(57)【要約】【課題】従来のＩＴＯターゲット用焼結体の粉末製造は、スプレードライ造粒又は撹拌造粒で行われる事が常であったが、これらの方法では単純な原料粉末の圧密混合の場合と比較して粉体の軽装嵩密度、流動性は向上するが造粒における作業工数が多く、経済的でなかった。【解決手段】転動造粒法を用いる事で、他の造粒方法よりも少ない工程で、しかも、圧密混合粉末と比較して軽装嵩密度および流動性が高く、加圧成形後焼結して得られるＩＴＯ焼結体に割れが発生することのない造粒粉末を得ることができる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末を転動造粒にて造粒することを特徴とするＩＴＯ造粒粉末の製造方法。
【請求項２】
酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末中の水またはバインダの含有量が５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１記載のＩＴＯ造粒粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＩＴＯ造粒粉末。
【請求項４】
請求項３に記載のＩＴＯ造粒粉末を加圧成形した後に焼結することを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするＩＴＯ焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等のＩＴＯ透明導電膜を得るために用いられている高密度ＩＴＯターゲットの製造に用いられるＩＴＯ造粒粉末及びＩＴＯ焼結体並びにそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）薄膜は高伝導性、高透過率といった特徴を有し、更に微細加工も容易に行える事から、フラットパネルディスプレイ用表示電極、太陽電池用窓材、帯電防止用膜等の広範囲な分野に渡って用いられている。特に液晶表示装置を初めとしてフラットパネルディスプレイ分野では、近年大型化および高精細化が進んでおり、その表示用電極であるＩＴＯ薄膜に対する需要も又急速に高まっている。
【０００３】
このようなＩＴＯ薄膜の製造方法はスプレー熱分解法、ＣＶＤ法などの化学的成膜法と、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の物理的成膜法に大別する事ができる。中でもスパッタリング法は薄膜の大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られる成膜法である事から様々な分野で利用されている。
【０００４】
スパッタリング法ではスパッタリングの進行に伴い、ターゲット表面にノジュールが発生し、このノジュールに起因するスパーク等により均一な膜が安定して得られないという事態が発生する事がよく知られている。この問題を解決する手段として高密度ターゲットを用いる事が多い。ここで言う高密度ターゲットとは相対密度にして９８％以上の密度のターゲットを指す。
【０００５】
相対密度とは実際の密度を、その物質の真密度で除する事で計算する数値であり、ＩＴＯを例に挙げればＩＴＯの真密度は７．１５６ｇ／ｃｍ３である。例えば相対密度９８％とはＩＴＯの場合７．０１３ｇ／ｃｍ３に相当する。
【０００６】
一般的にＩＴＯターゲットに用いる造粒粉末は以下の方法にて作製されていることが多い。
【０００７】
１つは酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末と水とバインダーを混合し、スラリーを作成し、得られたスラリーをスプレードライヤー装置に供給して噴霧乾燥する事で造粒粉末を得る方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また、もう１つには、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末を混合し、水やバインダーを加えながら撹拌造粒する方法もある（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
