一种ITO蒸镀料及其制备方法
技术领域
本发明涉及蒸发镀膜材料技术领域，尤其涉及一种ITO蒸镀料及其制备方法。
背景技术
铟锡氧化物(简称ITO)是一种功能陶瓷材料，是对稀有金属铟进行深加工的产物。ITO薄膜因为具有低电阻率以及对可见光的高透过率，已被广泛应用于太阳能电池、火车飞机用除霜玻璃、液晶显示器(Lcds)、有机发光二极管(OLED)、GaN基LED和触摸屏(Tps)中的透明导电电极中。常见的ITO薄膜的制备方法有真空蒸镀法、化学气相沉积法、喷涂法、磁控溅射法和溶胶-凝胶法，其中，真空蒸镀法是利用大电流产生高热能使蒸镀料蒸发或升华成具有能量的气态粒子离开蒸镀料表面，并沉积在待镀材料表面形成薄膜。真空蒸镀法具有如下显著优点：适用范围广，能在金属、半导体、绝缘体甚至塑料上沉积；纯度高，造成的污染小，可控制薄膜厚度以及显微结构，其被广泛应用于ITO薄膜的沉积。
ITO蒸镀料作为真空蒸镀ITO薄膜的原材料，呈现出巨大的市场需求。现有ITO蒸镀料通常有颗粒状以及大块状，但颗粒状ITO蒸镀料由于其受热均匀、蒸发速度快、成膜效率高而得到广泛使用。但对于形状大小不规则的ITO蒸镀颗粒，在使用过程中，汽化分子的蒸发发射角会不断发生变化，粒子凝结不均匀，会导致成膜质量下降，因此ITO蒸镀料的形状尺寸必须加以控制。现有生产技术中，多采用破碎大块状ITO陶瓷的方式生产颗粒状ITO蒸镀料，但其形状尺寸无法控制；还有部分现有技术采用线切割机对ITO块体进行切割以制备颗粒状ITO蒸镀料，虽然可以控制其形状大小，但效率低下，而且生产过程中线材经过不断磨损一旦产生断裂，需要停工重新换线，影响生产线整体进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ITO蒸镀料及其制备方法，本发明所提供的制备方法制备得到的ITO蒸镀料形状规则，尺寸一致，且具有较高的生产效率，适用于铟锡氧化物蒸镀料的制备。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种ITO蒸镀料的制备方法，包括如下步骤：
提供铟锡氧化物四边形板材；所述铟锡氧化物四边形板材的形状为矩形或平行四边形；
将若干铟锡氧化物四边形板材的四边对齐层叠放置，并在相邻铟锡氧化物四边形板材之间涂满热熔胶，待所述热熔胶固化，得到四边形板材组装块体；
平行于所述四边形板材组装块体的一对平行边对其从上到下进行第一多刀切割，然后平行于所述四边形板材组装块体的另一对平行边对其从上到下进行第二多刀切割，得到切割料；所述第一多刀切割所用的刀片相互平行；所述第二多刀切割所用的刀片相互平行；所述第一多刀切割和第二多刀切割均为等分切割；
将所述切割料加热，以使热熔胶熔化，然后分离热熔胶，得到ITO蒸镀料粗品；
将所述ITO蒸镀料粗品依次进行第一水洗、碱洗和第二水洗，得到ITO蒸镀料。
优选地，所述铟锡氧化物四边形板材的厚度为6～8mm，所述第一多刀切割和第二多刀切割的刀片间距独立地为3.0～4.5mm。
优选地，所述铟锡氧化物四边形板材的层数为20～30层。
优选地，所述铟锡氧化物四边形板材的制备方法包括如下步骤：
将氧化铟粉末、氧化锡粉末、水和分散剂混合进行球磨，得到预混液；
将所述预混液进行注浆成型，得到坯体；
将所述坯体依次进行脱脂和烧结，得到铟锡氧化物四边形板材。
优选地，所述第一多刀切割和第二多刀切割的下刀量独立地≤1mm/min。
优选地，所述第一多刀切割和第二多刀切割的下刀量独立地为0.4～0.6mm/min。
优选地，所述第一多刀切割和第二多刀切割的切割过程使用水溶性切割冷却液和SiC磨粒的混合物作为切割冷却液；所述SiC磨粒的粒径≤30μm，所述切割冷却液中SiC磨粒的质量百分含量为4～6％。
优选地，所述碱洗所用碱洗液为氢氧化钠水溶液；所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～15g/L；所述碱洗的温度为80～90℃，时间为5～10min。
