5월 16일, 에서 SMM 정보기술유한회사(SMM)가 주최하고 닝보 하오순 귀금속유한회사와 취안다 신소재(닝보)유한회사가 공동 주관했으며, 푸젠 즈진 귀금속 소재유한회사, 후이저우 이안 귀금속유한회사, 장쑤 장산 제약유한회사, 정저우 진취안 광산·야금 설비유한회사, 후난 성인 신소재유한회사, 저장 웨이다 귀금속 분말 소재유한회사, 광시 중마 중롄진 크로스보더 전자상거래유한회사, 쑤저우 싱한 신소재기술유한회사, 융싱 중성 환경보호기술유한회사, IKOI S.p.A, 후난 정밍 환경보호유한회사, 쿤산 훙푸타이 환경보호기술유한회사, 산둥 후먼 제련유한회사 등 스폰서의 강력한 지원 아래, 쑤저우 싱한 신소재기술유한회사 분말 R&D 부서장 장멍이 습식 화학법을 이용한 은-구리 마이크로·나노 분말 생산에 대한 인사이트를 공유했다.
습식 화학법에 의한 은-구리 마이크로·나노 분말 생산
► 목표
은, 구리, 니켈, 은도금 구리, 은도금 니켈 마이크로·나노 분말을 톤급으로 공급하면서 배치 간 안정성을 확보한다.
► 모니터링 지표
형상, 크기, 입도 분포, 결정성, 비표면적, 탭 밀도, 벌크 밀도, 불순물 함량, 비저항, 내산화성, 밀도, pH, 호환성 등.
► 과제
1. 금속 분말의 제어 가능한 제조
파라미터 조합: 반응물, 온도, 압력, 농도, 시간, 교반, 첨가제, pH 등.
화학 열역학/동역학, 전기화학, 결정 성장, 오스트발트 숙성 등.
2. 시스템 스케일업
mL/g 수준에서 L/kg 수준, m³/t 수준으로; 3대 전달(운동량·열·물질)과 1개 반응의 스케일업 효과.
3. 배치 간 안정성
제조 단계: 허용 데이터 변동 범위를 기반으로 공정 윈도우를 확정. 후처리 단계: 체분리, 분말 혼합, 개질 등. 비용 이슈, 품질 검사 및 품질 관리.
습식 화학 은 분말
은 분말 생산: 질산은을 원료로 하는 액상 화학법으로 고순도 은 분말을 제조한다. 반응 과정에서 온도, 반응 시간, 환원제 투입량 등 공정 파라미터를 조정해 입자 형상과 크기를 제어할 수 있다.
적용 분야: 결정질 실리콘 태양전지용 은 페이스트, 5G 필터, 저온 전자용 은 페이스트에 적합.
제품 특성:
1. 분산성이 우수해 용매 및 유기상과 잘 혼합되며 응집이 적고 페이스트화가 용이하다. 2. 높은 결정성. 3. 낮은 수축률과 우수한 충전성. 4. 낮은 소성 손실. 5. 소결 온도 조절 가능 및 우수한 전기전도성. 6. 수십 nm부터 수 μm까지 입도 분포 조절 가능하며, 구형 분말, 박편 분말, 봉상 분말, 선상 분말 등이 포함된다.
• 저온 소결 고활성 은 분말
150°C 이하에서 무가압 소결로 일체형 전도·열전도 네트워크를 형성할 수 있으며, 우수한 전기전도 및 열전도 특성을 보인다. 안정적인 일체형 전도·열전도 네트워크로 저온 소결과 고온 사용이 가능하다. 전도성 접착제, 열전도성 접착제, 전자 페이스트, 기능성 디바이스 패키징 등에 사용된다.
• 1차원 은 분말
전도성 잉크, 투명 전극: 높은 전기전도성, 강한 항간섭 능력, 높은 안정성, 우수한 유연성 및 굽힘 내성.
은 분말 적용: PV 페이스트
낮은 접촉 저항, 낮은 선저항, 높은 충전율, 우수한 인쇄성 및 선형성.
은 분말 적용: 전도/열전도 접착제
파트너사가 싱한 은 분말로 배합한 전도/열전도 접착제는 체적 비저항이 10⁻⁶ Ω·cm 수준까지 낮고, 열전도율은 약 10 W/m·K이다.
