RU2219145C1 - Method for metallic coating of ceramics under soldering - Google Patents
Method for metallic coating of ceramics under soldering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219145C1 RU2219145C1 RU2002120277A RU2002120277A RU2219145C1 RU 2219145 C1 RU2219145 C1 RU 2219145C1 RU 2002120277 A RU2002120277 A RU 2002120277A RU 2002120277 A RU2002120277 A RU 2002120277A RU 2219145 C1 RU2219145 C1 RU 2219145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- layer
- powder material
- coating layer
- applying
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии обработки керамики, а точнее к технологии нанесения металлического покрытия на керамические поверхности, и может быть использовано для пайки керамических изделий, используемых в электротехнической, электронной и приборостроительной отраслях промышленности.The invention relates to a technology for processing ceramics, and more specifically to a technology for applying a metal coating on ceramic surfaces, and can be used for soldering ceramic products used in the electrical, electronic and instrument-making industries.
Необходимость металлизации поверхности керамического изделия в большинстве случаев связана с необходимостью последующей пайки этого изделия. Примером могут служить, в частности, электроды керамических конденсаторов и пьезокерамических элементов, керамические печатные платы (и аналогичные изделия, включая медно-керамические элементы для силовых гибридных схем) с электропроводящими дорожками и контактными площадками, на которых с помощью пайки крепятся элементы электронных устройств. В другом случае, на керамических (фарфоровых) изоляторах металлизационное покрытие наносится для герметичного присоединения (припайки) токонесущих электродов. Металлизация поверхности керамических изделий используется также и для механического соединения с помощью пайки керамических деталей с другими керамическими и металлическими деталями.The need to metallize the surface of a ceramic product in most cases is associated with the need for subsequent soldering of this product. An example is, in particular, electrodes of ceramic capacitors and piezoceramic elements, ceramic printed circuit boards (and similar products, including copper-ceramic elements for power hybrid circuits) with electrically conductive tracks and contact pads on which elements of electronic devices are attached by soldering. In another case, on ceramic (porcelain) insulators, a metallization coating is applied for hermetically connecting (soldering) current-carrying electrodes. The metallization of the surface of ceramic products is also used for mechanical connection by soldering ceramic parts with other ceramic and metal parts.
К свойствам металлических покрытий под пайку керамических изделий могут предъявляться различные требования, зависящие от характера этих изделий и условий их функционирования. В большинстве случаев необходимо, чтобы металлическое покрытие достаточно хорошо держалось на поверхности керамики (достаточно для предполагаемых условий эксплуатации керамического изделия) и обеспечивало возможность пайки по этому покрытию.Various requirements may be imposed on the properties of metal coatings for soldering ceramic products, depending on the nature of these products and their operating conditions. In most cases, it is necessary that the metal coating adheres well enough to the surface of the ceramic (sufficient for the intended operating conditions of the ceramic product) and allows soldering over this coating.
Известны способы металлизации керамики, включающие нанесение на поверхность керамики специальных металлсодержащих паст и последующее вжигание металлизационного покрытия при высокой температуре (несколько сотен градусов °С) [авт. свид. СССР №706379, кл. С 04 В 41/88, опуб. 30.12.79, №48; авт. свид. СССР №1823872, кл. С 04 В 41/88, опуб. 23.06.93, №23, патент РФ №2016887, кл. С 04 В 41/88, опуб. 30.07.94]. Эти способы весьма трудоемки, дорогостоящи и требуют значительного времени для проведения всех необходимых стадий технологического процесса.Known methods of metallization of ceramics, including applying to the surface of ceramics special metal-containing pastes and subsequent burning of a metallization coating at high temperature (several hundred degrees ° C) [ed. testimonial. USSR No. 706379, class C 04 V 41/88, publ. 12/30/79, No. 48; author testimonial. USSR No. 1823872, cl. C 04 V 41/88, publ. 06/23/93, No. 23, patent of the Russian Federation No. 2016887, class. C 04 V 41/88, publ. 07/30/94]. These methods are very time-consuming, expensive and require considerable time to carry out all the necessary stages of the process.
