100메쉬 ~ 400메쉬 금속 분말 분무기

진공 공기 분무법으로 제조된 분말은 고순도, 저산소 함량, 미세한 입자 크기 등의 장점을 가지고 있습니다. 수년간의 지속적인 혁신과 개선을 통해 진공 공기 분무 분말 기술은 고성능 금속 및 합금 분말 생산의 주요 방법으로 자리 잡았으며, 신소재 연구와 신기술 개발을 뒷받침하고 촉진하는 핵심 요소가 되었습니다. 본 논문에서는 진공 공기 분무법의 원리, 공정 및 분말 분쇄 장비를 소개하고, 진공 공기 분무법으로 제조된 분말의 종류와 용도를 분석합니다.

분무법은 고속으로 움직이는 유체(분무 매질)가 금속 또는 합금 액체에 충돌하거나 다른 방식으로 미세한 액적을 생성한 후, 이 액적들을 응축시켜 고체 분말로 만드는 분말 제조 방법입니다. 분무된 분말 입자는 주어진 용융 합금과 동일한 균일한 화학 조성을 가질 뿐만 아니라, 급속 응고로 인해 결정 구조가 미세화되고 2차상의 거시적 편석이 제거됩니다. 일반적으로 사용되는 분무 매질은 물 또는 초음파이며, 각각 수분 분무법과 기체 분무법이라고 합니다. 수분 분무법으로 제조된 금속 분말은 수율이 높고 경제적이며 냉각 속도가 빠르지만, 산소 함량이 높고 형태가 불규칙적이며 일반적으로 플레이크 형태입니다. 초음파 분무 기술로 제조된 분말은 입자 크기가 작고 구형도가 높으며 산소 함량이 낮아 고성능 구형 금속 및 합금 분말 생산의 주요 방법으로 자리 잡았습니다.

진공 용융 고압 가스 분무 분쇄 기술은 고진공 기술, 고온 용융 기술, 고압 고속 가스 기술을 통합하여 분말 야금 개발, 특히 활성 원소를 함유한 고품질 합금 분말 생산에 필요한 요구를 충족하기 위해 개발되었습니다. 초음파/가스 분무 분쇄 기술은 새로운 급속 응고 기술입니다. 높은 냉각 속도로 인해 분말은 미세 결정립, 균일한 조성 및 높은 고용도를 특징으로 합니다.

진공 고압 가스 분무법으로 제조된 금속 분말은 상기 장점 외에도 다음과 같은 세 가지 특징을 갖습니다. 순수한 분말, 낮은 산소 함량, 높은 미분말 수율, 높은 구형도. 이러한 분말로 만든 구조재 또는 기능성 재료는 물리적 및 화학적 특성 면에서 기존 재료에 비해 많은 장점을 지닙니다. 개발된 분말에는 초합금 ​​분말, 열분무 합금 분말, 구리 합금 분말 및 스테인리스강 분말 등이 있습니다.

1. 진공 공기 분무 분말 분쇄 공정 및 장비

1.1 진공 공기 분무 분말 분쇄 공정

진공 공기 분무 분쇄법은 최근 금속 분말 제조 산업에서 개발된 새로운 공정입니다. 이 공정은 재료의 산화가 쉽지 않고, 금속 분말의 냉각 속도가 빠르며, 자동화 수준이 높다는 장점을 가지고 있습니다. 구체적인 공정은 다음과 같습니다. 합금(금속)을 유도 용광로에서 용융 및 정련한 후, 용융 금속 액체를 단열 슬럼프에 부어 가이드 튜브와 노즐로 유입시키고, 고압 가스 흐름에 의해 분무합니다. 분무된 금속 분말은 분무탑에서 응고되어 침전된 후 분말 집진 탱크로 떨어집니다.

