氧化铝陶瓷及其金属化技术
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陶瓷金属化是将陶瓷表面涂覆一层金属材料，以增加其导电性和导热
性的技术。陶瓷金属化的方法有多种，包括物理气相沉积、化学气相沉积、热浸镀、电镀等。本文将重点介绍陶瓷金属化的方法、机理及影响因素的
研究进展。
首先，物理气相沉积是一种常用的陶瓷金属化方法。它通过将金属材
料加热至蒸发温度，使其蒸发形成金属蒸气，然后使蒸气与陶瓷表面相遇
并凝结在其上，形成金属涂层。物理气相沉积方法具有沉积速度快、涂层
致密和陶瓷表面质量好等优点。但是，这种方法需要较高的沉积温度，对
陶瓷材料的热稳定性要求较高。
化学气相沉积是另一种常用的陶瓷金属化方法。它通过将金属有机化
合物或金属卤化物在高温下分解，产生金属原子或离子，然后使金属原子
或离子在陶瓷表面上沉积形成金属涂层。化学气相沉积方法具有沉积温度低、沉积速度快和陶瓷材料选择性好等优点。但是，这种方法需要控制好
沉积温度和气氛，以避免产生不良反应或污染。
热浸镀是一种简单且易于控制的陶瓷金属化方法。它通过将金属材料
加热至熔点，然后将陶瓷材料浸入熔融金属中，使金属涂层附着在陶瓷表面。热浸镀方法具有操作简单、涂层结合强度高等优点。但是，这种方法
对金属材料的熔点要求较高，且容易产生热应力和变形。
电镀是一种常用的陶瓷金属化方法。它通过在陶瓷表面涂敷一个导电层，然后将陶瓷材料作为阴极，将金属材料作为阳极，通过电解液中的金
属离子在陶瓷表面沉积形成金属涂层。电镀方法具有沉积均匀、涂层致密、
控制性好等优点。但是，这种方法需要控制好电解液的成分和工艺条件，
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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氧化铝陶瓷金属化技术的研究进展
摘 要 ： 述 了 Ａ ３陶 瓷金 属 化 技 术 的 国 内外 研 究 现 状 与 进 展 ， 要 介 绍 了 目前 主 要 应 用 的 几 种 金 wenku.baidu.com 化 方 法 ， 着 重 分 综 ｌ０ 简 并 析 了真 空 溅 射 镀 膜 金 属 化 技 术 中薄 膜 材 料 、 层 厚 度 以及 工 艺 参 数 对 金 属 化 质 量 的 影 响 。 膜 关键词 ： １ 陶瓷 ； Ａ： Ｏｓ 金属 化 ； 空 溅 射 真 中 图分 类 号 ： Ｂ ５ Ｔ ７６ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２ ８ ３ （０ ７０ －０ ４ － ０ １ ０ － ９ ５ ２ ０ ）５ ０ １ ３
等 。 １ ２ 电镀 Ｎｉ ． 法
１ 陶瓷 金 属 化 方 法
陶瓷 金属 化 的方 法 主要有 化 学镀 Ｎｉ — Ｐ法 、 电镀 Ｎｉ — 金 法 、 温 烧 结 被 Ａｇ Ｎｉ法 、 — Ｐ合 高 （ ） ＭｏＭｎ烧 结
化学镀 Ｎｉ — Ｐ又称 无 电镀 或 自催 化镀 ， 是一 种 它 在 不加 外在 电流 的情 况 下 ， 用 还原 剂在 活 化 零 件 利 表 面上 自催 化还 原 沉 积 得 到 Ｎｉ ， Ｎｉ 沉 积 到 层 当 层 活 化 的零件 表 面后 由于 Ｎｉ 具有 自催 化 能力 ， 以该 所 过 程将 自动 进 行 下 去口 。一 般 化 学镀 Ｎｉ 到 的 为 ］ 得 合 金镀 层 ， 常见 的是 Ｎｉ — 金 。而 目前所 用工 艺是 Ｐ合 １４ ９ ６年 Ｂ ｅ ｎ ｒ和 Ｒ ｄ ｌ 现 的 。其 配方 及 工 艺 ｒｎ ｅ ｉｄｅ发
陶瓷与金属的连接技术
陶瓷与金属的连接技术
1. 引言