Известны способы металлизации керамики насыщением, в которых металлизацию проводят помещением образцов керамики в порошковую засыпку определенного состава и термообработкой в специальной среде при температуре нескольких сот градусов в течение нескольких часов [авт. свид. СССР №1609784, кл. С 04 В 41/88, опубл. 30.11.90, №44; авт. свид-ва СССР №1004318 и №1004319, кл. С 04 В 41/88, опубл. 15.03.83, №10; авт.свид. №1017695, кл. С 04 В 41/88, опубл. 15.05.83, №18]. Эти способы также весьма трудоемки, дорогостоящи и продолжительны по времени.Known methods of metallization of ceramics by saturation, in which metallization is carried out by placing ceramic samples in a powder filling of a certain composition and heat treatment in a special environment at a temperature of several hundred degrees for several hours [ed. testimonial. USSR No. 1609784, cl. C 04 B 41/88, publ. 11/30/90, No. 44; author Certificate of the USSR No. 1004318 and No. 1004319, class C 04 B 41/88, publ. 03/15/83, No. 10; autosvid. No. 1017695, cl. C 04 B 41/88, publ. 05/15/83, No. 18]. These methods are also very laborious, costly and time consuming.
Известен способ нанесения медных покрытий на керамический элемент, включающий нанесение металлизационной пасты, наложение поверх нее медных пластин и последующий нагрев до температуры, превышающей температуру плавления меди [Патент РФ №2010784, кл.С 04 В 41/88, опуб. 15.04.1994, №7]. В этом случае металлизационная паста формирует первый слой двухслойного покрытия, обеспечивающий прочное сцепление с керамикой, а из медных пластин формируется второй слой, прочно связанный с первым слоем и обеспечивающий возможность последующей пайки. Однако этот способ технологически сложен, требует специального оборудования для высокотемпературного нагрева изделия и значительных затрат времени.A known method of applying copper coatings to a ceramic element, including applying a metallization paste, applying copper plates on top of it and then heating to a temperature higher than the melting temperature of copper [RF Patent No. 2010784, class C 04 V 41/88, publ. 04/15/1994, No. 7]. In this case, the metallization paste forms the first layer of a two-layer coating, which provides strong adhesion to ceramics, and a second layer is formed from copper plates, which is firmly connected with the first layer and provides the possibility of subsequent soldering. However, this method is technologically complex, requires special equipment for high-temperature heating of the product and a significant investment of time.
Известен способ металлизации заготовок керамических элементов, включающий нанесение многослойного металлизационного покрытия путем вакуумного напыления первого адгезионного слоя титана с последующим вакуумным напылением на него медного слоя электрода [Патент РФ №2044719, кл. С 04 В 41/88, опуб. 27.09.1995, №27]. Этот способ позволяет получить достаточно прочное сцепление медного покрытия с керамикой, но требует использования специального вакуумного оборудования. В целом этот способ достаточно трудоемкий и дорогой.A known method of metallization of preforms of ceramic elements, including applying a multilayer metallization coating by vacuum spraying the first adhesive layer of titanium, followed by vacuum spraying onto it a copper electrode layer [RF Patent No. 2044719, cl. C 04 V 41/88, publ. September 27, 1995, No. 27]. This method allows a sufficiently strong adhesion of the copper coating to ceramics, but requires the use of special vacuum equipment. In general, this method is quite time-consuming and expensive.
Задачей заявленного решения является упрощение и удешевление технологии, ускорение технологического процесса и обеспечение при этом наибольшей прочности сцепления наносимого слоя при металлизации керамики под пайку.The objective of the claimed solution is to simplify and reduce the cost of technology, accelerate the process and ensure the greatest adhesion of the applied layer during metallization of ceramics for soldering.
