專利名稱：：陶瓷二次金屬化的方法
技術領域：
：本發明涉及一種陶瓷二次金屬化的方法，用于對已經完成了一次金屬化的作為微波爐磁控管陰陽極組件的陶瓷基體的至少一端端面覆鎳，使覆鎳后的陶瓷基體更有效地與金屬如可伐合金進行封接，屬于陶瓷金屬化加工
技術領域：
。技術背景由于對用作微波爐磁控管的金屬化陶瓷器件的加工與對諸如放電管、真空開關管、電子器件、探測傳感器等的加工相比，不論是技術質量要求方面還是在成本控制要求方面難度均要大得多，因此，及至目前，我國雖有屈指可數的廠商涉足微波爐磁控管的金屬化陶瓷器件的生產，但未有規模化的突破。鑒此，因我國對微波爐磁控管用金屬化陶瓷器件仍主要依賴于向外國如韓國、日本等進口，從而帶來了許多制約因素，如價格昂貴，產業難于自主。陶瓷二次金屬化的目的是旨在改善焊料在金屬化表面的流散性和防止液態焊料對金屬化層的侵蝕，通常的做法是在完成燒結的金屬化表面鍍鎳層，藉以覆蓋多孔的鉬-錳金屬化層，并形成光滑的可焊表面。良好的二次金屬化質量能為陶瓷與金屬封接組件之間獲得較高的封接強度提供技術保障。傳統的亦為目前我國企業所使用的陶瓷二次金屬化的方法是先在已經完成燒結的金屬表面鍍鎳，獲得鍍鎳層；然后將鍍鎳層后的陶瓷置于氫氣氛中，以950°左右燒結15-25min，即燒結鎳層。通過燒結，可使鎳層與一次金屬化層即鉬-錳層結合牢固。該方法存在有以下不足其一，由于采用電鍍方法鍍鎳，鎳層厚度僅為十分微薄的2-4um，因此在燒氫時極易起皮、起泡、殘次多、合格率低、成本高，而若不進行燒結，直接與金屬如可伐合金封接(釬焊)，則又會造成焊接不良、漏氣、影響微波爐磁控管的產品質量；其二，由于是采用電鍍方式鍍鎳，因此對環境污染嚴重，并且鍍液有損職工健康；之三，2-4um的微薄的鍍鎳層難以保障與可伐合金的封接強度，對此申請人通過對日、韓產品的覆鎳層進行了測定，鎳層厚度通常在6-8nm，而且還表明具有這種厚度的鎳厚不僅在燒氫時不易起泡、不易起皮，此外還能表現出與金屬封接的可靠的封接強度。本申請人經過了歷時三年多的探索、研究，認為，造成鎳層差異及產品合格率低的主要原因在于我國的包括鍍鎳配方在內的電鍍鎳技術與國外如日、韓、美的水平存在一定距離，而國外又恰恰并不公開該種技術，目前比較常見的鍍鎳配方由下表所列。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1所列的兩種配方是我國國內目前常用的二次金屬化電鍍工藝配方。1#配方室溫操作，簡單易行，但是電流密度小，沉積速度慢，效率低；2#配方主鹽濃度高，電流密度大，沉積速度快，效率較高，但是要加溫操作，酸度高，鍍液揮發比較嚴重，容易對職工的健康造成危害。表2所列的兩種配方是目前在國內興起的氨基磺酸鹽鍍鎳工藝配方，具有沉積速度快，效率高，鍍層內應力低、孔隙小的特點，但是鍍液酸度高，鍍液的成分價格較貴，成本較高。上述幾種鍍鎳配方，都是在酸性條件下操作，生產過程中均存在不同程度的鍍液揮發，危害操作職工的身體健康。此外，每次鍍完后的產品還需要大量的去離子水沖洗，排出的污水中含水量有鎳離子、硫酸根離子、氯離子等有害物質，需要建專門的污水處理系統才可以。另外，鎳的價格較高，而電鍍鎳過程中，鎳的利用率不高，大部分的鎳鍍在了鋼珠等陪鍍物上，成本高。而且鍍鎳層太薄，燒氫后易起皮、起泡，產品合格率比較低。通過申請人對上述現狀的客觀說明，應當知道采用電鍍鎳對陶瓷二次金屬化并不是一種優選的技術手段，而之所以使用至今，則純屬是一種在無其它可借鑒的技術教導之前的不得已而為之的被動之舉。鑒此，有必要站在產業自主的角度突破蒂固根深的傳統思維定式的羈絆，下面將要介紹的技術方案便是基于這種背景下產生的。
