陶瓷金属化技术
多层共烧陶瓷生瓷片孔壁金属化工艺技术要求、

多层共烧陶瓷生瓷片孔壁金属化工艺技术要
求、
《多层共烧陶瓷生瓷片孔壁金属化工艺技术要求》
多层共烧陶瓷生瓷片孔壁金属化是一项重要的工艺技术,它在陶瓷产业中有着广泛的应用。
该工艺技术的要求非常严格,需要严格遵守以下几点:
1. 基材选用:基材必须是高质量的陶瓷材料,具有良好的抗压和耐高温性能。
2. 表面处理:在进行金属化之前,必须对陶瓷基材的表面进行特殊处理,以确保金属与陶瓷能够牢固结合。
这通常包括去除表面的氧化物和杂质,增加表面粗糙度等步骤。
3. 金属涂层:选择合适的金属材料进行涂层,通常采用的金属包括铬、镍、铜等。
金属涂层的厚度要均匀,且不能出现气孔和裂纹。
4. 共烧工艺:在金属涂层完成后,需要对陶瓷基材进行共烧处理,以确保金属与陶瓷的结合牢固,且不会出现脱落现象。
共烧的温度、时间和气氛都需要严格控制。
5. 质量检测:完成金属化工艺后,必须对成品进行质量检测,包括金属涂层的厚度、结合强度等参数的检测。
综上所述,多层共烧陶瓷生瓷片孔壁金属化工艺技术要求严格,需要精密的工艺控制和质量保证,只有这样才能确保最终产品的质量和稳定性。
陶瓷钼锰金属化的原理

陶瓷钼锰金属化的原理嘿,朋友们!今天咱来唠唠陶瓷钼锰金属化的原理。
这玩意儿啊,就像是一场奇妙的化学反应舞会!陶瓷,那可是个硬骨头,平时冷冰冰的不太好亲近。
但钼锰这俩家伙就不一样啦,它们就像是热情的舞者,能和陶瓷来一场特别的共舞。
你想啊,钼锰金属化就像是给陶瓷穿上了一件特别的衣服。
这件衣服可不简单,它让陶瓷有了新的本领和用途。
就好比一个普通人,突然有了超能力,变得厉害起来了。
钼锰是怎么做到的呢?它们就像是两个聪明的小精灵,知道怎么和陶瓷相处。
它们会一点一点地渗透到陶瓷里面,和陶瓷紧紧拥抱在一起。
这过程就好像是交朋友,从陌生到熟悉,再到亲密无间。
而且啊,这钼锰金属化可讲究着呢!就跟做饭一样,火候、调料都得恰到好处。
钼锰的比例啦,处理的条件啦,都得把握得稳稳的,不然可就搞砸了这场舞会。
你说陶瓷本来硬邦邦的,有了钼锰的加入,一下子就变得不一样了。
这不是很神奇吗?这就像是一个沉默寡言的人,突然变得开朗活泼,还交了好多好朋友。
咱再想想,生活中不也有很多这样的例子吗?看似不相关的东西,组合在一起却能产生奇妙的效果。
就像牛奶和咖啡,单独喝各有各的味道,混在一起却成了美味的拿铁。
陶瓷钼锰金属化不也是这样吗?咱平时用的好多东西,说不定就有陶瓷钼锰金属化的功劳呢!那些高科技的玩意儿,不就是靠这些神奇的技术才变得厉害的嘛。
所以啊,可别小看了这陶瓷钼锰金属化,它可是个大功臣呢!它让陶瓷有了新的生命,有了更多的可能性。
总之呢,陶瓷钼锰金属化就是这么神奇,这么有趣。
它就像是一场精彩绝伦的表演,让人忍不住拍手称赞!这就是陶瓷钼锰金属化的魅力所在呀,大家说是不是呢?。
氧化铝陶瓷表面金属化工艺

氧化铝陶瓷表面金属化工艺
氧化铝陶瓷表面金属化是一种将金属材料镀覆在氧化铝陶瓷表
面的工艺。
该工艺通常应用于氧化铝陶瓷制品的表面处理,以提高其耐磨性、耐腐蚀性、导电性等性能。
金属化工艺可以选择多种金属材料,如铬、铜、银、金等,选择不同的金属材料可以改变氧化铝陶瓷的表面性质。
金属化工艺通常包括表面清洁、表面预处理、金属沉积和后处理等步骤。
表面清洁是准备金属化处理的重要步骤,可以使用溶液清洗、喷洒冲洗等方法。
表面预处理主要是为了提高金属沉积的附着力,通常采用化学处理或机械处理。
金属沉积可以采用电镀、化学镀、物理气相沉积等方法。
后处理通常包括清洗、干燥、烘烤等步骤,以确保金属化氧化铝陶瓷表面的质量和耐久性。
氧化铝陶瓷表面金属化工艺的应用非常广泛,如汽车、航空航天、电子、医疗等领域。
在汽车领域,金属化氧化铝陶瓷表面可以提高汽车发动机部件的耐磨性和耐腐蚀性。
