KR101350152B1

KR101350152B1 - Manufacturing system for porous metallic materials using electrospraying

Info

Publication number: KR101350152B1
Application number: KR1020100115399A
Authority: KR
Inventors: 김병기; 공영민; 김진천; 류호진; 이용희
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2014-01-10
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: KR20120054155A

Abstract

기공크기를 균일하게 하여 기공이 막히는 것을 방지하고, 평균 기공 크기가 200㎛에 달하는 미세 다공체의 형성이 가능하며, 프라이머층이 필요하지 않는 정전분무법을 이용한 금속 다공체 제조 시스템을 제공한다. 이 금속 다공체 제조 시스템은 입도가 0.05~0.15㎛이고, 평균입도가 0.1㎛인 극미세한 금속분말을 제조하는 분말제조장치와, 분말제조장치에 의해 제조된 금속분말이 균일하게 분산된 콜로이드를 프리폼에 도포하는 정전분무장치와, 정전분무장치에 의해 도포되는 프리폼을 제조하는 프리폼 제조장치 및 프리폼에 도포된 콜로이드의 액상과 프리폼을 제거하고 금속분말을 소결하여 금속 다공체를 제조하는 소결장치를 포함한다.The present invention provides a system for producing a porous metal body using an electrostatic spraying method, in which a pore size is uniformly prevented from blocking pores, and a microporous body having an average pore size of 200 μm can be formed, and a primer layer is not required. This metal porous body production system includes a powder manufacturing apparatus for producing a very fine metal powder having a particle size of 0.05 to 0.15 탆 and an average particle size of 0.1 탆, and a colloid in which the metal powder produced by the powder manufacturing apparatus is uniformly dispersed in a preform. An electrospray apparatus to be applied, a preform manufacturing apparatus for manufacturing a preform applied by the electrostatic spray apparatus, and a sintering apparatus for removing the liquid and preform of the colloid applied to the preform and sintering the metal powder to produce a porous metal body.

Description

Manufacturing system for porous metallic materials using electrospraying

본 발명은 금속 다공체를 제조하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전분무법에 의해 도포된 극미세한 분말을 소결하여 이루어진 금속 다공체를 제조하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for producing a porous metal body, and more particularly to a system for manufacturing a porous metal body made by sintering the very fine powder applied by the electrospray method.

금속 다공체는 태양전지 및 연료전지의 전극, 환경오염 정화용 필터, 촉매담체, 고효율 열교환 매체 등과 같이 환경, 에너지 산업의 핵심소재로 사용될 수 있다. 또한, 그린카(green car), 초청정 선박, 온실가스 대응산업, 대형 수소발전, 분산전원발전, 고효율 석유대체 연료 생산 등의 환경, 에너지 기술의 핵심부품으로 급격하게 사용이 증가될 것으로 예상된다. The metal porous body can be used as a core material of the environment and energy industries, such as electrodes of solar cells and fuel cells, filters for environmental pollution purification, catalyst carriers, and high efficiency heat exchange media. In addition, the use of green car, ultra clean ship, greenhouse gas response industry, large-scale hydrogen power generation, distributed power generation, high-efficiency petroleum substitute fuel production, etc. is expected to increase rapidly. .

종래에 많이 사용되고 있는 세라믹 다공체는 세라믹 재료가 가지는 고온안전성에도 불구하고 내열충격성이 낮고, 공정이 복잡하며, 고온 소결이 필요하며 가격이 고가인 점이 문제점으로 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해 금속 다공체가 세라믹 다공체를 대체하고, 또한 금속 특성을 활용한 새로운 영역으로 그 응용분야가 확대될 것으로 기대된다. 특히 고기능 금속 다공체 폼(foam)은 스폰지 형태의 3차원 망목구조를 구현할 수 있어서 입자상물질의 내부포집이 가능하고 배압이 적다는 장점으로 그 활용성이 높아지고 있다. Ceramic porous bodies, which are widely used in the related art, have problems of low thermal shock resistance, complicated processes, high temperature sintering, and high price, despite high temperature safety of ceramic materials. In order to solve this problem, it is expected that the metal porous body will replace the ceramic porous body and its application field will be expanded to a new area utilizing metal properties. In particular, the high-performance metal porous foam (foam) is able to implement a three-dimensional network structure of the sponge form is possible to the internal capture of particulate matter and its back pressure is low, its utilization is increasing.