陶瓷和金属是两种不同性质的材料，它们在物理、化学和力学特性上存在明显差异。由于这种差异，将陶瓷与金属进行有效连接是一个具有挑战性的任务。然而，随着科技的发展和工程需求的增加，陶瓷与金属之间的连接技术变得越来越重要。本文将介绍几种常见的陶瓷与金属连接技术，并对其优缺点进行探讨。
2. 黏结剂连接
黏结剂连接是一种常见且简单的方法，用于将陶瓷与金属材料连接在一起。该方法通过使用黏合剂或粘合剂来实现连接。黏结剂可以是有机或无机材料，如环氧树脂、聚酰亚胺等。
2.1 优点
•黏结剂连接方法简单易行。
•可以实现大面积接触。
•黏结剂具有一定的柔韧性，可以缓解因材料差异而引起的应力集中问题。
2.2 缺点
•黏结剂连接的强度受到黏结剂本身性能的限制。
•黏结剂可能会受到温度、湿度等环境因素的影响而失效。
•黏结剂连接需要进行精确的表面处理和涂覆工作，增加了制造成本和复杂度。
3. 焊接连接
焊接是一种常用的金属连接技术，它也可以用于将陶瓷与金属材料连接在一起。在焊接过程中，通过加热和冷却来实现材料之间的结合。
3.1 激光焊接
激光焊接是一种高能量密度焊接方法，适用于陶瓷与金属之间的连接。激光束可以在非常短的时间内加热材料，从而实现快速焊接。
3.1.1 优点
•激光焊接可以实现高强度连接。
•焊接区域小，对周围区域影响小。
•可以实现高精度、无损伤的焊接。
3.1.2 缺点
•激光设备昂贵且操作复杂。
•对材料表面质量要求较高。
•需要进行精确的焊接参数控制。
3.2 电子束焊接
电子束焊接是一种利用高速电子束加热材料并实现连接的方法。它可以在真空或低压环境下进行，适用于陶瓷与金属之间的连接。
陶瓷金属化技术
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。
陶瓷金属化
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
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
.
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。
氧化铝陶瓷金属化机理研究
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４ ８
２ １ 金属 化层的烧成 机理 ．
全
２８ 月 二 ０ 年５ 第 期 ０
金 属 化 层 中含 有 金 属 Ｍｏ 金 属 氧 化 物 （ ａ 、 Ｃ Ｏ、
Ｍ Ｏ、 ｎ ２Ａ２３ＢＯ等 ） 非 金属 氧 化物 ｓ ２各 ｇ Ｍ ０ 、 ｌ 、ａ ０ 和 ｉ， ０ 种 物质 在金 属 化 过 程 中发 生 不 同 的 化学 反 应 和 物 质 扩散迁 移 。 在液 相产生 前 ， ｏ Ｍ ０ 与 ｎ０有 如下 的平 Ｍ 和 ｎ２ ２
因为对 金属 化机理 的不 了解 或错误 认 识 ， 导致 了金
一
烧 半釉 丝 网 印 刷
超 细 原 料 粉
的 制 各
金 属 化 粉 料 的
制
丝 网 印刷 料 的配
制
属化 工 艺 的不 成熟 ， 属 化 产 品质 量 的不稳 定 ， 金 与 国外产 品存在 较大差 距 。 本研 究从 多年 的 Ａ２ ３ ｌ 陶瓷表 面金 属化实 践 出 Ｏ 发， 对金属 化配方 、 金属 化过 程 、 金属 化产 品特别 是 不 合格 品进行分 析研究 ， 合粉末 冶 金液 相烧 结 理 结 论 ， 出 了金 属化 过 程 的 液相 反应 烧 成机理 。期 望 提 对 陶瓷表面金属化和特种 陶瓷的制造提供参考。
氧化铝陶瓷金属化工艺的改进
陶瓷金 属 化 ， 在应 用最 为 广 泛 的是 ９ ％氧化 铝 瓷 现 ５
及其 活化 钼锰 法金 属化 。在金 属化 瓷件 的生产 过程