Поставленная задача решается тем, что в способе металлизации керамики под пайку, включающем нанесение двухслойного покрытия, предварительно нагревают сжатый воздух, подают его в сверхзвуковое сопло, вводят в это сопло порошковый материал, содержащий не менее 20% по массе порошка керамики, остальное - смесь порошков металлов или сплавов, в которой не менее 30% от массы этой смеси составляет порошок алюминия, ускоряют порошковый материал в сопле, направляют его на поверхность керамики и формируют первый слой покрытия толщиной 5-200 мкм; затем опять предварительно нагревают сжатый воздух, подают его в сверхзвуковое сопло, вводят в это сопло другой порошковый материал, ускоряют его в сопле, направляют на поверхность первого слоя покрытия и формируют второй слой покрытия, причем этот порошковый материал содержит компоненты, обеспечивающие пайку второго слоя покрытия.The problem is solved in that in the method of metallization of ceramics for soldering, including applying a two-layer coating, pre-heated compressed air, fed into a supersonic nozzle, introduced into this nozzle is a powder material containing at least 20% by weight of ceramic powder, the rest is a mixture of powders metals or alloys in which at least 30% of the mass of this mixture is aluminum powder, accelerate the powder material in the nozzle, direct it to the ceramic surface and form the first coating layer with a thickness of 5-200 microns; then again compressed air is preheated, fed into a supersonic nozzle, another powder material is introduced into this nozzle, accelerated into the nozzle, directed onto the surface of the first coating layer and a second coating layer is formed, and this powder material contains components that solder the second coating layer .
Для обеспечения высокой прочности сцепления первого металлического слоя с подложкой предлагается использовать порошковый материал, содержащий в качестве порошка керамики порошок оксида алюминия, или карбида кремния, или оксида кремния, или оксида циркония, или их смеси.To ensure high adhesion strength of the first metal layer to the substrate, it is proposed to use a powder material containing aluminum oxide or silicon carbide or silicon oxide or zirconium oxide or a mixture thereof as a ceramic powder.
При нанесении первого слоя в составе порошкового материала кроме алюминия используют порошки других металлов или сплавов, обеспечивающих оптимальный процесс напыления в целом (например, увеличение сыпучести порошкового материала, уменьшение вероятности осаждения порошкового материала на стенках сверхзвукового сопла и др.). В частности, добавляют цинковый порошок, который уменьшает вероятность налипания алюминия на стенки сопла в процессе напыления.When applying the first layer in the composition of the powder material, in addition to aluminum, powders of other metals or alloys are used that provide the optimal spraying process as a whole (for example, an increase in the flowability of the powder material, a decrease in the probability of deposition of the powder material on the walls of a supersonic nozzle, etc.). In particular, zinc powder is added, which reduces the likelihood of aluminum sticking to the nozzle walls during the spraying process.
При нанесении второго слоя, с целью обеспечения возможности его пайки мягкими припоями, используют порошковый материал, содержащий не менее 20% медного и/или никелевого, и/или цинкового порошка.When applying the second layer, in order to enable its soldering with soft solders, a powder material containing at least 20% copper and / or nickel and / or zinc powder is used.
Для увеличения прочности сцепления второго слоя с первым слоем при нанесении второ го слоя используют порошковый материал, содержащий 0-80% керамического порошка.In order to increase the adhesion strength of the second layer to the first layer, when applying the second layer, a powder material containing 0-80% ceramic powder is used.
Для оптимизации процесса напыления первого слоя покрытия сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло нагревают до температуры 100-400°С.To optimize the spraying process of the first coating layer, compressed air is heated to a temperature of 100-400 ° C before being fed into the supersonic nozzle.
Для оптимизации процесса напыления второго слоя покрытия сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло нагревают до температуры 200-700°С.To optimize the spraying process of the second coating layer, compressed air is heated to a temperature of 200-700 ° C before being fed into the supersonic nozzle.
Сравнительный анализ показал, что заявляемый способ отличается от известных ранее способов тем, что включает в себя предварительный нагрев сжатого воздуха, подачу предварительно нагретого сжатого воздуха в сверхзвуковое сопло, введение в это сопло порошкового материала, ускорение его в сопле, направление ускоренного потока этого порошкового материала на поверхность керамики и формирование первого слоя покрытия толщиной 5-200 мкм, при этом порошковый материал содержит не менее 20% по массе порошка керамики, остальное - смесь порошков металлов или сплавов, в которой не менее 30% от массы этой смеси составляет порошок алюминия; последующий предварительный нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, введение в это сопло другого порошкового материала, ускорение его в сопле, направление ускоренного потока этого порошкового материала на поверхность первого слоя покрытия и формирование второго слоя покрытия, при этом этот порошковый материал должен содержать компоненты, обеспечивающие пайку второго слоя покрытия.A comparative analysis showed that the claimed method differs from previously known methods in that it includes preheating of compressed air, supplying preheated compressed air to a supersonic nozzle, introducing powder material into this nozzle, accelerating it in the nozzle, and directing the accelerated flow of this powder material on the ceramic surface and the formation of the first coating layer with a thickness of 5-200 μm, while the powder material contains at least 20% by weight of the ceramic powder, the rest is a mixture of metal powders fishing or alloys in which at least 30% by weight of this mixture is aluminum powder; subsequent preheating of compressed air, feeding it into a supersonic nozzle, introducing another powder material into this nozzle, accelerating it in the nozzle, directing the accelerated flow of this powder material to the surface of the first coating layer and forming the second coating layer, while this powder material should contain components providing soldering of the second coating layer.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Предлагаемый способ металлизации керамики включает в себя напыление двухслойного покрытия. Первый слой обеспечивает прочное сцепление с поверхностью керамики, а второй слой обеспечивает легкую пайку.The proposed method of metallization of ceramics includes spraying a two-layer coating. The first layer provides strong adhesion to the ceramic surface, and the second layer provides easy soldering.
