Characteristics of WO₃-CuO Powder Mixture Prepared by High-Energy Ball Milling in a Bead Mill for the Synthesis of W-Cu Nanocomposite Powder

ISSN 1225-7591(Print) / ISSN 2287-8173(Online)

W-Cu 나노분말 합성을 위해 비드밀에서 고에너지 볼밀링 공정에 의해 제조된 WO

-CuO 혼합분말의 특성 연구

박해룡·류성수*

한국세라믹기술원 엔지니어링세라믹센터

Characteristics of WO

-CuO Powder Mixture Prepared by High-Energy Ball Milling in a Bead Mill for the Synthesis of W-Cu Nanocomposite Powder

Hae-Ryong Park, and Sung-Soo Ryu*

Department of Engineering Ceramic Center, Korea Institute of Ceramic Engineering and Technology, Icheon 17303, Republic of Korea

(Received October 16, 2017; Revised October 20, 2017; Accepted October 21, 2017)

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Abstract A Nanosized WO3 and CuO powder mixture is prepared using novel high-energy ball milling in a bead mill to obtain a W-Cu nanocomposite powder, and the effect of milling time on the structural characteristics of WO₃-CuO powder mixtures is investigated. The results show that the ball-milled WO₃-CuO powder mixture reaches at steady state after 10 h milling, characterized by the uniform and narrow particle size distribution with primary crystalline sizes below 50 nm, a specific surface area of 37 m²/g, and powder mean particle size (D₅₀) of 0.57µm. The WO3-CuO powder mixtures milled for 10 h are heat-treated at different temperatures in H₂ atmosphere to produce W-Cu powder. The XRD results shows that both the WO₃ and CuO phases can be reduced to W and Cu phases at temperatures over 700^oC. The reduced W-Cu nanocomposite powder exhibits excellent sinterability, and the ultrafine W-Cu composite can be obtained by the Cu liquid phase sintering process.

Keywords: W-Cu, High energy ball milling, Nanocomposite powder, Sintering

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1. 서 론

W-Cu 복합체는 텅스텐(W)의 우수한 내마모성, 내아크 성(arc resistance)의 기계적 특성과 구리(Cu)의 뛰어난 전 기적, 열적 특성으로 전 조성 범위에 걸쳐 고부하 전기 접 점재(electrical contact materials), 모터 구동기(starter), 방 전가공 전극재료 등에서 널리 이용 되고 있는 재료이며, 군수산업적으로도 성형장약탄의 라이너(shaped charge liner) 및 로켓노즐(rocket nozzle)로의 응용 가능성이 기대 된다. 또한, 최근에는 W-Cu 복합체는 우수한 전기적, 열 적 특성 이외에 마이크로파 차폐 성능과 열소산 (heat sink 혹은 heat dispatch) 특성으로 마이크로웨이브 패키지 (microwave package)용 재료나 고출력 반도체 집적회로

및 LED(light emitting diode) 패키지용 방열 재료로도 크 게 주목받고 있다[1-3].

W-Cu 복합체는 일반적으로 액상소결법을 통해 균일한 미 세조직을 얻을 수 있으나, W과 Cu가 상호 고용하지 않는다 는 특성[4]과 W에 대한 Cu의 접촉각이 크기 때문에 20wt%Cu 함량이하의 조성에서는 완전 치밀화가 어렵다[5].

W-Cu 분말에 Co, Ni, 또는 Fe과 같은 천이금속(transition metal)을 활성제(activator)로 소량 첨가하는 활성소결 (activated sintering) 공정을 이용하여 소결성이 크게 향상 될 수 있다[7]. 그러나, 이러한 활성제는 W-Cu의 열물성에 부 정적인 영향을 미칠 수 있다[8]. 이에 최근에는 나노 크기 의 입자를 갖는 W-Cu 분말을 합성함으로써 활성제 없이 우수한 밀도를 얻을 수 있다는 보고가 있다[9, 10].

*Corresponding Author: Sung-Soo Ryu, TEL: +82-31-645-1447, FAX: +82-31-645-1485, E-mail: [email protected]

고분산 W-Cu 나노분말을 제조를 위해 용침법(infiltration), 기계적 합금화(mechanical alloying) 방법, 기계-화학적 (mechano-chemical) 방법 등의 다양한 방법이 있는데[11- 20], 그중 볼밀링된 금속 산화물 혼합체를 고온에서 수소 분위기의 환원하는 기계-화학적(mechano-chemical) 방법 이 높은 소결성을 갖는 W-Cu 나노분말 합성을 위한 가장 유망한 방법으로 알려져 있다[9, 12].

