Ito靶材的氧化锡粉末的制造方法
阅读说明：本技术 Ito靶材的氧化锡粉末的制造方法 (Method for manufacturing tin oxide powder of ITO target material ) 是由 马建保 王志强 曾探 陶成 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种ITO靶材的氧化锡粉末的制造方法,通过溶解—熟成—pH调整—固液分离—干燥—焙烧—球磨—分级混合,最终制得的粉末粒度细,分布范围窄和均匀,团聚程度轻,粉末纯度高,呈现出单分散性,粉末收率高,可大批量生产。(The invention provides a method for preparing tin oxide powder of an ITO target, which comprises the steps of dissolving, ripening, pH adjustment, solid-liquid separation, drying, roasting, ball milling and grading mixing, wherein the finally prepared powder has the advantages of fine granularity, narrow and uniform distribution range, light agglomeration degree, high powder purity, monodispersity and high powder yield, and can be produced in large batch.)
技术领域
本发明涉及ITO靶材的氧化锡领域，尤其涉及一种ITO靶材的氧化锡粉末的制造方法。
背景技术
氧化锡（化学式：SnO2）是一种重要的半导体材料，其制备的掺杂薄膜具有高电导率，高可见光透过率，高稳定性，高硬度，微波衰减、紫外线反射和强耐腐蚀性等优良光电特性，主要作为ITO（氧化铟锡）靶材的原料，在锂电池、太阳能电池、液晶显示、光电子装置、透明导电电极、防红外探测保护等领域也被广泛应用。
目前制备高密度也称ITO靶材原料的氧化锡粉末的方法包括化学沉淀法、气相合成法、喷雾燃烧法、固相化学合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法和硝酸氧化法等。
化学沉淀法设备和工艺简单，易于工业化生产，但二氧化锡超细粉末的易团聚；气相合成法粒度较粗且不可控；喷雾燃烧法粒度较细但生产成本高；固相合成方法工艺简单，但形貌不易控制；溶胶-凝胶法设备简单，操作容易，但处理时间较长，不易洗涤；水热合成反应在水体系下进行，产生大量废水，纯度难控制，过滤困难。硝酸氧化法存在氮氧化物污染，主要仍为粒度不易控制，过程一些步骤对量产化有难度。
最终的氧化锡粉末粒度适中微细且均匀，而以上多种方法均不同程度存在氧化锡颗粒粒径小，易团聚或量产化可实现性等问题。
化学法制备纳米氧化锡不可避免会遇到原料的溶解体系问题，主流的盐酸和硝酸体系中，盐酸体系受于Cl-根的电负性，对粉末的堆积状态影响较大，对最终的ITO靶材使用影响更甚(靶材结瘤中毒，acring等问题），非常规的方式不能满足大规模的量产需要。
现有技术专利CN1926644A 公开了一种导电性氧化锡粉末及其制造方法，该制造方法是在酸水溶液中缓慢添加锡酸钠溶液进行反应，使添加终止时的pH值为5以下，对生成的料浆进行洗涤、过滤、干燥后，对所得到的干燥粉进行粉碎，然后，在非氧化性环境中进行焙烧。但是硝酸体系制成的粉末也易团聚，且在溶解后，高温高酸度的ɑ型（正锡酸）和β型（偏锡酸）氧化锡浆料其洗涤难度较大（两种类型相互转换，熟成过程将有利于ɑ型向β型的转变），产率较低，后序工序处理难度较大，且粒度不易控制，不利于工业化生产。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种ITO靶材的氧化锡粉末的制造方法，通过溶解—熟成—pH调整—固液分离—干燥—焙烧—球磨—分级混合，最终制得的粉末粒度细，分布范围窄和均匀，团聚程度轻，粉末纯度高，呈现出单分散性，粉末收率高，可大批量生产，解决了背景技术中出现的问题。
本发明的目的是提供一种ITO靶材的氧化锡粉末的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：首先将30wt%-50wt%的AR硝酸溶液加入密闭容器内，开启加热和搅拌，溶解温度达到40℃-80℃，分次或连续加入一定量直径2-8mm、纯度≥99.993%的金属锡粒，过程反应温度为105±5℃，反应自加锡粒结束后1小时内，加入一定量60℃-100℃去离子水定容至6wt%-11wt%，过滤，继续搅拌10-60min，静置4h-15h；
步骤二：熟成：待溶液温度达到40℃以下时，抽取上清液，加入30℃-40℃去离子水，搅拌后静置大于1h以上，抽取上清液；重复本步骤，直至溶液电导达到规定范围，此过程容器需要保温；
