KR100573572B1 - 코팅된 티탄산바륨 입자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티탄산바륨 입자 (core) 표면에 한 가지 이상의 첨가제가 코팅되어 코어-쉘 (core-shell) 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 첨가제는 예컨대 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐 및 크롬을 포함하는 전이금속; 및 마그네슘, 스트론튬 및 칼슘을 포함하는 알칼리토금속으로 이루어진 군 중에서 선택된 금속을 포함하는 금속 화합물이다. 상기 금속 화합물은 금속 산화물 및 금속 탄산화물을 포함한다. 또한, 본 발명의 제조방법은 수계 용매에서 침전작용제를 사용하여 티탄산바륨 입자 표면에 첨가제인 불용성 화합물을 침전시키켜 티탄산바륨 표면에 첨가제를 코팅시키는 것을 수반한다. 본 발명의 티탄산바륨-첨가제 복합 입자는 다양한 정보통신 응용분야, 예컨대 MLCC (multilayer ceramic capacitors; 적층세라믹콘덴서) 응용분야에 사용될 수 있는 유전체 물질에 적용될 수 있다.

Description

코팅된 티탄산바륨 입자 및 그의 제조방법{COATED BARIUM TITANATE PARTICLE AND PREPARATION METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에서 코어(core) 입자로 사용된 티탄산바륨 입자를 나타낸 것이다.

도 2는 티탄산바륨 입자에 Y₂O₃가 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 보여주는 것이다.

도 3은 티탄산바륨 입자에 MnO가 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 보여주는 것이다.

도 4는 티탄산바륨 입자에 MgO가 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 보여주는 것이다.

도 5, 도 6a 및 6b는 본 발명에서 단일공정으로 티탄산바륨 입자 표면에 Y₂O₃, MnO 및 MgO의 혼합 첨가제로 코팅시킨 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 보여주는 것이다.

도7은 본 발명에서 Y₂O₃, MgO 및 MnO의 복합 첨가제가 단일공정으로 1kg 단위로 혼합코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 보여주는 것이다.

본 발명은 코팅된 티탄산바륨-첨가제 입자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

티탄산바륨(BaTiO₃)은 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 세라믹 물질로, 높은 유전상수와 강유전체의 특성 때문에 전자 재료 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히 MLCC의 원료로서 광범위하게 사용되고 있다. MLCC 등과 같은 적층형 부품의 기존의 제조공정에서는 원료분말의 액상분산, 첨가제 혼합 및 분쇄, 성형, 건조 및 소결과정을 거쳐 최종 세라믹 소결체를 제조한다.

이 때, 첨가되는 여러가지 첨가제는 혼합 ·분산과정으로부터 최후의 소결공정까지 각 성분의 역할에 따라 작용하게 되므로, 첨가제 성분이 균일하게 분산되어야 특성이 보다 우수한 제품을 제조할 수 있다. 첨가제의 분산을 위한 기존의 혼합분산계는 톨루엔 등 방향족 유기용매 혼합물을 사용하기 때문에 성형체의 건조공정에서 방출되는 VOC(volatile organic compound; 휘발성유기화합물)와 공정장비 세척용 유기용매 등으로 인한 환경 부담이 점차 증가하고 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 유기 용매계가 아닌 환경 친화적인 수계 페이스트(paste)를 사용하여 MLCC를 제조하는 방법이 제안되고 있는데, MLCC의 제조에 수계 페이스트 시스템을 적용함에 있어서 다음과 같은 근본적인 문제점이 있다. 즉, 티탄산바륨 분말과 첨가제의 혼합 및 분산시, 각각의 분말 성분은 표면 및 자체 특성이 크게 달라서, 수용액의 pH 또는 전해질 특성에 따라서 특정 성분은 잘 분산되지만 다른 성분은 심하게 응집되어, 균일한 수계 분산을 얻기가 매우 어렵다는 것이다.

유기 용매계에서의 정전기적 분산 효과는 수계에 비하여 매우 작을 것이므로, 유기 용매계에서의 분산은 주로 유기 분산제 등의 분말 표면 흡착에 의한 입체 (steric) 효과에 의하게 된다. 이러한 이유로 분말의 혼합분산계에서는 유기용매가 단연 유리하므로, 현재 국내 MLCC 제조 기업에서는 대부분 환경 파괴 문제를 안고 유기 용매계 페이스트를 사용하고 있다.