在航空航天领域,金属化氧化铝陶瓷表面可以提高飞机零部件的耐高温性能。
在电子领域,金属化氧化铝陶瓷表面可以提高电子元器件的导电性能。
在医疗领域,金属化氧化铝陶瓷表面可以提高医疗器械的耐腐蚀性和生物相容性。
总之,氧化铝陶瓷表面金属化工艺是一种重要的表面处理技术,具有广泛的应用前景。
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陶瓷金属化的方法机理及影响因素的研究进展

陶瓷金属化的方法机理及影响因素的研究进展化学镀是通过将金属或合金离子溶液与陶瓷材料表面进行化学反应,使金属或合金沉积在表面。
这种方法具有成本低、镀液容易净化和再生等优点,但其沉积的金属镀层摩擦系数较大,抗磨性能较差。
电镀是利用电解方法,在镀液中将金属或合金离子通过电流作用沉积在陶瓷材料表面。
与化学镀相比,电镀的金属镀层精密度更高、致密度更好,具有优良的耐磨性和耐蚀性,但电镀往往需要较高的温度和电流密度,生产过程较复杂。
热浸镀是将陶瓷材料放入预热的金属溶液中,利用热扩散和表面反应的原理,使金属或合金沉积在陶瓷表面。
这种方法简单、效率高,能够获得良好的陶瓷金属化效果,但是金属溶液的温度需要较高,容易造成材料变形。
物理气相沉积是利用化学气相沉积原理,将金属或合金薄膜沉积在陶瓷表面。
这种方法能够获得均匀致密的金属薄膜,具有很好的抗蚀性和导电性能,但其工艺复杂,设备要求较高。
陶瓷金属化的机理多种多样,主要包括物理相互作用、化学反应和扩散等。
物理相互作用主要包括金属颗粒与陶瓷材料表面的物理吸附和机械嵌入等,化学反应则是金属离子与陶瓷材料表面发生化学反应,扩散则是金属原子或离子通过热扩散进入陶瓷材料内部。
影响陶瓷金属化效果的因素主要包括金属离子浓度、温度、时间和陶瓷材料表面状态等。
金属离子浓度越高,金属沉积速度越快,但同时也容易引起局部电解腐蚀;温度对于金属离子的扩散和化学反应有重要影响,过高或过低的温度都会导致金属镀层质量不佳;时间越长,金属沉积层越厚,但是也会引起晶粒生长和断裂等问题;陶瓷材料表面状态的平整度和粗糙度对金属镀层的附着力和均匀性有重要影响。
总之,陶瓷金属化作为一种能够提高陶瓷材料表面性能的方法,具有广泛应用前景。
然而,目前仍存在一些问题需要进一步研究和解决,如镀层的结构与性能之间的关系、镀层的成本与工艺优化等,这些问题的解决将有助于提高陶瓷金属化技术的应用范围和效果。
【精品文章】一文了解AlN陶瓷表面金属化技术

一文了解AlN陶瓷表面金属化技术
AlN陶瓷具有优异的热传导性、高温绝缘性、低介电常数以及与Si相近的热膨胀系数等性能,其作为基片材料,广泛应用于航空、航天及其它智能功率系统,被认为是新一代高集程度半导体基片和电子器件封装的理想材料,受到了国内外广泛重视。
AlN作为基片材料用于微电子系统封装中,在其表面进行金属化是非常必要的。
下面小编就AlN陶瓷表面金属化技术进行简要介绍。
一、AlN陶瓷表面金属化技术
目前,AlN陶瓷金属化的方法主要有薄膜法、厚膜法、直接敷铜法、化学镀法等。
1、薄膜法
薄膜法是采用真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜等真空镀膜法将膜材料和AlN陶瓷表面结合在一起。
在AlN陶瓷表面金属化过程中,金属膜层与陶瓷基板的热膨胀系数应尽量一致,以提高金属膜层的附着力。
AlN陶瓷薄膜金属化主要是依靠固态置换反应使金属层和陶瓷基片连接在一起,对于Ti、Zr等活性金属,其反应吉布斯自由能为负值,反应容易实现。
目前,研究最多的是Ti浆料系统,Ti层一般为几十纳米,对于多层薄膜,则在Ti 层上沉积Ag、Pt、Ni、Cu等金属后进行热处理。
AlN陶瓷基片材料
薄膜法优点是:金属层均匀,结合强度高。
缺点是:设备投资大,制作困难,难以形成工业化规模。
2、直接敷铜法。
陶瓷金属化

1 陶瓷金属化
.
