KR101101359B1 - 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말 - Google Patents

은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말 Download PDF

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본 발명은 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말에 관한 것으로, 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써 구리(Cu) 표면에 균일한 은(Ag)의 코팅이 이루어질 수 있도록 한 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조되도록 함에 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 (a) 폴리올 용매와 질산은(AgNO3)을 일정비율로 혼합하여 교반기를 통해 완전히 용해시켜 질산은 용액을 제조하는 과정(S100), (b) 아트리션 밀 반응기에 밀링용 볼을 넣은 다음 윤활제와 폴리올 용매를 일정비율로 첨가하여 교반하는 과정(S110), (c) 단계(b) 과정의 아트리션 밀 반응기에 구리분말과 폴리올 용매 및 환원제를 일정비율로 첨가한 다음 교반하여 1차 밀링을 하는 과정(S120), (d) 단계(c) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 일정 회전속도로 증가시켜 유지하는 가운데 환원제를 일정량 투입하여 구리분말의 1차 밀링을 유지하는 과정(S130), (e) 단계(d) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 동일하게 유지하는 가운데 단계(a) 과정(S100)에서 제조된 질산은 용액을 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 이루어지도록 2차 밀링하는 과정(S140), (f) 단계(e) 과정에서 질산은 용액의 전부 투입이 이루어지면 아트리션 밀 반응기에 윤활제를 투입하여 일정 회전속도로 유지하는 가운데 구리분말을 추가 밀링하는 과 정(S150), (g) 단계(f) 과정의 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 유지하는 가운데 실온까지 냉각시키는 과정(S160), (h) 단계(g) 과정(S160)을 통해 냉각된 반응물에 에탄올을 투입한 다음, 반응물로부터 밀링용 볼을 분리하는 과정(S170), (i) 단계(h) 과정(S170)을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 일정시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하는 과정(S180), (j) 단계(i) 과정(S180)을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올을 일정량 첨가하여 교반한 후 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정(S190) 및 (k) 단계(j) 과정(S190)을 통해 세척된 은 코팅 구리입자를 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말을 수득하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
미세 금속분말, 은 분말, 구리 분말, 전착, 코팅

Description

은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말{Copper flake powder for silver coated and manufacturing method}
본 발명은 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 잉크나 페이스트(Pastes) 및 접착제로 전자산업이나 금속의 고유한 성질을 이용한 전자파 차단제, 촉매, 항균제, 은과 팔라듐(Ag/Pd) 합성물(Composite)을 이용한 반도체 제조공정과 같은 많은 산업 분야에 중요한 재료로써 활용될 수 있는 은(Ag)이 표면에 코팅된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조기술에 관한 것이다.
일반적으로 금속 분말 중에서 균일한 크기의 잘 분산된 은(Silver) 분말은 전도성 잉크나 페이스트(Pastes) 그리고 접착제로서 여러 가지 전자 산업에 중요한 재료로서 활용될 수 있다. 또한, 금속의 고유한 성질을 이용한 전자파 차단제, 은 촉매, 은 항균제, 은과 팔라듐(Ag/Pd) 합성물(Composite)을 이용한 반도체 제조공정 등 많은 산업 분야에 은(Silver) 분말을 적용할 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 은(Silver)만으로의 사용은 은(Silver)dl 귀금속 으로서 그 소재의 원가를 낮추는데 한계가 있으므로 많은 연구자들이 원가를 줄이는 측면에서 구리(Cu) 표면에 은(Ag)을 코팅함으로써 은(Silver)의 기능을 유지하면서 원가를 낮추는 방안들이 연구되고 있다.
전술한 바와 같이 구리(Cu) 표면에 은(Ag)을 코팅함으로써 은(Silver)의 기능을 유지하면서 원가를 낮추는 방안들의 연구결과로서 종래의 기술에 따른 Ag/Cu Flake 분말 제조방법에 있어서는 크게 두 가지 방법이 이용되고 있다.
먼저, 종래의 기술에 따른 Ag/Cu Flake 분말 제조방법에 있어서 첫 번째 방법은 구형의 구리(Cu) 분말에 은(Ag)을 균일하게 코팅한 다음 은(Ag)이 코팅된 구리(Cu) 분말을 기계적 방법에 의한 밀링을 통해 플레이크(Flake)화 하는 것이다.
그러나, 전술한 바와 같은 첫 번째 방법에 의해 제조된 Ag/Cu Flake 분말은 밀링하는 동안 은(Ag)과 구리(Cu) 금속의 연성 및 물리적 성질의 차이로 인하여 구리 표면에 붙어있던 은(Ag) 입자가 떨어져 나오거나 불균일한 표면 상태를 유지하게 되는 문제가 있다.
그리고, 종래의 기술에 따른 Ag/Cu Flake 분말 제조방법에 있어서 두 번째 방법으로는 구형의 구리(Cu) 입자를 볼 밀(Ball Mill) 또는 아트리션 밀(Attrition Mill) 등의 기계적 방법에 의해 원하는 크기의 구리(Cu) Flake 분말을 제조한 다음 습식 방법에 의해 구리(Cu) Flake의 표면에 은(Ag) 입자를 코팅하는 것이다.