W-Cu 나노분말은 용융된 Cu에 의한 액상소결공정 뿐만 아니라 고상소결 공정에 의해서도 높은 치밀화가 일어난 다고 알려져 있다[9]. 그러나, 일반적으로 산화물 혼합체 의 볼밀링 공정에서는 스테인레스 스틸 재질의 용기와 볼 을 사용하기 때문에 밀링분말이 활성소결 첨가제 역할을 하는 Fe, Ni, Cr 등에 의한 오염 가능성이 높다. 따라서, W-Cu의 소결밀도 향상에 영향을 미친 주 인자(factor)가 명확하지 않을 수 있다[21].

본 연구에서는 금속원소의 오염을 최소화하기 위해 산 화물 혼합체를 나노크기로 분쇄하기 위해 비드밀(bead mill)에서의 고에너지 볼밀링 공정을 도입하였다. 비드밀은 산화물 분말을 분쇄하고 분산하기에 유용한 장비로 많이 사 용된다. 비드밀에서의 고에너지 볼밀링 공정의 경우, ZrO₂ 재질의 용기와 볼(bead)을 사용하기 때문에 Fe, Ni, Cr 등 에 의한 오염이 없는 W-Cu 나노분말을 제조할 수 있다.

또한, 직경 0.3 mm 이하의 미세한 볼을 밀링 미디어로 사 용하기 때문에 입자의 분산성과 분쇄효과를 극대화 시킬 수 있다는 장점이 있다[22, 23].

최근 연구에서 비드밀에서 밀링된 WO3-CuO 혼합분말 을 이용하여 Cu가 W 나노입자 표면에 코팅이 되어 있는 새로운 구조의 W-Cu 나노분말을 제조할 수 있었다. 이렇 게 제조된 W-Cu 나노분말은 높은 소결성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다[24]. 그리고, 또 다른 연구에서는 서로 밀링시간을 갖는 WO3-CuO로부터 얻어진 W-Cu 복합분말 에 대한 소결특성에 대해 비교한 결과, 환원된 W-Cu 분말 특성은 밀링시간에 크게 의존한다는 것을 보고한 바 있다 [25]. 이러한 기존의 연구에서는 주로 WO3-CuO 밀링분말 의 수소환원 공정으로 제조된 W-Cu 나노분말의 특성 및 구조연구와 W-Cu 나노분말의 소결거동 및 소결기구에 대 한 연구 결과를 언급하였다. 그러나, 비드밀에서 밀링된 WO₃-CuO 혼합분말의 특성에 관한 연구에 대해서는 자세 히 설명되지 않았다.

따라서, 본 연구에서는 우수한 소결성을 가지는 W-Cu 나노분말을 얻을 수 있는 비드밀에서의 밀링된 WO3-CuO 혼합분말의 특성에 대한 연구를 진행하고자 하였다. 이를 위해 밀링시간을 달리하여 제조된 WO3-CuO 혼합분말에 대해 FE-SEM 미세구조, 입도분석, 비표면적 측정, X-선 회절 등을 통하여 그 특성을 조사하였다. 또한, 수소분위

기에서 열처리온도에 따른 환원거동을 조사하고, 환원된 W-Cu 나노분말의 소결 공정도 진행하였다.

2. 실험 방법

본 연구에서는 W-20wt%Cu 조성이 되도록 WO3 분말과 CuO 분말을 칭량하여 혼합하였다. 이때, 원료분말인 WO3

는 대구텍(Taegu Tec, Korea) 제품이고, CuO는 고순도화 학(Kojundo, Japan) 제품으로 순도는 모두 99.9%였다. 그 림 1과 그림 2는 각각 WO₃ 원료분말과 CuO 원료분말의 FE-SEM 형상과 입도분포를 나타낸 것이다. 입도분석기로 분석한 WO3 분말과 CuO 분말의 평균 입도(D50)는 각각 16.6µm과 5.9 µm였다.

WO₃ 분말과 CuO 분말의 균일한 혼합 및 입자 미세화를 위해 본 실험에서는 고에너지 볼밀링 공정을 선택하였으 며, 고에너지 볼밀링 공정을 위해 순환식 습식 비드밀 (UBM-5, Nanointek, Korea)장비를 적용하였다.

