CN116496081A - 一种铟锡氧三元化合物靶材及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铟锡氧三元化合物靶材及其制备方法和应用，将In2O3和SnO2粉末混合获得混合粉，混合粉预烧结，获得铟锡氧三元化合物粉末，造粒，获得铟锡氧三元化合物粒料，压制成型获得铟锡氧三元化合物坯体，再将铟锡氧三元化合物坯体于氧化性气氛下进行第1步烧结，然后进行氧气置换处理，再进行第2步烧结即得铟锡氧三元化合物靶材，本发明的制备方法具有工艺流程简单、成本低、绿色环保，可制备低铟含量的高致密度的铟锡氧三元化合物靶材，利用铟锡氧三元化合物靶材所制得薄膜具有优良光电性能和良好的耐酸腐蚀性能，可满足现有建筑玻璃对“三防”薄膜的性能要求，同时还可降低铟的消耗，缓解铟资源短缺的压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种铟锡氧三元化合物靶材及其制备方法和应用，属于铟锡氧三元化合物靶材制备技术领域。
背景技术
低辐射玻璃也称Low-E玻璃，Low-E是英文Low-Emissivity的简称。Low-E玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性。Low-E玻璃以其优越的节能性能越来越受到建筑市场的青睐。
ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)薄膜，具有对可见光高透过率、对紫外线有截止特性、高红外线反射率和较强短波(6.5～13GHz)反射特性，俗称“三防”薄膜材料。因此，ITO是制造低辐射玻璃的优良薄膜功能材料。然而，目前Low-E玻璃主要使用In2O3/SnO2＝90:10的ITO材料，其中In质量百分比含量高达74.4％。铟资源短缺导致90:10的ITO靶材价格昂贵，严重限制了镀有ITO薄膜Low-E玻璃的广泛应用。在不影响Low-E玻璃的优异隔热效果、良好的透光性和良好的防腐蚀性能，降低制造成本是Low-E玻璃所亟待解决的技术难题。
近年来，众多研究者相继研究了SrTiO3、GaInO3、Ga2In2O3、Zn2In2O5、Zn2SnO4、In4Sn3O12、MgIn2O4、CdIn2O4、Cd2SnO4等三元透明氧化物薄膜；Zn2In2O5-MgIn2O4、GaInO3-Zn2In2O5、ZnSnO3-Zn2In2O5、In4Sn3O12-Zn2In2O5、In4Sn3O12-GaInO3等多元复合透明氧化物薄膜材料；以及非化学计量比、随机相的TCO材料等，但这些还处于探索阶段并未产业化。
其中，三元化合物In4Sn3O12和In2SnO5具有类似于ITO(In2O3/SnO2＝90:10)的光学性能，且它们在酸性溶液和高温氧化气氛中较ITO具有更稳定的性能，可作为低辐射玻璃的薄膜材料，能满足建筑玻璃对高性能“三防”薄膜的性能要求。
然而，现有技术中还没有关于低铟含量的铟锡氧三元化合物靶材(主要物相为：In4Sn3O12和In2SnO5)成功制备的记载。
发明内容
针对现有技术中铟资源的短缺的问题，本发明的第一个目的在于提供一种高致密、低电阻率，低铟含量的铟锡氧三元化合物靶材的制备方法。采用In2O3和SnO2混合粉末预烧结制备铟锡氧三元化合物粉末、采用氧气置换协同两步常压气氛烧结提升靶材致密度。本发明涉及的低铟含量的铟锡氧三元化合物中铟元素含量约为45～54wt％，能够大幅减少对金属铟的消耗，为缓解铟资源短缺的压力和降低低辐射玻璃的生产成本具有重要的研究意义和应用价值。
本发明的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材。