금속분말을 이용한 다공체 제조기술은 일반적으로 금속분말을 슬러리화하여 함침하여 제조하는 방법이 사용되어 왔다. 슬러리 함침법의 경우, 균일한 함침이 어렵기 때문에 다공체 뼈대(strut)의 굵기가 불균일하게 되고 결국 기공크기의 분포가 불균일하게 된다. 또한, 높은 점도의 슬러리를 사용하기 때문에 미세한 기공을 가진 다공체를 제조할 수 없으며, 기공의 막힘 현상도 발생한다. BACKGROUND OF THE INVENTION In the porous body manufacturing technology using metal powder, a method of producing slurry by impregnating metal powder has been generally used. In the slurry impregnation method, since uniform impregnation is difficult, the thickness of the porous skeleton is uneven and the pore size is unevenly distributed. In addition, since a slurry having a high viscosity is used, a porous body having fine pores cannot be produced, and clogging of pores also occurs.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제시된 종래의 금속 다공체를 제조하는 방법은 피착재로서 고분자, 예컨대 폴리우레탄으로 이루어진 폼(foam; 이하 프리폼)을 제조한 후, 그 폼 위에 상기 금속분말의 부착성을 높이기 위하여 프라이머층(primer layer)을 형성한다. 프라이머층은 주로 니켈(Ni)기 합금이 사용되며, 물리기상증착, 전착(electroplating), 열처리 과정을 통하여 형성된다. 그런 다음, 프라이머층 상에 결합재(binder)를 도포한 후에 상기 금속분말을 분사하여 결합재와 혼합한다. 이어서, 바인더와 프리폼을 제거하는 것과 함께 상기 금속분말을 소결(sintering)하는 공정을 거쳐, 금속 다공체를 제조한다.The conventional method for producing a porous metal body proposed to solve such a problem is to prepare a foam (preform) consisting of a polymer, such as polyurethane as an adherend, and then improve the adhesion of the metal powder on the foam. In order to form a primer layer (primer layer). The primer layer is mainly nickel (Ni) alloy is used, and is formed through physical vapor deposition, electrodeposition (electroplating), heat treatment process. Then, after applying the binder (binder) on the primer layer and the metal powder is sprayed and mixed with the binder. Subsequently, a metal porous body is manufactured through the process of sintering the said metal powder with removal of a binder and a preform.

그러나 상기 제조방법에 의하면, 니켈기 합금과 같은 재질로 이루어진 프라이머층이 필수적으로 요구된다. 그런데, 니켈기 합금은 고온에서의 산화저항성이 높지 않기 때문에 사용온도의 한계가 있으며, 다공체의 수명이 짧아지는 단점이 있다. 또한, 미세분무법(atomizing)을 통하여 제조된 금속분말의 평균입경은 수십 ㎛ 크기를 가진다. 이러한 수십 ㎛ 크기의 분말을 이용하여 다공체를 제조하면, 기공크기가 불균일하고 기공이 막히는 현상이 발생할 수 있다. 나아가, 종래의 분말에 의해 제조된 다공체는 기공의 크기가 약 200㎛에 달하는 미세한 기공을 형성하기 어렵다. However, according to the manufacturing method, a primer layer made of a material such as a nickel-based alloy is essentially required. However, the nickel-based alloy has a limitation in use temperature because the oxidation resistance at high temperature is not high, and the life of the porous body is shortened. In addition, the average particle diameter of the metal powder prepared by atomizing has a size of several tens of micrometers. When the porous body is manufactured using the powder of several tens of micrometers in size, a phenomenon in which the pore size is uneven and the pores are blocked may occur. In addition, the porous body produced by the conventional powder is difficult to form fine pores with a pore size of about 200㎛.