优选地，所述矩形为正方形。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的蒸镀料，所述ITO蒸镀料中的各个颗粒的规格相同，且为长方体、立方体或平行四边形柱体。
本发明将铟锡氧化物四边形板材组装为四边形板材组装块体，然后平行于所述四边形板材组装块体的一对平行边对其从上到下进行第一多刀切割，然后平行于所述四边形板材组装块体的另一对平行边对其从上到下进行第二多刀切割，即可得到切割料，由于第一多刀切割和第二多刀切割均为等分切割，所得切割料为规格相同的竖直条状产物，即为热熔胶粘结在一起的规格相同的蒸镀料颗粒，将该切割料加热后，热熔胶熔化，然后分离热熔胶，即可将大部分热熔胶去除，然后将所得ITO蒸镀料粗品水洗，去除蒸镀料表面残留的杂质，然后经碱洗可去除残留热熔胶，再次经水洗，将残留的碱洗液去除，即可得到纯净、且规格相同的ITO蒸镀料。本发明将铟锡氧化物四边形板材组装为块体，使得常用于切片和切粒的多刀切割技术可应用于ITO蒸镀料的制备，所得ITO蒸镀料的规格相同，且制备方法简单，无废料产生，具有较高的生产效率。
附图说明
图1为本发明所提供的制备方法中得到的四边形板材组装块体的示意图，其中1为四边形板材，2为ITO蒸镀料颗粒。
具体实施方式
本发明提供了一种ITO蒸镀料的制备方法，包括如下步骤：
提供铟锡氧化物四边形板材；所述铟锡氧化物四边形板材的形状为矩形或平行四边形；
将若干铟锡氧化物四边形板材的四边对齐层叠放置，并在相邻铟锡氧化物四边形板材之间涂满热熔胶，待所述热熔胶固化，得到四边形板材组装块体；
平行于所述四边形板材组装块体的一对平行边对其从上到下进行第一多刀切割，然后平行于所述四边形板材组装块体的另一对平行边对其从上到下进行第二多刀切割，得到切割料；所述第一多刀切割所用的刀片相互平行；所述第二多刀切割所用的刀片相互平行；所述第一多刀切割和第二多刀切割均为等分切割；
将所述切割料加热，以使热熔胶熔化，然后分离热熔胶，得到ITO蒸镀料粗品；
将所述ITO蒸镀料粗品依次进行第一水洗、碱洗和第二水洗，得到ITO蒸镀料。
本发明首先提供铟锡氧化物四边形板材；所述铟锡氧化物四边形板材的形状为矩形或平行四边形。
在本发明中，所述铟锡氧化物四边形板材的厚度优选为6～8mm，具体可优选为6mm或8mm。
本发明对所述铟锡氧化物四边形板材的层数没有特殊限定，本领域技术人员可以根据多刀切割所用设备的允许切割厚度和铟锡氧化物四边形板材的厚度确定层数，在本发明实施例中，所述铟锡氧化物四边形板材的层数优选为20～30层。
本发明对所述矩形的具体形状没有特殊限定，正方形和长方形均可，在本发明实施例中，以正方形板材为例进行说明，即所述铟锡氧化物四边形板材的形状优选为正方形。在本发明中，铟锡氧化物矩形板材的形状为正方形时，第一多刀切割的刀片间距和第二多刀切割的刀片间距可相同，第一多刀切割完成后不需要再调节刀片间距，可直接进行第二多刀切割。本发明对所述正方形的边长没有特殊限定，可根据需要选择，在本发明实施例中，所述正方形的边长优选为300mm。
本发明对所述铟锡氧化物四边形板材的来源没有特殊限定，在本发明实施例中，所用的铟锡氧化物四边形板材优选通过包括如下步骤的方法制备得到：
将氧化铟粉末、氧化锡粉末、水和分散剂混合进行球磨，得到预混液；
将所述预混液进行注浆成型，得到坯体；
将所述坯体依次进行脱脂和烧结，得到铟锡氧化物四边形板材。