本发明的第三个目的在于提供上述制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，将In2O3和SnO2粉末混合获得混合粉，混合粉预烧结，获得铟锡氧三元化合物粉末，将铟锡氧三元化合物粉末造粒，获得铟锡氧三元化合物粒料，将铟锡氧三元化合物粒料，压制成型获得铟锡氧三元化合物坯体，再将铟锡氧三元化合物坯体于氧化性气氛下进行第1步烧结，然后进行氧气置换处理，再于氧化性气氛下进行第2步烧结即得铟锡氧三元化合物靶材。
本发明的制备过程，先采用In2O3和SnO2混合粉末预烧结制备主要物相为In4Sn3O12和/或In2SnO5铟锡氧三元化合物粉末，然后将所得铟锡氧三元化合物粉末经压制成型获得铟锡氧三元化合物坯体，最后于烧结过程中，通过氧气置换协同两步常压气氛烧结提升靶材致密度，最终获得高致密、低电阻率，低铟含量的铟锡氧三元化合物靶材。
优选的方案，所述In2O3粉末和SnO2粉末的初始粒径比为1～5:1，其中In2O3粉末的原始粒径为100～500nm，二次粒径D50为5～20μm。
优选的方案，所述In2O3粉末和SnO2粉末的纯度均在99.99％以上。
优选的方案，所述混合粉中，SnO2的质量分数为34.5～45.5％。
优选的方案，所述预烧结在氧化性气氛下进行，所述预烧结的温度为1450～1650℃，预烧结的时间为1～5h。
进一步的优选，所述氧化性气氛为氧气和/或空气。
本发明的制备方法，通过控制In2O3和SnO2粉末的配比，在氧化气氛下进行预烧结，并通过控制预烧结的温度与时间在本发明范围内，从而使所得预烧结粉末的主要物相为In4Sn3O12和/或In2SnO5，最终经烧结获得物相为In4Sn3O12和/或In2SnO5的铟锡氧三元化合物靶材，从而获得低铟含量、且性能优异的铟锡氧三元化合物靶材。
优选的方案，混合粉预烧结，获得预烧结粉体，将预烧结粉体破碎，过100目筛，所得筛下物，即为铟锡氧三元化合物粉末。
在实际操作过程中，预烧结粉体的破碎是经过颚式或对撞式破碎机进行破碎，然后过100目不锈钢筛网得到铟锡氧三元化合物粉末。
优选的方案，所述铟锡氧三元化合物粉末的粒度D90≤120μm。
优选的方案，所述造粒过程为，将铟锡氧三元化合物粉末进行湿法球磨，然后进行喷雾造粒，所述湿法球磨过程中，以水为研磨介质，并加入聚丙烯酸类分散剂，其中铟锡氧三元化合物粉末与磨球的质量比为1：1～5，所述水与铟锡氧三元化合物粉末的质量比为1：0.5～4；所述聚丙烯酸类分散剂的加入量为铟锡氧三元化合物粉末质量的0.1～1.0wt.％。
进一步的优选，所述湿法球磨的转速为200～1000r/min，湿法球磨的时间为10～300min。
在实际操作过程中，选用氧化锆球作为研磨球，水为去离子水。
优选的方案，所述铟锡氧三元化合物粒料的粒径为30～200μm，优选为60～100μm。
优选的方案，所述压制成型的过程为：将铟锡氧三元化合物粒料装入冷压模具，经振动和抽真空操作后，依次进行3次冷等静压，即得铟锡氧三元化合物坯体，所述第1次冷等静压的压力为150～250MPa，优选为150～200MPa，第2次冷等静压的压力为200～300MPa，优选为250～300MPa，第3次冷等静压的压力为280～400MPa，优选为300～350MPa。
在本发明中，在压制成型的过程中，采用3次冷等静压，控制冷等静压的压力依次递增，可大幅提升靶材的致密度。
在实际操作过程中，第1次冷等静压完成后进行泄压，然后再加压至第2次冷等静压的压力，第2次冷等静压完成后，进行泄压，然后再加压至第3次冷等静压的压力，采用加压→泄压的CIP工艺，确保坯体致密度与强度。
优选的方案，所述第1步烧结的过程为：以5℃/min-20℃/min的升温速率升至600～1150℃，优选为650～1000℃，保温4～12h，优选为5～10h，控制氧化性气氛的流量为5～50L/min。
优选的方案，所述氧气置换处理的过程为：第1步烧结完成后，对烧结烧结炉进行抽真空至10-1Pa以下，然后充入纯氧气至标准大气压，如此反复进行2～3次后，再升温进行第2步烧结。
