利用混合气体喷射的微细粉末制造装置及方法与流程

本发明涉及利用混合气体喷射的原料粉末制造装置及方法。更详细而言，把由气体及固体粉末混合的混合气体喷射于原料物质熔融的原料熔液而形成微细粉末的利用混合气体喷射的原料粉末制造装置及方法。

背景技术：

微细粉末是把金属制成微细的粉末，用于涂料、绘画工具、金/银色印刷墨水、化学工业用催化剂或焰火的原料及金属还原剂等多样领域。

最近，微细粉末像焊接用粉末或焊接用糊剂等一样，主要用于电子部件的焊接，其需求正在逐渐增大。随着移动通信设备的小型化、多频带化、高频化趋势，要求部件领域的高集成化及小型化，在芯片制造领域，正在进行芯片本身的微细化、集成化。因此，今后诸如焊膏、焊料粉末等的微细粉末的需求也正在增加。

在微细粉末的制造方式中有多样的种类，微细粉末应具有更微细的尺寸，另外，其生产率以及生产收率要高。一般而言，作为制造微细粉末的方法，使用对固体金属进行粉碎的粉碎法、通过诸如析出的化学方法的湿式法，以及使金属材料熔融后利用喷射喷嘴进行喷雾的喷雾法等。在所述方法中，所述喷雾法根据使用的冷却介质，可以分为使用诸如水的液体的水喷射喷雾器和使用气体的气体喷雾器。

此时，水喷射喷雾器装置可以分为只喷射诸如水的液体或混合喷射水与气体的方式。水喷射喷雾器方式与气体喷雾器方式相比，虽然运转方式及液滴的粉碎模式类似，但差异在于，使用液体取代气体，进行用于粉碎液滴的运动能传递。

因此，水喷射喷雾器装置取代气体而喷射密度较大的水，因此，发生相对较大的运动能，具有能够生成1μm大小的金属粉末的优点，但使用水 取代非活性气体，带有作为生成物的金属粉末的氧化(Oxidization)与后处理问题的局限。

另外，以往气体喷雾器装置在通过喷射喷嘴使熔融金属流出的同时，喷射常温的诸如氩气或氮的非活性气体，制造金属粉末，制造的金属粉末的颗粒大小形成为平均100μm左右。

图1是图示普通的气体喷雾器装置的图。

如果参照图1，就普通的气体喷雾器装置10而言，圆筒形的腔1的金属液体通过供应管2，借助于重力而流向下方，非活性气体通过喷嘴3而向快速(500m/s以上)流下的金属液体方向喷射。快速的非活性气体具有较大运动能，在打击金属液滴的同时，金属液滴被粉碎、雾化(atomization)。

但是，就这种利用气体喷雾器装置的金属粉末的制造而言，为了粉碎具有较大表面张力的金属液滴，需要增加气体运动能，需要使气体喷射速度大幅增加。但是，900m/s以上的气体喷射速度在常用气体喷雾器装置中具有现实临界点，因而在生产10μm以下金属粉末方面存在理论困难。

因此，要求一种用于阻止金属粉末氧化并获得更小微细粉末的技术，因此，本发明要制造比现有技术更小的微细粉末。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)大韩民国公开专利第10-2011-0049487号

(专利文献2)大韩民国注册专利第10-1143887号

技术实现要素：

(要解决的技术问题)

本发明要实现的技术课题在于提供一种制造由金属、金属的合金及金属/陶瓷复合物质中的至少一种构成的微细原料粉末的利用混合气体喷射的微细粉末制造装置及方法。

本发明要实现的其它技术课题在于提供一种利用混合气体喷射的微细粉末制造装置及方法，以把由气体及固体粉末混合的混合气体直接喷射于原料熔液的方法制造微细原料粉末。

(解决问题的手段)

