氧(yang)化(hua)铟锡(IndiumTinOxide，简称ITO)靶材(cai)由于(yu)具(ju)有比(bi)较(jiao)低(di)的电阻率以(yi)及高(gao)的(de)透(tou)光率的(de)特(te)性(xing)，目(mu)前应用(yong)于太阳能电(dian)池、导电(dian)玻璃(li)和(he)等离(li)子(zi)显(xian)示(shi)器(qi)等领域，特别在(zai)液晶(jing)显(xian)示(shi)器(qi)(LCD)领(ling)域，应(ying)用非常广泛(fan)。随着(zhe)LCD画面尺寸趋向(xiang)大(da)型(xing)化(hua)，高精密化、低电阻(zu)特(te)性(xing)、高(gao)透(tou)光(guang)率均成为(wei)ITO发(fa)展的重点(dian)，这(zhe)会对(dui)ITO靶(ba)材(cai)成(cheng)形(xing)工(gong)艺带来(lai)巨大的挑战。因此，研(yan)究(jiu)ITO靶(ba)材(cai)各(ge)种(zhong)成(cheng)形(xing)技术(shu)就(jiu)变(bian)得(de)至(zhi)关(guan)重(zhong)要。
ITO靶材成(cheng)形(xing)技(ji)术的目的是(shi)为(wei)了(le)获得(de)内(nei)部均(jun)匀和(he)密度(du)较(jiao)高的坯体(ti)，提高成形(xing)技术(shu)是提高ITO靶材产(chan)品质(zhi)量的关(guan)键步(bu)骤。ITO靶材(cai)成形技术一般分为(wei)干法与(yu)湿(shi)法(fa)两种(zhong)。干法成(cheng)形本(ben)质(zhi)上(shang)是一(yi)种模具压(ya)制(zhi)的成形方法(fa)，易于实(shi)现(xian)自动(dong)化生产(chan)，而且在(zai)压力作(zuo)用下(xia)批件(jian)的致密度(du)很(hen)高，通常(chang)不(bu)需(xu)要进(jin)行(xing)干(gan)燥处理(li)，ITO靶(ba)材(cai)的干法(fa)成形(xing)工(gong)艺(yi)主(zhu)要有(you)冷等静压成(cheng)形、冲(chong)压(ya)成(cheng)形(xing)、模(mo)压(ya)成形及爆炸成(cheng)形等(deng)。湿法(fa)成形(xing)是(shi)采用溶(rong)液、固液(ye)混合物、气液(ye)混(hun)合物等(deng)原(yuan)料(liao)进行反(fan)应(ying)，制备目(mu)标(biao)物质(zhi)的过(guo)程。湿(shi)法(fa)工艺(yi)需(xu)要(yao)干(gan)燥(zao)处(chu)理，变(bian)形收(shou)缩(suo)较大，气孔(kong)较多，坯(pi)体致密度(du)较低，但可以生(sheng)产大(da)尺(chi)寸(cun)及形状(zhuang)复(fu)杂的的靶材(cai)，通(tong)过(guo)合(he)理的烧(shao)结工艺可以(yi)获(huo)得高稳定(ding)性(xing)、高均(jun)匀(yun)性及高密度(du)的ITO靶材(cai)。
ITO靶材的(de)湿(shi)法(fa)工艺主要(yao)有(you)挤压成(cheng)形、凝胶(jiao)注(zhu)模(mo)成形及注(zhu)浆(jiang)成(cheng)形(xing)等。
1、干(gan)法成(cheng)形(xing)工(gong)艺(yi)
1.1冷等静(jing)压成(cheng)形
冷等静压成形(xing)是在(zai)常(chang)温下，将(jiang)待压(ya)的ITO粉按配(pei)比(bi)置于(yu)高(gao)压(ya)容(rong)器(qi)中，利(li)用液(ye)体介质(zhi)不(bu)可(ke)压缩(suo)的性质和(he)均匀(yun)传(chuan)递(di)压(ya)力(li)的性质(zhi)从各个方向对(dui)试样进行(xing)均(jun)匀(yun)加(jia)压(ya)，当液体(ti)介质(zhi)通过(guo)压力(li)泵注入压力容(rong)器(qi)时(shi)，根(gen)据(ju)流(liu)体(ti)力(li)学原理，其压强大小不变且均(jun)匀地传(chuan)递(di)到(dao)各个方向。相(xiang)对(dui)于(yu)轴向(xiang)压(ya)制成(cheng)形而言，冷等静(jing)压(ya)通(tong)过(guo)液(ye)体介质(zhi)传递的(de)压力在各个(ge)方向(xiang)上(shang)是(shi)相(xiang)等(deng)的，而(er)且(qie)粉料(liao)与(yu)模(mo)具的(de)摩擦(ca)力(li)小，坯(pi)体(ti)表(biao)面(mian)受(shou)力(li)相(xiang)对(dui)均(jun)匀，密(mi)度比(bi)较均匀。但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)生(sheng)产(chan)形(xing)状复杂或者(zhe)大(da)尺寸(cun)靶材时会导(dao)致(zhi)内部受(shou)力不均(jun)匀导(dao)致密度(du)分布不均匀(yun)而引(yin)起开裂(lie)和(he)在镀(du)膜过程(cheng)中(zhong)出(chu)现中(zhong)毒现(xian)象。