專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層及復(fù)合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高純氧化鋁(剛玉)陶瓷的表面高強(qiáng)度氣密性金屬化層及復(fù)合工藝。
背景技術(shù)：
含量99%以上的高純氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、電絕緣性好、高頻損耗小、導(dǎo)熱系數(shù)大且真空氣密性好等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、電力、電子等行業(yè)中高真空器件上得到廣泛應(yīng)用。目前針對(duì)含量99%以上的氧化鋁陶瓷的金屬化工藝均存在抗拉強(qiáng)度值較低，平均值一般都在60-100MPa范圍內(nèi)，使用在靜止?fàn)顟B(tài)或真空度要求不高的場(chǎng)合，完全可以滿(mǎn)足使用要求，但使用高純氧化鋁陶瓷的器件一般都具有高真空、高可靠性等特點(diǎn)，很多場(chǎng) 合還受到循環(huán)載荷的影響，金屬化層抗拉強(qiáng)度最小值要求大于llOMPa，所以現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的高純氧化鋁金屬化產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足高精尖設(shè)備的使用要求，大型關(guān)鍵設(shè)備上使用的高純氧化鋁金屬化產(chǎn)品都必須從日本、美國(guó)等國(guó)家進(jìn)口。發(fā)明內(nèi)容使高純氧化鋁可與金屬材料進(jìn)行釬焊。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種主要適用于用不同工藝生產(chǎn)的高純氧化(99%以上)氧化鋁陶瓷的表面金屬化層及復(fù)合工藝；使得99%以上高純氧化鋁陶瓷的金屬化層強(qiáng)度高、氣密性好，完全滿(mǎn)足高真空器件的使用要求；使高純氧化鋁可與金屬材料進(jìn)行釬焊。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，它主要由如下組份和重量百分配比組成45 65%的Mo粉，11 18%的Mn粉，7 15% 的 SiO2 粉，O. 2 2. 5% 的 Ca0，5 15% 的 75%氧化鋁瓷粉，0-5% 的 TiO2, 5-17% 的Al2O3，上述組份配比以構(gòu)成100%為準(zhǔn)。本發(fā)明所述的Mo粉粒度彡2. 5um,粒徑為O. 5 2. Oum的顆粒占Mo粉總重量的80 90Wt%，Mo粉粒度較小有利于Mo粉與玻璃相充分潤(rùn)濕，同時(shí)提高金屬化層的抗拉強(qiáng)度和氣密性。本發(fā)明所述的Mn (錳)粉純度彡99. 5fft%,錳在金屬化過(guò)程中首先氧化形成MnO，是玻璃相的主要改性成份，使玻璃相與Mo顆粒表面有良好的浸潤(rùn)性，同時(shí)促進(jìn)金屬化層與陶瓷基體之間的原子擴(kuò)散；本發(fā)明所述的SiO2粉雜質(zhì)含量彡O. Ifft%, SiO2是形成玻璃相的主要成份；本發(fā)明所述的TiO2粉雜質(zhì)含量彡O. Ifft% ；本發(fā)明所述的75%氧化鋁瓷粉(簡(jiǎn)寫(xiě)為75%瓷粉)成份為(重量百分比)73 79%的 Al2O3,11 17%的 SiO2,1 5%的 BaO,O. 5 4%的 CaO,O. 5 2. 5%的 MgO。一種如上所述高純氧化鋁陶瓷表面金屬化層的復(fù)合工藝是將上述原料按金屬化層的組份配比進(jìn)行稱(chēng)重、混合，置于高能球磨機(jī)中，在有機(jī)介質(zhì)下高能球磨96小時(shí)以上，然后烘干、過(guò)篩制成金屬化粉備用；將上述制備好的金屬化粉，加入適量的有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，用絲網(wǎng)印刷方法覆蓋在清潔好的高純氧化鋁陶瓷的表面上；覆蓋有金屬化粉的高純氧化鋁陶瓷在弱還原性氣氛保護(hù)下燒結(jié)，氫氣露點(diǎn)在20±10°C范圍內(nèi)，燒結(jié)溫度1430 1510°C，燒結(jié)保溫時(shí)間30 70min ；燒結(jié)好的產(chǎn)品經(jīng)鍍鎳并鎳化后即為本發(fā)明所述的高純氧化鋁陶瓷表面金屬化產(chǎn)品O本發(fā)明所述的金屬化層的配方適用于不同工藝方法生產(chǎn)的高純(99% )氧化鋁陶瓷，如熱壓注法、冷等靜壓法、粉漿澆注法等工藝方法制造的高純(99%)氧化鋁陶瓷，對(duì)陶 瓷的適用性強(qiáng)；本發(fā)明所述的金屬化層配方進(jìn)行金屬化層生產(chǎn)，工藝制度控制容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)
