분말을 왜 변형해야 할까요?

무기 분말은 친수성 및 극성 표면을 가지고 있지만 유기 매트릭스(플라스틱, 고무, 수지)와의 상용성이 떨어집니다. 직접 사용하면 성능이 저하될 수 있으므로 개질이 필요합니다.
(1) 분산성을 향상시키고 응집을 방지합니다. 비표면적이 큰 무기 분말은 응집되기 쉬우며, 이로 인해 결함이 발생하고 재료 강도가 저하되며 외관이 불량해질 수 있습니다. 개질된 분말은 뭉침 없이 균일하게 분산됩니다.
(2) 유기 매트릭스와의 호환성을 개선합니다. 분말 표면은 친수성(극성)인 반면 플라스틱, 고무 및 수지는 소수성(비극성)입니다. 직접 혼합하면 "버터와 모래를 섞은 것"과 같이 계면 결합이 불량해집니다. 개질 후 분말 표면은 친유성으로 변하여 수지에 단단히 접착됩니다.
(3) 계면 접착력을 강화하고 기계적 특성을 향상시키면서, 개질된 분말은 수지와 화학적 결합 또는 강력한 흡착을 형성하여 인장 강도, 충격 강도, 굽힘 강도, 경도, 내마모성 등을 크게 향상시킬 수 있습니다.
(4) 미변성 분말의 오일 흡수 값을 낮추고 가공 유동성을 개선하면 수지 점도가 크게 증가하고 가공이 어려워지며 첨가되는 충전제의 양을 늘릴 수 없게 됩니다. 변성 후에는 오일 흡수 값이 감소하여 높은 충전량과 비용 절감이 가능해집니다.
(5) 내후성, 내수성 및 내식성을 개선하여 분말의 수분 흡수를 줄이고 코팅의 내산성 및 내알칼리성을 향상시키며 재료의 노화 및 황변 저항성을 개선합니다.
(6) 전기 및 열 성능을 향상시키고, 절연성을 강화하고, 열전도성을 향상시키고(열전도성 충전재 수정 등), 난연 효율을 향상시킵니다(수산화마그네슘/알루미늄).
(7) 표면 광택, 촉감, 색상을 개선합니다. 코팅 및 플라스틱에 일반적으로 사용되어 제품을 더욱 섬세하고, 광택이 나며, 촉감이 더 좋아집니다.

(8) 분말의 산화, 자연발화 및 반응을 방지하기 위해, 특히 금속 분말(알루미늄 분말, 아연 분말)의 경우, 개질을 통해 산화 및 자연발화를 방지하고 저장 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

어떤 분말을 수정해야 합니까?

1. 기능성 분말: 이산화티타늄(TiO₂), 적색 산화철, 황색 산화철, 갈색 산화철, 흑색 산화철, 진주광택 운모, 백색 카본 블랙, 카본 블랙, 나노 산화아연, 속이 빈 유리 미세구, 황산칼슘 위스커, 탄산칼슘 위스커, 활성 규산칼슘, 플레이크 아연 분말, 삼폴리인산알루미늄 방청 안료 등
2. 난연 분말: 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등
3. 세라믹 분말: 알루미나, 지르코니아, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 티탄산마그네슘, 티탄산아연, 코디어라이트, 올리빈마그네슘 분말 등
4. 자성 분말: 네오디뮴 철 붕소 자성 분말, 스트론튬 페라이트/바륨 페라이트, 철 실리콘 알루미늄, 카르보닐 철 분말 및 기타 연자성 분말, 나노 산화철 등
5. 탄소 소재: 흑연, 그래핀 분말, 탄소 섬유 분말, 탄소 나노튜브 등
6. 신에너지 분말: 삼원계 소재, 리튬인산철, 리튬코발트산화물, 천연/인공흑연, 실리콘계 음극, 리튬티탄산염, 뵈마이트, 리튬헥사플루오로인산염, 팽창흑연, 아연붕산염, 은분말 등
7. 금속 분말: 알루미늄 분말, 아연 분말, 구리 분말, 철 분말 등
8. 화장품 성분: 이산화규소, 이산화티타늄, 산화아연, 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철, 녹색 크롬, 울트라마린, 보라색 망간, 하이드록시아파타이트 등
9. 열전도성 충전재: 금 분말, 은 분말, 구리 분말, 주석 분말, 금속 나노와이어, 산화알루미늄, 육각형 질화붕소, 탄화규소, 산화아연, 나노다이아몬드 등

SAT NANO는 알루미나, 지르코니아, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소 등의 세라믹 분말을 공급하는 업체입니다. 당사는 이러한 제품에 대한 표면 처리 서비스를 제공합니다. 표면 개질 기술은 세라믹 분말의 성능을 향상시키는 핵심적인 수단입니다. 귀하께서 언급하신 다섯 가지 세라믹 분말의 경우, 결합제 개질 및 표면 코팅과 같은 공정을 통해 최종 세라믹 제품의 강도, 인성, 경도, 가수분해 저항성과 같은 주요 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
다음은 표면 개질 후 이 다섯 가지 세라믹 분말의 기계적 및 공정 특성 측면에서 나타난 구체적인 향상 데이터에 대한 요약입니다.