비드밀에서 고에너지 밀링공정을 진행하기 위하여, 먼 저 WO3 분말과 CuO 분말을 용매인 증류수(de-ionized Fig. 1. SEM morphologies of (a) WO₃ powder and (b) CuO powder.

Fig. 2. Particle size distribution of (a) WO₃ powder and (b) CuO powder.

water)에 혼합분말 고형분 함량이 용매 대비 40 wt%가 되 도록 첨가하여 WO3-CuO 혼합분말 슬러리를 제조하였다.

이때, 균일한 혼합과 입자간의 응집을 최소화하기 위해 분 산제(폴리아크릴산, polyacrylic acid)를 WO3-CuO 혼합분 말 100 wt% 대비 1 wt%를 첨가하였다. 서론에서 언급한 바와 같이 밀링시 활성제 역할을 하는 금속원소의 오염을 방지하기 위해 산화물인 직경 0.4 mm 크기의 YSZ(yttria- stabilized zirconia) 비드를 밀링미디어로 사용하였다. 환원 된 W-Cu 분말의 불순물 함량 분석결과, ZrO2 함량은 0.07%였고, 예상한대로 Fe, Ni, Cr의 원소들은 검출되지 않았다. 밀링공정은 12 m/sec의 회전속도로 하였으며, WO₃-CuO 슬러리의 순환시 토출량은 1 l/min가 되게 하였 다. 밀링시간은 최대 12시간 까지 진행하였으며, 밀링시간 에 따른 WO3-CuO 혼합분말의 특성을 분석하기 위해 일 정 밀링시간에 대해 슬러리를 채취하였다. 밀링된 WO3- CuO 슬러리는 용매를 제거하기 위해 80^oC의 오븐에서 24 시간동안 건조하였다. 건조된 WO3-CuO 밀링분말은 유발 에서 미분쇄한 후, 입도분석기(laser diffraction particle size analyzer, LA950, HORIBA, Japan), BET 비표면적 분 석기(TriStar3020, MICROMERITICS, USA), 주사전자현 미경(FE-SEM, JSM-9701, JEOL, Japan), X-선 회절기 (XRD, D/max-2500VL/PC, RIGAKU, Japan)등을 이용해 각각 입도분포, 비표면적, 미세구조, 결정구조 등의 분말 특성을 분석하였다.

10시간 밀링한 WO₃-CuO 혼합분말에 대해서는 W-Cu 분말로의 환원거동을 조사하기 위해 튜브로를 이용하여 200^oC에서 800^oC의 온도범위에서 1시간동안 환원공정을 진행하였다. 이 때, 분위기는 수소분위기로 하였고, 승온 속도는 2^oC/min였다. 열처리 분말의 특성은 입도분석기, XRD, FE-SEM, TEM 등을 통하여 분석하였다. W-Cu 환

원분말의 특성 비교를 위해 1시간 밀링한 WO₃-CuO 혼합 분말에 대해서도 800^oC에서 환원공정을 진행하였다.

수소환원 공정을 통해 얻어진 W-Cu 분말에 대하여 직 경 10 mm의 몰드에서 150 MPa의 압력으로 성형체를 제 조하였다. 이렇게 제조된 성형체의 소결은 수소분위기에 서 5^oC/min의 승온속도로 1100~1200^oC의 온도범위에서 1 시간 유지한 후 진행하였다.

2. 실험결과 및 고찰

그림 3은 밀링시간에 따른 WO₃-CuO 혼합분말에 대해 FE-SEM으로 관찰한 입자 형상을 나타낸 것이다. 그림에 서 보여주는 바와 같이 밀링공정 초기인 4시간이내 밀링 한 경우에는 큰 입자들이 관찰되었는데 특히, CuO 입자의 경우 판상의 형태인 것을 알 수 있다. 이는 그림 1의 FE- SEM으로 관찰한 원료분말의 형상에서도 알 수 있듯이 WO₃의 경우 마이크론 크기 입자내에 초미립(ultra-fine) 침 상(needle shape) 형태 입자들의 응집체로 구성되어 있기 때문에 밀링시 분쇄가 잘 일어나는 반면, 마이크론의 다각 형의 입자형태를 지닌 CuO의 경우에는 밀링공정 초기에 는 전형적인 판상의 입자형태를 거치기 때문인 것으로 생 각할 수 있다. 8시간 밀링 이후에는 CuO의 경우에도 판상 입자형태는 거의 사라져 WO3 입자와 구분할 수 없을 정 도로 미세하게 분쇄가 되었으며, 10시간 밀링 후에는 모 든 산화물 입자들이 나노크기의 입자로 분쇄가 되고, 입자 크기도 대부분 100 nm 이하의 크기를 보이는 것을 관찰할 수 있었다.

