(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に酸化インジウム粉末を製造できる方法を提供する。【解決手段】熔融した金属インジウムを、７０℃以下の水中に滴下することにより、酸に溶解し易い大きさの粒状金属インジウムに加工する工程と、粒状金属インジウムを酸、例えば硝酸に溶解してインジウム塩溶液を得る工程と、インジウム塩溶液を例えばアルカリ水溶液で中和して水酸化インジウムを析出させてこれを焼成して酸化インジウム粉末を得る工程とを備える。【選択図】図１
2007314413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属インジウムを、酸に溶解し易い大きさの粒状金属インジウムに加工する工程と、粒状金属インジウムを、酸に溶解してインジウム塩溶液を得る工程と、インジウム塩溶液から酸化インジウム粉末を得る工程とを備えた酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項２】
粒状金属インジウムに加工する工程において、粒状金属インジウムの一粒当りの重量を０．０１ｇ〜３．０ｇとすることを特徴とする請求項１記載の酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項３】
粒状金属インジウムに加工する工程において、熔融した金属インジウムを、７０℃以下の水中に滴下することにより粒状金属インジウムを得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項４】
粒状金属インジウムに加工する工程において、熔融した金属インジウムを、４ｋｇ／ｍｉｎ〜１２ｋｇ／ｍｉｎの滴下流速で水中に滴下することを特徴とする請求項３に記載の酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項５】
インジウム塩溶液を得る工程において、粒状金属インジウムを、１００℃以上に加熱した濃度３０％〜６０％の硝酸に溶解することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項６】
インジウム塩溶液から酸化インジウム粉末を得る工程において、インジウム塩溶液をアンモニアで中和して水酸化インジウムを析出させ、この水酸化インジウムを焼成することにより酸化インジウム粉末を得ることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の酸化インジウム粉末の製造方法。
【請求項７】
熔融した金属インジウムを、７０℃以下の水中に滴下することを特徴とする粒状金属インジウムの製造方法。
【請求項８】
熔融した金属インジウムを、４ｋｇ／ｍｉｎ〜１２ｋｇ／ｍｉｎの滴下流速で水中に滴下することを特徴とする請求項７に記載の粒状金属インジウムの製造方法。
【請求項９】
一粒当りの重量が０．０１ｇ〜３．０ｇである粒状金属インジウムを、１００℃以上に加熱した濃度３０〜６０％の硝酸に溶解させることを特徴とするインジウム塩溶液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化インジウム粉末、例えばＩＴＯ（；Indium Tin Oxide）膜を形成する際のスパッタリングターゲット原料として用いるのに適した酸化インジウム粉末の製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ膜は、高い導電性と可視光透過性とを併せ持つため、太陽電池や液晶表示デバイス、タッチパネル、窓ガラス用結露防止発熱膜など、様々な透明導電膜用途に広く用いられている。このＩＴＯ膜を作製する際、スパッタリングターゲットとしてＩＴＯ焼結体が用いられている。
【０００３】
スパッタリングターゲットとしてのＩＴＯ焼結体、すなわちＩＴＯターゲットの原料として用いられる酸化インジウム粉末は、一般的には、インジウム塩溶液を原料に用い、これを中和、ろ過、乾燥、焼成、粉砕の工程を経て製造される。
【０００４】
特許文献１、２には、インジウム塩溶液から酸化インジウム粉末を製造する方法が開示されている。また、特許文献３には、４ＮのＩｎメタルを硝酸に加熱溶解して硝酸インジウム溶液を得る方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１６８１８号
