阅读说明：本技术 一种ito靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法 (ITO target blank drying and degreasing device and method ) 是由 黄田奇 张科 李康 *** 于 2020-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法,属于靶坯干燥领域。本发明提供的装置,利用了微波加热器和红外加热设备,使用了微波干燥和红外干燥混合干燥的方法,提高干燥的速率；横向移动导轨使靶坯在干燥过程中可以横向往复匀速运动,从而达到均匀干燥的目的,避免了微波干燥或红外干燥不均匀导致靶坯开裂的情况；且本发明所提供的装置是干燥脱脂一体炉,在同一个炉子可以同时完成干燥和脱脂两道工艺,简化了工艺,节省了工厂场地设备的投入。(The invention provides an ITO target blank drying and degreasing device and method, and belongs to the field of target blank drying. The device provided by the invention utilizes the microwave heater and the infrared heating equipment, and adopts a method of mixing and drying microwave drying and infrared drying, so that the drying speed is improved; the guide rail is transversely moved to ensure that the target blank can transversely reciprocate at a constant speed in the drying process, so that the aim of uniform drying is fulfilled, and the condition that the target blank is cracked due to nonuniform microwave drying or infrared drying is avoided; the device provided by the invention is a drying and degreasing integrated furnace, and can finish two processes of drying and degreasing simultaneously in the same furnace, thereby simplifying the process and saving the investment of factory site equipment.)

一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法

技术领域

本发明涉及靶坯干燥技术领域，尤其涉及一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法。

背景技术

近年来，随着镀膜技术的日益成熟，人们对靶材的需求愈来愈大，同时对靶材的品质要求也越来越苛刻，ITO靶材作为显示镀膜过程中必不可少的材料，其需求也日渐增大。

目前，ITO靶材的制备工艺有冷压烧结法、热等静压法、热压法和有氧烧结法。传统的冷压烧结工艺，得不到高密度的ITO靶材，无法满足生产要求。热等静压工艺包套难度大，设备投资大且生产效率较低。而用热压法制备ITO靶材时，对热压设备的热应力场、温度场要求高，烧结过程中容易发生热应力开裂。因此，有氧烧结法较其他方法是一种比较理想的制备工艺，较其他制备方法，流程简单，设备投入小，适合大批量生产，但其也有些许工艺有待改进，注浆成型得到的ITO靶坯含水量在15％左右，干燥后的坯体收缩率在3％左右，传统干燥工艺就是将靶坯放入恒温恒湿的环境中进行自然干燥，这种干燥工艺干燥周期长，往往需要80小时左右干燥，且会出现靶坯干裂的情况。

中国专利CN108640674A公开了一种恒温恒湿快速干燥ITO靶材坯体的方法，该方法将靶材进行分步干燥，来缩短干燥时间，其较传统干燥工艺时间有所缩短，但仍需要两天左右时间进行干燥，其干燥时间仍无法满足工厂大规模生产，且干燥完还需再转移到另外的脱脂炉中进行脱脂处理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法。本发明提供的ITO靶材坯体干燥脱脂装置不仅可以大大缩短干燥时间，提高干燥靶坯的成品率，且可进行脱脂，将干燥脱脂工艺一体化，简化了工艺，节约了成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括控制台、供氧设备、微波发生器、连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板，

所述连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板位于带有开口的密闭容器中，所述控制台、供氧设备和微波发生器位于所述带有开口的密闭容器外；

所述微波发生器通过连接波导管与微波加热器连接；

所述垫板位于横向移动导轨表面；所述垫板为干燥垫板或脱脂垫板；

所述微波加热器和红外加热设备设置在横向移动导轨的上方。

优选的，所述脱脂垫板包括上板、下板和垫球，所述垫球位于所述上板和下板之间且可转动。

优选的，所述干燥垫板的材质为石膏，所述脱脂垫板的材质为树脂。

优选的，所述垫球的材质为耐高温陶瓷。

优选的，所述垫球的材质为氧化锆陶瓷。

优选的，所述红外加热设备包括红外加热灯组和红外测温仪。

本发明还提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂方法，利用上述技术方案所述的ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括以下步骤：