中 ， 常遇 到如 下 问 题 ： 属 化 强 度 偏 低 、 经 金 断裂 模 式 为光 板 、 膏 厚 度 不 稳 定 、 属 化 面 透 光 、 化 等 。 涂 金 氧
（ ． 京 真 空 电子 技 术 研 究 所 ， 京 １北 北 １０ １ ； ． 山 困 力 真 空 电器 有 限公 司 ， 苏 ００６ ２ 昆 江 昆 山 ２５０ ） １ ３ ０
Ｔｈ ｃ ｎ ｌ ｇ ｍ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｈｅ Ａｌ ｍ ｉ ｒ ｍ ｉ ｓＭ ｅａ ｌｚ ｔｏ ｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ｆｔ ｕ ｎａ Ｃｅ ａ ｃ ｔ ｌｉａ ｉ ｎ
争能 力 ， 因此不 断 提高 金属 化工 艺 水平 ， 证产 品 质 保
量 的稳 定 性 、 一致 性 十分 必要 ， 这对 制造 高 可靠 的 真
空 电子器 件是 至关 重 要 的 。
性 能采 用 中１ ～３ 耐 磨 玛 瑙球 ， 、 、 球 以ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ０ ５ｍｍ 大 中 小 ５ ３ ２的 比例 混合 ， 球 比 １ （ ． ～２ ５ 。 ：： 料 ：１ ５ ． ） （） ３ 选用 适 宜 的分 散 剂 。粉 体 在 粉 碎 过 程 中 由 于表面 能 的增 大 易产 生 团 聚体 从 而影 响 显微 结 构 ，
氧化铝陶瓷及其金属化技术
主讲人：谢文华 日期：2016年5月
a
1
01 氧化铝陶瓷配方组成、结构与性能
主
02 金属化浆料配方组成、结构与性能
讲
内
03 金属化陶瓷-放电管的生产工艺
容
04 产品的性能与质量检测方法
05 对金属化陶瓷产品质量的评价
a
2
一、氧化铝陶瓷组成、结构及性能
不均匀
较均匀
匀
性能
与陶瓷表面匹配性好， 断裂面为陶瓷层；气密 性差、拉力分散。
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、a 拉力较集中
密性非常好，性能集6中
附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
国内外实用化和配方采用的氧化铝陶配方体系有两种:1.美、
苏配方体系；2.德日配方体系；3.韩国配方体系
美国、苏联
日本、德国
韩国
陶瓷
93-95%Al2O3 钙铝硅三元系
92-96%Al2O3 钙镁铝硅四元系
93-95%Al2O3 镁铝硅三元系
晶相 晶粒范围2.5-45um, 晶粒范围5-25um,平 晶粒范围3-15um,平均
陶瓷金属化步骤
陶瓷金属化步骤
陶瓷金属化是将金属涂层附着在陶瓷表面的一种处理方法，其目的是增加陶瓷的硬度、抗磨损性、耐腐蚀性等性能。陶瓷金属化步骤一般包括以下几个方面：
1. 表面处理：将陶瓷表面清洗干净，去除油污、灰尘等杂质，以保证金属涂层与陶瓷表面的牢固粘合。
2. 底漆涂层：采用特殊的底漆涂层，使金属涂层能够更好地附着在陶瓷表面上。
3. 金属涂层：将金属涂层喷涂在陶瓷表面上，金属涂层一般采用钛、铬、钨等金属。
4. 固化处理：将涂层的陶瓷件放入炉中进行高温固化处理，使金属涂层与陶瓷表面形成牢固的化学键合。
5. 后处理：对固化后的陶瓷金属化产品进行打磨、抛光等后处理，以提高其光洁度和表面光滑度。
以上是陶瓷金属化的主要步骤，实际操作中还需要根据不同的陶瓷材料和金属涂层选用不同的处理方法和设备。
