电真空器件用陶瓷金属化技术综述.pdfVIP

2014年5月第二期 出 冶金 电真空器件用陶瓷金属化技术综述 周明珠 方敏2 郭宽红2 丁枢华2 (1．中国计量学院 杭州 310018； 2．浙江省冶金研究院有限公司 杭州 310011) 摘 要：综合介绍了电真空器件用陶瓷金属化技术的研究历史及工艺发展状况，工艺过程存在的问题及其 分析，为陶瓷金属化机理、釉料配方和工艺研究提供借鉴。 关键词：真空开关；陶瓷金属化；工艺；现状 ；问题 ；研究 条件下，Mo烧结成海绵状骨架，金属化配方中的金 U 日J『舌 属 Mn被氧化成 MnO，接着，这种 MnO与配方中的 真空开关管属于真空电子器件中的无源真空 其他添加物 (AI2O3，si02，CaO等)相互扩散及作用 器件，是真空开关的核心部件。早在上世纪 60年 生成熔点和粘度都比较低的熔体，这种溶体对 Mo 代，国外发达国家就开始研制真空开关管，70年代 有 良好的润湿性，并能与95％氧化铝陶瓷中的少量 制成真空接触器和断路器并投入市场。我国真空 玻璃相 J发生互熔作用，使瓷中玻璃相及氧化铝发 开关管从 80年代研发，9o年代推广应用，现已进入 生作用，使瓷中玻璃相熔点、粘度下降，促进其向金 成熟期 ，特别是改革开放以来，随着国民经济迅猛 属化层 的孔隙迁移，增强 了瓷与金属化层 的结 的发展，采用真空开关管制成的真空开关设备已广 △ [4] 口 O 泛地应用于电力、能源、交通、冶金、航空航天、船 按金属化温度的高低可区分为特高温 (1600℃ 舶、建筑等各个领域…1。 以上)、高温 (1450～1600℃)、中温 (1300～1450℃) 陶瓷表面金属化是其在真空电子领域应用的 和低温 (130012以下)四种工艺。金属化温度 的高 基础。真空电子陶瓷器件在高真空 (10 Pa～l0I5 低主要是 由金属化配方决定的。 Pa)状态下工作，对器件的气密性要求很高。国内 就 目前来说，所使用的金属化配方有以下几个 自1958年开始研发陶瓷一金属封接技术，到 1970 特点： 年初步得到解决，至今，已日臻成熟。目前国内真 1)传统配方成分比较复杂，对金属化温度控制 空开关管管壳生产以95％氧化铝瓷为主，其氧化铝 要求较高，金属化强度一致性较差； 含量在 94～96％ ，同时加入少量的 M 、si02、CaO 2)中低温金属化配方对陶瓷的选择性较高，个 等添加剂，用来降低烧结温度和抑制晶粒长大[。 别原材料(如二氧化锰等)成本较高； 3)金属化配方中硅酸锰的制备需要使用专用 1 研究历史与现状 设备及器具 ，如：高频感应加热炉，高纯度石墨坩埚 金属化工艺是多种多样的，大体可分为厚膜工 等，并且制备工艺非常复杂，过程难以用工艺量化 艺和薄膜工艺。Mo—Mn法、活化 Mo—Mn法以及 从而做到有效的控制。金属化配方的上述弱点，一 w共烧法等属于厚膜工艺，而真空蒸发、磁控溅射 直是制约金属化产品质量稳定的一个关键因素。 以及离子镀则属于薄膜工艺。在工业和大规模生 安百江E5J在不使用二氧化锰及不熔炼玻璃相 产中，世界各国均采用活化 Mo—Mn法来金属化， 的前提下，以钼为主体，锰一铝一硅为三元玻璃相， 所以这里着重关注95％A]2