그림 4는 밀링시간에 따른 WO3-CuO 혼합분말의 레이 져회절방법의 입도분석기를 이용하여 분석한 평균입도 (D₅₀)의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 알 수 있듯이 밀

Fig. 3. FE-SEM morphologies for WO₃-CuO powder mixtures with different milling times; (a) 1 h, (b) 2 h, (c) 4 h, (d) 6 h, (e) 8 h and (f) 10 h.

링시간이 증가함에 따라 평균입도는 감소하고, 1시간 밀 링 후 5.8 µm의 입도는 8시간 이후에는 1 µm로 크게 감소 하는 것을 알 수 있다. 또한, 10시간 이후에는 0.57 µm의 초미립 크기의 입도를 얻을 수 있었다. 10시간 이후에는 더 이상 입도의 감소가 일어나지 않을 것으로 보아 10시 간 밀링 후 분말특성의 변화가 더 이상 일어나지 않는 정 상상태(steady state)에 도달한다는 것을 알 수 있었다. 한 편, 그림 4의 그래프 안에 분말이 담겨진 바이얼(vial) 사 진과 같이 서로 다른 밀링시간을 갖는 분말의 색깔을 비 교해 보았다. 그 결과, 1시간 밀링분말은 회색인 반면에 10시간 밀링분말은 연두색을 보이는 것을 알 수 있다. 본 문에는 포함되지는 않았지만, 8시간까지의 밀링시에는 모 두 회색을 나타내었으나, 10시간 밀링이후에는 갑자기 연 두색으로 색깔이 변하였는데 이것으로도 정상상태에 도달 여부를 간접적으로 판단할 수 있었다. 다만, 이러한 밀링 에 따른 분말색깔변화는 입자내의 결정구조 변화와 관련 될 수 있으나 이와 관련하여서는 향후 추가적인 연구가 필요하다.

그림 5는 1시간 및 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말의 레이져회절방법의 입도분석기를 이용하여 분석한 입도분포 를 비교하여 나타낸 것이다. 그림에서 보여주는 바와 같이, 1시간 밀링한 분말의 경우 서브마이크론(sub-micron) 크기 부터 최대 약 45 µm(D₉₉=39.2µm)까지 입도 분포가 굉장히 넓을 것을 알 수 있다. 반면에 10시간 밀링한 분말은 최대 입자크기가 1 µm 이하로 매우 미세하고 좁은 입도 분포를 보였다. 이는 10시간 밀링 후에 WO3 입자와 CuO 입자 모 두 균일한 크기로 분쇄가 일어났음을 의미하는 것이다.

그림 6은 밀링시간에 따른 WO₃-CuO 혼합분말의 비표

면적값 변화를 나타낸 것이다. 밀링시간이 증가함에 따라 입자크기의 감소로 인해 비표면적이 증가하고, 10시간 후 에는 37.0 m²/g으로 크게 증가하며, 밀링시간이 최대 12시 간까지 증가하여도 비표면적 값은 37.6 m²/g으로 10시간 밀링분말과 비슷한 것으로 보아 10시간 밀링 후에 입자가 더 이상의 미세화가 일어나지 않는 정상상태(steady state) 에 도달한다는 것을 알 수 있었다. 이는 그림 3의 평균입 도변화 경향과 일치하는 것이다.

그림 7은 밀링시간에 따른 WO3-CuO 혼합분말의 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다. 그림에서 보여주는 바와 같이 밀링시간이 증가함에 따라 입자미세화로 인해 피크의 높 이가 점점 감소하고 피크폭은 증가하는 것을 알 수 있다.

피크의 높이 감소이외에 새로운 상은 관찰되지 않을 것으 로 보아 WO3상과 CuO 상 사이에 고용체 형성과 같은 Fig. 4. Change of mean particle size for WO₃-CuO powder

mixtures as a function of milling time. Inset is the photo of milled powder mixtures showing different powder color.

Fig. 5. Comparison of particle size distribution for WO₃- CuO powder mixtures milled for 1 h and 10 h.