또한, 기존의 MLCC 제조 공정에서는 주 분말인 티탄산바륨과 Y₂O₃, MgO 등의 여러 첨가제 분말을 한꺼번에 분쇄 ·혼합 ·분산시켜 사용하는데, 이러한 혼합 분산계는 균질도 측면에 한계가 있어서, 초고용량화 및 초소형화를 추세로 하는 차세대 MLCC 생산 공정에 있어서 많은 문제점을 야기시킨다. 특히, 국내 통신부품 대기업에서 사용하는 첨가제 분말의 경우, 수입된 상태에서는 평균 입경이 1 - 2 ㎛ 정도이며, 이를 고용량-고층 제품에 사용하기 위해서는 평균 입경 0.6 ㎛ 정도까지 분쇄하여 사용하는데, 현재 보유하고 있는 장비를 사용하여서는 0.5 ㎛ 이하의 미세 분말로 분쇄하기가 거의 불가능하다. 즉, 현재의 기술 상태로는 0.5 ㎛ 이하의 입경으로 만들기가 어려우며, 0.5 ㎛ 이상의 비교적 큰 평균 입경을 갖는 분말은 0.5 ㎛ 이하의 초미세 평균 입경을 갖는 분말과 비교하여 균질하게 분산되기가 어려우므로, 균질한 혼합 분산이 요구되는 차세대 MLCC의 제조에 있어서 또 하나의 문제점이 되고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 유기 용매계 페이스트 사용의 문제점을 해결하기 위하여, 상기의 수계 페이스트 사용의 문제점을 개선하기 위한 연구를 거듭한 결과, 수계 페이스트의 사용을 가능하게 하는 핵심 사항 중 하나인 코팅구조를 갖는 티탄산바륨 분말을 제조하는 기술을 개발하였다. 즉, 코어(core)인 티탄산바륨 분말의 표면에 여러 첨가제가 코팅되어 쉘(shell)의 구조를 형성하는 코어-쉘 구조의 티탄산바륨-첨가제 복합 분말을 제조하는 것이다. 이와 같이 티탄산바륨과 첨가제가 코어-쉘 구조로 되어있는 복합 분말을 사용하면 각각의 분말이 거의 동일한 표면 특성을 가지게 되므로, 특정 수용액 조건에서 균일한 수계 분산을 얻을 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 혼합 분말을 사용함으로써, 티탄산바륨 분말에 균일하게 첨가제가 포함되어, 0.5 ㎛ 이상의 평균 입경을 갖는 분말의 불균일 분산의 문제를 해결할 수 있으므로, 상기한 분말의 초미세화에 있어서의 한계점에 의한 문제점을 획기적으로 극복할 수 있을 것이다.

즉, 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨 분말은, 첨가제 초미분화 분쇄 문제, 혼합 분산 문제 등과 같은 기존의 MLCC 제조 방법에 있어서의 문제점들을 동시에 해결할 수 있기 때문에, 차세대 MLCC 부품에 적합한 분말 소재일 뿐 만 아니라, 이의 제조는 환경 친화성 청정제품 생산에 적용될 수 있는 핵심 기반 기술이라고 할 수 있다. 또한, 본 발명의 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 혼합 분말의 제 조 기술은 티탄산바륨 분말 뿐 아니라 다른 세라믹 분말 또는 페이스트를 사용하는 모든 제조 산업, 모든 부품 및 제품에 필수적인 기반 기술이라고 할 수 있다.

상기한 바와 같은, 기존의 유전체 물질 제조에 있어서의 유기 용매계 사용에 따른 환경문제, 수계 페이스트에서의 분산성 문제 및 분말 초미세화의 기술적 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 수계 용매계를 사용하여 첨가제가 티탄산바륨 입자 표면에 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

우선, 본 발명은 티탄산바륨 표면에 한 가지 이상의 첨가제가 코팅되어 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 제공한다.