그러나, 전술한 바와 같은 두 번째 방법에 의해 구리(Cu) Flake의 표면에 균일하게 은(Ag) 입자를 코팅하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 이러한 방법에 의해 Ag/Cu Flake 분말을 제조하는 것은 밀링과 은(Ag) 코팅의 두 가지 공정을 진행함으 로써 공정상의 추가에 의한 재료의 원가 상승을 초래하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써 구리(Cu) 표면에 균일한 은(Ag)의 코팅이 이루어질 수 있도록 한 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써 종래 기술에 따른 공정상의 문제점을 해결할 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써 은(Silver)의 기능은 유지하면서도 원가가 저렴한 제품을 제공할 수 있도록 함에 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법은 전자재료로 사용하기 위한 은(Ag)이 표면에 코팅된 구리(Cu) 플레이크(Flake) 분말을 제조하는 방법에 있어서, (a) 폴리올 용매 100 중량부에 대하여 질산은(AgNO3) 35∼45 중량부를 혼합 하여 40∼60℃의 온도 조건하에서 교반기를 통해 완전히 용해시켜 질산은 용액을 제조하는 단계; (b) 아트리션 밀 반응기에 지름 1∼5mm의 밀링용 볼을 폴리올 용매의 중량에 비해 12∼13배의 중량으로 넣은 다음, 윤활제 1∼3 중량부와 폴리올 용매 40∼60 중량부를 혼합하여 교반하는 단계; (c) 단계(b) 과정의 아트리션 밀 반응기에 2∼5㎛ 크기의 구리분말 200∼230 중량부와 폴리올 용매 20∼30 중량부 및 환원제 2∼3 중량부를 첨가한 다음 교반하는 가운데 1차 밀링하는 단계; (d) 단계(c) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 350∼450rpm으로 증가시켜 유지하는 가운데 환원제 20∼40 중량부를 투입하여 90∼150분간 구리분말의 1차 밀링을 유지하는 단계; (e) 단계(d) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 350∼450rpm 유지하는 가운데 단계(a) 과정에서 제조된 질산은 용액을 0.3∼1.0ml/min의 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 이루어지도록 하는 2차 밀링하는 단계; (f) 단계(e) 과정에서 질산은 용액의 전부 투입이 이루어지면 아트리션 밀 반응기에 윤활제 3∼7 중량부를 투입하여 250∼350rpm의 회전속도로 유지하는 가운데 90∼150분간 구리분말을 추가 밀링하는 단계; (g) 단계(f) 과정의 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 250∼350rpm으로 유지하는 가운데 상온으로 냉각시키는 단계; (h) 단계(메시망(Mesh)을 통해 냉각된 반응물에 에탄올 500∼600 중량부를 투입한 다음, 반응물로부터 메시망(Mesh)을 통해 밀링용 볼을 분리하는 단계; (i) 단계(h) 과정을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 4∼6시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하는 단계; (j) 단계(i) 과정을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올 100∼200 중 량부를 첨가하여 5∼15분간 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 단계; 및 (k) 단계(j) 과정을 통해 세척된 은 코팅 구리입자를 70∼90℃의 온도 조건하에서 10∼15시간 동안 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말을 수득하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
본 발명의 구성에서 폴리올 용매로는 프로필렌 글리콜(Propylene glycol(PG)), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol(EG)) 및 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol(DEG)) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 구성에서 밀링용 볼은 스테인리스 스틸 볼, 지르코니아 볼 및 알루미나 볼 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합 사용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 구성에서 윤활제로는 지방산인 올레익 산(Oleic Acid), 스테아릭 산(Stearic Acid) 및 팔미트 산(Palmitic Acid) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
아울러, 본 발명의 구성에서 환원제로는 아스코르빈 산(Ascorbic Acid), 디-글루코스(D-Glucose) 및 디-말토스(D-Maltose) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 구성에는 단계(k) 과정에서 수득된 은 코팅 구리 플레이크 분말은 150∼250 메시망(Mesh)을 통해 입자가 균일한 은 코팅 구리 플레이크 분말을 걸러내는 단계가 더 부가될 수 있다.
한편, 본 발명을 구성하는 단계(a) 과정에서 질산은(AgNO3)에 함유된 은(Ag) 의 함량은 단계(c) 과정의 구리분말 중량에 대하여 8∼15 중량%의 비율이 되도록 함이 보다 양호하다.
또한, 본 발명의 구성에서 단계(b) 과정에서의 교반 조건은 90∼110rpm의 회전속도로 50∼70℃의 온도 조건하에서 5∼15분간 교반함이 보다 양호하다.
그리고, 본 발명을 구성하는 단계(c) 과정에서의 교반 조건은 140∼160rpm의 회전속도로 20∼40분 동안 교반시켜 구리분말이 용매와 충분히 혼합되도록 함이 보다 양호하다.
아울러, 본 발명의 단계(j) 과정에서 에탄올 100∼200 중량부를 첨가하여 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자와 상층액이 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정은 3∼5회 반복 실시함이 보다 양호하다.
본 발명의 다른 특징으로써의 은 코팅 구리 플레이크 분말은 앞서 기술한 바와 같은 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해서 제조되어진다.
본 발명의 기술에 따르면 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 방법을 제공함으로써 구리(Cu) 표면에 균일한 은(Ag) 코팅이 이루어질 구리 분말을 제조할 수가 있다.
또한, 본 발명의 기술에 따르면 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 방법을 제공함으로써 별도의 추가 공정을 필요로 하지 않음은 물론, 이에 따라 제조되는 은 코팅 구리 분말의 제조원가를 낮출 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 구리(Cu) 분말의 밀링과 동시에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅될 수 있는 방법을 제공함으로써 은(Silver)의 기능은 유지하면서도 원가가 저렴한 제품을 제공할 수가 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말을 제조하는 순서를 보인 모식도, 도 2a 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 FE-SEM 사진(Magnification : X10,000), 도 2b 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 FE-SEM 사진(Magnification : X2,000), 도 3 은 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 XRD 패턴으로, (a) Cu reference, (b) Ag reference, (c) 제조된 Ag/Cu 플레이크 분말, 도 4 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말에 대한 TG-DTA 그래프이다.
