KR102061677B1 - 텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조 방법 - Google Patents

텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

각각이 분말 상태인 삼산화텅스텐, 이산화티타늄, 탄소에 불활성 분위기 하에서 환원제 분말을 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 혼합 단계와 상기 반응 혼합물을 600~1200℃의 온도에서 가열하여 반응 생성물을 얻는 합성 단계, 그리고 상기 반응 생성물을 수세하는 세척 단계를 포함하는 탄화텅스텐티타늄 복합 탄화물의 제조 방법을 개시한다. 이 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법은 환원과 침탄이 동시에 상대적으로 저온 하에서 이루어지며, 균일한 형상과 입도로 텅스텐 티타늄의 복합 탄화물을 제조할 수 있다.

Description

텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조 방법{Method for Preparing Powdered Composite Carbide of Tungsten and Titanium}
본 발명은 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
텅스텐 티타늄 복합 탄화물의 분말은 경도와 인성 특성을 향상시키는 공구 재료로서, 절삭 성능 향상을 위해 공구 재료 등으로 널리 사용되고 있다. 텅스텐 티타늄 복합 탄화물은 티타늄 탄화물과 텅스텐 탄화물의 고용체로서 텅스텐 탄화물과 티타늄 탄화물의 단점을 보완하면서 동시에 고온 특성이 향상되는 장점이 있다.
일반적으로 공구가 사용되는 온도는 매우 높기 때문에 공구에 있어 고온특성은 매우 중요하다. 티타늄 탄화물(TiC) 분말은 높은 경도 특성과 내마모성이 우수하나 깨지기 쉽다는 단점이 있어 공구로 사용되는 경우 절삭날 소모 변형량이 크다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 티타늄 탄화물을 인성이 우수한 텅스텐 탄화물(WC)과 고용체를 형성하여 복합 분말 형태로 사용하면 보완될 수 있다.
텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말은 그 순도가 높고 입도가 미세할수록 그 특성이 더욱 더 향상된다. 따라서 현재 상용화 되고 있는 1~4㎛ 크기의 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말보다 더 미세한 크기의 분말을 제조하는 연구가 진행되고 있다.
종래의 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조하는 방법 중 하나인 고에너지 밀링법은 텅스텐, 티타늄, 카본 분말을 볼밀(ball mill)로 30시간 이상 장시간 밀링하여 텅스텐 티타늄 복합 탄화물을 제조하는 방법으로, 균일하고 미세한 분말을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 불순물의 혼입 및 소요시간이 큰 단점이 있다.
다른 종래 기술로는, 텅스텐, 티타늄과 탄소를 성형하고 열원을 통하여 점화시키면 연소 반응이 발생하는데 이때 형성된 반응열로 분말을 합성하는 자체 연소 반응법이 있다. 이 방법은 분말 점화시 분말 합성 온도가 2500℃ 이상으로 매우 높아야 하기 때문에 텅스텐 티타늄 복합 탄화물을 대규모로 양산하는 데에는 적합하지 않다.
기존의 방법으로 제조된 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말은 대부분 고온에서 반응을 진행하기 때문에 분말 입자가 비정상적으로 성장하게 되어 미세한 분말을 얻기가 어렵다. 이러한 이유로 기존 방법을 통해 얻은 분말은 미세화를 위해선 장시간 동안 분쇄를 해야 하는 문제점을 가지고 있다. 이와 같이 이 기술 분야에서 수십 내지 수백 나노미터 크기인 초미립(ultrafine)의 텅스텐 티타늄 탄화물 분말에 대한 수요가 크지만, 전술한 바와 같이 분쇄나 열 처리 등의 합성 후 추가 공정 없이 초미립 분말을 제공하는 데에는 아직 뚜렷한 해결책이 없는 실정이다.