定、可靠；采用本發(fā)明所述的金屬化層配方和工藝制造的陶瓷金屬化產(chǎn)品，金屬化層均勻、致密，與陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度高且一致性好，用Φ3可伐合金棒三點(diǎn)式測(cè)抗拉強(qiáng)度，其平均抗拉強(qiáng)度值彡130MPa,漏氣率彡I X KT11Pa. m3/s,金屬化層厚度在18 45um，鎳層厚度在2. 5 lOum，完全滿(mǎn)足電真空行業(yè)對(duì)陶瓷金屬化產(chǎn)品的要求；用本發(fā)明所述的金屬化層配方和工藝制造陶瓷金屬化產(chǎn)品，與高溫金屬化相比金屬化層強(qiáng)度σ b提高60 %，制造成本可降低20 %，成品率可提高10 %，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明使得高純(99% )氧化鋁陶瓷金屬化層強(qiáng)度高、氣密性好，完全滿(mǎn)足高真空器件的使用要求。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹本發(fā)明所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，它主要由如下組份和重量百分配比組成45 65%的Mo粉，11 18%的Mn粉，7 15%的SiO2 粉，O. 2 2. 5% 的 CaO, 5 15% 的 75% 氧化鋁瓷粉，0-5% 的 TiO2, 5-17% 的 Al2O3,上述組份配比以構(gòu)成100%為準(zhǔn)。所述的Mo粉粒度彡2. 5um,粒徑為O. 5 2. Oum的顆粒占Mo粉總重量的80 90fft%,Mo粉粒度較小有利于Mo粉與玻璃相充分潤(rùn)濕，同時(shí)提高金屬化層的抗拉強(qiáng)度和氣密性。本發(fā)明所述的Mn (錳)粉純度彡99. 5fft%,錳在金屬化過(guò)程中首先氧化形成MnO，是玻璃相的主要改性成份，使玻璃相與Mo顆粒表面有良好的浸潤(rùn)性，同時(shí)促進(jìn)金屬化層與陶瓷基體之間的原子擴(kuò)散；本發(fā)明所述的SiO2粉雜質(zhì)含量彡O. Ifft%, SiO2是形成玻璃相的主要成份；所述的TiO2粉雜質(zhì)含量彡O. Ifft % ；本發(fā)明所述的75%氧化鋁瓷粉(簡(jiǎn)寫(xiě)為75%瓷粉)成份為(重量百分比)73 79%的 Al2O3,11 17%的 SiO2,1 5%的 BaO,O. 5 4%的 CaO,O. 5 2. 5%的 MgO。一種如上所述高純氧化鋁陶瓷表面金屬化層的復(fù)合工藝是將上述原料按金屬化層的組份配比進(jìn)行稱(chēng)重、混合，置于高能球磨機(jī)中，在有機(jī)介質(zhì)下高能球磨96小時(shí)以上，然后烘干、過(guò)篩制成金屬化粉備用；將上述制備好的金屬化粉，加入適量的有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢瑁媒z網(wǎng)印刷方法覆蓋在清潔好的高純氧化鋁陶瓷的表面上；覆蓋 有金屬化粉的高純氧化鋁陶瓷在弱還原性氣氛保護(hù)下燒結(jié)，氫氣露點(diǎn)在20±10°C范圍內(nèi)，燒結(jié)溫度1430 1510°C，燒結(jié)保溫時(shí)間30 70min ；燒結(jié)好的產(chǎn)品經(jīng)鍍鎳并鎳化后即為本發(fā)明所述的高純氧化鋁陶瓷表面金屬化產(chǎn)品O本發(fā)明的具體實(shí)施例可以在上述組份配比的范圍進(jìn)行任意組合，并不受以下具體實(shí)施例的限制，通過(guò)具體數(shù)值的替換可以成為任一具體實(shí)施例。實(shí)施例本發(fā)明的工藝流程如下各粉料按重量配比混合球磨一烘干過(guò)篩一加粘結(jié)劑攪拌—絲網(wǎng)印刷在99%氧化鋁陶瓷表面上(濕膜厚度在30-100um左右)一在氣氛保護(hù)下中溫金屬化燒結(jié)一鍍鎳并鎳化一金屬化產(chǎn)品性能測(cè)試。通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下各選用的粉料分別按下表比例稱(chēng)量，置于剛玉瓷球磨罐中，用無(wú)水乙醇或醋酸丁酯等有機(jī)溶劑作介質(zhì)，用瑪瑙球或剛玉瓷球作磨球，球磨96小時(shí)以上，取出后置于搪瓷盤(pán)中烘干，過(guò)280目篩。金屬層組份和重量百分配比包括如下五種，從而至少構(gòu)成五個(gè)實(shí)施例I、45% 的 Mo 粉，18% 的 Mn 粉，10. 8% 的 SiO2 粉，I. 2% 的 CaO，15% 的 75%氧化鋁瓷粉，5%的1102，5%的六1203。2、50% 的 Mo 粉，11 % 的 Mn 粉，13% 的 SiO2 粉，2. 5% 的 CaO，5% 的 75%氧化鋁瓷粉，I. 5% 的 TiO2,17% 的 Al2O3153、55% 的 Mo 粉，14. 3 % 的 Mn 粉，15% 的 SiO2 粉，I. 7 % 的 CaO，6% 的 75%氧化鋁瓷粉，2%的1102，6%的六1203。