【特許文献２】特開平０６−１７１９３７号
【特許文献３】特開平１０−１８２１５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸化インジウム粉末を製造するには、インジウム塩溶液を調製する必要がある。インジウム塩溶液を調製する際、市販されているインジウムのインゴットをそのまま溶解してインジウム塩溶液を調製しようとすると、時間を非常に要する不具合が生じる。
そこで、本発明の目的は、インジウム塩溶液の調製を容易なものとし、結果、容易に酸化インジウム粉末を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属インジウムを、酸に溶解し易い大きさの粒状金属インジウムに加工する工程と、粒状金属インジウムを、酸に溶解してインジウム塩溶液を得る工程と、インジウム塩溶液から酸化インジウム粉末を得る工程とを備えた酸化インジウム粉末の製造方法を提案するものである。
【０００８】
ここで、酸に溶解し易い大きさの粒状金属インジウムとは、一粒当りの重量が０．０１g〜３．０gである粒状金属インジウム、または、一粒当りの短軸径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍである粒状金属インジウムを言う。
【０００９】
なお、本発明では、溶解し易い大きさに加工したインジウムを、粒状金属インジウムと称し、当該「粒状」とは粒子状を意味し、粒子状の具体的形状を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の一例に基づいて本発明を説明するが、本発明が下記実施形態（「本実施形態」という）に限定されるものではない。
また、本明細書において、「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と記載した場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意を示し、同時に「好ましくはＸより大きく、Ｙより小さい」の意を包含する。
【００１１】
本実施形態に係る酸化インジウム粉末の製造方法は、金属インジウムを酸に溶解し易い大きさの粒状金属インジウムに加工する工程（下記「粒状金属インジウムの製造方法」に相当する）と、粒状金属インジウムを酸に溶解してインジウム塩溶液を得る工程（下記「インジウム塩溶液の製造方法」に相当する）と、インジウム塩溶液から酸化インジウム粉末を得る工程（下記「酸化インジウムの製造方法」に相当する）とを備えるものである。
【００１２】
上記の粒状金属インジウムは、一粒当りの重量が０．０１g〜３．０gであり、好ましくは０．０５ｇ〜２．０ｇ、より好ましくは０．１ｇ〜１．０ｇである。粒状金属インジウムの一粒当りの重量が３．０gを超える場合、粒が大きすぎて、後工程での溶解に長時間を要すこととなり好ましくない。他方、０．０１g未満の場合、粒が小さすぎて、有害なＮＯＸガスが一気に発生するという不具合を生じる可能性がある。
【００１３】
粒状金属インジウムの粒度は、おおむね上記重量を反映するものであるが、一粒当りの長軸径／短軸径の比（「長軸径／短軸径」と略す）が１〜５であることが好ましい。より好ましくは１〜４、さらに好ましくは１〜３である。長軸径／短軸径の比が５を超える場合、粒状金属インジウムの流動性が不良となり、取り扱い上、例えばホッパーなどの容器内で閉塞する等の不具合を生じる可能性がある。
【００１４】
上記に示した、粒状金属インジウムの一粒当りの重量、及び長軸径／短軸径は、任意に選んだ１００粒の計測値を平均化することで求めることができる。但し、一粒当りの重量、長軸径／短軸径がばらついていると確実な効果が得られない為、変動係数は３０％以下であるのがよく、好ましくは２０％以下で、より好ましくは１０％以下である。変動係数は次式で求められる。
変動係数（％）＝（標準偏差／平均値）×１００
【００１５】
なお、粒状金属インジウムの粒状とは、粒子状の意味である。粒子状の具体的形状は、球状に限定されるものではない。例えば板状、雫状、針状、その他不定形状の粒子を含むものである。