분무 장비, 분무 초음파, 금속 액체 유동은 가스 분무 공정의 세 가지 기본 요소입니다. 분무 장비에서 주입된 분무 초음파는 가속되어 주입된 금속 액체 유동과 상호 작용하여 유동장을 형성합니다. 이 유동장 내에서 용융 금속은 파쇄, 냉각 및 응고되어 특정 특성을 가진 분말을 얻습니다. 분무 장비의 매개변수에는 노즐 구조, 카테터 구조, 카테터 위치 등이 있으며, 분무 가스 및 그 공정 매개변수에는 초음파 특성, 공기 유입 압력, 공기 속도 등이 있고, 금속 액체 유동 및 그 공정 매개변수에는 금속 액체 유동 특성, 과열도, 액체 유동 직경 등이 있습니다. 초음파 분무는 이러한 다양한 매개변수와 그 조합을 조절함으로써 분말 입자 크기, 입자 크기 분포 및 미세 구조를 조절하는 목적을 달성합니다.

1.2 진공 공기 분무 분쇄 장비

현재 진공 분무 분쇄 장비는 주로 해외 장비와 국내 장비로 나뉩니다. 해외 장비는 안정성과 제어 정밀도가 높지만, 장비 가격이 비싸고 유지 보수 비용도 많이 듭니다. 반면 국내 장비는 가격이 저렴하고 유지 보수 비용이 적게 들며 유지 보수가 편리합니다. 그러나 국내 장비 제조업체들은 분무 노즐이나 분무 공정 등 핵심 기술을 제대로 습득하지 못하는 경우가 많습니다. 현재 관련 해외 연구 기관과 생산 기업들은 해당 기술을 엄격하게 기밀로 유지하고 있어, 관련 문헌이나 특허에서 구체적이고 산업화된 공정 매개변수를 얻을 수 없습니다. 이로 인해 고품질 분말 생산량이 경제성을 확보하기 어려울 정도로 낮아, 우리나라에 많은 에어로졸 분말 생산 ​​및 연구 기관이 있음에도 불구하고 고품질 분말을 산업적으로 생산하지 못하는 주요 원인이 되고 있습니다.

초음파 분무 분쇄 장치의 구조는 중간 주파수 유도 용해로, 보온로, 분무 시스템, 분무 탱크, 집진 시스템, 초음파 공급 시스템, 수냉 시스템, 제어 시스템 등으로 구성됩니다.

현재 초음파 분무 기술은 주로 두 가지 측면에 집중되어 있습니다. 첫째, 노즐 구조의 매개변수와 제트 유동 특성을 연구하여, 초음파 유량을 최소화하면서 노즐 출구에서 초음파 속도가 목표 속도에 도달하도록 공기 흐름장과 노즐 구조 간의 관계를 규명하고, 노즐 설계 및 가공에 필요한 이론적 기반을 제공하는 것입니다. 둘째, 분무 공정 매개변수와 분말 특성 간의 관계를 연구하여, 노즐 종류에 따른 분무 공정 매개변수가 분말 특성 및 분무 효율에 미치는 영향을 분석하고, 분말 생산을 최적화하고 개선하는 것을 목표로 합니다. 요컨대, 미세 분말 생산성 향상과 가스 소비량 감소가 초음파 분무 기술의 발전 방향입니다.

1.2.1 초음파 분무용 노즐의 종류

분무 가스는 노즐을 통과하면서 속도와 에너지를 증가시켜 액체 금속을 효과적으로 파쇄하고 요구 조건에 맞는 분말을 생성합니다. 노즐은 분무 매체의 흐름과 흐름 패턴을 제어하며, 분무 효율과 분무 공정의 안정성에 중요한 역할을 하므로 초음파 분무의 핵심 기술입니다. 초기 가스 분무 공정에서는 일반적으로 자유낙하 노즐 구조가 사용되었습니다. 이 노즐은 설계가 간단하고 막힘이 적으며 제어 과정이 비교적 간단하지만 분무 효율이 높지 않아 입자 크기가 50~300μm인 분말 생산에만 적합했습니다. 분무 효율을 향상시키기 위해 이후 제한 노즐 또는 밀착형 분무 노즐이 개발되었습니다. 밀착형 또는 제한 노즐은 가스의 비행 거리를 단축하고 가스 흐름 과정에서의 운동 에너지 손실을 줄여 금속과 상호 작용하는 가스 흐름의 속도와 밀도를 증가시키고 미세 분말의 수율을 높입니다.

1.2.1.1 원주형 슬롯 노즐

고압 초음파가 노즐에 접선 방향으로 진입한 후 고속으로 분출되어 와류를 형성합니다.