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氧化铝陶瓷金属化及镍化技术研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｏ ｔ ｅ ｍａ ｓ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ，ａ ｆ ｅ ｔ ｅｍ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ｌ ｄ ｎ ｅ ａ — ｓｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ｔ ｈ ｓ ｒ ｄ ｃ ｉ ｐ ｌ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｅ ｆ ｃ ｉ ｔ ｌ ｚｎ ｔ ｏ ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｍ ｔ ｌ ｖ ｉ
ＬＩ Ｚｈ ｎ ，Ｗ ＡＮＧ ｎ －ｕ ，ＣＨＥＮ ｎ ｈ ｉ Ｕ ｅ ｇ Ｈｏ ｇｊ ｎ Ｘｉ～ ｕ ，ＣＡＩＡｎｆ —ｕ，
ＣＵＩ Ｙｉ ｎｇ，ＺＨＡＮＧ ａ — ｉ ｎ Ｄｉｎ ｘ ａ ｇ，ＧＡＯ ｎｇ ｑ ａ Ｌｏ — ｉｏ
（ ｉｉｇ Ｖａ ｕ ｍ ｅｔｏ ｉｓＲｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉｕｅ，Ｂｅｊ ｎ ０ ０ ６ ｈ ｎ ） Ｂｅｊ ｎ ｃ ｕ Ｅｌｃｒｎ ｃ ｓａ ｃ ｎ ｔｔｔ ｉｉｇ １ ０ １ ，Ｃ ｉａ
速 增加 。大 部分 电真 空器件 的基本 构成 依赖 于 陶瓷 与金属件 的连 接 ， 陶 瓷 与金 属 各 自优 良 的特 性 形 使
如Βιβλιοθήκη Baidu １ 示 。 所
成 良好结 合 ， 而 满足 电真 空器件绝 缘 、 从 支撑 、 电 、 导
摘 要： 以生 产 应 用 为 目的 ， 过 对 工 艺 呜 一 能 相 互 关 联 的 研 究 ， 发 出适 用 于 热 压 铸 陶瓷 和 等 静 压 陶 瓷 的 Ｍ 系 列 金 通 构 性 开 属 化 配 方 和 工 艺 ； 及 具 有 自主 知 识 产 权 的 Ｎ 系 列 环 保 型 烧 结 镍 工 艺 技 术 ， 在 大批 量 生 产 中 成 功应 用 。 以 并 关 键 字 ： 化 铝 陶瓷 ； 属 化 技 术 ； 化 技 术 ；封 接 ； 密 氧 金 镍 气
钼锰法金属化 氧化铝
钼锰法金属化氧化铝
"钼锰法金属化氧化铝" 是一种在氧化铝表面进行金属化的方法，其中涉及使用钼锰作为金属化层。这种技术在某些应用中是有用的，例如在陶瓷材料上实现金属化，以便能够使用它们进行电路印刷或焊接等。
具体来说，该方法涉及以下几个步骤：
1. 准备基材：选择要金属化的氧化铝基材，并进行预处理，例如清洗和干燥。
2. 涂覆溶液：将钼锰溶液涂覆在氧化铝基材的表面上。这可以通过浸渍、喷涂或涂布等方法实现。
3. 热处理：将涂覆了钼锰溶液的基材加热，使金属化层与氧化铝基材结合。这个过程通常需要在高温下进行，以促进金属与基材之间的化学反应和物理吸附。
4. 后处理：对完成金属化的基材进行必要的处理，例如清洗、干燥和进一步的处理。
需要注意的是，该方法的可行性、效果和实施细节可能受到多种因素的影响，包括基材的表面特性、溶液的组成和浓度、热处理的温度和时间等。因此，在实际应用中，可能需要针对特定的应用和要求进行实验和优化。
氧化铝陶瓷及其金属化技术
A
12
工艺说明5：陶瓷金属化
1.涂浆：涂浆的方法分手工涂浆和丝网印刷两种，一般采用 丝网印刷为主（可以控制厚度及其均匀性）。
2.陶瓷金属化厚度及其均匀性对封接强度和气密性有显著影 响，一般金属化厚度要在16-20um，且完整、连续、均匀。 太薄会导致金属层不完整、不连续；太厚会由于膨胀系数 差异导致金属层剥落。
2.关键工序详细工艺说明如下。
A
8
工艺说明1：粉料及造粒
