陶瓷金屬封接

金屬-陶瓷結構的實現首先依賴於金屬材料與陶瓷的氣密連線，稱為封接。金屬陶瓷封接是以金屬釺焊技術為基礎而發展起來的，但與金屬和金屬的釺焊不同的是，焊料不能浸潤陶瓷表面，因而也就不能直接將陶瓷與金屬連線起來。

為了解決焊料與陶瓷的浸潤問題，經過多年的實踐研究，人們總結出了2種方法：陶瓷金屬化法和活性金屬法。前者是在陶瓷表面塗覆上一層與陶瓷結合牢固的金屬層，後者則是在陶瓷表面塗覆上一層化學性質活潑的金屬層，該活潑金屬層能使焊料與陶瓷浸潤。

基本介紹

• 中文名：陶瓷金屬封接
• 外文名：Ceramic metal sealing
• 方法：難熔金屬法與活性金屬法
• 要求：工藝簡單，適於成批生產
• 舉例：鉬錳法陶瓷金屬化
• 學科：陶瓷材料

封接方法

陶瓷與金屬的封接到目前為止比較成熟的有難熔金屬法與活性金屬法兩種。

難熔金屬法：在滑石瓷表面上塗以鉑、鎢或錸的金屬粉末與黏合劑調成的槳或在這些粉末中再加入少量的鐵或錳以改善其結合性能，並在氫和氮的氣氛中燒結後再與金屬焊接。目前比較成熟，常用的就是鋁-錳法。

活性金屬法：用鐵粉或氫化欽粉，有黏合劑調成的漿塗在陶瓷與金屬焊接的部位上，不先單獨燒結就直接加上焊料（純銀、銀銅焊料或鉛、錫、銦等低溫焊料）與金屬部件裝架在一起，然後在真空下，一次燒成。

上述二種方法，各有其優缺點，前者工藝程式多，但容易控制，便於大量生產。後者工藝步驟簡單，但不易控制。

要求

良好的陶瓷與金屬封接，其封接處應滿足如下要求：

1．具有良好的真空氣密性，印使在高溫時也不應喪失；

2．具有一定的機械強度；

3．在長時間高於工作溫度的條件下，其電氣性能與機械性能應保持不變；

4．能承受住急劇的溫度變化；

5．工藝簡單，適於成批生產；

6．封接處尺寸的公差應很小。

鉬錳法陶瓷金屬化

陶瓷金屬化實現金屬一陶瓷封接的方法一般是利用金屬粉末塗在陶瓷表面，然後在還原氣氛(氫氣)中高溫燒結，從而在陶瓷表面形成一層金屬層的過程，所以這種方法又稱為燒結金屬粉末法。根據金屬粉末的配方不同，它又有鉬錳法、鉬鐵法、鎢鐵法等，其中以鉬錳法套用最廣泛，工藝最成熟。

機理

鉬錳法陶瓷金屬化的簡單機理是：以鉬粉、錳粉為主要原料，再添加一定數量的其他金屬粉，以及作為活性劑的金屬氧化物，如氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽、氧化鈣等，在還原性氣氛中高溫燒結。在高溫條件下，氧化錳和配方中的其他氧化物互相溶解和擴散，生成熔點和黏度都比較低的玻璃狀熔融體。

這些熔融體向陶瓷中擴散與滲透，同時對陶瓷中的氧化鋁晶粒產生溶解作用，並與陶瓷中的玻璃相作用生成新的玻璃態熔融體，並又反過來向金屬化層中擴散與滲透，並浸潤略微氧化的鉬海綿表面。冷卻後，陶瓷與金屬化層界面附近的互相滲透的熔融體變成玻璃相，從而在陶瓷與海綿鉬之間形成一層過渡層。由於鉬層不易被焊料所浸潤，因此還需要在金屬化鉬層上鍍上一層鎳，鍍鎳後在於氫氣氛中進行再燒結，使鉬層與鎳層結合牢固，稱為二次金屬化。

特點

鉬錳法在各種陶瓷的金屬化中套用得十分普遍，其主要優點是：

(1)工藝成熟、穩定；

(2)封接強度高，特別適合微波管在苛刻的機械和氣候條件下套用；

(3)可以多次返修而不致破壞金屬化層；

(4)對焊料、金屬化膏劑配方以及燒結氣氛的要求不很嚴格，工藝容易掌握。

鉬錳法的缺點是金屬化溫度高，容易影響陶瓷的質量；而且要求高溫氫爐；工序周期比較長。