습식 화학 은도금 구리 분말
치환-환원법으로 치밀하고 균일한 코팅의 은도금 구리 분말을 제조한다. 개발된 생산 공정은 서브마이크론~마이크론 스케일에서, 구형·박편·봉상 등 다양한 형상에 대해 고효율 코팅을 구현할 수 있다.
적용 범위 (Application)
전도성 페이스트, 전도성 인쇄 잉크, 전도성 접착제, 멤브레인 스위치 등 중·저온 페이스트 제조에 사용되며, 전자 산업에서 은 분말을 대체할 수 있다.
제품 특징 (Features)
1. 균일하고 치밀한 은층으로 내산화성이 강함; 2. 높은 결정성; 3. 입도 집중도가 높고 분산성이 우수함; 4. 우수한 전기전도성; 5. 은 함량 조절 가능.
저은 함량·고밀도·고내산화성 은도금 구리 분말(구형 및 박편) 개발
은 함량 14%의 은도금 구리 분말을 140°C 공기 환경에 두면 8일 후 비저항이 증가하고, 최종적으로 약 2.3×10⁻⁵ Ω·cm에서 안정화된다.
은도금 구리의 실패 원인으로 의심되는 것은 1) 구리의 은층 내 확산, 2) 은 이온 이동, 3) 구리 산화이다. 이론 계산과 실험 검증을 통해 은도금 구리의 사용 조건에서는 1)과 2)를 무시할 수 있다. 따라서 구리 산화를 억제하는 방법에 R&D 역량을 집중했다. 아래 그림의 첫 번째 행은 실패 전 상태, 두 번째 행은 실패 후 상태를 보여준다.
은도금 구리 분말 코팅 치밀도의 정량 검출
HP가 구리와 반응해 구리 이온을 생성한다.
HP는 은층의 틈을 통해 구리 표면으로 유입되어 구리와 반응한다. 은 코팅 치밀도는 정도가 서로 달라 HP와 구리의 접촉 면적이 달라지며, 그 결과 구리의 부식 정도도 달라진다. 부식된 구리의 양은 최종 측정된 구리 이온 함량으로 반영되며, 이를 내산화성 지표로 환산한다.
이 시스템은 반응이 빠르고 정밀한 검출이 가능하다.
동일 시료를 더 오래 방치할수록 색이 진해져 구리 석출이 더 많음을 의미한다. 동시에 서로 다른 시료의 경우 색이 옅을수록 구리 석출이 적고 치밀도가 더 좋다. 석출된 구리의 양은 EDTA로 정확히 적정할 수 있다.
습식 화학 은 코팅 니켈 분말
은도금 구리와 비교해 내산화성이 더 강하며 더 높은 온도에서 사용할 수 있다.
니켈 코어의 순도는 >99.95%이며, 은 쉘 두께는 50~300 nm 범위에서 조절 가능하다. 니켈 코어+은 쉘의 복합 구조는 니켈의 높은 강도와 은의 높은 전기전도성을 결합한다.
• 구리 분말 생산: 구리 염을 원료로 하는 액상 화학법으로 고순도 구리 분말을 제조한다. 입자 크기는 나노·서브마이크론·마이크론 수준에서 제어 제조가 가능하며, 형상은 구형, 박편, 수지상 등으로 방향성 조절이 가능하다.
적용: 적층 세라믹 커패시터(MLCC)용 단자 및 내부 전극 제조, 전자부품용 전자 페이스트 등에 사용.
특징: 1. 균일한 입도와 우수한 분산성, 2. 높은 결정성, 3. 내산화성.
고전기전도·내산화 단결정 구리 분말 개발
우수 성능의 핵심: 단결정 구조, 우선 결정면. 단결정 구리의 저항은 은에 가깝고, (111) 면이 우선 결정면으로 Cu의 내산화성을 크게 향상시킨다.
서브마이크론 및 나노 구리 분말: 상온 저항은 은 분말과 같은 자릿수이며, 소결 후 저항은 은 분말과 유사한 수준이 될 수 있다. 내산화 처리 후 내산화성이 크게 개선된다.
또한 쑤저우 싱한 신소재기술유한회사에 대한 간단한 소개가 제공된다.
》2025 SMM(제6회) 은 산업체인 혁신 콘퍼런스 특별 리포트 보기 클릭