优选的方案，所述第2步烧结的过程为：以5℃/min-20℃/min的升温速率升至1500～1700℃，优选为1560～1620℃，保温2～20h，优选为5～10h，控制氧化性气氛的流量为5～50L/min。
在本发明中，所述氧化性气氛均为氧气和/或空气。
本发明中的烧结过程，先将铟锡氧三元化合物坯体，经第1步烧结低温烧结，其是脱脂烧结一体化工艺的一部分，主要作用有两个：一是排出有机物；二是提升坯体的强度，但又不形成闭合孔，之后为氧气置换，其工艺过程是通过抽真空去掉坯体中的氮气、二氧化碳等非氧化性气体物质，同时冲入氧气对氮气、二氧化碳等非氧化性气体物质进行置换，重复多次，尽量减少非氧化性气体物质在烧结过程中的反致密化的作用，第2步烧结是基于前两步工艺基础之上，通过控制烧结温度、升温速率、气体流速依靠坯体自身烧结活性迅速达到致密化的过程，同时避免或减少预烧结化合物的分解与坯体的反致密化，通过上述氧气置换协同两步常压气氛烧结可大幅提升靶材的致密度。
本发明还提供上述制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材；所述铟锡氧三元化合物靶材的物相包含In4Sn3O12或/和In2SnO5，铟锡氧三元化合物靶材中元素In质量百分比含量为43.5～55.7％、相对密度≥98％、电阻率≤5.0×10-3Ω·cm。
本发明还提供上述制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材的应用，将所述铟锡氧三元化合物靶材应用作为低辐射玻璃用薄膜材料的制备原料。
本发明的有益效果为：
本发明提出采用预烧结方法先合成铟锡氧三元化合物，然后采用粉末冶金方法制备低铟含量的铟锡氧三元化合物靶材。为了提升靶材的致密度，采用多次冷等静压+氧气置换+两步烧结法。具体的优点如下：
(1)节约铟资源：本发明所制得铟锡氧三元化合物靶材，其主要物相为In4Sn3O12或和In2SnO5，其中元素In质量百分比含量为(45.5～53.7)±2.0％。说明，本发明所制得靶材铟含量较低，缓解了铟资源短缺对建筑行业低辐射玻璃用ITO薄膜的限制。
(2)工艺设计优势：本发明先合成铟锡氧三元化合物，再通过控制制备工艺烧结得到相应的靶材，避免烧结过程中致密化与合成的矛盾。
(3)多次冷等静压：第1次在150～250MPa，优选为150～200MPa；第2次在200～300MPa，优选为250～300MPa；第3次在280～400MPa，优选为300～350MPa。3次冷等静压压力依次递增，采用加压→泄压的CIP工艺，确保坯体致密度与强度。
(4)采用氧气置换+两步烧结的特殊工艺确保靶材烧结体的致密度：第1步烧结为中低温烧结，烧结温度为600～1150℃，优选650～1000℃；时间为4～12h，优选5～10h；氧气或空气流量为5～50L/min。然后对坯体氧气置换处理；第2步烧结为高温烧结，烧结温度为1500～1700℃，优选1560～1620℃；时间为2～20h，优选5～10h；氧气或空气流量为5～50L/min；之后降温到室温；本发明中的烧结过程，先将铟锡氧三元化合物坯体，经第1步烧结低温烧结，其是脱脂烧结一体化工艺的一部分，主要作用有两个：一是排出有机物；二是提升坯体的强度，但又不形成闭合孔，之后为氧气置换，其工艺过程是通过抽真空去掉坯体中的氮气、二氧化碳等非氧化性气体物质，同时冲入氧气对氮气、二氧化碳等非氧化性气体物质进行置换，重复多次，尽量减少非氧化性气体物质在烧结过程中的反致密化的作用，第2步烧结是基于前两步工艺基础之上，通过控制烧结温度、升温速率、气体流速依靠坯体自身烧结活性迅速达到致密化的过程，同时避免或减少预烧结化合物的分解与坯体的反致密化，通过上述氧气置换协同两步常压气氛烧结可大幅提升靶材的致密度。
发明的制备方法具有工艺流程简单、成本低、绿色环保，可制备低铟含量的高致密度的铟锡氧三元化合物靶材，利用铟锡氧三元化合物靶材所制得薄膜具有优良光电性能和良好的耐酸腐蚀性能，可满足现有建筑玻璃对“三防”薄膜的性能要求，同时还可降低铟的消耗，缓解铟资源短缺的压力。
