KR20180121033A - 니켈 나노 파우더의 제조 및 페이스트화 하는 방법 - Google Patents
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Abstract
니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은 (a)산화물 형태로 구성된 니켈산화물 준비단계;
(b)상기 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계;
(c)상기 니켈 나노 파우더를 건조하는 단계;
(d)상기 니켈산화물 나노 파우더를 열처리하여 순금속을 제조하는 단계;
(e)상기 열처리에 의해 산출된 순금속 니켈 나노 파우더를 해쇄하는 단계와 상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행되는 단계;및
(f)상기 해쇄와 코팅단계가 동시에 이루어진 순금속 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 단계를 포함한다.
이를 위해 본 발명은 (a)산화물 형태로 구성된 니켈산화물 준비단계;
(b)상기 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계;
(c)상기 니켈 나노 파우더를 건조하는 단계;
(d)상기 니켈산화물 나노 파우더를 열처리하여 순금속을 제조하는 단계;
(e)상기 열처리에 의해 산출된 순금속 니켈 나노 파우더를 해쇄하는 단계와 상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행되는 단계;및
(f)상기 해쇄와 코팅단계가 동시에 이루어진 순금속 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, MLCC(Multi Layer Ceramic Capacitor, 적층 세라믹 콘덴서)에 사용되는 니켈을 나노 파우더화한 후 해쇄하고, 페이스트화 하는 MLCC용 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법에 관한 것이다.
전자소재용 니켈 분말은 MLCC의 전극 소재 등에 주로 사용된다.
일반적인 MLCC의 단면을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
MLCC는 유전체와 전극이 교대로 적층되고, 양 단부에는 구리 등의 재질의 터미널 전극이 형성된다. 전극의 한쪽 단부는 터미널 전극에 연결되고, 다른쪽 단부는 터미널 전극에 연결되지 않도록 형성된다.
유전체는 6㎛ 정도의 두께로 형성되고, 전극은 1㎛ 이하의 두께로 형성된다.
이때, 전극소재로 주로 니켈 분말이 사용되고 있다.
종래에는 이러한 MLCC의 전극을 형성하기 위한 니켈 분말을 액상환원법에 의해 니켈염의 수용액으로부터 제조되고 있다.
그러나, 액상환원법으로 제조된 니켈 분말은 응집이 심하고 형상 및 크기 제어가 어려워서 MLCC 전극과 같은 전자 소재용으로 적용하기 어려운 문제점이 있다.
한편, MLCC의 전극을 형성하기 위한 니켈 분말의 경우 외국에서 많은 비율로 수입되고 있어 국산화가 시급히 요청되고 있는 상황이며, 산화물 형태로 니켈산화물을 준비한 뒤 해쇄하는 과정까지 정확한 제조공정이 개발되어 있지 않아 니켈 산화물 나노 파우더를 제조하는데 있어 어려움이 있어 왔다.
또한, 니켈 산화 나노 파우더를 페이스트화 하여 보관, 운반상의 용이점을 제공할 수 있는 구체적이고도 정확한 방법이 개시되어 있지 않았다.
본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점인 외국에서 많은 비율로 수입되고 있어 국산화가 시급히 요청되고 있는 MLCC용 니켈 나노 파우더의 제조 방법 및 산화물 형태로 니켈산화물을 준비한 뒤 해쇄한 후 페이스트화 하는 과정까지 정확한 제조공정을 제공함에 그 목적이 있다.
니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법에 있어서,
(a)산화물 형태로 구성된 니켈산화물 준비단계;
(b)상기 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계;
(c)상기 니켈 나노 파우더를 건조하는 단계;
(d)상기 니켈산화물 나노 파우더를 수소 분위기에서 열처리하여 순금속을 제조하는 단계;
(e)상기 열처리에 의해 산출된 순금속 니켈 나노 파우더를 해쇄하는 단계와 상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행되는 단계;및
(f)상기 해쇄와 코팅단계가 동시에 이루어진 순금속 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 방법으로 이루어진 본 발명인 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법에 의한다면 니켈 분말의 분산성과 수득률을 향상시킬 수 있음은 물론이고, 제조된 니켈 분말을 MLCC 등의 전극 소재로의 활용하기에도 적합하고, 보관 운반상의 용이점을 제공하기 위해 페이스트화 하는 과정까지 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명인 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법의 전체 순서도,
도 2는 수소 분위기에서 니켈산화물 나노 파우더를 열처리하는 단계를 나타내는 도면,
도 3은수소 환원 공정에서 온도가 상승하는 동안 산소의 수증화에 의한 NiO의 중량이 감소하는 정도를 나타내는 Thermogravimetry (열 중량 분석) 그래프,
도 4는 해쇄 단계를 거치지 않은 나노 니켈 SEM 분석 그래프,
도 5는 해쇄 단계를 거친 나노 니켈 SEM 분석 그래프,
도 6은 본 발명에 의해 구현되는 나노 니켈 TEM 분석 그래프,
도 7은 본 발명의 의해 구현된 페이스트화된 사진이다.
