KR101824871B1 - 흑색 안료 분말의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 용매에 염화철 수화물과 염화코발트 수화물을 첨가하여 상기 용매의 끓는점보다 낮은 온도에서 치환 반응시키는 단계와, 상기 치환 반응 후에 침전물을 선택적으로 분리해내어 노란색을 띠는 β-Co/FeOOH 분말을 수득하는 단계 및 상기 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 흑색을 띠는 CoFe2O4 분말을 얻는 단계를 포함하는 흑색 안료 분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 철(Fe)과 코발트(Co)의 치환 반응을 통해 막대형 황색(또는 노란색) 분말을 제조하고, 열처리 과정에서 적색을 나타내면서 안정한 Fe2O3로 되려는 경향이 억제되면서 흑색을 나타내는 Fe3O4로 되는 것이 촉진되어 최종적으로 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말이 합성될 수 있음으로써 적색이 아닌 흑색 안료(pigment)를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

흑색 안료 분말의 제조방법{Manufacturing method of black pigment powder}
본 발명은 흑색 안료 분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철(Fe)과 코발트(Co)의 치환 반응을 통해 막대형 황색(또는 노란색) 분말을 제조하고, 열처리 과정에서 적색을 나타내면서 안정한 Fe2O3로 되려는 경향이 억제되면서 흑색을 나타내는 Fe3O4로 되는 것이 촉진되어 최종적으로 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말이 합성될 수 있는 흑색 안료 분말의 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이의 흑색 차광막(Black Matrix)에 사용되는 카본 블랙이나 크롬 등은 도전성이기 때문에, 이를 사용하여 차광막을 형성할 경우, 화상을 표시하는 ITO 전극 간에 전류누설을 야기할 수 있어 구동 시 오동작을 일으킬 우려가 있다. 또한, 제조공정에 있어서도 주위 전극과 도통할 수 있어 전해법이나 전착법 등을 이용하여 각 화소를 형성하기가 곤란하다. 그리고, 카본 블랙의 분산불량에 의한 차광성의 저하, 카본 블랙을 많이 함유할 경우 발생하는 감광성 흑색수지 조성물의 광경화 불량 등으로 인하여 인쇄법이나 사진식각법 등에 의한 제조도 곤란해진다. 게다가, 카본 블랙은 고온의 공기 중에서 쉽게 산화 차광조도가 퇴색해버리는 특성이 있어, 500℃ 이상의 고온 열처리 공정이 필수적으로 포함되는 평판 디스플레이 등에는 적용이 어렵다. 또한, 크롬 막은 증착공정을 통하여 형성되므로, 경비가 많이 들고 공정이 복잡하여 생산성이 저하된다.
또한, 차광막의 재료로 제안된 바 있는 흑색 티탄은 350℃ 부근의 고온에서 백색의 산화티탄으로 변화해 버리기 때문에 내열성이 요구되는 차광막의 재료로는 적합하지 않다. 이에 절연성 및 내열성이 우수한 흑색 티타니아가 제안되었으나, 카본 블랙보다도 흑색도가 나빠서 이 역시 적용하기가 어렵다. 또한, 흑색도가 우수한 루테늄(Ru) 산화물이나 이를 기본으로 하는 화합물이 제안되었지만, 매우 고가라는 문제가 있어, 현재 평판 디스플레이에 적용 가능한 저가이면서도 흑색도가 우수한 흑색 안료의 개발이 시급하다.