附图说明
图1是本发明制备新型铟锡氧三元化合物靶材的工艺流程图。
图2是预烧结后铟锡氧三元化合物粉体的物相XRD图。
图3是实施例1中三元化合物靶材腐蚀后的断口BSE图。
图4是实施例1中三元化合物靶材的EPMA元素分布图，其中图4(a)为In，图4(b)为Sn，图4(c)为O。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
按质量百分比65％：35％配比，将In2O3粉末(原始粒径为200nm、纯度为4N5)和SnO2粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)装入混料机中充分混合，然后取出混合粉末过筛100目，置入高温煅烧炉中在氧气或空气环境下进行预烧结，最高温度为1600℃，保温时间6h，出炉破碎后过筛100目得到预烧结粉末。其物相主要为In4Sn3O12或和In2SnO5，见图2。
然后将预烧结粉末置入高能球磨机中，按要求加入纯水、分散剂后进行湿法球磨，不加粘结剂得到铟锡氧三元化合物浆料。球磨工艺：采用氧化锆球，粉球质量比1：2；研磨介质为去离子水，分散剂为聚丙烯酸铵，其中去离子水与粉体质量比为1：2，聚丙烯酸类分散剂的含量占粉体质量的0.5wt.％；高速球磨转速为300r/min，球磨时间为60min。
之后，采用喷雾法进行造粒，得到平均粒径为60～100μm的造粒粉体，以备用。将喷雾造粒粉体装入冷压模具中，经振动和抽真空操作后，直接经3次冷等静压成型得到铟锡氧三元化合物坯体。冷等静压的工艺为：第1次在200MPa，保压5min；第2次在280MPa，保压5min；第3次在350MPa，保压5min。
将所得铟锡氧三元化合物坯体在氧气或空气气氛下进行两步烧结，升温速率为5℃/min-20℃/min可调，根据低温段慢升温高温段快升温的原则。具体工艺为：首先，以5℃/min升温至850℃，氧气或空气流量为5L/min，保温5h；其次，对烧结炉进行抽真空至10-1Pa，之后冲入纯氧气至标准大气压，如此反复进行3次；最后，以10℃/min升温至1600℃，氧气或空气流量为30L/min，保温5h；之后降温到室温。
按以上工艺方法，可得到的铟锡氧三元化合物靶材平整完好，颜色呈墨绿色。采用阿基米德排水法测得烧结靶材的致密度为7.14g·cm-3，计算其相对密度为98.6％(理论密度为7.245g·cm-3)，其断口腐蚀图如图3，未见较大孔洞，说明靶材致密度较好。图3中清晰可见一条条腐蚀沟，可能为晶界，未见腐蚀后的晶粒，这可能与晶粒中的元素组成有关。图4是三元化合物靶材的EPMA元素分布图。表1是采用XRF测量的铟锡氧三元化合物靶材中元素质量百分比含量。以上说明，晶粒中Sn含量很高，故耐腐蚀。采用三点抗弯法测得其抗折强度为124MPa，采用四点探针法测得电阻率，为2.25×10-3Ω·cm。
实施例2
按质量百分比55％：45％配比，将In2O3粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)和SnO2粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)装入混料机中充分混合，然后取出混合粉末过筛100目，置入高温煅烧炉中在氧气或空气环境下进行预烧结，最高温度为1580℃，保温时间8h，出炉破碎后过筛100目得到预烧结粉末。其物相主要为In4Sn3O12，见图2。
然后将预烧结粉末置入高能球磨机中，按要求加入纯水、分散剂后进行湿法球磨，不加粘结剂得到铟锡氧三元化合物浆料。球磨工艺及参数与实施例1相同。
之后，采用喷雾法进行造粒，得到平均粒径为40～80μm的造粒粉体，以备用。将喷雾造粒粉体装入冷压模具中，经振动和抽真空操作后，直接经3次冷等静压成型得到铟锡氧三元化合物坯体。冷等静压的工艺为：第1次在150MPa，保压5min；第2次在250MPa，保压5min；第3次在320MPa，保压5min。