도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조에 따른 과정은 (a) 폴리올 용매와 질산은(AgNO3)을 일정비율로 혼합하 여 교반기를 통해 완전히 용해시켜 질산은 용액을 제조하는 과정(S100), (b) 아트리션 밀 반응기에 밀링용 볼을 넣은 다음 윤활제와 폴리올 용매를 일정비율로 첨가하여 교반하는 과정(S110), (c) 단계(b) 과정의 아트리션 밀 반응기에 구리분말과 폴리올 용매 및 환원제를 일정비율로 첨가한 다음 교반하여 1차 밀링을 하는 과정(S120), (d) 단계(c) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 일정 회전속도로 증가시켜 유지하는 가운데 환원제를 일정량 투입하여 구리분말의 1차 밀링을 유지하는 과정(S130), (e) 단계(d) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 동일하게 유지하는 가운데 단계(a) 과정(S100)에서 제조된 질산은 용액을 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 이루어지도록 2차 밀링하는 과정(S140), (f) 단계(e) 과정에서 질산은 용액의 전부 투입이 이루어지면 아트리션 밀 반응기에 윤활제를 투입하여 일정 회전속도로 유지하는 가운데 구리분말을 추가 밀링하는 과정(S150), (g) 단계(f) 과정의 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 유지하는 가운데 실온까지 냉각시키는 과정(S160), (h) 단계(g) 과정(S160)을 통해 냉각된 반응물에 에탄올을 투입한 다음, 반응물로부터 밀링용 볼을 분리하는 과정(S170), (i) 단계(h) 과정(S170)을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 일정시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하는 과정(S180), (j) 단계(i) 과정(S180)을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올을 일정량 첨가하여 교반한 후 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정(S190) 및 (k) 단계(j) 과정(S190)을 통해 세척된 은 코팅 구리입자를 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말 을 수득하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
다시 말해서, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 기술은 아트리션 밀 반응기에 투입되는 구리입자의 밀링과 은(Ag) 코팅 동시에 이루어질 수 있도록 하여 구리입자 표면에 은(Ag)의 코팅이 균일하게 이루어질 수 있도록 함으로써 우수한 품질의 은 코팅 구리 플레이크 분말을 제조할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 기술에서와 같이 구리입자를 밀링용 볼을 통해 구리입자를 밀링하는 가운데 구리입자의 표면에 은(Ag)의 코팅이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써 구리입자 표면에 붙는 은(Ag)이 떨어져 나오지 않게 되어 균일한 은 코팅 구리 플레이크 분말을 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 기술에서와 같이 구리입자를 밀링용 볼을 통해 구리입자를 밀링하는 가운데 구리입자의 표면에 은(Ag)의 코팅이 동시에 이루어질 수 있도록 하는 제조기술을 제공함으로써 종래에서와 같이 구리입자에 은(Ag)을 코팅시킨 다음 밀링을 통한 기계적 방법에 의해 밀링을 하는 기술에 비해 공정이 줄어들어 앞서 기술한 바와 같이 우수한 제품의 제조는 물론, 은(Ag)의 기능성은 유지하면서도 제품원가를 낮출 수 있게 된다.
본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조기술에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 단계(a) 과정의 질산은 용액 제조과정에서는 도 1 에 도시된 바와 같이 폴리올(Polyol) 용매와 질산은(AgNO3)을 일정비율로 혼합하여 교반기를 통해 교반시키는 가운데 질산은(AgNO3)을 폴리올 용매에 완전히 용해 시켜 구리 코팅을 위한 질산은 용액을 제조하게 된다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(a) 과정의 질산은 용액 제조과정에서 폴리올 용매와 질산은(AgNO3)의 혼합비율은 폴리올 용매 100 중량부에 대하여 질산은(AgNO3) 35∼45 중량부의 조성비로 혼합되어진다. 이때, 교반기를 통해 일정비율로 혼합된 폴리올 용매와 질산은(AgNO3)의 교반시 40∼60℃의 온도 조건하에서 교반을 한다.
전술한 바와 같이 폴리올 용매 100 중량부에 대하여 질산은(AgNO3) 35∼45 중량부의 조성비로 혼합하여 40∼60℃의 온도 조건하에서 교반기를 통해 교반함으로써 폴리올 용매에 질산은(AgNO3)의 용해가 보다 빠르게 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 단계(a) 과정의 질산은 용액 제조과정에서 질산은(AgNO3)에 함유된 은(Ag)의 함량은 단계(c) 과정의 구리분말의 중량에 대하여 8∼15 중량%의 비율이 되도록 한다. 즉, 구리분말의 중량에 대하여 은(Ag)의 양이 8∼15 중량%의 비율이 되도록 질산은(AgNO3)을 혼합한다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(a) 과정의 질산은 용액 제조과정에서 폴리올 용매는 밀링시 슬러리의 점도를 조절하는데 사용되는 것으로, 이러한 폴리올 용매의 투입량이 많아 반응물의 점도가 묽어지면 밀링시 투입된 구리분말이 깨지는 문제가 발생될 수 있고, 투입량이 적어 반응물의 점도가 너무 빡빡해지면 밀링이 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 단계(a) 과정의 질산은 용액 제조과정에서 폴리올 용매로는 프로필렌 글리콜(Propylene glycol(PG)), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol(EG)) 및 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol(DEG)) 중 어느 하나를 사용하고, 교반기로는 마그네틱 교반기(Magnetic stirrer)를 사용한다.
본 발명을 구성하는 단계(b) 과정(S110)에서는 아트리션 밀 반응기에 밀링용 볼을 넣은 다음 윤활제와 플로올 용매를 일정비율로 혼합하여 교반하는 과정으로, 이러한 단계(b)의 과정(S110)은 도 1 에 도시된 바와 같이 아트리션 밀 반응기에 지름 1∼5mm의 밀링용 볼을 폴리올 용매의 중량에 비해 12∼13배의 중량으로 넣은 다음, 윤활제 1∼3 중량부와 폴리올 용매 40∼60 중량부를 투입하여 교반한다. 이때, 윤활제와 폴리올 용매의 중량비는 단계(a) 과정(S100)의 폴리올 용매 100 중량부에 대한 비율이다.