특히, 흑색 차광막(Black Matrix)은 우수한 흑색도, 절연성 및 내열성이 요구되고 있으나, 현실적으로 페이스트 제작시 마이크론(㎛) 크기의 흑색 안료와 프리트의 혼합은 최소 두께 형성에 많은 어려움이 거론되면서 대체 안료 개발의 필요성이 대두되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1059937호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 철(Fe)과 코발트(Co)의 치환 반응을 통해 막대형 황색(또는 노란색) 분말을 제조하고, 열처리 과정에서 적색을 나타내면서 안정한 Fe2O3로 되려는 경향이 억제되면서 흑색을 나타내는 Fe3O4로 되는 것이 촉진되어 최종적으로 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말이 합성될 수 있는 흑색 안료 분말의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 용매에 염화철 수화물과 염화코발트 수화물을 첨가하여 상기 용매의 끓는점보다 낮은 온도에서 치환 반응시키는 단계와, 상기 치환 반응 후에 침전물을 선택적으로 분리해내어 노란색을 띠는 β-Co/FeOOH 분말을 수득하는 단계 및 상기 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 흑색을 띠는 CoFe2O4 분말을 얻는 단계를 포함하는 흑색 안료 분말의 제조방법을 제공한다.
상기 β-Co/FeOOH 분말은 5∼200㎚의 직경과 20㎚∼2㎛의 길이를 갖는 로드(rod) 형태를 갖는다.
상기 염화철 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.0005∼5 M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 염화코발트 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.0005∼5 M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물의 몰농도를 조절하여 합성되는 상기 β-Co/FeOOH 분말의 길이를 제어할 수 있다.
상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물은 1:0.1∼1:1의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 600∼950℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 용매는 물(H2O)을 포함할 수 있다.
상기 염화철 수화물은 FeCl3·6H2O를 포함할 수 있다.
상기 염화코발트 수화물은 CoCl2·6H2O를 포함할 수 있다.
상기 치환 반응은 상기 용매의 끓는점보다 낮은 65∼95℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 철(Fe)과 코발트(Co)의 치환 반응을 통해 막대형 황색(또는 노란색) 분말을 제조하고, 열처리 과정에서 흑색을 나타내는 Fe3O4보다는 적색을 나타내면서 안정한 Fe2O3로 되려는 경향이 강하지만, 코발트에 의해 Fe3O4로 되는 것이 촉진되어 최종적으로 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말이 합성될 수 있음으로써 적색이 아닌 흑색 안료를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
상기 치환 반응은 수열 반응이 아닌 저온 용액 반응을 이용하여 β-Co/FeOOH 분말을 합성하며, 저온 용액 반응을 이용함으로써 제조가 용이하고 제조 단가가 감소될 수 있는 장점이 있다.
출발물질인 염화철 수화물과 염화코발트 수화물의 농도를 조절하여 합성되는 β-Co/FeOOH 분말의 길이를 조절할 수 있으며, 상기 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 흑색 안료 분말인 CoFe2O4 분말을 얻을 수 있다.
도 1은 실험예 3에 따라 합성된 β-Co/FeOOH 분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2는 실험예 3에 따라 합성된 β-Co/FeOOH 분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 3은 실험예 1 및 실험예 3에 따라 500℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 4는 실험예 3에 따라 합성된 CoFe2O4 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 실험예 2 및 실험예 4에 따라 800℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 6은 실험예 4에 따라 합성된 CoFe2O4 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 7은 합성된 CoFe2O4 분말에 대하여 열처리 온도에 따른 색 그래프(coloration graph)를 나타낸 도면이다.
도 8은 상온에서 측정된 CoFe2O4 분말의 매그네틱 히스테리시스 루프(Magnetic hysteresis loops)를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흑색 안료 분말의 제조방법은, 용매에 염화철 수화물과 염화코발트 수화물을 첨가하여 상기 용매의 끓는점보다 낮은 온도에서 치환 반응시키는 단계와, 상기 치환 반응 후에 침전물을 선택적으로 분리해내어 노란색을 띠는 β-Co/FeOOH 분말을 수득하는 단계 및 상기 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 흑색을 띠는 CoFe2O4 분말을 얻는 단계를 포함한다.
상기 β-Co/FeOOH 분말은 5∼200㎚의 직경과 20㎚∼2㎛의 길이를 갖는 로드(rod) 형태를 갖는다.
