[發明專利]一種陶瓷表面選擇性金屬化方法

有效

• 申請號: 201210035014.8
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN103253988A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 徐強;林信平;任永鵬
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;C04B41/91
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于陶瓷領域，具體涉及一種陶瓷表面選擇性金屬化方法。

背景技術

在陶瓷表面形成立體電路，能夠形成立體的、集機電功能于一體的電路載體。同時，表面具有立體線路的陶瓷器件具有較高的導熱系數和機械強度、較長的使用壽命、較強的耐老化性能等，因此在電子領域將得到廣泛應用。目前，在陶瓷表面形成立體電路的工藝是：表面除油-機械粗化-化學粗化-敏化活化-化學鍍，工藝繁瑣，且得到的金屬鍍層即電路與陶瓷基材的附著力較低。

例如，CN101550546A中公開了一種陶瓷基材表面的化學鍍制備方法，通過在陶瓷表面包覆半導體納米無機粉體，然后直接浸入含有表面所需負載金屬的金屬鹽的化學鍍液中，在波長為200-400nm的紫外光下照射進行化學鍍，從而在陶瓷基材表面負載金屬，得到表面金屬化的陶瓷材料。其中半導體納米無機粉體為納米二氧化鈦、納米氧化硅、納米氧化鋅、納米氧化錫或經過摻雜改性的半導體納米無機粉體，其中摻雜改性為稀土摻雜、稀土氧化物摻雜、金屬摻雜或氮摻雜。該方法中，通過半導體納米無機粉體在激光照射下產生金屬原子，從而實現化學鍍，但是半導體納米無機粉體成本較高，大大限制其應用。另外，該方法中，半導體無機粉體分布于陶瓷表面，難以保證其余陶瓷基材的附著力，也難以保證化學鍍層與基材的附著力。

CN101684551A中公開了一種利用γ射線制備表面金屬化的陶瓷的方法，通過配制含有金屬離子的溶液，在陶瓷工件表面預定區域按所需形狀分布金屬離子溶液，然后用γ射線輻射該區域，最后在該區域進行化學鍍形成金屬層。該方法中，通過γ射線的輻射，同時完成陶瓷材料表面的粗化和化學鍍活性中心的形成，工藝簡化。但是該方法中，金屬離子的溶液分布于陶瓷表面，輻射還原后形成的金屬活性中心存在于陶瓷表面，與陶瓷基材的附著力仍較弱，使得化學鍍層與陶瓷基材的附著力也相應較弱。另外，該方法中采用高能量的γ射線，成本太高。

發明內容

本發明解決了現有技術中存在的陶瓷表面金屬層與基材附著力低、以及陶瓷表面金屬化成本高的技術問題。

本發明提供了一種陶瓷表面選擇性金屬化方法，包括以下步驟：

A、將陶瓷組合物成型后在非還原性氛圍中燒制，得到陶瓷基材；所述陶瓷組合物包括陶瓷粉體和分散于陶瓷粉體中的功能粉體；所述功能粉體選自M的氧化物或M單質中的一種或多種，M為Mn、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In?、Ti、Co、Ni、Mo、Sn、Pb、Cu、Tc、Po、Hg、Ag、Rh、Pd、Pt或Au；陶瓷粉體選自E的氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物中的一種或多種，E為非金屬或金屬活性高于H₂的各種金屬；

B、將陶瓷基材在還原氛圍中進行還原，在陶瓷基材表面形成金屬單質活性中心；所述還原氛圍為H₂氣氛、CO氣氛或單質碳氛圍；

C、將經過步驟B的陶瓷基材放入化學鍍液中進行化學鍍，在陶瓷基材表面形成金屬層；

D、對經過步驟C的陶瓷基材表面的金屬層的部分區域進行蝕刻。

本發明提供的陶瓷表面選擇性金屬化方法，通過先將含有陶瓷粉體和功能粉體的陶瓷組合物成型燒制陶瓷基材，然后將該陶瓷基材在還原氛圍中進行還原，陶瓷基材表面的功能粉體轉化為金屬單質活性中心，再進行化學鍍，在該金屬單質活性中心表面形成化學鍍層（即金屬層），然后根據需求對金屬層的部分區域進行蝕刻，即完成陶瓷表面的選擇性金屬化。由于本發明中，功能粉體在陶瓷粉體中均勻分散，因此在陶瓷燒制過程中，功能粉體與相鄰的部分陶瓷粉體發生反應形成復合結構，使得功能粉體后續還原轉化為金屬單質活性中心后，仍與陶瓷基材具有良好的附著力，從而使得化學鍍層也與陶瓷基材具有較高的附著力。另外，本發明通過對功能粉體和陶瓷粉體的種類進行選擇，發現功能粉體采用M的氧化物或M單質中的一種或多種，M為Mn、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In?、Ti、Co、Ni、Mo、Sn、Pb、Cu、Tc、Po、Hg、Ag、Rh、Pd、Pt或Au，陶瓷粉體選自E的氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物中的一種或多種，E為非金屬或金屬活性高于H₂的各種金屬，通過功能粉體與陶瓷粉體的匹配，使得形成的陶瓷基材中陶瓷組分與功能組分相容性較好，在燒制過程中形成共晶液相從而降低陶瓷基材的燒結溫度、增加陶瓷基材的燒結致密度，同時能有效保證后續還原時陶瓷基材中的陶瓷組分不被還原，保證陶瓷基材具有較高的機械性能。???

具體實施方式

本發明提供了一種陶瓷表面選擇性金屬化方法，包括以下步驟：