전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)에서와 같이 아트리션 밀 반응기에 지름 1∼5mm의 밀링용 볼을 폴리올 용매의 중량에 비해 12∼13배의 중량으로 넣은 다음, 윤활제 1∼3 중량부와 폴리올 용매 40∼60 중량부를 투입하여 교반함으로써 윤활제에 의한 밀링용 볼의 원활한 밀링이 이루어진다. 이때, 폴리올 용매는 아트리션 반응기 내부의 슬러리 점도를 조절하기 위해 투입되어진다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)에서 아트리션 밀 반응기의 교반 조건은 90∼110rpm의 비교적 저속의 회전속도로 5∼15분간 교반하는 가운데 아트리션 밀 반응기 내부의 온도 조건을 50∼70℃로 유지한다. 즉, 단계(b) 과정(S110)에서 아트리션 밀 반응기의 교반은 90∼110rpm의 회전속도로 50∼70℃의 온도 조건 하에서 5∼15분간 교반한다.
전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)에서 밀링용 볼은 구리분말의 밀링을 위한 것으로, 이러한 밀링용 볼은 스테인리스 스틸 볼, 지르코니아 볼 및 알루미나 볼 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합 사용하는 할 수 있다. 그리고, 윤활제는 밀링용 볼의 밀링시 윤활이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 윤활제로는 지방산인 올레익 산(Oleic Acid), 스테아릭 산(Stearic Acid) 및 팔미트 산(Palmitic Acid) 중 어느 하나를 사용한다.
본 발명을 구성하는 단계(c) 과정(S120)은 구리분말과 폴리올 용매 및 환원제를 일정비율로 첨가한 다음 교반을 통한 1차 밀링을 하는 과정으로, 이러한 단계(c)의 과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(b) 과정(S110)의 아트리션 밀 반응기 내부의 슬러리에 구리분말 200∼230 중량부와 폴리올 용매 20∼30 중량부 및 환원제 2∼3 중량부를 첨가한 다음 교반을 통해 구리분말을 밀링한다. 이때, 구리분말과 폴리올 용매 및 환원제의 중량비는 단계(a) 과정(S100)의 폴리올 용매 100 중량부에 대한 비율이다.
다시 말해서, 단계(b) 과정(S110)의 밀링용 볼과 윤활제 및 폴리올 용매가 투입된 아트리션 밀 반응기의 내부의 슬러리에 구리분말과 폴리올 용매 및 환원제를 투입하여 아트리션 밀 반응기를 회전시킴으로써 윤활제, 폴리올 용매, 구리분말 및 환원제의 혼합 교반이 이루어지면서 구리분말의 1차 밀링이 이루어진다.
한편, 단계(c) 과정(S120)에서 교반 조건은 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 단계(b) 과정(S110)에서 보다는 약간 향상시킨 140∼160rpm의 회전속도로 20∼ 40분 동안 교반시켜 구리분말이 아트리션 반응기 내부의 슬러리와 충분히 혼합되도록 한다.
전술한 바와 같은 단계(c) 과정(S120)에서 구리분말의 입자 크기는 2∼5㎛ 크기로 이루어진다. 그리고, 단계(c) 과정(S120)에서 투입되는 환원제는 구리분말의 산화를 방지하기 위해 투입하는 것으로, 이러한 환원제로는 아스코르빈 산(Ascorbic Acid), 디-글루코스(D-Glucose) 및 디-말토스(D-Maltose) 중 어느 하나를 사용한다.
본 발명을 구성하는 단계(d) 과정(S130)은 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 고속으로 회전시키는 가운데 환원제를 일정량 투입하여 구리분말의 1차 밀링을 유지하는 과정으로, 이러한 단계(d) 과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(c) 과정(S120) 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 350∼450rpm으로 증가시키는 가운데 환원제 20∼40 중량부의 비율로 투입하여 90∼150분간 구리분말의 1차 밀링을 유지하게 된다. 이때, 환원제의 중량비는 단계(a) 과정(S100)의 폴리올 용매 100 중량부에 대한 비율이다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(d) 과정(S130)에서 투입되는 환원제는 단계(e) 과정(S140)에서 투입되는 질산은 용액과의 반응을 통해 질산은의 은입자화가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 이러한 환원제 역시 앞서 단계(c) 과정(S120)에서 투입되는 환원제와 마찬가지로 아스코르빈 산(Ascorbic Acid), 디-글루코스(D-Glucose) 및 디-말토스(D-Maltose) 중 어느 하나를 사용한다.
전술한 바와 같은 단계(d) 과정(S130)의 1차 밀링을 유지하는 과정은 아트리 션 밀 반응기의 고속회전에 따른 밀링용 볼에 의해 구리입자의 밀링이 유지됨으로써 구리입자 표면은 은(Ag) 코팅이 이루어지기에 양호한 상태로 변화되어진다. 따라서, 아트리션 밀 반응기의 내부에 투입된 구리입자는 1차 밀링과정을 통해 그 표면을 은(Ag) 코팅이 이루어지기에 양호한 상태로 변화시키는 과정이 선행되어야 함을 알 수 있다.
본 발명을 구성하는 단계(e) 과정(S140)은 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 동일하게 유지하는 가운데 단계(a) 과정(S100)에서 제조된 질산은 용액을 첨가하여 아트리션 밀 반응기의 회전에 따라 구리입자의 밀링이 이루어지는 가운데 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 이루어지도록 하는 2차 밀링과정이다.
