KR20080083329A - 비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체와 복합체의생산 방법 및 이용 - Google Patents

비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체와 복합체의생산 방법 및 이용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체, 이 복합체의 생산 방법 및 이 복합체의 용제로서의, 특히 알루미늄의 소프트 땜납으로의 이용을 제공한다.

Description

비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체와 복합체의 생산 방법 및 이용 {AMORPHOUS CAESIUM ALUMINIUM FLUORIDE COMPLEX, ITS PRODUCTION AND USE}
본 발명은 비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체, 그 제조 방법 및 용제(flux)로서 이 복합체의 이용, 특히 알루미늄의 소프트 땜납에의 이용을 제공하는 것이다.
알루미늄 물질을 납땜하기 위해 용제로서 세슘 플루오르화알루미네이트를 이용하는 것은 공지되어 있다. 낮은 녹는점 및 마그네슘 함유 알루미늄 합금을 납땜하는 능력은 많은 이용 및 개발을 개시했다. 자동차 산업에서, 예를 들면, 최근의 경향은 더욱 큰 압력에서 작동하는 더욱 작은 라디에이터(radiator)를 지향하여 왔다. 이는 라디에이터에 대한 강도 요구를 증가시켰고, 이는 알루미늄 합금의 더 높은 마그네슘 함유량을 반영하였다. 또한, 이러한 개발은 용제에 대한 더욱 큰 요구를 불러일으켜 왔다. 이러한 요구를 맞추기 위해, 특히 개별적인 이용에 대해 용제를 맞추는 것이 가능해야만 한다. 여기서 중요한 요구 사항은 넓은 범위에 걸쳐 용제의 녹는점을 조절하는 능력이고, 무엇보다도 440℃ 미만의 녹는 개시점 또 는 낮은 녹는점을 가능하게 하는 능력이다. 용제는 예를 들면 산화에 대해 내성을 가져야하고, 페이스트 및 땜납 로드(rods)로 처리될 수 있어야 한다.
종래 기술은 세슘 플루오르화알루미네이트라고 알려져 있는 세슘/알루미늄/플루오르(Cs/Al/F)의 결정질 복합체로 만들어진 용제를 제공한다. 용제에 쓰이는 이러한 결정질 물질의 단점은, 이 물질이 좁은 녹는 범위 또는 더욱 정밀한 녹는점을 가진 정해진 화합물이라는 점이다. 또한, 예를 들어 첨가제와 같은 추가적인 물질은 결정질 복합체에 결합되지(bound to) 않을 수 있고, 이와 같은 첨가제로 염기성도 또는 산성도가 조절될 수 있으며 이러한 첨가제는 땜납 특징에 긍정적인 영향을 미친다.
US-A-4689092는 세슘 플루오르화알루미네이트 복합체로 이루어진 용제를 설명하고, 이 복합체는 세슘 플루오르화물(CsF) 대 알루미늄 플루오르화물(AlF3)의 적절한 비를 갖고 440℃에서 녹기 시작한다. 이 물질은 X-ray 회절패턴(diffractogram)에서 강한 결정도(crystallinity)를 나타내고 흡습성(hygroscopic)을 띠지 않는다. 이 물질은 세슘 플루오르화물 및 알루미늄 플루오르화물로부터 열수 프로세스(hydrothermal process)에 의해 기술적으로 간단하게 만들어진다. 그러나, 440℃ 미만의 녹는점은 얻어질 수 없고; 녹는점은 440 내지 460℃의 범위에서만 확립될 수 있다. 또한, 이 용제는 마그네슘 함유량이 1%보다 큰 물질의 땜납에 대해 좋은 성질을 나타내지 못한다. 또한, 그 준비된 옥시디스어빌리티(oxidisability) 및 빠른 디그레데이션(degradation)에 의해, 이 용제는 화염 납땜에는 적절하지 않다(US-A-5171377).