도 2는 수소 분위기에서 니켈산화물 나노 파우더를 열처리하는 단계를 나타내는 도면,
도 3은수소 환원 공정에서 온도가 상승하는 동안 산소의 수증화에 의한 NiO의 중량이 감소하는 정도를 나타내는 Thermogravimetry (열 중량 분석) 그래프,
도 4는 해쇄 단계를 거치지 않은 나노 니켈 SEM 분석 그래프,
도 5는 해쇄 단계를 거친 나노 니켈 SEM 분석 그래프,
도 6은 본 발명에 의해 구현되는 나노 니켈 TEM 분석 그래프,
도 7은 본 발명의 의해 구현된 페이스트화된 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명인 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법의 전체 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 (a)산화물 형태로 구성된 니켈산화물 준비단계, (b)상기 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계, (c)상기 니켈 나노 파우더를 건조하는 단계, (d)상기 니켈산화물 나노 파우더를 수소분위기에서 열처리하여 순금속을 제조하는 단계, (e)상기 열처리에 의해 산출된 순금속 니켈 나노 파우더를 해쇄하는 단계와 상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행되는 단계 및 (f)상기 해쇄와 코팅단계가 동시에 이루어진 순금속 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 단계를 포함한다.
주지하다시피, 니켈은 탄성모듈과 전기저항성을 높이며 Ni 함량이 증가함에 따라 용해 온도구간은 고온으로 이동한다.
이 니켈을 분쇄하여 나노화하는 종래 기술을 살펴보면, 종래에는 니켈 등의 금속을 플라즈마로 분쇄하여 파우더 형태로 만들었으나, 이는 고비용이 들 뿐 아니라 분쇄된 파우더가 서로 금속 간 재결합을 하여 나노 크기의 파우더로 만드는 것이 어려웠다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 자체를 분쇄하는 것이 아니라, 금속을 산화물 형태로 만들어서 금속산화물을 분쇄하므로 분쇄된 산화물끼리 다시 결합되지 않아 나노 크기까지 분쇄가 가능하다.
즉, NiO 의 금속산화물은 산화물이기 때문에 다시 뭉치지 않으며, 플라즈마를 사용하지 않고 물리적인 분쇄기에 의해 분쇄하더라도 나노 크기의 파우더로 분쇄할 수 있다.
본 발명에서는 분쇄 매체를 사용하는 회전 밀(Mill)을 이용하여 상기 니켈산화물을 물리적으로 분쇄하여 나노 크기의 니켈 나노 파우더를 제조한다.
회전 밀로는 비드 밀(Bead mill)이 사용될 수 있으며, 순환식 Bead mill, 순환식 SC mill, 가경식 ATT mill, Basket mill 등의 볼(Ball) 밀이 사용될 수 있다.
여기서, 분쇄 매체는 0.3 ~ 3.0㎜ 지름의 비드(Bead)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 니켈 나노 파우더 제조단계에서는 용재로 메탄올 또는 에탄올을 사용하여 1,000 ~ 4,000 rpm으로 10 ~ 30시간 동안 분쇄하여 니켈 나노 파우더를 제조할 수 있다.
이 분쇄 매체의 크기는 본 출원인이 수차례 실험을 거듭한 결과 가장 바람직한 범위를 제안한 것으로, 분쇄 매체가 0.3㎜ 미만의 지름을 갖는 크기로 이루어지면 니켈 산화물을 물리적으로 분쇄하기가 어렵고, 3.0㎜를 초과하는 지름일 경우 나노 크기까지 니켈 산화물을 분쇄하기 어려워 니켈 나노 파우더를 제조하기 힘든 문제점이 있다.
또한, 더욱 바람직하게는 NiO : 메탄올 또는 에탄올의 혼합 비율 역시 1:5로 분쇄한다. 이 비율을 초과하거나 미치지 못하는 경우 분쇄 효율이 떨어지기 때문이다.