상기 코팅되는 첨가제는 요소(urea; (NH)₂CO)의 자발분해에 의하여 생성되는 -OH^- 또는 -CO₃ ^2- 와 반응하여 수불용성 수산화물 및 탄산화물의 침전을 형성하는 금속 화합물을 한 가지 이상 포함한다. 상기 첨가제로서 사용되는 금속 화합물로서 금속 산화물 또는 금속 탄산화물이 바람직하다. 보다 상세하게, 상기 첨가제로 사용되는 금속 화합물은 알칼리 조건 하에서 수불용성인 탄화물 또는 수산화물을 형성하는 2족 알칼리토금속 및 전이금속의 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 2족 알칼리토금속은 마그네슘, 스트론튬, 칼슘 등을 포함하고, 상기 전이금속은 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐, 크롬 등을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서는 상기 첨가제로서 Y₂O₃, MnO, MgO 또는 이들 중 2 가지 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

이 때, 상기 티탄산바륨-첨가제 복합 입자에 있어서, 상기 알칼리 조건에서 수불용성인 금속 화합물을 포함하는 첨가제 코팅층이 티탄산바륨 표면 중 일부분에 형성될 수 있으며, 상기 첨가제 코팅층이 형성된 부분이 하나의 티타늄바륨 입자 표면에 하나 이상 존재할 수 있다. 즉, 하나의 티타늄바륨 입자 표면의 한 부분 이상에서 부분적으로 금속 화합물 첨가제 코팅층이 형성될 수 있다.

본 발명은 티탄산바륨에 첨가제가 코팅되어 있는 코어-쉘 구조 자체에 특징이 있는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자에 관한 것이기 때문에, 티탄산바륨과 첨가제의 함량비는 본 발명에 있어서 중요한 요인이 아니다. 다만, MLCC에의 적용을 유리하게 하기 위하여, 상기 첨가제의 첨가량은 전체 복합 입자 중량에 대하여 1 wt% 내지 10 wt%, 특히, 3 wt% 내지 4 wt%인 것이 바람직하다.

또한, 2 가지 이상의 금속 화합물 첨가제를 일정한 비율로 혼합하여 티탄산바륨 표면에 코팅시킴으로써, 단일 공정으로 2 가지 이상의 첨가제가 혼합되어 형성된 코팅층을 포함하는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻을 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 첨가제는 Y₂O₃, MnO, MgO 또는 이들 중 2 가지 이상의 혼합물인 것이 가장 바람직하며, 특히, 첨가제로서 Y₂O₃, MnO 및 MgO의 혼합물을 사용하는 경우, 각 성분의 첨가량은 전체 복합 입자 중량에 대하여 Y₂O₃ 0.9 내지 1.5 wt%, MnO wt%, 및 MgO 0.5 내지 1.0 wt%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 티탄산바륨 표면을 첨가제로 코팅시켜 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제조방법은 티탄산바륨 분말과 한 가지 이상의 첨가제를 혼합하고 여기에 상기 티탄산바륨 분말과 상기 첨가제에 대하여 공통 침전제로서 작용하는 요소를 첨가하여 반응시킴으로써, 티탄산바륨 표면에 금속 화합물 첨가제를 한 층 이상으로 코팅하는 단계를 포함한다. 상기한 바와 같이, 코팅되는 첨가제는 요소의 자발적 분해에 의하여 생성되는 -OH^- 또는 -CO₃ ^2- 와 반응하여 수불용성 수산화물 및 탄산화물의 침전을 형성하는 금속 화합물을 한 가지 이상 포함한다. 상기 첨가제로 사용되는 금속 화합물은 알칼리 조건 하에서 수불용성인 탄화물 또는 수산화물을 형성하는 2족 알칼리토금속, 전이금속의 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 2족 알칼리토금속은 마그네슘, 스트론튬, 칼슘 등을 포함하며, 상기 전이금속은 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐, 크롬 등을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서는 상기 첨가제로서 Y₂O₃, MnO, MgO 또는 이들 중 2 가지 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 코팅 메카니즘은 요소의 자발분해에 의하여 생성되는 침전작용제 (-OH^-, -CO₃ ^2-)가 첨가제 금속 화합물과 반응하여 수산화물 및 탄산화물의 침전을 형 성하여, 형성된 첨가제 침전이 입자 크기가 큰 티탄산바륨 표면에 흡착하여 티탄산바륨 표면을 코팅하는 것이다.