US-A-4923530은 세슘 플루오르화알루미네이트의 산소 함유 서스펜션의 생산을 설명하고, 이 세슘 플루오르화알루미네이트는 뛰어난 안정성 및 414℃의 낮은 녹는점을 갖는다. 그러나, 90℃에 이르는 온도에서 플루오르화수소산이 생산에 이용된다. 이 환경 하에서 매우 유독한 플루오르화수소산의 취급은 물질 및 직업상의 안전에 대한 특별한 요구를 필요로 한다. 이 반응에서 세슘 카르보네이트(Cs2CO3)의 이용은 CO2를 생성하고, 이는 플루오르화수소산 및 플루오르화물을 함유한 에어로졸을 형성한다. 또한, 이러한 프로세스의 목적은 서스펜션을 만드는 것이다. 그러나, 이는 땜납 로드 또는 무수 페이스트(anhydrous pastes)의 생산에는 부적절하다. 건조한 파우더가 이러한 목적을 위해서 필요하다.
US-A-5171377은 세슘 플루오르화물, 알루미늄 플루오르화물, 및 결정질 알루미늄 수산화물 또는 알루미늄 산화물로부터의 용제의 생산을 설명한다. 형성된 복합체는 넓은 녹는 범위를 허용하고, 마그네슘 함유 알루미늄 합금을 납땜하기에 적절하다. 그러나, 440℃ 미만에서 녹는 개시점은 얻을 수가 없다. 첨가제로서 알루미늄 수산화물 또는 알루미늄 산화물의 이용은, 용제에서 산성도가 확립될 수 없음을 의미한다. 용제의 산성도는 용제의 산화에 반작용한다.
EP-A-0785045는 CsF 대 AlF3의 변하는 비율을 가진 세슘 플루오르화알루미네이트 반응 생성물로 이루어진 용제의 생산을 설명한다. CsF 대 AlF3의 비율에 따라, 이 용제로 427℃ 아래에 이르는 440℃ 미만의 녹는점이 얻어질 수 있다. 그러나, 이 용제는 명확하게 정해진 녹는점을 갖고, 이는 결정질 물질임을 보여준다.
따라서, 종래 기술에서 공지된 용제는 이 도입부에서 설명된 요구에 상응하지 못한다. 특히, 종래 기술은 용제로서 비결정질 세슘 플루오르화알루미네이트를 설명하지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 건조 파우더로서 얻어질 수 있는 세슘 플루오르화알루미네이트에 기초한 용제를 제공하는 것이고, 이 경우 440℃ 미만의 녹는 개서점이 확립될 수 있으며, 녹는 범위의 위치 및 폭은 변할 수 있고, 그 산성도 또는 염기성도는 첨가제를 이용하여 조절될 수 있다. 녹는 개시점은 여기서 녹는 범위의 하단부로 이해된다. 녹는 범위는 물질의 용해를 완료하기 위해 맨 처음 녹는 개시점으로부터 연장하는 온도 범위로 이해된다.
놀랍게도, 이러한 문제점은 비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체에 의해 본 발명에 따라 해결되고, 이 복합체는 청구항 제1항 내지 제25항 중 어느 하나 이상의 항에 따라 만들어질 수 있다. 바람직한 실시예는 종속항에서 발견될 수 있다. 본 발명에 따르면, 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체 또는 간단하게 CsAlF 복합체가 제공되고, 이는 비교적 큰 온도 범위, 즉 넓은 녹는 범위에 걸쳐 녹는다. 본 발명에 따른 복합체가 결정질이 아닌 비결정질이기 때문에 이는 가능하다. 비결정질 고체에서, 분자 구조 성분은 결정 래티스(lattice)로 배열되는 것이 아니라 랜덤하게 배열된다. 이는 비결정질 고체가 정해진 녹는점을 갖지 못하고 다소 넓은 녹는 범위를 가짐을 의미한다.