在本发明实施例中，所述氧化铟粉末和氧化锡粉末的粒径独立地优选为50～150nm；所述氧化锡粉末优选占氧化铟粉末和氧化锡粉末的总质量的2～10％；所述水与所述氧化铟粉末和氧化锡粉末的总量的质量比优选为3.0～3.5:1；本发明对所述分散剂的具体种类没有特殊限定，能够保证两种粉末均匀分散即可，在本发明实施例中，所述分散剂优选为烯丙基胺聚氧乙烯醚或丙烯酸，所述分散剂与所述氧化铟粉末和氧化锡粉末的总量的质量比优选为2～4:100，更优选为3～4:100；所述球磨的转速优选为160～180rpm，更优选为175rpm，所述球磨的时间优选为5～10h；所述注浆成型包括如下步骤：将预混液注入石膏模具中，进行消泡后，静置72h以上；所述消泡优选为真空消泡，具体优选包括如下步骤：将石膏模具置于密闭腔体中，使用机械泵抽真空至1～1.5kPa，然后使用分子泵持续抽真空至0.1～10Pa；所述机械泵抽真空的压力更优选为1.5kPa，所述分子泵抽真空的压力更优选为0.6～0.8Pa；所述静置优选在空气氛围中进行；注浆成型后，经脱模即可得到坯体；所述脱脂优选在空气氛围进行，所述脱脂的温度优选为500～600℃，时间优选为5～10h，更优选为6～10h；所述脱脂完成后，优选冷却至室温，然后再进行烧结；所述烧结优选在氧气氛围进行，所述烧结的温度优选为1500～1700℃，更优选为1600℃，时间优选为8～15h；所述氧气氛围通过不断通入氧气维持，所述氧气的流量优选为90～120L/min，更优选为120L/min。
得到铟锡氧化物四边形板材后，本发明将若干铟锡氧化物四边形板材的四边对齐层叠放置，并在相邻铟锡氧化物四边形板材之间涂满热熔胶，待所述热熔胶固化，得到四边形板材组装块体。
在本发明中，涂满热熔胶是指热熔胶填充在相邻铟锡氧化物四边形板材之间，在相邻四边形板材之间不存在空隙，以将相邻铟锡氧化物四边形板材充分紧密粘连。本发明对所述热熔胶的厚度没有特殊限定，能够将相邻铟锡氧化物四边形板材充分紧密粘连即可。本发明的制备方法中所组装的四边形板材组装块体示意图以正方形板材为例，如图1所示，各个四边形板材层紧密粘结在一起，经过第一多刀切割和第二多刀切割后所得蒸镀料颗粒如图1中的2所示。
本发明对所述热熔胶的种类没有特殊限定，能够起到粘连的作用即可，如SDS基热熔胶、PET基热熔胶或EVA基热熔胶。
本发明对将若干铟锡氧化物四边形板材的四边对齐层叠放置，并在相邻铟锡氧化物四边形板材之间涂满热熔胶的具体操作方式没有特殊限定，能够将两个相邻铟锡氧化物四边形板材之间涂满，并完成层叠即可，在本发明实施例中，优选将若干铟锡氧化物四边形板材置于加热台上，加热至热熔胶熔化的温度，然后在各铟锡氧化物四边形板材的上表面涂覆热熔胶，再将涂覆有热熔胶的铟锡氧化物四边形板材四边对齐叠加放置，在最后一层涂覆有热熔胶的铟锡氧化物四边形板材上方叠加一层无热熔胶的铟锡氧化物四边形板材；在本发明实施例中，所述热熔胶熔化的温度优选为60～90℃。
得到四边形板材组装块体后，本发明平行于所述四边形板材组装块体的一对平行边对其从上到下进行第一多刀切割，然后平行于所述四边形板材组装块体的另一对平行边对其从上到下进行第二多刀切割，得到切割料。
在本发明中，所述第一多刀切割所用的刀片相互平行；所述第二多刀切割所用的刀片相互平行；所述第一多刀切割和第二多刀切割均为等分切割。在本发明中，经过第一多刀切割和第二多刀切割后，所得切割料为竖直的条状产物，为热熔胶粘结在一起的蒸镀料颗粒，且各条状产物的规格相同。
在本发明中，所述第一多刀切割和第二多刀切割的刀片间距优选独立地为3.0～4.5mm。在本发明中，上述刀片间距切割所得到的ITO蒸镀料大小适中，有利于进行高效的蒸镀。
在本发明中，所述第一多刀切割和第二多刀切割的下刀量(即刀片下降的速度)优选独立地≤1mm/min，更优选独立地为0.4～0.6mm/min，最优选为0.5mm/min。在本发明中，上述优选的下刀量既能保证刀片较小的磨损，又具有较高的生产效率。
在本发明中，所述第一多刀切割和第二多刀切割的切割过程优选使用水溶性切割冷却液和SiC磨粒的混合物作为切割冷却液；所述SiC磨粒的粒径优选≤30μm，更优选为15～25μm；所述切割冷却液中SiC磨粒的质量百分含量优选为4～6％。本发明对所述水溶性切割冷却液的种类没有特殊限定，任意水溶性切割冷却液均可，如MB-122水溶性切割冷却液。在本发明中，所述切割冷却液能够有效提高切割效率，且以水溶性切割冷却液为主要组分，易于清洗去除。
