用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料、蒸鍍掩膜板及其制備方法

用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料、蒸鍍掩膜板及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料、蒸鍍掩膜板及其制備方法。該金屬基復合材料包括基體和彌散于所述基體中的增強相，其中，所述基體為鐵鎳合金，所述增強相為非金屬顆粒，所述非金屬顆粒在基體中的體積比為20-50vol%。本發明提出的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，密度降低，彈性模量升高，避免掩膜板因重力而懸垂，并且本發明提出的蒸鍍掩膜板的制備方法，能夠提高掩膜板的整體性能，并且節約原料，降低成本。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種金屬基復合材料，尤其涉及一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材 料、蒸鍍掩膜板及其制備方法。 用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料、蒸鍍掩膜板及其制備 方法

【背景技術】
[0002] 有機發光二極管（0LED)顯示器件屬于自身發光的器件。與液晶顯示器（IXD)器件 相比，0LED顯示器件具有寬視角與高對比度等優越性。0LED器件發光機理是利用陽極與陰 極的一對電極之間夾有多層有機材料，通過對電極施加電壓，從陽極和陰極分別流出空穴 和電子到有機層，通過其再復合而發光的結構。該有機層為層疊結構，是包括空穴注入層、 空穴傳輸層、發光層、電子輸送層、電子注入層等多層膜層疊的結果。有機也包括高分子材 料和低分子材料，其中在使用低分子材料的情況下，使用真空蒸鍍裝置形成有機膜。
[0003] 在申請號為CN200710127555的中國專利中提及，通過蒸發沉積形成0LED顯示器 件的有機發光層，在這種情況下，有機發光層形成在由蒸鍍掩膜板暴露的部分上，此時如果 蒸鍍掩膜板是由蒸發裝置支撐，并且與蒸發裝置相距預定空間并保持預設時段，則蒸鍍掩 膜板的中心部分會因重力而下垂。蒸鍍掩膜板下垂時，很難正常形成有機發光層。相應地， 有機發光層可以比預期尺寸更大或者更小，或者可以形成在遠離預期部分的其它部分中， 這容易導致0LED顯示器的顯示不良。為了克服該問題，可以將磁力施加于由金屬材料形成 的蒸鍍掩膜板上，由此抬起蒸鍍掩膜板。但是，這種方式需要提供向蒸鍍掩膜板提供磁力的 附加裝置，由此導致器件的制作成本增加。特別地，隨著0LED器件制備所采用玻璃基板尺 寸的增大，蒸鍍掩膜板的尺寸也會越來越大，那么蒸鍍掩膜板因重力而懸垂的問題將會更 加突出，從而導致為防止其懸垂而在周邊附屬設備的設計將變得更加復雜，這也不可避免 的會增加設備的成本以及生產0LED器件的成本。
[0004] 目前常用的掩膜板是采用Invar合金,該合金是含有36wt%鎳的鐵合金。該合金 的膨脹系數小，且在-80?230°C的溫度內都比較穩定；并且該合金具有較好的塑性和沖擊 韌性。但是，Invar合金的拉伸強度和硬度都不高，因此容易在多次機械拉力或沖擊下產生 彎曲。此外，該合金密度較大，會使掩膜板產生懸垂的問題，即使采用磁力來抬起蒸鍍掩膜 板，也不可避免的會導致周圍裝置的復雜性。
[0005] 因此市場上需要一種性能更佳的基材來制備蒸鍍掩膜板，來解決掩膜板因重力而 懸垂的問題。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的在于提出一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料和蒸鍍掩膜板及 其制備方法，解決掩膜板因重力而懸垂的問題，并且降低成本。
[0007] 為達此目的，本發明采用以下的技術方案：
[0008] -方面，本發明提供了一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述增強金屬基 復合材料包括基體和彌散于所述基體中的增強相，其中，所述基體為鐵鎳合金，所述增強相 為非金屬顆粒，所述非金屬顆粒在基體中的體積比為20-50vol%。
[0009] 進一步地，所述鐵鎳合金中鎳含量為30%-36wt%。
[0010] 進一步地，所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
[0011] 進一步地，所述非金屬顆粒為SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒。
[0012] 進一步地，所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
[0013] 另一方面，本發明還提供了一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法， 該方法包括以下步驟：將作為增強相的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中，形成顆粒增強金屬 基復合材料，所述非金屬顆粒在所述鐵鎳合金中的體積比為2〇-5〇V〇1%。
