CN115057727A - 一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法 - Google Patents

一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，通过丝网印刷方式在高纯氧化铝刚玉陶瓷表面涂覆底层低钼含量高玻璃相含量金属化膏料；再通过一定的方式涂覆一层高钼含量低玻璃相含量金属化膏料，形成梯度金属化层涂层。该梯度涂覆金属化层的方法，能结合经典粉末金属化工艺，兼顾金属化层表层的可焊性、易于二次金属化性和金属化层底层与衬底陶瓷材料㓎润与结合性问题及金属化层本身结构稳定性问题，提高了高纯氧化铝刚玉陶瓷与金属封接试样的力学性能和气密性。本发明所获得的高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化层与可伐合金的封接强度可达95～115MPa，He泄漏率可达到0.5x10‑10～1.0x10‑10Pa.m3/s量级以下。

Description

一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法
技术领域
本发明涉及氧化铝陶瓷金属化技术领域，尤其涉及一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法。
背景技术
氧化铝陶瓷具有耐高温、耐腐蚀性能、介电性能优良、机械性能优异，适宜的热学性能及易于金属化封接性能，且成本相对较低，而在真空电子、微电子封装、能源工业、航空航天等领域得到广泛应用。高纯氧化铝刚玉陶瓷具有更优的机电性能。
文献1“氧化铝基陶瓷Mo-Mn法金属化机理分析及实验研究”（真空电子技术2010，（4）：24-29）报道了高纯氧化铝刚玉陶瓷的金属化机理与低氧化铝陶瓷存在差异，应选择能生成较多的玻璃相的金属化配方, 同时要防止玻璃相的过度扩散迁移。文献2“高纯氧化铝陶瓷金属化工艺研究”（真空电子技术 2017，（03）：47-50）报道了Ca-Al-Si玻璃系统与高纯氧化铝刚玉陶瓷的润湿性以及互溶性较差，导致金属化样品的抗拉强度较低，提高CaO和Al2O3含量可以降低玻璃活化剂的熔化温度，保证在金属化过程中玻璃活化剂完全熔化并与陶瓷基体有良好的润湿性。在Ca-Al-Si玻璃系统中加入3%的TiO2不能改善玻璃相对于高纯氧化铝的润湿性以及互溶性，TiO2 高温对Mo层烧结有促进作用。文献3“氧化铝陶瓷的Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂金属化工艺研究”（真空电子技术 2011，（03）：47-49）报道了Mo-Mn-Ti-Si-Al系统膏剂不适宜高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化封接，而适用于95%Al2O3陶瓷金属化封接。
文献4“高纯细晶Al2O3陶瓷金属化工艺研究”（真空电子技术2014，（05）：76-80）报道了当Mo>70％时，整个金属化层结构连续、致密、完整；当Mo=70％时，金属化层显微结构中Mo骨架较为分散，玻璃相有团聚现象；说明提高Mo含量，使Mo烧结体作为主体在金属化层中成为连续相，玻璃相成为非连续相，加强了金属化层的强韧性从而提高了封接件的力学性能和可靠性。
文献5“高纯、细晶Al2O3陶瓷的Mo-Mn金属化机理研究” 研究发现高纯、细晶Al2O3陶瓷的金属化机理与95%Al2O3陶瓷存在很大不同，高纯、细晶Al2O3陶瓷金属化时，氧化铝相通过溶解-沉淀传质过程，细小颗粒和固体颗粒表面凸起部分溶解，并在金属化层中的较大Al2O3颗粒表面析出。在Al2O3颗粒生长和形状改变的同时，金属化层形成致密结构，完成了烧结，实现了金属化层与高纯、细晶Al2O3陶瓷的紧密结合。
专利1 (CN 102795894 A) 发明了一种高纯氧化铝刚玉陶瓷表面金属化层及复合工艺，所述高纯氧化铝刚玉陶瓷的表面金属化层，它主要由如下组份和质量百分比组成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%氧化铝瓷粉，0～5%的TiO2，10～17%的Al2O3；所述的复合工艺是：将上述原料按金属化层的组分配比进行称重、混合，置于高能球磨机中，在有机介质下高能球磨96小时以上，然后烘干、过筛制成金属化粉备用；再加入适量有机粘结剂，充分搅拌，用丝网印刷方法覆盖在高纯氧化铝刚玉陶瓷表面上，在弱还原性气氛保护下烧结1430～1510℃，得到金属化产品。
专利2（CN 111548193 A）发明了一种特高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化方法，包括以下步骤：称取原材料粉体，分散于酒精，球磨、烘干，制备金属化浆料添加剂；将钼粉、三氧化钼粉、锰粉、金属化浆料添加剂混合，得到粉料，球磨，制得金属化配合料；金属化配合料振磨，即得金属化浆料；将金属化浆料印刷或涂覆后烧结，得到金属化产品。
专利3（CN 108440023 A）发明了一种氧化铝陶瓷金属化方法，包括：配制膏用添加剂；配制金属化膏料；配制辅助膏剂；一次印刷；预烧；二次印刷和烧结。该方法提高氧化铝陶瓷的封接强度，获得了一定气密性要求的封接产品，但增加预烧工序。
专利4（CN 113816774A）公开了一种高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化方法,是通过在高纯氧化铝刚玉陶瓷表面预烧或预涂一层具有一定厚度的适量氧化铝含量中温薄釉层后,再涂附一层高温金属化浆料,干燥后,在氢气气氛中,以一定的烧成制度烧成。通过高纯氧化铝刚玉陶瓷表层预处理釉料和陶瓷基体反应,改善陶瓷基体与金属化料的浸润性,提高了金属化膏料与陶瓷基体的相容性与结合性,获得高质量陶瓷金属化层。但该方法，薄釉层微晶化和厚度难于控制，同时部分工艺也增加了预烧环节。
以上文献和专利报道了高纯氧化铝陶瓷金属化机理，提供了多种方法来提高高纯氧化铝陶瓷金属化的封接性能。但是提供的氧化铝陶瓷金属化封接技术仍停留在93瓷、95瓷，97瓷及以下水平，金属化及封接技术不稳定，次品率高，存在金属化浸润性差，与可伐合金的封接强度低，气密性差的缺陷，优质的高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化的缺陷亟待解决。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术高纯氧化铝刚玉陶瓷金属化浸润性差，与可伐合金的封接强度低，气密性差的缺陷，提供一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体包括以下步骤：
（1）对高纯氧化铝陶瓷样件表面进行金属化预处理；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按一定氧化物摩尔化学组成，称取引入起始原料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料< =50%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按一定质量比例，称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料>=70%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按一定质量比例称量金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合一定时间后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在已经预处理后的高纯氧化铝陶瓷样件的表面上，干燥后，再涂覆顶层涂覆用金属化膏料，干燥后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在一定露点的湿氢气氛下，以一定的升温速率，加热到烧结温度，并保温一定时间，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
