[發明專利]一種陶瓷/金屬釬焊結構及陶瓷金屬化方法

在審

• 申請號: 202010161547.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111233504A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 孫向明;于凱凱;陳英
• 申請（專利權）人: 摩科斯新材料科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02;C04B41/89;C04B41/88
• 代理公司: 蘇州中合知識產權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 趙曉芳

本發明提供一種陶瓷/金屬釬焊結構及陶瓷金屬化方法，陶瓷/金屬釬焊結構包括陶瓷基底，還包括：金屬化底層，通過生物相容性金屬I沉積在陶瓷基底表面形成；金屬化頂層，通過生物相容性金屬II沉積在金屬化底層表面形成；所述生物相容性金屬I的沉積擴散速度大于生物相容性金屬II的沉積擴散速度。本發明在陶瓷基底表面通過生物相容性金屬I沉積形成金屬化底層，生物相容性金屬I的沉積擴散速度大，結合力高，能夠使金屬化底層與陶瓷基底可靠結合；生物相容性金屬II的沉積擴散速度小，能夠實現釬焊過程中貴金屬釬料在金屬膜層上的有效鋪展潤濕，在保證膜層與陶瓷基體緊密結合的同時保障了后續釬焊的可靠性。

技術領域

本發明屬于釬焊技術領域，具體涉及一種陶瓷/金屬釬焊結構，另外，本發明還涉及一種陶瓷金屬化方法。

背景技術

在三類植入式醫療器械中，很多地方都需要將陶瓷/金屬釬焊連接，而由于這類部件往往需要植入到人體中，因此在滿足釬焊接頭的必須性能外，整個陶瓷/金屬結構還需具備良好的生物相容性，為此，在植入式醫療器械中常采用具備生物相容性的陶瓷和金屬材料(Ti、Pt、Ir等)，釬料也是選用具備生物相容性的貴金屬釬料(Au、Co、Ti等)。

但是由于陶瓷表面是離子-共價鍵的復合價鍵結構，而具備生物相容性的貴金屬釬料往往是金屬鍵的結構，二者的價鍵結構不同導致了貴金屬釬料往往很難在生物相容性陶瓷表面鋪展潤濕形成連接。目前解決貴金屬釬料與陶瓷之間潤濕的問題常采用在陶瓷表面進行金屬化處理的方法，具體是在陶瓷表面沉積單一的金屬鍍層。

但是如果金屬鍍層的成分選擇與陶瓷熱膨脹系數相近、且結合力較高的生物相容性金屬元素(Ti、Zr等)，雖然能夠實現膜層和陶瓷間的有效連接，但是由于該類元素的活性很強，會在釬焊過程中迅速擴散從而在界面處形成柯肯達爾空洞而影響其密封性能。而若是選擇擴散速度適中的生物相容性金屬元素(Pd、Co、Nb等)作為膜層成分，又很難保證膜層與陶瓷之間的結合強度，得到的釬焊接頭在強度、密封性上都有局限性，而且為了減小金屬膜層中的殘余應力，避免釬焊過程中的膜層開裂，往往使用較慢的沉積速度，效率極低。

發明內容

基于上述背景問題，本發明旨在提供一種陶瓷金屬釬焊結構，通過在陶瓷基底表面依次沉積金屬化底層和金屬化頂層形成復合金屬化膜層，避免了現有單一成分金屬化膜層不能兼顧膜層與陶瓷基體和貴金屬釬料結合力的問題，在保證金屬膜層與陶瓷基體緊密結合的同時保障了后續釬焊的可靠性；本發明的另一目的是提供一種陶瓷金屬化方法。

為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案是：

一方面，本發明實施例提供一種陶瓷/金屬釬焊結構，包括陶瓷基底，還包括：金屬化底層，通過生物相容性金屬I沉積在陶瓷基底表面形成；金屬化頂層，通過生物相容性金屬II沉積在金屬化底層表面形成；所述生物相容性金屬I的沉積擴散速度大于生物相容性金屬II的沉積擴散速度。

在一個實施例中，所述金屬化底層與陶瓷基底之間還存在陶瓷/金屬界面結合層，所述金屬化頂層與金屬化底層之間還存在金屬化頂層/鍍層界面結合層。

優選地，所述生物相容性金屬I選自Ti、Zr、Cr、Ta中的一種或多種。

更優選地，所述金屬化底層的厚度為0.4-0.6μm。

優選地，所述生物相容性金屬II選自Pd、Co、Nb中的一種或多種。

更優選地，所述金屬化頂層的厚度為1.5-2μm。

另一方面，本發明實施例中還提供一種陶瓷金屬化方法，在陶瓷基底表面沉積生物相容性金屬I形成金屬化底層；在金屬化底層上沉積生物相容性金屬II形成金屬化頂層；生物相容性金屬I的沉積擴散速度大于生物相容性金屬II的沉積擴散速度，以使陶瓷基底與金屬化底層牢固結合，金屬化頂層與貴金屬釬料有效結合。