专利名称：在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铟锡(Indium Tin Oxide)粉末及其制备方法，尤其涉及一种用作红外低发射率材料的氧化铟锡。
背景技术：
氧化铟锡(Indium Tin Oxide)是一种n型半导体材料，简称ITO。由于其具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展。对于ITO薄膜材料，制备技术已趋于成熟，产品广泛应用于平面液晶显示、太阳能电池电极、热辐射反射镜等许多领域，形成了一定的市场规模。而ITO粉末作为透明电极材料、制备ITO薄膜的靶材和红外低发射率材料近来也受到广泛关注。
红外隐身技术是针对红外成像、红外制导和红外侦察等手段而发展起来的红外目标控制技术。红外隐身材料是20世纪中后期崛起的一项高技术军用材料，用它制成具有不同红外发射率的红外隐身涂料或红外迷彩隐身遮障，可供军事目标实现隐身。由于一般材料的发射率都比较高，使目前的研究重点集中在具有兼容多波段隐身性能的红外低发射率材料，它是红外隐身材料中的“瓶颈”。
金属是迄今为止报导最多的用于红外隐身涂料的颜料，它可以大大降低涂层的红外发射率，但对于可见光和雷达波具有很强的反射，因此不利于可见光和雷达隐身，而且金属颜料在空气中容易氧化，氧化后红外发射率会大幅度提高。
高温烧结的ITO粉末，性能稳定，有良好的多波段隐身兼容基础；可通过改变掺杂量控制红外反射谱，改变发射率，使其符合红外隐身的要求；有多种制备方法。高温烧结的ITO粉末，是优良的半导体材料。经过高温烧结，Sn4+取代了In2O3晶格中的In3+，为了保持电中性，易变价的Sn4+将俘获一个电子而变成Sn4+.e，这个电子与Sn4+的联系是弱束缚的，容易发生迁移，是载流子的主要来源，而载流子浓度是影响ITO粉末发射率的一个主要因素。
ITO粉末一般有两种制备方法固相法和液相法，固相法是将In2O3和SnO2直接混和并烧结。由此制得的ITO粉末粒径分布不均匀，半导化程度差；液相法是将In3+和Sn4+以氢氧化物的形式沉积出来，得到前驱体粉末再烧结。由此得到的ITO粉末，半导化完全，粒径分布均匀，工艺重复性明显优于固相法。
由于对红外低发射率粉末的研究直接应用于军事领域，各国严加保密，公开报导甚少。国内方面，解放军电子工程学院采用固相法制备ITO粉末作为红外低发射率材料用于红外隐身涂料。航天703所做过类似的工作，但未见公开的技术报道。目前所报道的专利主要集中在对ITO薄膜的研究，对ITO粉末的研究则主要集中在透明电极材料和制备ITO薄膜的靶材方面。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末及其制备方法，以克服现有技术存在的粒径分布不均匀和半导化不完全等缺陷，并满足有相关领域应用的需要。
本发明的技术方案本发明的在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末的组分和重量含量包括氧化锡2％～15％，氧化铟85～98％，为一种平均粒径0.5～2μm的粉末，其红外波段的(波长8～14μm)平均发射率为0.60～0.75。
本发明的氧化铟锡粉末采用化学共沉淀法进行制备，包括如下步骤
(1)将含有In3+和Sn4+的酸性溶液与某种碱性溶液反应，共沉淀，洗涤、过滤、干燥后得到前驱体粉末；(2)将前驱体粉末烧结，发生固溶扩散，并完成半导化掺杂过程，即为本发明的氧化铟锡粉末。
按照本发明，所说的含有In3+和Sn4+的酸性溶液为铟的盐酸、硝酸或硫酸溶液和锡的盐酸、硝酸或硫酸溶液，In3+和Sn4+的浓度为0.3～1.5mol/L，H+的摩尔当量在1～5mol/L；所说的某种碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液、氨水或饱和的NH4HCO3溶液；按照本发明优选的方案，可采用双滴加的方式将上述两种溶液加入到反应釜中，搅拌混合，发生共沉淀，酸性溶液流量控制在2～5ml/min，调节酸性溶液和碱性溶液的流量，使pH值保持在3～10，Sn4+和In3+的摩尔比为2％～14％，温度保持在为50～98℃，反应完毕后经熟化处理1～2h；按照本发明优选的方案，干燥温度为80～150℃；按照本发明优选的方案，烧结温度为700～1500℃，保温2～4h。
该粉末的平均粒径为0.5～2μm，采用按国家标准GB7286-87的原理制成的专用红外发射率测试仪对该粉末的发射率进行测试，红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.60～0.75。
由上述公开的技术方案可见，本发明的在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末，红外波段(波长8～14μm)的平均发射率仅0.60～0.75，发射率低，可广泛应用于武器装备的红外伪装和光电隐身工程领域。
具体实施例方式
实施例1将颗粒状金属铟和颗粒状金属锡分别溶于盐酸，In3+浓度为0.48mol/L，Sn4+浓度为0.91mol/L；取InCl3的溶液225ml，SnCl4的溶液20ml置于同一烧杯中，充分混合；配制饱和NH4HCO3溶液；用蠕动泵控制流量进行双滴加料，In3+/Sn4+混和溶液的流量为2～3ml/min，调节NH4HCO3溶液的流量使反应液pH值在8～9；反应温度为80℃；加料完毕后保温，待熟化2h后洗涤、过滤、然后在80℃下干燥，然后烧结。烧结程序为，先升温至600℃保温3h，然后升温至1300℃保温4h，然后炉内冷却至室温，得到淡绿色ITO粉末12g。红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.72。