미국등록특허공보 제3859057호
이 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 기술적 과제 중 하나는 상대적으로 저온에서 텅스텐 티타늄 복합 탄화물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제 중 다른 하나는 간단한 제조 공정을 통해 용이하게 대량으로 텅스텐 티타늄 복합 탄화물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제 중 또 다른 하나는 고특성을 구현하는 초미립자 형태의 텅스텐 티타늄 복합 탄화물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 (1) 각각이 분말 상태인 삼산화텅스텐, 이산화티타늄과 탄소에 불활성 분위기 하에서 환원제 분말을 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 혼합 단계, (2) 이 반응 혼합물을 600~1200℃의 온도에서 가열하여 반응 생성물을 얻는 합성 단계와 (3) 이렇게 하여 얻은 반응 생성물을 수세하는 세척 단계를 포함하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 제조 방법에서 이러한 반응 혼합물은 삼산화텅스텐의 몰 수를 x, 이산화티타늄의 몰 수를 y라고 할 때, 환원제의 몰 수가 x+y의 8배수 이하이고, 탄소의 몰 수가 x+y의 2.7 내지 8배수가 되는 조성을 지닌다. 이 때 반응에서 사용하는 환원제는 칼슘 및/또는 마그네슘 중에서 선택하는데, 환원제의 몰 수는 칼슘 및/또는 마그네슘 몰 수의 합계를 의미한다.
본 발명 제조 방법의 한 실시 형태에서, 전술한 혼합 단계는 반응 혼합물 구성 성분 전체를 건식 혼합함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명 제조 방법의 다른 실시 형태에서는 전술한 구성 성분 중 환원제를 제외한 성분들을 먼저 습식 혼합하고, 이를 건조한 다음, 여기에 환원제를 건식 혼합함으로써 전술한 혼합 단계를 구성할 수 있다.
본 발명의 제조 방법의 한 실시 형태에서는 전술한 세척 단계의 수세 후 산성 수용액으로 세척하는 단계를 더 포함하여 탄화텅스텐티타늄 분말을 제조할 수 있다.
본 발명의 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말의 제조 방법은 상대적으로 저온 조건에서 저가의 원료를 사용하여 탄화텅스텐티타늄의 초미립 분말을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법은 상대적으로 저온에서 수행되므로, 분말의 응집 현상 및 입자 성장 제어가 용이하고 칼슘 또는 마그네슘을 환원제로 사용함으로써 물질의 분배가 용이하게 이루어지기 때문에 전반적으로 균일한 형상과 입도의 탄화텅스텐티타늄 분말을 얻을 수 있다.
아울러, 공정의 구성 면에서 본 발명의 제조 방법은 하나의 공정으로 환원과 침탄 처리가 동시에 가능하며, 상업적 규모로 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 생산량을 확대하는 데에도 적합하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1a와 도 1b은 본 발명에 따른 실시 형태들(각각 실시예 1, 4와 실시예 2)에서 반응 혼합물의 동시 열분석 그래프이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 실시 형태들(각각 실시예 1 내지 4)에서, 해당 제조 반응의 종료 후 수세 전에 촬영한 전계 방출형 주사 전자현미경(FE-SEM) 사진으로서, 텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말과 부산물인 CaO과 MgO가 섞여 있는 형상을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 실시 형태들에서 얻은 텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말의 X선 회절 그래프이다.
도 4a 내지 4d는 각각 도 2a 내지 도 2d에 대응하는 본 발명의 실시 형태에서 얻은 텅스텐과 티타늄 복합 탄화물 분말의 FE-SEM 사진이다. 이 사진은 반응 생성물의 수세 후 촬영한 것이다.
이하, 텅스텐과 티타늄 복합 탄화물인 본 발명의 탄화텅스텐티타늄 초미립 분말의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방식으로 설명하기 위해 용어의 의미를 적절하게 정의할 수 있으며 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어를 통상적이거나 사전적인 의미로만 해석하였을 때 본 명세서에 따른 정의와 상충하는 경우, 용어의 해석은 본 발명의 기술적 사상에 부합하도록 본 발명 명세서의 정의를 우선하여 이루어져야 한다는 점을 밝혀 둔다.
본 발명의 제조 방법의 첫째 단계는 불활성 분위기 하에서 분말 상태인 각각의 반응 물질을 혼합하는 단계로서, 삼산화텅스텐(WO3), 이산화티타늄(TiO2), 탄소(C)와 환원제로 이루어지는 반응 혼합물을 얻는 혼합 단계이다.