旨在达成所述目的的本发明的利用混合气体喷射的微细粉末制造装置可以包括：熔融腔，其使原料物质熔融，供应形成的原料熔液；及混合气体喷射装置，其向从所述熔融腔供应而来的所述原料熔液喷射由气体及固体粉末混合而成的混合气体，使得形成原料粉末；可以还包括：容纳腔，其形成在所述熔融腔下部，容纳所述原料粉末；纱网，其形成在所述容纳腔下部，为了滤出所述原料粉末中大于预设大小的原料粉末，具有预设大小以下的网眼；收取腔，其形成在所述纱网下部，收取透过纱网的完成的微细原料粉末。另外，通过熔融腔下部的收取腔和旋风分离器，收取微细原料粉末。

另外，所述混合气体喷射装置可以包括：混合气体喷射室，其生成由所述气体及固体粉末混合的混合气体，向所述原料熔液喷射；气体加热室，其向所述混合气体喷射室供应被加热的气体；及固体粉末加热室，其向所述混合气体喷射室供应被加热的固体粉末；所述混合气体喷射装置可以还包括：气体存储部，其存储用于向所述气体加热室供应的气体；及固体粉末存储部，其存储用于向所述固体粉末加热室供应的固体粉末。

另外，本发明的利用混合气体喷射的微细粉末制造方法可以包括：使原料物质熔融并供应形成的原料熔液的步骤；向所述供应的原料熔液喷射由气体及固体粉末混合的混合气体而形成原料液滴的步骤；及使所述原料液滴冷却而形成原料粉末的步骤；可以还包括：在所述形成的原料粉末中，滤出大于既定大小的原料粉末，回收原料粉末的步骤。

(发明的效果)

根据本发明的实施形态的微细粉末制造装置及方法，可以制造由金属、金属的合金及金属/陶瓷复合物质中至少一种构成的原料粉末。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喷射由气体及固体 粉末混合的混合气体，制造原料粉末。例如，可以制造10μm以下的原料粉末。

另外，利用由气体及固体粉末混合的混合气体制造原料粉末，因而能够防止最终生成的原料粉末氧化，可以省略追加的还原工序。

附图说明

图1是图示普通的气体喷雾器装置的图。

图2是图示本发明一个实施例的微细粉末制造装置的图。

图3是图示本发明一个实施例的微细粉末的制造装置的剖面的图。

图4是图示本发明一个实施例的喷射喷嘴的形态的图。

图5是图示本发明一个实施例的微细粉末制造方法的顺序图。

符号说明

110：熔融腔

111：原料熔液

112：原料熔液出口

113：混合气体

114：喷射喷嘴

115：喷射口

120：混合气体喷射装置

121：混合气体喷射室

122：气体加热室

123：气体存储部

124：固体粉末加热室

125：固体粉末存储部

130：容纳腔

131：原料粉末

140：纱网

150：收取腔

151：微细原料粉末

160：旋风分离器

161：微细原料粉末

最佳实施方式

下面可以参照附图，详细说明本发明的实施例。首先需要注意的是，在向各图的构成要素赋予参照符号方面，对于相同的构成要素，即使显示于不同的图上，也尽可能使得具有相同的符号。另外，在说明本发明方面，当判断认为对相关公知构成或功能的具体说明是所属领域的技术人员不言而喻或可能混淆本发明要旨的情况下，可以省略其详细说明。

图2是图示本发明一个实施例的微细粉末制造装置的图。

如果参照图2，微细粉末制造装置100可以包括熔融腔110、气体喷射装置120、容纳腔130、纱网140及收取腔150。

熔融腔110可以使原料物质熔融而制造原料熔液111。另外，熔融腔110可以供应原料物质熔融的原料熔液111。此时，原料物质可以包括金属、金属的合金及金属/陶瓷复合物质中的至少任意一种。另外，原料物质可以由不同种类物质形成。即，原料物质可以是混合两种以上的物质而形成的物质。