2 陶瓷金属化原理
陶瓷金属化
编辑
目录
陶瓷金属化产品的陶瓷材料为分为 96 白色氧化铝陶瓷和 93 黑色氧化铝陶瓷,成型方法为流延成型。类型主要 是金属化陶瓷基片,也可成为金属化陶瓷基板。金属化方法有厚膜法和共烧法。产品尺寸精密,翘曲小;金属和陶 瓷接合力强;金属和陶瓷接合处密实,散热性更好。可用于 LED 散热基板,陶瓷封装,电子电路基板等。
陶瓷金属化
编辑
陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜,使之实现陶瓷和金属间的焊接,现有钼锰法、镀金法、镀 铜法、镀锡法、镀镍法、LAP 法(激光后金属镀)等多种陶瓷金属化工艺。 中文名
陶瓷金属化
含义
陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜
方法
钼锰法、镀金法、镀铜法、镀锡法
陶瓷材料
96 白色氧化铝陶瓷等
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碳酸银或氧化银还原阶段(410~600℃)
. .
助溶剂转变为胶体阶段(520~600℃)
. .
金属银与制品表面牢固结合阶段(600℃以上)
.
陶瓷金属化步骤
1、煮洗
2、金属化涂敷
3、一次金属化(高温氢气气氛中烧结)
4、镀镍
5、焊接
6、检漏 7、检验
陶瓷的金属化与封接是在瓷件的工作部位的表面上,涂覆一层具有高导电率、结合牢固的金属薄膜作为电极。 用这种方法将陶瓷和金属焊接在一起时,其主要流程如下:
陶瓷表面做金属化烧渗→沉积金属薄膜→加热焊料使陶瓷与金属焊封
目前,国内外以采用银电极最为普遍。整个覆银过程主要包括以下几个阶段:
.
黏合剂挥发分解阶段(90~325℃)
陶瓷在金属化与封接之前,应按照一定的要求将一勺接好的瓷片进行相关处理,以达到周边无毛刺、无凸起, 瓷片光滑、洁净的要求。在金属化与封接之后,要求瓷片沿厚度的周边无银层点。
陶瓷表面金属化处理
陶瓷表面金属化处理《陶瓷表面金属化处理指南》陶瓷,这在咱们日常生活里可是常见得很的东西,像家里精美的瓷碗,摆放的瓷花瓶,那都是陶瓷。
可有时候呢,咱们想要陶瓷有点金属的特性,比如说导电啥的,这就有了陶瓷表面金属化处理这么个事儿。
陶瓷表面金属化处理啊,就像是给陶瓷穿上一件金属的衣服。
那怎么给它穿上这件“衣服”呢?有好几种办法呢。
一种是烧渗法。
这就好比是做一道特殊的菜,先把金属粉末和一些特殊的东西混合起来,就像是做菜的调料一样。
然后把这个混合好的东西涂在陶瓷表面,再放到高温的炉子里去烤。
这烤的时候啊,就像小火慢炖,温度得控制得刚刚好。
要是温度低了呢,那金属粉末就不能很好地和陶瓷结合,就像菜没煮熟,咬不动。
要是温度高了,说不定陶瓷就被烤坏了,就像菜烧焦了一样。
还有一种是化学镀法。
这化学镀啊,就像是给陶瓷变魔术。
先把陶瓷表面清理得干干净净的,就像舞台得先布置好。
然后把陶瓷放到一种有金属离子的溶液里,再加入一些特殊的药水,就像魔术师的魔法棒一样。
这时候啊,溶液里的金属离子就像被施了魔法,慢慢地在陶瓷表面沉积下来,一层一层的,最后就形成了金属层。
不过这过程可得小心,溶液的浓度啊,药水的量啊,都得掌握好,就像魔术的步骤一步都不能错,错了就变不出想要的效果了。
物理气相沉积法也是一种办法。
想象一下,金属原子像一群小士兵,从一个地方出发,朝着陶瓷表面进军。
这个出发的地方就是金属源,通过一些特殊的设备,让金属原子蒸发出来,然后在陶瓷表面安营扎寨。