【００１６】
金属インジウム（インゴット）を予め溶解しやすい形状に加工しておくことで、インゴットを溶解するよりも、はるかに速い時間で溶解処理することが可能となり、結果、酸化インジウム粉末の製造が容易となり、製造時間の短縮を図ることができる。
【００１７】
（粒状金属インジウムの製造方法）
上記のような粒状金属インジウムを製造する方法としては、例えば、熔融した金属インジウムを水中へ滴下することで粒状金属インジウム（以下「インジウムショット」と呼ぶ）を得る方法や、メタルを粉砕処理して粉状にする方法、或いは、アトマイズ法などが挙げられるが、これらの方法に限ったものではない。これらの中でも、熔融した金属インジウムを水中へ滴下してインジウムショットを得る方法は、最も容易な操作で粒状金属インジウムを製造できるため、好ましい。  
【００１８】
熔融した金属インジウムを水中へ滴下する方法としては、具体的には、１８０℃〜３００℃にて熔融した金属インジウムを、０．５ｃｍ〜３．０ｃｍのノズル先端(内径)から、４ｋｇ／ｍｉｎ〜１２ｋｇ／ｍｉｎの滴下流速にて、７０℃以下の水中に滴下する方法を、好ましい一例として例示することができる。
【００１９】
金属インジウムの熔融温度は、３００℃を超えると異形粒が増え、粒度のバラツキが増し、ハンドリング性が不良となるのみならず、溶解にも支障が生じる可能性がある。他方、１８０℃未満であると、滴下の際、ノズル内で固まり易くなり、好ましくない。よって、熔融温度は、好ましくは１９０℃〜２８０℃であり、より好ましくは２００℃〜２５０℃である。
【００２０】
滴下ノズルの先端内径は、３．０ｃｍを超えると、粒状金属インジウムの大きさを制御することが困難となる。他方、０．５ｃｍ未満であると、ノズルの閉塞が生じ易くなる。よって、滴下ノズルの先端内径は、好ましくは０．８ｃｍ〜２．５ｃｍであり、より好ましくは１．０ｃｍ〜２．０ｃｍである。
【００２１】
熔融メタルの滴下流速は、１２ｋｇ／ｍｉｎを超えると、粒状金属インジウムの粒度が粗大化するので好ましくない。他方、４ｋｇ／ｍｉｎ未満であると、ノズルの閉塞が生じ易くなるので好ましくない。よって、熔融メタルの滴下流速は、好ましくは５ｋｇ／ｍｉｎ〜９ｋｇ／ｍｉｎであり、より好ましくは６ｋｇ／ｍｉｎ〜８ｋｇ／ｍｉｎである。
【００２２】
（インジウム塩溶液の製造方法）
上記のようにして得られた粒状金属インジウムは、酸に溶解することでインジウム塩溶液を得ることができる。
【００２３】
ここで、溶解に用いる酸は、硫酸、硝酸等が挙げられるが、特に限定するものではない。好ましくは硝酸であり、その濃度は３０％〜６０％に調整したものを用いるのが好ましい。濃度が６０％を超えると、粒状金属インジウムを溶解した際に、有害なＮＯＸガスが一気に発生するおそれがある。また、濃度が３０％未満であると、所定の粒度の粒状金属インジウムを用いても、相当に溶解時間を要することになる。好ましくは、３５％〜５５％であり、より好ましくは４０％〜５０％である。
【００２４】
具体的な一例としては、粒状金属インジウム１ｋｇを、例えば３０％〜６０％の硝酸１Ｌ〜５Ｌ中に投入して硝酸に溶解することでインジウム塩溶液を得る方法を挙げることができる。
この際、硝酸の温度、すなわち溶解温度は１００℃以上に加熱するのが好ましく、特に１４０℃〜１７０℃とするのが好ましい。溶解時間は、８時間〜１２時間保持するのが好ましい。ただし、保持時間は特に限定するものではなく、溶解が完全に終わらない場合は硝酸を追加投入し、完全に溶解するまで時間を延長してもよい。保持温度が低すぎるとインジウムは溶解しきれず、アンモニア使用量が増加する上、ろ過時のケーキ洗浄量が増加する。また、中和条件も変化するので、中和で生成する水酸化インジウムの粒度も硝酸濃度でばらつくおそれが生じる。一方、保持温度が高すぎると有害なＮＯＸガスが一気に発生するという不具合が生じるのみならず、過剰に硝酸が反応して、結局インジウムを完全に溶解できなくなる。
【００２５】
（酸化インジウムの製造方法）
上記のようにして得られたインジウム塩溶液は、例えば、アルカリ水溶液（例えばアンモニア水）で中和して水酸化インジウムを析出させ、この水酸化インジウムを焼成することにより酸化インジウム粉末を得ることができる。
【００２６】
