CN111471948A - 一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，包括以下步骤：S1.助镀剂的配置；S2.高纯铝块、高纯铜块的处理；S3.预处理：将白瓷体浸泡在热助镀剂中浸泡10‑20min后取出，备用；S4.热浸镀铝、铜合金工艺；S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀。本发明采用热浸镀铝铜合金与陶瓷晶相颗粒合理匹配技术，使金属化铝铜合金层在烧结时能与陶瓷体形成紧密结合，然后再在金属化铝铜合金层上电镀一层金属化镍层，从而大大提高了陶瓷金属化层的表面质量和抗拉强度，延长了磁控管的使用寿命。

Description

一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法
技术领域
本发明涉及材料制造技术领域，具体涉及一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法。
背景技术
磁控管的特点是输出的功率大，效率高，工作电压低(相对于线形注微波管来说)，体积小，重量轻，成本低。随着科技的发展，磁控管被广泛应用于电子、电力、化工等领域，作为其核心部件之一的金属化陶瓷的需求量呈逐年增长的趋势。目前，在陶瓷金属化的过程中，由于金属化粉料粒度的过细，表面能增大，粉末不易分散，影响了金属化层的平整性、一致性。而金属化粉料粒度过大，表面能降低，烧结温度提高，影响了既定温度下的烧结质量，对于金属化层与陶瓷层的结合造成不利影响。另外，现有磁控管陶瓷的壁厚一般为1.65mm，常常会出现由于磁控管内磁场产生电流过大致使陶瓷壁被击穿或产生裂痕的现象发生，影响磁控管的使用寿命。
传统的微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法主要有真空蒸发镀膜法、真空溅射镀膜法、Mo-Mn烧结法等，然而，因液态金属在陶瓷表面的润湿角较大，不易对陶瓷形成有效润湿。具体表现为：①陶瓷内部是离子键、共价键及二者的混合所组成，金属则是由金属键所构成。二者之间难以发生反应，导致金属难以在陶瓷表面形成有效润湿。②金属不易在陶瓷表面进行有效扩散，二者难以固溶。③二者的热膨胀系数及导热率相差过大，导致金属化的过程中，二者的结合面往往存在着较大的残余应力。因此，直接将二者进行有效结合颇为困难，这些方法都不能使陶瓷的孔壁上获得均匀的金属化镀层。
发明内容
本发明的目的在于提出一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，在金属化铝铜合金层上电镀一层金属化镍层，从而大大提高了陶瓷金属化层的表面质量和抗拉强度，且金属层均匀、细腻，同时有效提高陶瓷金属层的壁厚，避免由于磁控管内磁场产生电流过大致使陶瓷壁被击穿或产生裂痕的现象发生，延长了磁控管的使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，包括以下步骤：
S1.助镀剂的配置：所述助镀剂包括NH4Cl、NaF、K2ZrF6、氯化铈、氯化镧和水，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，之后用热NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在热助镀剂中浸泡10-20min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至设定温度，同时通入一定流量的高纯氮气，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀。
作为本发明的进一步改进，所述助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 70-120份、NaF 0.5-1.5份、K2ZrF6 70-120份、氯化铈0.01-0.1份、氯化镧0.01-0.1份和水300-500份。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述乙醇溶液的质量百分比浓度为70-90％，所述热NaOH溶液的质量百分比浓度为10-15％，温度为40-60℃，所述超声清洗的功率为800-1200W，所述高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述热助镀剂的温度为40-50℃。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述高纯氮气中氮气体积分数大于99.995％％，所述高纯氮气的通入速率为2-5L/min,所述设定温度为1200-1400℃。
作为本发明的进一步改进，所述有机硅密封胶选自醋酸型、酮肟型、醇型、酰胺型、羟胺型、酮型有机硅密封胶中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述镍的电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 500-600g/L，NaCl 10-20g/L，H3BO3 20-30g/L，柔软剂BSI 15-30mL/L，润湿剂MA-801-2mL/L，稳定剂PVA-124 0.5-1.2mL/L。
作为本发明的进一步改进，所述电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为50-60℃，pH为3.5-4.5，阴极电流密度为2-15A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间5-10min。
本发明进一步保护一种由上述方法制备得到的金属化化陶瓷。
本发明进一步保护上述的金属化化陶瓷在于磁控管中的应用。
本发明具有如下有益效果：本发明中，由于热浸镀铝、铜合金液温度较高，铝易生氧化铝膜，所以使用助镀剂NH4Cl，并引入氟化物K2ZrF6和NaF，能在白瓷表面形成连续完整且无孔隙的保护膜；同时浸铝、铜合金液时能立即从白瓷表面脱除；对出现的一些氧化物有吸附熔解作用，同时，对铝液无污染，加入稀土金属氯化物，如氯化铈、氯化镧，可以使从而使晶粒细化而提高白瓷的表面性能，且氯化铈、氯化镧的添加具有协同增效的作用；
本发明采用热浸镀铝铜合金与陶瓷晶相颗粒合理匹配技术，在不提高烧结温度的前提下，使金属化铝铜合金层在烧结时能与陶瓷体形成紧密结合，然后再在金属化铝铜合金层上电镀一层金属化镍层，从而大大提高了陶瓷金属化层的表面质量和抗拉强度，且金属层均匀、细腻；
本发明制备工艺简单，热浸镀铝铜合金时覆盖率高，触角可以降低至0°，达到“完美润湿”，产生铝铜合金液与白瓷体表面的“超常润湿”现象；进一步在合金层表面电镀一层金属镍层，有效提高陶瓷金属层的壁厚，避免由于磁控管内磁场产生电流过大致使陶瓷壁被击穿或产生裂痕的现象发生，延长了磁控管的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3中白瓷体表面经过热浸镀铝、铜样品的断面形貌扫描电子显微镜图；
