陶瓷材料表面金属化——烧渗法

烧渗法也叫被银法。这种方法是在陶瓷的表面烧渗一层金属银，作为电容器、滤波器的电极或集成电路基片的导电网络。银的导电能力强，抗氧化性能好，在银面上可直接焊接金属。烧渗的银层结合牢固，热膨胀系数与瓷坯接近，热稳定性好。此外烧渗的温度较低，对气氛的要求也不严格，烧渗工艺简单易行。因此它在压电陶瓷滤波器、瓷介电容器、印刷电路及装置瓷零件的金属化上用得较多。

被银法也有缺点，例如金属化面上的银层往往不匀，甚至可能存在单独的银粒，造成电极的缺陷，使电性能不稳定。此外在高温、高湿和直流（或低频）电场作用下，银离子容易向介质中扩散，造成介质的电性能剧烈恶化。因此在上述条件下使用的陶瓷元器件，不宜采用被银法进行表面金属化。

烧渗法制备银电极的主要工序为：①陶瓷的表面处理；②银电极浆料的配制；③印刷或涂覆；④烧渗。

（1）陶瓷的表面处理

在涂覆银浆前，瓷体表面必须进行清洁处理，即用30～60℃热皂水进行超声波清洗，再用50～80℃清水冲洗2～5min，然后在100～140℃条件下烘干备用。

（2）银电极浆料的制备

不同的电子陶瓷元器件由于用途不同，对电极浆料的性能要求也不相同。常用的银浆有碳酸银浆、氧化银浆和粉银浆，以粉银浆的银含量最高。银浆通常由银或其化合物、胶黏剂和助熔剂组成。银和它的化合物粉料（Ag、Ag2O）、Ag2CO3）是银浆的主要成分，它应有足够的细度和化学活性。通常通过化学反应制得银及其化合物粉料。

银电极浆料中的助熔剂主要有Bi2（）3、PbB4O7等，主要起到降低银浆烧渗温度的助熔作用，还有增强银层与瓷体表面附着力的作用。硼酸铅的熔点约600℃，Bi2O3的熔点约800℃，附着力Bi2O3优于硼酸铅。

黏结剂在银浆中的作用是使银浆中的各种固体粉末均匀分散，保持悬浮状态，使银浆具有一定的黏度和胶合作用，涂覆时不易流散变形，烘干后成为有一定强度的胶膜，附于瓷体表面不脱落。黏合剂不一定参与银层烧渗的还原过程，在400℃以下就应完全分解挥发。不同的银浆采用不同的黏合剂，这取决于银或银化合物种类、细度和被银工艺的要求等。对黏合剂的要求主要是具有符合要求的悬浮能力、黏结性和挥发性。黏合剂由高分子有机物和有机溶剂两部分组成。常用的黏合剂有松香，多以松节油作为溶剂；乙基纤维素多以松油醇为溶剂；硝化纤维常以乙二醇乙醚或环已酮加香蕉水为溶剂。高分子有机物提供悬浮力和黏结性，有机溶剂影响黏度和干燥能力。

一般银浆配制时进行球磨时间较长，约48～96h，个别的还达到168h，以保证使银及其化合物粉末与胶黏剂、助熔剂等混合均匀，符合使用要求。球磨时多用玻璃球或高铝球。

（3）涂覆工艺

被银的方法主要有涂布法、印刷法和喷银法。

涂布法是一种把银浆用毛笔、泡沫塑料笔或抽吸等方法使银浆浸润陶瓷表面的涂覆方法，有手工和机械两种。这种方法对陶瓷件的尺寸和平整度要求不高，适应性强，但被银的质量差，产品合格率低。

印刷法所用设备为丝网印刷机，在自动生产线中应用广泛，印刷一次能获得10～30μm厚的银层。印刷法容易实现自动化，产品质量好，合格率高，但对瓷体形状、尺寸要求严格。

喷银法由于银浆浪费严重，很少采用。

（4）烧渗银工艺

烧渗银的目的是在高温下在瓷件表面上形成连续、致密、附着牢固、导电性良好的银层。

烧渗银的工艺过程大致可以分为以下四个阶段。

①从室温至400℃ 这一阶段主要是黏合剂的挥发、分解、碳化及燃烧，排出大量气体。并开始发生银的还原，导致大量的热量从瓷片表面被吸走，容易引起瓷片应力加剧，甚至炸裂，胶黏剂的过快挥发，也容易引起银层气泡。因此这一阶段升温要慢，并应加强通风，使有机物充分氧化、燃烧，把大量的气体排出。

②400～500℃ 这一阶段主要是氧化银的还原过程，气体排出量很少，可较快升温。

③由500℃升至烧渗银终了温度 这一阶段主要是助熔剂熔化，银层本身相互结合，银层与瓷件表面形成良好牢固的结合，大多数瓷介电容器最终烧银温度为（840±20）℃，保温20min。温度过高，可能会出现飞银，即在瓷件表面形成银珠；温度过低，银层的附着力和可焊性不好。选择最佳烧银温度应以能形成附着力大，可焊性好，表面光亮、致密，导电性良好的银层为依据。

④降温冷却过程 通常随炉冷却，主要是防止瓷件炸裂。整个烧渗过程约需3h左右。

审核编辑：汤梓红