一种低温烧结的导电陶瓷材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及导电氧化物，特指一种低温烧结的导电陶瓷材料及其制备方法。其配方为：SnO291～98wt.％，Sb2O3 0.1～6.0wt.％，Bi2WO30.01～2wt.％,Ba(Yb1/2Nb1/2)O30.1～4wt.％，SiO2?Li2O?B2O3玻璃粉(SLB)0.1～2.8wt.％。所制备的导电陶瓷材料导电性能好，电阻率小于10mΩ·cm；体积密度较高，为5.9g/cm3以上；烧结温度较低，烧结温度不大于1250℃；该导电陶瓷适合于制备玻璃电熔窑炉用高性能电极材料和利用磁控溅射制备导电薄膜的陶瓷靶材。
【专利说明】
-种低溫烧结的导电陶瓷材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及导电氧化物，属于无机非金属材料领域，尤其设及一种用于制备玻璃 电烙害炉用电极材料和利用磁控瓣射制备导电玻璃的陶瓷祀材的低溫烧结导电陶瓷材料 的配方组成;它采用普通的化学原料，采用固相法制备得到导电性能好、致密度高的导电陶 瓷材料，适合于制备玻璃电烙害炉用电极材料和利用磁控瓣射制备导电薄膜的陶瓷祀材。
【背景技术】
[0002] 透明导电氧化物薄膜由于在可见光区具有较好的导电性和较高的透过率，在太阳 能电池、平板显示器及有机发光二极管等领域有着广阔的应用前景，从而引起了人们的广 泛关注。目前人们对氧化铜锡(IT0)、氧化锋(ZnO)和二氧化锡(Sn02)都有了一些研究，其中 ITO已经被广泛应用。但是ITO中含有稀有金属铜（In) ,In因资源缺乏而昂贵且有毒，因此迫 切需要开发新的透明导电氧化物材料来替代IT0nSn02具有价格低廉、性能稳定和无毒等特 点，近年来得到了研究者们的高度关注。目前，玻璃电烙害炉用电极材料主要是Sn02陶瓷材 料，存在导电性能满足不了要求、致密度较低和烧结溫度较高等缺点。渗杂的Sn02因载流子 浓度低而导电性较差，但是适当地渗杂后其导电性便可得W大幅度提高。但是，二氧化锡陶 瓷的烧结溫度较高，一般为1450°C W上，同时致密度较低，有必要对其进行研究。在保证二 氧化锡陶瓷的高导电性的基础上，降低烧结溫度并提高其致密度是一个重要的课题之一。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是运样来实现的：
[0004] 一种低溫烧结导电陶瓷材料，其配方为：Sn化91~98wt. %，Sb2化0.1~6. Owt. %， Bi2W〇3〇.01 ~2wt. % ,Ba(化 1/2帅1/2)〇3〇.1 ~4wt. %，SiO广Li2〇-B2〇3玻璃粉（SLB)O.l~ 2.8巧*.%;其中：812胖〇3、化(￥61/2抓1/2)〇3、51^8分别是采用常规的化学原料^固相法合成。
[0005] 所述Sn化导电陶瓷材料的电阻率为小于IOmQ ? cm;体积密度较高，为5.9g/cm3w 上;烧结溫度较低，烧结溫度不大于1250°C。
[0006] 本发明的低溫烧结导电陶瓷材料所用Bi2W〇3的制备过程包括:将常规的化学原料 Bi2化和W〇3按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化侣相蜗内于850°C保溫120分钟，冷 却后得到BisWOs，研磨过200目筛，备用。
[0007] 本发明的低溫烧结导电陶瓷材料所用Ba(Ybi/2Nbi/2)化的制备过程包括:将常规的 化学原料BaC〇3、Yb2〇3、Nb2〇5按1:1/4:1/4摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化侣相蜗内于 1250~1280°C保溫120~180分钟，固相反应合成Ba(化1/2抓1/2)〇3,冷却后研磨过200目筛， 备用。
[000引本发明的低溫烧结导电陶瓷材料所用Si化-Li20-B2化玻璃粉的制备过程包括:将 常规的化学原料Si化和Li20)3和B2化按1:0.5:0.5摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化侣 相蜗内于650°C保溫120分钟，然后在水中泽冷，冷却后得到Si化-Li20-B2化玻璃粉，研磨过 200目师，备用。