При нанесении металлизационного покрытия предлагаемым способом первый слой покрытия формируется из порошкового материала, содержащего металлические и керамические частицы. Эти частицы, ускоренные потоком воздуха в сверхзвуковом сопле, с высокой скоростью соударяются с керамической подложкой. При этом происходит пластическая деформация металлических частиц, как при единичных столкновениях частиц с поверхностью, так и под действием ударов последующих частиц. В результате формируется прочное, в основном механическое, сцепление этих частиц с поверхностью керамики. Присутствующие в порошковом материале керамические частицы увеличивают шероховатость микрорельефа поверхности керамики, дополнительно трамбуют покрытие и увеличивают, таким образом, прочность сцепления первого слоя покрытия с поверхностью керамики. При этом оказалось, что при содержании керамических частиц в порошковом материале, из которого формируется первый слой покрытия, менее 20% от общей массы порошкового материала, прочность сцепления этого слоя с керамикой начинает значительно уменьшаться.When applying a metallization coating by the proposed method, the first coating layer is formed from a powder material containing metal and ceramic particles. These particles, accelerated by the flow of air in a supersonic nozzle, collide with a ceramic substrate at high speed. In this case, plastic deformation of metal particles occurs, both during single collisions of particles with the surface and under the action of impacts of subsequent particles. As a result, a strong, mainly mechanical, adhesion of these particles to the surface of the ceramic is formed. The ceramic particles present in the powder material increase the roughness of the microrelief of the ceramic surface, additionally tamper the coating, and thus increase the adhesion strength of the first coating layer to the ceramic surface. It turned out that when the content of ceramic particles in the powder material from which the first coating layer is formed is less than 20% of the total mass of the powder material, the adhesion strength of this layer with ceramics begins to decrease significantly.
Кроме того, оказалось, что не все металлы одинаково хорошо сцепляются с керамикой. Наилучшим здесь оказался алюминий. Причем, как показали эксперименты, при содержании алюминия в порошковом материале менее 30% от общей массы металлических частиц, содержащихся в этом порошковом материале, прочность сцепления первого слоя покрытия с поверхностью керамики начинает значительно уменьшаться.In addition, it turned out that not all metals adhere equally well to ceramics. The best here was aluminum. Moreover, as shown by experiments, when the aluminum content in the powder material is less than 30% of the total mass of metal particles contained in this powder material, the adhesion strength of the first coating layer to the ceramic surface begins to decrease significantly.
Основную роль в обеспечении интегральной прочности сцепления всего металлизационного покрытия с керамикой, в данном способе его формирования играет, как оказалось, толщина первого слоя покрытия. Так при толщине первого слоя покрытия менее 5 мкм прочность сцепления резко уменьшается за счет неравномерного покрытия поверхности керамики частицами первого порошкового материала и за счет того, что они недостаточно “утрамбованы” ударами последующих частиц. В диапазоне толщин 5-200 мкм прочность сцепления изменяется не очень значительно. А при толщине первого слоя покрытия более 200 мкм прочность сцепления снова начинает значительно уменьшаться за счет увеличения внутренних напряжений в покрытии, обусловленных, в частности, большой разницей в коэффициентах температурного расширения керамики и наносимых на нее металлов.The main role in ensuring the integral adhesion strength of the entire metallization coating with ceramics, as it turned out, plays the thickness of the first coating layer in this method of its formation. So, when the thickness of the first coating layer is less than 5 μm, the adhesion strength sharply decreases due to the uneven coating of the ceramic surface with particles of the first powder material and due to the fact that they are not sufficiently “compacted” by impacts of subsequent particles. In the range of thicknesses of 5-200 μm, the adhesion strength does not change very much. And when the thickness of the first coating layer is more than 200 μm, the adhesion strength again begins to decrease significantly due to an increase in the internal stresses in the coating, due, in particular, to the large difference in the coefficients of thermal expansion of the ceramic and the metals applied to it.
