JP3004807B2 - 高密度ito焼結体の製造方法 - Google Patents

高密度ito焼結体の製造方法

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JP3004807B2
JP3004807B2 JP4112174A JP11217492A JP3004807B2 JP 3004807 B2 JP3004807 B2 JP 3004807B2 JP 4112174 A JP4112174 A JP 4112174A JP 11217492 A JP11217492 A JP 11217492A JP 3004807 B2 JP3004807 B2 JP 3004807B2
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ito
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sintering
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光輝 戸石
光一郎 江島
理子 田中
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Dowa Holdings Co Ltd
Dowa Mining Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透明導電膜を製造する
ためのITO(Indium Tin Oxide )焼結体の製造方法に
関し、更に詳しくは、特定なタイプの結合剤を添加する
ことにより焼結完了前の焼結体の破壊を防止することを
特徴とするITO焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度ITOターゲット材に用いる焼結
体を製造するための従来公知の方法には以下のような欠
点がある。すなわち、加圧しながら加熱して焼結する方
法は、粉末から直接焼結体が得られるため成形助剤を必
要としない上、容易に高密度焼結体を得ることができる
が、圧力装置等を用いなければならない等コスト上の問
題がある。
【0003】また、原料をスラリー化し吸水性の型に鋳
込んで成形体をつくり、これを乾燥した後に焼結する方
法は、場合によって成形助剤を使用することもあるが、
成形体中の水分が結合剤の役目を担っているためそれ程
成形助剤を必要としないという利点があるものの、原料
粒径の大きいものを使用せざるを得ないため、高密度化
には適さないという欠点がある。
【0004】更に、原料粉を加圧成形した後焼結する方
法は、加圧により粉体を成形するために、結合剤を入れ
ないとハンドリング時に壊れることが多いという面もあ
るが高密度化に適した微粉体にも適用可能であり、製造
コストも上記の方法に比較して安価にできるので、この
方法が一般的に用いられるようになった。しかしながら
この方法を更に検討したところ、ITO原料粉自体に水
分吸着性が有り、室温、大気中で0.8〜1.2%の水
分を吸着することや、焼結による収縮が400℃付近か
ら始まるという性質を有することが判明した。従って、
この加圧成形−焼成を行う製造方法では、結合剤が成形
体に添加されていない場合には、気温の変化により成形
体中の水分が変化し、この際の体積の膨脹収縮により亀
裂が発生したり、更に、乾燥後放置しておくと短時間に
1%程度の水分を吸収するため、放置時に音を立てなが
ら成形体中に亀裂が発生するという問題があった。
【0005】一方、成形体に結合剤が添加されている場
合には成形体強度が上昇することや、水分吸収が結合剤
により抑えられることから、水分に起因する割れを防止
する事ができるが、焼成時に400℃付近で焼結が始ま
る事から未分解の結合剤が焼結体中に残留し、更に焼結
を進めると分解ガスの内圧により焼結体が破壊されるこ
とがわかった。また、この際、分解生成物中に液状成分
があると昇温過程で焼結体内の低温部に液状成分が一時
的に凝縮し、焼結体の破壊原因となる。これらの欠点は
特に15m2 /g以上の比表面積を持つ粉末から得られ
た焼結体に顕著に表れることが確認されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の加
圧成形−焼成法においては、作製される焼結体に生じる
割れ等を防止することは難しく、従って本発明法は、高
比表面積のITO原料を用いた成形体の特異的な性質を
克服しながら焼結を行い、最終的に割れ等の欠陥のない
高密度焼結体を得る製造技術の確立を目的とするもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ、ITOの焼結開
始温度以下で分解する結合剤を含有せしめた成形体を焼
結することによって、所望の焼結体が得られることを見
出し、本発明に到達することができた。
【0008】 すなわち本発明は、実質的に酸化インジ
ウム粉と酸化スズ粉との混合物からなるITO粉末にア
クリル系結合剤を均一に分散添加して成形した後、得ら
れた成形体を大気雰囲気下で焼成するITO焼結体の製
造方法であって、前記ITO粉末の比表面積が15m2
/g以上であり、前記アクリル系結合材の分解温度が前
記ITO粉末の焼結開始温度以下である340〜360
℃であることを特徴とするITO焼結体の製造方法を提
供するものである。
【0009】
【作用】比表面積30〜40m2 /gのITO原料を使
用して高密度ITOを製造する場合、加圧成形体密度を
理論密度の47〜50%以上にしないと、密度85%以
上のITO焼結体が得られないことがわかった。更に高
密度化するためには成形体密度を50〜56%程度まで
あげなければならず、このような高密度化に伴って成形
体の硬さが増加していくが、一方、成形体の中の気孔の
量が減少することによって種々の応力を吸収し破壊を防
止する力が弱まってくるものと推定される。
【0010】本発明法において使用する酸化インジムと
酸化スズの混合粉の吸水量を調べたところ、大気中、室
温下で短時間に約1%の水分を吸収し飽和に達すること