상기 염화철 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.0005∼5 M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 염화코발트 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.0005∼5 M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물의 몰농도를 조절하여 합성되는 상기 β-Co/FeOOH 분말의 길이를 제어할 수 있다.
상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물은 1:0.1∼1:1의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 600∼950℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 용매는 물(H2O)을 포함할 수 있다.
상기 염화철 수화물은 FeCl3·6H2O를 포함할 수 있다.
상기 염화코발트 수화물은 CoCl2·6H2O를 포함할 수 있다.
상기 치환 반응은 상기 용매의 끓는점보다 낮은 65∼95℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흑색 안료 분말의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명에서는 수열 반응이 아닌 저온 용액 반응을 이용하여 흑색 안료로 사용될 수 있는 CoFe2O4 분말을 합성하며, 저온 용액 반응을 이용함으로써 제조가 용이하고 제조 단가가 낮아질 수 있는 장점이 있다.
먼저, β-Co/FeOOH 분말(β-Co-FeOOH 분말 또는 β형 Co-FeOOH 분말)을 합성한다. β-Co/FeOOH 분말은 다음과 같은 방법으로 합성할 수 있다.
탈이온수(deionized water)와 같은 용매에 염화철 수화물(예컨대, FeCl3·6H2O)과 염화코발트 수화물(예컨대, CoCl2·6H2O)을 첨가하여 치환 반응시킨다. 염화철 수화물(예컨대, FeCl3·6H2O)에서 철(Fe) 이온의 경우에 Fe+3가 주를 이루고 있으나 Fe+2도 함께 공존한다. 상기 치환 반응에 의해 코발트(Co)는 철(Fe)과 치환되고, 철(Fe)의 사이트(Site) 일부에 치환되어 들어가게 된다. 상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물은 1:0.1∼1:1의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 염화철 수화물은 용매 100㎖ 기준으로 0.0005 내지 5M, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 2M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 염화코발트 수화물은 용매 100㎖ 기준으로 0.0005 내지 5M, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 2M의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다. 출발물질인 염화철 수화물과 염화코발트 수화물의 농도만으로 합성되는 β-Co/FeOOH 분말의 길이를 제어할 수 있다.
출발물질인 염화철 수화물과 염화코발트 수화물의 몰농도가 저농도에서 고농도로 증가할수록 합성되는 β-Co/FeOOH 분말의 길이가 길어진다. 활성 음이온(interactive anions, Cl-)의 영향을 받아 염화철 수화물과 염화코발트 수화물이 고농도가 될수록 합성되는 β-Co/FeOOH 분말의 길이가 길어지게 된다. 첨가하는 염화철 수화물과 염화코발트 수화물의 농도가 높아질수록 침상 형태의 β-Co/FeOOH 분말이 합성되게 된다. 예컨대, FeCl3·6H2O와 CoCl2·6H2O의 몰농도가 극히 낮을 경우(예컨대, 0.0001M)에서는 구형(Spherical) 또는 도트(Dot) 형태로 β-Co/FeOOH 분말이 합성되며, 몰농도가 0.02M, 0.04M, 0.2M, 0.4M, 2M 등으로 증가하게 되면, 구형 또는 도트 형태로 씨드(Seed)에서 입자로 형성된 β-Co/FeOOH는 표면이 음이온과 최소한의 상호반응(interaction) 하여 성장하거나 Cl-기의 영향을 받아 활성 음이온(interactive anions, Cl-)이 (001)면에 흡착되고 [001] 방향으로 성장하여 로드(Rod) 형태로 성장한다.
상기 치환 반응은 용매의 끓는점보다 낮은 65∼95℃ 정도의 온도에서 1∼72시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 치환 반응은 급격한 반응을 방지하고 일정 온도 유지를 위해 염화철 수화물과 염화코발트 수화물이 담긴 용기를 오일(oil)이 담긴 배스(bath)에 넣고 오일 중탕 방식으로 수행하는 것이 바람직하다.
