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Ti-Al 합금의 제조방법 및 장치

전문가 제언: ○ 티타늄 금속의 제련은 오래전부터 크롤법(Kroll process)이나 헌터법(Hunter process)으로 사염화티타늄(TiCl4)을 Mg이나 Na으로 직접 환원하여 스펀지 티타늄을 생산하였다. 그러나 이 방법은 높은 활성을 가진 환원금속을 사용하므로 취급이 어렵고 비용이 많이 드는 단점이 있다. 또한 크롤법으로 생성된 MgCl2는 약 700℃의 온도에서 열역학적으로 안정하여 스펀지 티타늄 중에 혼입되고 이외에 Mg, TiCl2와 같은 불순물이 개재되어 순수한 티타늄 금속을 얻기 위해서 세척하거나 진공 아크로에서 용해하여 정제하여야 하므로 생산비용이 높아지는 어려운 점이 있다.

○ 따라서 이러한 크롤법이나 헌터법을 대체할 수 있는 수많은 방법들이 시도되었으며 예를 들면 전해채취(electrowinning), 플라스마 수소환원(plasma-hydrogen reduction) 및 알루미늄 열환원(aluminothermic reduction) 방법 등을 들 수 있다. Al에 의한 TiCl4의 직접환원 방법은 Ti3Al, TiAl, TiAl3와 같은 여러 가지 금속간 화합물이 같이 생성되어 티타늄이나 티타늄-알루미늄과 같은 단일상의 물질을 얻기가 어려웠다.

○ 본 발명은 Al에 의한 TiCl4의 직접환원 방법으로 티타늄-알루미늄 합금을 생산하기 위한 반응장치의 개발에 관한 것으로 특허청구 범위에서 반응장치의 구성을 제1 구역, 제2 구역, 중간 구역(제1 구역과 제2 구역의 중간 부분)으로 구분하고 각 구역에서 발생되는 생성물(고체 도는 기체)의 가열, 제거 및 운반을 위한 장치(gas driver, ring scraper, rake scraper 등)에 대하여 상세히 언급하였다. 따라서 크롤법을 대체할 수 있는 새로운 티타늄합금 및 화합물의 제조방법이라고 생각된다.

○ 그러나 아직까지 본 발명에 의한 반응장치에서 [Al]/[TiCl4]의 몰비를 정확히 조절하는 것은 매우 어려워 단일상의 순수한 티타늄-알루미늄 합금이나 화합물의 형성을 위한 제어시스템을 갖춘 반응장치에 대하여 연구를 계속하여야 할 것으로 생각된다.

저자: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
자료유형: 특허정보