CN118084541A - 一种高温共烧陶瓷金属化浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种高温共烧陶瓷金属化浆料及其制备方法，该金属化浆料由金属相、高温结合相、浆料溶剂、流平剂和低温粘接剂组成，可采用丝网印刷或其他涂覆工艺直接涂覆于氧化铝或氮化铝陶瓷生瓷片，并与生瓷片一同在保护气氛下共烧制得表面附着金属化的陶瓷熟片，金属化层可与银钎焊料在1000℃良好浸润，与银铜钎焊料在780℃良好浸润，从而获得良好的钎焊结合力，以更好地满足钎焊工艺需求；本申请提供的制备方法，工艺流程简单，制备容易，在制备过程中，分三次将油墨溶剂加入，以实现助剂与粉体更好的溶解与混合，确保最终制备的浆料的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，特别是涉及一种高温共烧陶瓷金属化浆料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料所制备的结构器件、功能器件等广泛应用于航空、航天、核工业、清洁能源、节能环保等领域。现有技术中陶瓷器件与金属件结合的方式主要有：无机胶粘接、玻璃粘接以及钎焊封接等方式，其中，将陶瓷金属化，然后将陶瓷和金属件进行钎焊封接是最为可靠的方法，且该种方法获得的组件具有抗高温氧化、结合强度高、气密性好、使用寿命长等特点。
现有技术中的陶瓷器件金属化制造电子元器件过程中，使用的金属化浆料采用钨、钼、锰等金属，后续钎焊加工时，无法直接和银基、铜基钎焊料直接浸润结合。需用电镀或化学镀工艺在金属化层之上镀一层过渡金属镍，用于钎焊结合，导致加工工序繁琐，并且使用了污染性较大的电镀或化学镀工艺，对环境不友好。
鉴于此，本申请旨在提供一种高温共烧陶瓷金属化浆料及其制备方法，以更好地解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种高温共烧陶瓷金属化浆料及其制备方法，该浆料由金属相、高温结合相、浆料溶剂、流平剂和低温粘接剂组成，可采用丝网印刷或其他涂覆工艺直接涂覆与氧化铝或氮化铝陶瓷生瓷片，与生瓷片共烧制得表面附着金属化的陶瓷熟片，从而获得良好的钎焊结合力。
本发明采用的技术方案是：
一种高温共烧陶瓷金属化浆料，包括如下质量份数的组分：
金属相100份；
高温结合相3-10份；
浆料溶剂10-20份；
流平剂1-5份；
低温粘接剂1-5份；
其中，所述的金属相为金属粉体；
其中，所述的高温结合相为氧化物粉体；
其中，所述的浆料溶剂为油墨溶剂；
其中，所述的流平剂为油墨助剂；
其中，所述的低温粘接剂由PVB、PVA、纤维素和聚维酮中的任几种混合形成。
进一步地，所述的金属粉体由钨粉、钼粉、锰粉、镍粉、铜粉和铁粉中的任几种混合形成。
进一步地，所述的金属粉体中含有镍粉、铁粉和铜粉中的任几种，且含量不超过所述金属粉体总量的30％。
进一步地，所述的金属粉体的粒径为0.5μm-50微米。
进一步地，所述的氧化物粉体由氧化铝、氧化硅、氧化钡、氧化钙、氧化镁和氧化钛粉末中的任几种混合形成。
进一步地，所述的油墨溶剂由松油醇、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、二乙醇二乙酯和醋酸乙酯中的任几种混合形成。
进一步地，所述的油墨助剂由蓖麻油、卵磷脂和有机硅油中的任几种混合形成。
基于同一发明构思，本申请还提供一种上述的高温共烧陶瓷金属化浆料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1.按照质量份数备料；
S2.将金属粉体和氧化物粉体搅拌混合均匀；
S3.加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行搅拌，直至油墨助剂溶解均匀，接着加入部分油墨溶剂，继续搅拌，使粉体完全浸润溶剂，最后将剩余的油墨溶剂加入体系后，搅拌至无明显结块；
S4.将上述混合物混合均匀，即得高温共烧陶瓷金属化浆料。
进一步地，步骤S3中，加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行搅拌，直至油墨助剂溶解均匀过程中，具体为加热并搅拌。