为了(le)克(ke)服(fu)以上(shang)缺陷(xian)，黄誓(shi)成(cheng)等(deng)将(jiang)配(pei)制的(de)ITO粉(fen)装(zhuang)入(ru)管状(zhuang)柔性(xing)模(mo)具(ju)中(zhong)，冷(leng)等静(jing)压成(cheng)形(xing)后(hou)，卸压(ya)至(zhi)常压的过(guo)程(cheng)中(zhong)采用(yong)N(3≤Ⅳ≤8)级(ji)卸压保压(ya)。通过这(zhe)样的(de)成(cheng)形工(gong)艺烧(shao)结(jie)所(suo)得的(de)靶(ba)材相对(dui)密(mi)度在99％以上，而且可(ke)生产(chan)均匀的ITO薄膜(mo)；骆树(shu)立(li)等(deng)在ITO粉(fen)中(zhong)加入(ru)水、无水(shui)乙醇、丙酮(tong)或(huo)异(yi)丙醇(chun)并放入(ru)球磨罐(guan)中(zhong)球磨(mo)过(guo)筛(shai)后，在(zai)钢模具(ju)中预(yu)先(xian)干(gan)压，再(zai)进行冷(leng)等静(jing)压成形。通过这(zhe)种(zhong)工(gong)艺(yi)烧结所(suo)获得的(de)靶(ba)材(cai)相对(dui)密(mi)度(du)为(wei)99.7％，晶粒(li)度小，从(cong)而靶材中毒(du)也(ye)减(jian)小(xiao)；骆树立(li)等还(hai)在(zai)振(zhen)动频率(lv)为(wei)1000～5000Hz下将(jiang)配(pei)制(zhi)的(de)ITO浆料注(zhu)入(ru)模(mo)具(ju)，通(tong)过(guo)这种振(zhen)动(dong)注浆的(de)坯(pi)体(ti)干(gan)燥(zao)，然后(hou)再(zai)进(jin)行冷等静(jing)压成形(xing)，烧(shao)结后的靶(ba)材(cai)相(xiang)对(dui)密度为99.8％，密度分(fen)布均(jun)匀，有(you)效(xiao)解(jie)决了(le)大(da)尺寸(cun)(350×750×6mm)靶(ba)材(cai)的应力(li)问题(ti)。
1.2冲压成形(xing)
冲(chong)压(ya)成(cheng)形工(gong)艺是(shi)通(tong)过模(mo)具对坯料(liao)施加(jia)压(ya)力(li)，使(shi)之(zhi)产(chan)生塑(su)性(xing)变形(xing)或(huo)分离，从而(er)获得一定(ding)尺寸、形状和(he)性能的(de)工件(jian)的加工(gong)方法。用此(ci)种(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)得(de)到形状复(fu)杂(za)、用其(qi)它(ta)加工方(fang)法(fa)难以加工的(de)工件(jian)，冲(chong)压(ya)件(jian)的尺(chi)寸(cun)精度有模(mo)具(ju)保(bao)证(zheng)的，因(yin)此尺(chi)寸(cun)稳(wen)定，互换(huan)性(xing)好；材料(liao)利用(yong)率(lv)高，操作(zuo)简单，易于实现(xian)机(ji)械(xie)化(hua)和(he)自(zi)动化、生(sheng)产率(lv)高(gao)。但是(shi)冲压件(jian)中(zhong)的(de)应(ying)力大，容易导(dao)致(zhi)开(kai)裂，所以(yi)国(guo)内外利(li)用这种方(fang)法生(sheng)产ITO靶材比(bi)较(jiao)少见(jian)，而日(ri)本(ben)的(de)真崎(qi)贵责(ze)为(wei)了(le)防(fang)止ITO靶材(cai)的(de)开(kai)裂，先配(pei)制好ITO比(bi)例(li)，加入(ru)聚乙(yi)烯醇(chun)混(hun)合(he)，过(guo)筛(shai)后将所(suo)获(huo)得(de)的粉(fen)末(mo)填(tian)充在冲(chong)压(ya)用的(de)模具中，进(jin)行(xing)冲压成(cheng)形，获(huo)得(de)200×500×10mm的成(cheng)形体，烧(shao)结(jie)后所(suo)得(de)176×440×8.8mm的靶(ba)材，最高(gao)的(de)相对密(mi)度(du)达(da)99.2％，残留(liu)应力(li)在-200~-650MPa。真崎(qi)贵责(ze)认(ren)为在上(shang)述残留应力(li)范围(wei)内(nei)ITO溅射(she)靶即使在与铜制(zhi)的背(bei)板等(deng)粘合时(shi)也(ye)不易(yi)产生(sheng)裂纹。
1.3模压(ya)成形(xing)
