Физико-химические методы металлизации ферритов и керамики для создания пассивных электроэлементов и неразъемных соединений
| Вид материала | Документы |
- Контрольная работа По дисциплине физико-химические свойства и методы контроля качества, 77.41kb.
- Программа учебной дисциплины "Аналитическая химия и физико-химические методы анализа", 239.87kb.
- Бородина Татьяна Борисовна Учитель черчения моу томинская сош 2007-2008 учебный год, 73.88kb.
- Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 02. 00. 02 Аналитическая, 51.98kb.
- Физико-химические свойства и структурная подвижность сверхсшитых полистиролов 02. 00., 883kb.
- Физико-химические основы технологии получения монокристаллов и поликристаллических, 1148.26kb.
- И. А. Карпухин Тезисы доклада, 15.09kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Аналитическая химия и физико-химические, 314.54kb.
- Синтез и физико-химические свойства комплексных соединений лантанидов с диметоксибензойными, 287.06kb.
- Фазовые равновесия, физико-химические свойства и синтез порошков oксидных вольфрамовых, 497.03kb.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ФЕРРИТОВ И КЕРАМИКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПАССИВНЫХ ЭЛЕКТРОЭЛЕМЕНТОВ
И НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
А.Г. Непокойчицкий¹, Б.И. Игнатов², К.В. Францкевич¹, С.Г. Асташенко¹
¹ГНУ «Институт технологии металлов» НАН Беларуси, 212030, г. Могилев, Беларусь, ул. Бялыницкого-Бирули, 11, тел. (0222) 27-93-67, тел/факс (0222) 28-01-49, e-mail intehmet@mogilev.unibel.by
²УО «Могилевский государственный университет продовольствия», г. Могилев, Беларусь
При производстве приборов и различных устройств, использующих ферриты и керамику, возникает необходимость создания высококачественных металлических покрытий на поверхности деталей из этих материалов с высокой адгезией к основе. Покрытия могут использоваться в качестве пассивных элементов, вакуумноплотных электровводов и других элементов. Также перспективно использование металлических покрытий при производстве высокопрецизионных неразъемных соединений феррит-металл, керамика-металл, феррит-керамика и др. Такие соединения осуществляются радиационной пайкой твердыми и мягкими припоями.
Существующие в настоящее время методы металлизации ферритов и керамики основаны на нанесении металла извне (вжигание токопроводящих паст, напыление в вакууме, химическое осаждение) или восстановление в СВЧ плазме. Эти методы многооперационные, сложные в производстве и не всегда позволяют решать возникающие проблемы в прецизионном приборостроении.
В отличие от указанных методов нами предлагается способ формирования покрытий путем восстановления металла из оксидов в поверхностном слое феррита и керамики и при необходимости легирование его другими металлами. Восстановление осуществляется как высокоэнергетическим воздействием электроразрядной плазмы и лазерного излучения, так и различными электрохимическими методами. Во всех случаях предусматривается сохранность свойств исходных материалов. Рассмотрим наиболее перспективные способы металлизации оксидных композиций и создания неразъемных соединений с металлами.
Формирование металлических покрытий на ферритах под действием электроразрядной плазмы. При исследовании пробоя оксидных материалов электрическим разрядом ограниченной мощности установлено, что в зоне разряда происходит частичное восстановление металла. На этой основе нами разработан способ поверхностной металлизации ферритов с применением защитно-восстановительной среды, которая усиливает процесс восстановления металла и снижает температурное воздействие на ферритовый образец.
Для получения линейных металлических дорожек на феррите используются два электрода, устанавливаемых на поверхности образца, погруженного в защитно-восстановительную жидкость. В этом случае при электрическом пробое поверхностного слоя феррита между электродами образуется металлический канал. Если перемещать электроды, следующие друг за другом с фиксированным расстоянием между ними, по определенной траектории, то получается металлическая дорожка по форме траектории. Данным способом были получены металлические дорожки шириной от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Одновременное прямолинейное перемещение двух электродов, не следующих друг за другом, позволяет сформировать широкий канал, равный по ширине промежутку между электродами.
При использовании в качестве подвижного электрода несколько соединенных с одной стороны проводников и перемещении его по поверхности феррита можно получить множество близко расположенных дорожек. При наложении электрических разрядов повышенной мощности образуется сплошное покрытие.
Особенностью данного способа металлизации является проведение процесса в условиях неравновесной плазмы и при температуре образца близкой к комнатной. Эксперименты показали, что при расположении электродов на поверхности феррита, находящегося под слоем защитно-восстановительной жидкости, электрический пробой происходит по поверхности феррита, контактирующей с жидкостью. Металлические дорожки, образованные путем восстановления металла из его оксида под действием электроразрядной плазмы, несколько заглублены в тело феррита. Это объясняется удалением кислорода в процессе восстановления. Толщину металлических дорожек можно увеличить осаждением металла гальваническим или каким-либо другим способом. После шлифовки и полировки получатся металлический канал в плоскости образца.
Формирование металлических покрытий на ферритах под действием лазерного излучения и плазмы. Применение лазерного излучения и комбинированного воздействия лазерного излучения и электроразрядной плазмы также позволяет получать металлические покрытия. Свойства покрытий существенно зависят от режима генерации лазера. Наиболее качественные покрытия были получены при применении непрерывного лазерного излучения совместно с плазмой высокочастотного разряда.
Преимуществом комбинированного метода является возможность осуществления термохимических процессов восстановления металла в поверхностном слое при относительно низких температурах и значительно меньшем времени протекания реакции, чем только при лазерном или ВЧ-плазменном воздействии.
При металлизации ферритовых образцов разных марок необходимо оценивать целесообразность применения того или иного метода.
Формирование металлических покрытий на керамике. Металлизация алюмооксидной керамики производится напылением сплавов в вакууме, в состав которых входит активный металл - титан. Особенностью процесса металлизации с применением активного металла является восстановление алюминия титаном с последующим образованием системы твердых растворов титан – алюминий - кислород. Это обеспечивает высокую адгезию металлического покрытия к керамике. Титан способен растворять до 14 ат.% кислорода без образования оксида. Медь и серебро в составе напыляемого сплава обеспечивают возможность использования при последующей пайке легкоплавких припоев.
Рентгеноспектральный микроанализ показал наличие переходного слоя, толщина которого составляет 1,0–1,2 мкм. Наблюдается переменное распределение элементов по толщине и взаимная диффузия атомов алюминия в припой и атомов титана в керамику.