치환 반응 후에 냉각하고, 침전물을 선택적으로 분리해낸다. 선택적 분리는 원심분리기를 이용할 수 있는데, 예컨대 원심분리기를 이용하여 5,000∼15,000rpm으로 1∼60분 동안 원심분리 하여 치환 반응 결과물인 침전물을 선택적으로 분리해낼 수 있다.
선택적으로 분리해낸 침전물을 탈이온수 등으로 세척하고, 건조하여 β-Co/FeOOH 분말을 수득한다. 이렇게 제조된 β-Co/FeOOH 분말은 5∼200㎚의 직경과 20㎚∼2㎛의 길이를 갖는 막대(rod) 형태를 가질 수 있다.
합성된 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 CoFe2O4 분말을 얻는다.
상기 열처리는 600∼950℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 열처리의 온도가 600℃ 미만일 경우에는 원하는 흑색이 아니라 적색 계통의 분말이 얻어질 수 있고, 상기 열처리의 온도가 950℃를 초과하는 경우에는 에너지의 소모가 많고 비경제적이다. 열처리 온도까지의 승온 속도는 1∼50℃/min 정도인 것이 바람직하다. 승온 속도가 너무 낮은 경우에는 소결 시간이 오래 걸려서 경제적이지 못하고, 승온 속도가 너무 높은 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 열처리하는 동안에 열처리를 위한 퍼니스(furnace) 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 산화 분위기(예컨대, 산소, 공기(air) 분위기)에서 실시할 수 있다. CoFe2O4는 +2가와 +3가가 공존하는 스피넬 구조를 갖는다. 일반적으로 Fe3 +가 안정하기 때문에 Fe2O3는 철산화물 중에서 가장 안정하고 적색을 나타낸다. 철 산화물 중에서 Fe3O4는 흑색을 나타낸다. Fe2O3는 Fe3O4 보다 안정하다. 합성된 β-Co/FeOOH 분말은 Fe의 사이트(Site) 일부에 코발트(Co)가 치환되어 있으며, 일정 열처리 온도(예컨대, 600℃) 이상이 되면 코발트(Co)의 움직임이 활성화되어 스피넬 구조에서 2가 사이트에 안정하게 정착하고, 열처리 과정에서 철(Fe)의 사이트 일부에 치환되어 있는 코발트(Co)는 안정한 Fe2O3로 되려는 경향을 억제시키고 Fe2O3보다 덜 안정한 Fe3O4로 되게 촉진하는 역할을 하는 것으로 판단되며, 이에 따라 최종적으로 스피넬 구조를 나타내면서 흑색을 갖는 CoFe2O4 분말이 합성되게 되는 것으로 생각된다. 열처리 과정에서 적색을 나타내면서 안정한 Fe2O3로 되려는 경향이 억제되면서 흑색을 나타내는 Fe3O4로 되는 것이 촉진되어 최종적으로 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말이 합성될 수 있다. 상기와 같은 이유로 산화 분위기에서도 CoFe2O4 분말을 합성할 수가 있는 것이다.
열처리 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 CoFe2O4 분말을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 1∼10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다. 퍼니스 온도를 하강시키는 동안에도 퍼니스 내부의 압력은 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
상술한 방법으로 합성된 CoFe2O4 분말은 흑색을 띠며, 흑색 안료로 사용될 수 있다. 합성된 CoFe2O4 분말은 로드(Rod) 형태를 가진다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
증류수 100㎖에 FeCl3·6H2O 2.7g을 첨가하여 치환 반응시켰다. 상기 치환 반응은 증류수의 끓는점보다 낮은 80℃의 온도에서 24시간 동안 수행하였다. 상기 치환 반응은 전구체 용액인 FeCl3·6H2O이 담긴 용기를 오일(oil)이 담긴 배스(bath)에 넣고 오일 중탕 방식으로 수행하였다.
치환 반응 후에 실온까지 자연 냉각하고, 치환 반응 결과물인 침전물을 선택적으로 분리해내었다. 원심분리기를 이용하여 10,000rpm으로 10분간 원심분리 하여 반응 결과물을 선택적으로 분리해 내었다.