비결정질 CsAlF 복합체의 성분 분석은 실질적으로 이하의 조성을 나타낸다(wt.%):
Cs : 45-65
Al : 5-15
F : 20-40
알루미늄 플루오르화물은 예를 들어 세슘 플루오르화물과 같은 금속 플루오르화물과 함께 복합체 염을 형성한다고 알려져 있다. 이 복합체 염은 AlF6 팔면체로부터 합성된다. 이 팔면체 그룹은 존재하는 금속 이온의 숫자 및 크기에 따라 서로 다른 충전 배열(packing arrangement)을 함께 형성한다. CsAlF4, Cs2AlF5, Cs3AlF6 화합물의 결정체는 이러한 방법으로 형성된다. 이후, 이들은 결정질 화합물의 일반적인 성질을 나타낸다.
능숙한 반응 제어를 통해, 이러한 집합 및 화합물 형성은 본 발명에 따라 방지되고 이에 의해 비결정질 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체가 형성된다.
본질적으로 공지된 진공 혼합 건조기는 이러한 목적을 위한 적절한 반응기로서 증명되었다. 이는 다수의 프로세스 단계가 연속적으로 수행되는 것을 가능하게 하고, 이 생산 프로세스의 모든 프로세스 단계는 하나의 진공 혼합 건조기에서 수행되는 것이 유리하다. 세슘 플루오르화물 용액 및 알루미늄 플루오르화물은 시작 물질로서 이용된다. 이 프로세스 단계의 수행은 본 발명을 제한하지 않은 채 예에 의해 이하에서 설명된다.
프로세스 단계 1:
물에 용해된 세슘 플루오르화물은 고체 형태의 알루미늄 플루오르화물과 결합된다. 이 생성물 성질은 첨가물의 첨가를 통해 반응 동안 제어될 수 있다. 표현된 것처럼, 알칼리성 또는 산성 화합물의 첨가는 이하에 이용될 수 있다:
1. 반응 시간을 제어한다
2. 생성물의 비결정도(amorphicity)를 조절한다
3. 생성물의 색깔이 붉은 갈색(red-brown)으로부터 밝은 흰색(bright white)으로 변한다
4. 페이스트 생산을 위한 생성물의 성질을 상술하다
5. 다양한 땜납 프로세스를 위한 적합성을 얻다.
온도는 95 내지 175℃이고, 바람직하게는 105 내지 150℃이다. 압력은 0.4 내지 2.5 절대 바(bar absolute)이고, 바람직하게는 0.9 내지 2.0 절대 바이다. 반응 시간은 15분 내지 6시간이고, 바람직하게는 30분 내지 5시간이다.
반응 물질 CsF 및 AlF3가 0.9:1 내지 3.0:1, 바람직하게는 1:1 내지 1.5:1의 몰랄비의 CsF 대 AlF3의 몰랄비로 이용된다. CsHCO3, Cs2CO3, CsOH, 묽은 플루오르화수소산 또는 이플루오르화 세슘(caesium bifluoride)과 같은 첨가물, 바람직하게는 묽은 플루오르화수소산 또는 CsOH가 이 반응을 조종하는데 이용될 수 있다. 이 물질은 개별적으로 또는 혼합물로서 이용될 수 있다. 이용되는 첨가제의 양은 이용되는 AlF3에 기초한다. 첨가제 대 AlF3의 몰랄비는 0.001:1 내지 0.2:1이고, 바람직하게는 0.008:1 내지 0.1:1이다.
