매우 단단한 재료인 세라믹은 뛰어난 강도와 내마모성을 요구하는 많은 분야에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 특히 세라믹은 볼 형태로 연삭해서, 즉 세라믹볼을 만들어서 연마 응용 분야에서 활용하고 있습니다. 세라믹볼은 재료를 작은 입자로 분쇄하거나 크기를 줄이기 위한 분쇄 및 밀링(Milling)공정에 사용됩니다. 세라믹볼의 고유한 특성으로 인해, 경도, 내식성, 내화학성 및 높은 마찰에 대한 내성이 우수하기 때문에 분쇄, 밀링, 분산 작업에 사용하고 있습니다.
니카토(Nikkato)사에서는 다양한 종류의 세라믹볼(Ceramic ball)을 제공하고 있습니다.
최근에는 반도체, 2차전지, CMP, MLCC 등에 사용되는 초미세입자의 생산을 위하여 0.03㎜(30㎛), 0.05㎜(50㎛), 0.1㎜(100㎛)크기의 지르코니아볼(Zirconia Ball)를 제공하고 있습니다.
반도체, MLCC(적층세라믹콘덴서), 2차전지 산업에서의 활용
반도체의 크기가 작아질수록, 부품의 크기도 작아지게 되며, 부품의 오염이나 불필요한 물질이 들어가는 것을 방지하여 합니다. 이에 세라믹볼을 이용한 분쇄 과정에서 분말 자체의 오염을 최소화하고, 최대한으로 작은 입자를 만드는 것이 매우 중요한 요소입니다. 특히, 2차전지, 적층세라믹콘덴서(MLCC) 등에 사용되는 세라믹비드는 직경이 0.1㎜을 사용하며, 최근에는 더욱 작은 0.03㎜(30㎛), 0.05㎜(50㎛) 크기의 지르코니아볼을 많이 사용하고 있습니다. 세라믹볼(Ceramic Ball)의 크기가 작아지면 작아질수록 더 미세하게 분쇄할 수 있고, 작업효율성도 높아지는 장점이 있습니다.
또한 이차전지의 양극활물질(LFP, NCM, NCA 등), 음극활물질(흑연, 실리콘, CNT(탄소나노튜브) 등), 분리막(알루미나 슬러리 등) 등의 분쇄 및 분산에 사용됩니다.
CMP 공정에서의 활용
CMP(Chemical Mechanical Planarization) 공정은 식각(Etching)과 증착(Deposition) 공정을 거친 후 거칠어진 웨이퍼의 표면을 기계적, 화학적으로 평탄하게 하여서, 회로를 쌓아 올릴 수 있도록 만드는 공정입니다.
CMP 슬러리는 CMP 공정에 쓰이는 연마제로서 화학 반응 용액에 산재된 나노 크기의 연마 분말로 구성되어 있습니다. 반도체 고성능화, 미세화에 따라 연마의 횟수와 정밀성 이 높아지면서 CMP 슬러리의 품질 또한 상당한 중요한 요소이며, 초미세입자 및 불순물 혼입을 최소화하기 위해서, CMP 슬러리 분쇄 및 분산에 직경이 0.05㎜ 지르코니아볼을 사용하며, 최근에는 더욱 작은 0.03㎜(30㎛) 크기의 지르코니아볼을 많이 사용하고 있습니다.
페인트, 잉크, 안료 산업에서의 활용
페인트, 잉크, 안료 등의 산업에서는 안료입자가 분순물이 없이 미세하게 만들수록 색의 선명도를 더욱 높일 수 있습니다. 이 과정에서 페인트 등의 원재료인 안료 입자를 불순물없이 더욱 미세하게 분쇄하는 과정에 0.5 ~ 2㎜ 크기의 세라믹비드를 주로 사용합니다. 세라믹볼의 분쇄로 만들어진 미세한 안료입자들은 자동차 도색이나 각종 제품들의 색상을 더욱더 선명하게 표현할 수 있습니다.
3D 프린터 산업에서의 활용
3D 프린터 등의 산업에 사용되는 페인팅(액체+분말)에서 분말의 입자가 더욱 작을수록 더 견고하고 더 부드러운 제품을 만들 수 있습니다. 이러한 분말은 불순물 혼입이 없이 미세하게 분쇄하기 위하여 0.5 ~ 2㎜ 세라믹볼을 주로 사용하게 됩니다.
광산(광물) 산업에서의 활용
광산(광물)산업에서는 일반적으로 5㎜ 크기의 세라믹볼을 사용합니다. 예를 들어, 광산에서 채취된 금은 금 자체로 존재하는 것이 아니라, 다양한 광물 속에 박혀서 존재합니다. 이러한 형태의 광물을 세라믹비드를 활용해 분쇄한 다음, 금만 추출해서 사용하게 됩니다.
제지(종이) 산업에서의 활용
제지산업에서는 일반적으로 0.5 ~ 2㎜ 크기의 세라믹볼을 사용합니다. 우리가 사용하는 종이는 원래 나무와 같은 황색이지만, 석회석 코팅제를 통해서 하얀 종이로 만들 수 있습니다. 이 코딩제를 만드는 과정에서 석회석 광물이 필요하고, 이를 잘게 분쇄하는 공정에 세라믹볼이 사용됩니다.