これらの造粒粉末を用いて、例えばプレス法などで成形体を作製し、得られた成形体を焼結する事で焼結体を得、必要に応じて整形・研磨等を施し、必要に応じて例えば無酸素銅等からなるバッキングプレートに貼り付けることによりターゲットを製造している。
【００１０】
スプレードライ法の場合、工程としては、造粒前の酸化インジウムと酸化スズ原料粉末を有機バインダーや水を添加した状態でスラリー化する工程、スラリーをスプレードライ法にて乾燥する工程がある。この製法の場合、工程が２つあり、さらにスラリー化する際の条件やスプレードライにおける乾燥条件など、造粒における変動要因が多く工程管理が難しく煩雑である。収率に関しても、回収できない微細な粒子や装置への粉末の壁付着があり、収率としては８０〜８５％と低く、工数や、収率の概念から製造の経済性が悪い。
【００１１】
撹拌造粒法の場合、工程としては、酸化インジウムと酸化スズを水又はバインダーを添加しながら撹拌混合造粒する工程、ならびに造粒粉末の乾燥工程がある。この製法の場合、撹拌造粒工程では、微粒の舞いあがり、造粒時の造粒装置への粉末付着により収率が７０％程度となり、ターゲット製造における製造コストを引き上げる結果となる。そして、水分を添加する際にスラリー濃度や水分の添加量により造粒特性に大きな違いが生じ常に均一の造粒粒子を作製する事は困難である。よって、工数や、収率の概念から製造の経済性が悪い。
【００１２】
また、酸化インジウムと酸化スズ粉末を圧密混合した、造粒処理を行わない粉末を用いた場合、焼結体の密度は相対密度にて９９％以上と高いが、軽装嵩密度が１．３ｇ／ｃｍ３程度とスプレードライ造粒の軽装嵩密度１．６ｇ／ｃｍ３と比較して低く、また粉末の流動性も安息角として４０度以上となり、流動性に乏しい。また、プレス作業を行う際に、流動性が悪く軽装嵩密度が低い事から、粉末の均一充填が難しくなる。さらに、軽装嵩密度が低い事から加圧成形時に収縮量が造粒粉末を用いた場合と比較して大きく、成形又は焼結時にクラックを生じやすい。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−２７７８３６号公報
【特許文献２】特開平４−２９３７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、従来のターゲット用焼結体の粉末造粒方法である、スプレードライ造粒や撹拌造粒よりも経済的な工程で、圧密混合粉末と比較して軽装嵩密度および流動性を向上させることで加圧成形時の効率を向上した上で、ターゲット用焼結体の焼結体密度を圧密混合粉末と比較して、維持あるいは向上させることができる粉末を得ること、その粉末を用いて高密度の焼結体を安定して得ることであり、さらに、それらの製造方法を確立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は焼結性と軽装嵩密度の向上及び流動性の向上ついて鋭意検討を重ねた結果、転動造粒にて造粒を行う事で、スプレードライ造粒よりも簡便で少ない工程にて粉末の軽装嵩密度及び流動性を圧密混合粉末よりも向上させ、さらに粉末を凝集させること無く、焼結体密度を圧密混合粉末を用いた際と同様、あるいはさらに向上させる事ができる事を見出した。
【００１６】
すなわち、本発明のＩＴＯ造粒粉末の製造方法は、酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末を転動造粒にて造粒することを特徴とするＩＴＯ造粒粉末の製造方法である。この酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末は水やバインダを含んでいても良いが、原料粉末中のバインダの含有量は５ｗｔ％以下であることが好ましく、原料粉末中の水含有量は５ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のＩＴＯ造粒粉末は上記の製造方法により製造されたことを特徴とするＩＴＯ造粒粉末である。さらに、本発明のＩＴＯ焼結体の製造方法は、上記のＩＴＯ造粒粉末を加圧成形した後に焼結することを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法であり、本発明のＩＴＯ焼結体は、上記の製造方法により製造されたことを特徴とするＩＴＯ焼結体である。