본 발명에서 불활성 분위기는 환원제 성분의 산화를 막는 역할을 한다. 불활성 분위기는 진공이나 불활성 기체를 이용하여 산소를 배제한 상태이면 충분한데, 불활성 기체의 예로는 질소, 아르곤, 수소 또는 메탄의 분위기를 이용할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서 반응물인 이산화티타늄으로는 아나타제(anatase)와 루타일(rutile)의 결정형을 모두 사용할 수 있다. 반응물인 삼산화텅스텐과 이산화티타늄 분말로는 입도가 작은 것을 사용할수록 탄화텅스텐티타늄을 초미립으로 얻는데 유리하다.
경제성과 반응성, 원하는 최종 생성물의 입도를 고려할 때 본 발명의 구체적인 실시 형태에서는 삼산화텅스텐과 이산화티타늄 분말로 평균 입도가 10㎚~10㎛ 범위인 것을 사용할 수 있다. 이하 본 발명에서 달리 기재하지 않는 한 분말의 평균 입도란 수평균 입자크기를 누적분포로 나타내었을 때, 50%에 해당하는 D50을 의미한다. 본 발명의 제조 방법에서 환원제는 삼산화텅스텐과 이산화티타늄을 환원하여 탄소와 반응할 수 있게 하여 주는 역할을 한다. 본 발명에서 환원제로는 칼슘, 마그네슘 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 반응 혼합물내 삼산화텅스텐과 이산화티타늄의 몰 수 합에 대한 환원제의 배합 비율은 삼산화텅스텐과 이산화티타늄의 합 1몰마다 환원제 몰 수가 당량을 약간 초과하는 값 이상이거나 8몰 이하인 범위로 하면 적절하다.
이를 달리 표현하자면 삼산화텅스텐의 몰 수를 x, 이산화티타늄의 몰 수를 y라고 할 때, 환원제의 몰 수는 당량 이상, x+y의 8배수 이하의 범위에 있는 값이다.
본 발명에서 환원제의 몰 수란 전술한 칼슘 및/또는 마그네슘 몰 수의 합계이다. 환원제가 삼산화텅스텐과 이산화티타늄 몰 수 합의 8배 이하로 반응시키면 삼산화텅스텐과 이산화티타늄의 전환 효율과 반응 속도를 높은 수준으로 두면서도 생성되는 탄화텅스텐티타늄 입자를 미립으로 유지할 수 있고 생성 분말의 응집도 막을 수 있어서 균일한 초미립을 높은 효율로 얻을 수 있게 된다.
본 발명에서 환원제는 입도가 작을수록 반응성이 좋아지기 때문에 너무 입도가 작은 것을 사용할 경우 취급에 어려움이 있다.
본 발명에서 전술한 혼합 단계는 습식 혼합 또는 건식 혼합으로 수행될 수 있다. 다만, 습식 혼합의 경우 환원제를 제외한 나머지 원재료를 습식 혼합 후 건조하여 환원제와 건식 혼합을 진행하여 합성을 진행한다. 건식 혼합이건 습식 혼합이건 환원제를 용기에서 혼합할 때에는 불활성 분위기를 형성한 상태에서 혼합한다.
본 발명에서 탄소는 탄화텅스텐티타늄의 탄소원이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 탄소원으로 사용할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 활성탄, 카본 블랙 등을 들 수 있다.
본 발명에서 반응 혼합물내 삼산화텅스텐과 이산화티타늄의 몰 수 합에 대한 탄소의 배합 비율은 삼산화텅스텐과 이산화티타늄의 합 1 몰마다에 대하여 환원제 몰 수를 2.7 몰 내지 8 몰 이하로 할 수 있다. 이를 달리 표현하자면 삼산화텅스텐의 몰 수를 x, 이산화티타늄의 몰 수를 y라고 할 때, 탄소의 몰 수는 x+y의 2.7배수 내지 8배수가 되는 값이다.