步骤三：之后对溶液定容调节pH在6-9范围内，得到氧化锡浆料；
步骤四：对氧化锡浆料进行固液分离得到湿料；
步骤五：对湿料干燥得到氧化锡前驱体；
步骤六：对氧化锡前驱体焙烧得到氧化锡粉末；
步骤七：对氧化锡粉末球磨，球磨后分级混合得到成品。
进一步改进在于：所述步骤一锡粒加入为匀速加入，锡粒加入时间即反应时间为4-7h。
进一步改进在于：所述步骤三定容调节pH具体为：加水定容至一定浓度，搅拌大于10min后，继续搅拌的同时定量定速加入10wt%-20wt%的氨水溶液，调节溶液pH在6-9范围内。
进一步改进在于：所述步骤四固液分离具体为：首先对氧化锡浆料采用1000目-2300目的滤布进行过滤，再采用离心的方式进行固液分离。
进一步改进在于：所述步骤五湿料干燥具体为：干燥温度不大于150℃，采用低温烘干+高温烘干进行多段烘干，其中低温烘干过程中，进行初次破碎。
进一步改进在于：所述步骤六焙烧具体为：将氧化锡前驱体装入坩埚中，粉末扎眼，放入焙烧炉，设定温度为600℃-1000℃，升温速率不大于6℃/min，保温时间2h-6h，焙烧得到不同粒度要求和分布的氧化锡粉末。
进一步改进在于：所述步骤七球磨具体为：对氧化锡粉末干法球磨，料球比1:1—1:5之间，球磨时间不大于48h，锆球种类Ø2+Ø5+Ø10，装填比不大于70%。
进一步改进在于：所述步骤七分级混合具体为：对球磨的料球分离过筛，随后粉末进行分级后混合，分级目数大于100目，混合时间大于1h，装填比小于70%，再进行取样检测。
本发明的有益效果：通过溶解—熟成—pH调整—固液分离—干燥—焙烧—球磨—分级混合其中溶解过程的硝酸浓度不大于50wt%，也不小于30wt%，锡粒直径2-8mm，匀速加入锡粒，锡粒加入时间即反应时间为4-7h，溶解温度40℃-80℃，过程反应温度控制在105±5℃，定容浓度6wt%-11wt%，保证硝酸与锡粒溶解效果好；并且熟成温度的到40℃以下且加入30℃-40℃，这样保证熟成的效果，晶型转化过程完整，同时容器需要保温，以控制自然降温速度，防止过快；pH调整是在先搅拌10min之后加入10wt%-20wt%的氨水进行调整到6-9，保证粉末的产率；干燥采用低温和高温多段烘干方式，且需要初次破碎，减少前驱体阶段的团聚；球磨料球比1:1—1:5之间，球磨时间不大于48h，锆球种类Ø2+Ø5+Ø10，装填比不大于70%，保证最终粉末粒度；最终制得的粉末粒度细，分布范围窄和均匀，团聚程度轻，粉末纯度高，呈现出单分散性，粉末收率高，可大批量生产。
附图说明
图1是本发明
具体实施方式
制得的氧化锡粉末的粉末的粒度图。
图2是本发明具体实施方式制得的氧化锡粉末的SEM照片 (标尺：1um)。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本实施例提供一种ITO靶材的氧化锡粉末的制造方法，具体步骤如下：
S1：在密闭容器内，用基于金属杂质纯度≥99.993%且直径2-8mm的金属锡粒和浓度为40wt%的AR硝酸溶液反应，先将酸溶液加入容器内，开启加热和搅拌，溶解温度达到60℃，匀速加入锡粒，锡粒加入时间即反应时间控制在5h，过程反应温度不大于110℃，反应自加锡粒结束后1小时内，加入一定量80℃去离子水定容至8wt%，过滤，继续搅拌40min，静置10h，这样保证硝酸与锡粒溶解效果好。
S2：待溶液温度达到40℃以下时，抽取上清液，加入50℃去离子水，搅拌后静置大于1h以上，抽取上清液；重复本步骤，直至溶液电导达到规定范围；温度的控制在40℃以下，将保证熟成的效果以及晶型转化过程完整；同时容器需要保温，以控制自然降温速度，防止过快。
S3：再加水定容至一定浓度，搅拌大于10min后，继续搅拌的同时定量定速加入15wt%的氨水溶液,调节溶液PH在7，得到氧化锡浆料。
S4：对氧化锡浆料采用1000目-2300目的滤布进行过滤，再采用离心的方式进行固液分离。
S5：湿料干燥具体为：干燥温度不大于150℃，采用低温烘干+高温烘干进行多段烘干得到氧化锡前驱体，其中低温烘干过程中，进行初次破碎，以减少前驱体阶段的团聚。
S6：将氧化锡前驱体装入坩埚中，粉末扎眼，放入焙烧炉，设定温度为80000℃，升温速率不大于6℃/min，保温时间4h，焙烧得到不同粒度要求和分布的氧化锡粉末。
S7：对氧化锡粉末干法球磨，料球比1:1—1:5之间，球磨时间不大于48h，锆球种类Ø2+Ø5+Ø10，装填比不大于70%，保证最终粉末粒度。
S8：对球磨的料球分离过筛，随后粉末进行分级后混合，分级目数大于100目，混合时间大于1h，装填比小于70%，再进行取样检测。
以上工艺的量产粉末的粒度分布如图1（体积分布，仪器：马尔文MS-3000）：D50在0.2-0.3um, D90小于0.6um。粉末BET控制在4-13 m2/g内。
如图2所示，最终量产氧化锡粉末的SEM照片可知，最终制得的粉末粒度细，分布范围窄和均匀，团聚程度轻，粉末纯度高，呈现出单分散性，并且粉末收率高，可大批量生产。