【００１８】
なお、本発明における酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末は、転動造粒により造粒することができるものであれば、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化インジウムと酸化スズの共沈粉末、原料粉末の焼成あるいは成形焼結後に再粉砕して粉末としたもの等を用いることができ、また、必要に応じて、インジウム、スズ以外の金属元素の化合物を添加したものであっても良い。酸化インジウムと酸化スズの含有率は要求される特性に応じて適宜定めれば良いが、例えば、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末との重量比で９５：５から８０：２０程度のものを用いることができる。
【００１９】
さらに、本発明のＩＴＯ造粒粉末の製造方法においては、転動造粒を行う前に、原料粉末に対して、ボールミル等による圧密処理又は圧密混合を施すことにより、その軽装嵩密度を増大させておくことが好ましい。また、原料粉末、又は、圧密処理若しくは圧密混合を施した粉末から、粗粒成分を除去することにより、得られる造粒粉末の流動性や収率を向上することができるため、これらの粉末の粒度分布を調整しておくことが好ましい。この粒度分布の調整は、例えば、篩で篩うことで行うことができる。篩としては５００μｍの篩が好ましく、３００μｍの篩がさらに好ましい。
【００２０】
また、この原料粉末は造粒を容易にするために、水や有機物等からなるバインダを含んでいても良いが、原料粉末中の水やバインダの含有量は５ｗｔ％以下であることが好ましい。特に、酸化インジウムと酸化スズを含む原料粉末が水以外の有機物等からなるバインダを含まず、かつ、水の含有量が５ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明のＩＴＯ造粒粉末の製造方法により、原料粉末が有する焼結性を損なうことなく、平均粒径が５０μｍから３００μｍの、流動性が良くかつ軽装嵩密度の大きいＩＴＯ造粒粉末を、高収率で得ることができる。なお、本発明のＩＴＯ造粒粉末の製造方法では、原料粉末の変動等に起因する軽装嵩密度の変動を抑制することもできる。
【００２２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２３】
本発明は転動造粒法を用いる事で、スプレードライ造粒や撹拌造粒よりも経済的な工程で、圧密混合粉末と比較して軽装嵩密度および流動性を向上させることで加圧成形時の効率を向上した上で、ターゲット焼結体の焼結体密度を圧密混合粉末と比較して、密度を維持あるいは向上する粉末及びその粉末を用いて焼結した焼結体およびそれらの製造方法を提供するものである。
【００２４】
通常の転動造粒とはドラムやパン型容器内に粉末充填後、水分またはバインダを５％以上添加し、容器自体を回転させる事で、水分、バインダの凝集力、粉末の自重および付着力により粉末を造粒する技術である。しかし、この造粒方法では造粒粒子が１ｍｍ以上に大きくなり、また水、又はバインダの凝集力により原料粉末が凝集する事で、粉末の焼結性が低下する。さらにこの粉末により成形、焼結を行う場合、造粒時には水分の添加量の調整が困難であり、成形・焼結性に関して常に同等の粉末を調製する事が難しい。また、成形前には乾燥工程、さらに焼結時には脱脂工程が必要となり、工数が増え、複雑となり、また工程管理も難しくなる。
【００２５】
