Detaillierte Fachkenntnisse der keramischen Metallisierungsindustrie

 

Bei der Keramikmetallisierung handelt es sich um eine spezielle Oberflächenbehandlungstechnologie, die einen dichten Metallfilm auf der Oberfläche eines Keramiksubstrats bildet, um die Keramik schweißbar und leitfähig zu machen und so eine zuverlässige Verbindung zwischen Keramik und Metallwerkstoffen zu erreichen. Der Kern dieser Technologie besteht darin, auf der Keramikoberfläche eine Übergangszwischenschicht aufzubauen, die chemisch stabil ist und durch Lot nur schwer benetzt werden kann. Diese Zwischenschicht kann nicht nur chemisch mit der Keramikmatrix reagieren, um eine starke Bindung zu bilden, sondern auch eine gute Benetzung und Diffusion mit Metalllot bewirken, wodurch eine luftdichte Abdichtung oder elektrische Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialien erreicht wird. Im Bereich der Leistungshalbleitergehäuse sind metallisierte Keramikgehäuse für Leistungshalbleiter eine Schlüsselkomponente von IGBT-Modulen, MOSFET-Gehäusen und Thyristorgehäusen. Diese Produkte nutzen einen Metallisierungsprozess, um in bestimmten Bereichen des Keramikgehäuses eine lötbare Metallschicht für die Lötmontage mit Kupfersubstraten, Leadframes oder Anschlüssen zu bilden, während der Keramikkörper für elektrische Isolierung und Kanäle mit hoher Wärmeleitfähigkeit sorgt. Metallisierte Keramik-Isolierrohre Unter Metallisierende Keramikteile versteht man metallisierte Keramik-Isolierrohre und metallisierte Keramikteile, die häufig in Hochspannungsrelais, Vakuumunterbrechern, elektrischen Vakuumgeräten, Röntgenröhren und anderen Bereichen eingesetzt werden.

 

Die metallisierte Schicht befindet sich üblicherweise auf der Stirnseite des Keramikrohrs oder in bestimmten Bereichen auf der Innen- und Außenfläche und wird zum Schweißen und Abdichten mit Metallflanschen oder Elektrodenleitungen verwendet. Metallisierte Keramik für elektrische Komponenten ist ein allgemeiner Begriff für metallisierte Keramik für elektrische Komponenten und deckt eine Vielzahl von Anwendungsszenarien ab, von Hochspannungsschützen bis hin zu elektrischen Niederspannungsschaltern. Hoch{4}}metallisierte Keramikkomponenten sind hoch-metallisierte Keramikkomponenten, die die Bindungsstärke zwischen der metallisierten Schicht und der Keramikmatrix betonen, wobei in der Regel die Molybdän-mangan-Methode oder die aktive Metalllötmethode verwendet wird, damit die metallisierte Schicht Zug- oder Scherbelastungen standhalten kann, ohne sich abzulösen. Das Keramikgehäuse des HGÜ-Schützes ist ein Keramikhohlraum für ein Hochspannungs-DC-Schütz. Es handelt sich um eine typische Anwendung metallisierter Keramik im Bereich des neuen Hochspannungs-Gleichstromschutzes. Seine metallisierte Schicht dient der zuverlässigen Verbindung mit dem Metallkontaktsystem und dem Verschlussdeckel. Gleichzeitig muss das Innere des Keramikhohlraums dem langfristigen Brennen von Gleichstromlichtbögen standhalten. Präzisionsmetallisierte Keramiken oder präzisionsmetallisierte Keramiken stellen die höchsten Standards der Branche für Maßtoleranz, Positionsgenauigkeit der metallisierten Schicht und Oberflächenqualität dar. Sie werden üblicherweise in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Geräten und in den Bereichen hochwertiger industrieller Steuerung eingesetzt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Der Herstellungsprozess der keramischen Metallisierung ist ein technisches System, das mehrere Präzisionssteuerglieder umfasst. In der folgenden Beschreibung wird die Molybdän--Mangan-Metallisierung von Aluminiumoxidkeramik als typischer Prozessablauf betrachtet. Schritt 1: Vorbereitung der Keramikmatrix – Mischen Sie Aluminiumoxidpulver mit Zusatzstoffen wie Bindemitteln, Weichmachern und Dispergiermitteln, um eine Aufschlämmung zu bilden, und erhalten Sie durch Bandgießen, Trockenpressen oder isostatisches Pressen einen Grünkörper in der gewünschten Form. Bandguss eignet sich für die Herstellung von großen, dünnen Keramiksubstraten, Trockenpressen eignet sich für kleine und mittelgroße, dickwandige Teile und isostatisches Pressen eignet sich für röhrenförmige oder speziell geformte Keramikteile. Der Grünkörper wird getrocknet und entschleimt (langsam auf 400 bis 600 Grad erhitzt, um organische Stoffe zu entfernen) und dann in einem Hochtemperaturofen gesintert (Aluminiumoxidkeramik hat eine Temperatur von etwa 1600 bis 1700 Grad), um eine dichte Keramikmatrix zu erhalten. Die gesinterte Keramikmatrix muss oberflächengeschliffen oder peripher bearbeitet werden, um die Maßtoleranzanforderungen zu erfüllen.

