一种陶瓷表面超声压印金属化的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及材料表面改性的设备及方法，具体地说是一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于由超声系统、加热系统、行走机构组成，其中所述超声系统设有超声波发生器、换能器、传振杆、聚能器和焊头，其中换能器、传振杆、聚能器和焊头构成的组合体经夹具固定于行走机构中的机械手臂上，超声波发生器通过换能器将电信号转化为机械振动，经传振杆、聚能器传递到焊头并作用于待金属化母材表面，本发明专利技术在较低的温度下即可实现陶瓷材料、金属材料、碳质材料、复合材料等的表面改性，获得连续、均匀、结合力强的表面金属化层，极大的简化了工艺过程并且有效的控制了生产成本，几乎对环境不造成污染。

Device and method for ultrasonic imprint metallization on ceramic surface

The invention relates to equipment and method for material surface modification, in particular to a device for ultrasonic imprinting metallization of ceramic surface, which is characterized by an ultrasonic system, a heating system and a walking mechanism, wherein the ultrasonic system is provided with an ultrasonic generator, a transducer, a vibration transmission rod, a accumulator and a welding head, in which a transducer is used. The combination of the device, the vibration transmission rod, the accumulator and the welding head is fixed on the manipulator arm of the walking mechanism by fixture, the electric signal is transformed into mechanical vibration by the ultrasonic generator through the transducer, and transmitted to the welding head by the vibration transmission rod and the accumulator and used for the surface of the base metal to be metallized. The invention can be realized at a lower temperature. Surface modification of ceramics, metals, carbon materials, composite materials and so on can obtain continuous, uniform and strong bonding surface metallized layer, which greatly simplifies the process and effectively controls the production cost, and almost does not pollute the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷表面超声压印金属化的装置及方法
：本专利技术属于焊接
，具体涉及一种特别适用于陶瓷材料、金属材料、碳质材料、复合材料等实现表面改性的超声压印金属化的装置及方法。
技术介绍
：陶瓷材料一般具备耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等诸多优良品质，可以在传统金属材料和有机材料难以承受的苛刻工作环境中服役，和其他新材料一样，陶瓷材料已成为新兴产业和传统工业技术改良的重要物质基础。为应对功率器件轻型化、高功率、高集成度发展需求，陶瓷作为新型的电子散热封装材料应运而生，为实现电子电路一体化，陶瓷材料常作为电子基板材料，陶瓷表面金属化作为陶瓷材料在实际封装应用中的重要环节和技术难点。此外，较大体积的陶瓷材料制造和加工过程存在极大的困难，常常需要陶瓷材料和金属材料的互连，对陶瓷表面实现金属化，使其具备一定金属性质，降低了陶瓷与金属互连的难度，极大的促进了陶瓷材料在复杂构件中的应用。如何在陶瓷表面实现高效、优质的金属化层成为当前研究的热点和难点。国内外学者对陶瓷表面金属化展开了深入的研究，虽然取得了一定的成果，但传统的金属化工艺仍存在诸多问题。常见的陶瓷金属化方法有：化学镀、电镀、真空溅镀、真本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于由超声系统、加热系统、行走机构组成，其中所述超声系统设有超声波发生器、换能器、传振杆、聚能器和焊头，其中换能器、传振杆、聚能器和焊头构成的组合体经夹具固定于行走机构中的机械手臂上，超声波发生器通过换能器将电信号转化为机械振动，经传振杆、聚能器传递到焊头并作用于待金属化母材表面；所述加热系统设有热板、热板温控模块、焊头加热线圈、加热线圈温控模块，其中热板温控模块与热板相连，焊头加热线圈设置在焊头外侧，加热线圈温控模块与焊头加热线圈相连接；所述超声波发生器的超声波功率为0‑3000W，超声频率为20‑120KHz，针对需要金属化较小的区域时，焊头为圆...

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于由超声系统、加热系统、行走机构组成，其中所述超声系统设有超声波发生器、换能器、传振杆、聚能器和焊头，其中换能器、传振杆、聚能器和焊头构成的组合体经夹具固定于行走机构中的机械手臂上，超声波发生器通过换能器将电信号转化为机械振动，经传振杆、聚能器传递到焊头并作用于待金属化母材表面；所述加热系统设有热板、热板温控模块、焊头加热线圈、加热线圈温控模块，其中热板温控模块与热板相连，焊头加热线圈设置在焊头外侧，加热线圈温控模块与焊头加热线圈相连接；所述超声波发生器的超声波功率为0-3000W，超声频率为20-120KHz，针对需要金属化较小的区域时，焊头为圆棒状，直径为1-10mm，长度50-150mm；针对需要金属化较大的区域时，焊头主体为圆棒状，焊头主体前端具有端部放大部，焊头主体的直径为2-10mm，长度50-150mm，焊头的端部放大部为直径为4-50mm的圆形。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于所述行走装置系统设有用于控制焊头移动的机械手臂以及机械手臂的控制机构；还设有用于固定待金属化材料的夹具，夹具置于热板上。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于所述的焊头采用铆接或焊接方式固定于聚能器，保证焊头与聚能器不发生相对运动；或者焊头采取螺钉紧固方式固定于聚能器上，接触面要求平整光洁，以保证超声能量的传递效率。4.根据权利要求1所述的一种陶瓷表面超声压印金属化的装置，其特征在于所述热板和焊头加热线圈的工作温度范围为室温至1000℃；所述热板采用的加热方式为电阻加热或电磁感应加热；加热线圈的加热方式为电磁感应线圈或电阻加热线圈；或采用高能束加热方法。5.一种利用如权利要求1-4中任意一项所述陶瓷表面超声压印金属化装置进行陶瓷材料表面金属化方法，其特征在于由以下步骤组成：步骤1：将母材进行打磨、清洗、烘干备用；步骤2：采用夹具将母材固定于热板上，金属化材料通过送丝或送粉的方式，或直接预制于待金属化材料表面上，或将金属化材料预制于焊头端面，通过加热系统对其进行加热并使金属化材料熔化，焊头加热至略高于金属化材料实际温度后，压入熔融态钎料中，并按照预设轨迹移动，同时施加超声作用；步骤3：将焊头移出待金属化材料表面，停止加热和超声作用，对试样进行冷却，即可获得表面金属化的材料。6.根据权利要求5所述的一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓霖，董红杰，罗衍旭，宋晓国，郭夏君，田皓，赵洪运，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37