(gốm kim loạiSản xuất bởiWintrusetk)
Kim loại hóa gốmlà kỹ thuật phủ một lớp kim loại có độ bám dính cao lên bề mặt gốm. Đây là một bước quan trọng vì gốm sứ vốn không thể hàn được. Lớp kim loại hóa làm cho chúng có thể hàn được, cung cấp nền tảng cần thiết để hình thành các kết nối gốm-kim loại chắc chắn.
Dưới đây là tổng quan về bốn phương pháp chính được sử dụng trong ngành ngày nay.
1. Molypden-mangan (Mo-Mn)Phương pháp: Tiêu chuẩn công nghiệp
cácMo-MnQuá trình này là công nghệ kim loại hóa gốm được sử dụng thường xuyên và được thiết lập tốt nhất. Kể từ giữa thế kỷ 20, đây là phương pháp tiêu chuẩn để sản xuất các con dấu có độ tin cậy cao trong các ứng dụng điện tử chân không và hàng không vũ trụ.
Nguyên tắc quy trình:chuẩn bị hỗn hợp bùn gồm bột molypden chịu lửa, bột mangan và chất hoạt hóa (ví dụ Al2O3, SiO2 và CaO) trong chất kết dính hữu cơ. Bùn này được phủ lên bề mặt gốm và thiêu kết ở nhiệt độ cao (1300-1600°C) trong môi trường hydro ẩm (điểm sương = +30°C).
Ưu điểm: Nó có độ bền bịt kín cao (đạt tới 60,2±7,7 MPa với phương pháp được kích hoạt) và độ kín chân không tuyệt vời (với tốc độ rò rỉ thấp tới 2,3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). Quá trình này cho phép thực hiện nhiều chu kỳ làm lại và hưởng lợi từ khoảng thời gian xử lý rộng rãi, dễ tha thứ.
Hạn chế:Nhiệt độ thiêu kết cao có thể làm thay đổi đặc tính gốm. Quá trình này đòi hỏi thiết bị lò hydro khổng lồ, dẫn đến thời gian chu kỳ dài. Hơn nữa, nó không tương thích với gốm không oxit như AlN khi không có quá trình tiền oxy hóa.
2. Phương pháp đồng kích hoạt: Bật nối dây nhiều lớp
Phương pháp đồng nung kết hợp quá trình kim loại hóa trực tiếp vào quá trình thiêu kết gốm. Tiền đề chính là "nung gốm xanh", bao gồm việc in lụa một lớp kim loại chịu lửa (chẳng hạn như vonfram, molypden hoặc molypden-mangan) lên các tấm gốm không nung (xanh). Những tấm này sau đó được liên kết và hợp nhất với nhau để hoàn thành cả quá trình cô đặc gốm và kim loại hóa bên trong chỉ trong một bước.
3. Đồng liên kết trực tiếp (DBC)được tối ưu hóa để tản điện
Đồng liên kết trực tiếp (DBC)được phát triển vào những năm 1970 và ban đầu được GE thương mại hóa tại Hoa Kỳ. Giờ đây nó đã trở thành công nghệ tiêu chuẩn cho các mô-đun IGBT công suất cao và đế tản nhiệt LED. Quá trình này bao gồm việc liên kết trực tiếp lá đồng với chất nền gốm, tạo ra cấu trúc có tính dẫn nhiệt và cách điện cao.
4. Hàn kim loại hoạt động (AMB): Cuộc cách mạng hàn kín một bước
Hàn kim loại chủ động (AMB) là một cải tiến quan trọng kết hợp quá trình kim loại hóa và hàn đồng thành một quy trình đơn giản, duy nhất. Điều này được thực hiện bằng cách đưa trực tiếp các nguyên tố hoạt tính như Ti, Zr, Nb hoặc V vào kim loại hàn phụ. Ở nhiệt độ cao, các nguyên tố này phản ứng hóa học với gốm để tạo ra lớp phản ứng có cấu trúc liên kết kim loại. Ví dụ bao gồm TiO, TiN và Cu3Ti3O. Lớp này cho phép kim loại hàn hàn làm ẩm trực tiếp bề mặt gốm.
Đặc điểm quá trình:
Quy trình làm việc được đơn giản hóa: Loại bỏ nhu cầu thực hiện bước tiền kim loại hóa riêng biệt.
Nhiệt độ xử lý thấp hơn: Quá trình hàn diễn ra ở nhiệt độ tương đối thấp (800–950°C).
Khí quyển được kiểm soát: Thực hiện trong môi trường chân không hoặc khí trơ có độ tinh khiết cao để ngăn chặn quá trình oxy hóa các thành phần hoạt động.
Tính linh hoạt của vật liệu: Thích hợp cho các loại gốm như Al2O3, AlN và Si3N4.
