KR20070013982A - 유리 분말의 은 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부식성을 높이고 전자파 차폐 효과를 위해 유리 분말의 표면을 은으로 코팅하는 새로운 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라 표면이 은으로 코팅된 은 코팅 유리 분말은 낮은 저항값을 갖고 있어 전기 전도성이 높아 결과적으로 우수한 전자파 차폐용 물질로 사용될 수 있다. 또한, 안정한 코어물질로 인하여 내부식성을 지니고 있다. 또한, 흰색에 가까운 색상을 지니고 있고, 기존의 금속 분말에 비해 경량의 소재일 뿐만 아니라, 저렴하여 상업적으로도 우수하다.

은 코팅 유리 분말, 코팅, 내부식성, 전자파 차폐

Description

유리 분말의 은 코팅 방법{METHOD FOR COATING GLASS POWDER WITH SILVER}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 은 코팅 유리 분말 표면의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope) 사진.

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 은 코팅 유리 분말 표면의 주사전자현미경 사진.

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 은 코팅 유리 분말 표면의 주사전자현미경 사진.

도 4는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 은 코팅 유리 분말 표면의 주사전자현미경 사진.

도 5는 종래방법으로 제조된 은 코팅 유리 분말 표면의 주사전자현미경 사진.

본 발명은 유리 분말의 은 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내 부식성을 높이고 전자파 차폐 효과를 위해 유리 분말의 표면을 은으로 코팅하는 새로운 방법에 관한 것이다.

최근 전자통신 분야가 급속하게 발전함에 따라 전자기기로부터 부수적으로 발생하는 전자파에 의한 장애, 즉 전자파 장애(Electromagnetic interfernece)가 심각한 문제로 대두되고 있다. 전자파 장애는 전자기기로부터 발생된 전자파가 그 자체의 기기 또는 타 기기의 동작에 심각한 영향을 미치는 현상으로써, 인체에도 심각한 영향을 준다고 알려져있다. 이러한 전자기기 또는 무선 통신기기 등에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위해서는 일반적으로 도전성이 높은 귀금속 분말이나 귀금속 복합체 분말을 고분자 바인더에 혼합하여 전자파 장애 또는 전자파 차폐용 재료로서 사용되어 왔으며, 특히 귀금속 분말로는 금 또는 은 분말이 주로 사용되었다. 그러나, 금 또는 은 분말은 상당히 고가이기 때문에 저가의 소재에 대한 수요가 계속 요구되고 있다.

최근에는 저렴한 소재인 구리 표면에 은을 코팅시킨 은 코팅 구리 분말(Silver Coated Copper Powder)이 개발되어 시장을 확대하고 있다. 그러나, 은 코팅 구리 분말은 성능이 우수하지만 구리가 근본적으로 갖고 있는 부식문제로 인해 그 용도가 제한적이다. 따라서, 구리 분말의 표면상에 산화를 방지하여 전도성을 안정화시키기 위해 다양한 종류의 환원제가 첨가된 분말이 개발되었지만, 도전성을 증가시키는 효과는 은 분말에 미치지 못하며, 전기 저항값이 고온 고습 환경에서 증가된다는 문제점이 있다.

한편, '은도금 중공미세구를 이용한 경량 전파흡수체의 제조'(한국재료학회지, 2001, Vol 11, No. 11, 941-946)에서는 은 코팅 시 질산은, AMP(2-amino-2-methyl-1-propanol), 환원제로 프럭토즈(Fructose)를 사용하여 분말에 전도성을 띄게 한 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법은 제조 시약이 고가이기 때문에 상업적인 생산 가치가 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제 2005-6056호에는 구리 분말에 은을 코팅시켜 도전성을 향상시킨 은도금 구리 분말이 개시되어 있으나, 구리를 사용하였기 때문에 부식에 약하다는 문제점이 있다.