这个过程有点像咱们在家里挂画,要把画挂得平平整整的,得小心翼翼地操作设备,让金属原子均匀地分布在陶瓷表面,不然就像画挂歪了一样,不好看也不实用。
为什么要给陶瓷表面金属化处理呢?这用处可大了去了。
就说在电子工业里吧,很多电子元件是陶瓷做的,但是又需要导电,这时候陶瓷表面金属化处理后,就既能保留陶瓷的一些优良特性,又能导电了,就像一个人又有温柔的一面,又有刚强的一面。
在航天领域也有用处,陶瓷的耐高温和金属的导电性等特性结合起来,就像两个超级英雄联手,能发挥出更大的作用。
氧化铝陶瓷金属化
氧化铝陶瓷金属化
氧化铝陶瓷金属化是一种将金属材料与氧化铝陶瓷结合的技术,通常用于提高氧化铝陶瓷的导电、导热、耐磨等性能。
氧化铝陶瓷金属化的方法有很多种,其中比较常见的是采用真空镀膜、热喷涂、化学镀等技术。
这些方法的基本原理都是在氧化铝陶瓷表面形成一层金属薄膜,从而提高其导电、导热等性能。
真空镀膜是将金属蒸发成蒸汽,然后在氧化铝陶瓷表面沉积形成金属薄膜的方法。
这种方法可以形成均匀、致密的金属薄膜,但需要高真空环境和复杂的设备。
热喷涂是将金属粉末加热到熔融状态,然后通过高速气流将其喷涂在氧化铝陶瓷表面形成金属薄膜的方法。
这种方法可以形成较厚的金属薄膜,但金属粉末的粒度和分布会影响金属薄膜的质量。
化学镀是将金属离子通过化学反应在氧化铝陶瓷表面还原成金属的方法。
这种方法可以形成均匀、致密的金属薄膜,但需要控制好反应条件和镀液的组成。
氧化铝陶瓷金属化可以提高氧化铝陶瓷的性能,使其在电子、航空航天、化工等领域得到广泛应用。
金属陶化处理
金属陶化处理金属陶化处理是一种常用的表面处理技术,通过在金属表面形成陶瓷薄膜,能够提高金属的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,从而延长金属的使用寿命。
本文将从金属陶化处理的原理、方法和应用等方面进行介绍。
一、金属陶化处理的原理金属陶化处理是利用化学反应将金属表面的金属元素转化为金属氧化物或金属氮化物,形成具有陶瓷性质的薄膜。
这种薄膜能够提高金属的硬度和耐磨性,同时降低金属的摩擦系数,从而减少金属的磨损和摩擦。
常用的金属陶化处理方法包括化学氧化、化学沉积和等离子体沉积等。
其中,化学氧化是最常见的金属陶化处理方法,通过将金属浸入含有氧化剂的溶液中,使金属表面形成氧化膜。
化学沉积是利用电化学原理,在金属表面沉积陶瓷颗粒,形成陶瓷薄膜。
等离子体沉积是利用高能离子束轰击金属表面,使金属表面发生化学反应,形成陶瓷薄膜。
三、金属陶化处理的应用金属陶化处理广泛应用于航空航天、汽车制造、冶金工业等领域。
在航空航天领域,金属陶化处理能够提高航空发动机的耐磨性和耐腐蚀性,延长发动机的使用寿命。
在汽车制造领域,金属陶化处理能够提高汽车发动机的耐磨性和耐高温性,减少发动机的磨损和故障。
在冶金工业领域,金属陶化处理能够提高冶金设备的耐高温性和耐腐蚀性,提高设备的使用效率和稳定性。
四、金属陶化处理的优势和不足金属陶化处理具有以下优势:1. 提高金属的硬度和耐磨性,延长金属的使用寿命;2. 提高金属的耐腐蚀性,减少金属的腐蚀和损坏;3. 降低金属的摩擦系数,减少金属的磨损和能耗。
然而,金属陶化处理也存在一些不足之处:1. 金属陶化处理的成本较高,需要专业设备和技术支持;2. 金属陶化处理过程中可能产生有害气体和废水,对环境造成污染;3. 金属陶化处理的效果受到工艺参数和材料性质的影响,需要进行精细调控。
五、金属陶化处理的发展趋势随着科学技术的不断进步,金属陶化处理技术也在不断发展。