步骤（1）所述的对高纯氧化铝陶瓷样件表面进行金属化预处理，具体处理过程如下：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样件金属化侧20~30分钟，之后取出，分别用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，打磨后高纯氧化铝陶瓷样件表面粗糙度在1.0~1.6微米之间。
步骤（2）所述的配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料的氧化物摩尔化学组成为：0.3～0.5MnO、0.3～0.5Al2O3、0.4～0.5SiO2、0.05～0.15CaO、0～0.05MgO、0～0.05ZnO。
步骤（3）所述的有机粘结剂按原料质量百分比组成为：40%～44%醋酸丁酯、50%～54%松油醇、2%～3%乙基纤维素、1%～2%丙烯酸树脂、 2%～3%蓖麻油、1%～2%鱼油。
步骤（4）所述的制备高纯氧化铝陶瓷表面底层涂覆用金属化膏料，具体步骤如下：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料= 20~50% ：80~50%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按3.2～4.6：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料。
步骤（5）所述的制备顶层涂覆用金属化膏料，具体步骤如下：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料=60~90% ：40~10%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按4.5～5.3：1质量比例称量顶层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料。
步骤（6）所述的底层涂覆用金属化膏料和顶层涂覆用金属化膏料的涂层顺序和方式是先涂底层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥1小时后，再涂顶层涂覆用金属化膏料，再在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件。
步骤（7）所述的将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结具体工艺如下：在露点30℃的湿氢气氛下，以5~10℃/min升温速率加热到1450～1500℃，保温60~90min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
本发明的优点是：本发明的高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法是以丝网印刷的方式先在预处理的高纯氧化铝陶瓷表面涂覆一层低钼含量高玻璃相含量金属化膏料，再涂覆一层高钼含量低玻璃相含量金属化膏料，形成Mo金属梯度分布的金属化层膏料涂层。底层的高玻璃相的金属化膏料在烧结金属化时，与高纯氧化铝刚玉陶瓷㓎润性好，同时发生物理化学反应，形成良好结合层；顶层高钼含量的金属化膏料在烧结金属化时能形成连续致密的钼骨架，这有利于二次金属化或与相应金属直接焊接。该梯度涂覆金属化层的方法，同时体现了金属化层外表面良好的金属性和与高纯陶瓷材料结合界面的相容性，从而提高高纯氧化铝刚玉陶瓷与金属封接试样的气密性、力学性能和稳定性；
本发明梯度涂覆金属化层的方法，兼顾了金属化层表层的可焊性、易于二次金属化性和金属化层底层与衬底陶瓷材料结合性问题及金属化层本身结构稳定性问题，从而提高了高纯氧化铝刚玉陶瓷与金属封接试样的力学性能和气密性。
具体实施方式
实施例1：一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体步骤如下：
（1）高纯氧化铝陶瓷需金属化表面预处理：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样品预金属化侧20到30分钟，之后取出，用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，测试表面粗糙度约1微米；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按氧化物摩尔化学组成0.5MnO、0.35Al2O3、0.45SiO2、0.1CaO、0.02MgO、0.05ZnO，称取原料MnO36.5g、Al2O335.7g、SiO227g、CaO5.6g、MgO0.8g、ZnO4.05g，制备配合料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂：按原料质量百分比组成40%醋酸丁酯54%松油醇、2%乙基纤维素、1%丙烯酸树脂、 2%蓖麻油、1%鱼油配制有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料= 20% ：80%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按3.2：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合3小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料=90% ：10%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按5.3：1质量比例称量顶层涂覆金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在高纯氧化铝陶瓷样件已预处理的表面上，在80℃干燥1小时后，再通过一定的方式涂覆顶层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在露点30℃的湿氢气氛下，以10℃/min升温速率，在1500℃，保温90min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件
采用上述方法制备的氧化铝陶瓷金属化层与4J33的封接强度达到98MPa，He泄露率达到0.8x10-10Pa.m3/s。
实施例2：一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体步骤如下：