进一步地，步骤S4中，通过轧磨机或球磨机，将混合物制成均匀膏状物，即为高温共烧陶瓷金属化浆料。
本发明的有益效果如下：
1、本申请提供的高温共烧陶瓷金属化浆料，由金属相、高温结合相、浆料溶剂、流平剂和低温粘接剂组成，可采用丝网印刷或其他涂覆工艺直接涂覆于氧化铝或氮化铝陶瓷生瓷片，并与生瓷片一同在保护气氛下共烧制得表面附着金属化的陶瓷熟片，金属化层可与银钎焊料在1000℃良好浸润，与银铜钎焊料在780℃良好浸润，从而获得良好的钎焊结合力，以更好地满足钎焊工艺需求；
2、本申请提供的制备方法，工艺流程简单，制备容易，在制备过程中，分三次将油墨溶剂加入，以实现助剂与粉体更好的溶解与混合，确保最终制备的浆料的性能。
附图说明
图1为本发明实施例中的制备流程框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将通过实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但本发明可以以多种不同形式来实现，并不只限于本文所描述的实施例。凡是对本发明技术方案进行修改或同等替换，而没有创造性的成果所得到的的其他实施方案，均在本发明的保护范围之中。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本发明。
本发明实施例中揭露的数值是近似值，并非确定值。在误差或实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供的高温共烧陶瓷金属化浆料，原料质量配比如下：
金属粉体：钨粉(粒径0.5μm-50μm)80份；
镍粉(粒径0.5μm-50微米)20份；
氧化物粉体：氧化钙、氧化铝、二氧化硅煅烧粉体总计10份，其中氧化钙∶三氧化二铝∶二氧化硅的质量比为3∶1∶6；
浆料溶剂：总计20份，其中松油醇∶柠檬酸三丁酯∶乙二醇二乙酯的质量比为5∶3∶2；
流平剂和低温粘接剂：总含量为5份，其中乙基纤维素∶蓖麻油∶磷酸三丁酯的质量比为2∶4∶4。
制备方法：
S1.按照质量份数备料；
S2.将金属粉体和氧化物粉体搅拌混合均匀；
S3.加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行加热(45℃)搅拌，直至油墨助剂溶解均匀，接着加入部分油墨溶剂，继续搅拌，使粉体完全浸润溶剂，最后将剩余的油墨溶剂加入体系后，搅拌至无明显结块；
S4.将上述混合物加入球磨机中球磨1-4小时，即得高温共烧陶瓷金属化浆料。
实施例2
本实施例提供的高温共烧陶瓷金属化浆料，原料质量配比如下：
金属粉体：钨粉(粒径0.5μm-50μm)8份；
镍粉(粒径0.5μm-50微米)10份；
铜粉(粒径0.5μm-50微米)10份；
氧化物粉体：氧化钙、氧化铝、二氧化硅煅烧粉体总计10份，其中氧化钙∶三氧化二铝∶二氧化硅的质量比为3∶1∶6；
浆料溶剂：总计20份，其中松油醇∶柠檬酸三丁酯∶乙二醇二乙酯的质量比为5∶3∶2；
流平剂和低温粘接剂：总含量为5份，其中乙基纤维素∶蓖麻油∶磷酸三丁酯的质量比为2∶4∶4。
制备方法：
S1.按照质量份数备料；
S2.将金属粉体和氧化物粉体搅拌混合均匀；
S3.加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行加热(45℃)搅拌，直至油墨助剂溶解均匀，接着加入部分油墨溶剂，继续搅拌，使粉体完全浸润溶剂，最后将剩余的油墨溶剂加入体系后，搅拌至无明显结块；
S4.将上述混合物加入三辊轧磨机中，反复轧磨2-10次，即得高温共烧陶瓷金属化浆料。
实施例3
本实施例提供的高温共烧陶瓷金属化浆料，原料质量配比如下：
金属粉体：钨粉(粒径0.5μm-50μm)70份；
镍粉(粒径0.5μm-50微米)10份；
铜粉(粒径0.5μm-50微米)10份；
铁粉(粒径0.5μm-50微米)10份
氧化物粉体：氧化钙、氧化铝、二氧化硅煅烧粉体总计10份，其中氧化钙∶三氧化二铝∶二氧化硅的质量比为3∶1∶6；
