Металлизация керамики

Металлизация керамики — создание на поверхности керамической детали прочно сцепленного металлического слоя: электрода, контактной площадки или подготовленной под пайку поверхности. Без металлизации обычные припои керамику не смачивают, поэтому паять керамику к металлу или выводам можно только по металлизированному слою. Металлизируем керамические изоляторы, корпуса, кольца, подложки, конденсаторные и пьезокерамические заготовки по чертежу и КД — ваши детали или изготовленные нами; запросы — на 5052082@mail.ru.

Для чего металлизируют керамику

Металлизация керамики решает три задачи:

• проводящий слой — электрод или обкладка, к которой припаивают вывод: конденсаторы, пьезоэлементы;
• подготовка к пайке с металлом — металлокерамический узел, часто вакуумно-плотный: корпуса вакуумных приборов и коммутирующих устройств;
• плёночные проводники и площадки на керамических подложках для электронных схем.

От задачи зависят металл, толщина и способ. Проводящему слою достаточно хорошей электропроводности и паяемости мягким припоем; спай для вакуумного прибора должен выдерживать нагрев и оставаться герметичным.

Способы металлизации керамики

Способ	Металл слоя	Температура обработки	Под какую пайку	Где применяют
Вжигание серебросодержащей пасты	серебро	обычно 700–850 °C, на воздухе	мягкие припои	конденсаторы, пьезокерамика, паяемые поверхности керамических деталей
Молибдено-марганцевая металлизация с никелированием	молибден (вольфрам) с марганцем, затем никель	около 1400–1600 °C, влажный водород	твёрдые серебряно-медные припои	вакуумно-плотные металлокерамические спаи
Тонкоплёночная (вакуумная)	титан или цирконий + барьерный слой + золото, платина или палладий	процесс в вакууме	стандартные твёрдые припои	спаи с металлом, подложки
Прямое соединение меди с керамикой	медь	выше 1065 °C, ниже плавления меди (1083 °C), в азоте	—	подложки из оксида алюминия

Вжигание серебра

Пасту с серебром наносят на нужные поверхности, сушат и обжигают на воздухе. Серебро восстанавливается и сцепляется с керамикой через стекловидную связку. Толщину набирают одним или несколькими нанесениями — так получают слой в 15–20 мкм и более. Способ широко применяют для обкладок конденсаторов и электродов пьезоэлементов; им можно покрыть даже глубокие и узкие каналы трубчатых конденсаторов. Подробно — в статье «Вжигание серебра».

Молибдено-марганцевая металлизация

Пасту из порошков молибдена и марганца со стеклообразующими добавками вжигают в восстановительной атмосфере с парами воды. Марганец окисляется и вместе со стеклофазой керамики образует прочный переходный слой. Сверху наносят никель и спекают его в водороде, после чего деталь паяют твёрдым припоем, например ПСр72, со сплавом 29НК. Это классический способ получения вакуумно-плотных металлокерамических спаев на корундовой керамике — молибдено-марганцевая металлизация.

Тонкоплёночная металлизация

Слои толщиной в доли микрометра наносят в вакууме испарением или распылением. Нижний слой — активный металл (титан, цирконий), обеспечивающий сцепление; верхний — благородный металл под пайку. Между ними при необходимости кладут барьерный слой. Требует масок и вакуумного оборудования, размер деталей ограничен камерой. Подробнее о способе — вакуумная металлизация.

Активная пайка — когда металлизация не нужна

Припои серебро–медь с добавкой титана смачивают керамику без предварительной металлизации. Пайку ведут в вакууме или инертном газе: титан реагирует с кислородом и азотом воздуха. Способ исключает операцию металлизации, но требует вакуумной печи; водородную атмосферу такие припои не переносят.

Какую керамику металлизируют

Керамические электротехнические материалы классифицирует ГОСТ 20419-83:

Группа по ГОСТ 20419-83	Материал
100	фарфоры — материалы на основе щелочных алюмосиликатов
200	стеатиты — материалы на основе силикатов магния
300	материалы на основе оксида титана, титанатов, станнатов, ниобатов
400	плотные кордиерит, цельзиан, анортит
500	пористые материалы на основе алюмосиликатов магния
600	глинозёмистые (муллитокорундовые), 50–80 % Al₂O₃
700	высокоглинозёмистые (корундовые): 780 — 80–86 % Al₂O₃, 786 — 86–95 %, 795 — 95–99 %, 799 — свыше 99 %

Обкладки керамических конденсаторов и электроды пьезоэлементов получают вжиганием серебра. Вакуумно-плотные спаи по молибдено-марганцевому способу делают на корундовой керамике группы 700; прочность такого спая зависит от состава стеклофазы керамики, поэтому режим подбирают под конкретную марку. Сами керамические подложки также поставляем — например, корундовые подложки ВК-100-1.

Как выбрать способ металлизации керамики

• нужен электрод или контакт под мягкий припой, деталь работает на воздухе — оптимально вжигание серебра: проще, дешевле, без водородных печей;
• нужен спай с металлом, который выдержит нагрев и останется герметичным, — молибдено-марганцевая металлизация с никелированием и пайкой твёрдым припоем;
• нужен слой в доли микрометра с благородным металлом сверху — тонкоплёночная металлизация;
• способ уже задан чертежом — выполняем по чертежу, отступления только по согласованию с разработчиком.

Контроль металлизированной керамики

• толщина слоя — по методу из КД (замер на детали или на шлифе образца-свидетеля); по требованию оформляем протокол;
• внешний вид: сплошность, ровная граница металлизации, без вздутий и непокрытых мест;
• прочность сцепления и паяемость — по методике КД;
• для вакуумно-плотных спаев — проверка герметичности течеискателем.

Что указать в заявке

• чертёж детали с обозначением покрытия и металлизируемых поверхностей;
• марку керамики;
• металл, толщину слоя и требования к подслою;
• количество; детали ваши или изготавливаем мы;
• нужен ли протокол контроля толщины.

Вопросы и ответы

Металлизируете керамику заказчика?

Да. Металлизируем как ваши детали, так и изготовленные нами. Для давальческих деталей согласуем упаковку и приёмку.

Какой способ дешевле?

Вжигание серебра — самый простой из способов: обжиг на воздухе, без водородных и вакуумных печей. Молибдено-марганцевая и тонкоплёночная металлизация дороже из-за многоступенчатого процесса и оборудования.

Можно ли паять металлизированную керамику обычным оловянным припоем?

К вожжённому серебру — да, но быстро и без перегрева: серебро растворяется в олове. Применяют и припои с добавкой серебра. Металлизация молибденом с никелем рассчитана на пайку твёрдыми припоями.

Заказать металлизацию керамики

Пришлите чертёж, марку керамики и количество на 5052082@mail.ru — подберём способ по КД, назовём срок и стоимость.