（1）高纯氧化铝陶瓷需金属化表面预处理：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样品预金属化侧20到30分钟，之后取出，用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，测试表面粗糙度约1.5微米；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按氧化物摩尔化学组成0.48MnO、0.46Al2O3、0.5SiO2、0.15CaO、0.03ZnO，称取原料MnO35.04g、Al2O346.92g、SiO230g、CaO8.4g、ZnO2.43g，制备配合料在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂：按原料质量百分比组成41%醋酸丁酯53%松油醇、2%乙基纤维素、1%丙烯酸树脂、1.5%蓖麻油、1.5%鱼油配制有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料= 40% ：60%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按3.5：1质量比例称量底层涂覆金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合2.5小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料=80% ：20%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按5：1质量比例称顶层涂覆用量金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.8小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在高纯氧化铝陶瓷样件已预处理的表面上，在80℃干燥1小时后，再通过一定的方式涂覆顶层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在露点30℃的湿氢气氛下，以9℃/min升温速率，在1490℃，保温80min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
采用上述方法制备的氧化铝陶瓷金属化层与4J33的封接强度达到115MPa，He泄露率达到0.5x10-10Pa.m3/s。
实施例3：一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体步骤如下：
（1）高纯氧化铝陶瓷需金属化表面预处理：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样品预金属化侧20到30分钟，之后取出，用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，测试表面粗糙度约1.6微米；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按氧化物摩尔化学组成0.45MnO、0.4Al2O3、0.5SiO2、0.15CaO、0.01MgO、0.01ZnO，称取原料MnO32.85g、Al2O340.08g、SiO230g、CaO8.4g、MgO0.4g、ZnO0.81g，制备配合料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂：按原料质量百分比组成42%醋酸丁酯52%松油醇、1.5%%乙基纤维素、1.5%丙烯酸树脂、 2%蓖麻油、1%鱼油配制有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料= 40% ：60%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按3.8：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合2小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料=70% ：30%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按4.8：1质量比例称量顶层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合2小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在高纯氧化铝陶瓷样件已预处理的表面上，在80℃干燥1小时后，再通过一定的方式涂覆顶层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在露点30℃的湿氢气氛下，以8℃/min升温速率，在1480℃，保温70min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
采用上述方法制备的氧化铝陶瓷金属化层与4J33的封接强度达到102MPa，He泄露率达到0.9x10-10Pa.m3/s。
实施例4：一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体步骤如下：
（1）高纯氧化铝陶瓷需金属化表面预处理：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样品预金属化侧20到30分钟，之后取出，用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，测试表面粗糙度约1.2微米；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按氧化物摩尔化学组成0.4MnO、0.3Al2O3、0.3SiO2、0.05CaO、0.03MgO、0.01ZnO，称取原料MnO29.2g、Al2O330.6g、SiO218g、CaO2.8g、MgO1.2g、ZnO0.81g，制备配合料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂：按原料质量百分比组成41%醋酸丁酯53%松油醇、2.5%乙基纤维素、0.5%丙烯酸树脂、 2%蓖麻油、1%鱼油配制有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料= 50% ： 50%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按4：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合2小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料=60% ：40%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按4.8：1质量比例称量顶层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.8小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在高纯氧化铝陶瓷样件已预处理的表面上，在80℃干燥1小时后，再通过一定的方式涂覆顶层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在露点30℃的湿氢气氛下，以7℃/min升温速率，在1460℃，保温70min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
采用上述方法制备的氧化铝陶瓷金属化层与4J33的封接强度达到95MPa，He泄露率达到1x10-10Pa.m3/s。
实施例5：一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，具体步骤如下：