따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 기공크기를 균일하게 하여 기공이 막히는 것을 방지하고, 평균 기공 크기가 200㎛에 달하는 미세 다공체의 형성이 가능하며, 특히 프라이머층이 필요하지 않는 정전분무법을 이용한 금속 다공체 제조 시스템을 제공하는 데 있다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to uniform pore size to prevent pore clogging, it is possible to form a microporous body having an average pore size of 200㎛, in particular a metal porous body using the electrostatic spray method that does not require a primer layer It is to provide a manufacturing system.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 정전분무법을 이용한 금속 다공체 제조 시스템은 입도가 0.05~0.15㎛이고, 평균입도가 0.1㎛인 극미세한 금속분말을 제조하는 분말제조장치와, 상기 분말제조장치에 의해 제조된 상기 금속분말이 균일하게 분산된 콜로이드를 프리폼에 도포하는 정전분무장치와, 상기 정전분무장치에 의해 도포되는 프리폼을 제조하는 프리폼 제조장치 및 상기 프리폼에 도포된 상기 콜로이드의 액상과 상기 프리폼을 제거하고 상기 금속분말을 소결하여 금속다공체를 제조하는 소결장치를 포함한다. 여기서, 상기 분말제조장치는 기중(氣中) 또는 액중(液中) 전기폭발법에 의해 분말을 제조하는 장치일 수 있다.Metal porous body production system using the electrostatic spray method of the present invention for achieving the above object is a powder manufacturing apparatus for producing a very fine metal powder having a particle size of 0.05 ~ 0.15㎛, average particle size of 0.1㎛, by the powder manufacturing apparatus Electrostatic spraying device for applying the colloid dispersed uniformly the metal powder prepared on the preform, a preform manufacturing apparatus for manufacturing a preform applied by the electrostatic spraying device and the liquid and the preform of the colloid applied to the preform Removing and sintering the metal powder includes a sintering apparatus for producing a porous metal body. Here, the powder manufacturing apparatus may be a device for producing a powder by air or liquid electroexplosion method.

본 발명에 있어서, 상기 정전분무장치는 상기 금속분말이 균일하게 분산된 상기 콜로이드가 저장된 저장부와, 상기 저장부와 연결되며, 모세관으로 형성되는 니들부와, 상기 니들부의 하부에 점차 단면이 축소되는 형태를 갖는 콘젯 및 상기 콘젯의 끝단에는 미세한 관형태의 분사핀을 구비할 수 있다. 또한, 상기 프리폼은 폴리우레탄인 것이 바람직하다.In the present invention, the electrostatic spraying device is a storage unit in which the colloid in which the metal powder is uniformly dispersed, the needle portion is connected to the storage portion, formed by a capillary tube, the cross-section is gradually reduced in the lower portion of the needle portion It may be provided with a cone jet having a form and the end of the cone jet fine pin-shaped injection pin. In addition, the preform is preferably polyurethane.

본 발명의 정전분무법을 이용한 금속 다공체 제조 시스템에 의하면, 극미세한 금속분말을 사용함으로써, 기공크기를 균일하게 제어하여 기공이 막히는 것을 방지하고, 평균 기공 크기가 200㎛에 달하는 미세 다공체의 형성이 가능하며, 별도의 프라이머층이 요구되지 않는 금속 다공체를 제조할 수 있다.According to the metal porous body production system using the electrostatic spray method of the present invention, by using a very fine metal powder, it is possible to uniformly control the pore size to prevent pore blocking, and to form a microporous body having an average pore size of 200 μm And, it is possible to manufacture a metal porous body that does not require a separate primer layer.

도 1은 본 발명에 의한 금속 다공체를 제조하는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 정전분무장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 금속 다공체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 부분단면도들이다.1 is a block diagram for explaining a system for producing a porous metal body according to the present invention.
2 is a view for explaining the electrostatic spraying apparatus according to the present invention.
3 is a partial cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a porous metal body according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들은 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

