У областима високо{0}}поузданог електронског паковања и високо-структурних веза на високим температурама, стабилно спајање керамике и метала је увек представљало кључни технички изазов. Конструкцијска керамика, коју представља глиница, има високу тврдоћу, високу изолацију и одличну отпорност на топлоту, али њихова кртост и површинска инертност отежавају директно заваривање на метале. Да би се постигле поуздане везе између керамике-на-метал, процеси метализације су постали основна компонента, при чему Мо-Мн метода и њена побољшана активирана Мо-Мн метода играју кључну улогу у инжењерским апликацијама.
Традиционални механизам метализације Мо-Мн и карактеристике интерфејса
Традиционална Мо-Мн метода обухвата премазивање Ал2О3 супстрата суспензијом која садржи молибден и метални прах мангана, након чега следи високо{3}}синтеровање да би се формирао метализовани слој. Студије су показале да када се Мо и Мн високе -чистоће помешају у односу 80:20 за обраду метализационе керамике, резултујући метални слој показује одличну међуфазну везу са подлогом од алуминијума.
Подаци испитивања наноиндентације показују да је нанотврдоћа Ал2О3 супстрата, међуфазног слоја и металне превлаке приближно 14 ГПа, 5,5 ГПа и 1,5 ГПа, респективно. Тврдоћа се прогресивно смањује од керамичке подлоге до металног слоја, формирајући континуирану градијентну структуру. Овај градијент интерфејс ефикасно ублажава топлотно напрезање изазвано неусклађеношћу термичког ширења, доприносећи побољшаној отпорности споја на топлотни удар и омогућавајући метализованим керамичким компонентама да раде дуго-у окружењима са вишим-температурама.
Током синтеровања, Мо честице прво формирају континуирану структуру оквира, док Мн учествује у међуфазној реакцији и промовише везу са стаклокерамичком фазом. На високим температурама, мала количина стакласте фазе мигрира из унутрашњости керамике ка слоју метализације, испуњавајући поре и повећавајући чврстоћу међуфазног везивања. Овај процес дифузије и миграције је кључна основа за формирање стабилних веза у традиционалној технологији метализације керамике.
Међутим, традиционални Мо{0}}Мн метод има значајне недостатке. Прво, захтева високе температуре синтеровања и троши велику количину енергије. Друго, недостатак активатора у систему металног праха резултира ограниченом влажношћу међуфаза, ограничавајући потенцијал за побољшање чврстоће заптивања. Због тога су побољшани процеси постепено развијани за{4}}врхунске апликације.
Пут техничког побољшања активираног Мо-Мн методе
Активирани Мо{0}}Мн метод је оптимизација традиционалног процеса, са основним циљем снижавања температуре метализације и побољшања међуфазне реактивности. Побољшања углавном спадају у две категорије: прво, додавање активатора у формулацију; друго, замена неког металног праха оксидима или солима молибдена или мангана.
У условима метализације, Мо честице се синтерују да би формирале оквирну структуру попут сунђера. Метални Мн се оксидује у МнО, који затим пролази кроз реакцију дифузије са додатком Ал2О3, СиО2, ЦаО и другим компонентама, стварајући растоп са ниском тачком топљења и ниским вискозитетом. Ова талина показује добру способност влажења за Мо и може се мешати са малом количином стакласте фазе присутне у 95 теж.% Ал2О3 керамике.
Формирање овог растопљеног ниског{0}}вискозитета значајно подстиче миграцију стакласте фазе из унутрашњости керамике у поре метализационог слоја, побољшавајући механичко спајање и хемијско везивање на интерфејсу. У поређењу са традиционалним методама, активирани процес Мо-Мн формира гушћу метализовану керамичку структуру на интерфејсу, побољшавајући укупну поузданост везивања.
Предности перформанси и значај апликације
Иако је активирани Мо{0}}Мн метод сложен и релативно скуп, он нуди снажно међуфазно везивање и одличну квашење, значајно побољшавајући чврстоћу заптивања и стабилност термичког циклуса. Због тога има широку примену у производњи-алуминијума високе чистоће, прецизних напредних керамичких металних делова.
У-електронским амбалажама велике снаге, вакуумским уређајима, кућиштима сензора и високо-конструкционим компонентама, метализоване керамичке структуре често издржавају топлотне ударе и механичка оптерећења. Формирање градијентних интерфејса и ниских-крхких фаза помаже у побољшању отпорности на пуцање и дуготрајној-стабилности услуге.
Штавише, оптимизацијом односа формулације и процеса синтеровања, порозност међуфаза и дебљина металног слоја могу се даље контролисати, постижући поновљиве перформансе и стабилну масовну производњу метализованих керамичких компоненти.
Трендови технолошког развоја
Будући развој технологије метализације керамике ће се углавном фокусирати на три аспекта: прво, даље смањење температуре метализације како би се смањила потрошња енергије и смањио термички стрес матрице; друго, побољшање уједначености интерфејса кроз прах наноразмера и прецизну контролу формулације; и треће, комбиновање напредних метода карактеризације за спровођење-дубина истраживања кинетике међуфазних реакција и механизама миграције стакла.
У областима врхунског{0}}електронског паковања и прецизних структурних компоненти, захтеви за херметичност и механичку чврстоћу метализоване керамике се стално повећавају. Побољшањем система активатора и процеса синтеровања, очекује се да се може одржати висока чврстоћа везивања уз смањење трошкова и побољшање ефикасности производње.
контактирајте нас
За даље информације ометализација керамикепроцесе и апликације, слободно нас контактирајте како бисмо разговарали о техничким детаљима и будућим правцима развоја.