다시 말해서, 단계(e) 과정(140)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(d) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 단계(d) 과정(S130)에서와 같이 350∼450rpm 유지하는 가운데 단계(a) 과정(S100)에서 제조된 질산은 용액을 0.3∼1.0ml/min의 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링이 이루어지는 가운데 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 동시에 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이 단계(e) 과정(140)에서 아트리션 밀 반응기 내부의 슬러리에 질산은 용액이 투입되면 질산은 용액은 단계(d) 과정(S130)에서 투입된 환원제와의 반응을 통해 질산은이 은입자화되어 구리입자의 밀링이 이루어지는 가운데 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 동시에 이루어진다.
한편, 전술한 단계(e) 과정(S140)에서와 같이 질산은 용액은 0.3∼1.0ml/min의 속도로 첨가된다. 이러한 질산은 용액의 투입속도를 0.3∼1.0ml/min의 속도로 투입하는 것은 아트리션 밀 반응기 내부의 슬러리에 투입된 환원제와의 반응이 서서히 이루어지는 가운데 질산은의 은입자화가 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명을 구성하는 단계(f) 과정(S150)은 도 1 에 도시된 바와 같이 질산은 용액의 전부 투입이 이루어지면 아트리션 밀 반응기에 윤활제를 투입하여 일정 회전속도로 유지하는 가운데 구리분말을 추가 밀링하는 하는 과정이다.
전술한 바와 같은 단계(f) 과정(S150)의 추가 밀링과정에서 윤활제의 투입량은 폴리올 용매 100 중량부에 대하여 윤활제 3∼7 중량부의 비율로 투입한다. 이처럼 윤활제를 투입함으로써 추가 밀링하는 과정에서 구리입자의 원활한 밀링이 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 윤활제의 중량비는 단계(a) 과정(S100)의 폴리올 용매 100 중량부에 대한 비율이다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(f) 과정(S150)에서와 같이 단계(e) 과정에서 질산은 용액의 전부 투입된 아트리션 밀 반응기에 윤활제 3∼7 중량부를 투입한 후에는 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 단계(e) 과정(S140)에서 보다 저하된 250∼350rpm의 회전속도로 유지하는 가운데 90∼150분간 구리분말을 추가 밀링하여 구리입자 표면에 은(Ag)의 코팅이 균일하게 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명을 구성하는 단계(g) 과정(S160)은 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 유지하는 가운데 실온까지 냉각시키는 과정으로, 이러한 단계(g) 과정(S160)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(f) 과정(S150)의 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 단계(f) 과정(S150)의 회전속도와 동일한 250∼350rpm 으로 유지하는 가운데 실온(상온)까지 냉각시킨다.
전술한 단계(g) 과정(S160)에서와 같이 아트리션 밀 반응기 내부의 반응물을 냉각시키는 과정에서도 아트리션 밀 반응기를 회전시켜 구리입자를 밀링시키는 것은 냉각시키는 과정에서도 구리입자의 밀링이 연속적으로 이루어져 구리입자 표면에 은(Ag)의 코팅이 균일하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, 은(Ag)의 코팅력이 강화되어 구리입자 표면으로부터 은(Ag)이 탈락하지 않도록 하기 위함이다.
본 발명을 구성하는 단계(h) 과정(S170)은 단계(g) 과정(S160)을 거친 반응물로부터 밀링용 볼을 분리하는 과정으로, 이러한 단계(h) 과정(S170)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(g) 과정(S160)을 통해 냉각된 반응물에 에탄올을 투입한 다음, 반응물을 메시망(Mesh)을 통과시키는 과정에서 밀링용 볼이 분리되도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 단계(h) 과정(S170)에서와 같이 단계(g) 과정(S160)을 거친 반응물에 일정량의 에탄올을 투입함으로써 아트리션 밀 반응기 내부의 반응물이 에탄올에 의해 묽어져 아트리션 밀 반응기 내부로부터 외부로 쏟아내는데 매우 용이하게 됨은 물론, 밀링용 볼의 분리를 용이하게 한다.
전술한 바와 같은 단계(h) 과정(S170)에서 단계(g) 과정(S160)을 거친 반응물에 투입되는 에탄올은 단계(a) 과정의 프로필렌 글리콜 100 중량부에 대하여 에탄올 500∼600 중량부가 투입된다.
본 발명을 구성하는 단계(i) 과정(S180)은 단계(h) 과정(S170)을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 일정시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하는 과정으로, 이러한 단계(i) 과정은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(h) 과정(S170)을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 4∼6시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하게 된다.
전술한 바와 같이 단계(h) 과정(S170)을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 4∼6시간 정치를 하게 되면 표면에 은(Ag)이 코팅된 구리입자는 반응물의 하부로 침전되어 용액과는 분리되어지게 된다. 이때, 은 코팅 구리입자의 침전이 이루어진 상태에서 상층의 용액을 제거하게 되면 은 코팅 구리입자가 들어 있는 일부 용액만 남게 된다.
본 발명을 구성하는 단계(j) 과정(S190)은 단계(i) 과정(S180)을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올을 일정량 첨가하여 교반한 후 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정으로, 이러한 단계(j) 과정(S190)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(i) 과정(S180)을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올 100∼200 중량부를 첨가하여 5∼15분간 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척한다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(j) 과정(S190)은 에탄올 100∼200 중량부를 첨가하여 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자와 상층액이 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정을 3∼5회 반복 실시하여 고품질의 은 코팅 구리입자를 제조할 수 있도록 함은 물론, 은 코팅 구리입자의 수거율을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명을 구성하는 단계(k)의 과정(200)은 단계(j) 과정(S190)을 통해 세척 된 은 코팅 구리입자를 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말을 수득하는 과정(S200)으로, 이러한 단계(k) 과정(S200)은 단계(j) 과정(S190)을 통해 세척된 은 코팅 구리입자를 70∼90℃의 온도 조건하에서 10∼15시간 동안 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말을 수득하게 된다.
