本發(fā)明涉及氧化鋅靶材制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著液晶顯示器與太陽能電池的發(fā)展，使得透明導(dǎo)電薄膜成為關(guān)鍵性材料之一。目前常用的透明導(dǎo)電薄膜材料主要是ito。近年來由于液晶顯示器與太陽能電池的需求大幅增長；手機及觸摸屏的需求迅速增加。如何降低透明導(dǎo)電薄膜的材料成本與提高薄膜材料的性能成為當前的首要目標。但由于銦資源的稀少和價格的增加，世界各國的學(xué)者都急欲尋找新一代的透明導(dǎo)電薄膜材料，開發(fā)具有高透光、導(dǎo)電特性好的“非銦”材料來替代ito。由于azo透明導(dǎo)電薄膜價格較為低廉，且不具毒性，在發(fā)展上有相當?shù)膬?yōu)勢。對azo材料和制備技術(shù)的研究，引起了廣泛的重視。雖然，目前azo薄膜的特性仍與ito薄膜有一定差距，但在觸控面板與太陽能電池領(lǐng)域azo最具潛力取代ito。

對于用磁控濺射法制備azo薄膜來說，其靶材性能在很大程度上影響其制得的薄膜的性能，也就是說沒有高性能靶材，就沒有高性能薄膜。靶材質(zhì)量高低的一個重要指標就是靶材的致密度，所以如何獲得高致密度的靶材成為一個亟待解決的難題。一般把相對密度在95％以上的靶材稱為高致密度靶材，把相對密度在98％以上靶材稱為超高密度靶材。隨著未來薄膜產(chǎn)業(yè)的不斷擴大，可用于工業(yè)化生產(chǎn)的低成本azo陶瓷靶材的制備不僅具有一定的學(xué)術(shù)意義，而且具有極大的經(jīng)濟價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種雙分散劑注漿成型生產(chǎn)高密度azo靶材的方法，解決現(xiàn)有的azo靶材的制備過程中成品率低、成本較高、制得的靶材相對密度較低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：3～5的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入1.5～3.0％的分散劑和20～35％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為8.5～10.3；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把進行除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h；

(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行無壓燒結(jié)，以50～100℃/h升溫至1300～1500℃，保溫5～10h，冷卻，得azo靶材。

其中，優(yōu)選地，所述氧化鋅粉末的平均粒徑為250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為310nm。

其中，優(yōu)選地，所述分散劑為聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯酸胺、阿拉伯樹膠的任意一種或幾種。

其中，優(yōu)選地，所述分散劑為重量比為3～4：2的聚丙烯酸和聚乙二醇。

其中，優(yōu)選地，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為2～4：1。

其中，優(yōu)選地，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為35～45h。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在預(yù)混液的制備中，采用添加雙分散劑與調(diào)節(jié)ph方法(因zno和al2o3懸浮液在ph8～10.3的堿性范圍有較高的zeta電位)。這使得高固含量zno-al2o3混合粉末懸浮液表現(xiàn)為牛頓流體，粘度低，穩(wěn)定性好。sem觀察顯示，al2o3顆粒能夠均勻而穩(wěn)定的分散在zno顆粒之間。懸浮體的粘度隨固含量地增加呈指數(shù)關(guān)系增大。可制得粘度小于40mpa·s(室溫，20s^-1)的高固含量的懸浮液。

采用優(yōu)化的料漿注漿成型得到相對密度大于67.2td的生坯，zno-al2o3混合物生坯中微結(jié)構(gòu)均勻而無明顯缺陷。同時添加高分子量分散劑后，使生坯徑向壓潰強度增加到12.5mpa，從而有利于后續(xù)搬運與素坯加工等過程。經(jīng)過1300～1500℃無壓燒結(jié)后，獲得了幾乎全致密的燒結(jié)體，相對密度大于99.0％。其顯微結(jié)構(gòu)均勻，沒有異常晶粒長大和異常缺陷，鋁元素均勻分布。

本發(fā)明采用注漿成型與無壓燒結(jié)生產(chǎn)高致密化azo靶材，技術(shù)路線簡單、成本低，有利于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1本發(fā)明實施例1中注漿成型zno-al2o3素坯典型微結(jié)構(gòu)；

圖2本發(fā)明實施例1中摻鋁高燒結(jié)性氧化鋅靶材典型微結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