そこで本発明の造粒方法では、水分やバインダを過剰に添加せずに転動造粒を行う事で、粉末の自重、付着力を基本的な造粒作用とすることにより粉末を造粒している。すなわち、本発明の造粒方法は、容器に粉末を充填し、容器を回転させる事で造粒するものである。工程の数としても造粒を行う１工程のみである。さらにこの工程も簡便な造粒方法であり、単純な造粒機構であるのでさらに工程管理も簡便である。そして、この造粒方法では粉末を流動させるだけなので、造粒粉末の収率も９０％以上と他の造粒方法よりも高い。よって、経済性や作業性を鑑みて他の造粒方法と比較して優れている。
【００２６】
この製法の造粒機構は粉末を回転の力を用いて流動させる事で、粉末の自重により、まず粉末の表面をなだらかにすることで整粒を行う。そして、更に粉末流動させる事で粉末同士の衝突により粉末粒子が軽い凝集、粒成長を起こすことで造粒が起きていると考えられる。
【００２７】
この方法を用いる事で、水分添加量が少ない事から、粉末の凝集を抑える事が可能であり、粉末の凝集を抑えている事から、造粒時の粉末凝集に起因する焼結体密度の低下もない。更に言えば、造粒の程度を加減する事で、顆粒の凝集を弱めたまま流動性を向上させる事で成形時に粉末が流動、最密充填された後に粒子が潰れる事から、粒子がうまく潰れない事に起因する成形時のミクロンレベルのポアを軽減し、圧密混合粉末の焼結体と比較して焼結体密度を向上させる事もできる。
【００２８】
製造工程に関して、この製法は粉末が自重により流動、付着する事で整粒および造粒する事を造粒する概念としておいているため、簡便な造粒装置にて行う事ができる。つまり、この造粒に関しては、粉末を造粒装置に投入し、回転などによる自重による粉末流動を促す工程のみにより造粒を行う。さらに、水分を過剰に添加していない事から、乾燥工程も必要無く、脱脂工程も必要としない。また、収率に関しても特に粉末に力を与えていない事から、外壁にも粉末が付着しにくく、９０％以上の高い収率となる。
【００２９】
造粒前の原料粉末であるが、特に限定しないが、この転動造粒では撹拌、混合としての能力は低いので、各物質が均一混合されているものが望ましい。その粉末としては、圧密混合された粉末、あるいは原料粉末を焼結あるいは成形焼結後に粉砕した粉末等が挙げられる。それは、この転動造粒法は付着力及び自重により造粒されるので、初期の粉末の状態により造粒後の状態がある程度決まってくる。圧密混合された粉末を用いた場合、圧密混合により粉末が圧縮、粉末表面が活性化することでより造粒されやすくなる状態になる。
【００３０】
また、原料粉末の粒子径であるが、自重と付着力により造粒されることから、大きな粒子ほどより凝集した粒子を造粒する。つまり、あまり大きな粒子（例えば１ｍｍ以上）が多いと粉末の凝集力が大きくなり、硬い造粒粒子となってしまう可能性がある。また、大きな粒子が多いと粒子の自重などで容器壁への付着も多くなり造粒粉末の収率も低下する。よって造粒前に原料粉末の粉末粒径を制御する事が望ましい。粉末の粒径を制御する方法は特に限定しないが、粒度調整する手段としては、篩にかける、原料合成時に粉末粒径を制御するなどの手法が考えられる。他の方法として、造粒前に粒度調整を行わずに一度造粒した粉末を粒度調整する事もできる。しかしこの場合、篩われた大きな粒子は先に述べたように強い凝集を持っている可能性があり、この造粒粒子を再利用する事が難しい。また、大きい粒子の方がより大きな造粒粒子を生みやすいため、造粒後に篩にかけると造粒前に篩にかけるよりも、篩の収率が低下する。よって凝集する前の粉末を篩にかける事で篩われた粒子を再利用しやすくするという面もある。具体的には、原料粉末の平均粒径を５０〜２００μｍに調整することが好ましい。また、篩により５００μｍ以上の粗大な粒子を除くだけでも、収率を、粒度調整を行わない場合の９０％から、９５％以上に向上させることができ、また焼結性の向上にも効果がある。
【００３１】