따라서, 부식성이 강한 이러한 귀금속이 아닌 유리, 플라스틱 등에 은을 코팅하여 도전성을 향상시키고자 하는 시도가 있으나, 상기 재료들에 은을 코팅하는 방법은 공정이 복잡하고 용이하지 않다는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기에 언급된 문제점들을 극복하기 위해 연구하던 중, 유리, 플라스틱 또는 세라믹 분말에 간편하고 경제적으로 은을 코팅하는 새로운 방법을 개발하였고, 이러한 방법으로 제조된 은 코팅 분말이 종래 방법으로 제조된 은 코팅 분말과 비교하여 내부식성이 높고, 저항이 낮아 우수한 전자파 차폐용 재료로 사용될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부식성과 전자파 차폐 효율을 향상시키기 위해 유리 분말 표면을 은으로 코팅하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

유리 분말의 은 코팅 방법에 있어서, 유리 분말을 탈지 및 에칭하는 단계; 상기 탈지, 에칭된 분말을 센시타이징하는 단계; 및 상기 센시타이징된 분말을 은 화합물, 착제 및 안정제가 포함된 용액에 첨가한 후, 환원제를 5분 이내로 투입하고, 10~98℃에서 5~60분 동안 코팅하는 단계를 포함하는 유리 분말의 은 코팅 방법을 제공한다.

이하 본 발명에 따른 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.

본 발명은 정련, 열처리, 탈지, 에칭, 센시타이징, 액티배이팅, 코팅, 건조로 이루어지는 일반적인 코팅 공정의 각 단계에서, 사용된 보조성분들의 종류와 양을 조절하고, 특히 코팅 온도와 시간을 조절함으로써 은 코팅 분말의 내부식성과 전자파 차폐 효율을 더욱 향상시켰다는 점에 특징이 있다.

특히, 본 발명에서는 코팅의 대상이 되는 코어(core) 물질을 금속이 아닌 유리 분말, 플라스틱 분말 또는 세라믹 분말을 이용함으로써 내부식성과 전자파 차폐 효율을 더욱 향상시킬 수 있다는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 유리 분말의 은 코팅 방법은 분말 표면의 전처리 단계로서 유리 분말을 탈지하는 단계와 상기 탈지된 유리 분말을 에칭하는 단계, 그리고 상기 에칭된 유리 분말을 센시타이징하는 단계를 포함한다.

탈지 단계와 에칭(etching) 단계는 각각 코팅 대상이 되는 코어 물질 표면의 유지분과 산화물을 제거함으로써 표면에 대한 은의 접착성을 향상시키기 위한 전단계이다. 특히, 에칭을 수행함으로써 물질 표면에 친수성을 부여하여 코팅이 용이하도록 해준다..

센시타이징(sensitizing) 단계는 표면에 감성을 부여하여 역시 은과의 접착성을 향상시키기 위한 전처리 단계로서, 염화제일주석을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 코팅 방법은 상기 센시타이징된 분말을 은 화합물, 착제 및 안정제가 포함된 용액에 첨가한 후, 환원제를 5분 이내로 첨가하고 10~98℃에서 5~60분 동안 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 은 코팅은 치환 코팅과 환원 코팅의 두 가지 방법이 있다. 치환 코팅의 경우에는 코팅의 대상이 되는 코어 물질의 표면이 일부 녹아서 전자를 은전자에 제공하여 석출하게 하여주는, 즉 자리를 바꾸어 주는 형식으로 코팅되어지는 방법이고, 환원 코팅의 경우에는 코어 물질이 전자를 공급할 수 없는 경우 환원제를 넣어주어 인위적으로 전자를 은전자에 주어서 환원석출 시켜주는 방법이다. 본 발명에서는 후자의 환원 코팅 방법을 선택하여 수행하였다.

상기에서 은 화합물은 질산은을 사용하는 것이 바람직하고, 0.01~600g/L의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 0.1~50g/L로 첨가되는 것이 가장 바람직하다.

상기에서 착제는 은이 분말의 표면에 코팅되기 전에 액티배이션(activation) 시키기 위해서 첨가되며, 암모니아수를 사용하는 것이 바람직하고, 1~1200ml/L의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 10~300ml/L로 첨가되는 것이 가장 바람직하 다.