본 발명의 실시예는 극미세한 금속분말을 사용하여, 기공크기를 균일하게 제어하여 기공이 막히는 것을 방지하고, 평균 기공 크기가 200㎛에 달하는 다공체의 형성이 가능하며, 별도의 프라이머층이 요구되지 않는 금속 다공체의 제조장치를 제시한다. 여기서, 극미세한 금속분말은 입도가 약 0.05~0.15㎛로 평균입도가 약 0.1㎛의 크기를 가지는 분말을 말한다. 이를 위해, 극미세한 금속분말을 제조하는 장치, 상기 금속분말을 프리폼에 도포하는 장치 그리고 소결 등을 통하여 원하는 금속 다공체를 완성하는 장치를 중심으로 상세하게 설명될 것이다. Embodiment of the present invention by using a very fine metal powder to uniformly control the pore size to prevent pore clogging, it is possible to form a porous body having an average pore size of 200 ㎛, and a separate primer layer is not required The present invention provides an apparatus for manufacturing a porous metal body. Here, the very fine metal powder refers to a powder having a particle size of about 0.05 ~ 0.15㎛ and an average particle size of about 0.1㎛. To this end, it will be described in detail with reference to a device for producing a fine metal powder, a device for applying the metal powder to the preform, and a device for completing a desired metal porous body through sintering.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 금속 다공체를 제조하는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a system for manufacturing a porous metal body according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 금속 다공체를 제조하는 시스템은 극미세한 금속분말을 제조하는 분말제조장치(100), 분말제조장치(100)에 의해 제조된 금속분말이 균일하게 분산된 콜로이드를 프리폼에 도포하는 정전분무장치(200), 정전분무장치(200)에 의해 도포되는 프리폼을 제조하는 프리폼 제조장치(300) 및 프리폼에 도포된 콜로이드의 액상과 프리폼을 제거하고 상기 금속분말을 소결하여 원하는 금속 다공체를 제조하는 소결장치(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, a system for manufacturing a porous metal body may apply a colloid in which a metal powder prepared by the powder manufacturing apparatus 100 and the powder manufacturing apparatus 100 are uniformly dispersed to a preform. Electrostatic spraying device 200, preform manufacturing apparatus 300 for manufacturing the preform applied by the electrostatic spraying device 200 and the liquid and preform of the colloid applied to the preform is removed and the metal powder is sintered to the desired metal porous body It comprises a sintering apparatus 400 to manufacture.

분말제조장치(100)는 본 발명의 실시예에 적용되는 극미세한 금속분말을 제조하는 장치이면, 무엇이든지 가능하다. 그중에서, 기중(氣中) 또는 액중(液中) 전기폭발법에 의해 분말을 제조하는 장치가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 액중 전기폭발법에 의한 것이다. 잘 알려진 바와 같이, 액중 전기폭발장치는 금속분말을 대량으로 생산하는 것으로, 액체(알콜류와 같은 유기용매)안에 원재료인 금속을 피딩(feeding)한 상태에서 고전압을 이용하여 상기 금속을 폭발시켜 극미세한 금속분말을 얻는 장치이다.The powder manufacturing apparatus 100 may be any device as long as it is an apparatus for producing a fine metal powder applied to an embodiment of the present invention. Among them, an apparatus for producing powder by air or liquid electroexplosion is preferable, and more preferably by liquid explosion in liquid. As is well known, the submerged electroexplosion apparatus produces a large amount of metal powder, which explodes the metal using a high voltage while feeding a metal as a raw material in a liquid (an organic solvent such as alcohol). It is a device for obtaining metal powder.

정전분무장치(200)는 순수하게 전기력에 의해서만 작은 액적을 형성시켜, 상기 액적을 분무하여 피도포체에 균일한 특성을 가진 도포막을 형성시키는 것을 말한다. 본 발명의 실시예에 의한 극미세한 금속분말은 서로 응집하려는 경향이 매우 강하기 때문에 낮은 분산성을 가진다. 정전분무장치(200)에 의하면, 상기 액적이 전하를 띄고 있어 액적간의 응집을 방지할 수 있다. 정전분무장치(200)에 대해서는 추후에 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.The electrostatic spraying device 200 refers to forming a small droplet by purely electric force, and spraying the droplet to form a coating film having uniform characteristics on the object to be coated. The very fine metal powder according to the embodiment of the present invention has a low dispersibility because the tendency to aggregate with each other is very strong. According to the electrostatic spraying device 200, the droplets are charged to prevent aggregation of the droplets. The electrostatic spraying device 200 will be described in detail later with reference to FIG. 2.

프리폼 제조장치(300)는 금속분말이 포함된 콜로이드 상태인 액적이 도포되는 프리폼을 제조하기 위함이다. 상기 프리폼은 본 발명의 금속 다공체의 용도에 따라 사전에 그 형상 및 재질이 결정된다. 프리폼은 소결장치(400)에 의해 금속분말을 소결할 때 일정한 비율로 수축하는 재질이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 폴리우레탄을 제시한다. The preform manufacturing apparatus 300 is for manufacturing a preform to which a droplet in a colloidal state containing a metal powder is applied. The preform is previously determined in shape and material according to the use of the porous metal body of the present invention. The preform is preferably a material that shrinks at a constant rate when the metal powder is sintered by the sintering apparatus 400, and an embodiment of the present invention provides a polyurethane.