将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体；

关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体；

将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂。

优选的，所述微波干燥的微波频率为2.4～2.6GHz，时间为1～2h，所述微波干燥时横向移动导轨的往复频率为1～3次/min。

优选的，所述红外干燥的温度为70～90℃，时间为3～5h，所述红外干燥时横向移动导轨的往复频率为1～3次/min。

优选的，所述脱脂的氧通量为100～140L/min，加热温度为400～500℃，时间为2～4h。

本发明提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括控制台、供氧设备、微波发生器、连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板，所述连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板位于带有开口的密闭容器中，所述控制台、供氧设备和微波发生器位于所述带有开口的密闭容器外；所述微波发生器通过连接波导管与微波加热器连接；所述垫板位于横向移动导轨表面；所述垫板为干燥垫板或脱脂垫板；所述微波加热器和红外加热设备设置在横向移动导轨的上方。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的ITO靶材坯体干燥脱脂装置，利用了微波加热器和红外加热设备，使用了微波干燥和红外干燥混合干燥的方法，首先微波干燥不同于传统干燥，传统干燥室靶材坯体由外至内的干燥，如果外界环境与靶材坯体温度湿度相差过大，易造成内外干燥速率不均匀，产生应力，从而导致坯体开裂，因此需要恒温恒湿的干燥环境，通过干燥介质的流通来进行干燥，干燥时间长、干燥效率低、干燥环境要求苛刻，而微波干燥的原理是微波能直接作用于水分子转换成热能，由于微波具有穿透性能使介质内外同时加热，不需要热传导，因此微波干燥不需要恒温恒湿的环境，且具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点。但由于微波干燥的原理是微波作用于水分子，当靶坯含水量减少的时候，微波干燥的效率会有相应的降低，因此本发明产用微波干燥与红外干燥相结合的方式，提高干燥的速率。

2、本发明所提供的装置的装有横向移动导轨，使靶坯在干燥过程中可以横向往复匀速运动，从而达到均匀干燥的目的，避免了微波干燥或红外干燥不均匀导致靶坯开裂的情况。

3、本发明所提供的装置是干燥脱脂一体炉，在同一个炉子可以同时完成干燥和脱脂两道工艺，简化了工艺，节省了工厂场地设备的投入。

4、本发明所提供的脱脂垫板，通过上板和下板将垫球固定在相应的位置上并且仍可以转动，由于ITO靶材坯体在脱脂过程中体积收缩明显，产用普通垫板不仅会导致靶坯下方无法通氧，脱氧严重，且由于ITO靶材坯体和垫板间摩擦力过大，在靶坯脱脂收缩过程中出现变形甚至开裂现象，而本发明所设计的脱脂垫板，由于ITO靶材坯体通过垫球支撑，ITO靶材坯体下方仍可进行氧气流通，避免了ITO靶材坯体失氧问题，且垫球可转动，在ITO靶材坯体收缩过程中避免了变形开裂问题。

附图说明

图1为本发明ITO靶材坯体干燥脱脂装置的结构示意图，其中1-控制台、2-供氧设备、3-微波发生器、4-连接波导管、5-微波加热器、6-红外加热设备、7-横向移动导轨、8-垫板；

图2为脱脂垫板的结构示意图，其中9-上板、10-垫球、11-下板；

图3为干燥后的坯体的实物照片；

图4为干燥脱脂后的产品的实物照片。

具体实施方式

本发明提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括控制台、供氧设备、微波发生器、连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板，