[0009] 本发明采用常规的固相法陶瓷制备工艺，即首先按配方配料，将配合料球磨粉碎 混合，进行烘干后，加入粘合剂造粒，再压制成生巧片，然后，在空气中进行排胶和烧结，经 保溫并自然冷却后，获得低溫烧结导电陶瓷，测试电阻率和体积密度。
[0010] 上述低溫烧结导电陶瓷的配方最好采用下列二种方案：
[0011] 511〇292~96"1.%，562〇3〇.1~5.0"1.%，812胖〇3〇.01~1.8"1.%，8曰（化1/2师1/2) 〇3〇. 1 ~3. Swt. %，Si化-Li2〇-B2〇3玻璃粉（SLB)0.1 ~2. Iwt. %。
[0012] Sn〇2 92~95wt.%，Sb2〇3 0.1 ~4.5wt.%，Bi2W〇3〇.01~1.8wt.%，Ba(^i/2Nbi/2) 〇3〇. 1 ~3.5wt. %，Si化-Li2〇-B2〇3玻璃粉（SLB)0.1 ~2. Iwt. %。
[0013] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0014] 1、本专利的导电陶瓷采用如下制备工艺:首先分别合成Bi2W〇3、Ba(Ybi/2Nbi/2)化、 Si〇2-Li2〇-B2〇3玻璃粉，然后按照配方配料，球磨混合，干燥，加入一定量的PVA溶液，造粒， 干压成型，烧结，测试性能;所使用的原料是常规的化学原料。
[001引2、所制备的低溫烧结导电陶瓷的导电性能好，电阻率小于IOmQ ? cm,最低为7.6m Q ? cm;体积密度高，为5.9g/cm3W上，最高达6.21g/cm3。
[0016] 3、本专利的导电陶瓷性能很容易调节，W满足玻璃电烙害炉用电极材料和利用磁 控瓣射制备导电薄膜的陶瓷祀材等的要求；
[0017] 4、烧结溫度较低，烧结溫度为1200~1250°C;可W降低导电陶瓷的制备成本，具有 价格低廉、性能稳定和无毒等特点，该低溫烧结导电陶瓷适合于制备玻璃电烙害炉用电极 材料和利用磁控瓣射制备导电薄膜的陶瓷祀材。
【具体实施方式】
[0018] 现在结合实施例对本发明作进一步的描述，表1给出本发明的实施例共4个试样的 配方。
[0019] 本发明的实施例共4个试样的配方的主要原料采用常规化学原料，在制备时首先 采用常规的化学原料用固相法分别合成Bi2W〇3、Ba(Ybi/2Nbi/2)〇3、SLB玻璃粉，然后按上述配 方配料，将配好的料用无水乙醇采用行星球磨机球磨混合，料:球:无水乙醇= 1:3: (0.6~ 1.3)(质量比），球磨4~8小时后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其质量8~10%的浓度 为10% (质量百分比）的聚乙締醇溶液，进行造粒，混合研磨后过40目筛，再在20~30MI^压 力下进行干压成生巧片，然后在溫度为1200~1250°C下保溫6~10小时进行排胶和烧结，测 试其电阻率和体积密度。
[0020] 上述各配方试样的性能列于表2。从表2可W看出所制备的低溫烧结导电陶瓷，具 有如下特点：所制备的低溫烧结导电陶瓷的导电性能好，电阻率小于1 Om Q ? cm，电阻率最 低为7.6mQ ? cm;体积密度高，为5.9g/cm3 W上;烧结溫度较低，烧结溫度不大于1250°C ;可 W降低导电陶瓷的制备成本，具有价格低廉、性能稳定和无毒等特点，该导电陶瓷适合于制 备玻璃电烙害炉用电极材料和利用磁控瓣射制备导电薄膜的陶瓷祀材;所采用的原料为常 规的化学原料。
[0021] 表1本发明的实施例共4个试样的配方
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[0025] W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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【主权项】
