धातुकृत सिरेमिक प्रौद्योगिकी में प्रगति: Mo{0}}Mn विधि और सक्रिय Mo{1}}Mn विधि का तंत्र विश्लेषण

उच्च विश्वसनीयता वाली इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग और उच्च तापमान वाले संरचनात्मक कनेक्शन के क्षेत्र में, सिरेमिक और धातुओं के बीच स्थिर संबंध हमेशा एक प्रमुख तकनीकी चुनौती रही है। एल्यूमिना द्वारा दर्शाए गए संरचनात्मक सिरेमिक में उच्च कठोरता, उच्च इन्सुलेशन और उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध होता है, लेकिन उनकी भंगुरता और सतह की जड़ता धातुओं को सीधे वेल्डिंग करना मुश्किल बनाती है। विश्वसनीय सिरेमिक से {{5}धातु कनेक्शन प्राप्त करने के लिए, धातुकरण प्रक्रियाएँ एक मुख्य घटक बन गई हैं, जिसमें Mo{6}Mn विधि और इसकी बेहतर सक्रिय Mo{7}}Mn विधि इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही है।

पारंपरिक Mo{0}}Mn विधि में Al2O3 सब्सट्रेट को मोलिब्डेनम और मैंगनीज धातु पाउडर युक्त घोल के साथ कोटिंग करना शामिल है, इसके बाद धातुयुक्त परत बनाने के लिए उच्च तापमान सिंटरिंग की जाती है। अध्ययनों से पता चला है कि जब धातुकरण सिरेमिक उपचार के लिए उच्च शुद्धता वाले Mo और Mn को 80:20 के अनुपात में मिलाया जाता है, तो परिणामी धातु की परत एल्यूमिना सब्सट्रेट के साथ उत्कृष्ट इंटरफेशियल बॉन्डिंग प्रदर्शित करती है।

नैनोइंडेंटेशन परीक्षण डेटा से पता चलता है कि Al2O3 सब्सट्रेट, इंटरफेशियल परत और धातु कोटिंग की नैनोकठोरता क्रमशः 14 GPa, 5.5 GPa और 1.5 GPa है। सिरेमिक सब्सट्रेट से धातु की परत तक कठोरता उत्तरोत्तर कम होती जाती है, जिससे एक सतत ढाल संरचना बनती है। यह ग्रेडिएंट इंटरफ़ेस थर्मल विस्तार बेमेल के कारण होने वाले थर्मल तनाव को प्रभावी ढंग से कम करता है, जोड़ के बेहतर थर्मल शॉक प्रतिरोध में योगदान देता है और धातुयुक्त सिरेमिक घटकों को उच्च तापमान वाले वातावरण में लंबे समय तक संचालित करने में सक्षम बनाता है।

सिंटरिंग के दौरान, Mo कण पहले एक सतत ढांचा संरचना बनाते हैं, जबकि Mn इंटरफेशियल प्रतिक्रिया में भाग लेता है और सिरेमिक ग्लास चरण के साथ संबंध को बढ़ावा देता है। उच्च तापमान पर, ग्लासी चरण की एक छोटी मात्रा सिरेमिक इंटीरियर से धातुकरण परत की ओर स्थानांतरित होती है, छिद्रों को भरती है और इंटरफेशियल बॉन्डिंग ताकत को बढ़ाती है। यह प्रसार और प्रवासन प्रक्रिया पारंपरिक सिरेमिक धातुकरण प्रौद्योगिकी में स्थिर बंधनों के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण आधार है।

हालाँकि, पारंपरिक Mo{0}}Mn पद्धति में महत्वपूर्ण कमियाँ हैं। सबसे पहले, इसके लिए उच्च सिंटरिंग तापमान की आवश्यकता होती है और बड़ी मात्रा में ऊर्जा की खपत होती है। दूसरा, मेटल पाउडर सिस्टम में एक्टिवेटर्स की कमी के परिणामस्वरूप सीमित इंटरफेसियल वेटेबिलिटी होती है, जिससे सीलिंग ताकत में सुधार की संभावना सीमित हो जाती है। इसलिए, उच्चस्तरीय अनुप्रयोगों के लिए बेहतर प्रक्रियाएं धीरे-धीरे विकसित की गई हैं।

सक्रिय Mo{0}}Mn विधि पारंपरिक प्रक्रिया का एक अनुकूलन है, जिसका मुख्य उद्देश्य धातुकरण तापमान को कम करना और इंटरफेशियल प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाना है। सुधार मुख्य रूप से दो श्रेणियों में आते हैं: पहला, फॉर्मूलेशन में एक्टिवेटर्स जोड़ना; दूसरा, कुछ धातु पाउडर को मोलिब्डेनम या मैंगनीज ऑक्साइड या लवण से बदलना।

धातुकरण स्थितियों के तहत, मो कण सिंटर करके स्पंज जैसी ढाँचा संरचना बनाते हैं। धात्विक Mn को MnO में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो फिर अतिरिक्त Al2O3, SiO2, CaO और अन्य घटकों के साथ एक प्रसार प्रतिक्रिया से गुजरता है, जिससे कम पिघलने बिंदु और कम चिपचिपाहट के साथ पिघल उत्पन्न होता है। यह पिघला हुआ मो के लिए अच्छी अस्थिरता प्रदर्शित करता है और 95 wt.% Al2O3 सिरेमिक में मौजूद ग्लासी चरण की छोटी मात्रा के साथ मिश्रण कर सकता है।

इस कम चिपचिपाहट वाले पिघल का निर्माण सिरेमिक के आंतरिक भाग से धातुकरण परत के छिद्रों तक कांच के चरण के प्रवास को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ावा देता है, जिससे इंटरफ़ेस पर यांत्रिक इंटरलॉकिंग और रासायनिक बंधन में वृद्धि होती है। पारंपरिक तरीकों की तुलना में, सक्रिय Mo{2}}Mn प्रक्रिया इंटरफ़ेस पर एक सघन धातुकृत सिरेमिक संरचना बनाती है, जिससे समग्र संबंध विश्वसनीयता में सुधार होता है।

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