[发明专利]氢氧化铟或含氢氧化铟的化合物的电解制造装置以及制造方法

说明书

本申请是申请日为2012年6月12日、申请号为201280027688.1(国际申请号为PCT/JP2012/065013)、发明名称为“氢氧化铟或含氢氧化铟的化合物的制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明主要涉及氢氧化铟或含氢氧化铟的化合物的制造方法，该氢氧化铟或含氢氧化铟的化合物为用于制造形成ITO膜的溅射用ITO靶的氧化铟或含氧化铟的化合物粉末的原料。

背景技术

ITO(以铟-锡为主成分的复合氧化物)膜作为以液晶显示器为主的显示设备的透明电极(膜)而被广泛使用。作为形成该ITO膜的方法，通常通过真空蒸镀法或溅射法等一般被称为物理蒸镀法的方法进行。特别是从操作性和膜的稳定性考虑，大多使用磁控溅射法来形成。

基于溅射法的膜的形成如下进行：使Ar离子等正离子物理轰击设置在阴极的靶，并利用该轰击能量释放构成靶的材料，从而在对置的阳极侧的衬底上层叠组成与靶材料几乎相同的膜。

采用溅射法的覆盖法的特征在于，通过调节处理时间、供电功率等，能够以稳定的成膜速度形成从埃单位的薄膜至数十μm的厚膜。

一般来说，ITO烧结体靶是通过粉碎混合氧化铟和氧化锡，并对所得的混合粉末进行成型、烧结来制造的。在氧化铟和氧化锡的粉碎混合时，使用球磨机、V型混合机或带型混合机进行干式或湿式混合。

作为ITO烧结体靶的原料的氧化铟粉末，可以通过对氢氧化铟进行煅烧来制造。该氢氧化铟制造方法的代表性公知技术，已在专利文献1中公开。该专利文献1的方法是以铟为阳极进行电解来制造氢氧化铟，再对其进行煅烧得到氧化铟粉末。需要说明的是，虽然该专利文献1由于更名而导致申请人名称与本申请不同，但其也是本申请人提出的申请。

作为氧化铟的制造方法，还可以考虑中和法。然而，如专利文献1所述，由于中和法存在以下问题，因此电解法是有效的。

a)所得氧化铟粉末的各种特性(平均粒径、表观密度等)的偏差大，这是阻碍氧化铟系显示材料、荧光体等的“品质偏差的降低”或“高品质化”的主要因素。

b)对于将制造条件(液温、反应速度等)控制为恒定来说未必容易，而为了使制造条件稳定，设备成本上升。

c)在需要特性与以往不同的粉末时，无法灵活地应对这种要求。

d)装置的规模比较大，因此，如果要将制造条件控制为恒定，则需要相当大的劳力，从这一方面可以认为对于增产来说未必容易。

e)由于每次都会产生中和废液(例如硝酸铵)，因此需要进行处理，这提高了运行成本。

接下来，给出通过电解制造氢氧化铟的代表例。

在浓度为0.2～5mol/L、pH为4～10、温度为10～50℃的硝酸铵(NH₄NO₃)水溶液中，以铟为阳极(anode)，并以100～1800A/m²的电流密度通电，进行电解。然后，过滤电解槽底部的沉积物，洗涤并干燥，得到氢氧化铟。

在以该氢氧化铟作为原料制造氧化铟时，只要在1100℃左右的温度下焙烧即可。由此，可以得到平均粒径为1～5μm的氧化铟粉末。

在进行上述氢氧化铟的电解时，在电解槽中配置铟板作为阳极(anode)，配置常规的不锈钢板作为阴极(cathode)，并使电解液在它们之间流动来进行电解。然而，生成的氢氧化铟附着在阳极表面，铟电沉积在阴极表面并以树枝(dendrite)状延伸，导致阳极和阴极发生短路，产生了无法长时间进行电解的问题。

此外，如果连续实施电解，则溶出电位比In高的元素作为杂质残留在阳极表面，结果存在杂质在表面浓缩的问题。如果在这种情况下继续电解，则杂质也混入到电解液中，导致之前析出的氢氧化铟的纯度下降。此外，在阳极表面局部失去铟金属，阳极表面的电流密度变得不均匀。结果还产生了下述异常情况，即，在阳极的表面局部产生孔穴，阳极自身脱落到电解浴中。

而且，在氢氧化铟的电解时，生成的氢氧化铟附着在阳极表面，铟电沉积在阴极表面并以树枝(dendrite)状延伸，产生了阳极和阴极短路的问题。

对现有技术进行调查时，下述的专利文献已被公开。

专利文献2是氧化铟粉末的制造方法，该方法以铟作为阳极，并在搅拌成氢氧化铟沉淀悬浮在电解液中的状态下进行电解。具体来说，在未进行搅拌时，电解槽液面附近的pH为8.5左右，槽底附近的pH为3.2左右，而通过搅拌电解液，使液面附近和槽底附近的电解液混合，从而使pH均匀化。