[发明专利]一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂配方

说明书

本发明公开了一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂配方，属于陶瓷金属化技术领域。该陶瓷金属化膏剂按质量百分数包括以下原料：锰粉12.5％‑15.5％，低温熔融氧化物5.4％‑8.2％，硫酸锶0.4％‑0.7％，粘结剂14.0％‑16.8％，余量为钼粉。其中，低温熔融氧化物按质量百分数包括：氧化铝84％‑89％、二氧化硅10.5％‑15％、氧化钙0.3％‑0.6％、蒙脱土0.1％‑0.4％。本发明优化了传统陶瓷金属化钼锰膏剂配方，通过提高锰含量降低低温熔融氧化物含量、再加入硫酸锶微球制得一种新的钼锰膏剂，将其应用于95％氧化铝陶瓷与金属的焊接，焊接性能显著提高，所得金属化涂层厚度为8‑40μm，镍层厚度为1‑5μm，金属化抗拉强度不低于175MPa，应用广泛。

技术领域

本发明属于陶瓷金属化技术领域，具体涉及一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂配方。

背景技术

陶瓷金属化本质是将陶瓷表面覆盖一层金属薄膜使之具有新特殊特性的工艺。陶瓷金属化为陶瓷产品的后期焊接、封装、导电、散热等提供可能，其广泛应用于半导体与集成电路、电光源、激光、原子能、高能物理和航空航天等各尖端技术领域以及化工、纺织、冶金、机械等部门。

虽然陶瓷金属化的用途越来越广，但是陶瓷金属化工艺难度大，且陶瓷基材与金属薄膜的结合需要得到有效保障。现有陶瓷金属化工艺主要有钼锰法、镀金法、镀铜法、LAP法等，考虑到钼等难熔金属粉末和氧化铝陶瓷的热膨胀系数相近，烧结性能类似，目前应用较为广泛的还属钼锰法。钼锰法其关键点在于钼锰膏剂的配制，传统钼锰膏剂主要由金属相(钼粉)、玻璃相(锰粉、二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁等)、有机粘结剂(乙基纤维素、松油醇)组成。例如中国专利申请公布号CN 109627036 A公开了一种适用于99％氧化铝陶瓷的金属化膏剂及其制备方法，此金属化膏剂按重量份包括钼60-80份、锰5-15份、氧化铝10-25份、二氧化硅5-15份，还包括由松油醇与乙基纤维素按重量比1：(20-30)wt混合制成的粘结剂。使用此专利制备的金属化膏剂，通过丝网印刷涂覆在氧化陶瓷上，最终烧结后形成的氧化铝陶瓷的金属化层，其拉拔力大于等于90MPa。此专利存在的问题是：使用此专利制备的金属化膏剂最终烧结制得的金属薄膜与陶瓷基体材料的结合力一般，在较多应用领域存在着明显的局限性。

发明内容

本发明针对现有陶瓷金属化技术中陶瓷基体材料与金属薄膜结合力一般的技术缺陷，提供了一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂配方。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明第一个方面在于提供了一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂，按质量百分数包括以下原料：

锰粉12.5％-15.5％，低温熔融氧化物5.4％-8.2％，硫酸锶0.4％-0.7％，粘结剂14.0％-16.8％，余量为钼粉。

进一步地，所述低温熔融氧化物按质量百分数包括：氧化铝84％-89％、二氧化硅10.5％-15％、氧化钙0.3％-0.6％、蒙脱土0.1％-0.4％。

进一步地，所述锰粉为球状，纯度不低于99.5％，晶粒大小1.5-2μm；所述钼粉为片状，纯度不低于99.5％，晶粒大小4-10μm。

本发明选用的硫酸锶为粒径小于3μm的硫酸锶微球，其具有很好的结合力，与其他低温熔融氧化物球磨的混合粉末制备的钼锰膏剂在陶瓷金属化过程中能够有效增强金属层与陶瓷基体的结合力。

进一步地，所述粘结剂按质量百分数包括：松油醇90％-95％、乙基纤维素5％-10％。

本发明另一个目的，在于提供了一种提高金属化与陶瓷结合力的膏剂的制备方法，包括以下步骤：

1)按配方比称取钼粉、锰粉、低温熔融氧化物、硫酸锶、粘结剂备用；

2)将锰粉、低温熔融氧化物、硫酸锶放入行星球磨机，球料比1：1，球磨3-4h后得到混合粉末；