專利名稱：一種復合粘結劑及其在制備燒結靶上的應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電材料領域，涉及一種復合粘結劑及其在制備燒結靶上的應用。
背景技術：
隨著電子信息產業、光伏產業及建筑節能產業的快速發展，薄膜科學應用日益廣泛。磁控濺射法是制備薄膜材料的主要技術之一，濺射沉積薄膜的原材料就是靶材， 將靶材在磁控濺射機上鍍出的膜致密度高、附著性好，靶材已是微電子產業、光伏產業、建筑節能鍍膜玻璃行業等的支柱產業之一。靶材形狀有長方形、正方形、圓環狀、圓柱體及不規則形狀，靶材的性能在很大程度上影響到其制成薄膜的性能。高性能的靶材要靠良好的燒結工藝來保障。靶材的燒結方法有很多種，包括常壓燒結(或微壓燒結)、熱壓燒結、熱等靜壓燒結、放電等離子燒結等。熱等靜壓燒結和放電等離子燒結工藝復雜，所需設備成本高，且燒結靶尺寸小；熱壓燒結，設備較貴，工藝簡單，但是燒結靶尺寸小，且石墨包套會污染靶材。常壓燒結(或微壓燒結)工藝較簡單，成本低，并且能夠燒結大尺寸靶，是現在燒結靶的常用方法。靶材的性能要求非常嚴格，一般化學純度必須達到99. 9%及以上，導電性要好，燒結密度要高，晶粒細小。一般規定相對密度94%以上為高密度靶，相對密度98%以上為超高密度靶。靶材燒結制備的難點就是提高燒結密度。燒結密度不高時靶材內部小孔較多，這個微孔對濺射鍍膜影響非常大，它會造成濺射時靶材表面“中毒”，即結瘤，造成濺射時表面放電，同時鍍出的膜均勻性就大大下降。提高燒結密度的同時又不增大晶粒，是現在各個靶材廠家攻關的方向之一?，F在燒結靶普遍的生產工藝是粉末添加一種粘結劑，冷壓成型，或者再進行冷等靜壓二次增密，然后熱脫脂后在燒結爐中進行燒結。現有工藝的缺點是單一粘結劑為保持成型后強度，需要添加較多的粘結劑；在冷壓成型后(或在二次冷等靜壓增密后)進行熱脫脂時，由于成型塊內的粘結劑內外同時受熱，外面的粘結劑受熱分解可以較快脫出，而內部的粘結劑由于受熱分解脫出體外的孔隙未完全打開，從而出現成型塊內部局部氣壓大，生成微裂紋和微孔，同時熱脫脂后內部有大量的碳殘留。出現這兩種情況都會造成后續的燒結缺陷，微裂紋不容易愈合，造成靶材密度低，塊體密度分布不均；碳殘留會造成燒結時和氧化物靶材反應，生成CO2和CO氣體，氣體很難全部排出塊體，造成燒結密度不高和密度不均。中國專利CN101440470A，采用化學共沉淀法制備出氧化鋅鋁粉，然后采用真空熱壓的方法在1200°C -1400°C下保溫2-5小時，燒結制備出相對密度不低于95%的AZO靶材。 中國專利CN101285164A公開了一種透明導電薄膜制備所用的AZO靶材，透明導電膜制備方法及透明導電電極的制備方法，僅提出AZO靶材的成分及鍍膜方法，并未提供AZO靶材的制
備方法。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術之缺陷提供一種復合粘結劑，及用此粘結劑制備燒結靶的方法。本發明按照下述方案實現
一種復合粘結劑，主要由三種成分構成純水或去離子水、聚乙烯醇和聚乙二醇；其中聚乙二醇選取分子量為800-2000，聚乙烯醇選取分子量為800-10000，粘接劑配方為聚乙二醇體積與聚乙烯醇體積比為1-9，聚乙烯醇在水中的重量含量為1%_5%;