프로세스 단계 2:
프로세스 단계 1의 반응 시간의 마지막을 향해, 최종 생성물의 원하는 염기성도 또는 산성도가 산성 또는 알칼리성 화합물을 첨가함에 의해 확립될 수 있다. 이전에 언급된 첨가제인, CsHCO3, Cs2CO3, CsOH, 묽은 플루오르화수소산 또는 이플루오르화 세슘과 같은 첨가물, 바람직하게는 묽은 플루오르화수소산 또는 CsOH가 마지막에 이용된다. 이용되는 첨가제의 양은 이용되는 AlF3에 기초한다. 첨가제 대 AlF3의 몰랄비는 0.0001:1 내지 0.3:1이고, 바람직하게는 0.01:1 내지 0.11:1이다. 온도 및 압력 범위는 프로세스 단계 1의 것과 대응된다.
프로세스 단계 3:
프로세스 단계 2에서의 반응의 완료시, 반응기에 존재하는 물은 강한 진공을 가함에 의해 매우 빠르게 증발되고, 이에 의해 먼저 생성물의 비결정도를 가능한 크게 유지시키고 다음으로 바람직하지 않은 2차 생성물의 형성을 막는다. 반응 서스펜션은 이 프로세스에서 고체로 변한다. 압력은 10 내지 100 밀리바, 바람직하게는 20 내지 40 절대 밀리바의 값으로 감소된다. 물이 증발되어 고체를 얻는데 걸리는 시간은 5분 내지 1시간이고, 바람직하게는 15분 내지 30분이다.
프로세스 단계 4:
고체가 형성되면, 이 생성물은 상승된 온도 및 감소된 진공에서 원하는 정도로 탈수된다. 이러한 방법으로 0.1% 미만의 잔류 수분 함유량을 이루는 것이 가능하다. 이 마지막의 온도는 80 내지 300℃이고, 바람직하게는 100 내지 180℃이다. 이 마지막의 압력은 10 내지 900 mbar이고, 바람직하게는 20 내지 100mbar이다. 이러한 방법으로, 생성물의 비결정도를 감소시키며 형성된 어떠한 결정질 수화물이 다시 파괴된다. 진공 대신에, 예를 들어 캐리어 가스가 수분을 제거하는데 이용될 수도 있다.
또한, 생산 프로세스는 진공 혼합 건조기 외에 다른 반응기에서 수행될 수도 있다. 프로세스 단계 1 및 2에 대해서, 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor), 니더(kneader) 또는 유사한 장치가 예를 들어 이용될 수 있다. 프로세스 단계 3에 대해서, 빠른 건조를 가능하게 하는 건조 장치의 모든 형태가 이용될 수 있고, 이는 예를 들어 스프레이 건조기, 벨트 건조기, 유체화된-베드 건조기(fluidised-bed drayers) 및 유사한 유닛이다. 프로세스 단계 4에 대해서, 예를 들어 80℃를 넘는 상승된 온도에서 건조가 수행될 수 있게 하는 모든 형태의 건조 장치가 이용될 수 있고, 이는 예를 들어 건조 오븐 또는 회전 건조로(kilns)이다.
본 발명에 따른 생산 프로세스는 종래 기술에 비해 분명한 장점을 제공하는데, 먼저 생산물 성질을 조절하는 가능성의 관점에서 그리고 두 번째로 작동 안전 및 플랜트 비용에 대해서 장점을 가지고, 이는 만일 프로세스가 오직 하나의 반응기에서 수행되는 경우에 바람직하고, 오직 하나의 진공 혼합 건조기에서 수행되는 경우에 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 프로세스는 비결정질 CsAlF 혼합체가 생산되는 것을 가능하게 한다. X-ray 회절기를 이용하여, 이러한 복합체는 결정질 CsAlF4 또는 Cs2AlF5xH2O의 미세량(traces)을 함유하고 있다는 것이 나타날 수 있다. 반응 물질 CsF는 이 생성물에서 탐지될 수 없고, AlF3만이 소량 탐지될 수 있다.
복합체의 녹는 범위는 반응을 제어하고 CsF 대 AlF3의 비를 변경시킴에 의해 본 발명에 따라 조절될 수 있다. 420℃ 미만의 녹는점이 확립될 수 있다. 이 생성물은 흡습성을 나타내고 공기로부터 천천히 수분을 흡수한다.
