일반기술

나노미터 크기의 분말 제조용 부양 증발 응축장치에서 사용되는 인덕터 코일 및 이를 사용한 나노미터 크기의 분말 제조방법

<기술의 개요>본 기술은 부양 증발 응축장치를 이용하여 나노미터 크기의 분말을 제조할 때, 기존의 단순 실린더 형태의 코일 구조에 비하여, 보다 균질한 크기의 분말을 보다 안정적으로 생산할 수 있고, 투입 에너지의 효율성을 높일 수 있는 새로운 형태의 부양 증발 응축장치용 인덕터 코일 및 이를 사용한 나노미터 크기의 분말 제조방법에 관한 것이다.나노분말은 전자, 바이오, 기계 부품 등의 미세기술 등에 유용하게 사용될 수 있다.일반적으로 나노미터 크기의 금속 분말의 제조법은 매우 다양하며, 그 중에서도 물리적 방법으로 나노 분말을 제조하는 기술로는, 금속을 녹인 후 증발시키고, 이를 다시 분말화시키는 등과 같은 증발 응축법이 알려져 있다.종래 증발 응축법에서는 금속을 기화시키기 위하여 많은 에너지를 투입하여야 하며, 금속의 가열 및 증발을 위한 도가니와 콜드핑거의 사용으로 인해 제조공정 불순물이 나노 분말 제품에 포함되는 등의 문제점을 가지고 있다.본 기술은 종래기술의 단점을 보완하여, 보다 안정적으로 나노 분말을 제조하기 위한 보완된 장치와 이를 이용하여 나노 분말응 제조하는 방법을 제공한다.<기술의 특징>대한민국 공개특허 제2005-0061983호에는 나노미터 크기의 금속 및/또는 세라믹 분말 제조용 부양 증발 응축장치가 개발되었는데, 이 부양 증발 응축 장치는 나노미터 크기의 금속 및/또는 세라믹 분말의 제조시에 금속 등의 와이어(wire)를 인덕터 코일의 중앙에 공급한 후, 유도가열(induction heating)에 의하여 공급된 와이어를 녹여 기화시키고, 기화된 금속을 응축시켜 나노미터 크기의 분말로 만드는 장치이다. 또한, 대한민국 공개특허 제2005-0061983호에 개시된 부양 증발 응축장치에서는, 유도가열에 의해 금속의 표면을 약 2000℃까지 급격하게 가열하여 증발이 일어나게 하고, 금속 증기를 차가운 아르곤 가스에 의해 효과적으로 응축시키므로써, 직경 100nm 이하의 순수 초미세 금속 또는 세라믹 분말을 제조하는데, 특히 유도가열시 형성되는 액체구가 공중에 부양되어, 무접촉식으로 가열 및 증발된다. 이 부양 증발 응축장치에서 인덕터 코일은, 고주파에 의해 금속 표면을 증발시키는 동시에, 중력과의 평형에 의해 액체구가 공중에 부양되도록 자기력(magnetic force)을 형성시키는 역할을 한다. 그러나 상기 대한민국 공개특허에서 사용된 인덕터 코일과 같은 단순 실린더 형태의 코일 구조는, 코일 내부 자기장의 상하단의 자기장(magnetic field) 차이가 너무 커서, 유도가열시 형성되는 액체구가 와이어 공급시 생기는 일시적인 외력에 민감하게 반응하여 석영관 표면에 붙어 버리거나, 아예 떨어져 버리는 등, 액체구를 공중에 안정적으로 오래 부양시킬 수 없다는 문제점을 지니고 있다.본 기술은 상부 코일 구조 및 하부 코일 구조로 이루어지고, 상기 상부 코일 구조와 상기 하부 코일 구조 사이의 공간에서 상기 액체구가 부양되며, 상기 상부 코일 구조의 중력에 수직한 원형 단면의 중심점, 상기 액체구의 중심점 및 상기 하부 코일 구조의 중력에 수직한 원형 단면의 중심점이 모두 중력 방향의 일직선 상에 존재하는 인덕터 코일로서, 상기 하부 코일 구조를 구성하는 코일의 감겨진 횟수가 상기 상부 코일 구조를 구성하는 코일의 감겨진 횟수보다 1회 이상 더 많고, 상기 하부 코일 구조에 있어서, 상기 액체구의 중심점으로부터 중력방향으로 가장 가까이에 위치한 코일과 가장 멀리 위치한 코일 이외의 코일 중 적어도 하나의 코일에 의해 형성되는 중력에 수직한 원형 단면의 반경이, 상기 하부 코일 구조를 구성하는 다른 코일에 의해 형성되는 중력에 수직한 원형 단면의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 인덕터 코일을 제공하여 종래 기술의 문제점을 해결하였다.본 기술은 보다 균질한 크기의 분말을 보다 안정적으로 생산할 수 있고, 투입 에너지의 효율성을 높일 수 있어서, 산업성 이용성이 크다고 할 수 있다.