陶瓷金屬化工藝實現(xiàn)了陶瓷與金屬的有效結(jié)合,其流程由多個有序步驟組成。首先對陶瓷進(jìn)行預(yù)處理,用打磨設(shè)備將陶瓷表面打磨平整,去除表面的瑕疵,再通過超聲波清洗,用酒精、**等溶劑清洗,徹底耕除表面雜質(zhì)。接著進(jìn)行金屬化漿料的調(diào)配,按照特定配方,將金屬粉末(如銀粉、銅粉)、玻璃料、添加劑等混合,利用球磨機(jī)充分研磨,制成具有良好流動性和穩(wěn)定性的漿料。然后運用絲網(wǎng)印刷或滴涂等方法,將金屬化漿料精確地涂覆在陶瓷表面,嚴(yán)格控制漿料的厚度和均勻性,一般涂層厚度在 15 - 30μm 。涂覆完成后,將陶瓷置于烘箱中進(jìn)行干燥,在 100℃ - 180℃的溫度下,使?jié){料中的溶劑揮發(fā),漿料初步固化在陶瓷表面。干燥后的陶瓷進(jìn)入高溫?zé)Y(jié)階段,放入高溫氫氣爐內(nèi),升溫至 1350℃ - 1550℃ 。在高溫和氫氣的作用下,金屬與陶瓷發(fā)生反應(yīng),形成牢固的金屬化層。為提升金屬化層的性能,通常會進(jìn)行鍍覆處理,如鍍鎳、鍍鉻等,通過電鍍工藝在金屬化層表面鍍上一層其他金屬。統(tǒng)統(tǒng)對金屬化后的陶瓷進(jìn)行周到檢測,通過顯微鏡觀察金屬化層的微觀結(jié)構(gòu),用萬能材料試驗機(jī)測試結(jié)合強(qiáng)度等,確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求 。陶瓷金屬化需嚴(yán)格前處理(如粗化、清洗),確保金屬層與陶瓷表面的附著力和可靠性。廣州真空陶瓷金屬化處理工藝

陶瓷金屬化能賦予陶瓷金屬特性,提升其應(yīng)用范圍,其工藝流程包含多個嚴(yán)謹(jǐn)步驟。第一步是表面預(yù)處理,利用機(jī)械打磨、化學(xué)腐蝕等手段,去除陶瓷表面的瑕疵、氧化層,增加表面粗糙度,提高金屬與陶瓷的附著力。例如用砂紙打磨后,再用酸液適當(dāng)腐蝕。隨后是金屬化漿料制備,依據(jù)不同陶瓷與應(yīng)用場景,精確調(diào)配金屬粉末、玻璃料、添加劑等成分,經(jīng)球磨等工藝制成均勻、具有合適粘度的漿料。接著進(jìn)入涂敷階段,常采用絲網(wǎng)印刷技術(shù),將金屬化漿料精細(xì)印刷到陶瓷表面,控制好漿料厚度,一般在 10 - 30μm ,太厚易產(chǎn)生裂紋,太薄則結(jié)合力不足。涂敷后進(jìn)行烘干,去除漿料中的有機(jī)溶劑,使?jié){料初步固化在陶瓷表面,烘干溫度通常在 100℃ - 200℃ 。緊接著是高溫?zé)Y(jié),將烘干后的陶瓷置于高溫爐內(nèi),在還原性氣氛(如氫氣)中燒結(jié)。高溫下,漿料中的玻璃料軟化,促進(jìn)金屬與陶瓷原子間的擴(kuò)散、結(jié)合,形成牢固的金屬化層,燒結(jié)溫度可達(dá) 1500℃左右。燒結(jié)后,為提升金屬化層性能,會進(jìn)行鍍鎳或其他金屬處理,通過電鍍等方式鍍上一層金屬,增強(qiáng)其耐蝕性、可焊性。精密進(jìn)行質(zhì)量檢測,涵蓋外觀檢查、結(jié)合強(qiáng)度測試、導(dǎo)電性檢測等,確保產(chǎn)品符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。廣州真空陶瓷金屬化處理工藝陶瓷金屬化技術(shù)難點在于調(diào)控界面反應(yīng),保障結(jié)合強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