模(mo)压(ya)成形(又称(cheng)压制(zhi)成(cheng)形)是先将(jiang)粉(fen)状(zhuang)、粒(li)状或(huo)纤(xian)维状的(de)塑料放入成(cheng)形温(wen)度下(xia)的(de)模具(ju)形腔(qiang)中，然(ran)后闭模加压而(er)使其成(cheng)形(xing)并固化(hua)的作业。模(mo)压(ya)成(cheng)形的(de)特点(dian)在(zai)于原料的损失小(xiao)，制品(pin)的内应(ying)力(li)很(hen)低(di)，且(qie)翘(qiao)曲变形(xing)也很(hen)小(xiao)，机械性能(neng)较稳定，成形(xing)较(jiao)大(da)形(xing)平板(ban)状制(zhi)品，压(ya)所(suo)能(neng)成形的(de)制品的(de)尺(chi)寸(cun)仅由(you)已(yi)有的(de)模压机的(de)合(he)模力(li)与(yu)模板尺寸(cun)所(suo)决(jue)定，制(zhi)品的(de)收缩(suo)率(lv)小(xiao)且(qie)重复(fu)性较(jiao)好，产效率高，便(bian)于(yu)实(shi)现专业(ye)化和自动化(hua)生(sheng)产(chan)。但(dan)是(shi)模压成(cheng)形(xing)生产(chan)的(de)ITO靶材密度(du)较(jiao)低且组织(zhi)分布(bu)不(bu)均匀，这(zhe)会导(dao)致溅(jian)射(she)镀膜(mo)时(shi)产(chan)生(sheng)结(jie)瘤(liu)，从(cong)而降(jiang)低(di)使(shi)用寿(shou)命。用于(yu)模压(ya)成(cheng)形的(de)ITO粉末(mo)一般(ban)要(yao)进(jin)行(xing)造粒，通常在ITO粉末中加(jia)入(ru)聚乙烯醇(chun)混(hun)合，干燥(zao)后(hou)装(zhuang)入模(mo)具，在一(yi)定(ding)压力下(xia)成形(xing)，所得的坯体烧结后ITO靶(ba)材的(de)相(xiang)对(dui)密(mi)度为(wei)99％，电阻率比(bi)较低(di)。汪建新(xin)等则在(zai)ITO粉末(mo)中(zhong)加入(ru)聚(ju)乙(yi)烯(xi)醇缩(suo)丁(ding)醛，从而(er)改(gai)善(shan)粉末在压(ya)制过程中的成形(xing)性能，提(ti)高(gao)压(ya)坯(pi)强(qiang)度，防(fang)止(zhi)样(yang)品脱模(mo)后(hou)开裂。坯(pi)体烧(shao)结(jie)后的相对(dui)密度最(zui)高(gao)为99％且(qie)组(zu)织均匀(yun)无(wu)偏(pian)析(xi)现(xian)象(xiang)。为(wei)了(le)进一(yi)步(bu)提高(gao)ITO靶材的密度(du)，陈(chen)敬(jing)超(chao)等(deng)通过超(chao)声(sheng)场(chang)活(huo)化钢模(mo)压(ya)制(zhi)和冷等(deng)静压(ya)复压得(de)到较高致(zhi)密度(du)的(de)坯(pi)体(ti)，烧结(jie)后(hou)其(qi)相对(dui)密(mi)度提(ti)高(gao)到(dao)99.3％。为(wei)了进一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)组织(zhi)的均(jun)匀性(xing)，张天(tian)舒将(jiang)含Sn2+盐(yan)溶液与纳米InO粉体制成In2O3，悬(xuan)浮(fu)液进行混合(he)，加(jia)入沉(chen)淀(dian)剂(ji)进(jin)行沉(chen)淀(dian)处理(li)，静置陈化(hua)，最(zui)后得到In2O3，表面均匀包(bao)覆有SnO2的(de)包覆粉，将(jiang)所(suo)制(zhi)的(de)包覆ITO粉在(zai)130～170MPa压(ya)力(li)下压(ya)制成形，烧结后所(suo)制(zhi)得的(de)ITO靶材组织均匀(yun)，相对(dui)密(mi)度(du)为99％。
1.4爆(bao)炸(zha)成形(xing)
爆炸成(cheng)形是利(li)用(yong)爆(bao)炸(zha)物(wu)质(zhi)在爆(bao)炸瞬间释(shi)放出巨(ju)大的(de)化(hua)学能对金属坯(pi)料(liao)进行加工的(de)高能(neng)率成(cheng)形方(fang)法。其(qi)成形原理(li)是：粉(fen)末(mo)在(zai)炸药(yao)爆炸(zha)瞬间巨(ju)大(da)的压力作(zuo)用(yong)下(xia)，改变(bian)粉末通(tong)常(chang)所(suo)固(gu)有(you)的(de)特(te)性，最(zui)终(zhong)将粉料压制成相(xiang)对密(mi)度(du)极(ji)高的大型坯(pi)体。爆(bao)炸(zha)压(ya)实(shi)过(guo)程(cheng)中伴随着热能(neng)的(de)产生(sheng)，以(yi)及(ji)在这一瞬(shun)间(jian)过(guo)程(cheng)中(zhong)存在着(zhe)复杂的物理变化(hua)，如熔化、相变(bian)、颗(ke)粒的(de)破碎(sui)、位(wei)错(cuo)及(ji)裂(lie)纹(wen)等(deng)。爆(bao)炸(zha)成(cheng)形(xing)特(te)点(dian)适合于小(xiao)批(pi)量(liang)、大(da)型(xing)且(qie)形状(zhuang)复杂的产品(pin)生产，所(suo)得压(ya)实(shi)件(jian)具(ju)有超细晶(jing)粒结(jie)构(gou)，能压(ya)制(zhi)各种(zhong)粉末组合，而没有(you)组成(cheng)相之(zhi)间(jian)的相互(hu)作用(yong)。