所述粘結劑的應用方法，是將粘接劑加入AZO粉末中進行摻脂，形成成型塊，摻脂后聚乙烯醇和聚乙二醇占整體質量的百分比為1%_10% ；
添加好粘結劑的成型塊進行溶脫脂，溫度0-60°C，時間4-48小時，溶脫劑采用二氯甲烷，二氯甲烷與無水酒精的混合物，乙酸乙酯，四氯化碳中的任何一種；
所述溶脫脂是進行熱脫脂，熱脫脂可以是真空熱脫脂，也可以是流動氣氛的熱脫脂，最高溫度600°C，熱脫脂時間4-48小時；
所述熱脫脂完的素坯，在燒結爐中進行燒結，燒結氣氛可以是空氣，也可以是氧氣，燒結溫度13000C -1500°C，燒結時間4-48小時，室溫出爐；
該方法還適用于ITO、IGZO、SnO2, TiO2, TiO, SiO2, SiO燒結靶材的制備。本發明針對現有工藝的缺點提出了有效的解決方案，具體是發明了一種復合粘結劑，脫脂采用溶解脫脂后再進行熱脫脂，這樣可以很好的解決單一熱脫脂時會生成微裂紋、 微孔、碳殘留高的缺點。經過后續燒結工藝，可以提高靶材燒結密度，并且使靶材各部分的密度相同。本發明的特點
1.復合粘結劑的聚乙二醇和聚乙烯醇都溶于水，在粉末添加粘結劑時可以實現粘結劑均勻分布。2.脫脂采用溶劑脫脂后再熱脫脂，不同于常規的單一熱脫脂。溶劑脫脂時可以將聚乙二醇溶出，形成開口孔隙，有利于后面熱脫脂氣體的排除。聚乙烯醇不溶于有機溶劑， 在坯體中起粘結作用。3.采用本發明燒結靶材密度比常規的靶材制備方法制得的靶材密度高。
具體實施例方式實施例1
稱取一定量的聚乙烯醇，溶于熱水中，配成濃度為4%的聚乙烯醇水溶液。稱取18. 834g 的聚乙烯醇水溶液，稱取3. 0134g的聚乙二醇加入到稱取好的聚乙烯醇水溶液中溶解。稱取71. 569g的AZO粉末加入到配好的粘結劑溶液中，攪拌均勻。在烘箱中50°C下烘干后研磨過篩。稱取15g摻好粘結劑的AZO粉末，在液壓機上壓成Φ 18 X IOmm的圓柱體，再在冷等靜壓二次增密。將AZO素坯放入二氯甲烷中，溫度40°C，時間16小時。溶脫脂完的素坯放入熱脫脂爐進行分段熱脫脂，最高溫度600°C，周期時間48小時。室溫出爐。將熱脫脂后的素坯放入燒結爐，燒結氣氛為空氣，平均升溫速度10(TC /小時，最高溫度1500°C下燒結，平均降溫速度100°C /小時，得到燒結體密度為5. 58 g/cm3，相對密度為99. 5%ο實施例2
稱取一定量的聚乙烯醇，溶于熱水中，配成濃度為4%的聚乙烯醇水溶液。稱取28. 251g 的聚乙烯醇水溶液，稱取2. 6368g的聚乙二醇加入到稱取好的聚乙烯醇水溶液中溶解。稱取71. 569g的AZO粉末加入到配好的粘結劑溶液中，攪拌均勻。在烘箱中50°C下烘干后研磨過篩。成型、脫脂和燒結采用實施例1的方法，得到燒結體的密度為5. 57g/cm3，相對密度為 99. 2%。實施例3
稱取一定量的聚乙烯醇，溶于熱水中，配成濃度為4%的聚乙烯醇水溶液。稱取47. 085g 的聚乙烯醇水溶液，稱取1. 8834g的聚乙二醇加入到稱取好的聚乙烯醇水溶液中溶解。稱取71. 569g的AZO粉末加入到配好的粘結劑溶液中，攪拌均勻。在烘箱中50°C下烘干后研磨過篩。脫脂和燒結采用實施例1的方法，得到燒結體的密度為5. 56g/cm3，相對密度為 99. 1%。對比例
