일반기술

마그네슘 환원에 의한 티타늄계 초미립 고융점 분말제조

기계나 금속을 가공하고나 단조하는 핵심 부품인 공구/금형의 원료소재인 고융점 분말 (WC, TiC, TiCN, TaC, VC 등)의 국내수요는 수백억/년이며, 관련제품의 경우 년간 약 1000억에 달하며, 원료의 경우, 전량 수입(예 약 60$/kg in TiC, WC, $70/kg in TiCN)에 의존함. 이러한 고융점 원료분말을 합성하는 방법으로는 여러가지 있으나, 자장 보편적인 방법으로 산화물을 환원/침탄하는 Carbothermal Reduction 법이 상용화되어 있음. 그러나 이 공정은, 극히 높은 반응 온도(1800~2200oC)가 요구되며, 이에따라 분말 입자가 크게 조대화(수 마이크론)되어 상용화를 위해 후밀링 공정이 요구되고 또한 밀링시의 불순물 혼입 등의 문제가 있음. 현재 약 1~2 마이크론 크기의 분말입자가 수입 상용화되어 있는데, 원료입자의 미세화는 최종 제품의 기계적 특성을 높일 수 있기 때문에 전세계적으로 초기 원료입자를 미세하게 제조할 수 있는 기술 확보가 절실히 요구됨. 본 기술은, 약 800~900oC에서 저가의 금속염화물원료(예: $3/kg in TiCl4, 2.5$/kg in CxCl4)을 액상마그네슘으로 환원하여 0.05~0.3마이크론(50~300nm) 크기의 지극히 미세한 고융점 원료분말을 합성할 수 있는 신공정 기술임.본 기술은 저가의 초기 원료자원을 활용하여 단순한 화학 반응을 통해 산업에서 필요로하는 원료분말인 고부가가치, 고품질, 초미립, 고융점 분말을 직접 합성할 수 있는 신기술로써, 특별히 부존자원이 부족한 우리나라에서의 적용가치가 매우 높다고 생각됨.그러나 공정 특성 상 베취 타입의 생산이 적합하며 대형 반응기의 사용이 요구되어짐. 염화물 원료 사용에 따른 철저한 공정관리 및 노하우가 확보되어야 가능함. 이 기술은 최근 러시아에서 세계 최초로 개발된 이래, 지금까지 국내외적으로 숨겨져 있었던 기술로써, 최대 장점으로는 1) 대량생산가능, 2) 저온합성 가능, 3) 초미립 분말 제조 가능, 4) 다양한 고융점 초미립 분말제조가 가능하다는 점임.