[0001] 本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体地说是一种新能源领域应用真空封接陶瓷及其制备方法。

[0002] 在新能源领域，通常需要对一些涉及能源存储和转换的设备进行真空封接，以保护设备内部的电子元件并防止气体泄漏，例如锂离子电池、燃料电池等，由于陶瓷具备优异的绝缘性能、高温稳定性和耐腐蚀性等特点，常作为封接基材应用于新能源设备的真空封接中，根据新能源领域中的各种新型光电器件的特征，封接陶瓷不仅要满足传统的膨胀匹配、润湿、封接强度和烧结工艺的要求，而且要满足电性能、耐酸性能等的需求。

[0003] 陶瓷在作为基材进行封接时，与大部分钎料不能进行紧密的结合，为了使钎料与陶瓷基材进行紧密结合，使陶瓷基材与需要保护的设备构成一个封闭气密的整体，往往需要对陶瓷进行金属化处理，即在陶瓷表面涂覆一层金属涂层，改善陶瓷的钎焊能力，但现有大多数金属化陶瓷在进行钎焊时，金属涂层钎焊温度过高，容易导致钎焊界面出现裂纹，且大多数金属涂层抗腐蚀能力一般，容易造成钎焊界面被腐蚀使真空器件出现漏气等问题。

[0004] 为了解决上述技术缺陷，本发明研究能够降低钎焊温度，同时能够大幅提高陶瓷金属化所形成的金属涂层耐腐蚀性的一种新能源领域应用真空封接陶瓷及其制备方法。

[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，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。

[0042] 实施例1

[0043] 一种新能源领域应用真空封接陶瓷及其制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

[0044] S1：金属化浆料的制备

[0045] S1.1：将5份Zn、3份Bi、2份Sb和1份Be混合放入真空感应熔炼炉中，调节熔炼温度‑3600℃，真空度为10 Pa，熔炼1小时，温度降至室温后通入保护性气体使气压恢复，再将15份Cu、10份In和25份Ag放入真空感应熔炼炉，调节熔炼温度为950℃，熔炼55分钟，水淬冷却后得到合金材料；

[0046] S1.2:将8份松油醇和3份柚皮黄酮混合加入容器内，调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为30℃，以600rpm的转速搅拌15分钟，然后再加入1份乙基纤维素，同时调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为55℃，以800rpm的转速搅拌20分钟，过滤后得到有机粘剂；

[0047] S1.3：将合金材料置于粉碎机中粉碎至6mm，然后与8份无水乙醇混合投入行星球磨机中，调节球磨速率为180rpm，球磨2小时后依次加入有机粘剂和6份对叔丁基苯甲酸，继续球磨1小时，得到金属化浆料。

[0048] S2：陶瓷表面涂覆金属涂层

[0049] S2.1：将氧化铝陶瓷浸没在浓度为5％的硫酸中，升高硫酸温度为32℃，再用搅拌器搅拌2分钟，得到酸洗陶瓷，将酸洗陶瓷用纯水冲洗2次，然后放入干燥箱中以75℃的温度干燥25分钟，得到清洁陶瓷；

[0050] S2.2：将金属化浆料和清洁陶瓷置于涂覆机中，将金属化浆料均匀涂覆在清洁陶2
瓷表面，使上浆量为40g/m ，金属化浆料由Cu、In、Zn、Bi、Sb和Ag进行熔炼、冷却、粉碎和球磨，再与粘接剂和溶剂混合制得，其中Cu和Ag作为金属涂层的主要成分，能够使金属涂层的膨胀系数与常用的Ag‑Cu钎料接近，In能降低合金熔点从而降低后续钎焊温度，并提高陶瓷的润湿性和可焊性，Zn容易生成保护膜从而提高金属涂层的耐腐蚀性，Bi能提高金属涂层耐腐蚀性和降低合金熔点，Sb能提高金属涂层耐热疲劳性，从而使金属涂层不仅具备较好的钎焊性能，还同时具备较低的钎焊温度与耐腐蚀性，使封接陶瓷在新能源领域中更加耐用，再放入烘干箱中以50℃的温度烘干1小时，得到涂层陶瓷。