Для нанесения первого слоя предпочтительным оказался диапазон температур подогрева сжатого воздуха 100-400°С. При меньших температурах абразивный эффект керамики, присутствующей в первом порошковом составе, становится слишком значительным и покрытие не образуется, отдельные закрепившиеся на поверхности металлические частицы практически полностью срезаются частицами керамики. При температуре выше указанного диапазона становится слишком значителен разогрев первого слоя покрытия (вследствие его обдува при напылении разогретой струей воздуха). Поскольку коэффициент температурного расширения у керамики всегда много меньше, чем у металлов, то возникающие при чрезмерном разогреве слоя напряжения способствуют уменьшению фактической прочности сцепления первого слоя покрытия с керамикой.For the application of the first layer, the temperature range for heating compressed air 100-400 ° C was preferable. At lower temperatures, the abrasive effect of ceramics present in the first powder composition becomes too significant and the coating does not form, individual metal particles fixed on the surface are almost completely cut off by ceramic particles. At temperatures above the specified range, the heating of the first coating layer becomes too significant (due to blowing during spraying with a heated air stream). Since the coefficient of thermal expansion of ceramics is always much lower than that of metals, the stresses arising from excessive heating of the layer contribute to a decrease in the actual adhesion strength of the first coating layer to the ceramic.
После нанесения первого слоя металлизационного покрытия на него наносится второй слой. Этот слой, как и первый, формируется путем подачи в сверхзвуковое сопло предварительно нагретого сжатого воздуха, подачи в сопло порошкового материала, его ускорения в сопле и направления сформированной таким образом порошковой струи на поверхность первого слоя. Поскольку первый слой получен из частиц порошкового материала, состоит большей частью из металла и его поверхность имеет развитую шероховатую структуру, то прочность сцепления второго металлсодержащего слоя с первым слоем практически всегда превышает прочность сцепления первого слоя с поверхностью керамики. Это оказалось справедливым для всех составов порошкового материала, из которого формируется второй слой покрытия, и для всех толщин второго слоя покрытия. Основное требование для состава этого порошкового материала - возможность его легкой пайки. При этом конкретный состав должен определяться конкретным способом пайки и используемым припоем.After applying the first layer of metallization coating, a second layer is applied to it. This layer, like the first one, is formed by feeding preheated compressed air to the supersonic nozzle, feeding powder material into the nozzle, accelerating it in the nozzle, and directing the powder jet thus formed to the surface of the first layer. Since the first layer is obtained from particles of powder material, it consists mainly of metal and its surface has a developed rough structure, the adhesion strength of the second metal-containing layer with the first layer almost always exceeds the adhesion strength of the first layer to the ceramic surface. This turned out to be true for all compositions of the powder material from which the second coating layer is formed, and for all thicknesses of the second coating layer. The main requirement for the composition of this powder material is the possibility of its easy soldering. In this case, the specific composition should be determined by the specific method of soldering and the solder used.
В частности, в качестве порошкового материала, из которого формируется второй слой покрытия, может быть использована механическая смесь медного, никелевого или цинкового порошка с порошком керамики. Причем количество металлического порошка должно быть не менее 20% по массе. В противном случае за счет интенсивного абразивного воздействия керамических частиц второй слой покрытия будет формироваться слишком медленно и будет слишком дорогостоящим.In particular, as the powder material from which the second coating layer is formed, a mechanical mixture of copper, nickel or zinc powder with ceramic powder can be used. Moreover, the amount of metal powder should be at least 20% by weight. Otherwise, due to the intense abrasive action of the ceramic particles, the second coating layer will be formed too slowly and will be too expensive.