造粒する装置の形状は転動造粒ができる装置であれば特に限定はしない。例えばプラスチック容器のようなものを回転架台にて回転する事で造粒してもかまわない。できれば容器への遺物の混入、粉末の舞いあがりが少ない事、また造粒の処理量を考えると密閉型の容器を用いた造粒が望ましく、ドラム型の転動造粒機を用いる事が望ましい。ここで言うドラム型転動造粒機とは密閉された円筒形容器を円周方向に回転する事で容器内の粉末を流動させる事で造粒する装置である。かといって、あらゆる方向にこの装置が回転しても特に問題とはならない。
【００３２】
造粒方法では造粒容器内に少量であるが、粉末が付着する事から、収率の低下および壁に付着した粉末のかけらが混入し、流動性や焼結性を阻害する可能性がある。これに対する対策として、造粒容器に外部より衝撃を与える機構がある事が望ましい。容器に衝撃を与える機構を設置し、容器に衝撃又は振動を与える事で容器外周に付着した粉末を早い段階で剥離させて造粒の促進、収率の増加を促す。
【００３３】
造粒する容器の材質については、特に限定しないが容器からのコンタミを防止するものであり、また、造粒時に容器の壁に粉末が付着しにくい材質を用いる事が望ましい。
【００３４】
実際の転動造粒する条件としては容器の容量、粉末の投入量、容器の回転速度、転動造粒時間が挙げられる。
【００３５】
容器への投入量に関してはとくに限定はしないが、投入量が少なすぎると投入量が少ない事と投入量に対する容器付着量が増加し造粒粉末の収率が低下する。また、投入量が多すぎれば粉末流動がうまく行かないことと、粉末の自重などにより凝集性の強い造粒粉末が調製される。
【００３６】
容器の回転速度はあまり速い速度、例えば周速で１．５ｍ／ｓ以上の速度にて容器が回転すると粉末の凝集が強くなり焼結して得られる焼結体の密度が低下する。
【００３７】
原料粉末への水やバインダの添加量は、なるべく少ない方が望ましい。水分を多く添加してしまうと、例えば５ｗｔ％より多く添加すると造粒される粒子の凝集度が大きくなり、また、造粒粒子の粒径も大きくなる事から、成形時にクラックが入りやすく、焼結体の密度も造粒前と比較して低下する傾向にある。よって成形焼結用粉末としては不向きとなる。また、水やバインダを多く添加する事で成形前に乾燥工程が必要となり作業が煩雑になる。水分量が少ない方が造粒した粒子が成長せずに緩い凝集をする事で、軽装嵩密度および流動性の向上が望まれる。
【００３８】
転動造粒時間はごく短時間より造粒前と比較して高い軽装嵩密度及び流動性を有する。例えば圧密混合粉末の場合、軽装嵩密度はある程度の時間以上、例えば６０時間以上転動造粒を行うと軽装嵩密度および流動性は向上するが徐々に焼結特性が低下していく可能性がある。これは長時間造粒する事で、粒子の凝集が高くなりそのことで焼結性が損なわれている。例えばＩＴＯ粉末の圧密混合粉末を造粒する場合、軽装嵩密度は１．４から２．０ｇ／ｃｍ３程度が望ましい。軽装嵩密度が１．４ｇ／ｃｍ３未満の場合、ほとんど造粒が行われておらず、流動性も改善されていないので造粒の効果が期待できない。また、軽装嵩密度が２．０ｇ／ｃｍ３以上の場合は、粒子の凝集が大きく、焼結体の密度が低下する。流動性に関しても安息角が４０°を超える場合、造粒の効果が薄く、成形性、作業性に効果が現れないので、安息角は４０°以下が望ましい。
【００３９】
成形において、一般的に加圧成形が良く知られているが、加圧成形では、圧縮距離が短いほど加圧成形に向いているという事で軽装嵩密度は高いものが望ましい。また、仮に板状の成形体を作成する際は、なるべく粉末充填によるむらを軽減する必要がある。粉末充填にむらがある場合、成形体にクラックが入る、または焼結後の厚みにむらが生じるなどの問題が起こる。
【００４０】
本発明の造粒粉末は圧密混合粉末と比較して高い軽装嵩密度及び流動性を持つ事から加圧時に圧縮距離が短くなる事から１５ｍｍ以上の厚い成形体の作製時にもクラックが入りにくくなる。更に流動性も高い事から均一に粉末を充填する事ができ、成形体のクラック防止、焼結体における厚みむらの低減によりさらに生産性、経済性を向上する事ができる。
【００４１】
以上、転動造粒における様々な望ましい条件を挙げたが、これらは独立した因子であるので、各条件を組み合わせることでさらに優れたＩＴＯ造粒粉末、すなわちＩＴＯターゲット焼結体用造粒粉末を製造する事が可能である。