李晓(xiao)杰(jie)等通过(guo)爆炸(zha)成形(xing)工(gong)艺(yi)制备的ITO靶(ba)材(cai)相对(dui)密(mi)度最高为98.7％，靶材晶粒(li)度小，微(wei)观结(jie)构(gou)、成分(fen)均匀(yun)；张(zhang)越(yue)举(ju)等也通(tong)过(guo)爆炸压(ya)实成(cheng)形(xing)获(huo)得(de)组(zu)织(zhi)结(jie)构均匀(yun)的ITO纳(na)米(mi)靶(ba)材(cai)。但(dan)是使(shi)用(yong)爆炸成形(xing)工(gong)艺必(bi)须(xu)建(jian)立(li)爆炸(zha)现(xian)场、训(xun)练有(you)关(guan)爆破(po)技(ji)术人(ren)员且(qie)存在爆(bao)炸(zha)噪(zao)声(sheng)等安全(quan)问(wen)题，所以在ITO靶材生(sheng)产(chan)上(shang)，这种工(gong)艺比较(jiao)少(shao)见。
2、湿(shi)法(fa)成(cheng)形(xing)工(gong)艺(yi)
2.1挤(ji)压成(cheng)形(xing)
挤(ji)压成形(xing)是将粉料、粘(zhan)结剂(ji)及(ji)润滑(hua)剂(ji)等与水(shui)均(jun)匀混(hun)合，然(ran)后将(jiang)塑性物(wu)料放(fang)在模(mo)具(ju)模(mo)腔或挤压筒(tong)内，施加(jia)强(qiang)大(da)的压(ya)力，迫(po)使物(wu)料定(ding)向塑性(xing)变形(xing)，从挤压模的模(mo)孔(kong)中挤出而得到(dao)所需(xu)的管状、柱(zhu)状(zhuang)、板(ban)状(zhuang)以(yi)及多孔柱状且具有一(yi)定力(li)学(xue)性能(neng)的成(cheng)形体。广(guang)泛(fan)应用(yong)于(yu)传统耐火材(cai)料如炉(lu)管(guan)、护(hu)套管以及一(yi)些电(dian)子(zi)材料的(de)成(cheng)形生(sheng)产(chan)，而(er)应(ying)用(yong)于(yu)ITO靶(ba)材(cai)也(ye)有报(bao)道(dao)。比如(ru)周(zhou)晓(xiao)龙等。“通过(guo)对(dui)不(bu)同(tong)粒(li)度(du)的(de)ITO粉进行(xing)恰当配比后，适当(dang)加(jia)入(ru)去(qu)离(li)子(zi)水、分散剂(聚乙二(er)醇)、粘(zhan)结剂(ji)(聚乙烯醇(chun))球(qiu)磨过筛后，在一定(ding)压(ya)力(li)条(tiao)件下挤出片坯，然后(hou)反(fan)复碾压(ya)2~4次(ci)，将坯(pi)体(ti)在(zai)一(yi)定(ding)温(wen)度脱脂(zhi)后(hou)，烧(shao)结(jie)得(de)到(dao)高(gao)致(zhi)密(mi)度的(de)ITO靶(ba)材(cai)。但是本身(shen)挤出成形(xing)就存(cun)在物(wu)料强(qiang)度(du)低(di)、易变形、坯(pi)料(liao)表(biao)面(mian)易产(chan)生(sheng)凹坑(keng)、起泡、开(kai)裂(lie)以(yi)及(ji)内部裂(lie)纹等缺(que)陷(xian)，所以(yi)应(ying)用在(zai)ITO靶材制(zhi)备中(zhong)会受(shou)到很(hen)大(da)的(de)限(xian)制。
2.2凝胶(jiao)注模成形(xing)
凝胶(jiao)注模(mo)成(cheng)形主(zhu)要(yao)是通过制(zhi)备低(di)粘度(du)、高(gao)固相(xiang)体积(ji)分(fen)数的浆料(liao)，再(zai)将浆料中的有(you)机(ji)单体(ti)聚合(he)使浆(jiang)料原(yuan)位凝固，从(cong)而获(huo)得(de)高密度、高(gao)强度、均(jun)匀(yun)性(xing)好(hao)的(de)坯体。该(gai)技术是(shi)把陶瓷(ci)成形(xing)与(yu)高分(fen)子(zi)化学相(xiang)结(jie)合的原位成(cheng)形技术，特点(dian)在(zai)于(yu)：操(cao)作简单，成形的(de)生坯(pi)强(qiang)度(du)很高，能直接进(jin)行(xing)机(ji)械(xie)加(jia)工(gong)，制(zhi)作成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)，并(bing)且(qie)所用的(de)添(tian)加剂可全部是(shi)有(you)机(ji)物(wu)，烧结(jie)后(hou)无杂(za)质残留(liu)，并(bing)广(guang)泛(fan)应(ying)用于(yu)组(zu)分(fen)陶瓷、多(duo)组(zu)分(fen)陶瓷、多(duo)孔(kong)陶(tao)瓷(ci)、梯(ti)度(du)陶瓷等(deng)领(ling)域(yu)。