稱取一定量的聚乙烯醇，溶于熱水中，配成濃度為4%的聚乙烯醇水溶液。稱取47. 085g 的聚乙烯醇水溶液，稱取71. 569g的AZO粉末加入到配好的粘結劑溶液中，攪拌均勻。在烘箱中50°C下烘干后研磨過篩。稱取15g摻好粘結劑的AZO粉末，在液壓機上壓成Φ 18 X IOmm的圓柱體，再在冷
等靜壓二次增密。素坯放入熱脫脂爐進行分段熱脫脂，最高溫度600°C，周期時間48小時。室溫出爐。將熱脫脂后的素坯放入燒結爐，燒結氣氛為空氣，平均升溫速度10(TC /小時，最高溫度1500°C下燒結，平均降溫速度100°C /小時，得到燒結體密度為5. 50g/cm3.相對密度為 98. 0%。
權利要求
1.一種復合粘結劑，主要由三種成分構成純水或去離子水、聚乙烯醇和聚乙二醇；其中聚乙二醇選取分子量為800-2000，聚乙烯醇選取分子量為800-10000，粘接劑配方為聚乙二醇體積與聚乙烯醇體積比為1-9，聚乙烯醇在水中的重量含量為1%_5%。
2.如權利要求1所述粘結劑的應用方法，其特征在于是將粘接劑加入AZO粉末中進行摻脂，形成成型塊，摻脂后聚乙烯醇和聚乙二醇占整體質量的百分比為1%_10%。
3.如權利要求2所述的粘結劑應用方法，其特征在于添加好粘結劑的成型塊進行溶脫脂，溶劑采用二氯甲烷，二氯甲烷與無水酒精的混合物，乙酸乙酯，四氯化碳中的任何一種， 溫度0-60°C，時間4-48小時。
4.如權利要求3所述的粘結劑的應用方法，其特征在于所述溶脫脂過程完成后進行熱脫脂，熱脫脂可以是真空熱脫脂，也可以是流動氣氛的熱脫脂，最高溫度600°C，熱脫脂時間 4-48小時。
5.如權利要求4所述的粘結劑應用方法，其特征在于所述熱脫脂完的素坯，在燒結爐中進行燒結，燒結氣氛可以是空氣，也可以是氧氣，燒結溫度1300°C-150(TC，燒結時間 4-48小時，室溫出爐。
6.如權利要求2所述的粘結劑應用方法，其特征在于該方法還適用于IT0、IGZ0、Sn02、 TiO2, TiO、SiO2, SiO燒結靶材的制備。
全文摘要
本發明涉及一種復合粘結劑，主要由三種成分構成純水或去離子水、聚乙烯醇和聚乙二醇；其中聚乙二醇選取分子量為800-2000，聚乙烯醇選取分子量為800-10000，粘接劑配方為聚乙二醇體積與聚乙烯醇體積比為1-9，聚乙烯醇在水中的重量含量為1%-5%。所述粘結劑的應用方法，其特征在于是將粘接劑加入AZO粉末中進行摻脂，形成成型塊，摻脂后聚乙烯醇和聚乙二醇占整體質量的百分比為1%-10%。本發明可以很好的解決單一熱脫脂時會生成微裂紋、微孔、碳殘留高的缺點。經過后續燒結工藝，可以提高靶材燒結密度，并且使靶材各部分的密度相同。
文檔編號C04B35/634GK102153352SQ20101059365
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者侯寶峰, 孫本雙, 王東興, 趙世乾, 鐘景明 申請人:國家鉭鈮特種金屬材料工程技術研究中心, 西北稀有金屬材料研究院