本實施例提供一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：4的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入2.2％的分散劑和30％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為9.5；該預(yù)混液的粘度38mpa·s(室溫，20s^-1)；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體(見圖1)；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h；

(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行常壓燒結(jié)，以50℃/h升溫至1400℃，保溫7h，冷卻，得azo靶材(見圖2)。

其中，所述氧化鋅粉末的平均粒徑約250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑約為310nm。

其中，所述分散劑為重量比為3.5：2的聚丙烯酸和聚乙二醇。

其中，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為3：1。

其中，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為40h。

實施例2

本實施例提供一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：3的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入3.0％的分散劑和20％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為10.3；該預(yù)混液的粘度37mpa·s(室溫，20s^-1)；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h。(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行常壓燒結(jié)，以70℃/h升溫至1500℃，保溫5h，冷卻，得azo靶材；

其中，所述氧化鋅粉末的粒徑約250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑約為310nm。

其中，所述分散劑為重量比為1：1:1聚丙烯酸、聚乙二醇、阿拉伯樹膠。

其中，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為3：1。

其中，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為40h。

實施例3

本實施例提供一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：5的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入1.5％的分散劑和35％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為8.5；該預(yù)混液的粘度35mpa·s(室溫，20s^-1)；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h。

(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行常壓燒結(jié)，以100℃/h升溫至1300℃，保溫10h，冷卻，得azo靶材。

其中，所述氧化鋅粉末的粒徑約250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑約為310nm。

其中，所述分散劑為重量比為2:1聚丙烯酸胺、阿拉伯樹膠。

其中，所述分散劑為重量比為3.5：2的聚丙烯酸和聚乙二醇。

其中，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為3：1。

其中，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為45h。

實施例4

本實施例提供一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：4的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入2.0％的分散劑和28％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為10.0；該預(yù)混液的粘度34mpa·s(室溫，20s^-1)；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h；

(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行常壓燒結(jié)，以80℃/h升溫至1350℃，保溫8h，冷卻，得azo靶材。

其中，所述氧化鋅粉末的粒徑～250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為～310nm。

其中，所述分散劑為重量比為3：2的聚丙烯酸和聚乙二醇。

其中，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為2：1。

其中，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為35h。

實施例5

本實施例提供一種注漿成型高密度azo靶材的制備方法，于包括以下步驟：

(1)預(yù)混液制備：將重量比為100：3的氧化鋅粉末和氧化鋁粉末混合均勻，得混合物料，將混合物料加入尼龍罐中，以混合物重量為100％計，向尼龍制罐中加入2.5％的分散劑和32％的水，用氨水或醋酸調(diào)ph值為9.5；該預(yù)混液的粘度35mpa·s(室溫，20s^-1)；

(2)懸浮漿料的制備：將預(yù)混液經(jīng)濕磨制備懸浮液；

(3)坯體成型：將球磨好的漿料進行真空除氣，把除氣后料漿注入石膏模中；吸漿成型后脫模，將生坯晾干72h以上，得azo坯體；

(4)脫脂：將脫模后的azo素坯置于脫脂爐中，以0.5℃/min升溫至600℃，并恒溫3h。

(5)燒結(jié)：將脫脂的azo坯體放在置在高溫燒結(jié)爐中進行常壓燒結(jié)，以60℃/h升溫至1450℃，保溫6h，冷卻，得azo靶材。

其中，所述氧化鋅粉末的粒徑～250nm，所述氧化鋁粉末的平均粒徑為～310nm。

其中，所述分散劑為聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯酸胺、阿拉伯樹膠的任意一種或幾種。

其中，所述分散劑為重量比為2：1的聚丙烯酸和聚乙二醇。

其中，所述步驟(2)中球磨機的球磨介質(zhì)為直徑為5mm的氧化鋯球，球料比為4：1。

其中，所述步驟(2)中尼龍罐轉(zhuǎn)速為120rpm，研磨時間為35～45h。

現(xiàn)將實施例1～5所制得的azo靶材與現(xiàn)有技術(shù)所制得的azo靶材的吸水率、燒結(jié)密度、azo靶材微結(jié)構(gòu)的均勻情況和azo靶材的開裂情況五個參數(shù)結(jié)果列舉如下表：

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。