制浆：将氧化铝粉料和烧结助剂加成型添加剂进行研磨混合调 节有一定流动性液体
造粒：分压力式（高压喷嘴雾化）和离心式（高速旋转盘雾化）
压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（60-150目）；颗粒苹果 形，分布范围宽；流动性差70S，适合于压制大型产品。
谢谢大家！
A
18
见京瓷氧化铝材料特性表（可在网上下载）。 一般93-95%氧化铝瓷特×性差异性不大，比 重3.6-3.7g/cm3，膨胀系数6.9-7.1×10-6，介 电常,8.9-9.0、抗折强度大于250MPa、绝 缘强度16×106V/m。但与各生产厂的配方和 工艺有很大关系。
A
15
交流与讨论2
如何控制陶瓷成品的绝缘强度；针孔、裂纹、金属 化质量？
美国、苏联
日本、德国
韩国
金属化组成 MoMn层结构
俄罗斯陶瓷及其金属化技术的研究
都 有 很 大 差 别 。 在 此 ， 俄 罗 斯 速 调 管 输 能 窗 红 瓷 对 和 ＨＣ ＯＫ 联 合 体 研 制 的微 波 管 用 红 瓷 及 其 金 属化 Ｔ
层 ， 化 学 成 分 、 微 结 构 着 手 ， 国 产 陶 瓷 进 行 同 从 显 与 步 试 验 ， 了较 全 面 的 分 析 和 比较 。 作
斯 陶瓷 及其 金属 化技 术 进行 了研究 ， 并对 化 学成 分 和显 微结 构 对性 能 的影 响 作 了初步 的讨 论 。
关 键 词 ： 陶瓷 ； 属 化 ； 学 成 分 ； 微 结 构 金 化 显
中图分 类 号 ：Ｎ５ Ｔ ７６ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ２８３ （０ ２ ０ ．０ ９ｏ １０．９５ ２０ ）３０ ３． ｝
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ａｙ ｉ ｇ ｃ ｒ ｍｉ ｔ ｒ ｌ ｙ ＸＲＦ ＸＲＤ， ｃ ｏ ｏ ｉ ｘ ｍｉ ａｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｓｒ ｃ ： ｎ ｌ ｚｎ ｅ ａ ｃ ｍａｅ ｉ ｓｂ ａ ｓ， ｍｉｒ ｓ ｐｃ ｅ ａ ｎ ｔ ｎ ＥＭ，ｔｅ Ｒ ｓｉ ｎ ｃ ｒｍｉｓ ａ ｄ ｍｅａ ｌ ｉｇ ｔｃ ｎ ｃ ｏ ｈ ｕ ｓａ ｅ ａ ｃ ｔｌ ｚｎ ｈ — ｎ ｉ ｅ ｏｏ ｙ ａ ｅ ｓｕ ｉｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｎ ｌ ｄ ｎ ｒ ｌ ｎ ｒ ｓ ｕ ｓｏ ｂ ｕ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｃ ｌ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ａ ｄ ｍｉｒｓｒ ｅ ｕ ｅ ｏ ｅ ｒｆ ｎ — ｌｇ ｒ ｔｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．ｉ ｃｕ ｉｇ ａ ｐ ｅｉ ａ ｙ ｄ ｃ ｉｎ ａ ｏ ｔｉｆ ｅ ｃ ｆ ｃ ｅｒ ａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｔ ｔ ｒ ｎ ｔ ｉ ｕ ｃ ｍｉ ｉ ｓ ｌ ｉ ｆ ｉ ｕ ｈ
钨金属化氧化铝陶瓷基片脱脂工艺
钨金属化氧化铝陶瓷基片脱脂工艺
摘要：基于对氧化铝陶瓷及其金属化基片成型工艺的分析，进一步对氧化铝
陶瓷基片脱脂工艺进行探讨，并通过实验分析湿氢气气氛对脱脂的影响，对于今
后钨金属化氧化铝陶瓷基片脱脂工艺的选择具有一定的指导意义。
关键词：钨金属化，氧化铝，陶瓷基片，脱脂