종래 기술을 넘는 장점은 본 발명에 따라 CsAlF 복합체가 다목적 방식으로 이용되는 것을 가능하게 한다는 점이다. 서로 다른 땜납 이용의 다양성 때문에, 개별적인 땜납 프로세스에 대응하는 특정의 적절한 용제를 제공하는 것이 필요하다. 본 발명으로 넓은 범위의 다양한 생성물을 만드는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 복합체의 잠재적으로 파괴적인 흡습성(potentially disruptive hygroscopicity)은 프로세싱 측량에 의해 선택적으로 오프셋될 수 있다: 예를 들면:
1. 필러 와이어(filler wire)의 생산의 경우, 용제는 땜납에 의해 환경으로부터 보호될 수 있다;
2. 용제를 압축시킴에 의해, 작은 표면 구역이 얻어질 수 있고 따라서 수분 흡수가 감소된다;
3. 수분 흡수는 유기 액체를 이용하여 억제시킬 수 있고 이에 의해 서스펜션을 생산한다.
본 발명은 이하의 내용을 상세하게 제공한다:
- 비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 프로세스는 이하의 프로세스 단계에 의해 특징지어진다:
a) 물에 용해된 세슘 플루오르화물을 고체 형태의 알루미늄 플루오르화물에 결합시키고 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물의 첨가를 통해 원하는 비결정도를 확립하는 단계,
b) 첨가제로서 산성 또는 염기성 화합물의 첨가를 통해 최종 생성물에서 원하는 염기성도 또는 산성도를 확립하는 단계,
c) 반응의 완료시 강한 진공을 가하여 반응기에 존재하는 물을 매우 빠르게 증발시키는 단계,
d) 상승된 온도 및 감소 진공에서 이 생성물을 탈수시키는 단계.
바람직한 내용은 다음과 같다:
- 프로세스 단계 a)에서 반응 시간은 15분 내지 6시간이고, 바람직하게는 30분 내지 5시간이다,
- 프로세스 단계 a) 및/또는 b)에서 첨가제의 첨가는 제품 성질을 제어한다,
- 프로세스 단계 a) 및/또는 b)에서 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물 의 첨가가 최종 생성물에서 원하는 염기성도 또는 산성도를 확립시킨다,
- 프로세스 단계 a)에서 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물의 첨가는 최종 생성물에서 비결정도를 조절한다,
- 프로세스 단계 a) 및/또는 b)에서, CsHCO3, Cs2CO3, CsOH, 묽은 플루오르화수소산 또는 이플루오르화 세슘과 같은 첨가물, 바람직하게는 묽은 플루오르화수소산 또는 CsOH을 첨가한다,
- 프로세스 단계 a) 및/또는 b)에서 첨가제 대 AlF3의 몰랄비는 0.0001:1 내지 0.3:1이고, 특히 바람직하게는 0.008:1 내지 0.11:1이다,
- 프로세스 단계 a) 및 b)에서 온도는 95 내지 175℃이고, 특히 바람직하게는 105 내지 150℃이다,
- 프로세스 단계 a) 및 b)에서 압력은 0.4 내지 2.5 절대 바이고, 특히 바람직하게는 0.9 내지 2.0 절대 바이다,
- 프로세스 단계 c)에서 반응의 완료시 강한 진공을 가하고 이에 의해 반응기에 존재하는 물을 매우 빠르게 증발시킨다,
- 프로세스 단계 c)에서 10 내지 100 절대 밀리바, 특히 바람직하게는 20 내지 40 절대 밀리바의 값으로 압력의 감소가 있다,
- 프로세스 단계 c)에서 고체로의 반응 서스펜션의 변환이 있다,
- 프로세스 단계 c)에서 물이 증발되어 고체를 얻는데 걸리는 시간은 5분 내지 1시간이고, 특히 바람직하게는 15분 내지 30분이다,
