ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซรามิกเคลือบโลหะ: วิธี Mo-Mn และการวิเคราะห์กลไกของวิธี Activated Mo- Mn

ในด้านบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-และการเชื่อมต่อโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง- พันธะที่มั่นคงระหว่างเซรามิกและโลหะถือเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญมาโดยตลอด เซรามิกโครงสร้างซึ่งแสดงโดยอลูมินามีความแข็งสูง ฉนวนสูง และทนความร้อนได้ดีเยี่ยม แต่ความเปราะบางและความเฉื่อยของพื้นผิวทำให้การเชื่อมโดยตรงกับโลหะทำได้ยาก เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างเซรามิก-กับ-โลหะที่เชื่อถือได้ กระบวนการเคลือบโลหะจึงกลายเป็นองค์ประกอบหลัก โดยวิธี Mo-Mn และวิธีการเปิดใช้งาน Mo-Mn ที่ปรับปรุงแล้วมีบทบาทสำคัญในการใช้งานทางวิศวกรรม

วิธี Mo-Mn แบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับการเคลือบซับสเตรต Al2O3 ด้วยสารละลายที่มีผงโลหะโมลิบดีนัมและแมงกานีส ตามด้วยการเผาผนึกที่อุณหภูมิสูง-เพื่อสร้างชั้นโลหะ การศึกษาพบว่าเมื่อผสม Mo และ Mn ที่มีความบริสุทธิ์สูง-ในอัตราส่วน 80:20 สำหรับการเคลือบเซรามิกด้วยโลหะ ชั้นโลหะที่ได้จะมีพันธะระหว่างพื้นผิวที่ดีเยี่ยมกับซับสเตรตอะลูมินา

ข้อมูลการทดสอบการเยื้องนาโนแสดงให้เห็นว่าความแข็งระดับนาโนของซับสเตรต Al2O3 ชั้นผิวสัมผัส และการเคลือบโลหะอยู่ที่ประมาณ 14 GPa, 5.5 GPa และ 1.5 GPa ตามลำดับ ความแข็งจะลดลงเรื่อยๆ จากพื้นผิวเซรามิกไปจนถึงชั้นโลหะ ทำให้เกิดโครงสร้างไล่ระดับอย่างต่อเนื่อง อินเทอร์เฟซแบบไล่ระดับนี้ช่วยลดความเครียดจากความร้อนที่เกิดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ไม่ตรงกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีส่วนทำให้ความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของข้อต่อดีขึ้น และทำให้ส่วนประกอบเซรามิกที่เป็นโลหะสามารถทำงานได้ในระยะยาว-ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-

ในระหว่างการเผาผนึก อนุภาค Mo จะสร้างโครงสร้างเฟรมเวิร์กที่ต่อเนื่องกันเป็นอันดับแรก ในขณะที่ Mn มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาระหว่างผิวและส่งเสริมการยึดเกาะกับเฟสแก้วเซรามิก ที่อุณหภูมิสูง เฟสแก้วจำนวนเล็กน้อยจะเคลื่อนจากภายในเซรามิกไปสู่ชั้นเคลือบโลหะ เติมเต็มรูขุมขนและเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างผิว กระบวนการแพร่กระจายและการย้ายถิ่นนี้เป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับการก่อตัวของพันธะที่มั่นคงในเทคโนโลยีการเคลือบโลหะเซรามิกแบบดั้งเดิม

อย่างไรก็ตาม วิธี Mo-Mn แบบดั้งเดิมมีข้อบกพร่องที่สำคัญ ประการแรก ต้องใช้อุณหภูมิในการเผาผนึกสูงและใช้พลังงานจำนวนมาก ประการที่สอง การไม่มีสารกระตุ้นในระบบผงโลหะส่งผลให้ความสามารถในการเปียกของผิวสัมผัสมีจำกัด ซึ่งจำกัดศักยภาพในการปรับปรุงความแข็งแรงของการปิดผนึก ดังนั้น กระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงจึงได้รับการพัฒนาทีละน้อยสำหรับแอปพลิเคชันระดับไฮเอนด์

วิธี Mo-Mn ที่เปิดใช้งานคือการปรับกระบวนการแบบดั้งเดิมให้เหมาะสม โดยมีวัตถุประสงค์หลักในการลดอุณหภูมิของการชุบโลหะและเพิ่มปฏิกิริยาระหว่างพื้นผิว การปรับปรุงส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: ประการแรก การเพิ่มตัวกระตุ้นให้กับสูตร; ประการที่สอง แทนที่ผงโลหะบางส่วนด้วยโมลิบดีนัมหรือแมงกานีสออกไซด์หรือเกลือ

ภายใต้สภาวะการทำให้เป็นโลหะ อนุภาค Mo จะเผาผนึกเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายฟองน้ำ- โลหะ Mn ถูกออกซิไดซ์เป็น MnO ซึ่งจากนั้นจะเกิดปฏิกิริยาการแพร่กระจายด้วยการเติม Al2O3, SiO2, CaO และส่วนประกอบอื่นๆ เข้าไป ทำให้เกิดการหลอมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำและมีความหนืดต่ำ การหลอมนี้แสดงความสามารถในการเปียกน้ำที่ดีสำหรับ Mo และสามารถแทรกแซงกับเฟสที่เป็นแก้วจำนวนเล็กน้อยในเซรามิก Al2O3 95% โดยน้ำหนัก

การก่อตัวของการหลอมที่มีความหนืดต่ำ-นี้ช่วยส่งเสริมการโยกย้ายของเฟสที่เป็นแก้วจากด้านในของเซรามิกไปยังรูพรุนของชั้นการเคลือบโลหะอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยเพิ่มการประสานทางกลและพันธะเคมีที่ส่วนต่อประสาน เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแบบเดิม กระบวนการ Mo-Mn ที่เปิดใช้งานจะสร้างโครงสร้างเซรามิกเคลือบโลหะที่มีความหนาแน่นมากขึ้นที่ส่วนต่อประสาน ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการยึดเหนี่ยวโดยรวม

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลือบโลหะด้วยเซรามิกกระบวนการและการใช้งาน โปรดติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับรายละเอียดทางเทคนิคและทิศทางการพัฒนาในอนาคต