所述连接波导管、微波加热器、红外加热设备、横向移动导轨和垫板位于带有开口的密闭容器中，所述括控制台、供氧设备和微波发生器位于所述带有开口的密闭容器外；

所述微波发生器通过连接波导管与微波加热器连接；

所述垫板位于横向移动导轨表面；所述垫板为干燥垫板或脱脂垫板；

所述微波加热器和红外加热设备设置在横向移动导轨的上方。

图1为本发明ITO靶材坯体干燥脱脂装置的结构示意图，其中1为控制台，2为供氧设备，3为微波发生器，4为连接波导管，5为微波加热器，6为红外加热设备，7为横向移动导轨，8为垫板，所述连接波导管4、微波加热器5、红外加热设备6、横向移动导轨7和垫板8位于带有开口的密闭容器中，所述控制台1、供氧设备2和微波发生器3位于所述带有开口的密闭容器外；所述微波发生器3通过连接波导管4与微波加热器连接5；所述垫板8位于横向移动导轨7表面；所述垫板8为干燥垫板或脱脂垫板；所述微波加热器5和红外加热设备6设置在横向移动导轨7的上方。

在本发明中，所述脱脂垫板优选包括上板、下板和垫球，所述垫球优选位于所述上板和下板之间且可转动。图2为脱脂垫板的结构示意图，其中9为上板，10为垫球，11为下板。本发明所述的垫板，由于靶材坯体通过垫球支撑，坯体下方仍可进行氧气流通，避免了靶材坯体失氧问题，且垫球可转动，在靶材坯体收缩过程中避免了变形开裂问题。

在本发明中，所述干燥垫板的材质优选为石膏，所述脱脂垫板的材质优选为树脂，本发明对所述树脂的具体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。

在本发明中，所述垫球的材质优选为耐高温陶瓷，更优选为氧化锆陶瓷。

在本发明中，所述红外加热设备优选包括红外加热灯组和红外测温仪。

在本发明中，所述控制台能够控制微波频率、微波干燥时间、红外加热温度、红外加热时间、氧通量、通氧时间和导轨移动速度。

本发明还提供了一种ITO靶材坯体干燥脱脂方法，利用上述技术方案所述的ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括以下步骤：

将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体；

关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体；

将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂。

本发明将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体。在本发明中，所述注浆成型的ITO靶材坯体的含水量优选为10～20％，更优选为15％。在本发明中，将带有注浆成型的ITO靶材坯体的干燥垫板装入所述密闭容器中后，优选关好开口以防止微波泄露对工作人员造成危害。

在本发明中，所述微波干燥的微波频率优选为2.4～2.6GHz，时间优选为1～2h，所述微波干燥时横向移动导轨的往复频率优选为1～3次/min，更优选为2次/min。在本发明中，所述横向移动导轨优选为匀速往复运动。

在本发明中，所述微波干燥后的坯体的含水量优选为3～5％。

得到微波干燥后的坯体后，本发明关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体。

在本发明中，所述红外干燥的温度优选为70～90℃，更优选为80℃，时间优选为3～5h，所述红外干燥时横向移动导轨的往复频率优选为1～3次/min，更优选为2次/min。在本发明中，所述横向移动导轨优选为匀速往复运动。在本发明中，所述微波干燥后的坯体已经具有一定的强度，此时微波干燥效果已经不再明显，需进行红外干燥。在本发明中，所述干燥后的坯体的含水量优选为0.3～0.5％。

得到干燥后的坯体后，本发明将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂。

在本发明中，所述脱脂的氧通量优选为100～140L/min，加热温度优选为400～500℃，时间优选为2～4h。

在本发明中，所述脱脂的脱脂率能够达到99.99％，即实现完全脱脂。

为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的ITO靶材坯体干燥脱脂装置及干燥脱脂方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种ITO靶材坯体干燥脱脂装置，结构如图1所示，连接波导管4、微波加热器5、红外加热设备6、横向移动导轨7和垫板8位于带有开口的密闭容器中，控制台1、供氧设备2和微波发生器3位于所述带有开口的密闭容器外；所述微波发生器3通过连接波导管4与微波加热器连接5；所述垫板8位于横向移动导轨7表面；所述垫板8为干燥垫板或脱脂垫板；所述微波加热器5和红外加热设备6设置在横向移动导轨7的上方。