세라믹 분말	표면 개질 방법	고형 성분	(수정되지 않은 샘플과 비교하여) 향상된 데이터
이산화알루미늄	실란 커플링제 A151 변형	-	• 경도: 85.5 HD • 인장 강도: 52.36 MPa • 충격 강도: 10.12 kJ/m²
	염화알루미늄/알루미늄계 복합체의 표면 코팅	-	스탬핑 기계적 강도: 최대 35MPa에서 51MPa로 증가(약 45.7% 증가)
지르코니아	고분자 분산제 KOS110 변형	46.5%	비커스 경도: 1814 HV • 수축률: 21.9%
	레이저 미세조직화 + 실란 개질	-	표면 물 접촉각: 친수성부터 159.6°(초소수성)까지
질화알루미늄	라우르산(LA)의 표면 에스테르화 반응	-	가수분해 저항성: 개질된 분말을 40℃의 물에 72시간 동안 담가 두었을 때, pH 값은 9 이하로 안정적으로 유지되었으며 상변화는 발생하지 않았습니다.
질화규소	저융점 유리 분말 코팅	20%	• 굽힘 강도: 최대 14.3% 증가 • 파괴 인성: 최대 31.1% 향상
	수산화 반응 + 실란 커플링제 KH560 변형	50%	굽힘 강도: (407.95 ± 10.50) MPa 파괴 인성: (4.38 ± 0.45) MPa·m^{1/2}
탄화규소	마이크로파 플라즈마 변형(MPM)		표면 경도: 37.04 GPa에서 4.71 GPa로 크게 감소

수정 효과 및 메커니즘 분석

직접적인 데이터 증강 외에도, 다양한 수정 방법은 기계론적 관점에서 특정 문제를 해결할 수 있습니다.

산화알루미늄(Al2O3) - 강도 및 계면 적합성: 염화알루미늄으로 표면을 코팅함으로써 산화알루미늄 매트릭스의 기공 구조를 효과적으로 채워 밀도를 높이고, 결과적으로 스탬핑 기계적 강도를 35MPa에서 51MPa로 향상시킬 수 있습니다. 실란 커플링제를 사용하여 개질하면 나노 알루미나와 수지 매트릭스 사이의 계면 결합력을 개선하여 감광성 수지의 경도와 인장 강도를 크게 향상시키는 강화상으로 작용합니다.

지르코니아(ZrO₂) - 높은 경도와 기능성: ZrO₂ 분말에 고분자 분산제를 첨가하여 고형분 함량이 높고 점도가 낮은 3D 프린팅 슬러리를 제조할 수 있습니다. 소결 후, 세라믹의 비커스 경도는 1814 HV에 달하여 우수한 기계적 특성을 나타냅니다. 또한, 레이저 화학 처리를 통해 표면에 미세 나노 구조를 형성하고, 표면 에너지가 낮은 물질을 접합하여 접촉각이 최대 159.6°에 이르는 초소수성 표면을 구현할 수 있어 자가 세척 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 확대됩니다.

질화알루미늄(AlN) - 가수분해 안정성: AlN은 물과 반응성이 매우 높아 성능 저하를 초래합니다. 라우르산을 표면 개질에 사용하면, 라우르산의 카르복실기가 AlN 표면의 하이드록실기와 에스테르화 반응을 일으켜 약 12.2~16.1nm 두께의 조밀한 코팅층을 형성합니다. 이 장벽은 수분 분자의 확산을 효과적으로 차단하여, 개질된 분말을 72시간 동안 물에 담가 두어도 pH 값을 9 이하로 유지함으로써 저장 및 가공 안정성을 크게 향상시킵니다.

질화규소 (Si3N₄) - 종합적인 기계적 특성: 저융점 유리 분말을 이용한 코팅 개질을 통해 소결 과정에서 형성되는 유리상은 결정립 크기를 미세화하고, 강화 메커니즘을 통해 파괴 인성을 최대 31.1%까지 향상시킬 수 있습니다. 실란 커플링제 KH560을 첨가하여 개질하면 분말과 수지 간의 상용성을 개선하고 슬러리의 점도를 낮추어 고형분 함량을 50 vol%까지 높일 수 있습니다. 동시에 소결 후 굽힘 강도는 400 MPa를 초과합니다.

탄화규소 (SiC) - 가공 성능 향상: SiC는 매우 높은 경도로 인해 가공이 어렵습니다. 마이크로파 플라즈마 개질을 통해 SiC 표면에 비교적 부드러운 SiO2 개질층을 생성할 수 있으며, 이로 인해 표면 경도가 37.04 GPa에서 4.71 GPa로 급격히 감소합니다. 따라서 재료 제거 방식이 취성 파괴에서 소성 제거로 바뀌어 후속 연마의 효율과 표면 품질이 크게 향상됩니다(표면 조도 Ra는 0.31 nm에 도달 가능).

위 자료에서 볼 수 있듯이, SAT NANO에서 제공하는 표면 개질 제품은 상당한 향상 효과를 나타냅니다. 문의 사항이 있으시면 언제든지 연락 주시기 바랍니다. admin@satnano.com