在陶瓷上鍍耐高溫耐高真空的厚銅層工藝

朱東，儲(chǔ)榮邦 *

（1.南京七七二廠，江蘇 南京 210009；2.南京七二四所，江蘇 南京 210011）

陶瓷上鍍厚銅層主要用于金屬零件焊接，由于焊接溫度高(1 000°C 左右)，要求鍍層有良好的結(jié)合力和一定的厚度(10～40 μm)。焊接后，絕對不允許微波管在高真空條件下漏氣，因此還要求鍍層具有良好的致密性?？傊?，陶瓷上厚銅鍍層要能經(jīng)受高溫、高真空的考驗(yàn)。

1 陶瓷金屬化預(yù)涂層

所謂陶瓷鍍銅，不是在陶瓷上直接鍍上銅層，而是在陶瓷的金屬化涂層上鍍一層金屬銅。因此，有必要把金屬化預(yù)涂層扼要介紹一下。陶瓷(含95%氧化鋁)經(jīng)去油、去臟等一系列清洗處理后，再涂覆一層金屬化膏劑涂層。該涂層必須平整無缺，并且厚度控制在(80 ± 10)μm，再在氫氣爐中對膏劑進(jìn)行燒結(jié)，俗稱陶瓷金屬化。在(1 500 ± 10)°C 下保持45 min，即得與陶瓷結(jié)合牢固的金屬化預(yù)涂層，隨后便可在該涂層表面進(jìn)行預(yù)鍍銅。

金屬化膏劑的主要成分為鉬粉、一氧化錳和三氧化二鋁的混合物。在以下3種情況下，所涂覆的金屬化膏劑中上述3種組分的含量略有變動(dòng)。

(1)作為陶瓷的第一次金屬化膏劑，三氧化二鋁含量高一些，其目的是使涂覆金屬化膏劑的陶瓷在經(jīng)氫氣爐燒結(jié)后，陶瓷與第一次涂覆層之間的結(jié)合力得到保障。

(2)作為涂覆的第二次金屬化膏劑，一氧化錳和鉬粉含量要高一些，第二次金屬化膏劑涂覆在第一次金屬化膏劑表面后，仍要在氫氣爐中燒結(jié)。

(3)作為涂覆的最后面層金屬化膏劑，一氧化錳和鉬粉含量最高。該涂層經(jīng)氫氣爐燒結(jié)后，便達(dá)到金屬化預(yù)涂層的功能，為后續(xù)順利鍍銅打下良好的基礎(chǔ)。

金屬化膏劑應(yīng)多次涂覆，每涂覆一次，都要在氫氣爐里燒結(jié)一次，所得金屬化涂層的總厚度應(yīng)控制在70～90 μm 之內(nèi)。

每次涂覆時(shí),除了要保證金屬化膏劑的3種主要成分達(dá)到一定配比外，還要通過球磨機(jī)使三者充分、均勻地混合在一起，以保證涂層表面性能均勻一致。

2 鍍銅前處理

(1)手戴上潔凈的橡皮手(指)套后，將金屬化的陶瓷用預(yù)先除油的干凈細(xì)銅絲綁好，且保證每個(gè)金屬化部位都與銅絲接觸良好。

(2)將綁扎好的陶瓷件浸入50%(體積分?jǐn)?shù))的鹽酸溶液中，保持0.5 min。

(3)取出陶瓷件，用自來水沖洗干凈，速浸一下蒸餾水，帶電下預(yù)鍍銅槽。

3 預(yù)鍍銅

3.1 配方與工藝

3.2 注意事項(xiàng)

(1)綁扎陶瓷件要帶橡皮手套或橡皮手指套，要保證銅絲與金屬化的陶瓷件接觸良好。盡可能防止在內(nèi)孔件的內(nèi)孔外綁過多銅絲而屏蔽電力線進(jìn)入，內(nèi)孔應(yīng)對著陽極板，保證陶瓷件內(nèi)外鍍層厚度的一致性。

(2)配制鍍銅溶液的主要材料都應(yīng)選用分析純級(jí)，并用去離子水配制鍍液。

(3)不能采用硫酸型光亮鍍銅液；在焦磷酸鹽鍍銅液中，也不能添加任何光亮劑。

(4)陽極采用無氧銅，而不能采用酸性鍍銅中的含磷銅陽極。

(5)陰極移動(dòng)的頻次為10～20 次/min，移動(dòng)的幅度為25～100 mm。

4 鍍厚銅

預(yù)鍍銅后可不經(jīng)水洗而直接在鍍厚銅槽中進(jìn)行加厚，工件仍要帶電下槽，具體配方和操作條件如下：

5 鍍銅后處理

(1)鍍好的陶瓷件用水沖洗干凈。

(2)用沸騰的蒸餾水煮2 次，每次5 min 左右，把吸附在陶瓷細(xì)孔內(nèi)的殘留鍍液煮出來。否則，燒結(jié)后焊接裝管時(shí)的絕緣性能不好，從而影響管子壽命。

(3)烘干。

(4)燒結(jié)：由于電真空的特殊要求，必須對鍍層進(jìn)行燒結(jié)處理。將鍍好的陶瓷零件置于氫氣爐中燒結(jié)，溫度為1 000～1 020°C，保持30 min。

6 鍍件質(zhì)量檢查

通過燒結(jié)可以檢查電鍍層的好壞。燒結(jié)后，銅層絕對不能有任何起皮、剝落或針孔、氣泡；此外，還要求有一定厚度。具備上述條件的陶瓷件，才可以與電真空器件、金屬零件焊接。