세라믹 금속화 기술: 알루미나 세라믹 쉘의 원리, 공정 및 산업 응용

현대 정밀 엔지니어링 및 고성능 전자공학에서 세라믹은 물리화학적 특성이 금속과 크게 다른 무기 비금속 재료로 분류되는 경우가 많습니다.- 그러나 각각의 뚜렷한 장점으로 인해 엔지니어링 커뮤니티에서는 세라믹의 절연성 및 고온 저항성과 금속의 전기 전도성 및 용접성을 완벽하게 결합할 수 있는 기술이 시급히 필요합니다. 이러한 요구로 인해 세라믹 금속화 기술이 대두되었으며, 이는 세라믹 표면에 견고한 금속층을 형성함으로써 전기, 열 및 기계적 특성 측면에서 서로 다른 두 재료를 안정적으로 연결하는 문제를 성공적으로 해결합니다. 신뢰성이 높은 알루미나 세라믹 쉘 제조에서 이 기술은 복잡한 기능을 달성하는 데 중요한 가교가 되었습니다.

세라믹 금속화 메커니즘은 여러 화학적, 물리적 반응, 재료의 소성 흐름 및 입자 재배열을 포함하여 매우 복잡합니다. 소결 중에 금속화된 층의 산화물과 비{1}}금속 산화물은 다양한 화학 반응과 확산 이동을 겪습니다. 온도가 상승함에 따라 이들 물질은 반응하여 중간 화합물을 형성하며, 이는 공통 녹는점에 도달하면 액체상을 형성합니다. 이 시점에서 액체 유리상은 점성이 생기고 소성 흐름을 겪게 되어 모세관 현상에 따라 입자 재배열이 진행됩니다. 표면 에너지에 의해 원자 또는 분자가 확산 및 이동하여 입자 성장을 촉진하고 점차적으로 기공을 줄이고 제거하여 궁극적으로 금속층의 치밀화를 달성합니다. 이 정밀 공정은 고품질의 금속화 95% 알루미늄 세라믹 부품을 제조하기 위한 핵심 기반입니다.-

고품질-금속화 결합을 달성하려면 엄격하고 정확한 공정 흐름을 따라야 합니다. 첫 번째 단계는 기판 전처리로, 일반적으로 다이아몬드 연마 페이스트를 사용하여 무압력 소결 세라믹을 광학적으로 평활하게 연마하여 1.6 마이크로미터 이하의 표면 거칠기를 보장합니다. 그런 다음 기판을 아세톤과 알코올에 담그고 상온에서 20분간 초음파 세척을 하여 표면의 불순물을 완전히 제거합니다. 이 단계는 후속 금속화 알루미나 세라믹 Al2O3 부품에서 표면 금속화 층의 접착을 보장하는 데 중요합니다. 사소한 오염이라도 접착 실패로 이어질 수 있습니다.

두 번째 단계는 금속화 페이스트를 준비하는 것입니다. 기술자는 특정 금속화 공식에 따라 원재료를 정밀하게 계량하고, 일정 기간 동안 볼밀링한 후 특정 점도의 금속화 페이스트를 준비해야 합니다. 세 번째 단계는 코팅 및 건조로, 스크린 인쇄 기술을 사용하여 페이스트를 세라믹 기판에 균일하게 코팅합니다. 페이스트 두께는 엄격하게 제어되어야 합니다. 너무 얇으면 솔더가 금속화 층으로 쉽게 흘러 들어가고, 너무 두꺼우면 부품 이동이 방해됩니다. 사이징 후 기판은 고성능 릴레이 세라믹 부품 및 기타 정밀 부품을 준비하는 데 있어 중요한 단계인 오븐에서 건조되어야 합니다.

네 번째 단계는 열처리로, 건조된 기판을 환원 분위기에 넣어 고온 소결함으로써 세라믹 표면에 치밀한 금속층을 형성합니다. 이러한 일련의 엄격한 공정을 거쳐 세라믹 기판 표면은 금속에 납땜되거나 용접될 수 있는 능력을 갖게 됩니다. 그 결과 금속화 세라믹 알루미나 절연체는 세라믹 본체의 우수한 전기 절연 특성을 유지할 뿐만 아니라 금속 표면의 우수한 전도성과 밀봉 특성을 달성하여 극한 작업 환경의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

신에너지, 5G 통신, 항공우주 등 전략 산업의 급속한 발전으로 인해 고신뢰성 금속화 세라믹에 대한 시장 수요가 계속 증가하고 있습니다.- 고전압 DC 계전기용 금속화 용접 세라믹 하우징에 사용되거나 전력 모듈의 주요 절연 부품으로 사용되는 경우 세라믹 금속화 기술은 대체할 수 없는 역할을 합니다. 특히 DC 계전기 소자 제조에서 이 기술은 고-전압, 고온-사이클에서 부품의 장기간 안정적인 작동을 보장하여 재료 과학과 공정 공학의 심층적 통합을 입증합니다.