陶瓷金屬化,即在陶瓷表面牢固粘附一層金屬薄膜,實現陶瓷與金屬焊接的技術。隨著科技發展,尤其是5G時代半導體芯片功率提升,對封裝散熱材料要求更嚴苛,陶瓷金屬化技術愈發重要。陶瓷材料本身具備諸多優勢,如低通訊損耗,因其介電常數使信號損耗小;高熱導率,能讓芯片熱量直接傳導,散熱佳;熱膨脹系數與芯片匹配,可避免溫差劇變時線路脫焊等問題;高結合力,像斯利通陶瓷電路板金屬層與陶瓷基板結合強度可達45MPa;高運行溫度,可承受較大溫度波動,甚至在500-600度高溫下正常運作;高電絕緣性,作為絕緣材料能承受高擊穿電壓。陶瓷金屬化在航空航天領域,為耐高溫部件提供穩定金屬連接。中山真空陶瓷金屬化焊接
陶瓷金屬化工藝為陶瓷與金屬的結合搭建了橋梁,其流程包含多個關鍵階段。首先對陶瓷坯體進行預處理,使用砂紙打磨陶瓷表面,去除加工過程中產生的毛刺、飛邊,然后用去離子水和清洗劑清洗,去除油污與雜質,確保表面清潔。接著制備金屬化漿料,將金屬粉末(如鉬、錳、鎢等)與玻璃粉、有機添加劑按特定比例混合,在球磨機中充分研磨,制成具有合適粘度與流動性的漿料。隨后采用絲網印刷工藝,將金屬化漿料精確印刷到陶瓷表面,嚴格控制印刷厚度與圖形精度,保證金屬化區域符合設計要求,印刷厚度一般在 10 - 20μm 。印刷完成后,將陶瓷放入烘箱中烘干,在 80℃ - 120℃的溫度下,使漿料中的有機溶劑揮發,漿料初步固化在陶瓷表面。烘干后的陶瓷進入高溫燒結爐,在氫氣等還原性氣氛中,加熱至 1450℃ - 1650℃ 。高溫下,漿料中的玻璃粉軟化,促進金屬與陶瓷之間的原子擴散與結合,形成牢固的金屬化層。為增強金屬化層的抗腐蝕能力與可焊性,通常會進行鍍鎳處理,通過電鍍工藝,在金屬化層表面均勻鍍上一層鎳。終末對金屬化后的陶瓷進行統統質量檢測,包括外觀檢查、結合強度測試、導電性測試等,只有符合質量標準的產品才能進入后續應用環節 。中山真空陶瓷金屬化焊接厚膜法通過絲網印刷導電漿料,在陶瓷基體表面形成金屬涂層,生產效率高但線路精度有限。
在機械領域,陶瓷金屬化技術扮演著不可或缺的角色,極大地拓展了陶瓷材料的應用邊界,為機械部件性能的提升帶來了**性變化。首先,在機械連接方面,陶瓷金屬化提供了關鍵解決方案。由于陶瓷材料本身不易與金屬直接連接,通過金屬化工藝,在陶瓷表面形成金屬化層后,就能輕松實現陶瓷與金屬部件的可靠連接,這在制造復雜機械結構時至關重要。例如,在航空發動機的制造中,高溫陶瓷部件與金屬外殼之間的連接,借助陶瓷金屬化技術,能夠承受高溫、高壓以及強大的機械應力,確保發動機穩定運行。其次,陶瓷金屬化***增強了機械性能。陶瓷具有高硬度、**度、耐高溫等優點,但脆性較大,而金屬具有良好的韌性。金屬化后的陶瓷,結合了兩者優勢,機械性能得到極大提升。在機械加工刀具領域,金屬化陶瓷刀具不僅刃口保持了陶瓷的高硬度和耐磨性,刀體還因金屬化帶來的韌性提升,有效減少了崩刃風險,提高了刀具的使用壽命和切削效率。再者,陶瓷金屬化有助于改善機械部件的耐磨性。金屬化后的陶瓷表面更加致密,硬度進一步提高,在摩擦過程中更不易磨損。
真空陶瓷金屬化是一項融合材料科學、物理化學等多學科知識的精密工藝。其在于在高真空環境下,利用特殊的鍍膜技術,將金屬原子沉積到陶瓷表面,實現陶瓷與金屬的緊密結合。首先,陶瓷基片需經過嚴格的清洗與預處理,去除表面雜質、油污,確保微觀層面的潔凈,這如同為后續金屬化過程鋪設平整的 “地基”。接著,采用蒸發鍍膜、濺射鍍膜或化學氣相沉積等方法引入金屬源。以蒸發鍍膜為例,將金屬材料置于高溫蒸發源中,在真空負壓促使下,金屬原子逸出并直線飛向低溫的陶瓷表面,逐層堆積形成金屬薄膜。整個過程需要準確控制真空度、溫度、沉積速率等參數,稍有偏差就可能導致金屬膜層附著力不足、厚度不均等問題,影響產品性能。陶瓷金屬化適用于制作真空器件、傳感器等,滿足精密連接需求。
機械密封件需要陶瓷金屬化加工 機械密封件用于防止流體泄漏,對密封性能和耐磨性要求嚴格。陶瓷具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和低摩擦系數,是理想的密封材料。然而,陶瓷密封件與金屬部件的連接和裝配是關鍵問題。陶瓷金屬化加工在陶瓷密封件表面形成金屬化層,使其能夠與金屬密封座緊密配合,保證密封性能。同時,金屬化層增強了陶瓷密封件的機械強度,使其在高壓、高速旋轉等惡劣工況下仍能保持良好的密封效果,廣泛應用于泵、壓縮機等流體輸送設備中。能解決陶瓷與金屬熱膨脹系數差異導致的連接難題。中山真空陶瓷金屬化焊接
陶瓷金屬化,滿足電力電子領域對材料的特殊性能需求。中山真空陶瓷金屬化焊接
機械刀具需要陶瓷金屬化加工 機械加工中的刀具對硬度、耐磨性和韌性有很高要求。陶瓷刀具硬度高、耐磨性好,但脆性大。通過陶瓷金屬化加工,在陶瓷刀具表面形成金屬化層,可以提高其韌性,增強刀具抵抗沖擊的能力,減少崩刃現象。例如,在高速切削加工中,金屬化陶瓷刀具能夠承受更高的切削速度和切削力,保持良好的切削性能,提高加工效率和加工質量,廣泛應用于汽車零部件制造、航空航天等領域的精密加工。發動機部件需要陶瓷金屬化加工 發動機在工作時要承受高溫、高壓和高速摩擦等惡劣條件。像發動機的活塞、缸套等部件,采用陶瓷金屬化加工可以有效提高其耐磨性和耐高溫性能。陶瓷的高硬度和低摩擦系數能減少部件間的磨損,金屬化層則保證了與發動機其他金屬部件的良好結合和熱穩定性。此外,陶瓷金屬化的渦輪增壓器轉子,能夠在高溫廢氣環境中穩定工作,提高發動機的增壓效率,進而提升發動機的整體性能和燃油經濟性。中山真空陶瓷金屬化焊接