实施例2将颗粒状金属铟和颗粒状金属锡分别溶于硝酸，In3+浓度为1mol/L，Sn4+浓度为0.91mol/L；取In(NO3)3的溶液110ml，Sn(NO3)4的溶液20ml至于同一烧杯中，充分混合；配制饱和NH4HCO3溶液；用蠕动泵控制流量进行双滴加料，In3+/Sn4+混和溶液的流量为6ml/min，调节NH4HCO3溶液的流量使反应液pH值在8～9；反应温度为80℃；加料完毕后保温，待熟化2h后洗涤、过滤、然后在80℃下干燥，然后烧结；烧结程序为，先升温至600℃保温4h，然后升温至1450℃保温4h，然后炉内冷却至室温，得到淡绿色ITO粉末14g。红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.75。
实施例3将颗粒状金属铟和颗粒状金属锡分别溶于盐酸，In3+浓度为1.45mol/L，Sn4+浓度为0.44mol/L；取InCl3溶液150ml，SnCl4的溶液10ml至于同一烧杯中，充分混合；配制浓度为1mol/L的NaOH溶液；用蠕动泵控制流量进行双滴加料，In3+/Sn4+混和溶液的流量为1～2ml/min，调节NaOH溶液的流量使反应pH值在5～6；反应温度为50℃；加料完毕后保温，熟化2h后洗涤、过滤、然后在50℃下干燥，然后烧结；烧结程序为，直接升温至1400℃保温4h，然后炉内冷却至室温，得到淡绿色ITO粉末26g。红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.60。
权利要求
1.一种在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末，其特征在于，组分和重量含量包括氧化锡2％～15％，氧化铟85～98％。
2.根据权利要求1所述的氧化铟锡粉末，其特征在于，平均粒径为0.5～2μm，其红外波段(波长8～14μm)的平均发射率为0.60～0.75。
3.根据权利要求1或2所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，采用化学共沉淀法进行制备。
4.根据权利要求3所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将含有In3+和Sn4+的酸性溶液与碱性溶液反应，共沉淀，洗涤、过滤、干燥后得到前驱体粉末；(2)将前驱体粉末烧结，即制得本发明的氧化铟锡粉末。
5.根据权利要求4所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，所说的含有In3+和Sn4+的酸性溶液为铟的盐酸、硝酸或硫酸溶液和锡的盐酸、硝酸或硫酸溶液，In3+和Sn4+的浓度为0.3～1.5mol/L，H+的摩尔当量在1～5mol/L。
6.根据权利要求4所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，所说的碱性溶液为NaOH溶液、KOH溶液、氨水或饱和的NH4HCO3溶液。
7.根据权利要求4、5或6所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，将上述两种溶液搅拌混合，pH值保持在3～10，Sn4+和In3+的摩尔比为2％～14％，温度保持在50～98℃，反应完毕后经熟化处理1～2h。
8.根据权利要求7所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于采用双滴加料的方式将含有In3+和Sn4+的酸性溶液和碱性溶液混和.
9.根据权利要求7所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，干燥温度为80～150℃。
10.根据权利要求9所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，烧结温度为700～1500℃。
11.根据权利要求9所述的氧化铟锡粉末的制备方法，其特征在于，烧结保温2～4h。
全文摘要
本发明公开了一种在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末及其制备方法。氧化铟锡粉末的组分和重量含量包括氧化锡2％～15％，氧化铟85～98％，平均粒径为0.5～2μm。本发明的氧化铟锡粉末采用化学共沉淀法进行制备。本发明的在红外波段具有低发射率的氧化铟锡粉末，红外波段(波长8～14μm)的平均发射率仅0.60～0.75，发射率低，可广泛应用于武器装备的红外伪装和光电隐身工程领域。
文档编号C04B35/622GK1552660SQ0312890
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月28日 优先权日2003年5月28日
发明者於定华, 汪中进, 宋兴华, 陈雪梅, 曹宏明, 陈国建, 张拴勤, 谢卫, 连长春, 徐怡, 黄长庚 申请人:上海华明高技术(集团)有限公司, 中国人民解放军总装备部工程兵科研一所