Fig. 6. Change of specific surface area for WO₃-CuO powder mixtures as a function of milling time.

화학적인 반응은 일어나지 않고, 밀링분말은 WO3-CuO 복합체 형태로 존재한다는 것을 알 수 있다.

그림 8은 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말을 TEM으 로 관찰한 것이다. 그림에서 보여주는 바와 같이 입자크기 는 100 nm 이하로 아주 미세한 것을 알 수 있다. 열처리 온도에 따른 W-Cu 분말 합성거동 연구는 10시간 밀링한

WO₃-CuO 혼합분말을 사용하여 진행하였다.

그림 9는 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말의 열처리 온도에 따른 수소분위기에서 환원공정을 통해 얻어진 분 말의 XRD 결과를 나타낸 것이다. 그림에서 보여주는 바 와 같이 200^oC에서는 대부분의 CuO는 Cu로 환원이 일어 나며, WO3는 환원이 일어나지 않았다. 600^oC에서는 CuO 는 모두 Cu로 환원이 되었어며, 모든 WO3는 일부 WO2

상과 W 상으로 환원이 일어났다. 700^oC 이후에는 잔류 WO₂ 상도 모두 W로 환원이 일어난 것을 알 수 있었다.

이것으로 보아 본 연구에서는 WO3-CuO 밀링분말은 700^oC에서 수소열처리 후 W-Cu를 합성할 수 있었다. 이 는 기존에 알려진[9, 12] 환원온도인 750~800^oC에 비해 50~100^oC 정도 낮은 것으로 본 연구에서의 WO₃-CuO 밀 링분말이 아주 균일하고 미세한 입자를 가지고 있기 때문 Fig. 7. XRD patterns of WO₃-CuO powder mixtures as a

function of milling time.

Fig. 8. TEM images of WO₃-CuO powder mixtures milled for 10 h; (a) low magnification and (b) high magnification.

Fig. 9. XRD patterns of W-Cu powder after the heat- treatment at various temperatures for 1 h under H₂ atmosphere for WO₃-CuO powder mixtures milled for 10 h.

Fig. 10. (a) Particle size distribution and (b) cumulative particle size distribution of W-Cu powders prepared from WO₃-CuO powder mixtures milled for 1 h and 10 h.

에 기인한 것으로 판단된다.

그림 10은 1시간 및 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말 을 800℃에서 수소 환원공정을 통해 얻어진 W-Cu 분말에 대한 입도분포 및 누적(cumulative) 입도분포 그래프이다.

그림에서 보여주는 바와 같이 10시간 밀링한 경우 1시간 에 비해 크게 미세한 입도분포를 나타내는 것을 알 수 있 다. 10시간 밀링분말은 최대입도가 약 10 µm, 평균입도 (D₅₀)는 0.98 µm 이고, 반면에 1시간 밀링한 분말은 최대 입도가 약 60 µm, 평균입도는 11.5 µm 였다. WO3-CuO 혼 합분말의 밀링시간을 증가할수록 환원 후 더 미세한 W- Cu 분말을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

그림 11은 1시간 및 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말 을 800^oC에서 수소환원공정을 통해 얻어진 W-Cu 분말에 대한 FE-SEM 형상을 나타낸 것이다. 그림 11(a)의 1시간 밀링 W-Cu 분말의 경우 FE-SEM 이미지로 부터도 W 입 자와 Cu 입자를 쉽게 구분할 수 있다. 밝은 입자는 나노 크기를 갖는 W 입자이고, 회색의 어두운 부분은 마이크론 크기를 갖는 Cu 입자를 나타낸다. 이러한 특성은 그림 3(a)의 WO3 나노입자와 CuO 마이크론 크기의 판상 입자

를 가지고 있는 1시간 밀링한 WO₃-CuO 혼합분말과 관계 가 있을 수 있다. 즉, 마이크론 크기를 가진 CuO는 환원 공정 후에도 마이크론 크기의 Cu 입자로 되고, 나노크기로 분쇄된 WO3 입자는 환원공정 후에 나노크기를 갖는 W 입 자로 환원된다는 것을 알 수 있었다. 반면에, 그림 11(b)의 10시간 밀링분말로부터 얻어진 W-Cu 분말의 경우, W 입 자와 Cu 입자를 서로 구분할 수가 없었다. 또한, 약 50 nm 크기의 나노입자를 가지면서 입자크기와 형태도 균일한 것 을 알 수 있다. 이는 그림 3(f)의 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말의 FE-SEM 관찰에서도 알 수 있듯이, 10시간 밀 링 후 WO₃와 CuO 입자 모두 나노크기로 분쇄되고 균일 한 입자 분포를 가지고 있기 때문이다.

