膏劑涂敷是影響陶瓷金屬化質(zhì)量的關(guān)鍵工藝。涂敷時(shí)在保證膏劑配方組成比例穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量使涂層厚度準(zhǔn)確，均勻一致。膏劑涂敷的方法主要有以下幾種：

　�、� 手工涂敷

　　手工涂敷是使用最久的一種涂膏方法，其簡(jiǎn)單易行、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)使其被廣泛使用。但手工涂敷的效率比較低，對(duì)操作者的技術(shù)要求也較高，涂膏工件的重復(fù)精度不高。

　　對(duì)于回轉(zhuǎn)體工件，可以結(jié)合使用涂膏機(jī)，提高涂膏效率2～3倍，且涂膏層均勻、平整。因此成為當(dāng)前主要膏劑涂敷方法。

　�、� 噴涂法

　　噴涂法是將金屬化膏劑注入儲(chǔ)存罐中，利用壓縮空氣或氮?dú)鈱⒏鄤﹪姷酱杉�表面。這種方法傳統(tǒng)上僅適用于大面積平面或外圓的瓷面涂膏，其他情況很少使用，其中屬于回轉(zhuǎn)體的大面積外圓噴涂，同樣要結(jié)合使用涂膏機(jī)。

　　⑶ 輥涂法

　　輥涂是借助輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)，將混好的膏劑輥涂在瓷件表面，可用于非回轉(zhuǎn)體工件的涂膏�；蚴褂脻L涂器，將膏劑均勻涂敷在工件表面，多用于回轉(zhuǎn)體工件的涂膏。

　�、� 絲網(wǎng)套印法

　　即金屬化膏劑印刷工藝，僅適用于平面工件的涂膏。

　�、� 金屬化帶法

　　即通過使用金屬化膏劑制作的金屬化帶，完成大量瓷環(huán)端面(平面)的涂膏，多用于大批量生產(chǎn)。對(duì)拉帶過程中粘結(jié)劑的用量要求嚴(yán)格，操作性差，適用范圍窄。

圖1　金屬化扇形片

　　隨著科研、生產(chǎn)水平的不斷提高，各種異型、非回轉(zhuǎn)體的金屬化瓷件的研制、量產(chǎn)任務(wù)越來越多，對(duì)金屬化層的厚度、尺寸精度、均勻一致性等提出了很高的要求。如圖1所示，以金屬化扇形片為代表的多品種、小批量的各種高柔性異型金屬化瓷件，其適用的涂膏工藝超出了上述膏劑涂敷方法的范圍。當(dāng)前只能夠使用純粹的手工涂敷方法，此類非回轉(zhuǎn)體瓷件進(jìn)行涂膏。其金屬化膏劑層的尺寸精度、厚度、均勻性、重復(fù)精度等均難以保證，且生產(chǎn)效率比較低。

　　為此，本文在傳統(tǒng)噴涂法的基礎(chǔ)上，借鑒噴釉工藝，創(chuàng)新出了噴膏工藝，有效地保證了此類非回轉(zhuǎn)體、小型化、高精度、高柔性的金屬化瓷件的科研和量產(chǎn)。鑒于噴釉工藝的釉料與金屬化膏劑在密度、顆粒度、粘度等指標(biāo)上具有相似性，如表1所示。由表1可以看出，噴膏工藝可行。

表1　釉料與金屬化膏劑的密度、顆粒度和粘度

1、實(shí)驗(yàn)方法

　　1.1、實(shí)驗(yàn)條件

　　金屬化膏劑：M11。噴槍：選用與噴釉工藝相同的噴槍中的最小型號(hào)，以保證有效噴射區(qū)域的最小化，有利于小型化工件的噴涂。工件：95%Al2O3陶瓷平面、圓環(huán)、抗拉件；99%BeO陶瓷扇形片。