發明內容本發明的任務是要提供一種燒結時不會起皮、起泡而有助于提高合格率及降低成本藉以滿足產業化批量生產要求的、無損環境的、能確保陶瓷基體與金屬例如可伐合金封接強度理想的陶瓷二次金屬化的方法。本發明的任務是這樣來完成的，一種陶瓷二次金屬化的方法，它包括以下步驟A).調配二次金屬化鎳膏劑，按重量份比稱取鎳粉1份，粘結劑0.25-0.35份，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，將球磨罐置于球磨機上進行球磨，并且控制球磨機的頻率及球磨時間，球磨結束后將瑪瑙球分離，得到用于印刷的鎳膏劑；B).印刷鎳膏劑，采用印刷的方式將鎳膏劑印刷到經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體的鉬-錳層表面，并且控制印刷厚度，得到覆鎳層的陶瓷基體；C).烘干、燒結，先將覆鎳層的陶瓷基體烘干，然后裝入容器送至燒結，得到覆固有鎳層的陶瓷二次金屬化陶瓷器件成品。在本發明的一個具體的實施例中，步驟A)中所述的瑪瑙球與所述的鎳粉的重量比為1:1，所述的瑪瑙球的直徑為3-10mm。在本發明的另一個具體的實施例中，所述的鎳粉為不同顆粒級配的鎳粉，所述的不同顆粒極配的鎳粉包括粗顆粒鎳粉和細顆粒鎳粉。在本發明的還一個具體的實施例中，所述的粗顆粒鎳粉與細顆粒鎳粉的重量份比為0.50-0.卯0.10-0.50。在本發明再一個具體的實施例中，所述的粗顆粒鎳粉的顆粒度D50=3-6um;而所述的細顆粒鎳粉的顆粒度D50=1.0-3um。在本發明的又一個具體實施例中，步驟A)中所述的粘結劑為松油醇與纖維素調制而成的粘結劑，其中，松油醇與纖維素的重量份比為0.1-0.3:0.01，所述的纖維素為乙基纖維素。在本發明的更而一個具體的實施例中，步驟A)中所述的控制球磨機的頻率及球磨時間分別為20-35Hz、15-25h;所述的分離為濾網分離。在本發明的進而一個具體的實施例中，步驟B)中所述的印刷為絲網印刷，而所述的經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體是指已經完成鉬-錳層燒結的陶瓷基體；所述的控制印刷厚度為控制鎳膏劑的厚度15-30mn。在本發明的又更而一個具體的實施例中，步驟C)中所述的烘干為采用紅外線烘干裝置烘干，烘干溫度為80-120'C，時間為15-30miii;所述的紅外線烘干裝置為紅外線烘干爐。在本發明的又進而一個具體的實施例中，步驟C)中所述的裝入容器為裝入鉬舟里，所述的燒結為燒氫爐燒結，在燒結時向燒氫爐送入氮氣和濕氫混合氣體，燒結溫度為950-1050'C、保溫時間為10-30min。本發明與已有技術相比的優點在于由于變傳統的對經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體的鉬-錳層表面電鍍鎳改為印刷鎳膏劑，因此可獲得理想的鎳層厚度，燒結時不會起皮、起泡而有助于保障合格率、控制成本而滿足批量化生產要求；因摒棄了電鍍而采用了印刷，所以，于環境、于職工健康俱為有益；能使二次金屬化后的陶瓷基體發揮出與金屬如可伐合金之間的優異的封接效果、抗拉強度理想。具體實施方式實施例l:A).調配二次金屬化用鎳膏劑，按重量稱取顆粒度D50=3~6um的粗鎳粉0.75份、顆粒度D50=1.0~3um的細鎳粉0.25份，稱取由松油醇0.3份與乙基纖維素0.01份所調制即混勻而成的粘結劑0.25份，然后將上述稱量后的粗、細鎳粉以及粘結劑放入預先裝有瑪瑙球的球磨罐中，其中瑪瑙球與鎳粉(粗、細鎳粉)的重量比為1:1，瑪瑙球的直徑為5-10mm,將球磨罐密封放置到球磨機上進行球磨，控制球磨機的頻率為30HZ、球磨20h后用濾網將瑪瑙球分離，得到用于印刷的鎳膏劑；B).