한편, 분쇄하는데 사용되는 비드는 SUS, Zr, 탄소강, 스틸(steel) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
위와 같이 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계가 수행되면, 니켈 나노 파우더에는 용재가 뭍어 있어 이를 건조시켜주는 과정이 필요하다.
자연적으로 건조시키는 경우에는 시간적으로 늦어지기 때문에 공정의 효율을 높이기 위해 본 발명에서는 챔버형의 건조기에서 바람직하게는 50~70 ℃ 범위 내에서 건조시켜 니켈 나노 파우더에 뭍어 있는 용재를 휘발시킨다.
상기와 같이 니켈 나노 파우더를 건조시킨 뒤에는 열처리하여 순금속을 제조하는 단계가 수행된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 건조된 니켈 나노 파우더를 수소분위기에서 환원공정에 의해 순금속(Natural metal) 니켈 나노 파우더로 제조하는 순금속 제조단계가 수행되는데 이 과정에서 동시에 외부 열공급원(전열히터 등)에 의해 열을 공급하게 된다.
이 과정은 일반적인 환원로에서 진행되는데, 수소 환원의 예는 다음과 같은 식에 의해 구현된다.
NiO + H2 → Ni + H2O
상기와 같은 수소 환원공정에 의해 환원로에 니켈산화물 나노 파우더와 수소를 넣어주고 일반 전열히터 등을 포함한 열공급원에 의해 열을 공급하게 되면 순금속(Natural metal) 니켈 나노 파우더를 제조할 수 있게 된다.
이와 같이 나노 크기의 입자를 가지는 나노 파우더를 가지고 추후 공정에 의해 MLCC의 전극 소재에 사용하는 경우 액상으로 바뀌는 온도를 낮출 수 있어(에너지 밴드갭이 낮아져서) 실제 80% 온도 범주에서 에너지를 줄일 수 있는 이점이 있다.
이 수소 환원공정에서는 수소를 넣어주면서 열을 가해주는데, 바람직하게는 수소를 넣어주는 유량 2.5 ~ 7.0ℓ/min, 공정시간 0.5 ~ 5.0 hr 범위이다. 이때 환원로의 온도는 열공급원의 온도를 조절하여 온도 250 ~ 400℃ 사이에서 수행함이 바람직하다.
도 3은 수소 환원 공정에서 온도가 상승하는 동안 산소의 수증화에 의한 NiO의 중량이 감소하는 정도를 나타내는 Thermogravimetry (열 중량 분석) 그래프이다.
도시된 바와 같이, 온도가 점차 올라가는 동안 NiO 의 중량은 일정하다가 200℃ 부근에서 중량이 감소하게 되고, 250 ~ 400℃ 범위 내에서는 더이상 NiO 의 중량이 감소하지 않음을 확인할 수 있다.
즉 이 온도 범위 내에서 수소 환원 과정에 의한 최적의 순수 니켈 금속을 산출할 수 있으며, 본 발명 역시 이 온도 범위 내에서 수소 환원 과정을 수행하는 것에 그 특징이 있다.
한편, 상기와 같은 공정 중 니켈 금속까지 붙는 이른바 'neck' 현상이 발생할 수 있어 이를 방지하기 위해 이른바 해쇄과정이 수행된다.
바람직하게는 해쇄 매체는 0.3 ~ 3.0㎜ 지름의 비드를 사용하며, 1,000 ~ 4,000 rpm으로 1 ~ 5시간 동안 해쇄하는 것을 특징으로 한다.
참고로, 도 4는 해쇄 단계를 거치지 않은 나노 니켈 SEM 분석 그래프이고, 도 5는 해쇄 단계를 거친 나노 니켈 SEM 분석 그래프이며, 도 6은 본 발명에 의해 구현되는 나노 니켈 TEM 분석 그래프이다.
이때, 본 발명은 해쇄 과정 동시에 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행하는 것을 그 특징으로 한다.
즉, 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 첨가제를 통해 산화 방지막을 형성하되, 첨가제로는 TEA(Triethanolamine), Oleic acid, Armin, Acid 계열 폴리머 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 첨가량은 0.05 ~ 3.0 wt% powder rate로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
니켈 순금속은 나노 파우더 상태에서 쉽게 산화될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 나노 파우더 표면에 산화 방지막을 코팅하는 단계를 거치게 되는 것이다.
