特种陶瓷 课件 4章 陶瓷的金属化与封接（2009.11.13）

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第4章特种陶瓷后续加工4.1后续加工的必要性与特殊性4.2冷加工：主要有机械加工、高压磨料水加工、超声波加工、粘弹性流动加工、超光滑表面抛光技术等。4.3热加工：放电加工、激光加工、复合加工。4.4表面金属化4.5封接 4.4表面金属化4.4.1被银法被银法又称烧渗银法，是指在陶瓷表面烧渗一层金属银，作为电容器、滤波器的电极或集成电路基片的导电网络。由于银的导电能力强、抗氧化性能好，在银面上可直接焊接金属。但对于电性能要求较高的材料，如在高温、高湿和直流电场作用下使用，由于银离子容易向介质中扩散，造成电性能恶化，因而不宜采用被银法。 具体工艺流程如下：瓷件的预处理→银浆（含银原料、熔剂、粘合剂）的配制→涂敷→烧银一、瓷件的预处理瓷件在涂敷银浆之前必需预先进行净化处理。通常用70~80℃的肥皂水浸洗，再用清水冲洗。也可采用合成洗涤剂超声波振动清洗。清洗后在100~110℃烘箱中烘干。 二、银浆的配制1、含银原料含银原料主要有Ag2CO3、Ag2O、Ag。（1）Ag2CO3：可由AgNO3和Na2CO3或（NH4）2CO3溶液进行化学反应而得：2AgNO3+Na2CO3=Ag2CO3↓+2NaNO3Ag2CO3在烧渗中放出大量CO2易使银层起泡或起鳞皮，由于它易分解成氧化银，使银浆的性能不稳定。（2）Ag2O：可由Ag2CO3加热分解而得。Ag2CO3=Ag2O+CO2↑（3）Ag：分子银可直接用三乙醇胺还原碳酸银而得。也可用AgNO3加入氨水后用甲醛或甲酸还原而得。 2、熔剂为了降低烧银温度，并使银与基体牢固结合，需要加入适量的熔剂。这种熔剂在较低的温度下能与基体起反应，形成良好的中间过渡层，使金属银牢固紧密地与基体结合。熔剂一般包括熔块和低熔点化合物。3、粘合剂粘合剂的作用是使银浆具有一定的粘稠性，能很好地粘附在瓷件的表面。但并不参与银的烧渗过程，要求它在低于350℃的温度下烧除干净且不残存灰分。粘合剂常用的有松香、乙基纤维素、硝化纤维等。溶剂主要影响银浆的稀稠及干燥速度，常用的有松节油、松油醇及环己酮等。为了使银浆涂布均匀、致密、光滑，得到光亮的烧渗涂层，还要加入一些油类如蓖麻油、亚麻仁油、花生油等。 三、涂敷涂银的方法很多，有手工、机械、浸涂、喷涂或丝网印刷等。根据银层的厚度要求，可采用二次被银一次烧银、二次被银二次烧银和三次被银三次烧银等方法。四、烧银银的烧渗过程可分为四个阶段：1、室温~350℃主要是烧除银浆中的粘合剂，在烧除粘结剂的过程中因有大量气体产生，注意通风排气，升温速度每小时不超过150~200℃，并且分段进行，以免银层起泡、开裂。2、350~500℃碳酸银与氧化银分解为金属银。此阶段因有气体逸出，升温速度也要适当控制。 3、500℃~最高烧渗温度在500~600℃左右，硼酸铅先熔化成玻璃态，氧化铋等也相继熔化，和还原出来的银粒构成玻璃液，使银粒晶体彼此粘结。又由于玻璃液与瓷件表面的润湿性，能够渗入瓷件的表层，形成中间过渡层（transitionallayer），从而保证了银层与瓷件之间的牢固结合。银的熔点为960℃，一般烧银的温度为825±20℃左右，保温时间15~20分钟。4、冷却阶段冷却速度要快，以获得结晶细密的优质银层。但要根据瓷件的热稳定性来决定，以防瓷件开裂。烧银的整个过程都要求保持氧化气氛，因为碳酸银及氧化银的分解是可逆过程，如不把CO2及时排出，银层会还原不足，增大了银层的电阻和损耗，同时也降低银层与瓷件表面结合强度。 4.4.2烧结金属粉末法烧结金属粉末法，是在高温还原性气氛中，使金属粉末在瓷件表面上烧结成金属薄膜，再进行陶瓷-金属封接的一种方法。上述工艺过程应遵循以下原则：①金属件的熔点应比金属化温度高200℃。②金属件的膨胀系数与陶瓷的膨胀系数尽可能地接近、互相匹配。钼-锰法陶瓷金属封接是应用最广泛的一种方法。 高铝瓷钼锰金属化及金属封接：1.焊接部件2.原材料的处理1）金属化用的原材料的处理与配制2）上镍3）焊接