[发明专利]一种陶瓷/金属钎焊结构及陶瓷金属化方法

说明书

本发明提供一种陶瓷/金属钎焊结构及陶瓷金属化方法，陶瓷/金属钎焊结构包括陶瓷基底，还包括：金属化底层，通过生物相容性金属I沉积在陶瓷基底表面形成；金属化顶层，通过生物相容性金属II沉积在金属化底层表面形成；所述生物相容性金属I的沉积扩散速度大于生物相容性金属II的沉积扩散速度。本发明在陶瓷基底表面通过生物相容性金属I沉积形成金属化底层，生物相容性金属I的沉积扩散速度大，结合力高，能够使金属化底层与陶瓷基底可靠结合；生物相容性金属II的沉积扩散速度小，能够实现钎焊过程中贵金属钎料在金属膜层上的有效铺展润湿，在保证膜层与陶瓷基体紧密结合的同时保障了后续钎焊的可靠性。

技术领域

本发明属于钎焊技术领域，具体涉及一种陶瓷/金属钎焊结构，另外，本发明还涉及一种陶瓷金属化方法。

背景技术

在三类植入式医疗器械中，很多地方都需要将陶瓷/金属钎焊连接，而由于这类部件往往需要植入到人体中，因此在满足钎焊接头的必须性能外，整个陶瓷/金属结构还需具备良好的生物相容性，为此，在植入式医疗器械中常采用具备生物相容性的陶瓷和金属材料(Ti、Pt、Ir等)，钎料也是选用具备生物相容性的贵金属钎料(Au、Co、Ti等)。

但是由于陶瓷表面是离子-共价键的复合价键结构，而具备生物相容性的贵金属钎料往往是金属键的结构，二者的价键结构不同导致了贵金属钎料往往很难在生物相容性陶瓷表面铺展润湿形成连接。目前解决贵金属钎料与陶瓷之间润湿的问题常采用在陶瓷表面进行金属化处理的方法，具体是在陶瓷表面沉积单一的金属镀层。

但是如果金属镀层的成分选择与陶瓷热膨胀系数相近、且结合力较高的生物相容性金属元素(Ti、Zr等)，虽然能够实现膜层和陶瓷间的有效连接，但是由于该类元素的活性很强，会在钎焊过程中迅速扩散从而在界面处形成柯肯达尔空洞而影响其密封性能。而若是选择扩散速度适中的生物相容性金属元素(Pd、Co、Nb等)作为膜层成分，又很难保证膜层与陶瓷之间的结合强度，得到的钎焊接头在强度、密封性上都有局限性，而且为了减小金属膜层中的残余应力，避免钎焊过程中的膜层开裂，往往使用较慢的沉积速度，效率极低。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种陶瓷金属钎焊结构，通过在陶瓷基底表面依次沉积金属化底层和金属化顶层形成复合金属化膜层，避免了现有单一成分金属化膜层不能兼顾膜层与陶瓷基体和贵金属钎料结合力的问题，在保证金属膜层与陶瓷基体紧密结合的同时保障了后续钎焊的可靠性；本发明的另一目的是提供一种陶瓷金属化方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供一种陶瓷/金属钎焊结构，包括陶瓷基底，还包括：金属化底层，通过生物相容性金属I沉积在陶瓷基底表面形成；金属化顶层，通过生物相容性金属II沉积在金属化底层表面形成；所述生物相容性金属I的沉积扩散速度大于生物相容性金属II的沉积扩散速度。

在一个实施例中，所述金属化底层与陶瓷基底之间还存在陶瓷/金属界面结合层，所述金属化顶层与金属化底层之间还存在金属化顶层/镀层界面结合层。

优选地，所述生物相容性金属I选自Ti、Zr、Cr、Ta中的一种或多种。

更优选地，所述金属化底层的厚度为0.4-0.6μm。

优选地，所述生物相容性金属II选自Pd、Co、Nb中的一种或多种。

更优选地，所述金属化顶层的厚度为1.5-2μm。

另一方面，本发明实施例中还提供一种陶瓷金属化方法，在陶瓷基底表面沉积生物相容性金属I形成金属化底层；在金属化底层上沉积生物相容性金属II形成金属化顶层；生物相容性金属I的沉积扩散速度大于生物相容性金属II的沉积扩散速度，以使陶瓷基底与金属化底层牢固结合，金属化顶层与贵金属钎料有效结合。