浆料溶剂：总计10份，其中松油醇∶柠檬酸三丁酯∶乙二醇二乙酯的质量比为5∶3∶2；
流平剂和低温粘接剂：总含量为5份，其中乙基纤维素∶蓖麻油∶磷酸三丁酯的质量比为2∶4∶4。
制备方法：
S1.按照质量份数备料；
S2.将金属粉体和氧化物粉体搅拌混合均匀；
S3.加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行加热(45℃)搅拌，直至油墨助剂溶解均匀，接着加入部分油墨溶剂，继续搅拌，使粉体完全浸润溶剂，最后将剩余的油墨溶剂加入体系后，搅拌至无明显结块；
S4.将上述混合物加入三辊轧磨机中，反复轧磨2-10次，即得高温共烧陶瓷金属化浆料。
将上述实施例1-3中制备的浆料使用丝网印刷的方式印刷到氧化铝生瓷片上，高温共烧成型；经表面研磨或喷砂处理和清洗后得到表面平整的金属化陶瓷片，金属化表面无需电镀镍，直接用常规真空或保护气氛钎焊工艺，使用银钎焊料或银铜28钎焊料即可完成钎焊制成，避免污染性较大的电镀或化学镀工艺，可更好地满足陶瓷材料制备结构器件的工艺需求，应用前景好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：
金属相100份；
高温结合相3-10份；
浆料溶剂10-20份；
流平剂1-5份；
低温粘接剂1-5份；
其中，所述的金属相为金属粉体；
其中，所述的高温结合相为氧化物粉体；
其中，所述的浆料溶剂为油墨溶剂；
其中，所述的流平剂为油墨助剂；
其中，所述的低温粘接剂由PVB、PVA、纤维素和聚维酮中的任几种混合形成。
2.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的金属粉体由钨粉、钼粉、锰粉、镍粉、铜粉和铁粉中的任几种混合形成。
3.根据权利要求2所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的金属粉体中含有镍粉、铁粉和铜粉中的任几种，且含量不超过所述金属粉体总量的30％。
4.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的金属粉体的粒径为0.5μm-50微米。
5.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的氧化物粉体由氧化铝、氧化硅、氧化钡、氧化钙、氧化镁和氧化钛粉末中的任几种混合形成。
6.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的油墨溶剂由松油醇、柠檬酸三丁酯、磷酸三丁酯、二乙醇二乙酯和醋酸乙酯中的任几种混合形成。
7.根据权利要求1所述的高温共烧陶瓷金属化浆料，其特征在于，所述的油墨助剂由蓖麻油、卵磷脂和有机硅油中的任几种混合形成。
8.一种权利要求1-7任一项所述的高温共烧陶瓷金属化浆料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1.按照质量份数备料；
S2.将金属粉体和氧化物粉体搅拌混合均匀；
S3.加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行搅拌，直至油墨助剂溶解均匀，接着加入部分油墨溶剂，继续搅拌，使粉体完全浸润溶剂，最后将剩余的油墨溶剂加入体系后，搅拌至无明显结块；
S4.将上述混合物混合均匀，即得高温共烧陶瓷金属化浆料。
9.根据权利要求8所述的高温共烧陶瓷金属化浆料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，加入油墨助剂和低温粘接剂，再加入部分油墨溶剂，进行搅拌，直至油墨助剂溶解均匀过程中，具体为加热并搅拌。
10.根据权利要求8所述的高温共烧陶瓷金属化浆料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，通过轧磨机或球磨机，将混合物制成均匀膏状物，即为高温共烧陶瓷金属化浆料。
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