[发明专利]一种端面金属化陶瓷电真空管及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及端面金属化陶瓷电真空管技术领域，特别是提供了一种端面金属化陶瓷电真空管及其制备方法。

技术背景

陶瓷因具有绝缘性好、强度高、原料来源丰富、成本低廉等优势，是一种普遍应用的电真空管外壳材料。陶瓷电真空管在当前的电力电子工业中应用广泛，如用作高频大功率电子管、电真空开关管、X-光管等，是医疗、无线电通讯、航空航天、军工等诸多领域不可或缺的重要器件。采用陶瓷管作为电真空管用外壳，必须对其端面实施金属化，以便与其他部件封接组成一个密封容器。

目前实现陶瓷电真空管端面金属化的工艺主要有物理方法、化学方法和综合方法。

陶瓷电真空管端面金属化的物理方法主要包括离子涂敷工艺、真空蒸发工艺、磁控溅射工艺等，具有制备效率高，产品镀层涂覆均匀、结合强度较高，镀层杂质少、纯度高等优点。但是，物理方法一般都需要在真空、磁场、高温或电场条件下进行，对实验设备和实验环境要求较为严格，生产成本高，只能应用于实验室研究或少量样品制备，难以用于大规模高效率生产，无法实现产业化。

陶瓷电真空管端面金属化的化学方法主要是化学镀。化学镀是指在不外加电源条件下，在具有催化活性的基体表面，利用溶液中的氧化还原反应将金属离子还原成金属原子的金属沉积过程。采用化学镀技术可实现包括金、银、铜、镍等多种金属的镀覆，在陶瓷电真空管端面金属化实际生产中被广泛应用。采用传统的化学镀方法进行陶瓷真空管端面金属化的主要工艺流程为粗化—敏化—活化—化学镀。传统的化学镀因其适用范围广、生产条件易于实现、便于大批量生产等优点而被广泛的应用，但存在一些缺点：①工艺繁琐，需要复杂的敏化、活化前处理；②活化过程中使用钯等贵金属，成本高；③镀层与基体结合力不牢固，致密性差；④使用氯离子等物质，对人体有害且存在环境污染问题。

陶瓷电真空管端面金属化的综合方法主要是先采用Mo-Mn法金属化，一次金属化层烧结固化后，再在其上利用化学镀或电镀方法覆盖一层Ni层。该方法需要在高温下（一般温度在1300~1500℃，甚至更高）烧结成形，设备要求高、工艺复杂，而且在制备过程中易出现金属化层龟裂、金属化后瓷件表面釉水飞掉、瓷件有花斑、发灰，烧结金属化层起泡、掉粉、起皮，金属化层表面粘钼垫板或刚玉砂等缺陷。

由此可见，现有的陶瓷电真空管端面金属化方法都难以满足低成本、大规模、节能环保、产品质量高、生产条件易于实现等要求，因此开发一种成本低廉、短流程、设备投资少、工艺简便、绿色环保、批量化实现陶瓷电真空管端面金属化的方法，制备具有高真空度等高性能的端面金属化陶瓷电真空管，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明将纳米半导体光催化技术与传统化学镀技术相结合，以表面沉积纳米半导体薄膜的陶瓷电真空管为基体，对除了陶瓷电真空管端面之外的内外表面进行精确密封处理，然后将密封处理后的陶瓷电真空管浸入化学镀液中，将沉积纳米半导体薄膜的陶瓷电真空管端面对着光源，在保证陶瓷电真空管密封层在化学镀液中的稳定性前提下，在光照下，利用光生电子的强还原性或光生空穴的强氧化性参与氧化还原反应，使得化学镀液中的金属离子被氧化还原为金属单质，产生初生金属层，之后以初生金属作为活性中心，在化学镀液中还原剂的作用下，进行化学镀反应，实现金属离子的继续还原沉积，在陶瓷电真空管端面形成所需厚度的金属镀层，开发出一种短流程、绿色、低成本的端面金属化陶瓷电真空管制备方法，获得具有高真空度等高性能的端面金属化陶瓷电真空管，解决目前陶瓷电真空管端面金属化方法存在的所需设备昂贵、环境要求严、不易实现规模化制备、环境污染较大、工艺流程长、生产成本高、产品质量难以满足使用要求等问题。

一种端面金属化陶瓷电真空管，由陶瓷电真空管、陶瓷电真空管端面沉积的纳米半导体薄膜、纳米半导体薄膜表面镀覆的金属构成，其特征在于，所述陶瓷电真空管是氧化铝管，所述纳米半导体薄膜是纳米二氧化钛薄膜、纳米氧化锌薄膜、纳米氧化硅薄膜、经过掺杂改性的纳米半导体薄膜，所述金属是铜、镍、金、银。

一种端面金属化陶瓷电真空管制备方法，其具体工艺如下：

1、对表面沉积纳米半导体薄膜的陶瓷电真空管的端面之外的其他表面进行精确密封处理；

2、将密封处理后的陶瓷电真空管直接浸入化学镀液中，陶瓷电真空管端面对着光源；

3、在波长为200～400 nm的光下照射1～10 min进行氧化还原反应，使得陶瓷电真空管端面产生初生金属层，反应期间维持镀液pH值为7～13；