阅读说明：本技术 一种铟锡氧化物磨球的制备方法 (Preparation method of indium tin oxide grinding ball ) 是由 师琳璞 王政红 张秀勤 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：一种铟锡氧化物磨球的制备方法,将氧化铟粉和氧化锡粉加入水中进行混合、研磨、造粒,得到造粒粉,氧化铟粉的重量比例为氧化铟粉和氧化锡粉总重量的90%-97%；然后将造粒粉装入模具进行冷等静压处理,得到坯体,对坯体进行破碎和筛分,得到晶种；以晶种作为球坯的核心,使造粒粉和晶种进行滚制成型,得到球坯；对球坯的表面进行蜡封,然后对球坯进行冷等静压处理；再对冷等静压后的球坯进行脱脂处理,对脱脂后的球坯进行烧结,得到铟锡氧化物磨球。本发明通过滚制成型、冷等静压、烧结相配合的方法得到密度高、晶粒小的铟锡氧化物磨球,用本发明的磨球制备得到的ITO靶材密度大于7.12 g/cm<Sup>3</Sup>,纯度大于99.99%,能够满足ITO靶材制备的研磨需要。(A preparation method of indium tin oxide grinding balls comprises the steps of adding indium oxide powder and tin oxide powder into water for mixing, grinding and granulating to obtain granulated powder, wherein the weight ratio of the indium oxide powder is 90-97% of the total weight of the indium oxide powder and the tin oxide powder; then, filling the granulated powder into a mold for cold isostatic pressing treatment to obtain a blank, and crushing and screening the blank to obtain seed crystals; taking the seed crystal as the core of the ball blank, and rolling and molding the granulation powder and the seed crystal to obtain the ball blank; carrying out wax sealing on the surface of the ball blank, and then carrying out cold isostatic pressing treatment on the ball blank; then the ball blank after cold isostatic pressing is degreased, and the ball blank is processedSintering the degreased ball blank to obtain the indium tin oxide grinding ball. The indium tin oxide grinding ball with high density and small crystal grains is obtained by the method of matching roll forming, cold isostatic pressing and sintering, and the density of the ITO target material prepared by the grinding ball is more than 7.12 g/cm 3 The purity is more than 99.99 percent, and the grinding requirement of the ITO target preparation can be met.)

一种铟锡氧化物磨球的制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷磨球制备方法领域，尤其涉及一种铟锡氧化物磨球的制备方法。

背景技术

ITO靶材可以通过磁控溅射的方法在基板上形成透明导电薄膜，是制造平板液晶显示的重要材料，在电子、信息、通讯、人工智能方面有着重要的应用。为获得低电阻、高透光率的导电薄膜，要求ITO靶材相对密度达到99.5%以上，组织均匀，且纯度达到99.99%。密度和组织会影响薄膜的结构和均匀性，纯度则是直接影响薄膜的电阻和透光率。

ITO靶材制备时，在研磨工序一般会用到氧化锆磨球或玛瑙磨球，这就不可避免的在靶材中引入Zr、Si等杂质，从而影响其使用性能。也有用高分子磨球的，这样可以减少杂质引入，但高分子磨球密度小、硬度低，很难产生足够的动能保证充分研磨。因此，现有常用的磨球难以满足ITO靶材制备的研磨需要，制约了ITO靶材的发展。

发明内容

为解决现有的磨球难以满足ITO靶材制备的研磨需要的问题，本发明提供了一种铟锡氧化物磨球的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铟锡氧化物磨球的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将氧化铟粉和氧化锡粉加入水中进行混合、研磨、造粒，得到造粒粉，氧化铟粉的重量比例为氧化铟粉和氧化锡粉总重量的90%-97%；

步骤二、将步骤一得到的造粒粉装入模具进行冷等静压处理，得到坯体，对坯体进行破碎和筛分，得到晶种；

步骤三、以步骤二得到的晶种作为球坯的核心，使步骤一得到的造粒粉和步骤二得到的晶种进行滚制成型，得到球坯；

步骤四、对步骤三得到的球坯的表面进行蜡封，然后对球坯进行冷等静压处理；

步骤五、对冷等静压后的球坯进行脱脂处理，去除球坯表面的蜡封层和有机助剂；

步骤六、对脱脂后的球坯进行烧结，得到铟锡氧化物磨球。

优选的，步骤三中得到的球坯的直径为0.1mm-4mm。

优选的，步骤四中所述的蜡封为，将多个球坯同时倒入盛放有液态石蜡的容器内，并使多个球坯在容器内均匀分散，然后将球坯从容器内取出，使球坯穿过筛网后进入冷水中进行冷却、固膜。

优选的，将多个球坯倒入容器后，将容器封闭并对容器进行翻滚，使多个球坯在容器内均匀分散。

优选的，将多个球坯倒入容器后，对容器内盛放的液态石蜡进行搅拌，使多个球坯在容器内均匀分散。

优选的，步骤二的冷等静压处理的压力为50-200MPa，步骤四的冷等静压处理的压力为150-400MPa。

优选的，步骤五中脱脂温度为550-650℃。

优选的，步骤六中采用氧气气氛常压烧结的方式，烧结温度为1400-1800℃，保温时间为10-60小时。

进一步的，步骤六中烧结温度为1400-1550℃。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过滚制成型、冷等静压、烧结相配合的方法得到密度高、晶粒小的铟锡氧化物磨球，可以制成粒径为0.1~4mm，密度大于7.12 g/cm3，晶粒小于6μm的磨球，磨球的冲击力强，研磨效率高，研磨效果好，磨耗小，制备过程中不会引入ITO之外的其他任何杂质，不会对成型和烧结过程造成负面影响。用本发明的磨球制备得到的ITO靶材密度大于7.12 g/cm³，纯度大于99.99%，能够满足ITO靶材制备的研磨需要。