[0051] S3：涂层陶瓷的升温热处理与微磨

[0052] S3.1：将涂层陶瓷置于热处理机中，通入氮气后以8℃/min的升温速率升温至250℃，再4℃/min的升温速率升温至450℃，保温1小时，再以2℃/min的升温速率升温至750℃，保温1小时，然后以6℃/min的降温速率使炉内温度降至200℃，使自然冷却后得到热处理陶瓷，进一步去除金属涂层中残留的粘结剂以及氧化物，使金属涂层与陶瓷更加紧密的结合，防止在钎焊以及后续加工过程金属涂层脱落；

[0053] S3.2：采用100目砂纸对热处理陶瓷表面打磨1遍，再依次采用200目砂纸和280目砂纸打磨2遍，然后置于抛光机中进行水砂纸打磨1遍，得到微磨陶瓷。

[0054] S4：微磨陶瓷的表面处理

[0055] S4.1：将微磨陶瓷置于容器中，然后加入浓度为20g/L的钼酸溶液直到浸没微磨陶瓷，将容器置于超声波发生器中，调节超声频率为15KHz，对容器内进行15分钟的超声处理，微磨陶瓷表面的金属涂层在低浓度的钼酸溶液中轻微腐蚀并生成钼酸盐，从而提高后续新能源领域应用真空封接陶瓷在进行钎焊时的可焊性，增强与钎料的结合能力，得到表面处理陶瓷；

[0056] S4.2：将表面处理陶瓷置于烘干箱中，调节烘干箱温度为120℃烘干1.5小时，得到新能源领域应用真空封接陶瓷。

[0057] 实施例2

[0058] 一种新能源领域应用真空封接陶瓷及其制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

[0059] S1：金属化浆料的制备

[0060] S1.1：将7份Zn、4份Bi、3份Sb和2份Be混合放入真空感应熔炼炉中，调节熔炼温度‑3600℃，真空度为10 Pa，熔炼1小时，温度降至室温后通入保护性气体使气压恢复，再将20份Cu、15份In和30份Ag放入真空感应熔炼炉，调节熔炼温度为950℃，熔炼55分钟，使Zn、Bi、Sb和Be能更均匀的分散在合金Ag‑Cu基体中，让各成分在合金中充分发挥作用，水淬冷却后得到合金材料；

[0061] S1.2:将10份松油醇和4份柚皮黄酮混合加入容器内，调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为30℃，以600rpm的转速搅拌15分钟，然后再加入2份乙基纤维素，同时调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为55℃，以800rpm的转速搅拌20分钟，过滤后得到有机粘剂，制成的有机粘剂与合金材料一起球磨，能够减少合金材料的氧化，保持合金材料的功能性；

[0062] S1.3：将合金材料置于粉碎机中粉碎至6mm，然后与10份无水乙醇混合投入行星球磨机中，调节球磨速率为180rpm，球磨2小时后依次加入有机粘剂和8份对叔丁基苯甲酸，继续球磨1小时，进一步提高合金陶瓷表面合金层的耐腐蚀性，得到金属化浆料。

[0063] S2：陶瓷表面涂覆金属涂层

[0064] S2.1：将氧化铝陶瓷浸没在浓度为7％的硫酸中，升高硫酸温度为32℃，再用搅拌器搅拌2分钟，得到酸洗陶瓷，将酸洗陶瓷用纯水冲洗2次，然后放入干燥箱中以75℃的温度干燥25分钟，得到清洁陶瓷；

[0065] S2.2：将金属化浆料和清洁陶瓷置于涂覆机中，将金属化浆料均匀涂覆在清洁陶2
瓷表面，使上浆量为40g/m ，金属化浆料由Cu、In、Zn、Bi、Sb和Ag进行熔炼、冷却、粉碎和球磨，再与粘接剂和溶剂混合制得，其中Cu和Ag作为金属涂层的主要成分，能够使金属涂层的膨胀系数与常用的Ag‑Cu钎料接近，In能降低合金熔点从而降低后续钎焊温度，并提高陶瓷的润湿性和可焊性，Zn容易生成保护膜从而提高金属涂层的耐腐蚀性，Bi能提高金属涂层耐腐蚀性和降低合金熔点，Sb能提高金属涂层耐热疲劳性，从而使金属涂层不仅具备较好的钎焊性能，还同时具备较低的钎焊温度与耐腐蚀性，使封接陶瓷在新能源领域中更加耐用，再放入烘干箱中以50℃的温度烘干1小时，得到涂层陶瓷。