本发明对所述第一多刀切割和第二多刀切割的具体操作方法没有特殊限定，能够实现上述第一多刀切割和第二多刀切割即可。在本发明实施例中，为了便于操作，将所述四边形板材组装块体置于多刀切割机的磨床上，平行于所述四边形板材组装块体的一对平行边对其从上到下进行一次多刀切割(即第一多刀切割)后，将一次多刀切割后的四边形板材组装块体平面旋转一定角度，使刀片平行于所述四边形板材组装块体的另一对平行边，然后再重复前述多刀切割一次(即第二多刀切割)，得到切割料；为了避免多刀切割损伤磨床和对蒸镀料的污染，优选在所述四边形板材组装块体下放置一块与四边形板材材质和规格相同的四边形板材，作为垫板，切割时不切割该四边形板材。
得到切割料后，本发明将所述切割料加热，以使热熔胶熔化，然后分离热熔胶，得到ITO蒸镀料粗品。
在本发明中，所述加热的温度优选不低于热熔胶熔化的温度，在本发明实施例中，所述加热的温度优选为60～90℃；所述加热优选在加热工作台上进行。
本发明对所述分离热熔胶的方式没有特殊限定，能够将大部分热熔胶去除即可；在本发明实施例中，优选通过将所述切割料置于加热工作台上，将其加热后，热熔胶熔化流出，使用刮板将工作台板面上已熔化的热熔胶刮去，以去除大部分的热熔胶。
得到ITO蒸镀料粗品后，本发明将所述ITO蒸镀料粗品依次进行第一水洗、碱洗和第二水洗，得到ITO蒸镀料。在本发明中，所述水洗可将多刀切割过程残留的切割冷却液去除，碱洗可将残留在蒸镀料上的热熔胶去除，再次水洗可将残留的碱洗液去除，以得到纯净的蒸镀料。
在本发明中，所述第一水洗和第二水洗的方式优选为浸泡洗涤；所述碱洗的方式优选为浸泡洗涤，所述碱洗所用碱洗液优选为氢氧化钠水溶液；所述氢氧化钠水溶液的浓度优选为5～15g/L；所述碱洗的温度优选为80～90℃，时间优选为5～10min；所述碱洗过程优选维持搅拌状态。
在本发明中，所述第二水洗后，优选还包括干燥，本发明对所述干燥的条件没有特殊限定，能够将残留的水去除即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的蒸镀料，所述蒸镀料中的各个颗粒的规格相同，且为长方体、立方体或平行四边形柱体(即上下表面为平行四边形，侧面为矩形的柱体)。
下面结合实施例对本发明提供的一种ITO蒸镀料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将氧化铟粉末(粒径为60～110nm)以及氧化锡粉末(粒径为100～150nm)混合，得到混合粉末，氧化锡粉末的质量百分比为10％，氧化铟粉末的质量百分比为90％；将所述混合粉末加入至质量为所述混合粉末的3倍的纯水中，再加入质量占所述混合粉末的2％的烯丙基胺聚氧乙烯醚，在170rpm的转速下球磨10h，得到预混液；
将所述预混液注入石膏模具，将石膏模具放入一个密闭腔体中，用机械泵对所述腔体抽真空25min，抽真空至低压1.5kPa后，再用分子泵持续抽真空30min抽真空至压力为0.6Pa，随后在空气中静置72h，之后脱模，得到坯体；将坯体放入脱脂炉中加热到600℃，在空气氛围中保温6h，然后冷却至室温；再将脱脂后的坯体放入烧结炉中，通入流量为120L/min的氧气，升温至1600℃烧结15h，得到ITO蒸镀板材，规格为6×300×300mm，即厚度为6mm，边长为300mm的正方形板材；
(2)取30片ITO蒸镀板材放置于加热台上，温度升高至90℃对ITO蒸镀板材进行加热，ITO蒸镀板材受热发烫后，利用SDS基热熔胶棒在29片ITO板材的上表面涂上热熔胶，将30片ITO板材四边对齐叠加放置，其中未涂覆热熔胶的ITO板材叠放在最上层，等待热熔胶降温凝固，ITO蒸镀板材被紧密粘连在一起，形成如图1所示的大块状，记为ITO蒸镀板材组装块体；