2、本发明采用蜡封的方法在球坯表面包覆一层保护层，并在固膜前进行筛分以避免球坯的团聚，既能保证等静压顺利进行，又能阻止压力传导液与球坯接触，从而成功实现了0.1~4mm球坯的冷等静压，使得球坯的致密度得到提高，最终使磨球的密度和力学性能得到提升。

3、本发明采用滚制成型配合冷等静压的方法，使得球坯的致密度得到提高，并且球坯的尺寸较小，因此在本发明的优选方案中，可以实现对球坯在1400~1550℃的温度进行烧结，而球坯的常规烧结温度均在1600℃以上，本发明中可以采用低于常规的温度进行球坯烧结，使磨球的晶粒能够进一步减小，从而使磨耗进一步降低。

具体实施方式

一种铟锡氧化物磨球的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将氧化铟粉和氧化锡粉加入水中进行混合、研磨、造粒，得到造粒粉，氧化铟粉的重量比例为氧化铟粉和氧化锡粉总重量的90%-97%。

步骤二、将步骤一得到的造粒粉装入模具进行冷等静压处理，冷等静压处理的压力为50-200MPa，得到坯体，对坯体进行破碎和筛分，得到晶种。

步骤三、以步骤二得到的晶种作为球坯的核心，使步骤一得到的造粒粉和步骤二得到的晶种进行滚制成型，得到球坯，球坯的直径为0.1mm-4mm。

步骤四、对步骤三得到的球坯的表面进行蜡封，将多个球坯同时倒入盛放有液态石蜡的容器内，并使多个球坯在容器内均匀分散，然后将球坯从容器内取出，使球坯穿过筛网后进入冷水中进行冷却、固膜，然后对球坯进行冷等静压处理，冷等静压处理的压力为150-400MPa。

将多个球坯倒入容器后，可以将容器封闭并对容器进行翻滚，使多个球坯在容器内均匀分散，也可以对容器内盛放的液态石蜡进行搅拌，使多个球坯在容器内均匀分散。

步骤五、对冷等静压后的球坯进行脱脂处理，脱脂温度为550-650℃，去除球坯表面的蜡封层和有机助剂；

步骤六、对脱脂后的球坯进行烧结，采用氧气气氛常压烧结的方式，烧结温度为1400-1800℃，保温时间为10-60小时，得到铟锡氧化物磨球。

在优选的方案中，由于采用滚制成型配合冷等静压的方法，使得球坯的致密度得到提高，并且球坯的尺寸较小，因此烧结温度可以降低为1400-1550℃，使磨球的晶粒能够进一步减小，从而使磨耗进一步降低。

实施例1：

将氧化铟粉和氧化锡粉按90：10的比例加入水中进行混合、研磨、造粒，得到的造粒粉装入模具，在200MPa进行冷等静压，破碎，筛分，得到晶种。采用所得造粒粉和晶种，通过滚制法得到粒径3.5mm左右的球坯。

将石蜡熔化，把球坯倒入液态石蜡中，通过容器翻滚使其分散均匀。取出球坯，然后通过与5mm的筛网，进入冷水中进行冷却、固膜。蜡封后的球坯在250MPa进行冷等静压，600℃脱脂，然后在氧气气氛下，1510℃烧结15小时，得到铟锡氧化物磨球粒径约3mm，密度为7.129g/cm³，晶粒平均尺寸5.22μm。

得到的铟锡氧化物磨球，在行星球磨机中，按球料比2:1进行ITO料浆的研磨，转速220rpm，球磨罐为尼龙罐。研磨后注浆成型，并在氧气气氛下烧结，得到的ITO靶材密度为7.121g/cm³。

实施例2：

将氧化铟粉和氧化锡粉按90：10的比例加入水中进行混合、研磨、造粒，得到的造粒粉装入模具，在200MPa进行冷等静压，破碎，筛分，得到晶种。采用所得造粒粉和晶种，通过滚制法得到粒径0.35mm左右的球坯。

将石蜡熔化，把球坯倒入液态石蜡中，对容器内盛放的液态石蜡进行搅拌使其分散均匀。取出球坯，然后通过与0.5mm的筛网，进入冷水中进行冷却、固膜。蜡封后的球坯在300MPa进行冷等静压，600℃脱脂，然后在氧气气氛下，1490℃烧结10小时，得到铟锡氧化物磨球粒径为0.3mm，密度为7.135g/cm³，晶粒平均尺寸4.88μm。

得到的铟锡氧化物磨球，在搅拌磨中，进行ITO料浆的研磨，球磨罐及搅拌轴均用聚氨酯包覆。研磨后造粒，干压成型，冷等静压，并在氧气气氛下烧结，得到的ITO靶材密度为7.137g/cm³。