未来金属陶化处理的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 发展更加环保和节能的金属陶化处理方法,减少对环境的污染;2. 提高金属陶化处理的效率和稳定性,降低成本;3. 研发新型陶化材料,提高金属的性能和功能。
陶瓷表面金属化工艺流程
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文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!Download Tip: This document has been carefully written by the editor. I hope that after you download, they can help you solve practical problems. After downloading, the document can be customized and modified. Please adjust and use it according to actual needs. Thank you!陶瓷表面金属化工艺流程如下:①表面清洁:首先,使用溶剂清洗陶瓷表面,去除油脂、灰尘等杂质,必要时通过超声波清洗或等离子清洗增强清洁效果,确保表面洁净无污染。
②粗化处理:为了提高金属层与陶瓷基体的结合强度,对陶瓷表面进行粗化处理,如喷砂、腐蚀或激光刻蚀,形成微观粗糙结构,增大表面积。
③活化处理:通过化学或电化学方法对粗化后的表面进行活化,如浸渍在特定的溶液中(如钛酸盐溶液),使陶瓷表面生成活性层,有利于金属层的附着。
④金属涂覆:采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀或溅射等方法,在陶瓷表面沉积一层薄而均匀的金属膜,常见的金属有铜、镍、金或银等。
⑤热处理加固:对于某些金属化工艺,如PVD、CVD,需进行后续的热处理步骤,以增强金属层与陶瓷基体之间的结合力,同时改善金属层的致密性和导电性。
⑥表面保护:根据应用需求,对金属化层进行保护处理,如涂覆绝缘层或保护漆,防止氧化、腐蚀,延长使用寿命。
⑦性能检测:最后,对金属化陶瓷部件进行电气性能、机械结合强度及耐腐蚀性等测试,确保满足特定的应用标准和要求。
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陶瓷金属化技术-钼锰法
新型陶瓷常用的钼锰法工艺流程与被银法基本相似。
其金属化烧结多在立式或卧式氢气炉中进行。
采用还原气氛,但需要含微量的氧化气体,如空气和水汽等,也可采用H2、N2及H2O三元气体。
金属烧结的温度,一般比瓷件的烧成温度低30~100℃。
[钼锰法也是烧结金属粉末法最重要的一种。
]
金属件的膨胀系数与陶瓷的膨胀系数尽可能接近,互相匹配,封包陶瓷的金属应有较高的温度系数,封接与陶瓷内的金属应有较低的温度系数。
这样,陶瓷保持受压状态。
钼锰法的工艺流程图:
1、金属化用的原料的处理与配制
(1)钼粉:使用前先在纯,干的H2气氛中1100 ℃处理,并将处理过的钼粉100g加入500ml
无水乙醇中摇动一分钟,然后静置三分钟,倾出上层的悬浮液,在静止数小时使澄清,最后取出沉淀在40 ℃下烘干。
(2)锰粉:电解锰片在钢球磨中磨48小时,以磁铁吸去铁屑,在用酒精漂选出细颗粒。
(3)金属化涂浆的配制与涂制:取100g钼锰金属的混合粉末(钼:锰=4:1),在其中加入2.5g硝棉溶液及适量的草酸二乙酯,搅拌均匀,至浆能沿玻璃棒成线状流下为准。