은 코팅 시 사용되는 은 화합물에 암모니아수를 첨가하면 다음 식과 같은 화학반응을 일으켜 산화은의 흑갈색 침전이 생긴다.

2AgNO₃ + 2NH₃ + H₂O → Ag₂O + 2NH₄NO₃

이 산화은은 암모니아수와 다시 반응하여 은의 암모니아 착체를 형성하여 용해된다.

Ag₂O + 4NH₃ + H₂O → 2Ag(NH₃)₂OH

한편, 상기 안정제로는 중탄산암모늄 및 탄산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 0.01~400g/L의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 10~250g/L로 첨가되는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이, 형성된 은의 암모니아 착체는 환원제에 의해 분말의 표면상에 서 환원석출되어 코팅이 되며, 환원제는 하이드라진 모노하이드래이트(hydrazine monohydrate), 포르말린(formaline), 포도당(glucose), 당알코올(sugar alcohol) 및 보로하이드라이드(borohydride)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 0.01~250g/L 함량으로 첨가되는 것이 바람직하며, 0.1~30g/L로 첨가되는 것이 가장 바람직하다. 또한, 환원제는 5분 이내로 첨가하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 1~3분 동안 첨가한다.

은착체가 환원제와 반응하여 분말의 표면에 은을 석출시키는 과정을 화학식으로 나타내면 다음과 같다.

Ag(NH₃)₂OH + H → Ag + 2NH₃ + H₂O

한편, 환원제를 첨가한 후, 코팅시키는 과정은 10~98℃에서 5~60분 동안, 수행되는 것이 바람직하다. 코팅시간은 15~45분인 것이 가장 바람직하다.

상기 코팅 방법으로 코팅된 은 코팅 유리 분말은 내부식성이 있으며, 전자파 차폐 효율이 높다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1] 은 코팅 유리 분말의 제조 1

유리 분말 100g을 유리 탈지용액, 에칭 용액에서 10분간 반응시킨 후, 순수로 세척하였다. 이 분말을 염화제일주석 용액 10g/L 용액에서 20분간 침적시키고, 순수로 세척하여 80℃ 오븐에서 완전건조 시켰다. 질산은 8.4g/L을 암모니아수 167mL/L, 암모니아염(중탄산암모늄) 100g/L이 혼합된 용액에 첨가하고, 환원제 하이드라진 하이드래이트 5.3g/L을 첨가하였다. 이후, 40℃ 온도의 도금조에서 은 코팅을 실시하였다.

[실시예 2] 은 코팅 유리 분말의 제조 2

유리 분말 100g을 유리 탈지용액, 에칭 용액에서 10분간 반응시킨 후, 순수로 세척하였다. 이 분말을 염화제일주석 용액 10g/L 용액에서 20분간 침적시키고, 순수로 세척하여 80℃ 오븐에서 완전건조 시켰다. 질산은 3.7g/L을 암모니아수 167mL/L, 암모니아염(중탄산암모늄) 100g/L이 혼합된 용액에 첨가하고, 하이드라진 하이드래이트 5.3g/L를 첨가하였다. 이후, 40℃ 온도의 도금조에서 은 코팅을 실시하였다.

[실시예 3] 은 코팅 분말의 제조 3

유리 분말 100g을 유리 탈지용액, 에칭 용액에서 10분간 반응시킨 후, 순수로 세척하였다. 이 분말을 염화제일주석 용액 10g/L 용액에서 20분간 침적시키고, 순수로 세척하여 80℃ 오븐에서 완전건조 시켰다. 질산은 8.4g/L을 암모니아수 67mL/L, 암모니아염(중탄산암모늄) 100g/L이 혼합된 용액에 첨가하고, 하이드라진 하이드래이트 5.3g/L을 첨가하였다. 이후, 40℃ 온도의 도금조에서 은 코팅을 실시하였다.