소결장치(400)는 정전분무장치(200)에 의해 프리폼에 도포된 도포층에 포함된 액상 및 프리폼을 제거하고 극미세한 금속분말을 소결시켜 원하는 금속 다공체를 형성하는 부분이다. 구체적으로, 분위기 가스가 포함된 소결챔버에 도포된 프리폼을 투입하고 일정한 온도와 압력으로 소결하면, 도포층에 포함된 액상 및 프리폼은 열에 의해 제거되고 극미세한 금속분말은 서로 결합하여 소결층을 형성한다. 이때, 다공체의 기공크기는 정해진 소결조건에서 프리폼이 수축되는 정도와 소결층의 두께에 의해 결정된다. The sintering apparatus 400 is a part which forms a desired metal porous body by removing the liquid phase and the preform contained in the coating layer applied to the preform by the electrostatic spraying apparatus 200 and sintering the fine metal powder. Specifically, when the preform applied to the sintering chamber containing the atmosphere gas is sintered and sintered at a constant temperature and pressure, the liquid and preform contained in the coating layer are removed by heat, and the fine metal powder is bonded to each other to form a sintering layer. do. At this time, the pore size of the porous body is determined by the degree of shrinkage of the preform under a predetermined sintering condition and the thickness of the sintered layer.

본 발명의 제조장치에 의하면, 200㎛에 달하는 기공크기를 가진 금속 다공체를 제조할 수 있다. 이와 같은 기공의 크기는 평균입경이 수십㎛ 크기를 가진 종래의 금속분말로는 구현할 수 없는 것이다. 이에 따라, 극미세한 금속분말을 사용함으로써, 다공체의 기공크기를 보다 정밀하고 균일하게 형성할 수 있다. 기공크기를 균일하게 하면, 기공이 막히는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 금속 다공체는 극미세한 금속분말을 이용함으로써, 종래의 atomization법에 의해 제조된 금속 다공체보다 훨씬 작은 기공 크기 및 기공률의 제어가 가능하다. 나아가, 종래와는 달리 니켈기 합금에 의한 프라이머층을 별도로 형성할 필요가 없으므로, 니켈기 합금으로 인한 고온에서의 산화저항성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.According to the production apparatus of the present invention, it is possible to produce a metal porous body having a pore size of 200 μm. The pore size can not be realized by the conventional metal powder having an average particle diameter of several tens of micrometers. Accordingly, by using the ultra fine metal powder, the pore size of the porous body can be formed more precisely and uniformly. If the pore size is made uniform, the phenomenon of clogging the pores can be prevented. In addition, the metal porous body according to the embodiment of the present invention can control the pore size and porosity much smaller than the metal porous body produced by the conventional atomization method by using a very fine metal powder. Furthermore, unlike the prior art, it is not necessary to separately form a primer layer made of a nickel-based alloy, so that oxidation resistance at high temperatures due to the nickel-based alloy may be prevented from falling.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 정전분무장치(200)를 설명하기 위한 도면이다. 여기서는 설명의 편의를 위하여 간단한 형태의 정전분무장치(200)를 사례로 제시하였다. 이에 따라, 본 발명의 범주 내에서 다양한 형태의 정전분무장치가 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면에서는 단분산 분포를 갖는 콘젯 형태를 표현하였으나, 경우에 따라 복수개의 콘젯을 가진 멀티젯 형태를 사용할 수 있다. 2 is a view for explaining the electrostatic spraying device 200 according to an embodiment of the present invention. Here, a simple type electrostatic spraying device 200 is presented as an example for convenience of description. Accordingly, various types of electrostatic spray devices may be applied within the scope of the present invention. For example, in the drawings, a cone jet form having a monodispersion distribution is represented, but a multijet form having a plurality of cone jets may be used in some cases.