将所得铟锡氧三元化合物坯体在氧气或空气气氛下进行两步烧结，具体做法与实施例1相同。
按以上工艺方法，可得到的铟锡氧三元化合物靶材平整完好，颜色呈墨绿色。采用阿基米德排水法测得烧结靶材的致密度为7.02g·cm-3，计算相对密度为99.2％(理论密度为7.076g·cm-3)，说明靶材致密度较好。采用三点抗弯法测得其抗折强度为100MPa，采用四点探针法测得电阻率，为3.88×10-3Ω·cm。靶材中的各元素质量百分比含量见表1，说明本实施例制备的靶材也耐酸腐蚀。
实施例3
按质量百分比65％：35％配比，将In2O3粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)和SnO2粉末(原始粒径为50nm、纯度为4N5)装入混料机中充分混合，然后取出混合粉末过筛100目，置入高温煅烧炉中在氧气或空气环境下进行预烧结，最高温度为1620℃，保温时间4h，出炉破碎后过筛100目得到预烧结粉末。其主要物相为In2SnO5，夹杂少量In4Sn3O12。
然后将预烧结粉末置入高能球磨机中，按要求加入纯水、分散剂后进行湿法球磨，不加粘结剂得到铟锡氧三元化合物浆料。球磨工艺及参数与实施例1相同。
之后，采用喷雾法进行造粒，得到平均粒径为60～100μm的造粒粉体，以备用。将喷雾造粒粉体装入冷压模具中，经振动和抽真空操作后，直接经3次冷等静压成型得到铟锡氧三元化合物坯体。冷等静压工艺及参数与实施例1相同。
将所得铟锡氧三元化合物坯体在氧气或空气气氛下进行两步烧结，具体做法与实施例1相同。
按以上工艺方法，可得到的铟锡氧三元化合物靶材平整完好，颜色呈墨绿色。采用阿基米德排水法测得烧结靶材的致密度为7.15g·cm-3，计算其相对密度为98.7％(理论密度为7.245g·cm-3)，说明靶材致密度较好。采用三点抗弯法测得其抗折强度为145MPa，采用四点探针法测得电阻率，为1.80×10-3Ω·cm。靶材中的各元素质量百分比含量见表1，说明本实施例制备的靶材也耐酸腐蚀。
实施例4
按质量百分比65％：35％配比，将In2O3粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)和SnO2粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)装入混料机中充分混合，然后取出混合粉末过筛100目，置入高温煅烧炉中在氧气或空气环境下进行预烧结，预烧结工艺及参数与实施例1相同。
然后将预烧结粉末置入高能球磨机中，按要求加入纯水、分散剂后进行湿法球磨，不加粘结剂得到铟锡氧三元化合物浆料。球磨工艺及参数与实施例1相同。
之后，采用喷雾法进行造粒，得到平均粒径为60～100μm的造粒粉体，以备用。将喷雾造粒粉体装入冷压模具中，经振动和抽真空操作后，直接经3次冷等静压成型得到铟锡氧三元化合物坯体。冷等静压工艺及参数与实施例1相同。
将所得铟锡氧三元化合物坯体在氧气或空气气氛下进行两步烧结，升温速率为5℃/min-20℃/min可调，根据低温段慢升温高温段快升温的原则。具体工艺为：首先，以5℃/min升温至650℃，氧气或空气流量为5L/min，保温8h；其次，对烧结炉进行抽真空至10-1Pa，之后冲入纯氧气至标准大气压，如此反复进行3次；最后，以10℃/min升温至1580℃，氧气或空气流量为30L/min，保温10h；之后降温到室温。
按以上工艺方法，可得到的铟锡氧三元化合物靶材平整完好，颜色呈墨绿色。采用阿基米德排水法测得烧结靶材的致密度为7.10g·cm-3，计算其相对密度为98.0％(理论密度为7.245g·cm-3)，说明靶材致密度较好。采用三点抗弯法测得其抗折强度为105MPa，采用四点探针法测得电阻率，为2.80×10-3Ω·cm。靶材中的各元素质量百分比含量见表1，说明本实施例制备的靶材也耐酸腐蚀
