일반기술

고주파 유도가열을 이용한 나노분말 제조 장치

본 발명은 나노물질의 제조방법중에서 나노 분말 제조장치에 관한 것이다. 나노분말의 제조법은 기상을 이용한 제조법, 액체를 이용한 제조법과 기계적 제조법으로 나눌 수 있다. 기상을 이용한 대표적인 제조법이 가스증발-응축법(Gas Evaporation Method)이며 이 제조법은 제조분말의 입자의 균일성이 좋고 고순도의 입자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 입자의 응집을 방지할 수 있어 장래 산업화를 위한 유망한 나노분말 제조법으로 각광을 받고 있다. 이 가스증발-응축법은 가열방법에 따라 저항가열법, 플라즈마가열법, 유도가열법, 전기폭발법, 레이져 가열법등으로 나눌 수 있으며, 전기폭발법에 의한 나노분말제조장치는 제조장비의 가격이 저렴하고 융점이 높은 금속이나 혼합가스를 이용하여 순수 산화물 뿐만 아니라 복합질화물을 제조할 수 있는 장점이 있으나 입자크기가 100나노미터 정도로 큰 단점이 있고, 플라즈마 가열방식은 융점이 높은 모든 금속재료에 사용가능하고 대량생산에 적합하나 제조장치의 가격이 고가이고 입자크기가 상대적으로 40나노미터 정도로 큰 단점이 있다. 하지만 지금까지의 개발된 증발응축법을 이용한 나노금속 및 세라믹 제조방법에서는 고품질의 10나노미터 크기의 분말을 대량생산 할 수 있는 장치는 없는 실정이다. 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 고주파 유도가열방식을 이용하여 고체상태의 원 재료를 진공화 된 용기내에서 불활성 가스 분위기 하에서 나노 크기의 입자로 기화시킨 다음 냉각을 통하여 응축시키고 응축된 나노입자가 자중에 의해 낙하토록하여 분말의 회수가 쉽고, 또한 불활성 가스는 계속 순환토록 하여, 대량 생산에 따른 제조비용을 줄이고 평균 입자 크기가 10나노미터인 고 품질의 나노 금속 및 세라믹입자를 제조할 수 있는 기술이다.본 발명은 나노물질의 제조방법중에서 가스증발-응축법을 이용한 나노 분말 제조장치에 관한 것이다. 나노분말의 제조법은 기상을 이용한 제조법, 액체를 이용한 제조법과 기계적 제조법으로 나눌 수 있다. 기상을 이용한 대표적인 제조법이 가스증발-응축법(Gas Evaporation Method)이며 이 제조법은 제조분말의 입자의 균일성이 좋고 고순도의 입자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 입자의 응집을 방지할 수 있어 장래 산업화를 위한 유망한 나노분말 제조법으로 각광을 받고 있다. 고체상태의 재료는 반응로 내부에 위치한 가열장치부(111)를 통하여 고체상태의 재료가 가열기화되어 나노크기의 입자로 생성되며, 이 가열장치부의 외부에 불활성가스가 가스이동통로 및 경사지게 천공된 가스통과홀을 통하여 나선형 와류를 형성하면서 나노입자의 산화를 방지하고 또한 나노입자가 내벽에 고착되는 것을 방지하도록 고안되었다. 반응로 후단에 위치한 다수의 분사 노즐을 통하여 가스저장탱크에서 공급되는 불활성가스보다 더욱 낮은 온도의 불활성가스를 연결관으로 부터 필요시 부가적으로 공급되게 하여 냉각속도 조절을 통하여 나노입자의 크기를 조절가능하게 하였다. 반응로와 몸체내부를 진공상태로 만들기 위해서 진공펌프가 설치되고 반응로 및 몸체 내부의 불활성가스가 필요한 압력을 유지한 채 순환되도록 하였다. 이 과정에서 가열장치부를 통하여 고체상태의 재료가 가열기화되어 생성된 나노크기의 입자는 가스통과홀을 통하여 공급된 불활성 가스의 흐름에 따라 몸체 내부로 이동하게 되며 몸체에 도달한 나노입자는 중력에 의하여 분말회수구로 자유낙하하여 회수할 수 있도록 발명되었다.