한편, 본 발명에서는 전술한 단계(k) 과정(200)을 통해 건조되어 수득된 은 코팅 구리 플레이크 분말을 150∼250 메시망(Mesh)을 통해 걸러 균일한 은 코팅 구리 플레이크 분말을 걸러낼 수 있는 과정(S210)이 더 부가될 수 있다.
[실시 예 1]
500ml의 비이커에 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol(PG))을 200g을 넣고, 구리 분말에 대하여 은(Ag)의 양이 10wt%가 되도록 질산은 78.7g을 첨가하여 마그네틱 교반기를 이용하여 50℃에서 완전히 용해하여 구리 코팅을 위한 질산은 용액을 제조하였다.
한편, 용량 1.2L의 아트리션 밀 반응기에 2mm 크기의 스테인리스 스틸 볼 2.5kg을 넣고, 3.7g의 윤활제로 올레익 산(Oleic Acid)과 100g의 프로필렌 글리콜(PG)을 첨가한 다음, 100rpm의 회전 속도로 60℃에서 10분간 교반하였다.
여기에, 450g의 구리분말(Cu powder)과 50g의 프로필렌 글리콜(PG)을 5분 동안 첨가하고, 환원제로 5g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 넣은 다음, 150rpm의 회전 속도로 30분 동안 교반하여 구리 분말이 용매와 충분히 혼합되도록 1차 밀링 하였다.
이후, 회전 속도를 400rpm으로 증가하고 60g의 환원제로 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 추가 투입한 후, 이 회전속도에서 2시간 동안 구리 입자의 1차 밀링을 유지하였다.
한편, 회전속도를 400rpm으로 유지하면서 이미 제조된 질산은 용액을 0.6ml/min의 첨가 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링이 이루어지는 가운데 구리입자의 표면에 은(Ag)의 코팅을 동시에 하는 2차 밀링을 진행하였다.
그리고, 질산은 용액이 완전히 첨가되면 10g의 윤활제로써 올레익 산(Oleic Acid)를 추가 투입한 후, 회전 속도를 300rpm으로 변화한 다음, 이 회전 속도에서 2시간 동안 추가 밀링한 후, 실온까지 300rpm으로 교반하면서 냉각하였다.
다음으로, 에탄올 1000ml를 이용하여 제조된 반응물과 스테인리스 스틸 볼(Stainless steel ball)을 메시망(Mesh)을 통해 분리하고, 제조된 반응물이 들어있는 용액은 5시간 상온에서 방치하여 분말과 용액을 분리하였다.
이후, 분말이 들어있는 용액에서 상층액을 제거하고, 에탄올 300ml을 첨가하여 10분 교반 후, 5시간 정치하여 분말과 상층액이 분리되면 상층액을 제거하였다. 이 과정을 3회 반복하여 분말을 세척한 다음, 80℃의 건조기(Drying Oven)에서 12시간 건조한 후, 200 메시망(Mesh)을 통해 체 거름하였다.
전술한 바와 같이 제조된 분말은 FE-SEM과 분말 XRD, Tapped Density, 그리고 TG-DTA 분석을 행하여 분말의 특성을 평가하였다. 측정된 탭 밀도는 3.3g/cm3이었다. 도 1 은 은이 코팅된 Cu분말을 제조하는 모식도를 나타낸다. 제조된 Ag Coated Cu 분말에 대한 FE-SEM 사진을 도 2 에 나타내었다. 도 3 은 제조된 Ag Coated Cu 분말에 대한 분말 XRD pattern이고, 도 4 에 제조된 분말의 TG-DTA 분석 결과를 나타내었다.
[실시 예 2]
먼저, 500ml의 비이커에 디에틸렌 글리콜(Diethylene Glycol(DEG))을 200g을 넣고, 구리 분말에 대하여 은(Ag)의 양이 10wt%가 되도록 질산은 78.7g을 첨가하여 마그네틱 교반기를 이용하여 50℃에서 완전히 용해하여 구리 코팅을 위한 질산은 용액을 제조하였다.
한편, 용량 1.2L의 아트리션 밀 반응기에 2mm 크기의 스테인리스 스틸 볼 2.5kg을 넣고, 3.7g의 올레익 산(Oleic Acid)과 100g의 디에틸렌 글리콜(DEG)을 첨가한 다음, 100rpm의 회전 속도로 60℃에서 10분간 교반하였다.
여기에, 450g의 구리분말(Cu powder)과 50g의 디에틸렌 글리콜(DEG)을 5분 동안 첨가하고, 환원제로 5g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 넣은 다음, 150rpm의 회전 속도로 30분 동안 교반하여 구리 분말이 용매와 충분히 혼합되도록 1차 밀링을 하였다. 이후, 회전 속도를 400rpm으로 증가하고, 이 회전속도에서 2시간 동안 구리입자의 1차 밀링을 유지하였다.
한편, 회전속도를 400rpm으로 유지하면서 60g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 추가 투입한 후, 이미 제조된 질산은 용액을 0.6ml/min의 첨가 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자의 표면에 은(Ag)의 코팅을 동시에 진행하면서 2차 밀링을 진행하였다.
그리고, 질산은 용액이 완전히 첨가되면 10g의 올레익 산(Oleic Acid)을 추가 투입한 상태에서 회전 속도를 300rpm으로 변화한 다음, 이 회전 속도에서 2시간 동안 추가 밀링하여 실온까지 300rpm으로 교반하면서 냉각하였다.
다음으로, 에탄올 1000ml를 이용하여 제조된 반응물과 스테인리스 스틸 볼(Stainless steel ball)을 분리하고, 제조된 반응물이 들어있는 용액은 5시간 상온에서 방치하여 분말과 용액을 분리하였다.