본 발명에 있어서, 티탄산바륨과 첨가제의 혼합 시, 본 발명의 금속 화합물 첨가제를 얻기 위하여 각 금속의 염, 바람직하게는 질산염 (nitrate), 황산염 (sulfate) 또는 염화물 (chloride) 등을 출발원료로서 사용하여, 이들 중 한 가지 이상을 티탄산바륨과 함께 요소 용액과 반응시켜, 티탄산바륨 표면을 한 가지 이상의 금속 화합물 첨가제로 코팅할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 구체예에서 첨가제로서 사용되는 Y₂O₃, MnO 및 MgO를 얻기 위하여 출발원료로서 이트륨, 망간 및 마그네슘의 질산염, 황산염 또는 염화물을 사용하여, 이들을 티탄산바륨 분말이 분산되어 있는 현탁액에 요소 용액과 함께 첨가하고 교반하여 분산시켜, 상기 금속염을 요소의 자발 분해에 의하여 생성된 침전작용제와 반응시키고 티탄산바륨 입자 표면에 응집시킴으로써, 티탄산바륨 입자 표면을 상기 첨가제로 코팅할 수 있다.

상기와 같이 티탄산바륨 분말과 첨가제를 요소와 함께 혼합한 후, 온도를 약 65 내지 80 ℃ 범위로 유지시키면 요소의 자발적 분해가 발생한다. 이러한 요소의 자발적 분해에 의하여 용액의 pH가 약 7 내지 9 범위로 증가하게 되고, 용액 중에 전체적으로 균일하게 침전 작용제 (-OH^-, -CO₃ ^2-)가 생성되며, 생성된 침전작용제와 첨가제의 출발원료로 첨가된 금속염과 반응하여 각각의 첨가제에 포함되는 금속의 수산화물 및 탄화물의 침전핵이 균일하게 생성된다.

그리고 나서, 상기 침전핵이 응집하고 입자가 큰 티탄산바륨 표면에 흡착하 게 된다. 이 때, 코팅되는 첨가제의 함량은 각 첨가제의 출발원료의 농도와 요소의 농도가 높을수록 증가 한다.

상기 얻어진 첨가제가 표면에 흡착된 티탄산바륨 분말을 하소시킴으로써 출발원료 형태로 첨가된 첨가제가 최종적으로 산화물 형태를 가지게 된다. 이 때, TGA 분석 결과 중량의 변화가 없는, 즉, 유기물이 모두 제거되어 산화물이 되는 온도를 측정하여 하소온도를 결정하며, 이러한 하소온도는 첨가제의 종류에 따라 달라지며, 본 발명에 있어서 약 600 내지 1000 ℃ 범위가 바람직하고, 특히, Y₂O₃, MnO 및 MgO의 하소온도를 모두 포함하는 650 내지 800 ℃ 범위가 보다 바람직하다. 상기와 같은 온도에서 하소시킴으로써, 티탄산바륨 분말 표면에 한 가지 이상의 금속 화합물 첨가제가 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 분말을 얻을 수 있다.

상기와 같이 얻어진 티탄산바륨-첨가제 복합 분말의 주사현미경 사진을 도 2 내지 도 4에 나타내었다. 도 2 내지 도 4에서 보여지는 바와 같이, 티탄산바륨 입자의 표면에 첨가제가 전체적으로 균일하게 코팅되어 있으며, 이를 근거로 상기 복합 분말이 수용액 내에서 균일한 분산을 나타낼 것이라고 추정할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이나, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: Y ₂ O ₃ 코팅

반응용기(300ml 플라스크)에 우선 Ba²⁺의 용출을 최소화하기 위해서 KOH 또는 NH⁴OH를 각각 탈이온수에 용해시켜 pH를 10 이상으로 보정하고 티탄산바륨(BaTiO₃) 9.7g을 pH가 보정된 용액에 넣고 초음파를 가하여 30분 이상 분산시켜 티탄산바륨 분산액을 제조하였다. 이트륨 니트레이트 헥사하이드레이트(Yttrium nitrate hexahydrate) 3.83g과 요소(2M)를 탈이온수에 넣고 완전히 용해시킨 다음, 티탄산바륨 분산액에 첨가한 후, 자석교반기를 이용하여 교반하면서 70 ℃에서 가열한 후, 반응을 수행하였다. 반응이 끝난 용액을 9000 rpm에서 원심분리 한 다음, 탈이온수로 3 회 세척한 후, 100 ℃에서 4 시간동안 건조시켰다. 그리고 나서, 전기로를 이용하여 800 ℃에서 2 시간동안 하소하였다. 그 결과 도 2에 나타낸 바와 같이 Y₂O₃이 균일하게 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻었다.

