Avec l'avancement continu des céramiques avancées, en particulier la céramique électronique, le lien entre la céramique et les métaux est devenu un point d'intérêt focal. Cependant, les microstructures distinctes des surfaces en céramique et en métal posent des défis pour la liaison directe. Les soldats traditionnels ne parviennent pas à des surfaces en céramique adéquatement humides, empêchant une adhérence efficace. Pour y remédier, des techniques de métallisation en céramique ont été développées. Ces méthodes impliquent de déposer un film métallique fermement adhérant à la surface de la céramique, permettant une soudage réussie entre la céramique et les métaux.
Principe de la métallisation en céramique
La métallisation en céramique implique une série de réactions chimiques et physiques, y compris l'écoulement plastique des substances et le réarrangement des particules. Pendant le frittage, diverses substances de la couche de métallisation, telles que les oxydes et les oxydes non métalliques, subissent des réactions chimiques et la diffusion. À mesure que la température augmente, ces substances forment des composés intermédiaires, qui atteignent un point de fusion commun pour créer une phase liquide. La phase de verre liquide visqueuse subit un débit plastique et les particules se réorganisent sous une action capillaire. L'énergie de surface entraîne une diffusion atomique ou moléculaire, favorisant la croissance des grains et réduisant la porosité, atteignant finalement la densification de la couche de métallisation.
Classification de processus de céramique métallisée
Cette discussion se concentre sur les techniques de métallisation pour les composants en céramique avancés, à l'exclusion des substrats en céramique.
Méthode argent brûlé (infiltration d'argent)
Cette méthode implique d'infiltrer une couche d'argent métallique sur la surface céramique. L'excellente conductivité et la résistance à l'oxydation de Silver permettent le soudage direct des métaux à la couche d'argent. Cependant, l'argent est sujet à la diffusion dans le milieu à des températures élevées, à l'humidité et aux champs électriques DC, ce qui le rend inadapté aux environnements avec des exigences de performances électriques strictes.
Flux de processus:
Prétraitement: la céramique est nettoyée dans l'eau savonneuse à 70 à 80 ° C, rincées et séchées à 100–110 ° C. Le nettoyage à ultrasons peut également être utilisé.
Préparation de la pâte d'argent: les matières premières contenant de l'argent, le flux et le liant sont mélangés dans un moulin à boule en corundum pendant 70 à 90 heures pour atteindre l'uniformité et la finesse.
Revêtement: la pâte d'argent est appliquée manuellement, mécaniquement, via le revêtement, la pulvérisation ou l'impression d'écran. Des solvants comme la térébenthine peuvent être ajoutés pour ajuster la viscosité.
Séché et frittage: la couche d'argent est séchée à 60 ° C pour éviter la mise à l'échelle, puis fritté dans un four électrique de type boîte ou un four à tunnel.
Méthode de poudre en métal fritté
Cette technique implique une poudre métallique frittante sur la surface en céramique sous une atmosphère réductrice à haute température pour former un film métallique.
Considérations clés:
Le point de fusion du métal à souder devrait dépasser la température de métallisation d'au moins 200 ° C.
Les coefficients de dilatation thermique du métal et de la céramique doivent être étroitement adaptés.
Sélection de poudre métallique:
Les métaux réfractaires (par exemple, W, MO) sont utilisés comme poudre primaire, avec de petites quantités de métaux de pointage inférieur (par exemple, Fe, Mn, Ti).
La formule MO-MN est largement adoptée en raison de sa forte adaptabilité.
Sous-catégories:
Méthode MO-MN à l'activateur: Les activateurs (par exemple, poudre de minerai, poudre de porcelaine) abaissent la température de métallisation et améliorent la résistance de la liaison.
Métallisation à basse température: remplace les oxydes ou sels du molybdène et du manganèse (par exemple, Moo₃, MNO₂) aux poudres métalliques, réduisant les températures de métallisation inférieures à 1200 ° C. Cette méthode est pratique pour le revêtement en profondeur ou de petits trous mais souffre de taux de migration élevés de la couche de métallisation.