이후, 분말이 들어있는 용액에서 상층액을 제거하고, 에탄올 300ml을 첨가하여 10분 교반 후, 5시간 정치하여 분말과 상층액이 분리되면 상층액을 제거하였다. 이 과정을 3회 반복하여 분말을 세척한 다음, 80℃의 건조기(Drying Oven)에서 12시간 건조한 후, 200 메시망(Mesh)을 통해 체 거름하였다.
전술한 바와 같이 제조된 분말은 FE-SEM과 분말 XRD, Tapped Density, 그리고 TG-DTA 분석을 행하여 분말의 특성을 평가하였다. 측정된 탭 밀도는 2.95g/cm3이었다.
[실시 예 3]
500ml의 비이커에 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol(PG))을 200g을 넣고, 구리분말에 대하여 은(Ag)의 양이 10wt%가 되도록 질산은 78.7g을 첨가하여 마그네틱 교반기를 이용하여 50℃에서 완전히 용해하여 구리 코팅을 위한 질산은 용액을 제조하였다.
한편, 용량 1.2L의 아트리션 밀 반응기에 3mm 크기의 지르코니아 볼 2.5kg을 넣고, 3.7g의 올레익 산(Olic Acid)과 100g의 프로필렌 글리콜(PG)을 첨가한 다음, 100rpm의 회전 속도로 60℃에서 10분간 교반하였다.
여기에, 450g의 구리분말(Cu powder)과 50g의 프로필렌 글리콜(PG)을 5분 동안 첨가하고, 환원제로 5g의 D-glucose를 넣은 다음, 150rpm의 회전 속도로 30분 동안 교반하여 구리 분말이 용매와 충분히 혼합되도록 1차 밀링을 하였다.
이후, 회전 속도를 400rpm으로 증가하고 20g의 환원제로써 D-glucose를 추가 투입한 후, 이 회전속도에서 2시간 동안 구리 입자를 1차 밀링을 유지하였다.
한편, 회전속도를 400rpm으로 유지하면서 60g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 추가 투입한 후, 이미 제조된 질산은 용액을 0.6ml/min의 첨가 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자의 표면에 은(Ag) 입자의 코팅을 동시에 진행하면서 2차 밀링을 진행하였다.
그리고, 질산은 용액이 완전히 첨가되면 10g의 올레익 산(Oleic Acid)을 추가 투입한 상태에서 회전 속도를 300rpm으로 변화한 다음, 이 회전 속도에서 2시간 동안 추가 밀링하여 실온까지 300rpm으로 교반하면서 냉각하였다.
다음으로, 에탄올 1000ml를 이용하여 제조된 반응물과 지르코니아 볼을 분리하고, 제조된 반응물이 들어있는 용액은 5시간 상온에서 방치하여 분말과 용액을 분리하였다.
이후, 분말이 들어있는 용액에서 상층액을 제거하고, 에탄올 300ml을 첨가하 여 10분 교반 후, 5시간 정치하여 분말과 상층액이 분리되면 상층액을 제거하였다. 이 과정을 3회 반복하여 분말을 세척한 다음, 80℃의 건조기(Drying Oven)에서 12시간 건조한 후, 200 메시망(Mesh)을 통해 체 거름하였다. 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 측정된 탭 밀도는 3.7g/cm3이었다.
[실시 예 4]
500ml의 비이커에 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol(PG)을 200g을 넣고, 구리분말에 대하여 은(Ag)의 양이 10wt%가 되도록 질산은 78.7g을 첨가하여 마그네틱 교반기를 이용하여 50℃에서 완전히 용해하여 구리 코팅을 위한 질산은 용액을 제조하였다.
한편, 용량 1.2L의 아트리션 밀 반응기에 2.5kg의 지르코니아 혼합 볼(3mm 2.0kg과 1mm의 0.5kg)을 넣고, 3.7g의 올레익 산(Oleic Acid)과 100g의 프로필렌 글리콜(PG)을 첨가한 다음, 100rpm의 회전 속도로 60℃에서 10분간 교반하였다.
여기에, 450g의 구리분말(Cu powder)과 50g의 프로필렌 글리콜(PG)을 5분 동안 첨가하고, 환원제로 5g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 넣은 다음, 150rpm의 회전 속도로 30분 동안 교반하여 구리 분말이 용매와 충분히 혼합되도록 1차 밀링을 하였다.
이후, 회전 속도를 400rpm으로 증가시키고, 이 회전속도에서 2시간 동안 구리 입자의 1차 밀링을 유지하였다.
한편, 회전속도를 400rpm으로 유지하면서 60g의 아스코르빈 산(Ascorbic Acid)을 추가 투입한 후, 이미 제조된 질산은 용액을 0.6ml/min의 첨가 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자의 표면에 은(Ag) 입자의 코팅을 동시에 진행하면서 2차 밀링을 진행하였다.
그리고, 질산은 용액이 완전히 첨가되면 10g의 올레익 산(Oleic Acid)을 추가 투입한 상태에서 회전 속도를 300rpm으로 변화한 다음, 이 회전 속도에서 2시간 동안 추가 밀링한 하여 실온까지 300rpm으로 교반하면서 냉각하였다.
다음으로, 에탄올 1000ml를 이용하여 제조된 분말과 지르코니아 혼합 볼을 분리하고, 제조된 반응물이 들어있는 용액은 5시간 상온에서 방치하여 분말과 용액을 분리하였다.