ここで、インジウム塩水溶液は、例えば６０〜８５℃程度に保ちながら、ｐＨ７．４〜７．６程度となるようにアルカリ水溶液（例えばアンモニア水）を加え、所定時間攪拌して十分に反応させるのが好ましい。この際、反応が十分進行するように所定時間（例えば３０分程度）攪拌するのが好ましいが、数時間に及ぶ熟成は必要ない。
上記の如くインジウム塩水溶液にアルカリ水溶液を加えて反応させると、水酸化インジウムが晶析してスラリー状となる。このスラリーを固液分離し、得られた固体分（ケーキ）を洗浄及び乾燥し、大気中７００〜８００℃程度の雰囲気にて焼成を行い、得られた粉末を粉砕機にて解砕又は粉砕して、酸化インジウム粉末を得ることができる。また、その後、大気中１０７０℃〜１３００℃程度の雰囲気にてさらに焼成してもよい。
【００２７】
(用途)
本実施形態で得られる酸化インジウム粉末は、例えば酸化スズ粉末と混合して焼成することで、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ膜）を形成する際のスパッタリングターゲットを製造することができる。但し、本実施形態で得られた酸化インジウム粉末の用途を、ＩＴＯ膜を形成する際のスパッタリングターゲット原料に限定するものではない。
【００２８】
（効果）
本実施形態に係る製造方法により酸化インジウム粉末を製造すれば、インジウムの溶解を短時間で実施することが可能となり、インジウム塩溶液の調製が容易となる結果、容易に酸化インジウム粉末を製造することが可能となる。
【実施例】
【００２９】
(実施例1)
ステンレス製容器内で、金属インジウム（インゴット）を２１０℃に加熱して熔融させ、熔融した金属インジウムを、容器下部の内径１．５ｃｍのノズルから８ｋｇ／ｍｉｎの速度で、６０℃の水中へ滴下し、インジウムショットを得た。得られたインジウムショット（図１）は、一粒当たり平均０．２５gであり、長軸径／短軸径の比の平均は２．１であった。重量の変動係数は８．３％であった。
【００３０】
このようにして得られたインジウムショット１．０ｋｇを、２．９Ｌの４０％硝酸（１５０℃）中に投入し、温度を１５０℃で保持した。保持後７時間５０分で完全に金属インジウムは溶解され、インジウム塩溶液が得られた。
このインジウム塩溶液を、純水にて希釈してインジウムイオン濃度、３．４３ｍｏｌ／Ｌの硝酸インジウム溶液とした。そして、この硝酸インジウム溶液の温度を７５℃に制御すると共に、攪拌しながら２８％アンモニア水を５５分間かけて添加して、ｐＨ７．５に調整して水酸化インジウムを析出させた。
【００３１】
得られた水酸化インジウムを純水にて十分洗浄し、得られたケーキを１４０℃の雰囲気にて２２時間乾燥させた後、ＳｉＣ焼成容器に入れて７５０℃の雰囲気にて１５０分間保持して焼成し、酸化インジウム粉末とした。
得られた酸化インジウム粉末を、目開き１ｍｍφのハンマーミルを用いて粉砕して酸化インジウム粉末を得た。
この酸化インジウム粉末を再度ＳｉＣ焼成容器に入れて１１７５℃の雰囲気にて１８０分間保持して焼成し、酸化インジウム粉末を得た。  
【００３２】
(実施例２)
ステンレス製容器内で、金属インジウム（インゴット）を２１０℃に加熱して熔融させ、熔融した金属インジウムを、容器下部の内径１．５ｃｍのノズルから１１ｋｇ／ｍｉｎの速度で、７０℃の水中へ滴下し、粒状金属インジウムを得た。得られた粒状金属インジウムは、一粒当たり平均０．４２gであり、長軸径／短軸径の比の平均は２．８であった。重量の変動係数は２１．２％であった。
このようにして得られたインジウムショット１．０ｋｇを、２．９Ｌの４０％硝酸（１５０℃）中に投入し、温度を１５０℃で保持した。保持後９時間２０分で完全に金属インジウムは溶解され、インジウム塩溶液が得られた。このインジウム塩溶液に対して実施例１と同様の操作を行い、酸化インジウム粉末を得た。
【００３３】
(比較例1)
金属インジウム１．０ｋｇのインゴットに対して、実施例１と同様の操作を行って４０％硝酸に溶解させようとした。この際、実施例１と同様に１５０℃で保持して溶解させようとしたが、２４時間経過時でも完全には溶解できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例1で得られたインジウムショットの写真である。
【図１】
2007314413.tif 000003