一种高密度Nb-ZnO材料的制备制造技术

一种高密度Nb‑ZnO材料的制备。本发明专利技术属于非金属元素及其化合物。本发明专利技术公开了一种新的Nb‑ZnO材料制备技术。把(0.005‑1at％)的Nb2O5与ZnO粉末经过充分混合、成型、烧结可制备出致密度超过99.8％，抗弯强度超过100MPa，电阻率小于2×10

Preparation of a High Density Nb-ZnO Material

The preparation of a high density Nb_ZnO material. The invention belongs to non-metallic elements and their compounds. The invention discloses a new technology for preparing Nb ZnO material. By mixing (0.005 1 at%) Nb2O5 and ZnO powders fully, forming and sintering, densities exceed 99.8%, bending strength exceeds 100 MPa, and resistivity is less than 2 x 10.

【技术实现步骤摘要】
一种高密度Nb-ZnO材料的制备
本专利技术属于无机非金属元素及其化合物。
技术介绍
ZnO薄膜作为透明导电氧化物薄膜是一种被广泛研究的功能材料。ZnO透明导电膜性能稳定、制备简单、成本低廉，是新一代透明导电膜，有可能替代昂贵的ITO，在薄膜，在平板显示、太阳能电池、节能玻璃、智能玻璃等领域有广泛的应用前景。透明导电ZnO薄膜的制备方法主要有：物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶等各种方法。由于物理气相沉积制备的薄膜与基体的结合强度高、沉积效率高、工艺成熟稳定而被广泛应用。而用物理气相沉积制备薄膜需要使用高密度靶材，通过能量束轰击靶材将其气化，再沉积到基体表面形成透明导电膜。Nb2O5掺杂ZnO能大幅度降低ZnO靶材的烧结温度，促进其烧结的致密化，提高靶材的密度、强度及导电性，从而提高镀膜质量。
技术实现思路
本专利技术公开了一种高密度Nb-ZnO材料的制备。把(0.001-1at％)的Nb2O5、ZnO粉末，按水∶料比为3∶1制成混合料浆，湿磨72h，干燥过筛，粉末预烧后加入5wt％的PEG-2000溶液，继续湿磨2h后，干燥过筛，然后造粒、成型、烧结。在1100℃-1250℃温度下烧结，可制备出致密度超过99.8％，抗弯强度超过100MPa，电阻率小于2×10-2Ω·cm的Nb-ZnO(NZO)靶材，这种NZO靶材，可经济、高效的制成各种复杂形状。NZO透明导电薄膜有性能稳定、制备简单、成本低廉等优势，在光电学性能平板显示领域得到了极其广泛的应用，是新一代透明导电膜，最有可能替代昂贵的ITO，在薄膜太阳能电池和low-E玻璃等领域，正显示出巨大的应用前景和市场，是一种被广泛研究的功能材料。本专利技术详细研究并掌握了掺杂比、球磨参数、烧结温度等对NZO烧结致密化过程的变化规律，从而可制备出高性能的烧结NZO材料。这种材料可经济、高效的制成各种复杂形状的产品，主要是溅射镀膜用的靶材(包括平面靶和旋转靶)，也可用于制造多种导电零部件。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：附图1：一种高密度Nb-ZnO材料的制备工艺流程图。下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如附图1所示，本专利技术的高密度Nb-ZnO材料的制备工艺流程图：先将Nb2O5、ZnO粉末和成型剂加入到球磨机中于水溶液中湿磨混合，充分混合均匀后，经干燥过筛得到充分混合的Nb-ZnO粉体，然后成型(干压、冷等静压、注射成型等)，得到生坯，经脱成型剂后，即可进行常压烧结或气压烧结，得到高强度高密度的Nb掺杂ZnO烧结材料。本专利技术的优点在于用微量Nb2O5掺杂，即可大幅度降低ZnO靶材的烧结温度，提高ZnO靶材致密度，通过对Nb-ZnO粉体进行烧结，可制备出高性能烧结Nb掺杂ZnO靶材。具体实施方式：实例1：0.05wt％Nb-ZnO粉体的制备将市售纯度为99.9％ZnO、Nb2O5粉末按质量比99.95∶0.05混合加入1wt％-5wt％聚乙二醇(PEG)，在水溶液中置于球磨机中湿磨24-96h，干燥过筛后，得到各种粉料充分混合、粒径分布均匀、成型性好、各组分质量比为ZnO∶Nb2O5＝99.95∶0.05的Nb-ZnO粉体。实例2：0.05wt％Nb-ZnO粉体1100℃烧结将制备的Nb-ZnO粉体，在100-200MPa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1100℃下于Ar中常压烧结60-180分钟，随炉冷却。这样制得的烧结NZO靶材，密度大于5.59g/cm3，相对密度≥99.8％，抗弯强度大于100MPa，电阻率小于2.0×10-2Ω·cm。实例3：0.05wt％Nb-ZnO粉体1200℃烧结将制备的Nb-ZnO粉，在100-200MPa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1200℃下于Ar中常压烧结60-180分钟，随炉冷却。这样制得的烧结NZO靶材，密度大于5.58g/cm3，相对密度≥99.6％，抗弯强度大于75MPa，电阻率小于1×10-2Ω·cm。实例4：0.05wt％Nb-ZnO粉体1250℃烧结将制备的Nb-ZnO粉，在100-200MPa压力下压制成型，脱成型剂后，在高温炉内1250℃下于空气中常压烧结60-180分钟，随炉冷却。这样制得的烧结NZO靶材，密度大于5.56g/cm3，相对密度≥99.2％，抗弯强度大于100MPa，电阻率小于5×10-1Ω·cm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高密度Nb‑ZnO材料的制备，实验采用球磨(加成型剂)‑卸料‑干燥‑过筛‑干压成型‑烧结的制备工艺流程，可制备出密度达5.59g/cm3，抗弯强度大于100MPa，电阻率小于2.0×10‑2Ω·cm的高性能靶材。

【技术特征摘要】
1.一种高密度Nb-ZnO材料的制备，实验采用球磨(加成型剂)-卸料-干燥-过筛-干压成型-烧结的制备工艺流程，可制备出密度达5.59g/cm3，抗弯强度大于100MPa，电阻率小于2.0×10-2Ω·cm的高性能靶材。2.对权利要求1所述的Nb-ZnO粉体的烧结，既可采用常...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈金城，尚福亮，王晨，肖超，董磊，朱佐祥，彭伟，高玲，杨海涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44