탄소의 몰 비를 삼산화텅스텐과 이산화티타늄 몰 수 합의 2.7 내지 8배수 이하로 하여 반응시키면 텅스텐과 티타늄이 침탄이 순조롭게 이루어지고 반응물 중 반응하지 않고 잔류하는 부분도 최소화하여 공정성을 높일 수 있다.
본 발명의 제조 방법에서 사용하는 탄소 분말은 고른 혼합을 지향하기 위하여 지나치게 조대한 분말을 피하는 것이 바람직하며, 환원제보다는 작은 입도의 분말을 사용하면 적당하다.
본 발명에서 상기 혼합 단계의 시간은 출발 물질들이 충분히 혼합될 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않으며, 사용되는 출발 물질들의 입도나 혼합 방식 등을 고려하여 다양하게 채택될 수 있다.
이어지는 본 발명의 합성 단계에서는, 상기 반응 혼합물을 600~1200℃의 온도에서 가열하여 탄화텅스텐티타늄의 복합 탄화물을 포함하는 반응 생성물을 얻는다. 가열함으로써 각 출발물질의 반응 분위기가 조성되고, 티타늄과 텅스텐이 금속 상태로 환원되면서 침탄이 뒤따른다. 전술한 혼합 단계와 같이 불활성 분위기 하에서 상기 합성 단계를 진행하는 것이 바람직한데, 진공을 사용하거나 아르곤, 수소 또는 메탄의 불활성 기체 분위기를 이용할 수 있다. 본 발명의 제조 방법의 한 구체적 실시 형태에서는 불활성 분위기로서, 진공이 아닌 압력이 0.1 kgf/㎠ 내지 10 kgf/㎠인 불활성 기체를 사용한다.
가열은 적절한 속도로 상기 반응이 효과적으로 진행되는 온도까지 승온하며 목적하는 온도에 도달하면 충분한 시간 동안 수행된다. 이 때, 가열의 최대 온도는 600℃ 내지 1200℃인 것이 탄화텅스텐티타늄을 높은 수득률로 얻을 수 있으므로 바람직하다. 본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서 상기 합성 단계는 환원제의 용융점 이상, 1200℃ 이하인 온도 범위에서 진행할 수 있다.
환원제의 용융점 이상에서 반응을 진행시키게 되면, 환원제가 액상으로 존재하게 되어 유동성이 증가하게 되고, 그에 따라 반응계에 존재하는 물질의 분배 효과가 현저하게 개선된다. 물질의 분배가 균일하게 이루어지면 균일하고 구형화된 탄화텅스텐티타늄을 얻을 수 있다.
가열 시 반응 혼합물의 용기는 반응 온도를 견딜 수 있는 소재라면 특별한 제한은 없으나, 유리질 또는 세라믹 용기를 사용하는 경우 반응열에 의해 국부적인 반응이 유발되어 분말을 오염시킬 수 있기 때문에 탄소질 또는 금속류 용기를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 합성 단계에 이어, 반응 생성물 속에 포함된 환원제 산화물(CaO, MgO 등)을 수세하여 제거하기 위한 세척 단계를 진행한다. 본 발명에서는 반응의 부산물로는 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘이 생성되는데 이들은 물에 쉽게 용해되므로 수세를 통해 간단하게 반응 혼합물로부터 제거할 수 있다. 이와 같이 부산물 제거 공정이 쉽고 간단하므로, 본 발명은 고순도 탄화텅스텐티타늄을 얻기가 유리하다.
본 발명은 필요에 따라, 상기 수세된 탄화텅스텐티타늄을 산성 수용액으로 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수세 이후 존재하는 미량의 불순물을 황산, 질산, 염산, 아세트산 또는 이들의 혼합물을 이용하여 제거하고, 더욱 고순도의 탄화텅스텐티타늄을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서 필요에 따라, 가열 기구를 통해 수세된 텅스텐 티타늄 복합 탄화물 분말을 가열 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 방법에 따를 때 생성되는 분말의 평균 입도는 300㎚ 내지 1㎛, 구체적으로는 400㎚ 내지 550㎚, 더욱 구체적으로는 400㎚ 내지 500㎚인 초미립 탄화텅스텐티타늄 분말을 얻을 수 있다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 다음과 같이 실시예를 제시한다.