- 프로세스 단계 d)에서 상승된 온도 및 감소된 압력에 의해 생성물이 원하는 정도로(to the desired extent) 탈수된다,
- 프로세스 단계 d)에서 0.1% 미만의 잔류 수분 함유량을 얻는다,
- 프로세스 단계 d)에서 80 내지 300℃, 특히 바람직하게는 100 내지 180℃의 온도로 0.1% 미만의 잔류 수분 함유량을 얻는다,
- 프로세스 단계 d)에서 10 내지 900mbar, 특히 바람직하게는 20 내지 100mbar의 압력,
- 프로세스 단계 d)에서 수분을 제거하기 위해 진공 대신 캐리어 가스를 이용,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 이 프로세스가 단일 반응기, 바람직하게 진공 혼합 건조기에서 배타적으로 수행된다,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 프로세스 단계 a) 및 b)가 교반 탱크 반응기 및/또는 니더에서 수행된다,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 프로세스 단계 c)가 빠른 건조를 가능하게 하는 건조 장치에서 수행된다,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 프로세스 단계 c)가 스프레이 건조기, 벨트 건조기, 또는 유체화된 베드 건조기에서 수행된다,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 프로세스 단계 d)가 80℃를 넘는 온도에서 건조를 가능하게 하는 건조 장치에서 수행된다,
- 비결정질 CsAlF 복합체를 만들기 위한 프로세스로서, 프로세스 단계 d)가 건조 오븐 또는 회전 건조로에서 수행된다,
- 비결정질의 세슘 알루미늄 플루오르화물 복합체를 본 발명에 따른 프로세스 중 하나에 의해 얻을 수 있다,
- 비결정질 CsAlF 복합체가 440℃, 바람직하게는 430℃ 미만의 녹는점을 갖고, 특히 바람직하게는 420℃ 미만이 녹는점을 가짐,
- 비결정질 CsAlF 복합체가 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 50℃, 특히 바람직하게는 적어도 60℃의 녹는 범위 폭을 가짐,
- 비결정질 CsAlF 복합체가 30 내지 90℃, 바람직하게는 30 내지 80℃, 특히 바람직하게는 30 내지 70℃의 녹는 범위 폭을 가짐,
- 비결정질 CsAlF 복합체가 400 내지 500℃, 바람직하게는 410 내지 490℃, 특히 바람직하게는 415 내지 480℃의 녹는 범위를 가짐,
- 비결정질 CsAlF 복합체가 45 내지 65wt.%, 바람직하게는 50 내지 60wt.%, 특히 바람직하게는 55 내지 60wt.%의 세슘, 5 내지 15wt.%, 바람직하게는 7 내지 13 wt.%, 특히 바람직하게는 8 내지 12wt.%의 알루미늄, 그리고 20 내지 40wt.%, 바람직하게는 25 내지 35wt.%, 특히 바람직하게는 27 내지 33wt.%의 플루오르를 포함한다,
- 알루미늄의 소프트 납땜을 위한 용제로서 비결정질 CsAlF 복합체를 이용한다.
본 발명은 제한 없는 다수의 실시예에 의해 이하에서 더욱 자세하게 설명된 다:
예 1: 좁은 녹는 범위를 가진 CsAlF 복합체
프로세스 단계 a: 수성 71.4%의 세슘 플루오르화물 용액 81kg이 증기 응축기 및 진공 시스템을 구비한 진공 혼합 건조기에 놓이고 AlF3 21kg이 첨가된다. 이 혼합물은 균일한 서스펜션(suspension)이 형성될 때까지 정규 조건 하에서 교반된다. 이후 0.2%플루오르화수소산 50kg이 첨가제로서 이 서스펜션에 첨가된다. 이 혼합물은 교반되면서 정규 압력 하에서 끓는점까지 가열되고 4.5시간 동안 환류된다(refluxed).