该(gai)技(ji)术(shu)在ITO靶材成形(xing)技术(shu)中，因(yin)为(wei)生(sheng)产(chan)的靶(ba)材(cai)产品(pin)稳(wen)定性高(gao)、均匀性好(hao)、致密度高(gao)、可成(cheng)型(xing)大(da)尺(chi)寸及复(fu)杂(za)形(xing)状(zhuang)的(de)靶材(cai)而(er)被许多科研(yan)工作(zuo)者(zhe)研究(jiu)应(ying)用(yong)。比如张天舒以ITO粉为(wei)原料(liao)，与(yu)有机单体、胶(jiao)联剂、有机(ji)分散剂、引(yin)发剂和(he)水(shui)混合球(qiu)磨，制备(bei)出低(di)粘(zhan)度(du)高固(gu)相(xiang)体积百分数的浓(nong)悬浮(fu)液；将悬(xuan)浮液(ye)倒入模具内(nei)，在室温至80c℃，时间(jian)1～20h，在该(gai)条件下，有(you)机单(dan)体持续发(fa)生(sheng)凝胶(jiao)反(fan)应，浆(jiang)料的黏度(du)随(sui)反应(ying)的进行(xing)急剧(ju)增(zeng)加，从(cong)而导致浆料中(zhong)的(de)ITO粉(fen)体(ti)被原(yuan)位(wei)包裹、固化(hua)成(cheng)型，最(zui)终(zhong)形(xing)成具(ju)有(you)一定(ding)强度和柔性的三(san)维(wei)网状(zhuang)结构(gou)，得(de)到一(yi)定(ding)溶(rong)剂的坯(pi)体(ti)，脱模干(gan)燥后(hou)，得(de)到(dao)较高(gao)强度的坯(pi)体(ti)，然(ran)后(hou)烧结(jie)获(huo)得均(jun)匀(yun)性好，相对(dui)密度(du)99％以上(shang)的(de)ITO靶材；杨硕等(deng)¨配(pei)备(bei)固(gu)相含(han)量(liang)(质(zhi)量(liang)比)为75％～85％的(de)ITO浆料，并(bing)加入(ru)有(you)机分(fen)散(san)剂、有(you)机(ji)单体、胶联剂、引发剂(ji)及(ji)催化(hua)剂球(qiu)磨(mo)后(hou)注(zhu)入(ru)金(jin)属(shu)、玻(bo)璃(li)或塑料(liao)模具，脱(tuo)模(mo)干(gan)燥后(hou)原位(wei)凝(ning)固(gu)成(cheng)型(xing)，将成型(xing)坯(pi)体(ti)脱(tuo)脂、烧结得(de)到(dao)压应力分(fen)布(bu)均(jun)匀(yun)、相(xiang)对密(mi)度(du)为(wei)99.4％、电(dian)阻(zu)率(lv)为1.6X10-4Ω.cm的ITO靶材；杨硕等(deng)认(ren)为(wei)高(gao)固(gu)相含(han)量(liang)可以(yi)制(zhi)备(bei)高(gao)密(mi)度(du)的(de)ITO靶(ba)材(cai)，因(yin)为(wei)高(gao)固含量浆料(liao)其成型的(de)坯体(ti)密度(du)高、强(qiang)度(du)大(da)，坯体不(bu)易在(zai)后(hou)续搬(ban)运(yun)、干燥(zao)、脱脂(zhi)的(de)过程(cheng)中发生(sheng)开(kai)裂(lie)，同(tong)时(shi)高固含(han)量的(de)浆料中(zhong)水分(fen)含(han)量(liang)较(jiao)低(di)，故干(gan)燥(固(gu)化(hua))过程(cheng)中(zhong)坯体(ti)的收缩量(liang)小，不易产生(sheng)变形。所(suo)以他们配制(zhi)的高(gao)固(gu)含(han)量(86％～90％)浆(jiang)料，注(zhu)模原(yuan)位凝固(gu)成(cheng)型后(hou)的坯体(265X80mm)，烧结可(ke)得(de)到(dao)相(xiang)对密(mi)度为(wei)99.6％的(de)ITO靶材。但是(shi)坯(pi)体尺寸并(bing)不满(man)足于(yu)市(shi)场要(yao)求(qiu)，所以(yi)杨硕等又通(tong)过(guo)在(zai)上(shang)述(shu)添加(jia)剂(ji)基础上，再(zai)添加(jia)应力缓释剂(ji)和(he)增塑(su)剂，并配制(zhi)固相(xiang)含(han)量(liang)为85％～90％的(de)ITO浆(jiang)料，球(qiu)磨、浇注、原位(wei)凝(ning)固得到(dao)不变(bian)形(xing)、高(gao)强度(du)及(ji)高密度(du)的(de)大规格(ge)(300X400X10mm)的ITO靶材坯(pi)体(ti)。