【００４２】
造粒粉末の成形方法であるが、特に成形方法に限定されないが、粉末を造粒したところから、作製した粉末をそのまま成形する事が望ましい。更に言えば型などに充填、加圧成形する事が望ましい。加圧成形を用いる事で、より造粒した粉末の効果が現れる。ここで言う加圧成形とは、粉末を金型、容器などに充填し、金型、容器などに一軸或いは等方的に圧力をかける事で、一定の形状に成形する方法である。
【００４３】
焼結方法に関しても特に限定されないが、昇温プログラムおよび焼結温度は圧密混合粉末が高密度に焼結する条件にて行う事が望ましい。焼結時のガス雰囲気についても特に限定されないが、より高密度に焼結するためには酸素雰囲気中にて行う事が望ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明のＩＴＯ造粒粉末、すなわち透明導電膜ターゲット用造粒粉末、及びその製造方法は以下の効果を有する。
１）本発明の方法は、他の造粒方法と比較して少なく簡便な製造工程で軽装嵩密度と流動性が向上したＩＴＯ造粒粉末及びＩＴＯ焼結体を得る事ができる。
２）本発明の造粒方法にて作製したＩＴＯ造粒粉末は、軽装嵩密度と流動性が向上しており、より高密度のＩＴＯ焼結体を安定性良く製造することができる。
３）本発明の方法は、他の造粒方法にて作製した粉末よりも、成形性の向上したＩＴＯ造粒粉末を得ることができる。
４）本発明の造粒方法にて作製したＩＴＯ造粒粉末は、粉末の均一充填性が向上しており、加圧成形時の作業性を向上させることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
円筒形容器に酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末を重量比で９０：１０の割合で投入した後、粉砕ボールを適量投入し回転する事で酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末の圧密、混合、分散処理を行った。圧密混合処理後の粉末（以降この粉末を圧密混合粉末とする）の軽装嵩密度および安息角を求めたところ、軽装嵩密度は１．３ｇ／ｃｍ３であり、安息角は４１度であった。
【００４７】
この圧密を行った混合粉末（圧密混合粉末）を、５００μｍの篩い網にて篩にかけることで５００μｍ以上の粒子を除いた粉末を作製した。この粉末を、再び円筒形容器に投入し、回転架台にて周速０．５ｍ／ｓで２時間円筒形容器を回転する事で転動造粒を行った。得られたＩＴＯ造粒粉末の軽装嵩密度および安息角を求めたところ、軽装嵩密度は１．７０ｇ／ｃｍ３、安息角は３６度まで向上していた。また、得られたＩＴＯ造粒粉末の平均粒径は１５０μｍであった。さらに、得られたＩＴＯ造粒粉末の重量は、原料として用いた圧密混合粉末の９８％であった。
【００４８】
得られたＩＴＯ造粒粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ２のプレス成形にて大きさ６０ｍｍ角、厚さ約１３ｍｍ、約１８ｍｍと約２３ｍｍの３種類の成形体を得た。該成形体を３ｔ／ｃｍ２にてＣＩＰ処理を行い、作製した成形体を雰囲気炉にて酸素雰囲気中１６００℃で焼成を行う事でＩＴＯ焼結体を得た。得られたＩＴＯ焼結体の厚みは約１０ｍｍ、約１５ｍｍおよび約１９ｍｍとなり、特に割れも見られず良好な焼結体を得た。各焼結体の密度は相対密度で厚み１０ｍｍのもので９９．８１％、１５ｍｍのものでは９９．７５％、１９ｍｍのものでは９９．５８％となった。
【００４９】
比較例１
実施例１と同様の方法にて作製した圧密混合粉末を同様の成形および焼結方法にてＩＴＯ焼結体を得た。得られたＩＴＯ焼結体の厚みは約１０ｍｍ、約１５ｍｍおよび約１９ｍｍとなった。厚さ１９ｍｍの焼結体に関しては焼結時に割れが生じた。各焼結体の密度は相対密度で厚さ１０ｍｍのもので９９．８２％、１５ｍｍのものでは９９．７２％となった。
【００５０】