프로세스 단계 b: 0.1% 세슘 수산화물 용액 5kg이 첨가제로서 보일링 서스펜션(boiling suspension)에 첨가된다. 물 80kg이 한 시간 이내에 이 서스펜션으로부터 증발된다. 이 증기는 응축되고 그 부피는 증발의 종료점을 결정하는데 이용된다.
프로세스 단계 c: 진공이 가해진다. 200mbar의 잔류 압력이 5분 내에 도달된다. 잔존하는 물이 매우 빠르게 증발한다. 30분 후, 펄프(pulp)는 자유 유동 파우더로 된다. 종료시 잔류 압력은 35mbar이다.
프로세스 단계 d: 이후 생산물은 최대 진공 하에서 교반되면서 건조된다. 생산물의 온도는 160℃에 이른다. 건조 프로세스는 12시간 이후 완료되고 파우더는 30℃로 냉각되며 제거된다.
얻어진 CsAlF 복합체는 6.9의 pH를 가지고, 0.8%의 잔류 수분 함유량을 가지며, 녹는 온도 간격은 다음과 같다: 개시 = 474℃, 종료 = 478℃, 도 1: DSC(시차 주사 열량계; differential scanning calorimetry).
예 2: 넓은 녹는 범위를 가진 CsAlF 복합체
프로세스 단계 a: 수성 75.9%의 세슘 플루오르화물 용액 76kg이 플레네터리 믹서(Planetary Mixer), 진공 응축기 및 진공 시스템을 가진 진공 혼합 건조기에 위치하고, AlF3 22kg이 첨가된다. 이 혼합물은 균일한 서스펜션이 형성될 때까지 정규 조건 하에서 교반된다. 이후 세슘 탄산염 0.9kg이 첨가제로서 서스펜션에 첨가된다. 이 혼합물은 교반이 일어나면서 정규 압력 하에서 끓는점으로 가열되고 한 시간 동안 환류된다.
프로세스 단계 b: 0.1% 플루오르화수소산 5kg이 첨가제로서 보일링 서스펜션에 첨가된다. 이 서스펜션은 정규 압력 하에서 끓는점까지 가열된다.
프로세스 단계 c: 진공이 가해진다. 압력은 50mbar까지 연속적으로 떨어진다. 1 시간 이후 많은 물이 증발되고 건조 파우더가 얻어진다. 종료시 잔류 압력은 20mbar이다.
프로세스 단계 d: 이후 이 생성물은 최대 진공 하에서 교반과 함께 추가적으로 건조된다. 생성물의 온도는 180℃에 이른다. 건조 프로세스는 8시간 이후 완료되고 파우더는 40℃로 냉각되며 제거된다.
얻어진 CsAlF 복합체의 pH는 6.6이고, 잔류 수분 함유량은 0.1%이며, 다중 피크를 가진 녹는 온도 간격은 419 내지 472℃이다; 도 2:DSC.