[0014] 進一步地，所述將作為增強的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的方法包括：在 1390?1520°C的溫度下熔融所述鐵鎳合金，在真空感應爐或電弧爐中將非金屬顆粒采用 磁力攪拌的方式均勻彌散在熔融的鐵鎳合金中，然后將攪拌均勻的材料澆鑄成型，得到顆 粒增強金屬基復合材料。
[0015] 進一步地，所述將作為增強的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的方法包括：在常 溫下將鐵粉、鎳粉或者鐵鎳預合金粉和非金屬顆粒采用高能球磨機均勻混合，將混合后的 粉末壓制成型，將壓制成型的樣品在1390?1520°C的溫度下燒結致密，得到顆粒增強金屬 基復合材料。
[0016] 進一步地，所述將作為增強的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的方法包括：采用高 壓氫還原法制備鎳包覆所述非金屬顆粒的復合粉末，在常溫下將所述鎳包覆所述非金屬顆 粒的復合粉末和鐵粉采用高能球磨機均勻混合，將混合后的粉末壓制成型，將壓制成型的 樣品在1390?1520°C的溫度下燒結致密，得到顆粒增強金屬基復合材料。
[0017] 進一步地，使所述鐵鎳合金中鎳含量為30%_36wt%。
[0018] 進一步地，使所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
[0019] 進一步地，所述非金屬顆粒為SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒。
[0020] 進一步地，所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
[0021] 再一方面，本發明還提供了一種蒸鍍掩膜板，該蒸鍍掩膜板所采用的材料為權利 要求前述任一種金屬基復合材料。
[0022] 又一方面，本發明還提供了一種蒸鍍掩膜板的制備方法，包括將前述金屬基復合 材料制成鑄件，然后將鑄件采用機加工的方式得到蒸鍍掩膜板。
[0023] 進一步地，使所述鐵鎳合金中鎳含量為30%_36wt%。
[0024] 進一步地，使所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
[0025] 進一步地，所述非金屬顆粒為SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒。
[0026] 進一步地，所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
[0027] 又一方面，本發明還提供了一種蒸鍍掩膜板的制備方法，該方法包括：在常溫下將 鐵粉、鎳粉或者鐵鎳預合金粉和非金屬顆粒采用高能球磨機均勻混合，將混合后的粉末在 蒸鍍掩膜板的模具中壓制成型，將壓制成型的樣品在1390?1520°C的溫度下燒結致密，得 到蒸鍍掩膜板，在所述蒸鍍掩膜板中，非金屬顆粒作為增強相，鐵鎳合金作為基體。
[0028] 進一步地，使所述鐵鎳合金中鎳含量為30%_36wt%。
[0029] 進一步地，使所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
[0030] 進一步地，所述非金屬顆粒為SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒。
[0031] 進一步地，所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
[0032] 又一方面，本發明還提供了一種蒸鍍掩膜板的制備方法，該方法包括，采用高壓 氫還原法制備鎳包覆所述非金屬顆粒的復合粉末，在常溫下將所述鎳包覆所述非金屬顆粒 的復合粉末和鐵粉采用高能球磨機均勻混合，將混合后的粉末在蒸鍍掩膜板的模具中壓制 成型，將壓制成型的樣品在1390?1520°C的溫度下燒結致密，得到蒸鍍掩膜板，在所述蒸 鍍掩膜板中，非金屬顆粒作為增強相，鐵鎳合金作為基體。
[0033] 進一步地，使所述鐵鎳合金中鎳含量為30%_36wt%。
[0034] 進一步地，使所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
[0035] 進一步地，所述非金屬顆粒為SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒。
[0036] 進一步地，所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
[0037] 與現有技術相比，本發明提出的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，密度降低，彈 性模量升高，避免掩膜板因重力而懸垂，并且本發明提出的蒸鍍掩膜板的制備方法，能夠提 高掩膜板的整體性能，并且節約原料，降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明中金屬基復合材料的結構示意圖。
[0039] 圖2為【具體實施方式】一中制備用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料和蒸鍍掩膜板 的工藝流程圖。
[0040] 圖3為【具體實施方式】二中制備用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料和蒸鍍掩膜板 的工藝流程圖。