[0066] S3：涂层陶瓷的升温热处理与微磨

[0067] S3.1：将涂层陶瓷置于热处理机中，通入氮气后以8℃/min的升温速率升温至250℃，再4℃/min的升温速率升温至450℃，保温1小时，再以2℃/min的升温速率升温至750℃，保温1小时，然后以6℃/min的降温速率使炉内温度降至200℃，使自然冷却后得到热处理陶瓷，进一步去除金属涂层中残留的粘结剂以及氧化物，使金属涂层与陶瓷更加紧密的结合，防止在钎焊以及后续加工过程金属涂层脱落；

[0068] S3.2：采用100目砂纸对热处理陶瓷表面打磨1遍，再依次采用200目砂纸和280目砂纸打磨2遍，然后置于抛光机中进行水砂纸打磨1遍，得到微磨陶瓷。

[0069] S4：微磨陶瓷的表面处理

[0070] S4.1：将微磨陶瓷置于容器中，然后加入浓度为25g/L的钼酸溶液直到浸没微磨陶瓷，将容器置于超声波发生器中，调节超声频率为15KHz，对容器内进行15分钟的超声处理，微磨陶瓷表面的金属涂层在低浓度的钼酸溶液中轻微腐蚀并生成钼酸盐，从而提高后续新能源领域应用真空封接陶瓷在进行钎焊时的可焊性，增强与钎料的结合能力，得到表面处理陶瓷；

[0071] S4.2：将表面处理陶瓷置于烘干箱中，调节烘干箱温度为120℃烘干1.5小时，得到新能源领域应用真空封接陶瓷。

[0072] 实施例3

[0073] 一种新能源领域应用真空封接陶瓷及其制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

[0074] S1：金属化浆料的制备

[0075] S1.1：将5份Zn、3份Bi、2份Sb和1份Be混合放入真空感应熔炼炉中，调节熔炼温度‑3650℃，真空度为5×10 Pa，熔炼2小时，温度降至室温后通入保护性气体使气压恢复，再将
15份Cu、10份In和25份Ag放入真空感应熔炼炉，调节熔炼温度为1000℃，熔炼60分钟，使Zn、Bi、Sb和Be能更均匀的分散在合金Ag‑Cu基体中，让各成分在合金中充分发挥作用，水淬冷却后得到合金材料；

[0076] S1.2:将8份松油醇和3份柚皮黄酮混合加入容器内，调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为35℃，以600rpm的转速搅拌20分钟，然后再加入2份乙基纤维素，同时调节加热磁力搅拌器的搅拌温度为60℃，以800rpm的转速搅拌25分钟，过滤后得到有机粘剂，制成的有机粘剂与合金材料一起球磨，能够减少合金材料的氧化，保持合金材料的功能性；

[0077] S1.3：将合金材料置于粉碎机中粉碎至8mm，然后与8份无水乙醇混合投入行星球磨机中，调节球磨速率为200rpm，球磨3小时后依次加入有机粘剂和6份对叔丁基苯甲酸，继续球磨2小时，进一步提高合金陶瓷表面合金层的耐腐蚀性，得到金属化浆料。

[0078] S2：陶瓷表面涂覆金属涂层

[0079] S2.1：将氧化铝陶瓷浸没在浓度为5％的硫酸中，升高硫酸温度为35℃，再用搅拌器搅拌3分钟，得到酸洗陶瓷，将酸洗陶瓷用纯水冲洗3次，然后放入干燥箱中以80℃的温度干燥30分钟，得到清洁陶瓷；

[0080] S2.2：将金属化浆料和清洁陶瓷置于涂覆机中，将金属化浆料均匀涂覆在清洁陶2
瓷表面，使上浆量为45g/m ，金属化浆料由Cu、In、Zn、Bi、Sb和Ag进行熔炼、冷却、粉碎和球磨，再与粘接剂和溶剂混合制得，其中Cu和Ag作为金属涂层的主要成分，能够使金属涂层的膨胀系数与常用的Ag‑Cu钎料接近，In能降低合金熔点从而降低后续钎焊温度，并提高陶瓷的润湿性和可焊性，Zn容易生成保护膜从而提高金属涂层的耐腐蚀性，Bi能提高金属涂层耐腐蚀性和降低合金熔点，Sb能提高金属涂层耐热疲劳性，从而使金属涂层不仅具备较好的钎焊性能，还同时具备较低的钎焊温度与耐腐蚀性，使封接陶瓷在新能源领域中更加耐用，再放入烘干箱中以55℃的温度烘干1.5小时，得到涂层陶瓷。

