나노분말의 합성기술

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타내었다. 두 공정에서 공통적인 사항은 산이나 염기를 사용한 금속염이나 금속 알콕사이드의 가수분해와 축합반응이다. 반응속도는 온도, pH, 출발원료의 농도에 의해 결정된다. 반응결과 생성된 겔을 건조한 후, 하소 또는 소결하면 수산화기를 갖고 있는 산화물이 최종 산화물 형태로 변환된다. 여러 금속 졸을 화합시키거나 알콕사이드 혼합물의 동시 가수분해와 축합 반응에 의하여 나노 세라믹 혼합 산화물을 만들 수 있다.
Chemat Technology, Materials Modification, Nanocrystals Technology, Norton 같은 회사에서는 졸겔 합성법을 이용하여 세라믹 나노분말이나 코팅용 제품을 생산하고 있다. 이 방법으로 생산된 분말은 특히 작은 입경(수 nm)과 큰 비표면적(~300 m2 /g)을 지니고 있다.
아. 열화학 합성법
열화학 합성법(Thermochemical Synthesis Method)은 분무변환법(sprayconversion)으로 잘 알려져 있으며, 이에 대한 세라믹 나노분말 제조법은 아래의 3 단계 공정을 기본으로 하고 있다.
⑴ 적절한 전구체 용액을 분자단위로 혼합(나노미세구조를 갖는 WC-Co 제조시 텅스텐과 코발트염을 수계에서 혼합)
⑵ 분무건조법으로 화학적으로 균질한 전구체 분말 제조
⑶ fluid bed thermochemical conversion을 이용하여 전구체 분말을 세라믹 나노분말로 전환
이 기술은 L. E. McCandlish, B. H. Gear, and S. J. Bhatia의 특허이며(미국특허 5,352,269), Nanodyne Inc.가 이를 이용하여 나노구조의 텅스텐 카바이드-코발트 복합재료를 상업적으로 생산하고 있다. 이 방법으로 제조된 텅스텐 카바이드의 결정립 크기는 50 나노미터 정도이며 결합물질로 사용되는 코발트와 함께 포함되어 실제 분말은 수 십미크론 크기로 존재한다. 나노다인사는 이 방법으로 연간 100톤 정도의 나노 세라믹 복합분말을 생산하고 있다. 또한 이 방법은 탄화물이나 금속기지상 복합재료를 포함한 다른 형태의 세라믹 나노분말의 생산에 적용될 수 있다. Cemented 텅스텐 카바이드를 상업적으로 생산하는 전형적인 공정은 텅스텐 산화물을 환원시켜 순수 텅스텐으로 만드는 작업, 텅스텐의 탄화(carburication), 결합제 물질의 첨가(니켈, 코발트), 밀링, 분무건조, 가압, 압출, 소결과 같은 과정을 포함한다.

키워드

나노,   분말,   합성기술,   세라믹스