도시된 바와 같이, 정전분무장치(200)는 모세관으로 형성되는 니들(18)을 포함하여 구성된다. 니들(18)의 하부에는 점차 단면이 축소되는 형태의 콘젯(22)이 형성되어 있고, 콘젯(22)의 끝단에는 미세한 관형태의 분사핀(24)을 구비한다. 니들(18)은 금속분말이 균일하게 분산된 콜로이드가 저장된 저장부(10)와 연결된 공급관(12)으로부터 공급받은 콜로이드가 콘젯(22)을 통과하여 분사핀(24)에서 미세한 액적 형태로 분사되도록 하는 부분이다. As shown, the electrostatic spraying device 200 includes a needle 18 formed of a capillary tube. The lower portion of the needle 18 is formed with a cone jet 22 is gradually reduced in cross section, the end of the cone jet 22 is provided with a fine tubular injection pin 24. Needle 18 is a colloid supplied from the supply pipe 12 connected to the storage unit 10 is stored in the colloid in which the metal powder is uniformly distributed through the conjet 22 to be sprayed in the form of fine droplets from the injection pin 24 That's the part.

콜로이드는 전원(14)과 연결된 전압공급선(16)으로부터 인가된 수kV 내지 수십kV의 전압에 의해 대전된다. 콘젯(22)은 콜로이드의 유량을 줄여 미세한 액적으로 분산하기 위한 것이고, 분사핀(24)은 유량이 줄어든 콜로이드가 미세한 액적으로 분산되어 피도포체(30)에 분무되도록 하는 부분이다. 이때, 니들(18)에는 고전압이 인가되므로, 도시된 바와 같이, 외부로 전류가 누출되지 않도록 하는 절연체(20)에 의해 절연된다. The colloid is charged by a voltage of several kV to several tens of kV applied from the voltage supply line 16 connected to the power source 14. The conjet 22 is for dispersing the colloid to reduce the flow rate into fine droplets, and the injection pin 24 is a portion for dispersing the colloid with the reduced flow rate to the fine droplets and spraying the coated object 30. At this time, since the high voltage is applied to the needle 18, it is insulated by the insulator 20 to prevent the current from leaking to the outside as shown.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 금속 다공체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 부분단면도들이다. 이때, 상기 방법에 적용되는 장치에 대한 설명은 도 1 및 도 2를 참조하기로 한다. 여기서, (a)단계는 프리폼(50), (b)단계는 프리폼(50)에 도포된 도포층(52), 그리고 (c)단계는 최종적인 금속 다공체(60)의 형상을 개략적으로 나타낸 것이다. 3 is a partial cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a porous metal body according to an embodiment of the present invention. In this case, a description of the apparatus applied to the method will be described with reference to FIGS. Here, step (a) is a preform 50, step (b) is a coating layer 52 applied to the preform 50, and step (c) schematically shows the shape of the final porous metal body 60. .

도 3에 의하면, 먼저 원하는 금속 다공체(60)의 형상, 특히 기공(P3)의 크기에 맞추어 사전에 설정된 기공(P1)을 가진 프리폼(50)을 제조한다. 프리폼(50)은 프리폼 제조장치(300)에서 제조되며, 소결장치(400)의 소결조건에서 일정한 수축률로 줄어드는 재질이 바람직하며, 폴리우레탄이 보다 바람직하다. 그 후, 분말제조장치(100)에서 제조된 극미세 금속분말이 포함된 콜로이드를 정전분무장치(200)에 의해 프리폼(50) 위에 일정한 두께로 도포층(52)을 형성한다. 이에 따라, 도포층(52)은 알콜류와 같은 유기용매, 계면활성제를 포함한 분산제 및 극미세 금속분말을 포함한다. 도포층(52)이 형성된 프리폼(50)은 도시된 바와 같이 도포되지 않은 상태의 기공(P1)보다 작은 기공(P2)을 이룬다.According to FIG. 3, first, a preform 50 having a pore P1 preset in accordance with a desired shape of the metal porous body 60, in particular, the size of the pore P3 is manufactured. The preform 50 is manufactured in the preform manufacturing apparatus 300, the material is reduced to a certain shrinkage rate under the sintering conditions of the sintering apparatus 400 is preferred, polyurethane is more preferred. Thereafter, the colloid containing the ultrafine metal powder manufactured by the powder manufacturing apparatus 100 is formed on the preform 50 by the electrostatic spraying apparatus 200 to a predetermined thickness. Accordingly, the coating layer 52 includes an organic solvent such as alcohol, a dispersant containing a surfactant, and an ultra fine metal powder. The preform 50 having the coating layer 52 forms pores P2 smaller than pores P1 in an uncoated state, as shown.