[0041] 圖4為【具體實施方式】三中制備用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料和蒸鍍掩膜板 的工藝流程圖。
[0042] 圖5為【具體實施方式】四中制備用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料和蒸鍍掩膜板 的工藝流程圖。
[0043] 其中，附圖標記說明如下：
[0044] 1、鐵鎳合金基體；2、非金屬顆粒。

【具體實施方式】
[0045] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描 述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0046] 具體實施例一：
[0047] 本具體實施例提供了一種用于掩膜板的金屬基復合材料及其制備方法。
[0048] 本實施例提供的用于掩膜板的金屬基復合材料，以鐵鎳合金為基體，以彌散于所 述基體中的非金屬顆粒為增強相，所得到金屬基復合材料的示意圖如1所示。圖1中1 為鐵鎳合金，2為彌散于鐵鎳合金中的非金屬顆粒。優選地，在該鐵鎳合金中，鎳含量為 30%-36wt% ;更優選地，鎳含量為35. 4wt%。鎳含量為30%-36wt%，更優選地鎳含量為35. 4wt% 的鐵鎳合金基體具有較好的塑性和沖擊韌性，在增強相的作用下能提高材料的強度、彈性 模量、硬度等性能。
[0049] 該金屬基復合材料以SiC顆粒、A1203顆粒、A1N顆粒等非金屬顆粒中的任一種為增 強相。以SiC為例，SiC的密度3. 2g/cm3,僅為鐵鎳合金（以Invar合金為例）密度的40%， 但是其彈性模量高達450GPa，把一定體積分數的SiC顆粒加入到鐵鎳合金中，不僅可以降 低基材的密度，而且可以提升其彈性模量。表1示出了在鐵鎳合金中加入不同體積分數的 SiC顆粒所得到的復合材料密度與彈性模量的變化。從表中可以看出，隨著SiC顆粒加入到 鐵鎳合金中體積分數的增加，所得材料的密度不斷降低，彈性模量不斷提高。但是在實際生 產工藝中，過多的SiC顆粒會增加成形的困難性，因此本具體實施例優選加入碳化硅顆粒 的體積分數為20-50vol%。 表1

【權利要求】
1. 一種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述金屬基復合材料包括基體和彌散于所 述基體中的增強相，其中，所述基體為鐵鎳合金，所述增強相為非金屬顆粒，所述非金屬顆 粒在基體中的體積比為20-50VO1%。
2. 如權利要求1所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述鐵鎳合金中鎳含量為 30%-36wt%〇
3. 如權利要求1所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述鐵鎳合金中鎳含量為 35. 4wt%〇
4. 如權利要求1所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述非金屬顆粒在基體中 的體積比為50vol%。
5. 如權利要求1-所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，其特征在于，所述非金屬 顆粒為選自SiC顆粒、A120 3顆粒、A1N顆粒中的任一種。
6. 如權利要求1所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料，所述非金屬顆粒的直徑在 1-30 μ m 之間。
7. -種用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，包括以下步驟：將作為增強相 的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中，形成顆粒增強金屬基復合材料，所述非金屬顆粒在所述 鐵鎳合金中的體積比為20-50vol%。
8. 如權利要求7所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，所述將作為增 強相的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的方法包括：在1390?1520°C的溫度下熔融所述鐵 鎳合金，在真空感應爐或電弧爐中采用磁力攪拌的方式將非金屬顆粒均勻彌散在熔融的鐵 鎳合金中，然后將攪拌均勻的材料澆鑄成型，得到顆粒增強金屬基復合材料。
9. 如權利要求7所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，所述將作為增 強的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的步驟包括：在常溫下將鐵粉、鎳粉或者鐵鎳預合金粉 和非金屬顆粒采用高能球磨機均勻混合，將混合后的粉末壓制成型，將壓制成型的樣品在 1390?1520°C的溫度下燒結致密，得到顆粒增強金屬基復合材料。
10. 如權利要求5所述的用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，所述將作為 增強的非金屬顆粒彌散在鐵鎳合金中的步驟包括：采用高壓氫還原法制備鎳包覆所述非 金屬顆粒的復合粉末，在常溫下將所述鎳包覆所述非金屬顆粒的復合粉末和鐵粉采用高能 球磨機均勻混合，將混合后的粉末壓制成型，將壓制成型的樣品在1390?1520°C的溫度下 燒結致密，得到顆粒增強金屬基復合材料。