4、60%的 Mo 粉，13%的 Mn 粉，8%的 SiO2 粉，O. 2%的 Ca0，6. 5%的 75%氧化鋁瓷粉，3. 3% 的 TiO2,9% 的 Al2O3155、65 % 的 Mo 粉，12. 5 % 的 Mn 粉，7. 5 % 的 SiO2 粉，O. 5 % 的 CaO, 8. O % 的 75 %氧化鋁瓷粉，6. 5%的Al2O3。稱(chēng)取50g上述制備好的各粉料，置于攪拌器中，再加入20ml有機(jī)粘結(jié)劑，有機(jī)粘結(jié)劑為4. 5fft% (重量百分比)的乙基纖維素松油醇溶液，攪拌6小時(shí)以上備用；用絲網(wǎng)印刷方法把上述制備好的漿料印刷在清潔好的不同工藝方法生產(chǎn)的99%氧氣鋁陶瓷表面上，用X表示冷等靜壓工藝生產(chǎn)的陶瓷，用y表示熱壓注工藝生產(chǎn)的陶瓷，用Z表示粉衆(zhòng)燒注工藝生產(chǎn)的陶瓷,即得各實(shí)施樣如lx、ly、lz、2x、2y等等。各實(shí)施樣如lx、ly、lz、2x、2y等等放入金屬化爐中燒結(jié),燒結(jié)工藝參數(shù)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，其特征在于它主要由如下組份和重量百分配比組成45 65%的Mo粉，11 18%的Mn粉，7 15%的SiO2粉，O. 2 2. 5%的CaO，5 15% 的 75%氧化鋁瓷粉，0-5% 的 TiO2,10-17% 的 Al2O315
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，其特征在于所述的Mo粉粒度≤2. 5um,粒徑為O. 5 2. Oum的顆粒占Mo粉總重量的80 90Wt% ;所述的Mn粉純度≥ 99. 5Wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，其特征在于所述的SiO2粉雜質(zhì)含量≤O. Ifft% ;所述的TiO2粉雜質(zhì)含量≤O. IWt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，其特征在于所述的75%氧化鋁瓷粉重量百分比成份為73 79%的Al2O3,11 17%的SiO2,1 5%的BaO，O. 5 4%的 CaO,O. 5 2. 5%的 MgO0
5.一種如權(quán)利要求I或2或3或4所述高純氧化鋁陶瓷表面金屬化層的復(fù)合工藝是將上述原料按金屬化層的組份配比進(jìn)行稱(chēng)重、混合，置于高能球磨機(jī)中，在有機(jī)介質(zhì)下高能球磨96小時(shí)以上，然后烘干、過(guò)篩制成金屬化粉備用； 將上述制備好的金屬化粉，加入適量的有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，用絲網(wǎng)印刷方法覆蓋在清潔好的高純氧化鋁陶瓷的表面上； 覆蓋有金屬化粉的高純氧化鋁陶瓷在弱還原性氣氛保護(hù)下燒結(jié)，氫氣露點(diǎn)在20±10°C范圍內(nèi)，燒結(jié)溫度1430 1510°C，燒結(jié)保溫時(shí)間30 70min ； 燒結(jié)好的產(chǎn)品經(jīng)鍍鎳并鎳化后即為本發(fā)明所述的高純氧化鋁陶瓷表面金屬化產(chǎn)品。
全文摘要
一種高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層及復(fù)合工藝，所述的高純氧化鋁陶瓷的表面金屬化層，它主要由如下組份和重量百分配比組成45～65％的Mo粉，11～18％的Mn粉，7～15％的SiO2粉，0.2～2.5％的CaO，5～15％的75％氧化鋁瓷粉，0-5％的TiO2，10-17％的Al2O3；所述的復(fù)合工藝是將上述原料按金屬化層的組份配比進(jìn)行稱(chēng)重、混合，置于高能球磨機(jī)中，在有機(jī)介質(zhì)下高能球磨96小時(shí)以上，然后烘干、過(guò)篩制成金屬化粉備用；將上述制備好的金屬化粉，加入適量的有機(jī)粘結(jié)劑，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?，用絲網(wǎng)印刷方法覆蓋在清潔好的高純氧化鋁陶瓷的表面上；覆蓋有金屬化粉的高純氧化鋁陶瓷在弱還原性氣氛保護(hù)下燒結(jié)，氫氣露點(diǎn)在20±10℃范圍內(nèi)，燒結(jié)溫度1430～1510℃，燒結(jié)保溫時(shí)間30～70min；燒結(jié)好的產(chǎn)品經(jīng)鍍鎳并鎳化后即為本發(fā)明所述的高純氧化鋁陶瓷表面金屬化產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C04B41/88GK102795894SQ201210282340
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者陶應(yīng)啟, 郭寬紅, 陸凌杰 申請(qǐng)人:浙江亞通金屬陶瓷有限公司, 浙江省冶金研究院有限公司