施例。首先需要注意的是，在向各圖的構成要素賦予參照符號方面，對于相同的構成要素，即使顯示于不同的圖上，也盡可能使得具有相同的符號。另外，在說明本發明方面，當判斷認為對相關公知構成或功能的具體說明是所屬領域的技術人員不言而喻或可能混淆本發明要旨的情況下，可以省略其詳細說明。

圖2是圖示本發明一個實施例的微細粉末制造裝置的圖。

如果參照圖2，微細粉末制造裝置100可以包括熔融腔110、氣體噴射裝置120、容納腔130、紗網140及收取腔150。

熔融腔110可以使原料物質熔融而制造原料熔液111。另外，熔融腔110可以供應原料物質熔融的原料熔液111。此時，原料物質可以包括金屬、金屬的合金及金屬/陶瓷復合物質中的至少任意一種。另外，原料物質可以由不同種類物質形成。即，原料物質可以是混合兩種以上的物質而形成的物質。

另外，可以進行向原料熔液噴射熔點不同的金屬及陶瓷粉末，制造1至200μm大小的金屬粉末及復合粉末的微細粉末制造。

混合氣體噴射裝置120可以向從熔融腔110供應而來的原料熔液111噴射由氣體及固體粉末混合而成的混合氣體而形成原料粉末131。

更詳細而言，混合氣體噴射裝置120可以把由氣體及金屬粉末混合而成的混合氣體直接噴射于原料熔液111。混合氣體的壓力可以為5至100bar，噴射氣體的溫度可以為25至750℃。當噴射氣體壓力不足5bar時，難以制造20μm以下大小的微粉，當超過100bar時，在裝備制作方面存在困難。當噴射氣體的溫度不足25℃時，浪費費用，當超過750℃時，裝備制作困難。因此，優選混合氣體的壓力為5至100bar，噴射氣體的溫度為25至750℃。

混合氣體噴射裝置120利用噴射噴嘴供應混合氣體，噴射噴嘴可以與供應原料熔液111的原料熔液出口112隔開既定距離，環繞所述原料熔液出口112地形成。另外，噴射噴嘴可以為孔型(hole type)或開縫型(open slit type)。 對于孔型及開縫型，參照圖4進行說明。

另外，混合氣體噴射裝置120可以包括混合氣體噴射室121、氣體加熱室122、氣體存儲部123、固體粉末加熱室124及固體粉末存儲部125。

混合氣體噴射室121可以生成由氣體及固體粉末混合而成的混合氣體。另外，混合氣體噴射室121可以把生成的混合氣體直接噴射于原料熔液。

氣體加熱室122可以向混合氣體噴射室121供應被加熱的氣體，氣體存儲部123可以存儲向氣體加熱室122供應的氣體。

更詳細而言，氣體存儲部123可以與氣體加熱室122連接，氣體加熱室122可以與混合氣體噴射室121連接。由此，可以把氣體存儲部123的存儲氣體在氣體加熱室122中加熱，向混合氣體噴射室121供應氣體。氣體加熱室122中的氣體加熱，是使混合氣體噴射室121噴射的混合氣體的相對速度增加。所述相對速度是金屬粉末與金屬液滴的相對速度。所述氣體可以為非活性氣體。例如，氣體可以包括空氣(air)、氮氣(N₂)、氬氣(Ar)、氦氣(He)中的至少任意一種。另外，所述氣體可以與從固體粉末加熱室124供應而來的固體粉末一起，在混合氣體噴射室121中混合。混合的混合氣體通過噴射噴嘴向原料熔液111噴射。

固體粉末加熱室124可以向混合氣體噴射室121供應被加熱的固體粉末，固體粉末存儲部125可以存儲向固體粉末加熱室124供應的固體粉末。

更詳細而言，固體粉末存儲部125可以與固體粉末加熱室124連接，固體粉末加熱室124可以與混合氣體噴射室121連接。由此，可以把固體粉末存儲部125存儲的固體粉末在固體粉末加熱室124中加熱，向混合氣體噴射室121供應固體粉末。固體粉末加熱室124中的固體粉末加熱，是使混合氣體噴射室121噴射的混合氣體的相對速度增加。所述相對速度是固體粉末與金屬液滴的相對速度。另外，所述固體粉末可以與從氣體加熱室122供應而來的被加熱的氣體一起，在混合氣體噴射室121中混合，混合的混合氣體通過噴射噴嘴而噴射于原料熔液111。

另外，金屬粉末的種類可以為金屬、合金及陶瓷粉末中的至少任意一種。金屬粉末的大小可以為0.01～500μm。當金屬粉末的大小不足0.01μm時，沖擊力弱，難以制造微細粉末，當超過500μm時，出口堵塞，難以噴射。因此， 優選金屬粉末的大小為0.01～500μm。

即，混合氣體噴射室121可以混合從氣體加熱室122及固體粉末加熱室122供應而來的被加熱的氣體及金屬粉末，生成混合氣體。混合氣體噴射室121與噴射噴嘴連接，以便生成的混合氣體噴射于原料熔液，能夠通過噴射噴嘴供應混合氣體。