이후, 분말이 들어있는 반응액에서 상층액을 제거하고, 에탄올 300ml을 첨가하여 10분 교반 후, 5시간 정치하여 분말과 상층액이 분리되면 상층액을 제거하였다. 이 과정을 3회 반복하여 분말을 세척한 다음, 80℃의 건조기(Drying Oven)에서 12시간 건조한 후, 200 메시망(Mesh)을 통해 체 거름하였다. 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 측정된 탭 밀도는 3.5g/cm3이었다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 은(Ag)이 표면에 코팅된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조에 관한 기술은 중소기업청의 "중소기업기술혁신개발사업계획"에 따른 "전자부품 Ag 분말 대체용 저가의 Flake 금속 소재 개발"의 연구 결과물이다. 이러한 "중소기업기술혁신개발사업계획"에 따른 "전자부품 Ag 분말 대체용 저가의 Flake 금속 소재 개발"에 관한 사업 계획은 충소기업청의 접수번호 "S1055787", 공고번호 "2008-124호"에서 확인할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말을 제조하는 순서를 보인 모식도.
도 2a 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 FE-SEM 사진(Magnification : X10,000).
도 2b 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 FE-SEM 사진(Magnification : X2,000).
도 3 은 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말의 XRD 패턴으로, (a) Cu reference, (b) Ag reference, (c) 제조된 Ag/Cu 플레이크 분말.
도 4 는 본 발명에 따른 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법을 통해 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말에 대한 TG-DTA 그래프.

Claims (11)

  1. 전자재료로 사용하기 위한 은(Ag)이 표면에 코팅된 구리(Cu) 플레이크(Flake) 분말을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 폴리올 용매 100 중량부에 대하여 질산은(AgNO3) 35∼45 중량부를 혼합하여 40∼60℃의 온도 조건하에서 교반기를 통해 완전히 용해시켜 질산은 용액을 제조하는 단계;
    (b) 아트리션 밀 반응기에 지름 1∼5mm의 밀링용 볼을 폴리올 용매의 중량에 비해 12∼13배의 중량으로 넣은 다음, 윤활제 1∼3 중량부와 폴리올 용매 40∼60 중량부를 혼합하여 교반하는 단계;
    (c) 단계(b) 과정의 아트리션 밀 반응기에 2∼5㎛ 크기의 구리분말 200∼230 중량부와 폴리올 용매 20∼30 중량부 및 환원제 2∼3 중량부를 첨가한 다음 교반하는 가운데 1차 밀링하는 단계;
    (d) 단계(c) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 350∼450rpm으로 증가시켜 유지하는 가운데 환원제 20∼40 중량부를 투입하여 90∼150분간 구리분말의 1차 밀링을 유지하는 단계;
    (e) 단계(d) 과정 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 350∼450rpm 유지하는 가운데 단계(a) 과정에서 제조된 질산은 용액을 0.3∼1.0ml/min의 속도로 첨가하여 구리입자의 밀링과 구리입자 표면에 은(Ag) 입자의 코팅이 이루어지도록 하는 2차 밀링하는 단계;
    (f) 단계(e) 과정에서 질산은 용액의 전부 투입이 이루어지면 아트리션 밀 반응기에 윤활제 3∼7 중량부를 투입하여 250∼350rpm의 회전속도로 유지하는 가운데 90∼150분간 구리분말을 추가 밀링하는 단계;
    (g) 단계(f) 과정의 추가 밀링 후 아트리션 밀 반응기의 회전속도를 250∼350rpm으로 유지하는 가운데 상온으로 냉각시키는 단계;
    (h) 단계(g) 과정을 통해 냉각된 반응물에 에탄올 500∼600 중량부를 투입한 다음, 반응물로부터 메시망(Mesh)을 통해 밀링용 볼을 분리하는 단계;
    (i) 단계(h) 과정을 통해 밀링용 볼이 분리된 반응물을 4∼6시간 정치를 통해 상층액을 제거하여 침전된 은 코팅 구리입자를 분리하는 단계;
    (j) 단계(i) 과정을 통해 분리된 은 코팅 구리입자에 에탄올 100∼200 중량부를 첨가하여 5∼15분간 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자가 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 단계; 및
    (k) 단계(j) 과정을 통해 세척된 은 코팅 구리입자를 70∼90℃의 온도 조건하에서 10∼15시간 동안 건조시켜 은 코팅 구리 플레이크 분말을 수득하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리올 용매로는 프로필렌 글리콜(Propylene glycol(PG)), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol(EG)) 및 디에틸렌 글리콜(Diethylene glycol(DEG)) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 밀링용 볼은 스테인리스 스틸 볼, 지르코니아 볼 및 알루미나 볼 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 윤활제로는 지방산인 올레익 산(Oleic Acid), 스테아릭 산(Stearic Acid) 및 팔미트 산(Palmitic Acid) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 환원제로는 아스코르빈 산(Ascorbic Acid), 디-글루코스(D-Glucose) 및 디-말토스(D-Maltose) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(k) 과정에서 수득된 은 코팅 구리 플레이크 분말은 150∼250 메시망(Mesh)을 통해 입자가 균일한 은 코팅 구리 플레이크 분말을 걸러내는 단계가 더 부가된 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a) 과정에서 질산은(AgNO3)에 함유된 은(Ag)의 함량은 단계(c) 과정의 구리분말 중량에 대하여 8∼15 중량%의 비율이 되도록 한 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(b) 과정에서의 교반 조건은 90∼110rpm의 회전속도로 50∼70℃의 온도 조건하에서 5∼15분간 교반하는 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(c) 과정에서의 교반 조건은 140∼160rpm의 회전속도로 20∼40분 동안 교반시켜 구리분말이 용매와 충분히 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(j) 과정에서 에탄올 100∼200 중량부를 첨가하여 교반한 후 4∼6시간 정치를 통해 은 코팅 구리입자와 상층액이 분리되면 상층액을 제거하는 방식으로 은 코팅 구리입자를 세척하는 과정은 3∼5회 반복 실시하는 것을 특징으로 하는 은 코팅 구리 플레이크 분말의 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해서 제조된 은 코팅 구리 플레이크 분말.
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