[发明专利]一种多孔氮化硅陶瓷的表面金属化方法

说明书

本发明公开了一种多孔氮化硅陶瓷表面金属化方法，包括金属化粉末制备、基材的选用与处理、金属化粉末的涂覆与控制、表面金属化处理等步骤，其中本发明的金属化粉末选用粒径为20 nm~80 nm的纳米Si₃N4颗粒、10μm~100μm Si粉、10μm~100μm Ti粉，其中Si₃N₄的质量百分比为1~10 wt.%，Si粉的质量百分比为1~10 wt.%，余量为Ti粉。本发明的技术方案实现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获得一层均匀、致密且与陶瓷基体之间连接过度良好的活性金属涂层，缓和了陶瓷基体与金属涂层之间的应力。金属化涂层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，并显著提高了钎焊过程中钎料在多孔陶瓷表面的铺展性和润湿性。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，具体涉及一种多孔氮化硅陶瓷表面金属化的方法。

背景技术

多孔氮化硅陶瓷因其良好的透波性，室温和高温环境中都具备优秀的机械性能，以及较低的介电常数而被应用于制造雷达天线罩的罩体材料，而由于多孔陶瓷本身固有的硬度较低使其在应用装配和应用过程中极易受到磨损而影响天线罩的性能，且多孔陶瓷的空洞具有吸水性，使得在应用过程中增加罩体重量。更重要的是，在天线罩装配过程中多孔氮化硅陶瓷需要与支架的钛合金陶瓷实现钎焊连接，然而多孔氮化硅陶瓷表面的多孔结构导致钎料在陶瓷表面的润湿和铺展性较差。因此，采用合适的方法实现多孔氮化硅陶瓷表面金属化，制备活性金属涂层，既可以提高陶瓷的耐磨性、降低陶瓷吸水性，又可以提高钎焊过程中钎料在陶瓷表面的润湿铺展性，对于多孔氮化硅陶瓷在天线罩的装配和应用有着重要的意义。

常见的陶瓷表面金属化方法有化学镀Ni法、电镀Ni法、烧结被Ag法、Mo-Mn法以及真空蒸发镀膜法，然而传统的金属化方法耗时较长，成本较高。而多孔陶瓷的多孔结构使得其自身的硬度、韧度等性能又不同与普通的致密陶瓷，因此传统的金属化方法并不能很好的应用于实现多孔氮化硅陶瓷表面金属化。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种多孔氮化硅陶瓷表面金属化方法，能够实现多孔氮化硅陶瓷的表面改性并实现多孔氮化硅陶瓷与合金基体之间高强度的有效连接。

为实现上述技术目标，本发明采用以下技术方案。

一种多孔Si₃N₄陶瓷表面金属化方法，其步骤如下：

1）金属化粉末制备：将粒径为20 nm-80nm，优选20 nm~50nm，最优20 nm的纳米Si₃N₄颗粒、粒径为10μm-100μm，优选10μm~50μm，最优20μm的Si粉、粒径为10μm~100μm，优选10μm~50μm，最优20μm的Ti粉将上述粉末选用机械球磨法球磨混合4~6h，其中Si₃N₄的质量百分比为1wt.%~10wt.%，优选1.5~3wt.%，最优2 wt.% Si粉的质量百分比为1wt.%~ 10wt.%，优选1.5~3 wt.%，最优2 wt.%，余量为Ti粉；

2）基材的选用与处理：选用孔隙率20%~70%，优选45%~60%的多孔氮化硅陶瓷作为基材，将待金属化处理的基材表面进行打磨抛光处理后的多孔氮化硅陶瓷表面，并在丙酮溶液中超声清洗15min~20min；

3）金属化粉末的涂覆与控制：将步骤1）中处理后的金属化粉末涂覆在步骤2）中处理后的基材表面，控制金属化粉末的涂覆厚度在100μm~500um，优选200~400μm，最优选300μm，本技术方案中金属化粉末涂覆的时候是干燥的粉末，厚度的控制由微型模具控制，具体为将陶瓷块放在模具中，模具边缘高于陶瓷，将金属粉末敷于陶瓷表面，用刮板与模具边缘取平，获得厚度均匀的金属粉末。