삼산화텅스텐 0.7 몰, 이산화티타늄 0.3 몰과 탄소(카본블랙) 1.2 몰을 습식으로 혼합 후 건조하였다. 이어서 산화를 막기 위해 용기 내부에 질소를 채우고, 환원제로 칼슘 4.0 몰을 1시간 동안 건식 혼합하였다. 이때 모든 시료는 99% 이상의 순도를 가진 것으로 준비하였다.
이렇게 하여 얻은 반응 혼합물을 탄소 챔버에 담아 전기 반응로 안에 장입하였다. 반응로에 열을 가하기 이전에 진공을 뽑고 아르곤 기체를 흘려보내 주었는데, 아르곤 기체의 압력은 1.0 kgf/㎠으로 유지하였다. 전기 반응로의 승온 속도는 5.5℃/분이며 최대 온도를 890℃로 설정하였다.
890℃에서 30분 동안 반응을 유지하였으며, 반응을 마친 반응 생성물을 증류수로 수세하였다. 수세를 마친 시료에 마지막 수분을 제거하기 위해 희석된 염산을 가하여 불순물을 제거하였다. 이렇게 하여 텅스텐과 티타늄의 복합 탄화물의 분말을 최종적으로 얻었는데, 이 분말은 X선 회절(XRD)과 전계 방출형 주사 전자현미경(FE-SEM) 분석을 통해 조성이 순수한 WTiC로 밝혀졌으며, 평균 입도 D50은 530㎚이하였다.
진공 하에서 삼산화텅스텐 0.7 몰, 이산화티타늄 0.3 몰, 탄소 3.0 몰과 마그네슘 8.0 몰을 40분 동안 건식 혼합하였다. 이때 모든 시료는 99% 이상의 순도를 가진 것으로 준비하였다.
이렇게 하여 얻은 반응 혼합물을 금속 도가니에 담아 전기 반응로 안에 장입하였다. 반응로에 열을 가하기 이전에 진공을 뽑고 진공 분위기 하에서 반응을 진행하였다. 전기 반응로의 승온 속도는 5.5℃/분이며 최대 온도를 690℃로 설정하였다.
690℃에서 3시간 동안 반응을 유지하였으며, 반응을 마친 반응 생성물을 증류수로 수세하였다. 수세를 마친 시료에 마지막 수분을 제거하기 위해 희석 아세트산을 가하고 가열 처리하여 불순물을 제거하였다. 이렇게 하여 텅스텐과 티타늄의 복합 탄화물의 분말을 최종적으로 얻었는데, 이 분말은 XRD와 FE-SEM 분석을 통해 조성이 순수한 WTiC로 밝혀졌으며, 평균 입도 D50은 400㎚이하였다.
삼산화텅스텐 0.7 몰, 이산화티타늄 0.3 몰과 탄소(카본블랙) 2.0 몰을 습식으로 혼합 후 건조하였다. 이어서 산화를 막기 위해 용기 내부에 아르곤을 채우고, 환원제로 칼슘 3.0 몰과 마그네슘 2.5 몰을 2시간 동안 건식 혼합하였다. 이때 모든 시료는 99% 이상의 순도를 가진 것으로 준비하였다.
이렇게 하여 얻은 반응 혼합물을 탄소 도가니에 담아 전기 반응로 안에 장입하였다. 반응로에 열을 가하기 이전에 진공을 뽑고 수소 기체를 흘려보내주었는데, 수소 기체의 압력은 3.0 kgf/㎠으로 유지하였다. 전기 반응로의 승온 속도는 5.5℃/분이며 최대 온도를 850℃로 설정하였다.
850℃에서 1시간 동안 반응을 유지하였으며, 반응을 마친 반응 생성물을 증류수로 수세하였다. 수세를 마친 시료에 마지막 수분을 제거하기 위해 희석된 염산을 가하여 불순물을 제거하였다. 이렇게 하여 텅스텐과 티타늄의 복합 탄화물의 분말을 최종적으로 얻었는데, 이 분말은 XRD와 FE-SEM 분석을 통해 조성이 순수한 WTiC로 밝혀졌으며, 평균 입도 D50은 500㎚ 이하였다.