[0081] S3：涂层陶瓷的升温热处理与微磨

[0082] S3.1：将涂层陶瓷置于热处理机中，通入氮气后以10℃/min的升温速率升温至270℃，再6℃/min的升温速率升温至500℃，保温2小时，再以3℃/min的升温速率升温至800℃，保温2小时，然后以8℃/min的降温速率使炉内温度降至220℃，使自然冷却后得到热处理陶瓷，进一步去除金属涂层中残留的粘结剂以及氧化物，使金属涂层与陶瓷更加紧密的结合，防止在钎焊以及后续加工过程金属涂层脱落；

[0083] S3.2：采用120目砂纸对热处理陶瓷表面打磨1遍，再依次采用240目砂纸和320目砂纸打磨3遍，然后置于抛光机中进行水砂纸打磨2遍，得到微磨陶瓷。

[0084] S4：微磨陶瓷的表面处理

[0085] S4.1：将微磨陶瓷置于容器中，然后加入浓度为20g/L钼酸溶液直到浸没微磨陶瓷，将容器置于超声波发生器中，调节超声频率为20KHz，对容器内进行20分钟的超声处理，微磨陶瓷表面的金属涂层在低浓度的钼酸溶液中轻微腐蚀并生成钼酸盐，从而提高后续新能源领域应用真空封接陶瓷在进行钎焊时的可焊性，增强与钎料的结合能力，得到表面处理陶瓷；

[0086] S4.2：将表面处理陶瓷置于烘干箱中，调节烘干箱温度为150℃烘干2小时，得到新能源领域应用真空封接陶瓷。

[0087] 对比例1

[0088] 与实施例1相比，对比例1的不同之处在于，对比例1为活化钼锰法制备的金属化陶瓷，具体为用Mo‑Mn‑Ti‑Si‑Al系统膏剂替换实施例中的金属化浆料，根据实施例中的具体步骤对氧化铝陶瓷进行金属化。

[0089] 取500g实施例1、实施例2和实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷与对比例1，分别浸没在浓度为35％的硫酸溶液中，在经过3天、7天、14天的时候取出称重，记录所得数据并制成表格，如图2，可以看出实施例1、实施例2和实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷的耐蚀性均比对比例1的耐蚀性好，可以证明我们制备了一种高耐蚀性的新能源领域应用真空封接陶瓷。

[0090] 再取实施例1、实施例2和实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷与对比例1，分别置于熔炼炉中，以50℃/min的升温速率进行熔炼，观察新能源领域应用真空封接陶瓷与对比例1表面融化情况，测试3次，分别记录融化温度，记录所得数据并制成表格，如图
3，可以看出实施例1、实施例2和实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷熔点均比对比例1的熔点低，代表着新能源领域应用真空封接陶瓷钎焊温度也会相应更低，可以证明我们降低了陶瓷封接时的钎焊温度。

[0091] 对比例2

[0092] 与实施例1相比，对比例2的不同之处在于，对比例2去除了对微磨陶瓷的钼酸表面处理，其余步骤均与实施例1相同。

[0093] 取实施例1、实施例2、实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷以及对比例2制备的新能源领域应用真空封接陶瓷与常规的Cu‑Ag钎料进行钎焊，钎焊方式为在新能源领域应用真空封接陶瓷表面均匀滚涂等量的Cu‑Ag钎料，采用感应加热的方式进行钎焊，使真空封接陶瓷表面焊接上一层钎料层，使用岛津拉力机分别测试钎料层的剥离强度，测试三次，记录数据并制成表格，如图4，可以看出实施例1、实施例2、实施例3制备的新能源领域应用真空封接陶瓷钎料层的剥离强度均比对比例2制备的新能源领域应用真空封接陶瓷钎料层的剥离强度高，可以证明对微磨陶瓷进行钼酸表面处理提高了新能源领域应用真空封接陶瓷在进行钎焊时的可焊性，增强与钎料的结合能力。

[0094] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。