陶瓷金屬化產(chǎn)品的市場情況 陶瓷金屬化產(chǎn)品市場正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。由于其兼具陶瓷和金屬的優(yōu)良特性,在多個高技術(shù)領(lǐng)域需求旺盛。 從細(xì)分市場來看,陶瓷基板類產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。2024 年其市場規(guī)模約達(dá) 487 億元,占比近 48%。這類產(chǎn)品因良好的導(dǎo)熱性與電絕緣性,在功率模塊、LED 散熱基板、傳感器封裝等領(lǐng)域應(yīng)用多處 。陶瓷金屬化封裝件的市場規(guī)模約為 298 億元,占比約 29.3%,主要服務(wù)于對可靠性和穩(wěn)定性要求極高的航空航天與俊工電子領(lǐng)域 。陶瓷金屬化連接件、陶瓷加熱元件等細(xì)分產(chǎn)品也在穩(wěn)步增長,合計市場規(guī)模約 231 億元 。 下游應(yīng)用行業(yè)的擴(kuò)張和技術(shù)升級是市場增長的主要動力。尤其是半導(dǎo)體封裝、LED 照明、新能源汽車電子等領(lǐng)域需求強(qiáng)勁。在新能源汽車領(lǐng)域,預(yù)計 2025 年陶瓷金屬化產(chǎn)品市場規(guī)模將達(dá) 215 億元,同比增長 14.3% 。產(chǎn)業(yè)政策也在不斷引導(dǎo)其應(yīng)用領(lǐng)域拓展,未來市場前景十分廣闊 。
陶瓷金屬化在拓展陶瓷應(yīng)用范圍中起到了關(guān)鍵作用。陶瓷本身具有眾多優(yōu)良特性,但因其不導(dǎo)電等特性,在一些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。通過金屬化工藝,在陶瓷表面牢固地粘附一層金屬薄膜,賦予了陶瓷原本欠缺的導(dǎo)電性能,使其得以在電子元件領(lǐng)域大顯身手,如制作集成電路基板,實現(xiàn)電子信號的高效傳輸。 在醫(yī)療器械領(lǐng)域,陶瓷金屬化產(chǎn)品可用于制造一些精密的電子醫(yī)療器械部件,既利用了陶瓷的生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性,又借助金屬化后的導(dǎo)電性能滿足設(shè)備的電氣功能需求。在能源領(lǐng)域,部分儲能設(shè)備的電極材料可采用陶瓷金屬化材料,陶瓷的耐高溫、耐腐蝕性能有助于提高電極的穩(wěn)定性和使用壽命,金屬化帶來的導(dǎo)電性則保障了電荷的順利傳輸。陶瓷金屬化讓陶瓷突破了自身限制,在更多領(lǐng)域發(fā)揮獨特價值,為各行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新提供了新的材料選擇 。陶瓷金屬化可提升陶瓷導(dǎo)電性、密封性,用于電子封裝等領(lǐng)域。

陶瓷金屬化的工藝方法 陶瓷金屬化工藝豐富多樣,以滿足不同的應(yīng)用需求。常見的有化學(xué)鍍金屬化,它通過化學(xué)反應(yīng),利用還原劑將金屬離子還原成金屬,并沉積到陶瓷基底材料表面,比如化學(xué)鍍銅就是把溶液中的 Cu2?還原成 Cu 原子并沉積在基板上 。該方法生產(chǎn)效率高,能實現(xiàn)批量化生產(chǎn),不過金屬層與陶瓷基板的結(jié)合力有限 。 直接覆銅金屬化是在高溫、弱氧環(huán)境下,利用 Cu 的含氧共晶液將 Cu 箔覆接在陶瓷表面,常用于 Al?O?和 AlN 陶瓷。原理是 Cu 與 O 反應(yīng)生成的物質(zhì),在特定溫度范圍與基板中 Al 反應(yīng),促使陶瓷與 Cu 形成較高結(jié)合強(qiáng)度,對 AlN 陶瓷基板處理時需先氧化形成 Al?O? 。這種方法在保證生產(chǎn)效率的同時,金屬層和陶瓷基板結(jié)合強(qiáng)度較好,但高溫?zé)Y(jié)限制了低熔點金屬的應(yīng)用 。 厚膜金屬化是用絲網(wǎng)印刷將金屬漿料涂敷在陶瓷表面,經(jīng)高溫干燥熱處理形成金屬化陶瓷基板。漿料由功能相、粘結(jié)劑、有機(jī)載體組成,該方法操作簡單,但對金屬化厚度和線寬線距精度控制欠佳 。薄膜金屬化如磁控濺射,是在高真空下用物理方法將固體材料電離為離子,在陶瓷基板表面沉積薄膜,金屬層與陶瓷基板結(jié)合力強(qiáng),但生產(chǎn)效率低且金屬層薄 。陶瓷金屬化,可讓陶瓷擁有金屬光澤,拓展其外觀應(yīng)用范圍。廣州真空陶瓷金屬化處理工藝
陶瓷金屬化使陶瓷兼具耐高溫、絕緣性與金屬的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,滿足 5G、新能源等領(lǐng)域需求。廣州真空陶瓷金屬化處理工藝
陶瓷金屬化,即在陶瓷表面牢固粘附一層金屬薄膜,實現(xiàn)陶瓷與金屬焊接的技術(shù)。在現(xiàn)代科技發(fā)展中,其重要性日益凸顯。隨著 5G 時代來臨,半導(dǎo)體芯片功率增加,對封裝散熱材料要求更嚴(yán)苛。陶瓷金屬化產(chǎn)品所用陶瓷材料多為 96 白色或 93 黑色氧化鋁陶瓷,通過流延成型。制備方法多樣,Mo - Mn 法以難熔金屬粉 Mo 為主,加少量低熔點 Mn,燒結(jié)形成金屬化層,但存在燒結(jié)溫度高、能源消耗大、封接強(qiáng)度低的問題?;罨?Mo - Mn 法是對其改進(jìn),添加活化劑或用鉬、錳的氧化物等代替金屬粉,降低金屬化溫度,雖工藝復(fù)雜、成本高,但結(jié)合牢固,應(yīng)用較廣?;钚越饘兮F焊法工序少,一次升溫就能完成陶瓷 - 金屬封接,釬焊合金含活性元素,可與 Al2O3 反應(yīng)形成金屬特性反應(yīng)層,不過活性釬料單一,應(yīng)用受限。廣州真空陶瓷金屬化處理工藝