在对氧化铝进行金属化以及对陶瓷基片进行制备之时，由于需要将一定量的
有机成分与粘结相添加其中，导致在对材料进行高温烧结以前，应做好对胚体的
脱脂处理。而为了达到对有机成分反应速度太快、胚体内部会有碳残留其中以及
金属化层和陶瓷基片之间连接强度太小等问题的有效规避，脱脂必须将重要作用
发挥出来，以高温共烧之前关键的步骤而存在，能够将气孔、开裂以及变形等缺
陷的发生率控制于尽可能低的水平。
1氧化铝陶瓷及其金属化基片的成型工艺
相较于由传统树脂材料制备而成的印刷线路板来说，陶瓷基板有优异的耐热性、气密性及可靠性表现，且热膨胀系数比较低，热导率高，有比较稳定的性能。也正是基于这些优势的支持，陶瓷在国内外的应用都非常多，目前在半导体集成
电路、大规模集成电路封装材料和混合集成电路基板材料中均有广泛的应用。陶
瓷基片涉及到的种类非常多，对氧化铝、氮化铝以及氧化铍陶瓷等均有涉及，基
板不同，它们的优缺点亦存在差异，表1所示为几种常用厚膜基板材料的性能比较。
表1 几种常用的厚膜基板材料性能比较
根据表1可以知道，氮化铝基板有比较低的介电损耗与热膨胀系数，且热导系数比较高，不过，其存在生产工艺复杂度及成本高的不足；氧化铍基板的介电常数与介电损耗水平都比较低，且导热系数比较高，不过其不足也比较明显，即加工温度高，对于能量的消耗比较大，不仅具有毒性，还会造成对环境的污染。因此综合各方面因素及性能要求，氧化铝陶瓷在高频条件下有良好的电气性能表现出来，且其介质损耗与热膨胀系数都不大，强度高，在制造成本及来源上亦具有优势，因而成为厚膜电路中应用范围最广的一类基板材料，目前，也已经发展为电子真空器件中一类主要的绝缘材料。
氧化铝陶瓷的发展与应用
氧化铝陶瓷的发展与应用(总
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氧化铝陶瓷的发展与应用
前言
氧化铝陶瓷具有机械强度高,绝缘电阻大,硬度高,耐磨、耐腐蚀及耐高温等一系列优良性能,其广泛应用于陶瓷、纺织、石油、化工、建筑及电子等各个行业,是目前氧化物陶瓷中用途最广、产销量最大的陶瓷新材料。
通常氧化铝陶瓷分为2 大类,一类是高铝瓷,另一类是刚玉瓷。高铝瓷是以Al2O3 和SiO2 为主要成分的陶瓷,其中Al2O3 的含量在45 %以上,随着Al2O3 含量的增多,高铝瓷的各项性能指标都有所提高。由于瓷坯中主晶相的不同,又分为刚玉瓷、刚玉—莫来石瓷、莫来石瓷等。根据Al2O3 含量的不同,习惯上又称为75瓷、80 瓷、85 瓷、90 瓷、92 瓷、95 瓷、99 瓷等。高铝瓷的用途极为广泛,除了用作电真空器件和装置瓷外,还大量用来制造厚膜、薄膜电路基板,火花塞瓷体,纺织瓷件,晶须及纤维,磨料、磨具及陶瓷刀,高温结构材料等。目前市场上生产、销售和应用最为广泛的氧化铝陶瓷是Al2O3 含量在90 %以上的刚玉瓷。
1 原料
作为陶瓷原料主要成分之一的氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中平均含量为15. 34 % ,是自然界中仅次于SiO2 存量的氧化物。一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有2 大类,一类是工业氧化铝,另一类是电熔刚玉。
1. 1 工业氧化铝
工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土矿(主要矿物组成为铝的氢氧化物, 如一水硬铝石(xAl2O3·H2O> 、一水软铝石、三水铝石等氧化铝的水化物组成> 和高岭土为原料,通过化学法(主要是碱法,多采用拜尔法———碱石灰法> 处理,除去硅、铁、钛等杂质制备出氢氧化铝,再经煅烧而制得,其矿物成分绝大部分是γ- Al2O3 。