В зависимости от состава и физико-химических свойств используемого припоя возможно нанесение второго слоя покрытия из порошкового материала, содержащего смесь различных порошков металлов или сплавов. При этом в порошковый материал может быть добавлено до 80% керамического порошка. Это не ухудшает паяемость второго слоя, но во многих случаях уменьшает пористость покрытия, делает его менее рыхлым, увеличивает прочность покрытия на разрыв. При большем содержании керамики в порошковом материале, часть керамических частиц, попадающих в покрытие, будет уже достаточно велика, что будет отрицательно сказываться на пригодности второго слоя к пайке.Depending on the composition and physico-chemical properties of the solder used, it is possible to apply a second coating layer of a powder material containing a mixture of various metal or alloy powders. In this case, up to 80% of the ceramic powder can be added to the powder material. This does not affect the solderability of the second layer, but in many cases it reduces the porosity of the coating, makes it less loose, increases the tensile strength of the coating. With a higher content of ceramics in the powder material, part of the ceramic particles entering the coating will already be large enough, which will adversely affect the suitability of the second layer for soldering.
Для нанесения второго слоя, как показали эксперименты, оптимальным оказался диапазон температур подогрева сжатого воздуха 200-700°С. При меньших температурах коэффициент напыления становится слишком низким, что, не улучшая качества покрытия в целом, значительно его удорожает, а при более высоких температурах второй слой покрытия становится слишком рыхлым и пористым, уменьшается качество металлизационного покрытия в целом.As shown by experiments, the temperature range for heating compressed air 200–700 ° С turned out to be optimal for applying the second layer. At lower temperatures, the spraying coefficient becomes too low, which, without improving the quality of the coating as a whole, significantly increases its cost, and at higher temperatures the second coating layer becomes too loose and porous, and the quality of the metallization coating as a whole decreases.
Анализ данного способа в сравнении с другими техническими решениями, используемыми для нанесения металлизационного покрытия на керамику, показал, что основные существенные отличия и признаки данного изобретения явным образом не следуют из известного уровня техники.The analysis of this method in comparison with other technical solutions used for applying a metallization coating on ceramics showed that the main significant differences and features of this invention do not explicitly follow from the prior art.
Практическая возможность промышленного применения изобретения подтверждается нижеприведенными примерами.The practical possibility of industrial application of the invention is confirmed by the following examples.
Пример 1Example 1
Проводилась металлизация керамики из оксида алюминия для создания электропроводящих дорожек и контактов для последующей припайки радиодеталей. Первый слой металлизационного покрытия толщиной 20 мкм наносился с использованием порошкового материала, содержащего 40% порошка карбида кремния, 60% порошка алюминия. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 400°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 50% порошка оксида алюминия и 50% порошка меди, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 400°С. Прочность сцепления металлизационного покрытия с керамической подложкой составила 10 -12 МПа.Metallization of aluminum oxide ceramics was carried out to create electrically conductive tracks and contacts for subsequent soldering of radio components. The first layer of a metallization coating with a thickness of 20 μm was applied using a powder material containing 40% silicon carbide powder, 60% aluminum powder. Compressed air was preheated to 400 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For the application of the second layer, a powder material was used containing 50% alumina powder and 50% copper powder, while compressed air was preheated to 400 ° C before being fed into the supersonic nozzle. The adhesion strength of the metallization coating with the ceramic substrate was 10 -12 MPa.
Пример 2Example 2
Проводилась металлизация кромок деталей керамического корпуса электротехнического элемента для последующей их пайки друг с другом. Первый слой металлизационного покрытия толщиной 50 мкм наносился с использованием порошкового материала, содержащего 25% порошка оксида алюминия, 50% порошка алюминия и 25% порошка цинка. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 300°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 50% порошка оксида алюминия, 40% порошка меди и 10% порошка цинка, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 400°С. Прочность сцепления металлизационного покрытия с керамической подложкой составила 12-15 МПа.Metallization of the edges of the ceramic body parts of the electrical element was carried out for their subsequent soldering with each other. The first layer of a metallization coating with a thickness of 50 μm was applied using a powder material containing 25% alumina powder, 50% aluminum powder and 25% zinc powder. Compressed air was preheated to 300 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For applying the second layer, a powder material was used containing 50% alumina powder, 40% copper powder and 10% zinc powder, while compressed air was preheated to 400 ° C before being fed into the supersonic nozzle. The adhesion strength of the metallization coating with the ceramic substrate was 12-15 MPa.