선택적으로 분리해낸 반응 결과물을 에탄올로 세척하고, 40℃의 온도에서 24시간 동안 건조하여 β-FeOOH 분말을 수득(합성)하였다.
합성된 β-FeOOH 분말을 공기 분위기에서 500℃의 열처리 온도에서 2시간 동안 열처리하였다. 이때, 상기 열처리 온도까지는 5℃/min의 승온속도로 승온하였다.
<실험예 2>
상기 실험예 1과 동일한 과정을 거쳐 β-FeOOH 분말을 수득(합성)하였다.
합성된 β-FeOOH 분말을 공기 분위기에서 800℃의 열처리 온도에서 2시간 동안 열처리하였다. 이때, 상기 열처리 온도까지는 5℃/min의 승온속도로 승온하였다.
<실험예 3>
증류수 100㎖에 FeCl3·6H2O 2.7g과 CoCl2·6H2O를 첨가하여 치환 반응시켰다. 상기 치환 반응은 증류수의 끓는점보다 낮은 80℃의 온도에서 24시간 동안 수행하였다. 상기 치환 반응은 전구체인 FeCl3·6H2O와 CoCl2·6H2O이 담긴 용기를 오일(oil)이 담긴 배스(bath)에 넣고 오일 중탕 방식으로 수행하였다.
치환 반응 후에 실온까지 자연 냉각하고, 치환 반응 결과물인 침전물을 선택적으로 분리해내었다. 원심분리기를 이용하여 10,000rpm으로 10분간 원심분리 하여 반응 결과물을 선택적으로 분리해 내었다.
선택적으로 분리해낸 반응 결과물을 에탄올로 세척하고, 40℃의 온도에서 24시간 동안 건조하여 β-Co/FeOOH 분말을 수득(합성)하였다. 상기 β-Co/FeOOH 분말은 노란색(Yellow color)을 띠었다.
합성된 β-Co/FeOOH 분말을 공기 분위기에서 500℃의 열처리 온도에서 2시간 동안 열처리하여 CoFe2O4 분말을 제조하였다. 이때, 상기 열처리 온도까지는 5℃/min의 승온속도로 승온하였다. 제조된 CoFe2O4 분말은 산화되어 다른 결정상을 형성하여 빨간색(red color)을 띠었다.
<실험예 4>
상기 실험예 3와 동일한 과정을 거쳐 β-Co/FeOOH 분말을 합성하였다.
합성된 β-Co/FeOOH 분말을 공기 분위기에서 800℃의 열처리 온도에서 2시간 동안 열처리하여 CoFe2O4 분말을 제조하였다. 이때, 상기 열처리 온도까지는 5℃/min의 승온속도로 승온하였다. 제조된 CoFe2O4 분말은 검정색(black color)을 띠었다.
도 1은 실험예 3에 따라 합성된 β-Co/FeOOH 분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2는 실험예 3에 따라 합성된 β-Co/FeOOH 분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 2를 참조하면, 합성된 β-Co/FeOOH 분말은 로드(Rod) 형태를 가지며, 직경은 100㎚ 이하이고 길이는 1㎛ 이하인 것으로 관찰되었다.
도 3은 실험예 1 및 실험예 3에 따라 500℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴을 보여주는 도면이다. 도 3에서 (a)는 실험예 1에 따라 500℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴이고 (b)는 실험예 3에 따라 500℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴이다.
도 4는 실험예 3에 따라 합성된 CoFe2O4 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4를 참조하면, 실험예 3에 따라 합성된 CoFe2O4 분말은 로드(Rod) 형태를 가지며, 빨간색을 띠는 것으로 관찰되었다.
도 5는 실험예 2 및 실험예 4에 따라 800℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴을 보여주는 도면이다. 도 5에서 (a)는 실험예 2에 따라 800℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴이고 (b)는 실험예 4에 따라 800℃에서 열처리되어 합성된 분말의 X-선회절(XRD) 패턴이다.
