一文了解氧化铝陶瓷的金属化工艺流程

Al₂O₃陶瓷具有机械强度最高、硬度大、电绝缘性能好、高频损耗小、导热系数大、真空气密性好等优点，并且生产氧化铝陶瓷的原料地球储量丰富，价格低廉，生产工艺成熟，所以氧化铝陶瓷的应用领域十分宽广。

在实际应用中，会经常碰到氧化铝陶瓷与金属材料的封接工艺，要想实现完美的陶瓷-金属封接，最重要的一步就是做好氧化铝陶瓷的金属化处理，它的好坏影响最终的封接效果。

陶瓷金属化的方法主要有化学镀Ni-P法、电镀Ni-P合金法、高温烧结被Ag(Ni)法、Mo-Mn烧结法、真空蒸发镀膜法和真空溅射镀膜法等。

1、化学镀Ni-P法

化学镀Ni-P又称无电镀或自催化镀，它是一种在不加外在电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到Ni层，当Ni层沉积到活化的零件表面后由于Ni具有自催化能力，所以该过程将自动进行下去。一般化学镀Ni得到的为合金镀层，常见的是Ni-P合金。

化学镀膜层虽然耐蚀、耐磨性好、硬度高、孔隙少，且不需要电源，但也存在不少缺点，比如膜层结合力差，抗拉强度低，镀液成本高，工艺过程复杂等。

2、电镀Ni法

电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀Ni是将零件浸入Ni盐的溶液中作为阴极，金属Ni板作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属Ni镀层。电镀Ni法是1950年Brenner等发现的，美国高氏公司采用的就是电镀Ni法。

电镀镍的配方及工艺条件

电镀Ni膜层虽然与陶瓷结合力强、内应力小，但是明显的缺点是，受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮、起泡、麻点、黑点等，同时极易受电镀挂具和镀缸中不同位置的影响，造成均镀能力差。

3、烧结被Ag(Ni)法

被银法是在陶瓷表面敷上一层Ag浆，由Ag盐熔剂与粘接剂组成，然后在高温下烧结使Ag离子还原为单质Ag，Ag层可由三乙醇胺还原碳酸银，也可由硝酸银加入氨水后用甲醛或甲酸还原而得。目前的Ag层、Ni层存在主要问题是膜层偏薄、不连续、不均匀、抗熔蚀性差。

4、Mo-Mn烧结法

5、真空蒸发镀膜法

蒸发镀膜法是在0.13Pa真空度中进行，用电阻蒸发源或电子束加热蒸发，使铝、铜成为气相原子或分子然后沉积到陶瓷基体上，下图为其工作示意图。真空蒸镀银铜是一种清洁工艺，以日本村田、京陶公司为代表的国际著名电陶企业，在本世纪初开始采用单机式真空蒸发技术进行金属化。但是金属膜层与陶瓷的结合力较差，容易造成吸银铜或电极早期脱落，而且金属膜层的厚度不易控制、均匀度与一致性差、材料利用率较低。

蒸发镀膜法示意图

6、真空溅射镀膜法

真空溅射镀在1.3～0.013Pa真空中进行，沉积层物质作为靶阴极，加负偏压2～3kV，通入氩气，产生辉光放电，氩离子轰击靶材，靶材原子逸出，在基板上表面沉积。

溅射镀膜法相比以上几种工艺而言，不仅环保，而且工艺过程简单、成本低，是将来金属化工艺的主要发展方向。

陶瓷金属化的质量主要取决于陶瓷本身质量与金属化工艺，具体影响因素有金属化配方、金属化温度及保温时间、金属化显微结构、金属化涂层厚度及涂覆方式等。多年来，陶瓷金属化一直是一个热门的课题，国内外学者都对其展开了深入的研究，在金属化的机理方面还尚存有争议，且金属化的性能方面如陶瓷金属化成品的抗弯、抗拉强度、气密性等仍有待提高