（1）高纯氧化铝陶瓷需金属化表面预处理：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样品预金属化侧20到30分钟，之后取出，用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，测试表面粗糙度约1.2微米；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按氧化物摩尔化学组成0.3MnO、0.5Al2O3、0.5SiO2、0.15CaO、0.05MgO，称取原料MnO21.9g、Al2O351g、SiO230g、CaO8.4g、MgO2g，制备配合料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂：按原料质量百分比组成44%醋酸丁酯50%松油醇、1%乙基纤维素、2%丙烯酸树脂、 2%蓖麻油、1%鱼油配制有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料= 40% ： 60%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按4.6：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合2.5小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：玻璃相粉体配合料=80% ：20%质量百分比，称量钼粉体与玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按4.5：1质量比例称量顶层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在高纯氧化铝陶瓷样件已预处理的表面上，在80℃干燥1小时后，再通过一定的方式涂覆顶层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在露点30℃的湿氢气氛下，以5℃/min升温速率，在1450℃，保温60min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
采用上述方法制备的氧化铝陶瓷金属化层与4J33的封接强度达到108MPa，He泄露率达到1.0x10-10Pa.m3/s。

Claims (8)

1.一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）对高纯氧化铝陶瓷样件表面进行金属化预处理；
（2）配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料：按一定氧化物摩尔化学组成，称取引入起始原料，在酒精介质中球磨，烘干，过筛得金属化层玻璃相粉体配合料；
（3）制备有机粘结剂；
（4）制备底层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料< =50%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按一定质量比例，称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料；
（5）制备顶层涂覆用金属化膏料：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料>=70%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按一定质量比例称量金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合一定时间后，即获得顶层涂覆用金属化膏料；
（6）将制备好的底层涂覆用金属化膏料通过丝网印刷的方式涂覆在已经预处理后的高纯氧化铝陶瓷样件的表面上，干燥后，再涂覆顶层涂覆用金属化膏料，干燥后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件；
（7）将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结：在一定露点的湿氢气氛下，以一定的升温速率，加热到烧结温度，并保温一定时间，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
2.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（1）所述的对高纯氧化铝陶瓷样件表面进行金属化预处理，具体处理过程如下：以5M的NaOH溶液，浸泡高纯氧化铝陶瓷样件金属化侧20~30分钟，之后取出，分别用150目，400目，800目和1500目砂纸依次打磨，打磨后高纯氧化铝陶瓷样件表面粗糙度在1.0~1.6微米之间。
3.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（2）所述的配制高纯氧化铝陶瓷金属化层玻璃相粉体配合料的氧化物摩尔化学组成为：0.3～0.5MnO、0.3～0.5Al2O3、0.4～0.5SiO2、0.05～0.15CaO、0～0.05MgO、0～0.05ZnO。
4.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（3）所述的有机粘结剂按原料质量百分比组成为：40%～44%醋酸丁酯、50%～54%松油醇、2%～3%乙基纤维素、1%～2%丙烯酸树脂、 2%～3%蓖麻油、1%～2%鱼油。
5.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（4）所述的制备高纯氧化铝陶瓷表面底层涂覆用金属化膏料，具体步骤如下：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料= 20~50% ：80~50%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得底层涂覆用金属化粉体配合料，按3.2～4.6：1质量比例称量底层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得底层涂覆用金属化膏料。
6.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（5）所述的制备顶层涂覆用金属化膏料，具体步骤如下：按钼粉体：金属化层玻璃相粉体配合料=60~90% ：40~10%质量百分比，称量钼粉体与金属化层玻璃相粉体配合料，混合获得顶层涂覆用金属化粉体配合料，按4.5～5.3：1质量比例称量顶层涂覆用金属化粉体配合料与有机粘结剂，球磨混合1.5~3小时后，即获得顶层涂覆用金属化膏料。
7.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（6）所述的底层涂覆用金属化膏料和顶层涂覆用金属化膏料的涂层顺序和方式是先涂底层涂覆用金属化膏料，在80℃干燥1小时后，再涂顶层涂覆用金属化膏料，再在80℃干燥2小时后，获得Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷待烧结金属化样件。
8.根据权利要求1所述的一种高纯氧化铝陶瓷梯度涂层金属化方法，其特征在于：步骤（7）所述的将所制备的Mo梯度涂层高纯氧化铝陶瓷金属化样件烧结具体工艺如下：在露点30℃的湿氢气氛下，以5~10℃/min升温速率加热到1450～1500℃，保温60~90min，即获得具有Mo梯度涂层的高纯氧化铝陶瓷金属化样件。
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