另外，可以进行向原料熔液喷射熔点不同的金属及陶瓷粉末，制造1至200μm大小的金属粉末及复合粉末的微细粉末制造。

混合气体喷射装置120可以向从熔融腔110供应而来的原料熔液111喷射由气体及固体粉末混合而成的混合气体而形成原料粉末131。

更详细而言，混合气体喷射装置120可以把由气体及金属粉末混合而成的混合气体直接喷射于原料熔液111。混合气体的压力可以为5至100bar，喷射气体的温度可以为25至750℃。当喷射气体压力不足5bar时，难以制造20μm以下大小的微粉，当超过100bar时，在装备制作方面存在困难。当喷射气体的温度不足25℃时，浪费费用，当超过750℃时，装备制作困难。因此，优选混合气体的压力为5至100bar，喷射气体的温度为25至750℃。

混合气体喷射装置120利用喷射喷嘴供应混合气体，喷射喷嘴可以与供应原料熔液111的原料熔液出口112隔开既定距离，环绕所述原料熔液出口112地形成。另外，喷射喷嘴可以为孔型(hole type)或开缝型(open slit type)。 对于孔型及开缝型，参照图4进行说明。

另外，混合气体喷射装置120可以包括混合气体喷射室121、气体加热室122、气体存储部123、固体粉末加热室124及固体粉末存储部125。

混合气体喷射室121可以生成由气体及固体粉末混合而成的混合气体。另外，混合气体喷射室121可以把生成的混合气体直接喷射于原料熔液。

气体加热室122可以向混合气体喷射室121供应被加热的气体，气体存储部123可以存储向气体加热室122供应的气体。

更详细而言，气体存储部123可以与气体加热室122连接，气体加热室122可以与混合气体喷射室121连接。由此，可以把气体存储部123的存储气体在气体加热室122中加热，向混合气体喷射室121供应气体。气体加热室122中的气体加热，是使混合气体喷射室121喷射的混合气体的相对速度增加。所述相对速度是金属粉末与金属液滴的相对速度。所述气体可以为非活性气体。例如，气体可以包括空气(air)、氮气(N₂)、氩气(Ar)、氦气(He)中的至少任意一种。另外，所述气体可以与从固体粉末加热室124供应而来的固体粉末一起，在混合气体喷射室121中混合。混合的混合气体通过喷射喷嘴向原料熔液111喷射。

固体粉末加热室124可以向混合气体喷射室121供应被加热的固体粉末，固体粉末存储部125可以存储向固体粉末加热室124供应的固体粉末。

更详细而言，固体粉末存储部125可以与固体粉末加热室124连接，固体粉末加热室124可以与混合气体喷射室121连接。由此，可以把固体粉末存储部125存储的固体粉末在固体粉末加热室124中加热，向混合气体喷射室121供应固体粉末。固体粉末加热室124中的固体粉末加热，是使混合气体喷射室121喷射的混合气体的相对速度增加。所述相对速度是固体粉末与金属液滴的相对速度。另外，所述固体粉末可以与从气体加热室122供应而来的被加热的气体一起，在混合气体喷射室121中混合，混合的混合气体通过喷射喷嘴而喷射于原料熔液111。

另外，金属粉末的种类可以为金属、合金及陶瓷粉末中的至少任意一种。金属粉末的大小可以为0.01～500μm。当金属粉末的大小不足0.01μm时，冲击力弱，难以制造微细粉末，当超过500μm时，出口堵塞，难以喷射。因此， 优选金属粉末的大小为0.01～500μm。

即，混合气体喷射室121可以混合从气体加热室122及固体粉末加热室122供应而来的被加热的气体及金属粉末，生成混合气体。混合气体喷射室121与喷射喷嘴连接，以便生成的混合气体喷射于原料熔液，能够通过喷射喷嘴供应混合气体。

此时，混合气体的气体施加压力，使得固体粉末能够快速到达原料熔液111，混合气体的固体粉末发挥把原料熔液111制成微细的原料粉末131的作用。由于这种理由，当喷射由气体与固体粉末混合而成的混合气体时，与单独喷射气体或固体粉末的情形相比，可以制造更微细的原料粉末131。