Claims (32)

  1. 비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법으로서,
    a) 물에 용해된 세슘 플루오르화물을 고체 형태의 알루미늄 플루오르화물과 결합시키고, 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물을 첨가하여 원하는 비결정도를 확립하는 단계;
    b) 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물을 첨가하여 최종 생성물에서 원하는 염기성도 또는 산성도를 확립하는 단계;
    c) 반응기에 존재하는 물을 매우 빠르게 증발시키기 위해 상기 반응의 완료시 강한 진공을 가하는 단계; 및
    d) 상승된 온도 및 감소 진공에서 상기 생성물을 탈수시키는 단계를 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및 b) 동안 온도가 95 내지 175℃, 바람직하게 105 내지 150℃인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및 b) 동안 압력이 0.4 내지 2.5 절대 바(bar absolute), 바람직하게는 0.9 내지 2.0 절대 바인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 동안, 상기 반응 시간이 15분 내지 6시간, 바람직하게는 30분 내지 5시간인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및/또는 b) 동안 상기 생성물 성질이 첨가제의 첨가에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 동안 상기 원하는 비결정도가 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물의 첨가를 통해 상기 최종 생성물에서 확립될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및/또는 b) 동안 상기 원하는 염기성도 또는 산성도가 첨가제로서 산성 또는 알칼리성 화합물의 첨가를 통해 상기 최종 생성물에서 확립될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및/또는 b) 동안 첨가제로서 CsHCO3, Cs2CO3, CsOH, 묽은 플루오르화수소산 또는 이플루오르화 세슘과 같은 첨가물, 바람직하게는 묽은 플루오르화수소산 또는 CsOH가 이용되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    첨가제 대 AlF3의 몰랄비가 0.0001:1 내지 0.3:1, 바람직하게는 0.008:1 내지 0.11:1인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c) 동안 상기 반응의 완료시 상기 반응기에 존재하는 물이 강한 진공의 인가에 의해 매우 빠르게 증발되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c) 동안 상기 압력이 10 내지 100mbar, 바람직하게는 20 내지 40 절대 mbar의 값으로 감소되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c) 동안 반응 서스펜션(reaction suspension)이 고체로 변화되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c) 동안 물이 증발되어 고체를 얻는데 걸리는 시간이 5분 내지 1시간, 바람직하게는 15분 내지 30분인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d) 동안 상기 생성물이 상승된 온도 및 감소된 압력에서 원하는 정도로 탈수되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d) 동안 0.1% 미만의 잔류 수분 함유량이 얻어지는 것을 특징 으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d) 동안 상기 온도가 80 내지 300℃, 바람직하게는 100 내지 180℃인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d) 동안 상기 압력이 10 내지 900mbar, 바람직하게는 20 내지 100mbar인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d) 동안 진공 대신 캐리어 가스가 수분을 제어하는데 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스가 단일 반응기에서만, 바람직하게는 진공 혼합 건조기에서만 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 a) 및/또는 b)가 교반된 탱크 반응기 및/또는 니더(kneader)에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c)가 빠른 건조를 가능하게 하는 건조 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 c)가 스프레이 건조기, 벨트 건조기 또는 유체화된-베드(fluidised-bed) 건조기에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d)가 80℃ 초과의 온도에서 건조를 가능하게 하는 건조 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로세스 단계 d)가 건조 오븐 또는 회전 건조로(kiln)에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체의 생산을 위한 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따라 얻을 수 있는 비결정질 CsAlF 복합체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복합체의 녹는 개시점(melting onset)이 440℃미만, 바람직하게는 430℃ 미만, 특히 바람직하게는 420℃ 미만인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 복합체의 녹는 범위의 폭이 30℃ 이상, 바람직하게는 50℃ 이상, 특히 바람직하게는 60℃ 이상인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합체의 녹는 범위의 폭이 30 내지 90℃, 바람직하게는 30 내지 80℃, 특히 바람직하게는 30 내지 70℃인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합체의 녹는 범위가 400 내지 500℃, 바람직하게는 410 내지 490℃, 특히 바람직하게는 415 내지 480℃인 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합체가 45 내지 65wt.%, 바람직하게는 50 내지 60wt.%, 특히 바람직하게는 55 내지 60wt.%의 세슘, 5 내지 15wt.%, 바람직하게는 7 내지 13wt.%, 특히 바람직하게는 8 내지 12wt.%의 알루미늄, 그리고 20 내지 40wt.%, 바람직하게는 25 내지 35wt.%, 특히 바람직하게는 27 내지 33wt.%의 플루오르를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  31. 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합체의 산성도 또는 염기성도가 첨가제를 이용하여 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    비결정질 CsAlF 복합체.
  32. 청구항 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 또는 청구항 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 CsAlF 복합체의 용제로서의, 바람직하게는 알루미늄의 소프트 땜납으로서의 용도.
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