도 6은 실험예 4에 따라 합성된 CoFe2O4 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6을 참조하면, 실험예 4에 따라 합성된 CoFe2O4 분말은 로드(Rod) 형태를 가지며, 흑색을 띠는 것으로 관찰되었다.
합성된 CoFe2O4 분말과 상용(Commercially availabl) CoFe2O4 분말의 CIE Lab value 결과를 아래의 표 1에 나타내었다. 표 1에서 열처리 온도가 500℃인 경우는 실험예 3에 해당하고, 열처리 온도가 800℃인 경우는 실험예 4에 해당하며, 열처리 온도가 25℃인 경우는 열처리 전의 β-Co/FeOOH 분말에 해당한다. 상용(Commercially available) CoFe2O4 분말은 상업적으로 판매되고 있는 것을 구입하였다.
열처리 온도(℃) CIE Lab value
L* a* b*
25℃ +55.96 +15.95 +35.14
500℃ +31.46 +25.58 +15.77
800℃ +25.34 -0.43 -0.59
Commercially available CoFe2O4 +26.9 +0.4 -2.3
합성된 CoFe2O4 분말에 대하여 열처리 온도에 따른 색 그래프(coloration graph)를 도 7에 나타내었다.
표 1 및 도 7을 참조하면, L* 값이 내려갈수록 흑색도(darkness)가 증가하는 것으로 나타났다. 500℃에서 열처리된 경우로서 실험예 3에 따라 제조된 CoFe2O4 분말은 빨간색을 나타내었고, 800℃에서 열처리된 경우로서 실험예 4에 따라 제조된 CoFe2O4 분말은 흑색을 나타내었다.
도 8은 상온에서 측정된 CoFe2O4 분말의 매그네틱 히스테리시스 루프(Magnetic hysteresis loops)를 보여주는 그래프이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (8)

  1. 용매인 물(H2O)에 염화철 수화물과 염화코발트 수화물을 첨가하고, 상기 용매, 상기 염화철 수화물 및 상기 염화코발트 수화물이 담긴 용기를 오일(oil)이 담긴 배스(bath)에 넣고 오일 중탕 방식으로 상기 용매의 끓는점보다 낮은 온도에서 치환 반응시키는 단계;
    상기 치환 반응 후에 침전물을 선택적으로 분리해내어 노란색을 띠는 β-Co/FeOOH 분말을 수득하는 단계; 및
    상기 β-Co/FeOOH 분말을 열처리하여 흑색을 띠는 스피넬 구조의 CoFe2O4 분말을 얻는 단계를 포함하며,
    상기 염화철 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.02∼5 M의 농도로 첨가하고,
    상기 염화코발트 수화물은 상기 용매 100㎖ 기준으로 0.02∼5 M의 농도로 첨가하며,
    상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물의 몰농도를 조절하여 합성되는 β-Co/FeOOH 분말의 길이를 제어하고,
    상기 β-Co/FeOOH 분말은 5∼200㎚의 직경과 20㎚∼2㎛의 길이를 갖는 로드(rod) 형태를 갖게 하며,
    상기 열처리는 600∼950℃의 온도에서 산화 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 흑색 안료 분말의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 염화철 수화물과 상기 염화코발트 수화물은 1:0.1∼1:1의 농도로 첨가하는 것을 특징으로 하는 흑색 안료 분말의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 염화철 수화물은 FeCl3·6H2O를 포함하며,
    상기 염화코발트 수화물은 CoCl2·6H2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 흑색 안료 분말의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 치환 반응은 상기 용매의 끓는점보다 낮은 65∼95℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 흑색 안료 분말의 제조방법.
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KR102241091B1 (ko) * 2019-12-13 2021-04-19 한국세라믹기술원 명도가 개선된 코발트알루미늄옥사이드의 제조방법

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