Пример 3Example 3
Проводилась металлизация кромок фарфоровых изоляторов для последующей припайки к ним деталей корпусов высоковольтных конденсаторов и электропроводящих электродов. Первый слой металлизационного покрытия наносился толщиной 80 мкм с использованием порошкового материала, содержащего 30% порошка оксида алюминия, 50% порошка алюминия и 10% порошка цинка. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 400°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 50% порошка оксида алюминия и 50% порошка меди, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 600°С. Прочность сцепления металлизационного покрытия с керамической подложкой составила 11-14 МПа.Metallization of the edges of porcelain insulators was carried out for subsequent soldering to them of the details of the cases of high-voltage capacitors and electrically conductive electrodes. The first metallization coating layer was applied with a thickness of 80 μm using a powder material containing 30% alumina powder, 50% aluminum powder and 10% zinc powder. Compressed air was preheated to 400 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For applying the second layer, a powder material was used containing 50% alumina powder and 50% copper powder, while compressed air was preheated to 600 ° C before being fed into the supersonic nozzle. The adhesion strength of the metallization coating with the ceramic substrate was 11-14 MPa.
Пример 4Example 4
Проводилась металлизация части поверхности керамического сопла из оксида циркония для последующей припайки к нему металлического фланца. Первый слой металлизационного покрытия наносился толщиной 30 мкм с использованием порошкового материала, содержащего 70% порошка оксида алюминия, 30% порошка алюминия. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 200°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 40% порошка оксида алюминия и 60% порошка никеля, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 600°С.Metallization of a part of the surface of the ceramic nozzle made of zirconium oxide was carried out for subsequent soldering of a metal flange to it. The first layer of metallization coating was applied with a thickness of 30 μm using a powder material containing 70% alumina powder, 30% aluminum powder. Compressed air was preheated to 200 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For applying the second layer, a powder material was used containing 40% alumina powder and 60% nickel powder, while compressed air was preheated to 600 ° C before being fed into the supersonic nozzle.
Пример 5Example 5
Проводилась металлизация части поверхности керамической трубки из оксида алюминия для последующей герметичной припайки к ней металлической трубки. Первый слой металлизационного покрытия наносился толщиной 20 мкм с использованием порошкового материала, содержащего 30% порошка оксида алюминия, 50% порошка алюминия и 20% порошка цинка. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 300°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 60% порошка оксида алюминия и 40% порошка меди, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 500°С.Metallization of a part of the surface of a ceramic tube of aluminum oxide was carried out for subsequent hermetically soldering a metal tube to it. The first layer of metallization coating was applied with a thickness of 20 μm using a powder material containing 30% alumina powder, 50% aluminum powder and 20% zinc powder. Compressed air was preheated to 300 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For applying the second layer, a powder material was used containing 60% alumina powder and 40% copper powder, while compressed air was preheated to 500 ° C before being fed into the supersonic nozzle.
Пример 6Example 6
Проводилась металлизация торцевых поверхностей керамических лопаток вихревой мельницы для последующего нанесения мягкого припоя, обеспечивающего возможность плотного сжатия лопатки металлическими крепежными элементами. Первый слой металлизационного покрытия наносился толщиной 30 мкм с использованием порошкового материала, содержащего 30% порошка оксида алюминия, 40% порошка алюминия и 10% порошка цинка. Сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 200°С. Для нанесения второго слоя использовался порошковый материал, содержащий 50% порошка оксида алюминия и 50% порошка меди, при этом сжатый воздух перед подачей в сверхзвуковое сопло предварительно нагревался до 400°С.The end surfaces of the ceramic blades of the vortex mill were metallized for the subsequent application of soft solder, which made it possible to tightly compress the blades with metal fasteners. The first layer of metallization coating was applied with a thickness of 30 μm using a powder material containing 30% alumina powder, 40% aluminum powder and 10% zinc powder. Compressed air was preheated to 200 ° C before being fed into the supersonic nozzle. For the application of the second layer, a powder material was used containing 50% alumina powder and 50% copper powder, while compressed air was preheated to 400 ° C before being fed into the supersonic nozzle.
