第六部分陶瓷的加工及改.pptVIP

河南省精品课程——陶瓷工艺原理 河南省精品课程——陶瓷工艺原理 第六章 陶瓷的加工及改性 第五节 陶瓷－金属封接技术 （bonding of ceramics and metals） 作为陶瓷－金属的连接，不管采用哪种类型的封接工艺，都必须满足下列性能要求： （1）电气特性优良，包括耐高电压，抗飞弧，具有足够的绝缘，介电能力等； （2）化学稳定性高，能抗耐适当的酸、碱清洗，不分解，不腐蚀。 （3）热稳定性好，能够承受高温和热冲击作用，具有合适的线膨胀系数； （4）可靠性高，包括足够的气密性，防潮性和抗风化作用等； 6.5.1 玻璃焊料封接（glass welding） ①玻璃焊料封接又称为氧化物焊料法，即利用附着在陶瓷表面的玻璃相（或玻璃釉）作为封接材料。 ②玻璃焊料适合于陶瓷和各种金属合金的封接（包括陶瓷与陶瓷的封接），特别是强度和气密性要求较高的功能陶瓷。 一、玻璃焊料－金属封接条件 （1）两者的膨胀系数接近 （2）玻璃能润湿金属表面 二、封接前金属的处理 （1）金属的清洁处理：①机械净化；②去油 ；③化学清洗 ；④电化学清洗 ；⑤烘干 （2）金属的预氧化：即将金属置于氢气或真空中进行高温加热使金属表面能形成一层氧化物而达到润湿的效果。 三、玻璃焊料－金属封接的工艺参数 （1）温度 （2）时间 （3）气氛 6.5.2 烧结金属粉末法封接（powder metallurgy bonding） 用这种方法将陶瓷和金属件焊接到一起时，其主要工艺分为两个步骤：陶瓷表面金属化和加热焊料使陶瓷与金属焊封。其中，最关键的工艺是陶瓷表面的金属化 工艺流程简述如下 ： （1）浆料制备 ：其中主要成分为金属氧化物或金属粉末，还含有一些无机粘合剂，有机粘合剂。再加上适量的液体，就可置入球磨机中湿磨12~60小时，直到平均粒径到1~3μm为止。 （2）刷浆 ：将上述制得的金属浆料，以一定方式涂刷于需要金属化的陶瓷表面上，这层金属浆料的厚度，以干后达到12~26μm为宜。 （3）烧渗：在高温及还原性气氛的作用下，一部分金属氧化物将被还原成金属，另一部分则可能熔融并添加到陶瓷的玻璃相中，或与陶瓷中之某些晶态物质，通过化学反应而生成一种新的化合物，形成一种粘稠的过渡层，并将陶瓷表面完全润湿。而在冷却过程中这粘稠的过渡层，则凝固为玻璃相，填充于陶瓷表面与金属粉粒之间。 （4）将陶瓷金属化表面与金属进行焊接 6.5.3 活性金属封接法（active metallic bonding） ①在直接焊封之前，陶瓷表面不需要先进行金属化，而采用一种特殊的焊料金属，直接置于需要焊接的金属和陶瓷之间，利用陶瓷－金属母材之间的焊料在高温下熔化，其中的活性组员与陶瓷发生反应，形成稳定的反应梯度层，从而使两种材料结合在一起。这种金属焊料可以直接制成薄层垫片状，或采用胶态悬浊浆涂刷。 ②必须严格控制焊封的温度和时间，以防止焊料对瓷件的过分侵蚀，才能保证必要的焊封质量；活化金属焊接工艺，必须在高度真空下进行，通常真空度必须高于10-4Pa。对于大型工件来说，是非常麻烦且难以实现的。因此，这种工艺至今未得到广泛的应用。 特点： 6.5.4 封接的结构形式（configuration） 应用于电子元件、器件中的陶瓷－金属的封接，虽然种类繁多，形式不一，但就基本结构而言，不外乎对封、压封、穿封三种，如图6.16所示。如果元件本身结构比较简单，则可以使用其中之一种，如小型密封电阻，电容，电路基片等。如元器件本身比较复杂，则可能有其中的2~3种形式组合而成，如穿心式电容器，陶瓷绝缘子，真空电容器等。 一、对封：对封是通过焊封将金属直接平焊于金属化后的陶瓷端面上。如右图（1）、（2）所示 二、压封：即金属件在外，瓷件在内。如右图（3）、（4）所示 三、穿封：当穿过瓷件的金属件的直径较细，可以直接采用如右图（5）所示的实心穿封；金属件较粗应改用如右图（6）所示压穿封 陶瓷－金属封接的主要结构形式 第六节 陶瓷表面改性新技术 一、热喷涂法（thermal spraying）：利用氧乙炔（丙烷）火焰、电弧或等离子等高温热源将欲涂覆的各种涂层材料熔化或软化，并用高速射流使之雾化成微细颗粒液滴或高温颗粒，喷射到经过预处理的基体表面工件表面，从而与基体形成一层牢固的涂层的技术，达到高度耐磨、减摩、耐蚀、耐高温以及修补恢复尺寸等目的 二、冷喷涂法：利用高压气体携带粉末颗粒从轴向进入喷枪产生超音速流，粉末颗粒经喷枪加速后在完全固态下撞击基体，通过产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层 三、溶胶－凝胶法（sol-gel）：用易水解的金属醇盐或无机盐，在某种溶