がわかった。同様に結合剤等の成形助剤を含まない成形
体を室温で放置したところ短時間で0.3〜0.5%程
度の水分を吸着することもわかった。尚、これらの最終
水分量は、保持温度の違いに対応して変化することも観
察された。
【0011】本発明者は、予め15〜20m2 /g程度
の比表面積を有する成形体を準備して、乾燥後の保持時
間が焼結体へどのような影響を及ぼすかを調べたとこ
ろ、100℃で乾燥後直ちに焼成して得た焼結体はクラ
ックのない良好なものであったが、一方、同様に乾燥後
大気中室温下で1〜2時間程度保持した後焼成したもの
は約10〜40mm間隔でクラックが発生し、更に長時
間放置したものは50〜150mm間隔でクラックが発
生することも確認できた。これは大型の焼結体を製造す
る上で非常に大きな問題となっていたことである。
【0012】従ってこの問題を解決する一手段として、
有機系の結合剤を添加することにより、成形体の耐環境
性を向上させることができることを見出したが、本発明
法では、ITO原料の特殊性から種々の制約が課せられ
ている。
【0013】すなわち本発明法においては、超微粉体の
原料を使用するため、場合によっては400℃程度の加
熱時に2%程度の焼結による線収縮が生じる。また、通
常、焼結体表面の方が焼結体内部より温度が高いため
に、結合剤の分解ガスが流出するための気孔が焼結によ
り小さくなってガスの流出抵抗が大きくなり、これに伴
って内圧が高くなるため焼結体内部の結合剤の分解速度
が遅くなることがある。
【0014】 更に加熱を進め600〜610℃付近に
なると、結合剤の残留に起因する残留炭素による酸化イ
ンジウムの還元が起きるが、この場合、残留炭素量が多
いと一気に反応生成物である炭酸ガスが発生して、焼結
体に多数のクラックを発生させることになる。従って、
本発明法で使用される結合剤は、成形体の焼結開始温度
以下で分解が終わるものであることが必要である。ま
た、残炭があると600℃以上で不具合が生ずるため、
酸化雰囲気または不活性雰囲気で加熱したときに残炭が
発生しない性質のものが望ましい。
【0015】 上記目的に使用できる結合剤の種類は、
本実施例に示すアクリル系バインダーに限定され、灼熱
残査のないものが特に好ましい。しかしながら、そのよ
うな結合剤であっても分解ガスに高沸点の液相成分、例
えば「加熱温度−50℃」程度の範囲の沸点を持つ成分
を生ずるものもあり、そのような結合剤は大型品の焼成
時に焼結体の低温部に凝縮する傾向があって脱脂むらを
起こす傾向があり好ましくない。これらの結合剤を含有
する成形体を焼成して得られた焼結体に0.5mm以下の
亀裂があっても、次工程で研削等の方法により除去でき
るため、製造上あまり問題とならない。
【0016】以下実施例により詳細に説明する。
【0017】
【実施例1】比表面積39m2 /gのITO粉(酸化ス
ズ粉10wt%含有)4kgに市販のアクリル系バイン
ダー(分解温度340〜360℃)を2wt%添加して
ボールミルで混合後、造粒処理を行った。この造粒処理
は加圧成形時、型内での粉体の流動性を改善して充填む
らを抑えることを目的として行ったものである。
【0018】次いで、金型にこの粉体を充填して加圧成
形を行い、170×550×10mmの成形体を得た。
この成形体の密度は3.8g/cm3 であった。
【0019】次いで該成形体を、電気炉にて大気雰囲気
下400℃で2時間保持した後、1600℃まで昇温し
10時間保持して焼結密度6.4g/cm3 の焼結体を
得た。得られた焼結体の表面は、外観上割れは認められ
なかった。
【0020】尚、上記成形体を焼成する前に、室温にて
2昼夜放置しておいたところ、静置時の重量は15g増
加したが、これは水分の吸収によるものと思われる。こ
の場合の室温の変動は15℃から25℃の範囲で変化し
た。
【0021】
【比較例1】アクリル系バインダーを添加しない以外
は、実施例1と全く同一の条件下で成形を行い、170
×550×10mmの成形体を得て成形体密度を測定し
たところ3.8g/cm3 であった。
【0022】この成形体を実施例1の成形体と同様に静
置させて2昼夜放置したところ、重量は28g増加して
おり、この成形体を用いて実施例1と同様に焼成して焼
結体を得たところ、多数のクラックが発生していた。
【0023】
【発明の効果】上述のように本発明法により、成形体の
吸湿による変質を防止することによって、焼結体の割れ
をなくすことができるため、焼結体歩留が大幅に向上し
工業的に非常に有利な製造技術を確立することができ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 理子 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同和鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−126655(JP,A) 特開 平3−207858(JP,A) 特開 平1−179753(JP,A) 特開 昭63−176354(JP,A) 特開 昭63−319247(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に酸化インジウム粉と酸化スズ粉
    との混合物からなるITO粉末にアクリル系結合剤を均
    一に分散添加して成形した後、得られた成形体を大気雰
    囲気下で焼成するITO焼結体の製造方法であって、前
    記ITO粉末の比表面積が15m2/g以上であり、前
    記アクリル系結合材の分解温度が前記ITO粉末の焼結
    開始温度以下である340〜360℃であることを特徴
    とするITO焼結体の製造方法。
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JP2016089295A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 鎌田 康輔 ひねり式帯状防風・防寒具

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