이어서, 소결장치(400)에 도포층(52)이 형성된 프리폼(50)을 투입한 후, 사전에 설정된 소결조건인 온도, 압력 및 분위기 가스에서 소결하여 금속 다공체(60)을 제조한다. 이때, 소결조건은 특별하게 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 콜로이드에 포함된 금속분말의 양, 금속분말의 크기, 금속분말의 융점, 프리폼의 수축률, 콜로이드를 이루는 용매의 점도 등을 고려하여 정해질 수 있다. 위와 같은 소결조건에서는 프리폼(50)은 수축하면서 금속 다공체의 기공(P3)을 이루고 금속분말의 소결이 일어나면서 열분해에 의해 제거된다.Subsequently, the preform 50 having the coating layer 52 formed therein is introduced into the sintering apparatus 400 and then sintered under a predetermined sintering condition of temperature, pressure, and atmospheric gas to manufacture the porous metal body 60. The sintering conditions are not particularly limited. For example, the sintering conditions are determined in consideration of, for example, the amount of the metal powder contained in the colloid, the size of the metal powder, the melting point of the metal powder, the shrinkage percentage of the preform, . In the sintering conditions as described above, the preform 50 forms pores P3 of the porous metal body while shrinking, and sintering of the metal powder occurs and is removed by pyrolysis.

본 발명의 금속 다공체의 제조방법에 의하면, 기공(P3)이 약 200㎛ 크기를 가진 금속 다공체(60)를 제조할 수 있다. 이와 같이 미세한 기공(P3)의 크기를 구현할 수 있는 이유는 본 발명에 사용되는 금속분말의 입도가 약 0.05~0.15㎛로 평균입도가 약 0.1㎛이므로, 정밀하게 기공의 크기를 제어할 수 있기 때문이다. 나아가, 200㎛보다 큰 기공(P3) 크기를 가진 금속 다공체의 기공크기도 균일하게 조절할 수 있다. According to the method for producing a metal porous body of the present invention, the metal porous body 60 having a pore P3 having a size of about 200 μm can be produced. The reason why the size of the fine pores (P3) can be implemented is because the particle size of the metal powder used in the present invention is about 0.05 to 0.15 μm and the average particle size is about 0.1 μm, so that the size of the pores can be precisely controlled. to be. Furthermore, the pore size of the metal porous body having a pore size P3 larger than 200 μm can be uniformly adjusted.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is possible.

10; 저장부 12; 공급관
14; 전원 16; 전압공급선
18; 니들 20; 절연체
22; 콘젯 24; 분사핀
30; 피도포체 50; 프리폼
52; 도포층 60; 금속 다공체
100; 분말제조장치 200; 정전분무장치
300; 프리폼 제조장치 400; 소결장치10; Storage 12; Feeder
14; Power supply 16; Voltage supply line
18; Needle 20; Insulator
22; Conjet 24; Injection pin
30; Subjects 50; Preform
52; Coating layer 60; Metal porous article
100; Powder manufacturing apparatus 200; Electrostatic spraying device
300; Preform manufacturing apparatus 400; Sintering Equipment

Claims

A powder manufacturing apparatus for producing an extremely fine metal powder having a particle size of 0.05 to 0.15 µm and an average particle size of 0.1 µm;
An electrostatic spraying device for directly applying a colloid in which the metal powder prepared by the powder manufacturing apparatus is uniformly dispersed to a preform without a primer layer;
A preform manufacturing apparatus for manufacturing a preform applied by the electrostatic spraying device; And
And a sintering apparatus for removing the liquid phase and the preform of the colloid applied to the preform and sintering the metal powder to produce a metal porous body.

The system for producing a porous metal body using an electrostatic spraying method according to claim 1, wherein the powder manufacturing apparatus is an apparatus for producing powder by air or liquid electroexplosion.

According to claim 1, The electrostatic spray device,
A storage unit storing the colloid in which the metal powder is uniformly dispersed;
A needle part connected to the storage part and formed of a capillary tube;
A conjet having a form in which a cross section is gradually reduced in a lower portion of the needle part; And
At the end of the cone jet metal porous body manufacturing system using an electrospray method, characterized in that having a fine tubular injection pin.

The system of claim 1, wherein the preform is polyurethane.