实施例5
按质量百分比65％：35％配比，将In2O3粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)和SnO2粉末(原始粒径为100nm、纯度为4N5)装入混料机中充分混合，然后取出混合粉末过筛100目，置入高温煅烧炉中在氧气或空气环境下进行预烧结，预烧结工艺及参数与实施例1相同。
然后将预烧结粉末置入高能球磨机中，按要求加入纯水、分散剂后进行湿法球磨，不加粘结剂得到铟锡氧三元化合物浆料。球磨工艺及参数与实施例1相同。
之后，采用喷雾法进行造粒，得到平均粒径为60～100μm的造粒粉体，以备用。将喷雾造粒粉体装入冷压模具中，经振动和抽真空操作后，直接经3次冷等静压成型得到铟锡氧三元化合物坯体。冷等静压工艺及参数与实施例1相同。
将所得铟锡氧三元化合物坯体在氧气或空气气氛下进行两步烧结，升温速率为5℃/min-20℃/min可调，根据低温段慢升温高温段快升温的原则。具体工艺为：首先，以5℃/min升温至1000℃，氧气或空气流量为5L/min，保温4h；其次，对烧结炉进行抽真空至10-1Pa，之后冲入纯氧气至标准大气压，如此反复进行3次；最后，以10℃/min升温至1600℃，氧气或空气流量为30L/min，保温5h；之后降温到室温。
按以上工艺方法，可得到的铟锡氧三元化合物靶材平整完好，颜色呈墨绿色。采用阿基米德排水法测得烧结靶材的致密度为7.136g·cm-3，计算其相对密度为98.5％(理论密度为7.245g·cm-3)，说明靶材致密度较好。采用三点抗弯法测得其抗折强度为115MPa，采用四点探针法测得电阻率，为2.00×10-3Ω·cm。靶材中的各元素质量百分比含量见表1，说明本实施例制备的靶材也耐酸腐蚀。
表1铟锡氧三元化合物靶材中元素质量百分比含量(XRF,wt.％)
| In | Sn | O | 其他 | |
| 实施例1 | 56.9 | 29.7 | 13.0 | 0.4 |
| 实施例2 | 48.5 | 38.2 | 12.8 | 0.5 |
| 实施例3 | 55.8 | 28.5 | 15.3 | 0.4 |
| 实施例4 | 57.2 | 29.3 | 13.3 | 0.2 |
| 实施例5 | 56.5 | 30.1 | 13.2 | 0.2 |
对比例1
In2O3粉末和SnO2粉末的配比按质量百分比65％：35％。不经过预烧结过程直接球磨、成型，再烧结。除了预烧结外，其余制备流程及工艺参数如实施例1。最后，得到的ITO烧结靶材平整完好，颜色呈绿色。采用阿基米德排水法测得致密度为6.38g·cm-3，计算相对密度为88.1％(理论密度为7.245g·cm-3)。采用三点抗弯法测得抗折强度为68MPa，采用四点探针法测得电阻率，为5.32×10-2Ω·cm。烧结后靶材致密度较低，力学性能较差。经过XRD检测发现，靶材主要物相为In2O3，伴有少量In4Sn3O12。
对比例2
In2O3粉末和SnO2粉末的配比按质量百分比65％：35％，经过预烧结、球磨、成型和烧结等工艺。但是，采用1步烧结，没有氧气置换工艺。除此之外，其余制备流程及工艺参数如实施例1。预烧结得到粉体的物相主要为In4Sn3O12或和In2SnO5。最后，得到的ITO烧结靶材平整完好，颜色呈绿色。采用阿基米德排水法测得致密度为5.98g·cm-3，计算相对密度为82.6％(理论密度为7.245g·cm-3)。采用三点抗弯法测得抗折强度为47MPa，采用四点探针法测得电阻率，为7.30×10-2Ω·cm。烧结后靶材致密度较低，力学性能较差。经过XRD检测发现，靶材主要物相为In2O3，伴有少量In4Sn3O12。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：将In2O3和SnO2粉末混合获得混合粉，混合粉预烧结，获得铟锡氧三元化合物粉末，将铟锡氧三元化合物粉末造粒，获得铟锡氧三元化合物粒料，将铟锡氧三元化合物粒料，压制成型获得铟锡氧三元化合物坯体，再将铟锡氧三元化合物坯体于氧化性气氛下进行第1步烧结，然后进行氧气置换处理，再于氧化性气氛下进行第2步烧结即得铟锡氧三元化合物靶材。
