Procesy metalizacji różnych materiałów ceramicznych
Materiały metalowe mają dobrą plastyczność, ciągliwość, przewodność i przewodność cieplną, podczas gdymateriały ceramicznemają wysoką odporność na temperaturę, odporność na zużycie, odporność na korozję, wysoką twardość i dobrą izolację, a każdy z nich ma swój własny szeroki zakres zastosowań. Metalizacja ceramiczna, wynaleziona przez amerykańskich chemików Charlesa W. Wooda i Alberta D. Wilsona na początku XX wieku, łączy te dwa materiały w celu uzyskania uzupełniających się właściwości. Rozpoczęli badania nad metodami nakładania powłok metalowych na powierzchnie ceramiczne w 1903 roku i uzyskali patent na tę technologię w 1905 roku. Technologia ta była następnie szeroko stosowana w produkcji przemysłowej do wytwarzania wyrobów ceramicznych o metalicznym wyglądzie i właściwościach, takich jak ceramika żaroodporna i elektronika urządzenia.
Metalizacja ceramiczna odnosi się do mocnego przylegania cienkiej warstwy metalowej folii do powierzchni ceramicznej w celu uzyskania połączenia między ceramiką a metalem. Istnieją różne procesy metalizacji ceramiki, w tym metoda molibdenowo-manganowa, metoda powlekania złotem, metoda powlekania miedzią, metoda cynowania, metoda niklowania i metoda LAP (powlekanie wspomagane laserem). Typowa metalizowana ceramika obejmuje ceramikę z tlenku berylu,ceramika z tlenku glinu,ceramika z azotku glinu, Iceramika z azotku krzemu.Ponieważ struktura powierzchni różnych materiałów ceramicznych jest różna, różne procesy metalizacji są odpowiednie do metalizacji różnych materiałów ceramicznych.
1. Ceramika BeO
Najczęściej stosowaną metodą metalizacji ceramiki BeO jest metoda molibdenowo-manganowa. Metoda ta polega na pokryciu powierzchni ceramicznej mieszaniną pasty z czystych proszków metali (Mo, Mn) i tlenku metalu, a następnie podgrzaniu jej do wysokiej temperatury w piecu w celu utworzenia metalicznej warstwy. Dodanie 10% do 25% proszku Mn do Mo ma na celu poprawę wiązania między powłoką metalową a ceramiką.
Główną metodą metalizacji ceramiki Al2O3 jest metalizacjaMetoda Direct Bonded Copper (DBC), co umożliwia bezpośrednie połączenie folii miedzianej z ceramiką Al2O3 bez konieczności stosowania dodatkowych materiałów. Proces polega na pokryciu powierzchni ceramiki Al2O3 obrobioną folią miedzianą, wprowadzeniu gazu obojętnego o określonej zawartości tlenu, a następnie podgrzaniu go. Podczas tego procesu powierzchnia miedzi ulega utlenieniu, a gdy temperatura osiągnie zakres eutektycznej fazy ciekłej, ceramika Al2O3 i miedź wytwarzają eutektyczną fazę ciekłą, która zwilża oba materiały i dopełnia początkowe połączenie. Podczas chłodzenia eutektyczna faza ciekła wytrąca Cu i Cu2O, które istnieją na granicy faz, aby uzyskać szczelne połączenie.
Obecnie głównymi metodami stosowanymi w przypadku ceramiki AlN są DBC i Active Metal Lutowanie (AMB).
Metoda bezpośredniego miedziowania ceramiki AlN jest podobna do tej stosowanej w przypadku ceramiki Al2O3, ale z pewnymi różnicami. Dzieje się tak dlatego, że AlN jest ceramiką nietlenkową, a eutektyczna faza ciekła słabo rozprowadza się na jej powierzchni, co uniemożliwia bezpośrednie wiązanie. Dlatego musi być wstępnie utleniony w temperaturze około 1200℃i warstwę tlenku około 1-2Mm powstanie na powierzchni ceramiki AlN po utlenieniu. Wstępnie utleniona ceramika AlN i miedź są następnie łączone w zakresie temperatur, w którym występuje eutektyczna faza ciekła, aby zakończyć przygotowanie płytki miedzianej pokrytej AlN.
Inną powszechnie stosowaną metodą jest AMB, która łączy folię ceramiczną i miedzianą AlN z aktywnymi metalowymi materiałami wypełniającymi do lutowania twardego, przy czym najczęściej stosowany jest układ Ag-Cu-Ti. Ti w spoiwie lutowniczym jest metalem aktywnym, stanowiącym około 1-5% udziału masowego, podczas gdy Cu stanowi około 28%, a Ag około 67-71%. Problem z łączeniem folii ceramicznej AlN i folii miedzianej poprzez lutowanie aktywnym metalem polega na tym, że w uformowanej strukturze pozostaje wiele naprężeń wewnętrznych, co może prowadzić do problemów z niezawodnością w praktycznych zastosowaniach. Dlatego w procesie projektowania składu materiału dodatkowego do lutowania twardego, oprócz cząstek metali Ag, Cu i Ti, należy dodać pewne wypełniacze, które mogą zmniejszyć niedopasowanie termiczne. Obecnie do powszechnie stosowanych napełniaczy należą głównie SiC, Mo, TiN, Si3N4 i Al2O3.
Ceramika Si3N4 jest zazwyczaj łączona z miedzią za pomocą aktywnego lutowania metalem (AMB). Powód, dla którego bezpośrednie powlekanie miedzią nie może być stosowane do metalizacji powierzchniCeramika Si3N4polega na tym, że warstwa tlenku nie może powstać bezpośrednio na powierzchni ceramiki Si3N4. Podobnie jak AlN, Si3N4 jest również azotkiem, który może reagować chemicznie z niektórymi metalami aktywnymi (Ti, Cr, V) w celu wytworzenia ciągłych azotków w warstwie pośredniej, realizując w ten sposób połączenie między ceramiką Si3N4 a metalowymi materiałami do lutowania twardego. Najczęściej stosowanym lutem metalowym jest system Ag-Cu-Ti, ale linia fazy ciekłej tych lutów ma temperaturę poniżej 1200 K, a ich odporność na utlenianie jest słaba. Temperatura użytkowania po lutowaniu nie powinna przekraczać 755 K.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. to renomowany i rzetelny dostawca specjalizujący się w produkcji i sprzedaży ceramiki technicznej. Zapewniamy produkcję na zamówienie i obróbkę o wysokiej precyzji dla szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów ceramicznych, w tym ceramika z tlenku glinu, ceramika cyrkonowa, azotek krzemu, węglik krzemu, azotek boru, azotek glinu I ceramika szklana nadająca się do obróbki mechanicznej. Obecnie nasze części ceramiczne można znaleźć w wielu branżach, takich jak mechaniczna, chemiczna, medyczna, półprzewodnikowa, samochodowa, elektroniczna, metalurgiczna itp. Naszą misją jest dostarczanie najwyższej jakości części ceramicznych dla użytkowników na całym świecie i to wielka przyjemność widzieć naszą ceramikę części działają wydajnie w określonych zastosowaniach klientów. Możemy współpracować zarówno przy produkcji prototypowej, jak i masowej, zapraszamy do kontaktu z nami, jeśli masz wymagania.
