[科普中国]-陶瓷金属封接

金属-陶瓷结构的实现首先依赖于金属材料与陶瓷的气密连接，称为封接。金属陶瓷封接是以金属钎焊技术为基础而发展起来的，但与金属和金属的钎焊不同的是，焊料不能浸润陶瓷表面，因而也就不能直接将陶瓷与金属连接起来。

为了解决焊料与陶瓷的浸润问题，经过多年的实践研究，人们总结出了2种方法：陶瓷金属化法和活性金属法。前者是在陶瓷表面涂覆上一层与陶瓷结合牢固的金属层，后者则是在陶瓷表面涂覆上一层化学性质活泼的金属层，该活泼金属层能使焊料与陶瓷浸润。

封接方法陶瓷与金属的封接到目前为止比较成熟的有难熔金属法与活性金属法两种。

难熔金属法：在滑石瓷表面上涂以铂、钨或铼的金属粉末与黏合剂调成的桨或在这些粉末中再加入少量的铁或锰以改善其结合性能，并在氢和氮的气氛中烧结后再与金属焊接。目前比较成熟，常用的就是铝-锰法。

活性金属法：用铁粉或氢化钦粉，有黏合剂调成的浆涂在陶瓷与金属焊接的部位上，不先单独烧结就直接加上焊料（纯银、银铜焊料或铅、锡、铟等低温焊料）与金属部件装架在一起，然后在真空下，一次烧成。

上述二种方法，各有其优缺点，前者工艺程序多，但容易控制，便于大量生产。后者工艺步骤简单，但不易控制。1

要求良好的陶瓷与金属封接，其封接处应满足如下要求：

1．具有良好的真空气密性，印使在高温时也不应丧失；

2．具有一定的机械强度；

3．在长时间高于工作温度的条件下，其电气性能与机械性能应保持不变；

4．能承受住急剧的温度变化；

5．工艺简单，适于成批生产；

6．封接处尺寸的公差应很小。

钼锰法陶瓷金属化陶瓷金属化实现金属一陶瓷封接的方法一般是利用金属粉末涂在陶瓷表面，然后在还原气氛(氢气)中高温烧结，从而在陶瓷表面形成一层金属层的过程，所以这种方法又称为烧结金属粉末法。根据金属粉末的配方不同，它又有钼锰法、钼铁法、钨铁法等，其中以钼锰法应用最广泛，工艺最成熟。

机理钼锰法陶瓷金属化的简单机理是：以钼粉、锰粉为主要原料，再添加一定数量的其他金属粉，以及作为活性剂的金属氧化物，如氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化钙等，在还原性气氛中高温烧结。在高温条件下，氧化锰和配方中的其他氧化物互相溶解和扩散，生成熔点和黏度都比较低的玻璃状熔融体。

这些熔融体向陶瓷中扩散与渗透，同时对陶瓷中的氧化铝晶粒产生溶解作用，并与陶瓷中的玻璃相作用生成新的玻璃态熔融体，并又反过来向金属化层中扩散与渗透，并浸润略微氧化的钼海绵表面。冷却后，陶瓷与金属化层界面附近的互相渗透的熔融体变成玻璃相，从而在陶瓷与海绵钼之间形成一层过渡层。由于钼层不易被焊料所浸润，因此还需要在金属化钼层上镀上一层镍，镀镍后在于氢气氛中进行再烧结，使钼层与镍层结合牢固，称为二次金属化。

特点钼锰法在各种陶瓷的金属化中应用得十分普遍，其主要优点是：

(1)工艺成熟、稳定；

(2)封接强度高，特别适合微波管在苛刻的机械和气候条件下应用；

(3)可以多次返修而不致破坏金属化层；

(4)对焊料、金属化膏剂配方以及烧结气氛的要求不很严格，工艺容易掌握。

钼锰法的缺点是金属化温度高，容易影响陶瓷的质量；而且要求高温氢炉；工序周期比较长。2

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学