印刷鎳膏劑，采用絲網印刷方法，具體是使用優選但不限于的如由中國電子科技集團公司第45研究所生產、銷售的的型號為WY-155-A型半自動跑臺式絲網印刷機，該絲網印刷機不僅具有對夾具進行調整的功能和對刮刀角度作調整的功能，而且還兼有將印刷網版與夾具之間的距離進行調整的功能，先將由步驟A)所得到的鎳膏劑涂布于印刷的菲林網版上，并且將菲林網版安裝到絲網印刷機的網版架上，再將由前道工藝獲得的即經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體亦即已經完成了鉬-錳層燒結的陶瓷基體放置到優選采用膠木制的定位夾具上所加工出的陶瓷基體座孔內，并且將定位夾具放置到前述的絲網印刷機的臺面上，前述的菲林網版上的圖形應當是與陶瓷基體相對應的，然后將菲林網版與陶瓷基體之間的間距調整為20士2um，最后進行印刷，得到覆鎳層為20土2um的陶瓷基體，本步驟所提及的定位夾具大體上與中國專利號200610041035.5中所涉的夾具相同；C).烘干、燒結，先將由步驟B)所得到的覆鎳膏劑層為20土2um的陶瓷基體送入紅外線烘干爐烘干，烘干溫度為80。C、烘干時間為30min，然后裝入鉬舟內送至燒氫爐燒結，燒結溫度為950'C，保溫時間為30min,在燒結過程中向燒氫爐內送入氮氣和濕氫混合氣體，出爐后得到覆固有鎳層厚度為6-8um的二次金屬化陶瓷器件成品。重復上述步驟可對已經完成了鉬-錳層燒結的一次金屬化后的陶瓷基體的另一端進行二次金屬化。經對本實施例所得到的成品陶瓷器件進行外觀檢驗，鎳層外表面致密、連續、無雜質、無起皮、起泡、無污染，表面顏色一致；并且使用X-Ray測試儀對鎳層進行檢測，測得厚度均在6-8um，外觀合格率100%。又，對本實施例的成品陶瓷器件抽取10只進行與可伐金屬件焊接，焊接后，先、后進行了氣密性測試和破壞性的抗拉強度試驗，試驗數據如下氣密性全部通過；拉力值分別為4.60KN、4.84KN、4.96KN、5.05KN、4.90KN、5.12KN、4.66KN、5.10KN、4.88KN、5.20KN,平均值4.93KN,遠遠高于目前用戶所要求的平均值3.50KN,min-3KN的指標。實施例2:A).調配二次金屬化鎳膏劑，按重量稱取顆粒度D50=3~6um的粗鎳粉0.5份、顆粒度D50=1.03um的細鎳鎳粉0.5份，稱取由0.20份松油醇與0.01份乙基纖維調制而成的粘結劑0.35份，然后將上述稱量后的粗、細鎳粉以及粘結劑放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，其中瑪瑙球與鎳粉(粗、細鎳粉)的重量比為1:1，瑪瑙球的直徑為3-8mm，將球磨罐密封放置到球磨機上進行球磨，控制球磨機頻率為35HZ、球磨16h后用濾網將瑪瑙分離，得到用于印刷的鎳膏劑；B).印刷鎳膏劑，僅將菲林網版與陶瓷基體之間的間距調整為25士2um，其余均同對實施例1的B)步驟的描述；C).烘干、燒結，僅將烘干溫度和時間分別改為10(TC、25min，和將燒結溫度、保溫時間分別改為1050°C、10min，得到覆固有鎳層厚度為7-9um的二次金屬陶瓷器件成品，其余均同對實施例1的C)步驟的描述。外觀檢驗。燒結好的鎳層外表面致密、連續、無雜質、無起泡、無起皮、無污染，表面顏色一致性好；使用X-Ray測試僅對鎳層進行檢測，鎳層厚度為7-9um;鎳層外觀檢査合格率100%。拉力及氣密性檢驗。