本發(fā)明涉及一種陶瓷金屬化薄膜及其制備方法，屬陶瓷金屬化應用技術領域。

背景技術：

陶瓷具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、抗輻射、耐高頻高壓絕緣等性能，在電子、核能、信息等現(xiàn)代工業(yè)中有廣泛的應用。陶瓷與陶瓷、陶瓷與金屬的連接可以更有效地、充分的發(fā)揮材料各自的特殊性能，陶瓷連接技術在陶瓷應用中占據(jù)及其重要的地位。

陶瓷的釬焊連接工藝需要對陶瓷表面進行金屬化處理，以提高陶瓷表面對焊料的浸潤性能。傳統(tǒng)的陶瓷金屬化多采用燒結金屬粉末法，采用難熔金屬粉(如W、Mo)，混以少量低熔點金屬粉(如Fe、Mn、Ti)，涂覆在陶瓷表面后進行高溫燒結。該方法燒結溫度高、成本高，金屬化層厚度大(20-60μm)，不利于陶瓷件尺寸的精確控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于一種陶瓷金屬化薄膜，該陶瓷金屬化薄膜的金屬化層的抗拉強度高，尺寸控制精確。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述含陶瓷金屬化薄膜的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種陶瓷金屬化薄膜，由依次施加在陶瓷基體上的陶瓷金屬復合過渡層、第一金屬薄膜和第二金屬薄膜構成，其中，陶瓷金屬復合過渡層由第一金屬和與陶瓷基體相同的成分復合而成；所述陶瓷基體由Al₂O₃、ZrO₂、AlN、BN、SiC、Si₃N₄中的一種構成；所述第一金屬為Nb、Ti、Cr、Zr、V、Ta中的一種；所述第二金屬為Ni、Mo、Au、Cu、Pt、W中的一種或幾種混合。

其中，所述陶瓷金屬復合過渡層的厚度為20-200nm，第一金屬在陶瓷金屬復合過渡層中所占比例為20-80at％。所述第一金屬薄膜的厚度為20-200nm；所述第二金屬薄膜的厚度為1-10μm。

一種所述陶瓷金屬化薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)在陶瓷基體上以濺射鍍膜法沉積陶瓷金屬復合過渡層；

(2)在陶瓷金屬復合過渡層上以濺射鍍膜法依次沉積第一金屬薄膜和第二 金屬薄膜。

其中，所述陶瓷金屬復合過渡層的制備采用共沉積濺射鍍膜法，采用金屬靶和陶瓷靶，通過調(diào)整濺射功率實現(xiàn)過渡層中金屬成分、陶瓷成分的含量調(diào)整。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明采用薄膜金屬化法通過氣相工藝制備陶瓷金屬化薄膜，陶瓷尺寸控制精確。采用的陶瓷金屬復合過渡層可以有效降低金屬薄膜與陶瓷基體的熱膨脹系數(shù)失配，薄膜金屬化層的抗拉強度較燒結金屬粉末法有明顯提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明陶瓷金屬化薄膜的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，但發(fā)明的實施方式不僅限于此。

如圖1所示，本發(fā)明的陶瓷金屬化薄膜由依次施加在陶瓷基體1上的陶瓷金屬復合過渡層2、第一金屬薄膜3和第二金屬薄膜4構成。

實施例1

1)Al₂O₃基體經(jīng)丙酮和酒精清洗，采用磁控共濺射法制備Ti/Al₂O₃過渡層。采用金屬Ti靶和陶瓷Al₂O₃靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ti靶功率為60W，Al₂O₃靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為90分鐘。該過渡層厚度為150nm，Ti含量為45at％。

2)在Ti/Al₂O₃過渡層上通過磁控濺射法制備Ti層，采用金屬Ti靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ti靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為30分鐘。Ti薄膜厚度為100nm。

3)在Ti層上通過磁控濺射法制備Ni層，采用金屬Ni靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ni靶功率為150W，沉積時間為350分鐘，工作氣壓為2.0Pa。Ni薄膜厚度為3.5μm。

對采用此金屬化薄膜的氧化鋁標準陶瓷件進行抗拉強度測試(SJT3326-2001)，平均抗拉強度為134MPa。

而采用一般金屬粉末法所得到的抗拉強度在80MPa，最高100Mpa左右。

實施例2

1)Al₂O₃基體經(jīng)丙酮和酒精清洗，采用磁控共濺射法制備Ti/Al₂O₃過渡層。采用金屬Ti靶和陶瓷Al₂O₃靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3Pa，Ti靶功率為80W，Al₂O₃靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為80分鐘。該過 渡層厚度為130nm，Ti含量為75at％。

2)在Ti/Al₂O₃過渡層上通過磁控濺射法制備Ti層，采用金屬Ti靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ti靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為30分鐘。Ti薄膜厚度為100nm。

3)在Ti層上通過磁控濺射法制備Ni/Mo層，采用Ni/Mo合金靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ni/Mo合金靶功率為150W，沉積時間為350分鐘，工作氣壓為2.0Pa。Ni/Mo薄膜厚度為3.5μm。

對采用此金屬化薄膜的氧化鋁標準陶瓷件進行抗拉強度測試(SJT3326-2001)，平均抗拉強度為130MPa。

而采用一般金屬粉末法所得到的抗拉強度在80MPa，最高100Mpa左右。

實施例3

1)SiC基體經(jīng)丙酮和酒精清洗，采用磁控共濺射法制備Nb/SiC過渡層。采用金屬Nb靶和陶瓷SiC靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Nb靶功率為50W，SiC靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為70分鐘。該過渡層厚度為120nm，Nb含量為25at％。

2)在Nb/SiC過渡層上通過磁控濺射法制備Nb層，采用金屬Nb靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Nb靶功率為100W，工作氣壓為1.5Pa，沉積時間為24分鐘。Nb薄膜厚度為80nm。

3)在Nb層上通過磁控濺射法制備Ni/Mo層，采用Ni/Mo合金靶，真空腔體背底真空優(yōu)于2.0×10^-3pa，Ni/Mo合金靶功率為150W，工作氣壓為2.0Pa，沉積時間為300分鐘。Ni/Mo薄膜厚度為3μm。

對采用此金屬化薄膜的碳化硅標準陶瓷件進行抗拉強度測試(SJT3326-2001)，平均抗拉強度為145MPa。

而采用一般金屬粉末法所得到的抗拉強度在80MPa，最高100Mpa左右。