실시예 2: MnO 코팅

반응용기(300ml 플라스크)에 우선 Ba²⁺의 용출을 최소화하기 위해서 KOH 또는 NH⁴OH를 각각 탈이온수에 용해시켜 pH를 10 이상으로 보정하고 티탄산바륨(BaTiO₃) 9.7g을 pH가 보정된 용액에 넣고 교반기를 설치한 후 교반하면서 30 분 동안 초음파로 분산시켜 티탄산바륨 현탁액을 만들었다. 그리고 나서, MnSO₄·H₂O 3.2g과 2M의 요소를 탈이온수에 완전히 용해시켜 상기 티탄산바륨 현탁액에 첨가한 후, 워터배쓰에서 70 ℃에서 교반하면서 18 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 원심분리기를 이용하여 9000 rpm에서 15 분간 3회 원심분리 시킴과 동시에 세척을 행하였다. 분리된 분말을 100 ℃에서 3시간 동안 건조시킨 후, 700 ℃에서 1시간 30 분동안 하소하였다. 그 결과 도 3에 나타낸 바와 같이 MnO이 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻었다.

실시예 3: MgO 코팅

반응용기 (300ml 플라스크)에 우선 Ba²⁺의 용출을 최소화하기 위해서 KOH 또는 NH⁴OH를 각각 탈이온수에 용해시켜 pH를 10 이상으로 보정하고 티탄산바륨(BaTiO₃) 9.7g을 pH가 보정된 용액에 넣고, 충분히 분산시키기 위하여 초음파로 30분 동안 분산 및 교반하여 티탄산바륨 현탁액을 만든 후, MgCl₂ 5.08 g과 2M의 요소를 혼합하여 상기 BaTiO₃ 현탁액에 혼합하였다. 얻어진 혼합 현탁액을 워터 배쓰를 이용하여 70 ℃에서 교반하면서 3 시간동안 반응 시켰다. 반응이 종료된 용액을 원심분리(3회 세척)한 후, 100 ℃에서 3 시간동안 건조하였다. 건조된 분말을 800 ℃에서 2 시간동안 하소하였다. 그 결과 도 4에 나타낸 바와 같이 MgO이 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻었다.

실시예 4: Y ₂ O ₃ , MgO 및 MnO의 혼합 코팅

요소의 자발 분해를 이용하여 단일공정으로 티탄산바륨 입자 표면에 3 가지의 첨가제, 즉, Y₂O₃, MgO 및 MnO를 혼합 코팅하였다.

반응용기(300ml 플라스크)에 우선 Ba²⁺의 용출을 최소화하기 위해서 KOH 또는 NH⁴OH를 각각 탈이온수에 용해시켜 pH를 10 이상으로 보정하고 티탄산바륨(BaTiO₃) 9.7g을 pH가 보정된 용액에 넣고 초음파를 이용하여 한 시간 동안 분산시켜 현탁액을 제조하였다. 여기에 상기 첨가제의 출발원료로서 이트륨 니트레이트 헥사하이드레이트, MgCl₂ 및 MnSO₄를 각각 3.83 g, 5.08 g 및 3.2 g로 칭량한 다음, 이들을 함께 탈이온수에 녹여서 상기와 같이 제조한 티탄산바륨 현탁액에 첨가함과 동시에 공통 침전 작용제인 2 몰의 요소를 첨가하고 70 ℃에서 18 시간동안 반응을 수행하였다. 반응이 끝난 현탁액을 원심분리를 이용하여 세 번에 걸쳐 세척과 동시에 여액과 침전물을 분리하였다. 분리된 침전물을 100 ℃에서 4 시간동안 건조시킨 후, 800 ℃에서 2시간 하소하였다. 그 결과 도 5, 도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이 Y₂O₃, MgO 및 MnO의 혼합 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻었다.

실시예 5

실시예 4의 혼합 코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 1kg 단위로 제조하였다. 반응기는 회분 반응기를 사용하였으며, 제조방법은 실시예 4와 동일하게 수행하였다. 초음파를 이용하여 제조된 티탄산바륨 (970 g)을 분산시킨 현탁액에 실시예 4와 동일하게 이트륨 니트레이트 헥사하이드레이트, MgCl₂ 및 MnSO₄를 각각 383g, 508g, 320g 씩 칭량하여 상기 현탁액에 첨가함과 동시에 공통 침전작용제인 2 몰의 요소를 넣고 70 ℃에서 18 시간동안 반응을 수행하였다. 반응이 끝난 현탁액을 원심분리하여 세 번에 걸쳐 세척과 동시에 여액과 침전물을 분리하고, 분리된 침전물을 100 ℃에서 4 시간동안 건조시킨 후, 800 ℃에서 2 시간동안 하소하였다. 그 결과 도 7에서 보여지는 바와 같이 실시예 4에서의 혼합코팅 경우와 동일하게 Y₂O₃, MgO 및 MnO이 혼합코팅된 티탄산바륨-첨가제 복합 입자를 얻었으며, 그 성분 조성은 다음의 표 1과 같다.