厚さが１５ｍｍ以下のものでは、得られたＩＴＯ焼結体の密度は実施例１のものと同等又はわずかに低いものであったが、厚さ１９ｍｍのものでは焼結時に割れが生じてしまい、ＩＴＯ焼結体製造用の粉末としては不十分なものであった。
【００５１】
比較例２
実施例１と同様の方法にて作製した圧密混合粉末と水を重量比で１００：２０となるように撹拌造粒機（奈良機械製）へ投入し、３０分間撹拌造粒を行った。該造粒後、乾燥を一晩行い、得られたＩＴＯ造粒粉末の軽装嵩密度および安息角を求めたところ、軽装嵩密度は２．２９ｇ／ｃｍ３、安息角は３４度まで向上していた。また、得られたＩＴＯ造粒粉末の重量は、原料として用いた圧密混合粉末の７０％であった。
【００５２】
得られたＩＴＯ造粒粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ２のプレス成形にて大きさ３０ｍｍ角、厚さ約９．５ｍｍおよび大きさ６０ｍｍ角、厚さ約１８ｍｍ、約２３ｍｍの２種類の成形体を得た。該成形体を３ｔ／ｃｍ２にてＣＩＰ処理を行い、作製した成形体を雰囲気炉にて酸素雰囲気中１６００℃で焼成を行う事でＩＴＯ焼結体を得た。得られたＩＴＯ焼結体の厚みは約９ｍｍ、約１５ｍｍおよび約１９ｍｍとなったが、１９ｍｍの焼結体に関しては焼結時に割れが生じた。９ｍｍの厚みの焼結体密度は相対密度で９９．４０％、１５ｍｍの厚みのものでは９８．７１％となり、実施例１のＩＴＯ焼結体に比べて低い焼結体密度となった。焼結体は厚いもの程焼結体密度が低くなる傾向にあり、厚み９ｍｍ及び１５ｍｍの焼結体の密度が低いことから厚み１９ｍｍの場合では更に低い密度となると予想される。
【００５３】
この造粒方法では水分を添加する事により原料粉末のサブミクロンレベルの１次粒子が凝集し、結果としてこの造粒粉末を焼結して得られた焼結体の密度が圧密混合粉末を焼結した場合と比較して低下したと推測される。
【００５４】
比較例３
実施例１と同様の方法にて作製した圧密混合粉末に水を添加しスラリー化後、スプレードライ造粒により造粒処理を行った。得られたＩＴＯ造粒粉末の軽装嵩密度および安息角を求めたところ、軽装嵩密度は１．５５ｇ／ｃｍ３、安息角は２９度まで向上していた。また、得られたＩＴＯ造粒粉末の重量は、原料として用いた圧密混合粉末の８０％であった。
【００５５】
得られたＩＴＯ造粒粉末を３００ｋｇｆ／ｃｍ２のプレス成形にて６０ｍｍ角、厚さ約１５ｍｍおよび約２０ｍｍの成形体を得た。該成形体を３ｔ／ｃｍ２にてＣＩＰ処理を行い、作製した成形体を雰囲気炉にて酸素雰囲気中１６００℃で焼成を行う事でＩＴＯ焼結体を得た。得られたＩＴＯ焼結体の厚みは約１３ｍｍおよび約１７ｍｍとなったが、１７ｍｍの焼結体に関しては焼結時に割れが生じた。１３ｍｍの厚みの焼結体の密度は相対密度で９９．６６％となり、実施例１のＩＴＯ焼結体に比べて低い焼結体密度となった。焼結体は厚いもの程焼結体密度が低くなる傾向にあり、厚み１３ｍｍの焼結体の密度が低いことから厚み１９ｍｍの場合では更に低い密度となると予想される。
【００５６】
この造粒方法では水分を添加する事により原料粉末のサブミクロンレベルの１次粒子が凝集し、結果として造粒粉末の焼結体の密度が圧密混合粉末を焼結した場合と比較して低下したと推測される。
【００５７】
上記実施例１及び比較例１〜３のＩＴＯ造粒粉末の軽装嵩密度と安息角、収率、及び、それらのＩＴＯ造粒粉末を用いて得られたＩＴＯ焼結体の焼結体密度、製造時の割れの発生の有無を表１に示す。また、上記で得られたＩＴＯ焼結体の焼結体密度の厚さ依存性を図１に示す。
【００５８】
本発明のＩＴＯ造粒粉末の製造方法では収率が高く、かつ、本発明のＩＴＯ造粒粉末を用いることにより、高密度のＩＴＯ焼結体を、焼結時に割れの発生を生じさせることなく安定的に製造することが可能となることが分かる。
【００５９】
【表１】
2006206350.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】各種造粒方法での焼結性の比較を示す図である。
【図１】
2006206350.tif 000003