[發(fā)明專利]一種鈉摻雜鉬合金材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911302361.0
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110904374B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 易小明;吳建國;張外平;魏修宇;宋立強;劉偉
• 申請（專利權）人: 株洲硬質(zhì)合金集團有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C1/04;B22F9/22;B22F3/04;B22F3/10;B22F3/15
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發(fā)明公開了一種鈉摻雜鉬合金材料的制備方法，包括以下步驟：(1)摻雜溶液的配制；(2)摻雜；(3)摻雜鉬粉的制備；(4)摻雜鉬粉的冷等靜壓制；(5)鈉摻雜鉬坯的預燒；(6)鈉摻雜鉬合金材料的制備。本發(fā)明的方法中在鈉摻雜過程由鉬粉摻雜改進為二氧化鉬摻雜；將二氧化鉬和二水鉬酸鈉混合干燥制取摻雜二氧化鉬，在高溫下還原為鈉摻雜鉬粉，二水鉬酸鈉中的結(jié)晶水從鉬酸鈉中分解出來，形成水蒸汽從摻雜鉬粉中揮發(fā)，制取的鈉摻雜鉬合金粉不再含有結(jié)晶水；因而在冷等靜壓制取鉬鈉合金坯料后和在熱等靜壓制過程中，坯料更容易致密，制成的鈉摻雜鉬合金材料鈉含量穩(wěn)定且均勻性好，密度高而均勻，晶粒組織細小、均勻，加工性能和使用性能好。

技術領域

本發(fā)明屬于合金材料與太陽能電池材料技術領域，具體涉及一種鈉摻雜鉬合金材料的制備方法。

背景技術

太陽能是一種安全、清潔、可持續(xù)利用的新能源，已受到世界各國的重視，我們國家已對太陽能的開發(fā)利用進行了長期規(guī)劃。

第一代太陽能電池為晶硅電池，第二代電池為銅銦鎵硒(CuInGaSe₂)薄膜太陽能電池，稱為CIGS光伏電池。CIGS光伏電池的結(jié)構是在基板上依次設有鉬(Mo)電極層、CIGS光吸收層、緩沖層、透明導電窗口層和表面接觸層，由于其能量轉(zhuǎn)換率高、性能穩(wěn)定而得到光伏界的重視，成為最有前途的太陽能電池之一。CIGS電池早期使用的襯底為鈉鈣玻璃，研究表明，鈉鈣玻璃中少量的鈉離子能穿透鉬薄膜擴散到CuInGaSe2吸收層中，提高電池的能量轉(zhuǎn)化效率，但均勻性差，Na含量不易控制。目前，CIGS電池技術已發(fā)展為在柔性基材上形成CIGS吸收層，以適應各種形狀且電池更輕。雖然這種柔性襯底不含鈉，但可以通過在襯底上涂覆一層鉬鈉合金，使Na含量得到有效控制。

CIGS電池柔性襯底上的鉬鈉薄膜通常通過鉬鈉合金靶材磁控濺射的方法而制備，性能優(yōu)異的鉬鈉合金材料是制備鉬鈉靶材的前提。采用粉末冶金技術，是制取鉬鈉合金的有效手段。鈉摻雜鉬合金材料的技術性能，鈉在合金材料中分布的均勻性、鉬鈉合金的高致密度是影響鉬鈉合金質(zhì)量的關鍵因素。但從理論上看，鉬和鈉的熔點相差很大，鉬的熔點為(2620±10)℃,鈉的熔點98℃；沸點相差更大，在燒結(jié)的過程中，鈉極易揮發(fā)并影響合金的致密度，成品鉬鈉合金中的鈉含量均勻性極差且難以控制，金屬密度低，給鉬鈉合金材料制備帶來了很大的困難。

中國專利《一種鈉摻雜鉬平面靶材的制備方法》(申請?zhí)?01510594613.7)公開了一種鈉摻雜鉬平面靶材的制備方法，其制備方法是將鉬粉和二水鉬酸鈉混合后干燥制取鈉摻雜鉬合金粉末；隨后將鈉摻雜鉬合金粉裝入冷等靜壓模具后密封，在壓力為160MPa～200MPa的條件下進行冷等靜壓制得到板坯；再將板坯進行包套處理，然后將包套處理后的板坯抽真空密封，在溫度為1200℃～1600℃，壓力為45MPa～55MPa的條件下，將真空密封后的板坯熱壓燒結(jié)3h～5h，然后對熱壓燒結(jié)后的板坯進行去包套處理，得到鈉摻雜鉬平面靶材。但是在上述的方法中存在以下的問題：1.摻雜加入的二水鉬酸鈉(Na₂MoO₄.2H₂O)中含有兩個結(jié)晶水，在熱等靜壓溫度為1200℃～1600℃的高溫下，二水鉬酸鈉中的結(jié)晶水會分解出來，形成水蒸汽揮發(fā)在坯料中，影響坯料的致密，為提高密度，避免在燒結(jié)后的合金材料殘留過大、過多的氣孔，所需的燒結(jié)時間長，但易促使晶粒長大，給后續(xù)加工和使用帶來不利影響。2.熱等靜壓制的溫度高(1200℃～1600℃)，壓力低(45MPa～55MPa)，燒結(jié)時間長(3h～5h)，鈉摻雜鉬坯中的鈉在長時間的高溫低壓下?lián)]發(fā)量增大，降低了熱等靜壓制效率，制成的鈉摻雜鉬合金鈉含量不穩(wěn)定、均勻性不好，并且易促使晶粒長大，合金密度不均勻，也給后續(xù)加工和使用帶來不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種致密度高、鈉含量穩(wěn)定的鈉摻雜鉬合金材料的制備方法。

本發(fā)明這種鈉摻雜鉬合金材料的制備方法，包括以下步驟：