Keramikas metalizācijas tehnoloģija: Alumina Ceramic Shell principi, procesi un rūpnieciskie pielietojumi

Mūsdienu precīzajā inženierijā un augstas veiktspējas elektronikā keramika bieži tiek klasificēta kā neorganiski nemetāliski materiāli, kas krasi atšķiras no metāliem pēc to fizikāli ķīmiskajām īpašībām. Tomēr, ņemot vērā katras priekšrocības, inženieru kopienai steidzami ir nepieciešama tehnoloģija, kas var lieliski apvienot keramikas izolējošo un augstas temperatūras izturību ar metālu elektrisko vadītspēju un metināmību. Šī vajadzība ir radījusi keramikas metalizācijas tehnoloģiju, kas veiksmīgi atrisina uzdevumu droši savienot divus atšķirīgus materiālus elektrības, termisko un mehānisko īpašību ziņā, veidojot izturīgu metāla slāni uz keramikas virsmas. Ļoti uzticamā Alumina Ceramic Shell ražošanā šī tehnoloģija ir kļuvusi par izšķirošu tiltu sarežģītu funkciju sasniegšanai.

Keramikas metalizācijas mehānisms ir ārkārtīgi sarežģīts, ietverot vairākas ķīmiskas un fizikālas reakcijas, plastmasas materiālu plūsmu un daļiņu pārkārtošanos. Saķepināšanas laikā oksīdi un nemetāla oksīdi metalizētajā slānī tiek pakļauti dažādām ķīmiskām reakcijām un difūzijas migrācijai. Temperatūrai paaugstinoties, šīs vielas reaģē, veidojot starpproduktu savienojumus, kas pēc tam, sasniedzot kopēju kušanas temperatūru, veido šķidru fāzi. Šajā brīdī šķidrā stikla fāze kļūst viskoza un tiek pakļauta plastmasas plūsmai, kas kapilārā iedarbībā veicina daļiņu pārkārtošanos. Virsmas enerģijas vadīti atomi vai molekulas izkliedējas un migrē, veicinot graudu augšanu, pakāpeniski samazinot un likvidējot poras, galu galā panākot metalizētā slāņa blīvumu. Šis precīzais process ir galvenais pamats augstas-kvalitātes metalizētu 95% alumīnija keramikas detaļu ražošanai.

Lai panāktu augstas kvalitātes-metalizācijas līmēšanu, ir jāievēro stingra un precīza procesa plūsma. Pirmais solis ir substrāta pirmapstrāde, parasti izmantojot dimanta pulēšanas pastu, lai bezspiediena saķepināto keramiku pulētu līdz optiskai gludumam, nodrošinot virsmas raupjumu, kas ir mazāks par 1,6 mikrometriem vai vienāds ar to. Pēc tam substrātu iegremdē acetonā un spirtā 20 minūtes ultraskaņas tīrīšanai istabas temperatūrā, lai rūpīgi noņemtu virsmas netīrumus. Šis solis ir būtisks, lai nodrošinātu virsmas metalizācijas slāņa adhēziju turpmākajās alumīnija oksīda keramikas Al2O3 daļās ar metalizāciju; pat neliels piesārņojums var izraisīt savienojuma kļūmi.

Otrais solis ir metalizācijas pastas sagatavošana. Tehniķiem precīzi jānosver izejvielas pēc noteiktas metalizācijas formulas un pēc noteikta laika lodīšu frēzēšanas jāsagatavo metalizācijas pasta ar noteiktu viskozitāti. Trešais solis ir pārklāšana un žāvēšana, izmantojot sietspiedes tehnoloģiju, lai vienmērīgi pārklātu pastu uz keramikas pamatnes. Stingri jākontrolē pastas biezums; pārāk plāns un lodmetāls viegli ieplūdīs metalizācijas slānī, pārāk biezs un tiks traucēta komponentu migrācija. Substrāts pēc izmēra noteikšanas ir jāizžāvē cepeškrāsnī, kas ir kritisks solis augstas veiktspējas releja keramikas detaļu un citu precīzijas komponentu sagatavošanā.

Ceturtais solis ir termiskā apstrāde, kurā izžuvušo substrātu ievieto reducējošā atmosfērā augstas temperatūras saķepināšanai, tādējādi veidojot blīvu metalizācijas slāni uz keramikas virsmas. Pēc šīs stingru procesu sērijas keramikas pamatnes virsma iegūst spēju lodēt vai piemetināt pie metāliem. Iegūtais metalizētais keramikas alumīnija oksīda izolators ne tikai saglabā izcilas keramikas korpusa elektriskās izolācijas īpašības, bet arī nodrošina labas metāla virsmas vadītspējas un blīvēšanas īpašības, ļaujot tai izpildīt stingras prasības ekstremālā darba vidē.

Strauji attīstoties tādām stratēģiskām nozarēm kā jaunā enerģija, 5G sakari un kosmosa nozare, tirgus pieprasījums pēc augstas-uzticamības metalizētās keramikas turpina pieaugt. Neatkarīgi no tā, vai to izmanto metalizētos metinātos keramikas korpusos augstsprieguma-līdzstrāvas relejiem vai kā galvenās izolācijas sastāvdaļas jaudas moduļos, keramikas metalizācijas tehnoloģijai ir neaizvietojama loma. Īpaši līdzstrāvas releju elementu ražošanā šī tehnoloģija nodrošina -ilgtermiņa stabilu komponentu darbību augsta-sprieguma, augstas-temperatūras ciklā, dziļi demonstrējot materiālu zinātnes un procesu inženierijas dziļu integrāciju.