질소 분위기 하에서 삼산화텅스텐 0.7 몰, 이산화티타늄(루타일형) 0.3 몰, 탄소(카본블랙) 1.0 몰과 칼슘 4.5 몰을 2시간 동안 건식 혼합하였다. 이때 모든 시료는 99% 이상의 순도를 가진 것으로 준비하였다.
이렇게 하여 얻은 반응 혼합물을 금속 도가니에 담아 전기 반응로 안에 장입하였다. 반응로에 열을 가하기 이전에 진공을 뽑고 메탄 가스를 흘려보내주었으며, 메탄 가스는 5.0 kgf/cm2 압력으로 유지하였다. 전기 반응로의 승온 속도는 5.5℃/분이었으며 최대 온도를 870℃로 설정하였다.
870℃에서 15분 동안 반응을 유지하였으며, 반응을 마친 반응 생성물을 증류수로 수세하였다. 수세를 마친 시료에 마지막 수분을 제거하기 위해 희석 아세트산을 가하고 가열 처리하여 불순물을 제거하였다. 이렇게 하여 텅스텐과 티타늄의 복합 탄화물의 분말을 최종적으로 얻었는데, 이 분말은 XRD와 FE-SEM 분석을 통해 조성이 순수한 WTiC로 밝혀졌으며, 평균 입도 D50은 550㎚ 이하였다.
실시예 1 및 2, 3, 4의 수세 전 WTiC 분말이 CaO 또는 MgO와 혼합되어 있는 경우의 FE-SEM 사진을 각각 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다.
도 3과 도 4a 내지 4d에서는 실시예 1 및 2, 3, 4에 따라 제조된 WTiC 분말의 XRD 그래프와 FE-SEM 사진을 각각 나타내었다.
이상에서 본 발명을 비록 한정된 실시예와 도면에 의하여 설명하였으나, 본 발명은 이들만으로 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 여기서 개시한 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 안에서 전술한 내용을 다양하게 수정 및 변형할 수 있고, 이러한 수정 및 변형 형태도 본 발명의 권리 범위에 속함은 물론이다.

Claims (8)

  1. 각각이 분말 상태인 삼산화텅스텐(WO3), 이산화티타늄(TiO2)과 탄소에 불활성 분위기 하에서 환원제 분말을 혼합하여 반응 혼합물을 제조하는 혼합 단계;
    상기 반응 혼합물을 600~1200℃의 온도에서 가열하여 반응 생성물을 얻는 합성 단계; 및
    상기 반응 생성물을 수세하는 세척 단계를 포함하고,
    이 때 상기 반응 혼합물의 조성은 삼산화텅스텐의 몰 수가 x, 이산화티타늄의 몰 수가 y인 경우, 환원제의 몰 수는 8(x+y)이하이고, 탄소의 몰 수는 x+y의 2.7 내지 8배수이며,
    이 때 상기 환원제는 칼슘 및/또는 마그네슘 중에서 선택되며, 환원제의 몰 수는 칼슘 및/또는 마그네슘 몰 수의 합계인 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 합성 단계를 진공, 아르곤, 수소 또는 메탄의 불활성 분위기 하에서 진행하는 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 불활성 분위기는 진공이 아니며, 압력이 0.1 kgf/㎠ 내지 10 kgf/㎠인 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 혼합 단계는,
    반응 혼합물 구성 성분 전체를 건식 혼합하거나, 구성 성분 중 환원제를 제외한 성분들을 먼저 습식 혼합하고, 이를 건조한 다음, 여기에 환원제를 건식 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 합성 단계의 온도는 칼슘의 용융점 이상인 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 세척 단계는,
    수세 후 산성 수용액으로 세척하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 산성 수용액은,
    황산, 질산, 염산, 아세트산 또는 이들의 임의의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 방법으로 얻은 탄화텅스텐티타늄 분말의 평균 입도D50은 400㎚ 내지 550nm인 것을 특징으로 하는 탄화텅스텐티타늄 분말의 제조 방법.
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