Schritt 2: Herstellung der metallisierten Aufschlämmung – Wiegen Sie Molybdänpulver, Manganpulver und Zusatzstoffe (wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und andere Flussmittel) gemäß der Formel ab, mischen Sie sie, geben Sie organische Trägerstoffe (Terpineol, Ethylcellulose usw.) hinzu und mahlen Sie, um eine Pastenaufschlämmung mit geeigneter Viskosität herzustellen. Der Feststoffgehalt, die Partikelgröße und die rheologischen Eigenschaften der Aufschlämmung wirken sich direkt auf die Dicke, Dichte und Sinterschrumpfung der Metallisierungsschicht aus. Schritt 3: Beschichten der Metallisierungsschicht – Tragen Sie die Metallisierungsaufschlämmung durch Siebdrucken, Sprühen, Tauchen oder Bürsten auf den vorgegebenen Bereich des Keramiksubstrats auf. Bei metallisierten Keramikgehäusen für Leistungshalbleiter wird häufig Siebdruck verwendet, um eine präzise Kontrolle über die Form und Position der metallisierten Bereiche zu erreichen. Bei metallisierten Keramik-Isolierrohren zur Metallisierung von Keramikteilen erfolgt die Metallisierung der Innen- oder Außenwände von Rohrteilen üblicherweise durch Tauchbeschichtung oder Sprühverfahren in Kombination mit speziellen Schutzwerkzeugen. Die beschichteten Teile müssen in einem Ofen (ca. 100–150 Grad) getrocknet werden, um den organischen Träger zu verflüchtigen.

 

Schritt 4: Primärmetallisierungssintern – Legen Sie die beschichteten und getrockneten Keramikteile zum Sintern bei hoher-Temperatur in einen Ofen mit Wasserstoff-Schutzatmosphäre. Die Sintertemperatur liegt normalerweise zwischen 1300-1500 Grad (abhängig von der Formel) und die Haltezeit beträgt etwa 30-60 Minuten. Während des Sinterprozesses erfährt das Molybdän-Mangan-Pulver eine Sinterverdichtung, und gleichzeitig wandert die Glasphase von der Molybdän-Mangan-Schicht zur Keramikgrenzfläche und reagiert mit dem Aluminiumoxid in der Keramik, um eine Übergangszwischenphase zu bilden. Die Funktion einer Wasserstoffatmosphäre besteht darin, den Oxidfilm auf der Oberfläche des Metallpulvers zu reduzieren und die Sinteraktivität zu fördern. Nach dem Sintern geht die Metallisierungsschicht eine starke chemische Verbindung mit der Keramikmatrix ein. Schritt 5: Vernickeln. Auf der Oberfläche der Molybdän-Mangan-Schicht wird nach der Primärmetallisierung und dem Sintern eine stromlose Vernickelung oder galvanische Vernickelung durchgeführt. Die Vernickelung dient zwei Zwecken: Zum einen soll sie die Molybdän-Mangan-Schicht vor Oxidation schützen, zum anderen soll eine lötbare Oberfläche geschaffen werden (die Benetzbarkeit des Lots mit Nickel ist besser als die der Molybdän-Mangan-Schicht). Die Dicke der Nickelplattierungsschicht wird normalerweise auf 2–8 Mikrometer eingestellt. Ist sie zu dünn, kann es beim Schweißen dazu kommen, dass die Beschichtung durch das Lot aufgelöst wird. Wenn es zu dick ist, kann dies an innerer Spannung liegen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Qualität keramikmetallisierter Produkte spiegelt sich oft in mikroskopischen Details wider, die mit bloßem Auge beobachtet oder durch einfache Tests wahrgenommen werden können. Das erste ist die Kontinuität und Haftfestigkeit der Metallisierungsschicht. - Stellen Sie das metallisierte Keramikgehäuse für Leistungshalbleiter unter gutes Licht und beobachten Sie es. Eine qualitativ hochwertige Metallisierungsschicht sollte einen gleichmäßigen metallischen Glanz, klare und scharfe Kanten und keine sichtbaren Abblätterungen oder andere Mängel aufweisen. Kleben Sie es mit 3M-Klebeband auf die Oberfläche der metallisierten Schicht und ziehen Sie es schnell ab. Es dürfen keine Metallpartikel haften bleiben. Der zweite Punkt ist die Positionierungsgenauigkeit des metallisierten Bereichs. Bei rohrförmigen Teilen wie metallisierten Keramik-Isolierrohren und metallisierenden Keramikteilen bestimmen die Gleichmäßigkeit der Breite und die Konzentrizität des metallisierten Endflächenrings direkt die Dichtungszuverlässigkeit beim Schweißen an den Metallflansch. Eine übermäßige Abweichung kann zu lokalen Schweißfehlern oder zum Überlaufen des Lots führen. Das dritte Detail ist die Qualität der Nickelplattierungsschicht - Eine qualifizierte Nickelplattierungsschicht sollte in einem gleichmäßig matten oder halbglänzenden Zustand sein, ohne offensichtliche Farbunterschiede, Nadellöcher oder Blasen. Für das Keramikgehäuse des HGÜ-Schützes tauchen Sie den vernickelten Keramikhohlraum in Standardflussmittel ein.