图2为本发明实施例3中铝、铜膜层与镍层结构透射电镜图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 70份、NaF 0.5份、K2ZrF6 70份、氯化铈0.01份、氯化镧0.01份和水300份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用70wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为800W，之后用40℃的10wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在40℃的助镀剂中浸泡10min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用羟胺型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1200℃，同时通入速率为2L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀；
电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 500g/L，NaCl 10g/L，H3BO3 20g/L，柔软剂BSI 15mL/L，润湿剂MA-80 1mL/L，稳定剂PVA-124 0.5mL/L，其余的为去离子水；
电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为50℃，pH为3.5，阴极电流密度为2A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间5min。
实施例2
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 120份、NaF 1.5份、K2ZrF6 120份、氯化铈0.1份、氯化镧0.1份和水500份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用90wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为1200W，之后用60℃的15wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在40-50℃的助镀剂中浸泡20min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用醇型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1400℃，同时通入速率为5L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀；
电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 600g/L，NaCl 20g/L，H3BO3 30g/L，柔软剂BSI 30mL/L，润湿剂MA-80 2mL/L，稳定剂PVA-124 1.2mL/L，其余的为去离子水；
电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为60℃，pH为4.5，阴极电流密度为15A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间10min。
实施例3
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 100份、NaF 1份、K2ZrF6 100份、氯化铈0.05份、氯化镧0.05份和水400份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用80wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为1000W，之后用50℃的12wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在45℃的助镀剂中浸泡15min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用醋酸型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1300℃，同时通入速率为3.5L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀；
电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 550g/L，NaCl 15g/L，H3BO3 25g/L，柔软剂BSI 22mL/L，润湿剂MA-80 1.5mL/L，稳定剂PVA-124 0.7mL/L，其余的为去离子水；
电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为55℃，pH为4，阴极电流密度为8A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间7min。
使用日本岛津公司的SSX-550型扫描电子显微镜，观察了白瓷体表面经过热浸镀铝、铜样品的表面和断面形貌，如图1所示。白瓷体热浸镀铝、铜工艺可以在白瓷体表面得到均匀和平整的铝、铜膜层，从图中可以看出，白瓷体与铝、铜膜层的界面处连接紧密，没有孔洞和裂纹，可见热浸镀铝铜工艺可以在白瓷体上形成均匀的铝、铜膜，出现了铝、铜和白瓷体的“超润湿”现象。
使用日本电子JEOL-2011透射电镜观察了铝、铜膜层与镍层结构，结果见图2，说明铝、铜膜层与镍层的界面处这些台阶状突起的高度约为3-4nm，其表面十分平整。且从晶格像看，这些台阶明显是在铝、铜膜层表面表面外延生长而成。由此可见，形成的金属层均匀、细腻。
对比例1
与实施例3相比，助镀剂中未添加氯化镧，其他条件均不改变。
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 100份、NaF 1份、K2ZrF6 100份、氯化铈0.1份和水400份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用80wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为1000W，之后用50℃的12wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在45℃的助镀剂中浸泡15min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用醋酸型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1300℃，同时通入速率为3.5L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀；
