金属化钛酸盐基陶瓷的方法技术

一种湿法化学金属化钛酸盐基陶瓷的方法，包括如下步骤：蚀刻陶瓷，活化在（ａ）步骤中蚀刻的陶瓷，将（ｂ）步骤中得到的陶瓷进行化学金属化，其特征在于步骤（ａ）中，在温度为１３０－１７０℃下，用于蚀刻的硫酸溶液浓度范围按重量计为６５－９０％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，其中将所述的陶瓷在硫酸中蚀刻。下面描述的处理顺序通常用于湿法化学金属化陶瓷零件1，蚀刻2，活化3，化学金属沉积，产生导电表面4，任选进一步的金属沉积，根据需要可以是电或无电镀的。为了获得金属层与基质的牢固结合，金属层必须被结合在基底材料表面上。若表面具有微尺寸范围特定的粗糙度和类穴结构，就能够实现这一点。在一些情况下，在制备陶瓷基质后已存在这种结构，但在其它情况下，基质的表面是光滑的，因此就需要施加“蚀刻”处理步骤，以使粘附层能够被沉积。蚀刻剂必须非均匀地侵蚀陶瓷，从而能得到具有大量微空穴的所期望的结构。能够均匀侵蚀基底材料的蚀刻剂不适合用作预处理，因为这类蚀刻剂的作用不能得到上述的结构。钛酸盐基陶瓷，例如钛酸钡或含有稀土元素的钛酸盐用来生产零件，并且在特定的情况下，必须被金属化以用在电子工业中。陶瓷零件表面的光滑度取决于其组成和制备方法。具有光滑表面的陶瓷零件在金属化前必须进行蚀刻。在DE-OS 3 345 353中描述的方法中，其中基于氧化铝、钛酸钡和氧化铍的陶瓷在含有氢氟酸的介质中被蚀刻。在其说明书的实施例2中描述了钛酸钡电容器陶瓷的金属化。随后在浓氢氟酸中蚀刻，可达到5N/mm的粘附力。但是，由于环保原因氟化物的使用通常是不期望的。另外，在处理氢氟酸和含有氟化物的溶液时，必须遵守严格的安全规则。在DE-OS 3 523 957中描述的方法中，其中陶瓷在碱金属氢氧化物熔体或在酸熔体中进行预处理，并向蚀刻介质中加入粘附促进剂和/或感光剂和/或活化剂和/或催化剂。在其说明书的实施例5中描述了钛酸钡陶瓷的金属化。用硫酸氢铵熔体使其粗糙化，并向其中加入醋酸锡(II)。在200℃下将陶瓷零件处理10分钟。但该方法的缺点在于，就设备而言，使用熔体需要较高额的费用。该相对高的工作温度另外与增加能量消耗相关联，并且陶瓷有被热负荷破坏的危险。DE-OS 3 737 757中描述了一种金属化氧化铝陶瓷的方法，其中用浓磷酸在250-360℃下蚀刻。但该方法的缺点在于也使用了高温，其一方面导致能量的高效耗，另一方面也导致陶瓷被破环。DE-OS 3 833 441中描述了一种金属化氧化铝陶瓷的方法，其中用磷酸/硫酸混合物在220℃下作为蚀刻剂。但在如此高的温度下，存在形成酸蒸气的危险，所述的酸蒸气有非常强的腐蚀性，因此应可能避免。由于高温，就设备而言进一步需要相对高的费用。在EP 0 254 201 A1中建议使用基于无机酸的蚀刻剂，如氢氟酸、氢氯酸、磷酸、硝酸和其它无机酸。175℃下在浓磷酸中处理陶瓷，在实施例中描述了随后在氟化氢铵溶液中处理。但这种两步法的缺点在于步骤上的不经济。另外由于环保的原因氟化物化合物也是不期望的。因此形成本专利技术基础的目的在于提供一种金属化陶瓷的方法，该方法没有如上所述的缺点。通过本专利技术权利要求1的方法实现上述目的。在进一步的权利要求中描述了本方法实施方式的优点。附图说明图1和图2表示根据本专利技术实施例1蚀刻之前(图1)之后(图2)得到的由稀土钛酸盐组成的陶瓷表面的扫描电镜照片。图3和图4表示根据本专利技术实施例14蚀刻后得到的钛酸钡基陶瓷表面的不同放大倍数的扫描电镜照片。与此相比，图5是蚀刻前相同材料表面的电镜照片。图6是根据本专利技术实施15蚀刻后的钛酸钡-钛酸钐基陶瓷的扫描电镜照片。若根据本专利技术的方法，相对于目前的方法，可实现以下优点●与已有技术相比，蚀刻中使用了较低的温度，●不再需要使用氢氟酸或氟化物，●不再需要对氢氧化物或盐熔体进行复杂的处理。本方法涉及一种钛酸金属盐基陶瓷，为了使陶瓷零件获得期望的性能，碱土金属如钙和钡，稀土元素如镧和钐，及其它元素也可作为金属以小的比例使用。已发现硫酸溶液非常适合蚀刻钛酸盐基陶瓷。