资源描述：
《aln陶瓷表面钛金属化沉积的动力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、DOI:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2004.01.002硅酸盐通报2004年第1期专题论文AlN陶瓷表面钛金属化沉积的动力学研究121黄奇良潘伟张直12(广西民族学院化学化工系,南宁530006;清华大学材料科学与工程系,北京100084)摘要利用融盐热歧化反应进行了氮化铝陶瓷表面钛金属化沉积的动力学研究。结果表明,氮化铝陶瓷表面钛膜的厚度随着反应温度和反应时间的增加而增加,膜的厚度与反应时间成很好的线性关系,沉积速率与融盐中K2TiF6的起始浓度成线性关系,沉积过程是受
2、融盐与氮化铝陶瓷基体之间的界面反应控制。其沉积过程的活化能为130kJ/mol。关键词氮化铝陶瓷歧化反应金属化动力学氮化铝陶瓷有很高的热导率,在陶瓷材料中沉积钛过程的动力学进行研究。仅次于SiC和BeO,目前国内平均水平为150W/m·K,国外为180～200W/m·K,是氧化铝陶1实验瓷热导率的7～8倍;其机械强度和介电强度都优于氧化铝陶瓷,膨胀系数、介电性能分别与Si和1.1AlN陶瓷试样制备[1]氧化铝陶瓷相近。因而人们希望用高热导率的本试验所采用的AlN陶瓷为电子工业部43氮化铝陶瓷替代氧化铍或氧
3、化铝陶瓷用于高密所生产的常压烧结AlN陶瓷产品,规格为10.0mm度、高性能电子封装的陶瓷基板材料。在`氮化铝×10.0mm×1.00mm的方形片。使用前先用金刚扁平封装外壳'等气密封接应用中,氮化铝陶瓷表石研磨膏将试验样片进行表面处理,并在乙醇中[2]面金属化是很关键的问题之一。它要求金属化清洗干净,烘干待用。层应具有良好的导电性、气密性、高温稳定性及与1.2实验步骤基板高的附着强度。氮化铝是六方晶纤锌矿结本实验是在自行设计装配的反应炉内进行构,密堆间隙中的Al离子半径小,价态高,具有较的。实验开始时首
4、先将精确称量的NaCl,KCl和强的极化作用,使氮化铝清洁表面的不饱和氮具K2TiF6固体粉料调配成含有一定金属钛离子浓度有较高的化学活性。通常氮因电负性大,电离势的融盐,充分混匀,倒入Al2O3坩埚中,再将坩埚高而有很强的共价倾向,即使与低电负性金属反放入Al2O3炉管内。通入高纯氩气保护,升温至应,也会因负离子负电荷高,离子半径较大而水反应温度后将待处理的氮化铝陶瓷试样投入坩埚解。故一般状况下,氮不易与金属反应。Ti,Ta,中,然后向坩埚中加入少许海绵钛,利用热歧化反[8]W等金属因能与氮形成高晶格能
5、化合物,使其在应在氮化铝陶瓷表面沉积钛金属膜。试样表面[3]氮化铝表面附着性能很好。因此,近年来国内的熔盐用水溶解、清洗,用酒精仔细擦洗试样,烘外学者在氮化铝陶瓷表面金属化特别是氮化铝陶干后称量实验前后试样的重量变化,并精确测量[4～6]瓷表面钛金属化方面的研究日趋活跃。本文Ti沉积的面积。利用日本理学公司的D/作者采用热歧化反应法成功地在氮化铝陶瓷表面MAX2500V型X射线衍射仪对金属钛复合膜进行金属化,并对氮化铝陶瓷表面沉积钛过程的工艺物相分析。采用日本日立公司产的S-570(带[7]参数进行了探讨
6、。本文主要对氮化铝陶瓷表面EDAX)扫描电镜对经金属化后的AlN陶瓷表面形国家自然科学基金资助项目(59862001)和广西自然科学基金匹配项目(9912014).作者简介:黄奇良(1957～),男,硕士,副教授.主要从事功能陶瓷材料的研究.8硅酸盐通报2004年第1期专题论文貌、金属膜层进行观察。始浓度的增加而增加。而图4是AlN陶瓷单位面积Ti金属沉积平均速率与K2TiF6初始浓度的关2结果与讨论系。从图中可知,AlN陶瓷单位面积上Ti金属的沉积平均速率与K2TiF6初始浓度有关,随着融盐2.1AlN
7、陶瓷表面增重与反应时间、反应温度的中K2TiF6初始浓度的增加,AlN陶瓷单位面积Ti关系金属沉积的平均速率与K2TiF6初始浓度呈线性图1所示是在反应温度为1173K,K2TiF6的初关系。始浓度为10%(质量分数)时,AlN陶瓷单位表面Ti金属沉积量与反应时间的关系。从图中可以看到,AlN陶瓷单位面积金属沉积量随反应时间2的延长而增加,陶瓷单位表面增重(g/mm)与反应时间的一次方成良好的线性关系。图2中所示是在相同反应时间(2h)和相同的K2TiF6初始浓度(质量分数为10%)条件下,AlN陶瓷单位
8、表面Ti金属沉积量与反应温度的关系。由图可见,图3AlN陶瓷表面Ti沉积量与K2TiF6初始浓度的关系AlN陶瓷单位表面上Ti金属沉积量随着反应温度的升高而增加并呈线性关系。图1AlN陶瓷表面Ti沉积量与反应时间的关系图4AlN陶瓷单位面积金属沉积速率K2TiF6初始浓度的关系2.3AlN陶瓷表面单位面积钛沉积速率与反应温度的关系图5所示为AlN陶瓷单位面积Ti金属沉积速率与融熔盐反应温度的倒数关系。从图中可以看出,AlN陶瓷