每次使用前如稠度不合适,可再加入少量硝棉溶液或者草酸二乙酯进行调节。
涂层厚度为50um。
金属化的机理:锰被水气中的氧气在800℃下氧化,高温下,熔入玻璃相中,减低其黏度。
玻璃相渗入钼层空隙,并向陶瓷坯体中渗透。
由于Al2O3在玻璃相中溶解-重结晶过程,因此在界面上往往存在大颗粒的刚玉晶体。
氧化锰还能与Al2O3生成锰铝尖晶石,或与SiO2生成蔷薇辉石。
钼在高温下烧结成多孔体,同时钼的表面被氧化,并渗入到金属化层空隙的玻璃相中,被润湿和包裹,这样容易烧结,并向瓷体移动。
冷却后,经书相层就通过过渡区而与瓷坯紧密的结合。
由于以上的高温反应在氧化铝瓷和钼锰金属化层之间形成有一厚度的中间层。
金属化层厚度约为50um时,中间层约为30um,金属化层厚度增加,中间层厚度也增加。
2、上镍
在金属化烧成以后,为改善焊接时金属化层与焊料的润湿性能,许在上面上一层镍,可用涂镍再烧,也可用电镀的方法。
1,烧镍:将镍粉用上述钼粉漂选方法获得细颗粒,并采用和制金属化钼锰浆一样的方法制成镍浆,涂在烧好的金属化层上,厚度为40um,在980℃干H2气氛中烧结15分钟。
2,镀镍:在金属化层上电镀镍,周期短,电极上采用的镍板纯度为99.52%。
3、焊接
经金属化并上有镍的陶瓷,与金属焊接在一起,是在干燥H2保护下的立式钼丝炉中进香。
与可伐合金焊接时焊料用纯银,与无氧铜焊接时,只能用银铜低共熔合金。
纯银焊料:一般采用0.3mm厚的薄片,或直径0.1mm的银丝,纯度为99.7%,焊接温度为030-1050℃
银铜焊料:也可采用0.3mm厚的薄片,或直径0.1mm的银丝,成分为72.98%银,27.02%铜焊接温度为030-1050 ℃
封接陶瓷与各种金属的玻璃焊料封接法技术讲解
玻璃焊料适合于陶瓷与各种金属合金的封接,特别是强度和气密性要求高的场合。
尤其是普遍用于碱金属蒸气灯的制造。
在以氧化铝和氧化钙为基的玻璃焊料中,若添加各种氧化物,对焊料性能有不同的影响。
添加物性能
二氧化硅、氧化锡玻璃焊料不易析晶,抗碱腐蚀能力下降
氧化铝过多,或不适当的SrO或MgO 易析晶,抗碱性增强,熔点随之升高,流动性下降Na2O和B2O3 增加焊料流动性,降低了抗碱性
少量Y2O3等稀土氧化物改善焊料的润湿性
1、工艺过程:通常用于制造碱金属蒸气灯的玻璃焊料有下列系统:
A系:40-50%Al2O3,35-42%CaO,12-16%BaO,1.5- 5%SrO
B系:A系中添加0.5-2%MgO,0.5-2.5%Y2O3
用氧化物和碳酸盐为原料,按质量百分比组成称量,混匀后,在1500℃左右的高温下保温1.5-2.0小时,充分熔制,快速冷却,粉碎,磨细,制成浆待用。
半透明氧化铝封接件过程图:
2、焊料的组成对性能的影响
以氧化铝和氧化钙为基的玻璃焊料,添加各种氧化物,可调节熔点,流动性,润湿性及抗钠腐蚀性能。
例如,添加Na2O,B2O3,虽然流动性增大,但降低了抗钠腐蚀性能。
A系和B系的热膨胀系数:100-800℃时,A系和B系的膨胀系数均比氧化铝大,封接后有
所下降,原因是封接前A系和B系的焊料基本是玻璃相,封接后焊料结晶化。
三、非氧化物系陶瓷的固相封接
碳化物、氮化物等非氧化物陶瓷是理想的高温结构陶瓷,但是,陶瓷脆性难以保证在外应力作用下不破坏。
因此希望制备陶瓷与金属复合材料。
碳化物、氮化物等非氧化物陶瓷多采用固相封接法,即与陶瓷接触的固相由加压、加热法扩大接触面积,使各成分扩散,直至容积扩散而完成粘接。
1、固相封接法的机理:
两个处于相互接触状态的表,在高温压力的作用下,其封接机理不仅很复杂,而且结合状态受很多参数的控制,但大体可分3个阶段:
第一阶段:首先是面的接触,在温度和压力的作用下,初始表面产生屈服和蠕变变形,然后由表面变化扩大接触面积。
第二阶段:通过变形和表面扩散,界面移动且空洞渐渐消失。
第三阶段:由体积扩散引起界面移动和空洞完全消失。
2、影响封接状态的因素:
1温度:影响试样封接的全过程,因为接触面的屈服变形,蠕变,表面扩散,体积扩散,以及界面移动,空隙消除都与温度有关系。
2压力:压力的作用主要对第一阶段的影响。
3时间:时间与压力和温度相配合影响整个过程。
4气氛:因试样的性质选择合适的气氛。
还有要注意选择材料间的热膨胀差的影响,试样表面光滑程度,以及元素扩散速度差的影响。
3、陶瓷的封接形式
金属与陶瓷的封接形式甚多,就其基本结构而言,有对封、压封、穿封三种,几种基本封接形式如图。
(1)对封如图(a)、(b)所示,通过焊封将金属化后的陶瓷端面上。
这是一种工艺最简单的封接方式,其实(b)是一种夹层焊封法,应力是均衡的;图中(a)瓷件在一边则不均衡,如金属件不太厚时,这样也能很好地工作;如金属件过薄,则不宜用直接对封。
(2)压封陶瓷与膨胀系数较大的金属如银、铜、镍等焊接时,则应采用如图中(c)所示的外压封,即金属件在外,瓷件在内,加热焊接时,金属套在瓷件外,冷却过程中金属能将瓷件箍紧,以保证足够的强度及气密性。
图中(d)是(c)的一种改进,这样可以大大降低焊接前后配合加工的精度要求,使金属件与瓷件间保持弹性结合,封接件可在更大的温度范围内工作,并能承受更大的热冲击作用。
(3)、穿封当穿封瓷件的金属件的直径较小,例如不大于1cm时,可以直接采用图中(e)所示的实心穿封。
这是由于线径小,其膨胀系累计值不大,金属有较好的形变能力,故不易使瓷件炸裂。
但如金属件较粗,而与瓷件的膨胀系数又相差较大时,则有将瓷件胀破之虑。
所以应改用如图中(f)所示的压穿封。
瓷件孔径较大,与金属件之间留有间隙,如将金属压片制成波纹形,还可以承受更大的热变化。
如果元器件本身结构比较简单,则可使用其中之一种,如小型密封电阻、电容、电路基片等。
如元器件本身结构比较复杂时,则可使用其中2-3种形式组合而成,如常见的穿心式电容器或绝缘套管等,其焊接方式由(d)+(e)或(d)+(f)组合而成。
4、碳化物陶瓷与金属的封接示意图
SiC和镍基合金反应在700℃以上,形成反应层。
在高温下Si和C向镍基合金扩散,而合金中的Ni向SiC扩散,结果在合金两侧形成Ni的硅化物,碳化物等反应层。
5、氮化物陶瓷与金属的封接
※(1)SiN4与金属合金的封接
在惰性气体中,SiN4与奥氏体体的不锈钢AlSI-316和20/25/Nb钢,以及α-铁系不锈钢,在825-900℃产生反应,20/25/Nb钢反应显著,α-铁系不锈钢最稳定。
主要是因为:合金中的Fe,Cr,Ni与Si反应,形成硅化物层。
SiN4与Ti封接时,界面上生成Ti5Si3,TiSi2,TiN。
SiN4与Fe封接时,在3GPa的压力下,1300℃时,保持30分钟,SiN4与Fe形成反应层,富含硅。
※(2)氮化物与金属的封接
真空中,AlN,TiN和BN与金属Mo封接表明,AlN与1500℃蒸发,但不发生反应。
TiN 分解而向Mo扩散。
BN与Mo反应生成Mo2B和MoB。
这种反应的方法叫“当场烧结”封接法,其程序为:
a,试样制备:在金属平面上加上陶瓷粉末使之接触。
b,加压:随着压力的升高,金属产生变形,从而使接触面扩大。
c,升温:随着温度的升高,金属软化并浸入陶瓷粉粒中,同时陶瓷开始烧结。
d,时间:在温度压力保持一定的时间完成陶瓷的烧结和界面的形成。