[실시예 4] 은 코팅 분말의 제조 4

유리 분말 100g을 유리 탈지용액, 에칭 용액에서 10분간 반응시킨 후, 순수로 세척하였다. 이 분말을 염화제일주석 용액 10g/L 용액에서 20분간 침적시키고, 순수로 세척하여 80℃ 오븐에서 완전건조 시켰다. 질산은 8.4g/L을 암모니아수 167mL/L, 암모니아염(중탄산암모늄) 53g/L이 혼합된 용액에 첨가하고, 하이드라진 하이드래이트 5.3g/L를 첨가하였다. 이후, 40℃ 온도의 도금조에서 은 코팅을 실시하였다.

[비교예]

유리 분말 100g을 탈지 용액 및 에칭 용액에서 10분간 반응시킨 후, 순수로 세척하였다. 이 분말을 염화제일주석용액 10g/L 용액에서 20분간 침적시키고, 순수로 세척하여 80℃ 오븐에서 완전건조 시켰다. 질산은 8.4g/L, AMP를 은이 침전후 재용해될때까지 첨가하였다. 유리 분말은 프럭토즈 4.8g을 용해시킨 용액에 넣고 잘 분산시켰다. 여기에 은액을 넣고 25분간 반응 시키고, 수세하여 건조하였다.

[시험예 1 내지 5] 은 코팅 유리 분말의 특성 시험

상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 은 코팅 유리 분말(시험예 1 내지 4) 및 비교예에서 제조한 은 코팅 유리 분말(시험예 5)의 저항값을 측정하였다. 또한, 주사전자현미경에 의해 표면 특성을 관찰하였고 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

특성	시험예 1	시험예 2	시험예 3	시험예 4	시험예 5
표면 색상	흰색	흰색	흰색	흰색	노란색
저항 (Ω·cm)	4.5	11.2	7	10	20

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라서 제조된 은 코팅 유리 분말은 분말이 표면을 비교적 잘 둘러싸고 있고(도 1 내지 도 4 참조), 색상도 흰색에 가까웠으며, 저항값이 낮았다. 특히, 실시예 1에서 제조한 은 코팅 유리 분말은 도 1에서와 같이 은이 분말의 표면을 매우 잘 둘러싸고 있고 저항값도 4.5Ω·cm로 매우 낮다.

반면, 비교예에서 제조한 은 코팅 유리 분말은 도 5에서와 같이 분말의 색상이 노란색이 진하고 반짝이는 분말이 많았다. 또한, 내부식성도 약하고, 저항값은 높았다.

즉, 본 발명에 따라 제조된 은 코팅 유리 분말이 표면 특성이 우수하고, 저항값이 낮아 전자파 차폐 효율이 우수함을 확인하였다.

이상과 같이 본 발명의 방법에 따라 표면이 은으로 코팅된 은 코팅 유리 분말은 낮은 저항값을 갖고 있어 전기 전도성이 높아 결과적으로 우수한 전자파 차폐용 물질로 사용될 수 있다. 또한, 안정한 코어물질로 인하여 내부식성을 지니고 있다. 또한, 흰색에 가까운 색상을 지니고 있고, 기존의 금속 분말에 비해 경량의 소재일 뿐만 아니라, 저렴하여 상업적으로도 우수하다.

Claims (5)

1. 전자파 차폐 효과를 위한 유리 분말의 은 코팅 방법에 있어서,

   유리 분말을 탈지 및 에칭하는 단계;

   상기 탈지, 에칭된 유리 분말을 센시타이징하는 단계; 및

   상기 센시타이징된 유리 분말을 은 화합물, 착제 및 안정제가 포함된 용액에 첨가한 후, 환원제를 5분 이내로 투입하고, 10~98℃에서 5~60분 동안 코팅하는 단계

   를 포함하는 유리 분말의 은 코팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유리 분말을 플라스틱 분말 또는 세라믹 분말로 대체할 수 있는 것을 특징으로 하는

   유리 분말의 은 코팅 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 착제는 암모니아수인 것을 특징으로 하는

   유리 분말의 은 코팅 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 안정제는 중탄산암모늄 및 탄산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는

   유리 분말의 은 코팅 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 환원제는 하이드라진 모노하이드래이트, 포르말린, 포도당, 당알코올 및 보로하이드라이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는

   유리 분말의 은 코팅 방법.

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