 

Achten Sie nach dem Herausnehmen darauf, dass die metallisierte Oberfläche vollständig mit Flussmittel bedeckt sein sollte und es keinen Lot-{0}}Abstoßungsbereich gibt, der direkt die Lötbarkeit des nachfolgenden Lötens widerspiegelt. Das vierte Detail ist der Zustand der Keramikmatrix nach dem Sintern - Metallisierung und Sintern unterliegen Hoch-Temperaturzyklen über 1300 Grad, und die instabile Qualität der Keramikmatrix kann Mikrorisse oder Verwerfungen verursachen. Legen Sie Precision Metallized Ceramics flach auf eine Marmorplattform und überprüfen Sie die Ebenheit mit einer Fühlerlehre. Bei rohrförmigen Teilen die Parallelität beider Stirnseiten prüfen. Das letzte Detail, das leicht übersehen wird, ist die Querschnittsstruktur der Metallisierungsschicht. -Beobachten Sie den Querschnitt der Metallisierungsschicht durch ein metallografisches Mikroskop. Die Metallisierungsschicht eines qualitativ hochwertigen Produkts sollte dicht und ohne Durchgangslöcher sein, und die Grenzfläche zum Keramiksubstrat sollte eine ineinandergreifende Eckzahnform und nicht einen geraden Spalt aufweisen. Unser Unternehmen führt Stück für Stück Prüfungen der oben genannten Details für jede Charge keramikmetallisierter Produkte durch und führt metallografische Fotos und Aufzeichnungen über Lötbarkeitstests, um sicherzustellen, dass jedes gelieferte Produkt den Qualitätsanforderungen auf technischem Niveau- entspricht.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Anwendungsbranchen für keramische Metallisierungsprodukte decken ein breites Spektrum von Bereichen ab, von der Leistungselektronik bis zu neuen Energien, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu medizinischen Geräten. In der Leistungshalbleiterindustrie sind metallisierte Keramikgehäuse für Leistungshalbleiter eine Kernkomponente von IGBT-Modulen, MOSFETs und Diodengehäusen. IGBT-Module werden häufig in Frequenzumrichtern, Elektroschweißmaschinen, Induktionsheizungen und Traktionssystemen für den Schienenverkehr eingesetzt. Ihre Keramikschalen müssen die umfassenden Anforderungen einer Hochspannungsisolierung (typischer Wert 1200 V-6500 V), einer hohen Wärmeleitfähigkeit und Wärmeableitung sowie einer langfristigen Zuverlässigkeit des Wärmezyklus erfüllen. Im Bereich der Energieübertragung und -verteilung werden Keramikgehäuse von HVDC-Schützen in Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge, Photovoltaik-Energiespeichersystemen und DC-Verteilerschränken eingesetzt. Hochspannungs-Gleichstromschütze müssen den Fehlerstrom unter Gleichstrombedingungen zuverlässig unterbrechen. Die Metallisierungsqualität des Keramikhohlraums bestimmt direkt die Luftdichtheit und die Lichtbogenlöschleistung des Schützes. Im Bereich der elektrischen Vakuumgeräte werden metallisierte Keramik-Isolierrohre mit metallisierendem Keramikteil in Vakuum-Lichtbogenlöschern (Kernkomponenten von Mittel- und Hochspannungs-Leistungsschaltern), Wanderfeldröhren, Magnetrons und Röntgenröhren verwendet.

 

Metallisierte Keramikteile müssen in Hochvakuumumgebungen langfristig -luftdicht sein. Die Porosität der metallisierten Schicht und die Luftdichtheit der Schweißung sind wichtige Qualitätsindikatoren. In der Luft- und Raumfahrt sowie im Militärbereich werden hochfeste metallisierte Keramikkomponenten in Gehäusen für Raketensuchköpfe, Satellitentranspondersubstraten und Sensorgehäusen für Flugtriebwerke verwendet. An die hohe Temperaturbeständigkeit, Schlagfestigkeit und Langzeitzuverlässigkeit der Materialien werden äußerst hohe Anforderungen gestellt. In den Bereichen industrielle Steuerung und allgemeine Elektrik deckt Metallized Ceramics for Electrical Components elektrische Niederspannungsgeräte (wie Schütze, Relais, Thermostate), Hochspannungsschalter, Gasentladungslampenstarter und Zündkerzen ab. Im Bereich medizinischer Geräte wird präzisionsmetallisierte Keramik in Durchführungsanschlüssen für implantierbare medizinische Geräte (wie Herzschrittmacher, Neurostimulatoren), CT-Detektoren und laserchirurgische Instrumente verwendet, bei denen die Metallisierungsschicht biokompatibel sein und strenge Sterilisationstests bestehen muss.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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