11. 如權利要求7-10中任一所述用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，其中 使所述鐵鎳合金中鎳含量為30%-36wt%。
12. 如權利要求11中所述用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，其中使所述 鐵鎳合金中鎳含量為35. 4wt%。
13. 如權利要求7-10中任一所述用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，其特 征在于，使所述非金屬顆粒在基體中的體積比為50vol%。
14. 如權利要求7-10中任一所述用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，其中 所述非金屬顆粒選自SiC顆粒、A120 3顆粒、A1N顆粒中的任一種。
15. 如權利要求7-10中任一所述用于蒸鍍掩膜板的金屬基復合材料的制備方法，其中 所述非金屬顆粒的直徑在1-30 μ m之間。
16. -種蒸鍍掩膜板，其特征在于，該蒸鍍掩膜板所米用的材料為權利要求1-6中的任 一項所述的金屬基復合材料。
17. -種蒸鍍掩膜板的制備方法，采用權利要求8中的金屬基復合材料的制備方法得 到鑄件，然后將鑄件采用機加工的方式制成蒸鍍掩膜板。
18. 如權利要求17所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 30%-36wt%〇
19. 如權利要求18所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 35. 4wt%。
20. 如權利要求17所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述非金屬顆粒在基體中的 體積比為50vol%。
21. 如權利要求17所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中所述非金屬顆粒為選自SiC顆 粒、A1203顆粒、A1N顆粒中的任一種。
22. 如權利要求17所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中所述非金屬顆粒的直徑在 1-30 μ m 之間。
23. -種蒸鍍掩膜板的制備方法，該方法包括：在常溫下將鐵粉、鎳粉或者鐵鎳預合金 粉和非金屬顆粒采用高能球磨機均勻混合，將混合后的粉末在蒸鍍掩膜板的模具中壓制 成型，將壓制成型的樣品在1390?1520°C的溫度下燒結致密，得到蒸鍍掩膜板，在所述蒸 鍍掩膜板中，非金屬顆粒作為增強相，鐵鎳合金作為基體。
24. 如權利要求23所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 30%-36wt%〇
25. 如權利要求24所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 35. 4wt%〇
26. 如權利要求23所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述非金屬顆粒在基體中的 體積比為50vol%。
27. 如權利要求23所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中所述非金屬顆粒為選自SiC顆 粒、A1203顆粒、A1N顆粒中的任一種。
28. 如權利要求23所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中所述非金屬顆粒的直徑在 1-30 μ m 之間。
29. -種蒸鍍掩膜板的制備方法，包括：采用高壓氫還原法制備鎳包覆所述非金屬顆 粒的復合粉末，在常溫下將所述鎳包覆所述非金屬顆粒的復合粉末和鐵粉采用高能球磨機 均勻混合，將混合后的粉末在蒸鍍掩膜板的模具中壓制成型，將壓制成型的樣品在1390? 1520°C的溫度下燒結致密，得到蒸鍍掩膜板，在所述蒸鍍掩膜板中，非金屬顆粒作為增強 相，鐵鎳合金作為基體。
30. 如權利要求29所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 30%-36wt%〇
31. 如權利要求29所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述鐵鎳合金中鎳含量為 35. 4wt%〇
32. 如權利要求20所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中使所述非金屬顆粒在基體中的 體積比為50vol%。
33. 如權利要求29所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中所述非金屬顆粒為選自SiC顆 粒、A1203顆粒、A1N顆粒中的任一種。
34. 如權利要求29所述的蒸鍍掩膜板的制備方法，其中，所述非金屬顆粒的直徑在 1-30 μ m 之間。
【文檔編號】C23C14/04GK104060160SQ201310095144
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】張其國, 黃成沛, 黃初旺 申請人:上海和輝光電有限公司