2.根据权利要求1所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述In2O3粉末和SnO2粉末的初始粒径比为1～5:1，其中In2O3粉末的原始粒径为100～500nm，二次粒径D50为5～20μm；
所述In2O3粉末和SnO2粉末的纯度均在99.99％以上；
所述混合粉中，SnO2的质量分数为34.5～45.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述预烧结在氧化性气氛下进行，所述预烧结的温度为1450～1650℃，预烧结的时间为1～5h；
混合粉预烧结，获得预烧结粉体，将预烧结粉体破碎，过100目筛，所得筛下物，即为铟锡氧三元化合物粉末；
所述铟锡氧三元化合物粉末的粒度D90≤120μm。
4.根据权利要求1所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述造粒过程为，将铟锡氧三元化合物粉末进行湿法球磨，然后进行喷雾造粒，所述湿法球磨过程中，以水为研磨介质，并加入聚丙烯酸类分散剂，其中铟锡氧三元化合物粉末与磨球的质量比为1：1～5，所述水与铟锡氧三元化合物粉末的质量比为1：0.5～4；所述聚丙烯酸类分散剂的加入量为铟锡氧三元化合物粉末质量的0.1～1.0wt.％；
所述湿法球磨的转速为200～1000r/min，湿法球磨的时间为10～300min；
所述铟锡氧三元化合物粒料的粒径为30～200μm。
5.根据权利要求1所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述压制成型的过程为：将铟锡氧三元化合物粒料装入冷压模具，经振动和抽真空操作后，依次进行3次冷等静压，即得铟锡氧三元化合物坯体，所述第1次冷等静压的压力为150～250MPa，第2次冷等静压的压力为200～300MPa，第3次冷等静压的压力为280～400MPa。
6.根据权利要求1所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述第1步烧结的过程为：以5℃/min-20℃/min的升温速率升至600～1150℃，保温4～12h，控制氧化性气氛的流量为5～50L/min。
7.根据权利要求1所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述氧气置换处理的过程为：第1步烧结完成后，对烧结烧结炉进行抽真空至10-1Pa以下，然后充入纯氧气至标准大气压，如此反复进行2～3次后，再升温进行第2步烧结。
8.根据权利要求1或7所述的一种铟锡氧三元化合物靶材的制备方法，其特征在于：所述第2步烧结的过程为：以5℃/min-20℃/min的升温速率升至1500～1700℃，保温2～20h，控制氧化性气氛的流量为5～50L/min。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材，其特征在于：所述铟锡氧三元化合物靶材的物相包含In4Sn3O12或/和In2SnO5，铟锡氧三元化合物靶材中元素In质量百分比含量为43.5～55.7％、相对密度≥98％、电阻率≤5.0×10-3Ω·cm。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备的铟锡氧三元化合物靶材的应用，其特征在于：将所述铟锡氧三元化合物靶材应用作为低辐射玻璃用薄膜材料的制备原料。
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