电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 550g/L，NaCl 15g/L，H3BO3 25g/L，柔软剂BSI 22mL/L，润湿剂MA-80 1.5mL/L，稳定剂PVA-124 0.7mL/L，其余的为去离子水；
电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为55℃，pH为4，阴极电流密度为8A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间7min。
对比例2
与实施例3相比，助镀剂中未添加氯化铈，其他条件均不改变。
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 100份、NaF 1份、K2ZrF6 100份、氯化镧0.1份和水400份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用80wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为1000W，之后用50℃的12wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在45℃的助镀剂中浸泡15min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用醋酸型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1300℃，同时通入速率为3.5L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀；
电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 550g/L，NaCl 15g/L，H3BO3 25g/L，柔软剂BSI 22mL/L，润湿剂MA-80 1.5mL/L，稳定剂PVA-124 0.7mL/L，其余的为去离子水；
电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为55℃，pH为4，阴极电流密度为8A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间7min。
对比例3
与实施例3相比，白瓷体未进行电镀镍工艺。
S1.助镀剂的配置：
助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 100份、NaF 1份、K2ZrF6 100份、氯化铈0.05份、氯化镧0.05份和水400份，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用80wt％乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，超声清洗功率为1000W，之后用50℃的12wt％NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在45℃的助镀剂中浸泡15min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用醋酸型有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至1300℃，同时通入速率为3.5L/min的高纯氮气(氮气体积分数大于99.995％)，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-3制备的金属化陶瓷进行性能测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0002451293840000121
Figure BDA0002451293840000131
由上表可知，本发明方法制备的金属化陶瓷具有良好的抗拉强度，且制成磁控管后使用寿命明显延长，具有良好的耐腐蚀性和耐热性能。
对比例1和对比例2中分别未添加氯化镧和氯化铈，其使得白瓷表面性能下降从而形成铝铜膜层时结构松散，未能紧密连接，从而使得得到的金属化陶瓷性能下降；
对比例3采用电镀镍层或者热浸镀铝、铜合金层，仅仅有单层金属层，金属膜较薄，从而使得制得的磁控管使用寿命大大降低，且耐腐蚀性和耐热性能不佳。
与现有技术相比，本发明中，由于热浸镀铝、铜合金液温度较高，铝易生氧化铝膜，所以使用助镀剂NH4Cl，并引入氟化物K2ZrF6和NaF，能在白瓷表面形成连续完整且无孔隙的保护膜；同时浸铝、铜合金液时能立即从白瓷表面脱除；对出现的一些氧化物有吸附熔解作用，同时，对铝液无污染，加入稀土金属氯化物，如氯化铈、氯化镧，可以使从而使晶粒细化而提高白瓷的表面性能，且氯化铈、氯化镧的添加具有协同增效的作用；
本发明采用热浸镀铝铜合金与陶瓷晶相颗粒合理匹配技术，在不提高烧结温度的前提下，使金属化铝铜合金层在烧结时能与陶瓷体形成紧密结合，然后再在金属化铝铜合金层上电镀一层金属化镍层，从而大大提高了陶瓷金属化层的表面质量和抗拉强度，且金属层均匀、细腻；
本发明制备工艺简单，热浸镀铝铜合金时覆盖率高，触角可以降低至0°，达到“完美润湿”，产生铝铜合金液与白瓷体表面的“超常润湿”现象；进一步在合金层表面电镀一层金属镍层，有效提高陶瓷金属层的壁厚，避免由于磁控管内磁场产生电流过大致使陶瓷壁被击穿或产生裂痕的现象发生，延长了磁控管的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.助镀剂的配置：所述助镀剂包括NH4Cl、NaF、K2ZrF6、氯化铈、氯化镧和水，将上述原料按比例混合均匀，备用；
S2.高纯铝块、高纯铜块的处理：将高纯铝块和高纯铜块分别放入超声波发生器中，用乙醇溶液超声清洗掉表面的油脂，之后用热NaOH溶液去除表面的氧化膜，最后用去离子水洗净后放入烘箱中烘干；
S3.预处理：将白瓷体浸泡在热助镀剂中浸泡10-20min后取出，备用；
S4.热浸镀铝、铜合金：将步骤S3中处理后的白瓷体放入石墨导轨中，将步骤S2中清洗后的高纯铝块、高纯铜块放入石墨坩埚中，用有机硅密封胶将炉体密封，待密封胶干燥后，开始加热直至设定温度，同时通入一定流量的高纯氮气，当石墨坩埚内的铝、铜融化后，将白瓷体从导轨下方入口匀速推入导轨，白瓷体通过石墨导轨的窗口与熔融铝铜合金液接触，之后与表面附着的铝铜合金液一起匀速推出并逐渐冷却，就能在陶瓷表面得到一层均匀的3-10微米厚的铝铜合金膜；
S5.电镀镍层：将热浸镀铝、铜合金后的白瓷体浸泡在镍的电镀液中进行电镀。