如果更详细地说明，为了制造微细的原料粉末131，应使喷射气体的速度增加或提高喷射物质的密度。本发明为了提高喷射气体的速度，利用被加热的气体。另外，为了提高喷射物质的密度，把比水高7.8倍、比非活性气体高约7,000倍左右的固体粉末用作喷射物质。即，与以往利用水的水喷射或利用气体的情形相比，固体粉末的密度高，可以制造更微细的原料粉末131。此时为0.1～500μm大小，如果固体粉末与金属液滴的相对速度为10m/s以上，则可以制造10μm大小的原料粉末131。另外，如果相对速度为25m/s以上，则可以制造1μm大小的原料粉末131。

容纳腔130形成在熔融腔110下部，可以容纳原料粉末131。所述原料粉末131是从熔融腔110向原料熔液喷射混合气体而形成的粉末。

纱网140形成在容纳腔130下部，可以滤出容纳腔130中容纳的原料粉末131中具有大于既定大小的大小的原料粉末131。因此，纱网140为了获得需要的大小，可以具有既定大小的网眼。

收取腔150形成在纱网下部，可以收取透过纱网140的完成的微细原料粉末151。

图3是图示本发明一个实施例的微细粉末的制造装置的剖面的图。

如果参照图3，可以说明把原料物质制造成微细粉末的过程。原料物质熔融的原料熔液111下落到原料熔液出口112，下落中会与从混合气体喷射装置120喷射的混合气体113产生冲突。另外，从混合气体喷射装置120喷 射的混合气体113可以通过喷射喷嘴114的喷射口115而喷射于原料熔液111，会与原料熔液111产生冲突。如此与混合气体产生冲突的原料熔液111被制造成微细粉末。如此制造的微细粉末的大小不既定，因而利用纱网140，可以获得具有既定大小的完成的微细原料粉末151。

图4是图示本发明一个实施例的喷射喷嘴的形态的图。

如果参照图4，是图示了从下方向上观察喷射喷嘴114、喷射口115及原料熔液出口112的形态的图。

图4(a)显示出孔型喷射喷嘴114。所述孔型喷射喷嘴114由多个喷射口112按既定间隔排列，以原料熔液出口112为中心形成环形，可以通过多个喷射口115喷射混合气体。

图4(b)显示出开缝型喷射喷嘴114。所述开缝型喷射喷嘴114可以通过环形喷射口115喷射混合气体，可以在环形喷射口115内侧形成原料熔液出口112。

如上所述构成的本发明的微细粉末制造装置100可以按如下方法运转。

图5是图示本发明一个实施例的微细粉末制造方法的顺序图。

如果参照图5，在微细粉末制造方法中，熔融腔110使原料物质熔融，供应形成的原料熔液S110。此时，原料物质包括金属、金属的合金及金属/陶瓷复合物质中的至少任意一种。

混合气体喷射装置120向原料熔液供应由气体及固体粉末混合而成的混合气体，形成原料液滴S120。此时，混合气体可以对存储的固体粉末及气体加热后，混合被加热的固体粉末及气体而制造。另外，混合气体的压力可以为5至100bar，喷射气体的温度可以为25至750℃。

所述固体粉末可以包括金属粉末、合金粉末、金属/陶瓷复合粉末中的至少任意一种，固体粉末的大小可以为0.001～500μm。

所述气体可以包括空气(air)、氮气、氩气、氦气中的至少任意一种。

混合气体喷射装置120供应混合气体，使形成的原料液滴冷却，形成原料粉末131；S130。

纱网140在原料末端中滤出具有大于既定大小的大小的原料粉末131，收取完成的微细原料粉末151；S140。所述原料粉末131利用具有既定大小的网眼的纱网140滤出，从而能够制造相同大小的完成的微细原料粉末151。

就旋风分离器160而言，当不使用纱网时或纱网的网眼较大时，在收取腔150回收粗大粉末，经过旋风分离器160，可以回收微细粉末161。

利用这种所述制造方法，可以把由金属、金属的合金及金属/陶瓷复合物质中的至少一种构成的原料粉末制造成10μm以下的微细粉末。

以上对本发明的优选实施例进行了图示和说明，但本发明不限定于所述特定的优选实施例，在不超出权利要求书请求的本发明要旨的前提下，只要是本发明所属技术领域的技术人员，均可多样地变形实施，这种变更也在权利要求书记载的范围内。