由此在陶瓷表面上产生这样的结构，其能够使随后沉积的金属层具有优异的粘附力。硫酸的浓度按重量计为65-90％，优选按重量计为70-80％。在按重量计浓度低于65％时，陶瓷仅能轻微被侵蚀，并且由此产生的粘附力也不令人满意。为了获得有利的粘附力，所用硫酸的浓度为65-90wt％，优选为70-80wt％。在这些条件下，陶瓷被非均匀侵蚀，形成微尺寸范围的类穴结构，该结构能使随后沉积的金属层牢固地粘附。浓度高于90wt％时，由于在温度约为130℃时有相当多的酸雾形成，这一点应当尽量避免，因此不是有利的。另外，用浓硫酸并不能形成类穴的微结构，从而随后施加的金属涂层仅有很低的粘附力。溶液在蚀刻时的工作温度为130-170℃，优选为140-160℃。温度范围在145-155℃时被证明是特别有利的。温度和浓度优选这样设定以使处理时间为5-20分钟。在温度低于130℃时，陶瓷表面的侵蚀过慢，或者陶瓷不能被充分侵蚀。侵蚀的强度随着所用温度的增加而增加。超过170℃时，此时由于酸雾形成的量相当大，因此该温度不优选。所用温度的上限进一步受到硫酸溶液与浓度相关的沸点的限制，由于在沸点以上不应进行任何工作。出于环境工程的考虑，硫酸的挥发应尽保持尽可能的低。随着硫酸的浓度和温度增加，气相中硫酸的比例增加。硫酸的挥发与形成白色的酸性烟雾有关。因此，对浓度和温度进行选择以使形成的酸蒸气最少是有益的。从这一点考虑，较高浓度时应该选择较低的温度。蚀刻后，陶瓷零件用水彻底冲洗。为了从表面上除去松散的陶瓷颗粒，用超声波辅助清洗是有益的。为了达到甚至更彻底的清洗，在蚀刻后可使用酸、碱或中性溶液来清洗陶瓷表面，这些清洗液中可能含有表面活性剂。优选的清洗方式是在超声波处理辅助下进行。经过冲洗，和任选的另外清洗步骤后，对陶瓷表面进行活化。可使用已知的工业上可获得的方法，如基于钯的化合物，用于这一目的。活化后，用无电镀法将金属层沉积到陶瓷的表面。无电镀槽，如无电镀镍槽或铜槽，来实现这一目的。这些镀槽中含有金属盐、络合剂、稳定剂、还原剂和其它添加剂。用次磷酸盐或硼化合物，如二甲氨基硼烷，可在市场上购买到用作镀镍槽的还原剂。市场上可购买到的无电镀铜槽通常含有甲醛作为还原剂。一旦陶瓷表面在无电镀槽中被涂布后，根据需要可用无电镀或电法沉积另外的层。如下组合物可用作实施例铜、锡或锡-铅；铜、镍、金；铜、镍。金属层可用已知的方法进行构造，从而在陶瓷表面上形成金属图样。通过以下实施例对本专利技术作更详细的描述实施例例1将由稀土钛酸盐组成的陶瓷零件在150℃的硫酸中(按重量计为74％)处理10分钟，随后用水冲洗，干燥。从扫描电镜图(图1和图2)可以清楚地看出蚀刻溶液的效果。图1表示蚀刻前的陶瓷，其表面相对光滑，且晶界能够清楚地分辨。图2表示蚀刻后的表面。与图1相比，可观察到陶瓷被非均匀地侵蚀，并且主要在晶界处被侵蚀。形成的凹陷和空穴能粘附随后沉积的金属沉积层。蚀刻后，用工业上购买的钯胶体基活化剂活化陶瓷，并且在化学镀镍槽中用镍进行无电镀涂布，其中所用的二甲氨基硼烷作为还原剂。从酸性铜槽中铜被电沉积到该导电层上。该层的厚度为20μm。当剥离该金属层(DIN 53494)时，可观察到具有良好的粘附力(6N/cm)。实施例2-13将与实施例1中描述的相同类型的陶瓷零件在各种硫酸溶液中被蚀刻，硫酸的浓度、温度和接触时间依照表1中给出的详细条件进行变化。粘附力随后根据DIN 53494进行计算。结果列于如下的表1中。表1实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿法化学金属化钛酸盐基陶瓷的方法，包括如下步骤：（ａ）蚀刻陶瓷，（ｂ）活化在（ａ）步骤中蚀刻的陶瓷，（ｃ）将（ｂ）步骤中得到的陶瓷进行化学金属化，其特征在于步骤（ａ）中，在温度为１３０－１７０℃下，用于蚀 刻的硫酸溶液浓度范围按重量计为６５－９０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊里劳巴尔，
申请(专利权)人：马克斯施洛特尔股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]