그림 11(b)의 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말로부터 얻어진 W-Cu 나노분말의 경우 FE-SEM 해상도에서는 W 입자와 Cu 입자 사이의 혼합정도(degree of homogeneity) 를 구분하기가 어려워 STEM-EDS 이미지 mapping을 진 행하였으며, 그 결과를 그림 12에 나타내었다. 그림 12(a) 는 W-Cu 나노분말의 STEM 이미지이고, 오른쪽 그림 12(b-d)의 4개 이미지는 STEM 이미지에서 붉은색 사각형 영역에 대해 W과 Cu의 EDS 원소 mapping을 나타낸 것 이다. EDS 결과에서 알 수 있듯이 10시간 밀링하여 얻어 진 W-Cu 나노분말에서 W과 Cu 상이 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있었다.

그림 13은 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말로부터 얻 어진 W-Cu 나노분말을 대해 1100^oC부터 1250^oC까지의 온도범위에서 소결한 시편의 FE-SEM 파단면을 나타낸 것이다. 그림에서 보여주는 바와 같이 소결온도와 관계없 이 기공의 거의 관찰되지 않은 치밀한 미세조직을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 또한 각각의 W 입자는 액상 Cu(Cu Fig. 11. FE-SEM images of W-Cu powders prepared from

WO₃-CuO powder mixtures milled for (a) 1 h and (b) 10 h [25].

Fig. 12. (a) STEM image of W-Cu nanocomposite powder and EDS elemental mapping images corresponding to (b and c) Cu and (d and e) W [24].

용융온도: 1083^oC)에 의해 잘 둘러싸여 있고, Cu 기지에 서 W 입자의 재배열(rearrangement)에 의해 W 입자의 균 일한 분포를 확보할 수 있었다. W 입자크기는 1100^oC에 서 180 nm로 초미립 크기를 가지고 있으며, 소결온도가 증가함에 따라 약간의 증가는 관찰되나, 1250^oC에서 소결 후에도 500 nm 이하로 미세한 입자크기를 유지하는 것을 알 수 있다. 결론적으로 본 연구에서 비드밀에서 고에너지 밀링한 WO₃-CuO 혼합분말로부터 합성된 W-Cu 나노분말 은 우수한 소결성(sinterability)를 보이며, 초미립의 균일한 W 입자크기를 갖는 W-Cu 소결체를 제조할 수 있었다.

4. 결 론

본 연구에서는 WO3-CuO 혼합분말의 수소환원공정으로 부터 W-Cu 나노분말을 합성하고자 하였다. 출발원료인 WO₃-CuO 혼합분말에 대해 나노크기의 균일한 입자를 얻 기 위해 비드밀에서 고에너지 볼밀링 공정을 진행하였다.

그 결과, 밀링시간이 증가함에 따라 WO3-CuO 혼합분말 의 입자는 감소하고 비표면적은 증가함을알 수 있었다.

WO₃입자는 짧은 밀링시간에도 나노크기로 분쇄가 일어 나는 반면, CuO 입자는 밀링초기 마이크론 크기의 판상 입자를 거치면서 최종 나노입자로 분쇄가 진행되었다. 10

시간 밀링 후에 더 이상 분말특성의 변화가 없는 정상상 태에 도달하는 것을 확인할 수 있었다. 10시간 밀링 후에 37 m²/g의 비표면적과 50 nm 이하의 미세한 입자크기의 균일한 분말입도분포를 갖는 WO3-CuO 나노혼합분말을 제조할 수 있었다. 10시간 밀링한 WO3-CuO 혼합분말의 수소환원 공정을 통해 50 nm 입자크기의 균일한 W-Cu 나 노분말을 제조할 수 있었다. 이렇게 제조된 W-Cu 나노분 말은 우수한 소결특성을 보였으며, Cu 액상소결공정후에 도 초미립 크기의 균일한 W 입자를 가지고 있는 W-Cu 복 합체를 얻을 수 있었다.

감사의 글

본 연구는 산업기술진흥원 산업융합기반구축사업의 결 과입니다.

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