燒結后的瓷件抽取10只進行與可伐金屬件焊接，焊接后先進行氣密性的測試，然后進行破壞性的抗拉強度試驗，試驗數據如下氣密性全部通過；拉力值依次為4.75KN、4"0KN、4.98KN、5.15KN、5.08KN、5.12KN、4.78KN、5.10KN、4.88KN、5.20KN,平均值4.99KN，遠高于目前客戶所要求的平均值3.5010\，min=3KN。實施例3:A).調配二次金屬化鎳膏劑，按重量份稱取顆粒度D50=3~6um的粗鎳粉0.85份、顆粒度D50=1.0~3um的細鎳粉0.15份，稱取由0.12份松油醇與0.01份乙基纖維素調制成的粘結劑03份，球磨機的頻率為20Hz、球磨時間25h其余均同對實施例1或2中的A)步驟的描述；B).印刷鎳膏劑，僅將菲林網版與陶瓷基體之間的間距調整為18±2um，其余均同對實施例1中的B)步驟的描述；C).烘干、燒結，僅將烘干溫度和烘干時間分別改為115"C、15min，和將燒結溫度、保溫時間分別改為100(TC，20min，得到覆固有鎳層厚度為5-6um的二次金屬化陶瓷器件成品，其余均同對實施例1中的C)步驟中的描述。外觀檢驗。燒結好的鎳層外表面致密、連續、無雜質、無起泡、無起皮、無污染，表面顏色一致性好；使用X-Ray測試僅對鎳層進行檢測，鎳層厚度為5-6um;鎳層外觀檢査合格率100%。拉力及氣密性檢驗。燒結后的瓷件抽取10只進行與可伐金屬件焊接，焊接后先進行氣密性的測試，然后進行破壞性的抗拉強度試驗，試驗數據如下氣密性全部通過；拉力值依次為5.2KN、4.98KN、4.96KN、5.16KN、4.90KN、5.12KN、4.86KN、5.10KN、4.78KN、5.23KN，平均值5.03KN，遠高于目前客戶所要求的平均值3.50KN，min-3KN。實施例4:A).調配二次金屬化鎳膏劑，按重量份稱取顆粒度D50=3~6um的粗鎳粉0.60份、顆粒度D50=1.0~3um的細鎳粉0.40份，稱取由0.17份松油醇與0.01份乙基纖維素調制成的粘結劑0.28份，球磨機的頻率為35HZ、球磨時間20h其余均同對實施例1或2中的A)步驟的描述；B).印刷鎳膏劑，僅將菲林網版與陶瓷基體之間的間距調整為18±2um，其余均同對實施例1中的B)步驟的描述；C).烘干、燒結，僅將烘干溫度和烘干時間分別改為110'C、23min，和將燒結溫度、保溫時間分別改為980'C，25min，得到覆固有鎳層厚度為5-6um的二次金屬化陶瓷器件成品，其余均同對實施例1中的C)步驟中的描述。外觀檢驗。燒結好的鎳層外表面致密、連續、無雜質、無起泡、無起皮、無污染，表面顏色一致性好；使用X-Ray測試僅對鎳層進行檢測，鎳層厚度為5-6um;鎳層外觀檢查合格率100%。拉力及氣密性檢驗。燒結后的瓷件抽取10只進行與可伐金屬件悍接，焊接后先進行氣密性的測試，然后進行破壞性的抗拉強度試驗，試驗數據如下氣密性全部通過；拉力值依次為5.18KN、4.96KN、4.84KN、5.03KN、4.90KN、5.IIKN、4.73KN、5.OIKN、4.69KN、5.23KN,平均值為4.97KN,遠高于目前客戶所要求的平均值3.5010\，min=3KN。權利要求1、一種陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于它包括以下步驟A).調配二次金屬化鎳膏劑，按重量份比稱取鎳粉1份，粘結劑0.25-0.35份，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，將球磨罐置于球磨機上進行球磨，并且控制球磨機的頻率及球磨時間，球磨結束后將瑪瑙球分離，得到用于印刷的鎳膏劑；B).印刷鎳膏劑，采用印刷的方式將鎳膏劑印刷到經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體的鉬-錳層表面，并且控制印刷厚度，得到覆鎳層的陶瓷基體；C).