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【新能源电动车工艺篇一】高温金属化陶瓷

浏览次数: 日期:2016年3月21日 10:16
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现如今,电子技术已作为科学领域发展最快的门类之一,随着真空电子器件进入超高频、大功率、大电流电力电子器件,到新型高效发电系统,以及环保、汽车领域,以往玻璃与金属封接已不能胜任,必须以高精度高可靠的陶瓷金属化封接技术为基础。

陶瓷金属化实质上就是为了实现陶瓷与金属零件有效的封接,而在陶瓷表面涂覆一层难熔金属膜,并烧结成与陶瓷体牢固结合的难熔金属层。我们都知道,陶瓷与金属是两个不同的载体,是不能直接封接的。生产电真空所采用的陶瓷金属化,是电真空陶瓷和电真空器件的关键技术之一。它要求陶瓷金属化封接组件必须具有高的结合强度,好的气密性以及优良的热循环性能。陶瓷金属封接的稳定性对器件的质量影响极大。陶瓷金属封接的方法很多,如钼铁法、钼锰法、以及活性金属法、氧化物焊料法、蒸发或溅射金属化等方法。其中钼锰法由于其工艺成熟可靠,封接强度高,真空气密性好一直被广泛应用。

用钼锰法进行陶瓷金属化,通常是将充分磨细的钼和锰金属粉末以及活化剂混合,添加一定量的粘结剂,配制成具有一定粘度的金属化膏,涂覆在陶瓷封接表面后进行烧结,为了克服金属化层被氧化,其烧结一般放在采用钼丝为加热体的密闭氢气炉中,采用氢气或氢氮混合还原气氛烧成。此外,经过金属化烧结后,为了使焊料在金属化层上浸润并形成阻档层,还要在已烧结的金属化表面上电镀一层镍,并在干氢气氛中于850度烧结,使之与底层结合更加牢固。

金属化质量的好坏与陶瓷自身的性质、金属化膏剂的配方、金属化烧成温度有关。根据钼锰法金属化和95%氧化铝陶瓷烧结机里,金属化与陶瓷的结合主要是玻璃相迁移,其次钼粉烧结和轻度氧化的物理化学反应机理。在金属化过程中,金属化层的活化剂与陶瓷中的玻璃相互迁移、渗透。一般来说,95%氧化铝陶瓷在1500℃以上会逐渐变软,产生玻璃相,正是在这种状态下,保持适当的温度会使金属粉末与陶瓷玻璃相之间产生渗透,使两者有效地结合在一起。由此可见,适当的烧结温度是必须的,如果温度偏低,陶瓷玻璃相与金属粉末之间的渗透不够,金属化层容易从陶瓷体上脱落,造成封接失败;如果温度过高,玻璃相粘度过小,在陶瓷和金属化层中渗透和扩散过烈,使金属化层变薄,并且扩散到金属化表面的玻璃相破坏了金属化层与镍层的结合,使封接强度下降。

对于同样的陶瓷和同样的金属化配方,金属化烧结温度越高,越有利于钼颗粒的烧结,越有利于金属化膏剂与陶瓷的相互作用以及玻璃相的相互渗透,因而封接强度越高,当烧结温度在1550℃时(也就是我们所说的高温金属化),陶瓷金属化封接达到了很高强度,为后续的真空钎焊奠定了基础。

景德镇市千赢新能源电控有限公司生产的高压直流电动车,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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