[发明专利]一种氮化铝陶瓷的金属化方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝陶瓷的金属化方法，包括以下步骤：1)、制备活化Mo‑Mn粉末；2)、加入有机载体，将活化Mo‑Mn粉末配成金属化膏剂；3)、在氮化铝陶瓷表面涂覆金属化膏剂；4)、陶瓷氧化与金属化层烧结：在低温下通入干氢或氢氮混合气体，在900℃后通入湿氢或湿氢氮混合气体，并在900～1100℃保温30～90min，露点控制在15±5℃，在氮化铝陶瓷表面出现氧化铝层；然后继续升温，在1400～1500℃保温45～90min，升温阶段通入干氢或氢氮混合气体，控制露点为5±10℃。本发明解决采用现有活化Mo‑Mn法对氮化铝陶瓷进行金属化处理导致氮化铝陶瓷氧化过度、在烧结过程中氮化铝陶瓷易发生水解的问题，且氧化和烧结一步完成，制备的氮化铝陶瓷‑金属封接件封接强度较高，气密性良好。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属化工艺技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷的金属化方法。

背景技术

氮化铝(AlN)陶瓷是一种有着广泛应用前景的新型陶瓷材料，具有高热导率(200～320W/(m·K))，可靠的电绝缘性(10¹³Ω·cm)，低介电常数(8.7)，低介电损耗(1×10^-3)和高的机械性能(350MPa)等一系列优良特点，越来越多地应用在电真空器件领域。为了使氮化铝陶瓷能更广泛地用于电真空器件，往往需要进行氮化铝瓷与金属之间焊接。目前氮化铝陶瓷的金属化与封接方法有很多，包括活性封接法、化学镀法、厚膜法、薄膜法、直接覆铜(DBC)法、共烧法、活化Mo-Mn法等。

活性封接法、化学镀法、厚膜法、直接覆铜法的焊接强度在10～20MPa左右；薄膜法焊接强度相对较高，但是工艺较难以实现；共烧法温度较高。并且化学镀法、厚膜法、直接覆铜法不易实现气密性封接，活性封接法适合平面金属化，这些氮化铝陶瓷金属化方法不利于氮化铝陶瓷在电真空器件中的应用。

采用活化Mo-Mn法对Al₂O₃陶瓷进行金属化的工艺已经相当成熟。目前有不少专家正意图将此工艺应用于氮化铝陶瓷的金属化上，初步结果表明是可行的。但是由于氮化铝陶瓷属共价键结合，化学反应活性低，很难与其它物质发生化学反应而相互结合。因此，采用Mo-Mn法对氮化铝陶瓷进行金属化处理需要先对氮化铝陶瓷表表面进行氧化然后涂覆金属化膏剂，然后再进行烧结。

现有活化Mo-Mn法对氮化铝陶瓷进行金属化处理存在以下缺陷：

1)、氮化铝陶瓷氧化过度、在烧结过程中氮化铝陶瓷易发生水解，氧化不足SiO₂发生热解；

2)、步骤繁琐，氧化和烧结需要分步进行，不仅浪费了资源而且操作麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化铝陶瓷的金属化方法，解决采用现有活化Mo-Mn法对氮化铝陶瓷进行金属化处理导致氮化铝陶瓷氧化过度、在烧结过程中氮化铝陶瓷易发生水解的问题，且氧化和烧结一步完成，制备的氮化铝陶瓷-金属封接件封接强度较高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种氮化铝陶瓷的金属化方法，包括以下步骤：

1)、制备活化Mo-Mn粉末；

2)、加入有机载体，将活化Mo-Mn粉末配成金属化膏剂；

3)、在氮化铝陶瓷表面涂覆金属化膏剂；

4)、陶瓷氧化与金属化层烧结：在低温下通入干氢或氢氮混合气体，在900℃后通入湿氢或湿氢氮混合气体，并在900～1200℃保温30～90min，露点控制在15±5℃，在氮化铝陶瓷表面出现氧化铝层；然后继续升温，在1400～1500℃保温45～90min，升温阶段通入干氢或氢氮混合气体，控制露点为5±10℃。