　　1.2、實(shí)驗(yàn)過程

　�、� 將瓷件置于烘箱中以60℃預(yù)熱，以利于噴涂在瓷件上的膏劑的附著，避免流膏。

　�、� 將金屬化膏劑(M11)經(jīng)超聲混勻、絲網(wǎng)(300目)過濾，置入噴槍頂置儲(chǔ)料罐中。

　　⑶ 將經(jīng)過濾芯過濾的壓縮空氣穩(wěn)壓至0.4MPa。

　�、� 根據(jù)瓷件的形狀、大小等因素，調(diào)整好噴槍的噴孔直徑，使有效噴射區(qū)域控制在Φ6cm左右。

　�、� 保證與瓷件相同的弧度，以最佳距離(30～50cm)將膏劑噴射到瓷件表面，噴射時(shí)間決定了膏劑的厚度。

　　1.3、測(cè)試方法

　�、� 焊料流散實(shí)驗(yàn)

　　選用異型非回轉(zhuǎn)體金屬化瓷件常用的Pd-Ag-Cu焊料進(jìn)行焊料流散實(shí)驗(yàn)，封接參數(shù)見表2，焊料流散實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

表2　Pd-Ag-Cu封接參數(shù)

圖2　Pd-Ag-Cu焊料流散實(shí)驗(yàn)

　　⑵ 封接強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

　　選用標(biāo)準(zhǔn)抗拉件，實(shí)驗(yàn)面噴膏(M11)，中夾可伐片，銀封，封接面積1.22cm2。萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)ZDM　10T/51型，德國(guó)。通過德國(guó)蔡司IMAGE　A1m 型金相顯微鏡觀察，得到陶瓷-金屬化金相見圖3�？估�件封接強(qiáng)度如表3所示。

圖3　陶瓷-金屬化界面金相圖

表3　抗拉件封接強(qiáng)度

2、結(jié)果與討論

　　通過對(duì)圓環(huán)曲面、端面，瓷片平面的Pd-Ag-Cu焊料流散實(shí)驗(yàn)，可見焊料流散均勻、光滑、無堆積、基本不間斷、浸潤(rùn)性較好，符合封接要求。通過封接強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，可見噴膏比手工涂膏的金屬化層更加均勻、一致性好、且致密，強(qiáng)度符合封接行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3、結(jié)論

　　由此，可以初步總結(jié)出噴膏工藝的特點(diǎn)：

　�、� 相對(duì)于傳統(tǒng)的手工涂敷工藝，噴膏工藝能夠比較精確保證膏劑層的厚度、均勻和一致性。

　�、� 結(jié)合掩膜工藝，保證了膏劑層的尺寸精度。

　�、� 與機(jī)械精度相結(jié)合的噴膏工藝，使以純手工操作為主的涂膏工藝基本可控化，降低了人工因素的錯(cuò)誤率，提高了成品率。

　�、� 噴膏工藝生產(chǎn)效率高于手工涂敷。

　　⑸ 相較于傳統(tǒng)噴涂法，噴膏工藝不僅可以完成回轉(zhuǎn)體工件的涂膏，更加適用于非回轉(zhuǎn)體異型工件的涂膏。且不用區(qū)分工件大小，加工柔性高。這對(duì)于滿足日益增長(zhǎng)的非回轉(zhuǎn)體異型、小型、多品種、小批量的金屬化瓷件的需求尤其重要。某成品見圖4。

圖4　噴膏瓷件

　　⑹ 相較于傳統(tǒng)輥涂法，噴膏工藝可以大幅降低工、模具等輔助成本，有利量產(chǎn)。

　�、� 噴膏工藝對(duì)金屬化膏劑的性能要求高。本實(shí)驗(yàn)使用M11型金屬化膏劑。

　�、� 噴膏工藝與噴釉工藝在很多方面具有相似性。噴釉工藝中的許多成熟經(jīng)驗(yàn)成為噴膏工藝的重要基礎(chǔ)。

　　鑒于我們已經(jīng)在噴釉工藝中引入工業(yè)機(jī)器人，建成噴釉中心，并已量產(chǎn)。因此，可以在噴膏工藝中同樣引入工業(yè)機(jī)器人，完全消除噴膏中的人為誤差，實(shí)現(xiàn)噴膏自動(dòng)化。

　　隨著新型掩膜技術(shù)的引入，噴膏精度控制的提高，高柔性的噴膏中心將會(huì)很快出現(xiàn)，從而使涂膏這一傳統(tǒng)手工操作為主的工藝進(jìn)入機(jī)械自動(dòng)化，更好地為科研、生產(chǎn)服務(wù)。