[發(fā)明專利]一種多孔氮化硅陶瓷的表面金屬化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810365522.X
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108516871B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋曉國;趙一璇;胡宇;許國敬;胡勝鵬;牛紅偉;付偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號(hào): C04B41/88
• 分類號(hào): C04B41/88
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 陳小媛

本發(fā)明公開了一種多孔氮化硅陶瓷表面金屬化方法，包括金屬化粉末制備、基材的選用與處理、金屬化粉末的涂覆與控制、表面金屬化處理等步驟，其中本發(fā)明的金屬化粉末選用粒徑為20 nm~80 nm的納米Si₃N4顆粒、10μm~100μm Si粉、10μm~100μm Ti粉，其中Si₃N₄的質(zhì)量百分比為1~10 wt.%，Si粉的質(zhì)量百分比為1~10 wt.%，余量為Ti粉。本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了多孔氮化硅陶瓷表面的改性，可在多孔氮化硅陶瓷的表面獲得一層均勻、致密且與陶瓷基體之間連接過度良好的活性金屬涂層，緩和了陶瓷基體與金屬涂層之間的應(yīng)力。金屬化涂層的形成提高了多孔氮化硅陶瓷表面的耐磨性，降低了其吸水性，并顯著提高了釬焊過程中釬料在多孔陶瓷表面的鋪展性和潤濕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔氮化硅陶瓷表面金屬化的方法。

背景技術(shù)

多孔氮化硅陶瓷因其良好的透波性，室溫和高溫環(huán)境中都具備優(yōu)秀的機(jī)械性能，以及較低的介電常數(shù)而被應(yīng)用于制造雷達(dá)天線罩的罩體材料，而由于多孔陶瓷本身固有的硬度較低使其在應(yīng)用裝配和應(yīng)用過程中極易受到磨損而影響天線罩的性能，且多孔陶瓷的空洞具有吸水性，使得在應(yīng)用過程中增加罩體重量。更重要的是，在天線罩裝配過程中多孔氮化硅陶瓷需要與支架的鈦合金陶瓷實(shí)現(xiàn)釬焊連接，然而多孔氮化硅陶瓷表面的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致釬料在陶瓷表面的潤濕和鋪展性較差。因此，采用合適的方法實(shí)現(xiàn)多孔氮化硅陶瓷表面金屬化，制備活性金屬涂層，既可以提高陶瓷的耐磨性、降低陶瓷吸水性，又可以提高釬焊過程中釬料在陶瓷表面的潤濕鋪展性，對(duì)于多孔氮化硅陶瓷在天線罩的裝配和應(yīng)用有著重要的意義。

常見的陶瓷表面金屬化方法有化學(xué)鍍Ni法、電鍍Ni法、燒結(jié)被Ag法、Mo-Mn法以及真空蒸發(fā)鍍膜法，然而傳統(tǒng)的金屬化方法耗時(shí)較長，成本較高。而多孔陶瓷的多孔結(jié)構(gòu)使得其自身的硬度、韌度等性能又不同與普通的致密陶瓷，因此傳統(tǒng)的金屬化方法并不能很好的應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)多孔氮化硅陶瓷表面金屬化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種多孔氮化硅陶瓷表面金屬化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多孔氮化硅陶瓷的表面改性并實(shí)現(xiàn)多孔氮化硅陶瓷與合金基體之間高強(qiáng)度的有效連接。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種多孔Si₃N₄陶瓷表面金屬化方法，其步驟如下：

1）金屬化粉末制備：將粒徑為20 nm-80nm，優(yōu)選20 nm~50nm，最優(yōu)20 nm的納米Si₃N₄顆粒、粒徑為10μm-100μm，優(yōu)選10μm~50μm，最優(yōu)20μm的Si粉、粒徑為10μm~100μm，優(yōu)選10μm~50μm，最優(yōu)20μm的Ti粉將上述粉末選用機(jī)械球磨法球磨混合4~6h，其中Si₃N₄的質(zhì)量百分比為1wt.%~10wt.%，優(yōu)選1.5~3wt.%，最優(yōu)2 wt.% Si粉的質(zhì)量百分比為1wt.%~ 10wt.%，優(yōu)選1.5~3 wt.%，最優(yōu)2 wt.%，余量為Ti粉；

2）基材的選用與處理：選用孔隙率20%~70%，優(yōu)選45%~60%的多孔氮化硅陶瓷作為基材，將待金屬化處理的基材表面進(jìn)行打磨拋光處理后的多孔氮化硅陶瓷表面，并在丙酮溶液中超聲清洗15min~20min；

3）金屬化粉末的涂覆與控制：將步驟1）中處理后的金屬化粉末涂覆在步驟2）中處理后的基材表面，控制金屬化粉末的涂覆厚度在100μm~500um，優(yōu)選200~400μm，最優(yōu)選300μm，本技術(shù)方案中金屬化粉末涂覆的時(shí)候是干燥的粉末，厚度的控制由微型模具控制，具體為將陶瓷塊放在模具中，模具邊緣高于陶瓷，將金屬粉末敷于陶瓷表面，用刮板與模具邊緣取平，獲得厚度均勻的金屬粉末。