한편, 상기와 같이 나노 파우더 표면에 산화 방지막을 코팅하는 단계를 수행하더라도 여전히 공기와의 접촉에 의해 부식될 염려가 있으며, 보관 및 운반상의 용이성을 위해 본 발명은 페이스트화 하는 과정을 더 수행하게 된다.
즉, 페이스트화 하여 이른바 케이크화 하는 방법은 메탄올, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트, 왁스 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 진공상태로 교반하되, 500 ~ 1,500 rpm으로 30~90분 동안 진공 탈포 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 진공교반 및 탈포공정에 의한 페이스트화 공정을 거치게 되는데, 이에 사용되는 장비로는 'Planetary mixer', 'Basket mill', 'Homo mixer' 등이 사용될 수 있다.
용재는 상기와 같은 물질을 쓸 수 있으며, 이 용재에 의해 공기와의 접촉을 차단할 수 있으며, 보관, 운반시 페이스트화 되어 그 용이성이 제공된다.
참고로, 도 7은 본 발명의 의해 구현된 페이스트화된 사진이다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
Claims (9)
- 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법에 있어서,
(a)산화물 형태로 구성된 니켈산화물 준비단계;
(b)상기 니켈산화물을 분쇄하여 나노 크기의 니켈산화물 나노 파우더를 제조하는 니켈 나노 파우더 제조단계;
(c)상기 니켈 나노 파우더를 건조하는 단계;
(d)상기 니켈산화물 나노 파우더를 수소 분위기에서 열처리하여 순금속을 제조하는 단계;
(e)상기 열처리에 의해 산출된 순금속 니켈 나노 파우더를 해쇄하는 단계와 상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 산화 방지막을 형성하는 나노 파우더 산화방지 코팅단계를 동시에 수행되는 단계;및
(f)상기 해쇄와 코팅단계가 동시에 이루어진 순금속 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 단계를 포함하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
(b)단계는,
분쇄 매체를 사용하는 회전 밀을 이용하여 상기 니켈산화물을 나노 크기의 니켈 나노 파우더를 제조하는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 분쇄 매체는 0.3 ~ 3.0㎜ 지름의 비드를 사용하며,
용재로 메탄올 또는 에탄올을 사용하여 1,000 ~ 4,000 rpm으로 10 ~ 30시간 동안 분쇄하는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 비드는 SUS, Zr, 탄소강, 스틸(steel) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 니켈산화물 나노 파우더를 수소 분위기에서 환원공정에 의해 순금속(Natural metal) 니켈 나노 파우더로 제조함과 동시에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 수소를 넣어주는 유량 2.5 ~ 7.0ℓ/min, 온도 250 ~ 400℃, 공정시간 0.5 ~ 5.0 hr인 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (e) 단계는,
해쇄 매체는 0.3 ~ 3.0㎜ 지름의 비드를 사용하며, 1,000 ~ 4,000 rpm으로 1 ~ 5시간 동안 해쇄하는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 해쇄된 순금속 니켈 나노 파우더에 첨가제를 통해 산화 방지막을 형성하되,
상기 첨가제로는 TEA(Triethanolamine), Oleic acid, Armin, Acid 계열 폴리머 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며,
첨가량은 0.05 ~ 3.0 wt% powder rate로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (f) 단계는,
메탄올, 에탄올, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트, 왁스 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며,
진공상태로 교반하되, 500 ~ 1,500 rpm으로 30~90분 동안 진공 탈포 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 니켈 나노 파우더를 페이스트화 하는 방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040072991A (ko) * | 2003-02-12 | 2004-08-19 | 학교법인 한양학원 | 밀스케일을 이용한 Ｆｅ계 나노분말의 제조방법 |
| KR20060060331A (ko) | 2004-11-30 | 2006-06-05 | 부산대학교 산학협력단 | 폴리올법에 의해 제조된 니켈분말 및 제조방법 |
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4385457B2 (ja) * | 1999-11-19 | 2009-12-16 | 堺化学工業株式会社 | 微細球状金属ニッケル微粉末の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040072991A (ko) * | 2003-02-12 | 2004-08-19 | 학교법인 한양학원 | 밀스케일을 이용한 Ｆｅ계 나노분말의 제조방법 |
| KR20060060331A (ko) | 2004-11-30 | 2006-06-05 | 부산대학교 산학협력단 | 폴리올법에 의해 제조된 니켈분말 및 제조방법 |
| JP2012182111A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 導電性金属ペースト組成物及びその製造方法 |
| JP2014162967A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd | ニッケル微粒子、その使用方法及びニッケル微粒子の製造方法 |
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