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成本
压机模具投资大， 设备投资大，效率
但效率高，可一次 低，不适合规模化
性烧结
生产
设备、模具投资少， 但效率低，需要两 次烧结
备注
适合于生产放电管 适合于生产真空开 关管
.
传统放电管生产工 艺
要在白瓷烧结炉前段增设一排胶区或升温时在200-600
度烧延工结长：艺2-氧3说小化时铝明即陶3可瓷：。烧结排，蜡由于及烧白结温瓷度烧高1结600度以
日本、德国
韩国
陶瓷
93-95%Al2O3 钙铝硅三元系
92-96%Al2O3 钙镁铝硅四元系
93-95%Al2O3 镁铝硅三元系
晶相 晶粒范围2.5-45um, 晶粒范围5-25um,平 晶粒范围3-15um,平均
平均晶粒15um,气 均晶粒 12um,气孔率 晶粒8um,气孔率低
孔率高
低
性能
与Mo\Mn金属浆料匹 适合于金属化，与金属 配性好，与金属结合好，结合好，瓷体密度、强 但瓷体密度、强度低， 度高，气密性好、但对 气密性差、性能分散 MoMn浆要求较高
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、. 拉力较集中
密性非常好，性能集中
附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小1-2um，球形 为主。
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粉料+烧结助剂→研磨→造粒→干压→烧结→端面研磨 或热压铸工艺生产
精度要求较高，密 度要求较高的产品； 对产品精度、密度
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
产品质量、 尺寸精度高、一致 密度高，产品质量 尺寸精度差、较分
性能
性好、良率高。产 决定于后加工水平 散、密度低，有微
成型分干品各压密方、度面高性等、能静强较压度佳、等热压铸三种成型方法，气对孔比。见合下格表率较低
均混：为确保压制密度及收缩的一致性，造粒料需要分级和均混， 均混过程中加入一定量的脱膜剂，防止粘膜。 註：生产放电管应采用离心式造粒粉料，粒子小而均匀，流动性好， 避免压制壁薄产品时缩腰。
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工艺说明2：成型
对比项目 干压成型
等静压成型
热压铸成型
其他
适应性
适应形状相对简单，适应尺寸较大、密 适应形状相对复杂，
MoMn层结构 晶粒范围0.5-10um,平 晶粒范围0.5-5um,平 晶粒范围0.3-3um,平均
均晶粒3-5um,玻璃相、 均晶粒2-3um,玻璃相、 粒1-1.5um,玻璃相、气
气孔率占25%左右； 气孔率占20%左右
率占25%左右;MoMn层
MoMn层厚度20-
MoMn层厚度15-
厚度15-20um；完整、
相对难于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强度 高，气密性非常好，性能 集中
强度
备注
国内封40外接0M实平P均用a强,化但度和较高配分，散方大采于用的封40氧接0M平化P均铝a强,陶且度较配高均方，匀体大系于有两封30种接0:M平1.P均美a强,、但度苏拉中力，集大中于
配方我体国系放电；管2.通德用日配配方方体体系我；国3真.韩空国管、配磁方控体管系通
→清洗→白瓷检验→印刷MoMn浆料→干燥→保护气氛 烧结→活化→镀Ni→成品检验→包装
备注： 1.粉料应选用低钠0.05%以下，原晶2-3um，转化率大于
96%的氧化铝粉。Mo粉粒度应选用2-3um较均匀球形 粉（国内Mo粉达不到此要求）。 2.关键工序详细工艺说明如下。