烘干、燒結，先將覆鎳層的陶瓷基體烘干，然后裝入容器送至燒結，得到覆固有鎳層的陶瓷二次金屬化陶瓷器件成品。2、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟A)中所述的瑪瑙球與所述的鎳粉的重量比為1:1,所述的瑪瑙球的直徑為3-10mm。3、根據權利要求1或2所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于所述的鎳粉為不同顆粒級配的鎳粉，所述的不同顆粒極配的鎳粉包括粗顆粒鎳粉和細顆粒鎳粉。4、根據權利要求3所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于所述的粗顆粒鎳粉與細顆粒鎳粉的重量份比為0.50-0.卯0.10-0.50。5、根據權利要求4所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于所述的粗顆粒鎳粉的顆粒度D50=3-6um;而所述的細顆粒鎳粉的顆粒度D50=1.0-3um。6、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟A)中所述的粘結劑為松油醇與纖維素調制而成的粘結劑，其中，松油醇與纖維素的重量份比為0.1-0.3:o.oi，所述的纖維素為乙基纖維素。7、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟A)中所述的控制球磨機的頻率及球磨時間分別為20-35Hz、15-25h;所述的分離為濾網分離。8、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟B)中所述的印刷為絲網印刷，而所述的經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體是指已經完成鉬-錳層燒結的陶瓷基體;所述的控制印刷厚度為控制鎳膏劑的厚度15畫30um。9、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟C)中所述的烘干為采用紅外線烘干裝置烘干，烘干溫度為80-120°C，時間為15-30min;所述的紅外線烘干裝置為紅外線烘干爐。10、根據權利要求1所述的陶瓷二次金屬化的方法，其特征在于步驟C)中所述的裝入容器為裝入鉬舟里，所述的燒結為燒氫爐燒結，在燒結時向燒氫爐送入氮氣和濕氫混合氣體，燒結溫度為950-1050°C、保溫時間為10-30min。全文摘要一種陶瓷二次金屬化的方法，屬于陶瓷金屬化加工
技術領域：
。包括的步驟調配二次金屬化鎳膏劑，按重量份比稱取鎳粉、粘結劑，放入裝有瑪瑙球的球磨罐中，將球磨罐置于球磨機上進行球磨，并控制球磨機的頻率及球磨時間，球磨結束后將瑪瑙球分離，得到鎳膏劑；印刷鎳膏劑，采用印刷的方式將鎳膏劑印刷到經過一次金屬化燒結后的陶瓷基體的鉬-錳層表面，并控制印刷厚度，得到覆鎳層的陶瓷基體；烘干、燒結，先將覆鎳層的陶瓷基體烘干，然后裝入容器送至燒結，得到覆固有鎳層的陶瓷二次金屬化陶瓷器件成品。優點能保障合格率、控制成本而滿足批量化生產要求；于環境、于職工健康俱為有益；能使二次金屬化后的陶瓷基體發揮出優異的封接效果、抗拉強度理想。文檔編號C04B41/88GK101224997SQ20081001894公開日2008年7月23日申請日期2008年1月27日優先權日2008年1月27日發明者姚明亮,翟文斌,高永泉申請人:常熟市銀洋陶瓷器件有限公司