凝(ning)胶(jiao)注模成形(xing)工艺(yi)由于(yu)添(tian)加很多添(tian)加(jia)剂，这会对环境造成(cheng)污(wu)染(ran)，生产(chan)过程(cheng)中对人(ren)也(ye)有(you)毒(du)害(hai)作用(yong)，所(suo)以(yi)甘雪(xue)萍(ping)等(deng)以ITO粉(fen)末(mo)为(wei)原(yuan)料，加入凝(ning)胶(jiao)体(ti)系中(zhong)无(wu)毒(du)的(de)水(shui)溶(rong)性(xing)环氧树(shu)脂作为成(cheng)型(xing)剂(ji)，球磨(mo)后(hou)注(zhu)模(mo)原(yuan)位(wei)凝(ning)固成(cheng)型坯(pi)体，坯体在一定温度下(xia)烧结后所得到(dao)InO单相(xiang)立(li)方(fang)结构，相对(dui)密度(du)达(da)到99.5％，电(dian)阻(zu)率也比(bi)较低(di)且成(cheng)分(fen)均(jun)匀。该方(fang)法(fa)优(you)点在(zai)于用无毒(du)害(hai)的(de)凝(ning)胶体(ti)系(xi)代(dai)替了生(sheng)产(chan)工(gong)艺中的(de)有毒物(wu)质，可提(ti)高(gao)生产(chan)人员的安(an)全系数(shu)，并最(zui)大程(cheng)度(du)降低(di)对(dui)环(huan)境(jing)的污(wu)染(ran)。
2.3注浆(jiang)成形
注(zhu)浆(jiang)成(cheng)形(xing)，亦(yi)称浇(jiao)注成(cheng)形，是基于(yu)多(duo)孔石(shi)膏(gao)模具能够吸收水(shui)分的(de)物理特性，将(jiang)陶瓷粉料配(pei)成(cheng)具(ju)有流(liu)动性的泥(ni)浆，然(ran)后(hou)注入(ru)多孔模具内(主要(yao)为石膏模(mo))，水分在被(bei)模具(石(shi)膏)吸(xi)入(ru)后便(bian)形(xing)成了具有一定(ding)厚度的(de)均(jun)匀泥层，脱水干燥过(guo)程中同(tong)时形成(cheng)具(ju)有一(yi)定强(qiang)度的坯(pi)体。其(qi)完成过(guo)程(cheng)分(fen)为三个(ge)阶(jie)段：首先泥(ni)浆注(zhu)入模(mo)具(ju)后(hou)，在模(mo)具毛细管力(li)的(de)作用下吸收泥浆中的(de)水(shui)，靠近(jin)模壁(bi)的泥浆(jiang)中的(de)水(shui)分(fen)先(xian)被(bei)吸(xi)收(shou)，泥浆(jiang)中的颗(ke)粒开始靠近(jin)，形(xing)成最(zui)初的薄(bao)泥层(ceng)；其(qi)次(ci)水(shui)分进一(yi)步(bu)被吸收(shou)，其扩散(san)动(dong)力(li)为水(shui)分(fen)的压(ya)力(li)差和浓(nong)度(du)差(cha)，薄(bao)泥(ni)层(ceng)逐渐(jian)变厚(hou)，泥(ni)层(ceng)内部(bu)水(shui)分向外部扩(kuo)散，当(dang)泥层(ceng)厚度达到(dao)注件厚度时，就形成(cheng)雏(chu)坯(pi)；再次模具(ju)继续(xu)吸(xi)收水分，雏坯(pi)开(kai)始收缩(suo)，表面的(de)水(shui)分开(kai)始(shi)蒸发(fa)，待(dai)雏坯(pi)干燥(zao)形成具有一定强(qiang)度(du)的(de)生坯(pi)后(hou)，脱模(mo)即完成注浆(jiang)成(cheng)型(xing)。注(zhu)浆成(cheng)形(xing)的(de)特(te)点在(zai)于(yu)：适(shi)用性强(qiang)，不(bu)需(xu)复(fu)杂的(de)机械(xie)设备(bei)，只(zhi)要简单(dan)的模(mo)具就可(ke)成(cheng)型(xing)，能制(zhi)出任意复杂外形和大型(xing)尺寸(cun)的靶(ba)材，成型技术(shu)容易(yi)掌握(wo)，生产(chan)成本(ben)低，坯(pi)体(ti)和烧结体(ti)的稳(wen)定性好(hao)和结(jie)构(gou)均(jun)匀性好，对粉体无特(te)殊要(yao)求(qiu)，工(gong)艺(yi)过(guo)程易于(yu)控制(zhi)。其(qi)主要(yao)缺陷在(zai)于：劳(lao)动(dong)强(qiang)度(du)大(da)，操(cao)作(zuo)工序(xu)多，生(sheng)产(chan)效率(lv)低，生(sheng)产(chan)周期(qi)长，石膏(gao)模占用(yong)场(chang)地(di)面(mian)积(ji)大，模具损耗大(da)，不适合连(lian)续化(hua)、自动(dong)化(hua)、机(ji)械(xie)化生(sheng)产(chan)。然而(er)可以制备(bei)大(da)规(gui)格(ge)、高密(mi)度(du)、均匀(yun)的(de)ITO靶材(cai)，所以倍受ITO靶(ba)材(cai)行业(ye)的(de)青(qing)睐(lai)。目前注浆成(cheng)形(xing)的技术(shu)难点在于浆料(liao)存(cun)在(zai)固(gu)含量低(di)、黏(nian)度(du)大(da)、流动(dong)性(xing)差(cha)，这会(hui)使(shi)制备出(chu)的坯(pi)体(ti)容(rong)易(yi)出现(xian)开(kai)裂、分层、不均匀(yun)、变(bian)形(xing)等(deng)，造成废(fei)品率(lv)增(zeng)加。针(zhen)对这些难点，ITO靶(ba)材行业的工(gong)作(zuo)者(zhe)也(ye)做了大量的(de)研(yan)究(jiu)。