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工艺说明1：粉料及造粒
制浆：将氧化铝粉料和烧结助剂加成型添加剂进行研磨混合调节 有一定流动性液体 造粒：分压力式（高压喷嘴雾化）和离心式（高速旋转盘雾化） 压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（60-150目）；颗粒苹果形， 分布范围宽；流动性差70S，适合于压制大型产品。 压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（50-150目）；颗粒苹果形， 分布范围较宽；流动性差70-75S，适合于压制大型产品。 离心式造粒料特点：颗粒细80-180um（80-200目）；颗粒球形， 分布范围窄；流动性好60-65S，适合于压制小型产品。
所以，陶瓷烧结后的断面检查是非常必要的。 为确保烧结产品不开裂、不起泡，应在200-600度区 间设置排胶区（电炉要装置循环热风）。
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工艺说明4：研磨与清洗
研磨的目的主要是使瓷体端面变得平整， 便于后道印刷，另外，使其表面均匀粗化 使其更好地与金属相结合。
研磨要采用两级研磨，先采用400目的金 刚砂粗磨，再用1200目的细金刚砂细磨。 不可以用200目以下的粗砂，防止损坏瓷 体表面（产生微裂纹或凹坑）。
上，中性或氧化气氛烧结，因此一般采用电推板窑和 气烧梭式窑以及气烧隧道窑。由于梭式窑截面较大， 且为间歇式窑炉，烧结温差比较大。对于生产规模较 大的厂家建议使用电推板窑，以确保产品的一致性。 金属化陶瓷烧结比实际烧结温度高出30-50度，使刚 玉晶粒长大至10-20um，学术上叫“过烧”，再经表面处 理均匀粗化后以与金属颗粒相匹配。
题目：氧化铝陶瓷及其金属化技术 （MoMn法）
主讲人：谢文华 日期：2016年5月
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01 氧化铝陶瓷配方组成、结构与性能
主
02 金属化浆料配方组成、结构与性能
讲
内
03 金属化陶瓷-放电管的生产工艺
容
04 产品的性能与质量检测方法
05 对金属化陶瓷产品质量的评价
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一、氧化铝陶瓷组成、结构及性能
美国、苏联
金属化浆料4均5u为mM;完o整M、n A连lS续i体、系不，但30为um了；与完陶整瓷、相连匹续配，，其续、组均成匀与
金属粉体选均择匀与陶瓷组成、结构相较一均致匀。
Ni层
3-10um，完整、连续、 3-5um，完整、连续、 2-3um，完整、连续、均
不均匀
较均匀
匀
性能
与陶瓷表面匹配性好， 断裂面为陶瓷层；气密 性差、拉力分散。
系
用配方体系
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附件1：(放电管)95%陶瓷金属化结合层剖面图
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附件2：氧化铝粉体及93%瓷体SEM
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二、金属化浆料配方组成、结构与性能
美国、苏联
日本、德国
韩国
金属化组成
MoMn AlSi体系 Mo占50-65%
ห้องสมุดไป่ตู้
MoMn AlSi体系 Mo占70-80%
MoMn AlSi体系 Mo占60-70%