Из приведенного описания и примеров конкретного использования видно, что использование заявленного способа позволяет технически просто произвести металлизацию различных керамических деталей, предназначенных для дальнейшей пайки. Новый способ не требует сложных вакуумных камер, электролитов, специальных газовых сред и высокотемпературных печей. Для металлизации керамики предлагаемым способом необходимо очень небольшое время и трудозатраты, получаемое металлизационное покрытие сразу же после нанесения готово для проведения дальнейших операций.From the above description and examples of specific use, it is seen that the use of the claimed method makes it technically simple to metallize various ceramic parts intended for further soldering. The new method does not require complex vacuum chambers, electrolytes, special gaseous media and high temperature furnaces. For metallization of ceramics by the proposed method, a very short time and labor are required, the metallization coating obtained immediately after application is ready for further operations.
Новый способ может найти самое широкое применение в электронной и электротехнической промышленности, а также в машиностроении и приборостроении, где используются керамические детали.The new method can find the widest application in the electronic and electrical industries, as well as in mechanical engineering and instrumentation, where ceramic parts are used.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002120277A RU2219145C1 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | Method for metallic coating of ceramics under soldering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002120277A RU2219145C1 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | Method for metallic coating of ceramics under soldering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2219145C1 true RU2219145C1 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32066967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002120277A RU2219145C1 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | Method for metallic coating of ceramics under soldering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219145C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460709C2 (en) * | 2007-05-30 | 2012-09-10 | Ваккер Хеми Аг | Method of depositing hard coatings based on hydraulically setting coating materials |
| RU2687598C1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНОКЕРАМИКС" | Metallization method of ceramics for soldering |
-
2002
- 2002-07-31 RU RU2002120277A patent/RU2219145C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460709C2 (en) * | 2007-05-30 | 2012-09-10 | Ваккер Хеми Аг | Method of depositing hard coatings based on hydraulically setting coating materials |
| RU2687598C1 (en) * | 2017-12-12 | 2019-05-15 | Общество с ограниченной ответственностью "НАНОКЕРАМИКС" | Metallization method of ceramics for soldering |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5648123A (en) | Process for producing a strong bond between copper layers and ceramic | |
| KR101572586B1 (en) | Layered body and manufacturing method for layered body | |
| KR20180057662A (en) | LAMINATE AND METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATE | |
| JP2006518806A (en) | Method and apparatus for manufacturing a sputtering target | |
| CN104928672A (en) | Preparation method of electric vacuum ceramic tube surface cold spraying aluminum and copper composite coating | |
| JPH04367575A (en) | Improvement in bonding glass ceramics to copper | |
| Ulianitsky et al. | Fabrication of layered ceramic-metal composites by detonation spraying | |
| KR101013078B1 (en) | Method of fabrication electrode using cold spray and electrode by the same | |
| EP1676309A1 (en) | Electro-static chuck with non-sintered aln and a method of preparing the same | |
| RU2687598C1 (en) | Metallization method of ceramics for soldering | |
| RU2219145C1 (en) | Method for metallic coating of ceramics under soldering | |
| US4163074A (en) | Method for fast adhesion of silver to nitride type ceramics | |
| CN108698943B (en) | Copper-ceramic composite | |
| JP2004047863A (en) | Heat dissipation circuit board and its manufacturing method | |
| KR102046419B1 (en) | Adhesive method of Al2O3 and Cu composite film via aerosol deposition process for application of film resistor | |
| JP3526710B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| CN110560955B (en) | Method for welding aluminum oxide ceramic and metal molybdenum | |
| JPH07126827A (en) | Composite film of metallic surface and its formation | |
| JP2004162147A (en) | Aluminum nitride sintered body having thermal-sprayed coating | |
| CN117230402B (en) | Method for obtaining alumina coating detection sample | |
| JP2007186382A (en) | Aluminum nitride sintered compact | |
| JP2736949B2 (en) | High strength aluminum nitride circuit board and method of manufacturing the same | |
| JP3307862B2 (en) | Ceramic substrate | |
| JPS6117475A (en) | Method of directly bonding metal member to ceramic member | |
| JPH03137069A (en) | Insulated substrate having high thermal conductivity and its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110801 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150801 |