马(ma)晓(xiao)波等¨认(ren)为(wei)浆料(liao)固含量(质(zhi)量比)如(ru)果不(bu)到(dao)60％，得(de)到(dao)的(de)ITO烧结(jie)体(ti)容易(yi)脆；浆(jiang)料(liao)固含量(liang)超(chao)过85％时，注浆成(cheng)型时易(yi)开裂(lie)。还认为ITO晶粒(li)中少(shao)量(liang)存(cun)在InSnO：晶粒(li)的(de)存(cun)在一方(fang)面(mian)提(ti)高ITO靶材(cai)的(de)密度及表面粗(cu)糙度(du)，降(jiang)低(di)靶(ba)材(cai)的(de)结(jie)瘤速(su)率(lv)；另(ling)一(yi)方In4Sn3O12晶(jing)粒(li)分布(bu)在ITO晶粒三(san)晶粒的(de)交汇处(chu)，烧(shao)结(jie)过(guo)程(cheng)中会(hui)起(qi)到(dao)减(jian)缓(huan)晶界(jie)迁(qian)移、细化晶(jing)粒(li)提(ti)高(gao)ITO靶(ba)材(cai)力学强(qiang)度的(de)作(zuo)用(yong)。因(yin)此他们通(tong)过(guo)对(dui)配制的(de)ITO浆料加入(ru)粘结(jie)剂(ji)、保湿剂、润(run)滑(hua)剂及(ji)消泡(pao)剂球(qiu)磨混合后(hou)，注入(ru)不(bu)锈钢模(mo)具(ju)中，并(bing)对模(mo)具上方(fang)进(jin)行减(jian)压(ya)抽空排出(chu)水分(fen)成型(xing)，脱模(mo)干燥后的生坯，烧结(jie)后(hou)得到含(han)In4Sn3O12相(xiang)的(de)大尺寸(cun)(400X600mm)ITO靶材，相对密(mi)度(du)达到(dao)99.7％，电(dian)阻率低至1.65X10-4Ω.cm C·E·金(jin)等则(ze)认为如果(guo)浆料(liao)固(gu)含(han)量(质(zhi)量比(bi))低于(yu)75％，会使(shi)靶(ba)材(cai)制造期(qi)间出现(xian)开(kai)裂(lie)且出(chu)现(xian)不(bu)均匀和低(di)密度(du)现象(xiang)，所以(yi)他们将(jiang)浆(jiang)料(liao)固含(han)量控制(zhi)在75％～85％，并且再(zai)在浆料中(zhong)加(jia)入专用高密(mi)度(du)促(cu)进(jin)剂(ji)(基(ji)于(yu)磷化物(wu))，混合(he)球磨(mo)后(hou)，注(zhu)入熟(shu)石(shi)膏(gao)模(mo)具(ju)中(zhong)成(cheng)型，干(gan)燥(zao)脱脂后的(de)坯(pi)体，烧结后(hou)得(de)到(dao)相(xiang)对密度(du)为99.5％的(de)大(da)尺寸(600×300mm)ITO靶材(cai)。而杨硕(shuo)等认(ren)为高固(gu)含(han)浆(jiang)料可(ke)以得到(dao)高(gao)强度、高(gao)密度的坯体(ti)，所(suo)以配制(zhi)的ITO浆料(liao)固(gu)含(han)量(liang)在85％～90％之间，为(wei)了(le)保证浆料(liao)的流动(dong)性，把(ba)黏度(du)控(kong)制在112-295mPa.s，球磨混合(he)后，采用(yong)双(shuang)面吸浆(jiang)石(shi)膏(gao)注(zhu)模(mo)成型，干燥脱(tuo)脂后的坯(pi)体，烧结得(de)到相对密度(du)为(wei)99.6％的大尺寸(500×400ram)ITO靶(ba)材，然而(er)存(cun)在(zai)10％的开裂(lie)。罗济锦(jin)等9J认(ren)为(wei)石膏模具(ju)进(jin)行(xing)双(shuang)面(mian)吸收(shou)，虽(sui)然(ran)可(ke)以(yi)加速(su)浆料中(zhong)的液(ye)体(ti)吸收，缩短(duan)成型时(shi)间(jian)，却(que)会造(zao)成生(sheng)坯(pi)流纹，影(ying)响(xiang)密度均匀(yun)性，且浆(jiang)料(liao)中的液(ye)体被多方向(xiang)的吸力拉扯，容(rong)易(yi)使大型坯体中层(ceng)粉末的(de)黏结(jie)性较(jiao)差(cha)而(er)产(chan)生(sheng)分层剥离的(de)现(xian)象；此(ci)外，石(shi)膏(gao)模(mo)具的(de)吸(xi)收(shou)速(su)度若不一致，容(rong)易(yi)导致坯体(ti)开(kai)裂(lie)。所(suo)以他们(men)采(cai)用石膏(gao)模(mo)具单(dan)向(xiang)吸(xi)水，即模具(ju)侧(ce)壁(bi)无(wu)法(fa)吸(xi)水(shui)，仅有(you)底(di)部使用多孔(kong)的(de)石膏(gao)材(cai)料(liao)。此(ci)种方法可以一(yi)次(ci)注(zhu)浆，这样(yang)可(ke)以提升粉(fen)末(mo)堆积(ji)的均匀(yun)性(xing)以及(ji)生(sheng)坯的(de)致(zhi)密(mi)性，最(zui)后烧(shao)结得到不开(kai)裂(lie)，无(wu)剥(bo)离的(de)ITO靶材(cai)，其相(xiang)对密度(du)为(wei)99.5％。