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【新能源繼電器工藝篇一】高溫金屬化陶瓷

浏覽次數: 日期:2016年3月21日 10:16
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現如今,電子技術已作爲科學領域發展最快的門類之一,隨著真空電子器件進入超高頻、大功率、大電流電力電子器件,到新型高效發電系統,以及環保、汽車領域,以往玻璃與金屬封接已不能勝任,必須以高精度高可靠的陶瓷金屬化封接技術爲基礎。

陶瓷金屬化實質上就是爲了實現陶瓷與金屬零件有效的封接,而在陶瓷表面塗覆一層難熔金屬膜,並燒結成與陶瓷體牢固結合的難熔金屬層。我們都知道,陶瓷與金屬是兩個不同的載體,是不能直接封接的。生産電真空所采用的陶瓷金屬化,是電真空陶瓷和電真空器件的關鍵技術之一。它要求陶瓷金屬化封接組件必須具有高的結合強度,好的氣密性以及優良的熱循環性能。陶瓷金屬封接的穩定性對器件的質量影響極大。陶瓷金屬封接的方法很多,如钼鐵法、钼錳法、以及活性金屬法、氧化物焊料法、蒸發或濺射金屬化等方法。其中钼錳法由于其工藝成熟可靠,封接強度高,真空氣密性好一直被廣泛應用。

用钼錳法進行陶瓷金屬化,通常是將充分磨細的钼和錳金屬粉末以及活化劑混合,添加一定量的粘結劑,配制成具有一定粘度的金屬化膏,塗覆在陶瓷封接表面後進行燒結,爲了克服金屬化層被氧化,其燒結一般放在采用钼絲爲加熱體的密閉氫氣爐中,采用氫氣或氫氮混合還原氣氛燒成。此外,經過金屬化燒結後,爲了使焊料在金屬化層上浸潤並形成阻檔層,還要在已燒結的金屬化表面上電鍍一層鎳,並在幹氫氣氛中于850度燒結,使之與底層結合更加牢固。

金屬化質量的好壞與陶瓷自身的性質、金屬化膏劑的配方、金屬化燒成溫度有關。根據钼錳法金屬化和95%氧化鋁陶瓷燒結機裏,金屬化與陶瓷的結合主要是玻璃相遷移,其次钼粉燒結和輕度氧化的物理化學反應機理。在金屬化過程中,金屬化層的活化劑與陶瓷中的玻璃相互遷移、滲透。一般來說,95%氧化鋁陶瓷在1500℃以上會逐漸變軟,産生玻璃相,正是在這種狀態下,保持適當的溫度會使金屬粉末與陶瓷玻璃相之間産生滲透,使兩者有效地結合在一起。由此可見,適當的燒結溫度是必須的,如果溫度偏低,陶瓷玻璃相與金屬粉末之間的滲透不夠,金屬化層容易從陶瓷體上脫落,造成封接失敗;如果溫度過高,玻璃相粘度過小,在陶瓷和金屬化層中滲透和擴散過烈,使金屬化層變薄,並且擴散到金屬化表面的玻璃相破壞了金屬化層與鎳層的結合,使封接強度下降。

對于同樣的陶瓷和同樣的金屬化配方,金屬化燒結溫度越高,越有利于钼顆粒的燒結,越有利于金屬化膏劑與陶瓷的相互作用以及玻璃相的相互滲透,因而封接強度越高,當燒結溫度在1550℃時(也就是我們所說的高溫金屬化),陶瓷金屬化封接達到了很高強度,爲後續的真空釺焊奠定了基礎。

景德镇市三友新能源电控有限公司生产的高壓直流繼電器,正是以高温金属化陶瓷的优良性能与静点、可伐气密焊接,构成了高强度、高致密性的真空灭弧罩部件。(/孟金玲)

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