1. 一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述导电陶瓷材料配方组成为:Sn0291~ 98wt. %，Sb2〇3 0.1 ~6.0wt. %，Bi2TO3〇.01~2wt. %，Ba(Ybi/2Nbi/2)〇3〇.l~4wt. %，Si〇2_ Li2O-B2O3 玻璃粉(SLB)O · I ~2.8wt. %。2. 如权利要求1所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于：所述Bi2W03、Ba (Ybi/2Nbi/2)〇3、SLB分别是米用常规的化学原料以固相法合成。3. 如权利要求1或2所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述Bi2WO3的制 备方法如下：将常规的化学原料Bi 2O3和WO3按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝 坩埚内于850°C保温120分钟，冷却后得到Bi 2WO3，研磨过200目筛，备用。4. 如权利要求1或2所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述Ba(Ybv 2恥1/2)〇3的制备方法如下：将常规的化学原料83〇)3、￥&2〇3、恥2〇5按1 :1/4:1/4摩尔比配料， 研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1250~1280°C保温120~180分钟，固相反应合成Ba (Ybi/2Nbi/2)〇3,冷却后研磨过200目筛，备用。5. 如权利要求1或2所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述SiO2-Li2O-B 2O3玻璃粉的制备方法如下：将常规的化学原料SiO2和Li2CO 3和B2O3按1:0.5:0.5摩尔比配 料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于650°C保温120分钟，然后在水中淬冷，冷却后得到 SiO2-Li2O-B2O3玻璃粉，研磨过200目筛，备用。6. 如权利要求1所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述导电陶瓷材料 配方组成为：511〇292~96￥^%，5匕2〇3〇.1~5.〇￥1%，812胃〇3〇.01~1.8￥1%，83(￥131/ 2恥1/2)〇3〇.1~3.8￥匕％，51〇2-1^2〇-82〇3玻璃粉（31^)0.1~2.1￥匕％。7. 如权利要求1所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于所述导电陶瓷材料 配方组成为：511〇2 92~95￥^%，5匕2〇3〇.1~4.5￥1%，812胃〇3〇.01~1.8￥1%，8&(￥131/ 2恥1/2)〇3〇.1~3.5￥匕％，51〇2-1^2〇-82〇3玻璃粉（31^)0.1~2.1￥匕％。8. 如权利要求1所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料，其特征在于:所述导电陶瓷材料 的电阻率小于IOmΩ · cm;体积密度较高，为5.9g/cm3以上;烧结温度较低，烧结温度不大于 1250°C。9. 如权利要求1所述的一种低温烧结的导电陶瓷材料的制备方法，其特征在于:首先采 用常规的化学原料用固相法分别合成Bi2WO 3 Ja(Ybv2Nbv2)O^ SLB玻璃粉，然后按配方配 料，将配好的料用无水乙醇采用行星球磨机球磨混合，按质量比料：球：无水乙醇= 1:3: (0.6~1.3)，球磨4~8小时后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占干粉料质量8~10 %的质 量浓度为10 %的聚乙烯醇溶液，进行造粒，混合研磨后过40目筛，再在20~30MPa压力下进 行干压成生坯片，然后在温度为1200~1250Γ下保温6~10小时进行排胶和烧结，测试其电 阻率和体积密度。
【文档编号】C04B35/457GK105924150SQ201610231281
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】黄新友, 王琪琳, 黄豪, 李军, 高春华
【申请人】江苏大学