另(ling)外，BostenBalueh认(ren)为(wei)注(zhu)浆成形(xing)制(zhi)备(bei)的ITO靶(ba)材(cai)，如(ru)果(guo)使用常用(yong)的助烧剂(ji)，会(hui)使(shi)颗粒晶界(jie)发(fa)生(sheng)分解和熔(rong)融(rong)，而(er)且ITO本(ben)身是难(nan)以烧(shao)结(jie)的材料，现有(you)的(de)助(zhu)烧剂不足以(yi)能(neng)够以(yi)高生(sheng)产(chan)率(lv)制造(zao)具有(you)高和均(jun)匀密度的(de)大尺寸靶材(cai)。所(suo)以他(ta)们在ITO浆(jiang)料中(zhong)加(jia)入专(zhuan)门的助(zhu)烧剂(ji)(基于(yu)砷、锑(ti)、铋(bi)、硒(xi)、碲(di)或硼的(de)化合(he)物(wu))球磨混(hun)合后(hou)，注入(ru)固定(ding)在(zai)加压(ya)粉浆(jiang)浇注(zhu)机(ji)中的多孔聚(ju)合物(wu)模(mo)具(ju)中，并在10MPa压(ya)力下浇(jiao)注(zhu)30min成(cheng)型(xing)，干(gan)燥(zao)脱(tuo)脂(zhi)后(hou)得(de)到(dao)的生(sheng)坯，在一(yi)定温度下(xia)烧结(jie)得(de)到(dao)尺(chi)寸(cun)为(wei)1500×800×20mm的(de)ITO靶(ba)材，相对(dui)密(mi)度为99.8％。
3、ITO靶材成(cheng)形(xing)技(ji)术对(dui)比(bi)
ITO靶(ba)材成形技术对比(bi)见表(biao)1。
从表(biao)1看出(chu)，注浆(jiang)成形可(ke)以(yi)得(de)到(dao)高密度(du)、大(da)尺(chi)寸(cun)的ITO靶材(cai)，而且生(sheng)产成(cheng)本(ben)低，无(wu)污染(ran)，适(shi)合当(dang)前(qian)市(shi)场(chang)的(de)需求。
4、展望(wang)
随(sui)着全球(qiu)对液晶(jing)平(ping)板显示器(qi)和智能(neng)手(shou)机的需求(qiu)量(liang)急剧增长(zhang)，造(zao)成对(dui)铟及(ji)铟制(zhi)品(pin)(主要是(shi)ITO靶(ba)材(cai))的(de)需求(qiu)量(liang)大(da)大(da)增加(jia)，我(wo)国(guo)虽(sui)然铟(yin)资源丰富，但是还没(mei)有从(cong)根(gen)本上(shang)突破ITO靶(ba)材大(da)尺寸、高(gao)密度、低电阻率及均匀性等主要(yao)问题，而高端(duan)的(de)LCD面(mian)板还是(shi)依赖(lai)于进(jin)口(kou)。虽(sui)然(ran)国(guo)内注浆成形技术(shu)可以得到大(da)尺寸(cun)，高(gao)密(mi)度的ITO靶材，但(dan)是其(qi)密度(du)还是(shi)未能适(shi)合生(sheng)产(chan)高(gao)端(duan)的ITO产(chan)品(pin)，且(qie)由(you)于(yu)加入(ru)较多(duo)的(de)添加(jia)剂(ji)，可(ke)能(neng)造成(cheng)溅射镀膜结瘤；获得大(da)尺(chi)寸(cun)靶材，浆料的分散性研(yan)究也变得(de)尤为重要(yao)。所以(yi)为了(le)打破(po)国(guo)外技(ji)术(shu)垄(long)断，科研工作(zuo)者还(hai)必(bi)须在ITO靶(ba)材成(cheng)形、烧结等(deng)环(huan)节开展大(da)量的基础研(yan)究(jiu)工作。
参(can)考文(wen)献：
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[3]骆树(shu)立(li)，王(wang)建(jian)堂，李庆(qing)丰(feng)，等(deng).一(yi)种ITO靶材的(de)成(cheng)型方(fang)法[P].中国专(zhuan)利：CN102173816A，2011-09-07.
[4]真(zhen)崎(qi)贵责.ITO溅射(she)靶(ba)及(ji)其(qi)制(zhi)造方(fang)法[P].中(zhong)国(guo)专利：CN102285791A，2011-12-21.
[5]汪建(jian)新，陈迪(di)，姜(jiang)崇喜，等.一(yi)种高致(zhi)密度低电(dian)阻(zu)ITO靶材(cai)的(de)微(wei)波(bo)掺(can)杂烧结(jie)方法(fa)[P].中国(guo)专(zhuan)利(li)：CN103232234A，2013-08-07.
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[13]杨硕(shuo)，王政红(hong)，张(zhang)秀勤(qin).一(yi)种凝(ning)胶注模成(cheng)型高密(mi)度ITO靶材坯体的方(fang)法(fa)[P].中国专(zhuan)利(li)：CN103302724A，2013-09-18.
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