가스분사와 수분사로 만들어진 분말의 크기와 특징

소개글

가스분사와 수분사로 만들어진 분말의 크기와 특징에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.서론

2. 실험 장치 및 방법

3. 결과 및 고찰

4. 결론

5. 참고 문헌

본문내용

사용하나 Al을 분사할 때에는 용탕 Al과 노즐의 재료가 반응하여 FeAl3이 생성되어 유출공이 막히므로 Thompson은 아래 그림과 같이 중심부를 내화물로 만들어 줌으로써 해결할 수 있다고 한다.
<수평식 분사 노즐>
또 cross jet 방식은 먼 옛날부터 이용되어 왔으며 현재는 주로 Al분말제조에 이용되고 있다. 아래 그림은 그 개요이며 일반적으로 조분이 된다.

또한 요즘에는 Gas atomizer를 이용해 분말을 만든다. 아래의 그림처럼 고온의 용탕이 오리피스를 통과하면서 나올 때 불활성 가스 등을 노즐을 통해 분사시켜 조그마한 분말 입자를 만드는 방법으로 일반적으로 질소 또는 아르곤 가스를 고속으로 주입하여 냉각하는 방식을 사용한다.

★ Gas atomizer
냉각속도 : 102∼104 K/sec 정도
분말입자의 평균입도 →50∼100㎛정도
내부에 가스가 채워진 밀폐된 챔버→ 산화를 줄이는데 사용.
분말로 내의 가스의 흡입이 가장 큰 문제점이다.
★분말형성과정
▶ (2-b) 그림
① 액체줄기의 첫 번째 파쇄(primary break up of the liquid stream)
② 용융된 작은 방울의 두 번째 파쇄(secondary disintegration of the molten droplets)
③ 입자의 응고(solidification of the particle)
▶ (2-c) 그림
① 공간을 통해 날고 있는 작고 얇은 불안정한 판들은 내부에서 아토마이징 가스로 둘러싸여 날리다가 둥근 입자로 재형성 된다.
② 내화성의 산화물을 쉽게 만들 수 있는 합금 원소를 갖는 합금에서 작은 방울로 회전하는 타원체는 억제되거나 방해를 받으며 아주 불규칙한 분말과 거친 박판을 형성. 따라서 아토마이징 챔버 내에서의 분위기는 두꺼운 내화성의 산화물의 형성을 최소화 하도록 보호되어야만 한다.
(ⅱ) 수분사법
액체 분사법은 Fe, Ni등 융점이 높고 기체분사로는 냉각되기 어려운 금속 분말 제조에 이용된다.
<그림 1>은 수평식 수분사법의 한 예를 나타낸 것으로 용탕은 도가니 (crucible)의 저면에 있는 여러 개의 유출공을 통하여 미세한 흐름으로 되며 수류제트(jet)로 분말화시켜 준다. 이때의 수압은 9～10㎏/㎠가 적당하다.
수류에 의하여 생긴 분말은 체판을 통하여 장해판에 부딪쳐 수중에 낙하한다. 체판은 수류(水流)의 힘을 감소시켜서 분사실 내의 심한 가스의 움직임을 약화시키고 또 생성된 분말 중 입자가 큰것을 분리시킬 수 있다고 한다.
수중에 낙하한 분말은 수류관에서 분출하는 수류와 여러 개의 장해판에 의하여 분급된다. 또 이 장치는 Cu-Pb합금분말과 같은 분사 중에 산화되기 쉬운 금속분말의 분사에 사용될 수 있게 되어 있다. 즉 분사 전에 불활성 가스관의 양단에서 질소, 기타의 불활성 가스를 도입하여 실내를 불활성 가스로 치환시켜둔다.
분사작업 중에는 불활성 가스관을 통하여 불활성 가스를 수류와 같이 실내에 도입시켜 공급하게 되어있다. 공기 중에서 분사된 Cu-Pb 합금분말의 산소량은 1.2%정도인 반면 이 장치를 사용하여 불활성 가스 중으로 분사하여 얻은 분말은 산소량이 0.5%를 넘지 않는다고 한다.
수직식 수분사법의 장치에서 노즐은 기체 분사장치와 같은 형식의 환상노즐을 사용하며 수압은 상당히 높게 해준다. 아래 표에 환상노즐을 사용한 스테인레스강 분말을 분사 제조했을 때의 수압과 -100메시(mesh)강분말의 회수율 및 입도분포와의 관계를 나타내었다. 이 수분사 환상노즐에 있어서도 노즐 부근에서 용탕의 부착 응고가 생기기 쉬우며 특히 점도가 높은 합금의 분사작업은 매우 어렵다.
분사수압
-100mesh의 회수율(%)
-100mesh 분의 입도분포(%)
100～200mesh
200～300mesh
-300mesh
56
50
50
30
20
70
60
40
35
25
84
70
35
35
30
105
80
30
30
40
122.5
85
25
30
45
141
90～95
15
25
60
이러한 어려운 점을 해결하기 위하여 Hoganas사에서 발달시킨 V형 제트방식이 있다. <그림 2>에 이 개요를 나타내었다.
<그림1 수평식 수분사 장치>
<그림2 V형 제트>
(ⅲ) 폴리싱 방법
① 기계에 의한 연마작업
연마작업은 연마지 상에서 피검면을 닦는 작업으로서 그 표면조도를 순차적으로 미세하게 한다. 보통은 건조한 상태로 하는데 물이나 경유등의 혼식윤활환경으로 연마하는 수도 있다. 회전원판에 붙여진 연마지 위에서 습식연마를 행한다. 강하게 눌러주면 발열하여 연마면에 곡면이 생길 수 있으므로 가볍게 눌러서 연마함이 필요하다. 그 외에는 수동습식연마의 경우와 같다. 마무리 연마용에는 #1000. #1200, #1500을 써서 자동연마[사진6]하는 수가 있다. 이것은 일정 싸이즈의 수지 마운팅시험편을 부속시표홀더로 잡고 회전판 유도가이드나 진동 등에 의해 시료를 미회전시키면서 회전원판이나 진동 원판 위에 붙여진 연마지 면으로 마무리 연마를 하는 것이 좋으며 홀더 지지에 세심한 주의가 필요하다.
작업시간은 길고 또 진동식의 경우는 1~24h도 걸리나 일회에 다수의 시험편을 동시에 연마할 수 있으므로 일 개당 소요시간은 짧으며 양호한 마무리 면이 얻어질 수 있다.
②폴리싱(polishing)작업(버프폴리싱-Buffing)
회전 원판면에 퍼진 버프시에 폴리싱재를 주입하면서 마무리 연마후의 피검면을 경면화하는 작업공정이라 할 수 있다.
먼저 예비폴리싱으로서 조립도의 폴리싱분말을 쓰므로 연마조흔 및 연마영향층을 신속히 제거할 수 있다. 이어서 마무리 폴리싱으로서 미세한 입도의 폴리싱 분말을 사용해서 피검면을 양질의 거울 상태로 마무리한다.
시험편을 오른손의 세 손가락에 쥐고, 회전하고 있는 폴리싱포위에 평행하게 가벼운 힘으로 누르고 원판중심과 주변사이를 천천히 왕복하면서 움직여 폴리싱한다.
왼손에는 폴리싱액이 들어있는 병을 갖고 가끔 흔들어 가면서 포면에 폴리싱액을 적하시킨다. 폴리싱중 시험편은 원판의 회전과 반대방향으로 천천히 회전시킨다.
특히 이것을 최종단계까지 하게 되면 코

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가스분사,   수분사,   분말야금학,   분말