(3)在多刀切割机的磨床上放置一片ITO蒸镀板材当做垫板，随后将ITO蒸镀板材组装块体放置在垫板上，调整多刀切割机的刀片(长度大于300mm)，使各个刀片相互平行且又平行于ITO蒸镀板材组装块体的一对平行边，且相邻刀片之间的间距为3mm，下刀量设置为0.5mm/min；以MB-122水溶性切割冷却液和SiC磨粒(粒径为15～25μm)按照100:4的比例混合得到的混合液为冷却切割液；对ITO蒸镀板材组装块体进行一次多刀切割，将ITO蒸镀板材组装块体等分切割为宽度为3mm的竖直片材；将一次多刀切割后的ITO蒸镀板材组装块体平面旋转90°，重复上述多刀切割一次，得到竖直的条状切割料；
(4)将竖直的条状切割料放置在加热工作台上加热，设置温度为80℃，热熔胶熔化流出，刮去胶体，取出颗粒状ITO蒸镀料，即ITO蒸镀料粗品；
(5)将ITO蒸镀料粗品浸入去离子水中进行清洗，然后将水倒出，浸泡于温度为90℃的浓度为10g/L的氢氧化钠水溶液中，搅拌10min后倒出氢氧化钠水溶液，再将其浸入去离子水中清洗一遍后烘干，得到ITO蒸镀料，规格为6×3×3mm。
实施例2
(1)将氧化铟粉末(粒径为55～87nm)以及氧化锡粉末(粒径为120～150nm)混合，得到混合粉末，氧化锡粉末的质量百分比为10％，氧化铟粉末的质量百分比为90％；将所述混合粉末加入至质量为所述混合粉末的3.5倍的纯水中，再加入质量占所述混合粉末的3％的丙烯酸，在170rpm的转速下球磨10h，得到预混液；
将所述预混液注入石膏模具，将石膏模具放入一个密闭腔体中，用机械泵对所述腔体抽真空25min，抽真空至低压1.5kPa后，再用分子泵持续抽真空30min抽真空至压力为0.8Pa，随后在空气中静置72h，之后脱模，得到坯体；将坯体放入脱脂炉中加热到600℃，在空气氛围中保温10h，然后冷却至室温；再将脱脂后的坯体放入烧结炉中，通入流量为120L/min的氧气，升温至1600℃烧结8h，得到ITO蒸镀板材，规格为8×300×300mm，即厚度为8mm，边长为300mm的正方形板材；
(2)取30片ITO蒸镀板材放置于加热台上，温度升高至90℃对ITO蒸镀板材进行加热，ITO蒸镀板材受热发烫后，利用SDS基热熔胶棒在29片ITO板材的上表面涂上热熔胶，将30片ITO板材四边对齐叠加放置，其中未涂覆热熔胶的ITO板材叠放在最上层，等待热熔胶降温凝固，ITO蒸镀板材被紧密粘连在一起，形成如图1所示的大块状，记为ITO蒸镀板材组装块体；
(3)在多刀切割机的磨床上放置一片ITO蒸镀板材当做垫板，随后将ITO蒸镀板材组装块体放置在垫板上，调整多刀切割机的刀片(长度大于300mm)，使各个刀片相互平行且又平行于ITO蒸镀板材组装块体的一对平行边，且相邻刀片之间的间距为3mm，下刀量设置为0.5mm/min；以MB-122水溶性切割冷却液和SiC磨粒(粒径为15～25μm)按照100:6的比例混合得到的混合液为冷却切割液；对ITO蒸镀板材组装块体进行一次多刀切割，将ITO蒸镀板材组装块体等分切割为宽度为3mm的竖直片材；将一次多刀切割后的ITO蒸镀板材组装块体平面旋转90°，重复上述多刀切割一次，得到竖直的条状切割料；
(4)将竖直的条状切割料放置在加热工作台上加热，设置温度为80℃，热熔胶熔化流出，刮去胶体，取出颗粒状ITO蒸镀料，即ITO蒸镀料粗品；
(5)将ITO蒸镀料粗品浸入去离子水中进行清洗，然后将水倒出，浸泡于温度为80℃的浓度为10g/L的氢氧化钠水溶液中，搅拌10min后倒出氢氧化钠水溶液，再将其浸入去离子水中清洗一遍后烘干，得到ITO蒸镀料，规格为8×3×3mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
