高性能等静压成型陶瓷与其金属化工艺匹配性的探索

2009-11-30 陈金华 湖南湘瓷科艺股份有限公司无机非金属材料工程技术湖南

  陶瓷金属化技术是使陶瓷制件与金属零件形成牢固连接并具有很好的密封性能的技术,是电真空陶瓷器件生产的关键技术,产品质量的好坏及其稳定性直接影响到电真空陶瓷器件及其整机的质量、使用寿命和可靠性,甚至影响到整个系统设备的安全。而金属化层与陶瓷件的匹配性是影响产品质量的一个关键因素。

  采用等静压成型工艺生产的95%Al2O3 陶瓷致密、体积密度大,气孔率低,显微结构均匀,该工艺生产的陶瓷产品质量稳定、强度更高、规整度更好,各项性能指标均优于热压铸等其他普通成型工艺,但在其上进行良好的金属化加工不仅同普通陶瓷一样存在陶瓷材料与金属材料的界面反应结合问题,还存在陶瓷与金属化膏剂的晶粒大小匹配、金属化层与陶瓷结合要好等难题。

  与瓷质根据好的的轻不锈钢制化层在显微节构上通过观察:镍层、轻不锈钢制化层、瓷质层应层面清淅,镍层与轻不锈钢制化层无交错式渗入性,轻不锈钢制化层与瓷质间有匀的薄的间接渗入性但不深的板缝式渗入性;镍层高度最合适空间3~5μm ,且间断、匀、非均质;轻不锈钢制化层中钼粉末物规划匀、间断,应当演变成最紧密协作堆放,同時钼粉末物间的孔规划匀且还伴有高沸点溶剂物质添加;瓷质层与轻不锈钢制化层左右应为一定的高度的淡入症状层,其的玻璃相能带来之间依存连接、间接渗入性的症状。要演变成与某一种瓷质根据好的的轻不锈钢制化层,除与轻不锈钢制化用原装修辅物料的选用和加工处理、轻不锈钢制化膏剂成份、轻不锈钢制精细热艺等会有问题外,还与该瓷质的显微节构有紧密问题。与各不相同显微节构的瓷质演变成好的的轻不锈钢制化需有各不相同的与之输入的轻不锈钢制精细热艺和成份。

1、一次金属化烧成温度与陶瓷烧成温度的匹配性

  为适应95%Al2O3等静压陶瓷金属化生产工艺的需要,本研究采用高温活性Mo-Mn金属化法技术工艺,该工艺具有工艺可靠、适应范围广、简单可行等特点。

  由于一次金属化烧成温度的高低直接影响到陶瓷与金属化层的反应程度,温度越高过渡层反应激烈,结合强度和致密性越高;温度低,物质活性不高,形成的过渡层薄、不够致密,结合强度不高,但温度太高,由于陶瓷和金属化层产生的玻璃相太多,相互渗透较深,其结合强度又会降低,且电性能会变差,不利于电镀和封接。所以陶瓷金属化一次烧成最佳温度应以陶瓷烧结温度为参考,结合陶瓷的晶相结构来确定。通过试验,要形成与等静压成型工艺生产的95%Al2O3陶瓷配合良好且产品性能稳定可靠、加工工艺范围较宽的金属化,陶瓷金属化一次烧成最佳温度为1495~1505℃,据此来进行陶瓷金属化膏剂的配方和工艺试验。

2、钼粉在配方中的比例

  钼粉是黑色轻重塑料质化香料配方中的主耍含量。将黑色轻重塑料质化层假说为佳的纯钼高高密度结构特征,基于密实推积的基本原理,钼粉为等径球体时,非常大比热容平均分会达75%。现场轻重塑料涂层中,钼颗粒状物基本上不只是球型,还尺寸图不一,颗粒状物推积高密度还会变小,都要被放置的隙缝比热容增强。最后,在黑色轻重塑料质化辊道窑法工艺的过程中,钼粉一种一斜定情况的辊道窑法工艺,其比热容及隙缝率也会应当增多。还烧成的温值越低,钼粉辊道窑法工艺值越小,放置物比热容马上越高。过少的钼粉将导至黑色轻重塑料质化层中黑色轻重塑料质相对来说例太浅,钢化玻璃成正比放置物多,使其导电功能还会低,热增长数值更大,将给电镀锌镍和时候的封接引发一些比较困难,应响黑色轻重塑料质化层与镍层的根据及黑色轻重塑料质化瓷质的封接功能。   本钻研对钼粉末积分换查询数为37% ,47%,60%的配量实行了试验台,并实行了扫苗电镜分享。从微观粒子晶相的结构和特点统计指标的测试软件效果分享,并切合重金属质材料材质化层烧成先后体积尺寸的变化规律现状,钼粉末积分换查询数比较的重金属质材料材质膏配量,其在一些重金属质材料材质化烧成时,在当中钼颗粒剂间缝隙得见了较适合的的注射,生成的重金属质材料材质化层为非均质,优势于产品的特点的延长。

3、钼粉颗粒度

  从烧结理论上讲,粉体颗粒越小,表面能越高,物质活性增加,有利于降低烧成温度。从玻璃渗透理论讲,由于钼颗粒的烧结而形成的毛细管为金属化层与瓷件中的玻璃相互相渗透创造了条件。所以,钼颗粒的大小与陶瓷的Al2O3晶粒度要相匹配。陶瓷中的Al2O3颗粒细,相应要求金属化层中的钼粉也要细;陶瓷中Al2O3颗粒粗,则要求金属化层中的钼粉也要相应粗些(见表1) 。

表1  瓷质图片晶体同钼粉小粒一致性对重金属化瓷质图片的抗压难度难度的不良影响

 陶瓷晶粒同钼粉颗粒匹配性对金属化陶瓷的抗拉强度的影响