[发明专利]一种金属铟和金属锡制备超细ITO粉的方法

说明书

本发明公开了一种由金属铟和锡制备超细ITO粉的方法。直接以金属铟锭和锡锭为原料，经组成设计、合金化预熔后在热球磨机中于温度100～300℃的条件下进行气体氧化，生成氧化铟和氧化锡，同时利用球磨机的球磨作用使刚生成的氧化铟和氧化锡从合金熔滴表面剥离，并完成细磨，最终得到ITO粉，经气流分级后产出粒度均匀的ITO复合粉产品。本发明与传统工艺相比，具有反应流程短、产品粒度细、试剂消耗少等优点，解决了直接金属铟、锡在氧化过程中生成氧化膜导致难以进一步被氧化的问题。

技术领域

本发明属于材料冶金领域，更具体的，涉及一种热球磨氧化制备超细ITO粉末的方法。

背景技术

铟锡氧化物(Indium tin oxide，ITO)具有高透光率、低电阻率、制膜硬度高、良好化学稳定性和蚀刻性能等优点，广泛应用于液晶显示器、太阳能电池、薄膜发光器件、传感器等尖端制造领域。目前的制备方法都是氧化铟和氧化锡分别成粉，再混合后成型、烧结成ITO靶材，流程长、制粉成本高。且由于金属锡氧化后形成稳定的二氧化锡膜，不溶于常规酸和碱，阻碍了氧化反应进一步进行，因而氧化锡粉多用湿化学法制备，共同特点是在溶液中合成锡盐前驱体，再通过煅烧或不经煅烧而得氧化锡，主要问题是流程长、废水量大。

专利CN102923765A一种铟锡氧化物(ITO)纳米粉体及其制造方法以铟和锡的可溶盐原料，加入有机物经燃烧合成椭球状氧化铟和氧化锡粉；专利CN102417203一种燃料合成法制备超细ITO粉体的方法同样以铟和锡硝酸盐为原料，以还原燃烧得到超细ITO粉体，该类方法试剂消耗大、产品成本高。专利CN105540647A公开了“一种热喷涂制备旋转靶用ITO粉及其生产方法和应用”，采用化学共沉淀法一步得到ITO共沉淀粉，再热处理得到ITO粉，流程短，符合短流程的生产理念，同类方法还有水热法、溶胶凝胶法。而喷雾氧化法也是一种直接合成方法，且以金属铟和锡为原料，流程进一步简化，但喷雾设备投资大、工艺控制要求高。

从简化流程考虑，金属铟和锡直接氧化是制备氧化铟和氧化锡最直接的方法，但问题是氧化膜的钝化作用使金属进一步氧化变得困难，特别是金属锡，一但形成氧化锡膜后会阻隔反应的进一步进行，只有及时剥去氧化层才能使氧化反应不断进行下去，而球磨可达到此效果。因此，本专利提出了一种由金属铟和锡制备超细ITO粉的方法，在加热状态下采用空气对金属铟和锡进行氧化，并同步进行球磨，实现铟和锡的快速氧化、氧化物层剥落和氧化产物细化、混合，过程经济高效、清洁高质，有望进一步扩大超细ITO粉应用领域。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提出了一种金属铟和金属锡制备超细ITO粉的方法，采用热球磨机作为反应设备，完成金属铟和锡的同步氧化和氧化物同步细化，实现超细氧化铟和锡粉的经济高效、可控稳定生产。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种金属铟和金属锡制备超细ITO粉的方法，以金属铟锭和金属锡锭为原料，先进行组成设计和合金化预熔，在热球磨机中于温度100～300℃和通入氧化性气体的条件下进行热球磨氧化，使金属铟和金属锡呈液态形式被氧化，同时进行球磨，热球磨氧化完成后得到超细ITO粉。

本发明热球磨机内室反应温度为100～300℃，金属铟和锡易制被空气所氧化生成氧化铟和氧化锡，从附图3中可以看出，该反应的吉布斯自由能变值在0～1000℃范围内均在-300kJ/mol以下，且随着温度升高而升高，因此反应温度不易过高，其中铟较锡易氧化。但是生成的氧化铟和氧化锡覆盖在金属熔滴的表面，阻碍氧化反应的进一步进行。

Sn+O₂(g)＝SnO₂

2In+1.5O₂(g)＝In₂O₃