Технологија метализације керамике: принципи, процеси и индустријска примена Алумина Церамиц Схелл

У савременом прецизном инжењерству и електроници високих{0}}перформанси, керамика се често категорише као неоргански не-материјали, који се драстично разликују од метала по својим физичко-хемијским својствима. Међутим, због изразитих предности сваког од њих, инжењерској заједници је хитно потребна технологија која може савршено да комбинује изолациону и-отпорност керамике на високе температуре са електричном проводљивошћу и заварљивошћу метала. Ова потреба је довела до технологије метализације керамике, која успешно решава изазов поузданог повезивања два различита материјала у погледу електричне енергије, термичких и механичких својстава формирањем чврстог металног слоја на површини керамике. У производњи високо поуздане керамичке шкољке од алуминијума, ова технологија је постала кључни мост за постизање сложених функција.

Механизам метализације керамике је изузетно сложен, укључује више хемијских и физичких реакција, пластични проток материјала и преуређивање честица. Током синтеровања, оксиди и неметални оксиди у метализованом слоју пролазе кроз различите хемијске реакције и дифузионе миграције. Како температура расте, ове супстанце реагују да формирају интермедијарна једињења, која затим формирају течну фазу када достигну заједничку тачку топљења. У овом тренутку, фаза течног стакла постаје вискозна и пролази кроз пластични ток, што доводи до преуређивања честица под капиларним деловањем. Вођени површинском енергијом, атоми или молекули дифундују и мигрирају, промовишући раст зрна, постепено смањујући и елиминишући поре, на крају постижући згушњавање метализованог слоја. Овај прецизан процес је основна основа за производњу -квалитетних метализованих делова од 95% алуминијумске керамике.

Да би се постигао{0}}квалитетно метализационо везивање, мора се поштовати ригорозан и прецизан ток процеса. Први корак је предтретман подлоге, обично коришћењем дијамантске пасте за полирање за полирање синтероване керамике без притиска до оптичке глаткоће, обезбеђујући храпавост површине мању или једнаку 1,6 микрометара. Подлога се затим потапа у ацетон и алкохол током 20 минута ултразвучног чишћења на собној температури да би се темељно уклониле површинске нечистоће. Овај корак је кључан за обезбеђивање пријањања површинског метализационог слоја у наредним деловима алуминијумске керамике Ал2О3 са метализацијом; чак и мања контаминација може довести до квара везивања.

Други корак је припрема пасте за метализацију. Техничари морају прецизно извагати сировине према специфичној формули метализације и, након кугличног мљевења током одређеног периода, припремити пасту за метализацију одређеног вискозитета. Трећи корак је премазивање и сушење, коришћењем технологије сито штампе за равномерно наношење пасте на керамичку подлогу. Дебљина пасте мора бити строго контролисана; превише танак и лем ће лако тећи у слој метализације, превише дебео и миграција компоненти ће бити отежана. Подлога након димензионисања треба да се осуши у пећници, што је критичан корак у припреми керамичких делова релеја-високих перформанси и других прецизних компоненти.

Четврти корак је термичка обрада, где се осушени супстрат ставља у редукциону атмосферу за високо{0}}температурно синтеровање, чиме се формира густ метализациони слој на површини керамике. Након ове серије ригорозних процеса, површина керамичке подлоге стиче способност лемљења или заваривања за метале. Добијени метализовани керамички изолатор алуминијума не само да одржава одличне карактеристике електричне изолације керамичког тела, већ такође постиже добру проводљивост и својства заптивања металне површине, омогућавајући јој да испуни строге захтеве екстремних радних окружења.

Са брзим развојем стратешких индустрија као што су нова енергија, 5Г комуникације и ваздухопловство, потражња тржишта за високо{1}}поузданом метализованом керамиком наставља да расте. Без обзира да ли се користи у метализованим завареним керамичким кућиштима за високо-напонске ДЦ релеје или као кључне изолационе компоненте у енергетским модулима, технологија метализације керамике игра незаменљиву улогу. Посебно у производњи ДЦ релејних елемената, ова технологија обезбеђује-дугорочни стабилан рад компоненти под високим-напоном и високом{7}}цикличким циклусом, што у великој мери показује дубоку интеграцију науке о материјалима и процесног инжењерства.