脱脂垫板结构示意图如图2所示，垫球10位于上板9和下板11之间且可转动。

其中，所述干燥垫板的材质为石膏，所述脱脂垫板的材质优选为树脂，垫球的材质为氧化锆，所述红外加热设备包括红外加热灯组和红外测温仪，控制台能够控制微波频率、微波干燥时间、红外加热温度、红外加热时间、氧通量、通氧时间和导轨移动速度。

一种ITO靶材坯体干燥脱脂方法，利用上述ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括以下步骤：

将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体；注浆成型的ITO靶材坯体的含水量为15％，将带有注浆成型的ITO靶材坯体的干燥垫板装入所述密闭容器中后，关好开口以防止微波泄露对工作人员造成危害；微波干燥的微波频率为2.4GHz，时间为2h，横向移动导轨的往复频率为1次/min，横向移动导轨为匀速往复运动；微波干燥后的坯体的含水量为5％。

关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体；红外干燥的温度为70℃，时间为5h，横向移动导轨的往复频率为3次/min，横向移动导轨为匀速往复运动，干燥后的坯体的含水量为0.3％，图3为干燥后的坯体的实物照片。

将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂，脱脂的氧通量为100L/min，加热温度为400℃，时间为4，脱脂率99.99％。

经观察，干燥脱脂后的产品靶面平整，如图4所示，未出现因应力因素所造成的靶材变形开裂等问题。

实施例2

利用实施例1的装置。

一种ITO靶材坯体干燥脱脂方法，利用上述ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括以下步骤：

将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体；注浆成型的ITO靶材坯体的含水量为10％，将带有注浆成型的ITO靶材坯体的干燥垫板装入所述密闭容器中后，关好开口以防止微波泄露对工作人员造成危害；微波干燥的微波频率为2.6GHz，时间为1h，横向移动导轨的往复频率为2次/min，横向移动导轨为匀速往复运动；微波干燥后的坯体的含水量为3％。

关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体；红外干燥的温度为90℃，时间为3h，横向移动导轨的往复频率为1次/min，横向移动导轨为匀速往复运动，干燥后的坯体的含水量为0.4％。

将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂，脱脂的氧通量为140L/min，加热温度为500℃，时间为2h，脱脂率99.99％。

经观察，干燥脱脂后的产品靶面平整，未出现因应力因素所造成的靶材变形开裂等问题。

实施例3

利用实施例1的装置。

一种ITO靶材坯体干燥脱脂方法，利用上述ITO靶材坯体干燥脱脂装置，包括以下步骤：

将注浆成型的ITO靶材坯体放置到干燥垫板上，装入所述密闭容器中，启动微波发生器和微波加热器，同时启动横向移动导轨，进行微波干燥，得到微波干燥后的坯体；注浆成型的ITO靶材坯体的含水量为20％，将带有注浆成型的ITO靶材坯体的干燥垫板装入所述密闭容器中后，关好开口以防止微波泄露对工作人员造成危害；微波干燥的微波频率为2.6GHz，时间为1.5h，横向移动导轨的往复频率为2次/min，横向移动导轨为匀速往复运动；微波干燥后的坯体的含水量为4％。

关闭微波发生器和微波加热器，启动红外加热设备，保持横向移动导轨运行，进行红外干燥，得到干燥后的坯体；红外干燥的温度为80℃，时间为4h，横向移动导轨的往复频率为2次/min，横向移动导轨为匀速往复运动，干燥后的坯体的含水量为0.3％。

将所述干燥后的坯体取出，将所述干燥垫板替换为脱脂垫板，再将干燥后的坯体装入所述密闭容器中，同时启动供氧设备、红外加热设备和横向移动导轨进行脱脂，脱脂的氧通量为130L/min，加热温度为450℃，时间为3h，脱脂率99.99％。

经观察，干燥脱脂后的产品靶面平整，未出现因应力因素所造成的靶材变形开裂等问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。