샘플	분석 원소 wt%
	Ba	Ti	Y	Mg	Mn
혼합	56.2	20	1.1	0.024	0.0091

그리고 Ba²⁺의 용출 정도가 pH에 따라 어떻게 변화하는지 확인하기 위하여 pH 4 ~ pH 12의 범위에서 각각의 Ba²⁺의 원소 분석을 실시하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

농도(단위:ppm)
시료 pH	Ba
pH 4	299.53
pH 5	246.28
pH 6	165.05
pH 7	98.29
pH 8	62.41
pH 9	17.33
pH 10	1.21
pH 11	1.19
pH 12	0.36

본 발명은 티탄산바륨 입자 표면이 첨가제로 코팅되어 코어-쉘 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 분말을 제공함으로써, 수계 용매에서도 균일하게 분산 가능하여, 유기용매 사용에 따른 환경 문제를 해결하고, 각각의 티탄산바륨 입자 표면에 첨가제가 코팅되어 있으므로, 분말의 평균 입경 크기에 크게 영향 받지 않고 티탄산바륨과 첨가제가 균일하게 분포하는 세라믹 물질을 제공할 수 있게 되어 원료분말 초미분화의 한계에 따른 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명의 티탄산바륨-첨가제 복합 분말은 MLCC 제조에 응용될 수 있으며, 본 발명의 첨가제 코팅 기술은 티탄산바륨 입자 뿐 아니라 다른 세라믹 분말에 적용되어, 이를 사용하는 모든 제조산업, 부품 및 제품에 사용될 수 있다.

Claims (12)

1. 티탄산바륨 표면에 첨가제에 의하여 형성된 코팅층을 포함하는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자로서, 상기 첨가제가 알칼리 조건 하에서 수불용성 염을 형성하는 마그네슘, 스트론튬 및 칼슘의 산화물 또는 탄산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리토금속 화합물 및 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐 및 크롬의 산화물 또는 탄산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속의 화합물이고, 상기 첨가제의 총 첨가량이 1 wt% 내지 10 wt%인 것을 특징으로 하는, 티탄산바륨-첨가제 복합 입자.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제 중 전이금속의 화합물은 Y₂O₃이고 알칼리토금속 화합물은 MnO 및 MgO 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 티탄산바륨 표면이 부분적으로 한 부분 이상의 첨가제 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자.
5. 알칼리 조건 하에서 수불용성인 염을 형성하는 마그네슘, 스트론튬 및 칼슘의 산화물 또는 탄산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리토금속 화합물 및 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐 및 크롬의 산화물 또는 탄산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속의 화합물을 첨가제로서 총 1 내지 10 wt%의 양으로 티탄산바륨 분말과 혼합하고,

   상기 혼합물에 요소를 첨가하고 온도를 65 내지 80 ℃ 범위로 유지하여 요소의 자발적 분해를 유도하면서, pH를 7 내지 9 범위로 하여 반응시킴으로써 티탄산바륨 표면에 첨가제를 코팅시키는 것을 특징으로 하는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서, 상기 첨가제 중 전이금속의 화합물은 Y₂O₃이고 알칼리토금속 화합물은 MnO 및 MgO 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 티탄산바륨 입자 표면에 상기 첨가제 침전물을 부분적으로 한 부분 이상 흡착시켜, 티탄산바륨 입자 표면에 한 부분 이상 부분적으로 첨가제 코팅층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 티탄산바륨과 첨가제의 혼합 시, 상기 첨가제로서 사용되는 금속 화합물에 포함된 각각의 금속의 질산염 (nitrate), 황산염 (sulfate) 또는 염화물 (chloride)을 첨가제의 출발원료로서 사용하여 티탄산바륨 분말과 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 5 항에 있어서, 상기 티탄산바륨 표면에 첨가제를 코팅시키는 단계에 의하여 첨가제가 표면에 흡착된 티탄산바륨 분말을 600 내지 1000 ℃ 범위의 온도에서 하소하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.

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