2.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，所述助镀剂由以下原料按重量份制备而成：NH4Cl 70-120份、NaF 0.5-1.5份、K2ZrF6 70-120份、氯化铈0.01-0.1份、氯化镧0.01-0.1份和水300-500份。
3.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，步骤S2中所述乙醇溶液的质量百分比浓度为70-90％，所述热NaOH溶液的质量百分比浓度为10-15％，温度为40-60℃，所述超声清洗的功率为800-1200W，所述高纯铝块中铝含量大于99％，所述高纯铜块中铜含量大于99％。
4.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，步骤S3中所述热助镀剂的温度为40-50℃。
5.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，步骤S4中所述高纯氮气中氮气体积分数大于99.995％％，所述高纯氮气的通入速率为2-5L/min,所述设定温度为1200-1400℃。
6.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，所述有机硅密封胶选自醋酸型、酮肟型、醇型、酰胺型、羟胺型、酮型有机硅密封胶中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，所述镍的电镀液由以下原料按量制备而成：NiSO4·6H2O 500-600g/L，NaCl 10-20g/L，H3BO320-30g/L，柔软剂BSI 15-30mL/L，润湿剂MA-80 1-2mL/L，稳定剂PVA-124 0.5-1.2mL/L。
8.根据权利要求1所述一种微波磁控管用陶瓷绝缘环的金属化方法，其特征在于，所述电镀工艺为：采用267mL赫尔槽，取250mL镀液，阳极为100mm×60mm×3mm的纯镍板，阴极为100mm×65mm×0.3mm的黄铜片，温度为50-60℃，pH为3.5-4.5，阴极电流密度为2-15A/dm2，电流2A，采用玻璃棒在阴极附***行于阴极来回往复搅拌，移动速率为1次/s，时间5-10min。
9.一种由权利要求1-8任一项权利要求所述方法制备得到的金属化化陶瓷。
10.一种如权利要求9所述的金属化化陶瓷在于磁控管中的应用。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1724456A (zh) * 2005-06-13 2006-01-25 王伟 微波磁控管用金属化陶瓷及其生产方法
JP2007297700A (ja) * 2006-04-06 2007-11-15 Nisshin Steel Co Ltd 燃料タンク用高強度溶融アルミニウムめっき鋼板及びその製造方法
CN102268625A (zh) * 2011-08-03 2011-12-07 江苏大学 一种钢结构件热浸镀铝的方法
CN102701603A (zh) * 2012-05-29 2012-10-03 中南大学 一种玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法
CN103282534A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 Posco公司 具有优异镀层粘附性和耐腐蚀性的Al镀层/Al-Mg镀层多层结构的镀合金钢板及其制造方法
US20160186282A1 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Posco Hot Dip Galvanized and Galvannealed Steel Sheet Having Excellent Elongation Properties, And Method For Manufacturing The Same
CN110777290A (zh) * 2019-11-22 2020-02-11 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 一种热浸镀锌铝镁高强钢、制备方法及应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1724456A (zh) * 2005-06-13 2006-01-25 王伟 微波磁控管用金属化陶瓷及其生产方法
JP2007297700A (ja) * 2006-04-06 2007-11-15 Nisshin Steel Co Ltd 燃料タンク用高強度溶融アルミニウムめっき鋼板及びその製造方法
CN103282534A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 Posco公司 具有优异镀层粘附性和耐腐蚀性的Al镀层/Al-Mg镀层多层结构的镀合金钢板及其制造方法
CN102268625A (zh) * 2011-08-03 2011-12-07 江苏大学 一种钢结构件热浸镀铝的方法
CN102701603A (zh) * 2012-05-29 2012-10-03 中南大学 一种玻璃纤维表面铜/锌涂层的制备方法
US20160186282A1 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Posco Hot Dip Galvanized and Galvannealed Steel Sheet Having Excellent Elongation Properties, And Method For Manufacturing The Same
CN110777290A (zh) * 2019-11-22 2020-02-11 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 一种热浸镀锌铝镁高强钢、制备方法及应用

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Denomination of invention: A metallization method of ceramic insulating ring for microwave magnetron

Effective date of registration: 20210610

Granted publication date: 20201023

Pledgee: Xinhua sub branch of Bank of Changsha Co.,Ltd.

Pledgor: HUNAN MEICHENG CERAMIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980004613

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