此時，混合氣體的氣體施加壓力，使得固體粉末能夠快速到達原料熔液111，混合氣體的固體粉末發揮把原料熔液111制成微細的原料粉末131的作用。由于這種理由，當噴射由氣體與固體粉末混合而成的混合氣體時，與單獨噴射氣體或固體粉末的情形相比，可以制造更微細的原料粉末131。

如果更詳細地說明，為了制造微細的原料粉末131，應使噴射氣體的速度增加或提高噴射物質的密度。本發明為了提高噴射氣體的速度，利用被加熱的氣體。另外，為了提高噴射物質的密度，把比水高7.8倍、比非活性氣體高約7,000倍左右的固體粉末用作噴射物質。即，與以往利用水的水噴射或利用氣體的情形相比，固體粉末的密度高，可以制造更微細的原料粉末131。此時為0.1～500μm大小，如果固體粉末與金屬液滴的相對速度為10m/s以上，則可以制造10μm大小的原料粉末131。另外，如果相對速度為25m/s以上，則可以制造1μm大小的原料粉末131。

容納腔130形成在熔融腔110下部，可以容納原料粉末131。所述原料粉末131是從熔融腔110向原料熔液噴射混合氣體而形成的粉末。

紗網140形成在容納腔130下部，可以濾出容納腔130中容納的原料粉末131中具有大于既定大小的大小的原料粉末131。因此，紗網140為了獲得需要的大小，可以具有既定大小的網眼。

收取腔150形成在紗網下部，可以收取透過紗網140的完成的微細原料粉末151。

圖3是圖示本發明一個實施例的微細粉末的制造裝置的剖面的圖。

如果參照圖3，可以說明把原料物質制造成微細粉末的過程。原料物質熔融的原料熔液111下落到原料熔液出口112，下落中會與從混合氣體噴射裝置120噴射的混合氣體113產生沖突。另外，從混合氣體噴射裝置120噴 射的混合氣體113可以通過噴射噴嘴114的噴射口115而噴射于原料熔液111，會與原料熔液111產生沖突。如此與混合氣體產生沖突的原料熔液111被制造成微細粉末。如此制造的微細粉末的大小不既定，因而利用紗網140，可以獲得具有既定大小的完成的微細原料粉末151。

圖4是圖示本發明一個實施例的噴射噴嘴的形態的圖。

如果參照圖4，是圖示了從下方向上觀察噴射噴嘴114、噴射口115及原料熔液出口112的形態的圖。

圖4(a)顯示出孔型噴射噴嘴114。所述孔型噴射噴嘴114由多個噴射口112按既定間隔排列，以原料熔液出口112為中心形成環形，可以通過多個噴射口115噴射混合氣體。

圖4(b)顯示出開縫型噴射噴嘴114。所述開縫型噴射噴嘴114可以通過環形噴射口115噴射混合氣體，可以在環形噴射口115內側形成原料熔液出口112。

如上所述構成的本發明的微細粉末制造裝置100可以按如下方法運轉。

圖5是圖示本發明一個實施例的微細粉末制造方法的順序圖。

如果參照圖5，在微細粉末制造方法中，熔融腔110使原料物質熔融，供應形成的原料熔液S110。此時，原料物質包括金屬、金屬的合金及金屬/陶瓷復合物質中的至少任意一種。

混合氣體噴射裝置120向原料熔液供應由氣體及固體粉末混合而成的混合氣體，形成原料液滴S120。此時，混合氣體可以對存儲的固體粉末及氣體加熱后，混合被加熱的固體粉末及氣體而制造。另外，混合氣體的壓力可以為5至100bar，噴射氣體的溫度可以為25至750℃。

所述固體粉末可以包括金屬粉末、合金粉末、金屬/陶瓷復合粉末中的至少任意一種，固體粉末的大小可以為0.001～500μm。

所述氣體可以包括空氣(air)、氮氣、氬氣、氦氣中的至少任意一種。

混合氣體噴射裝置120供應混合氣體，使形成的原料液滴冷卻，形成原料粉末131；S130。

紗網140在原料末端中濾出具有大于既定大小的大小的原料粉末131，收取完成的微細原料粉末151；S140。所述原料粉末131利用具有既定大小的網眼的紗網140濾出，從而能夠制造相同大小的完成的微細原料粉末151。

就旋風分離器160而言，當不使用紗網時或紗網的網眼較大時，在收取腔150回收粗大粉末，經過旋風分離器160，可以回收微細粉末161。

利用這種所述制造方法，可以把由金屬、金屬的合金及金屬/陶瓷復合物質中的至少一種構成的原料粉末制造成10μm以下的微細粉末。

以上對本發明的優選實施例進行了圖示和說明，但本發明不限定于所述特定的優選實施例，在不超出權利要求書請求的本發明要旨的前提下，只要是本發明所屬技術領域的技術人員，均可多樣地變形實施，這種變更也在權利要求書記載的范圍內。