The basic mechanism of adherence in sintered high purity alumina ceramic-to-metal bonding was studied. Emphasis was placed on flux composition, porosity of the fired ceramics, and metallizing mixtures.
The study was conducted on 95 and 99.5% aluminas, using molybdenum-manganese, molybdenum-manganese dioxide and molybdenum-manganese-silicon dioxide metallizing compositions. Metallizing was performed in wet hydrogen (dew point, + 17 ℃)at 1450 ℃ for 45 min.
This experiment indicated that adherence mechanism of ultra high purity alumina ceramic was attributed to formation of $MnAl_2O_4$, and in the case of 95% alumina containing glass, migration of glass from the interface into the void of the metal coating was the main role to the adherence. It showed also that greater the bond-strength was resulted as porosity was increased.
99.5% 이상의 순도를 가진 초고순도 alumina 와 95%의 순도를 가진 고순도 alumina에 $Mo-Mn, Mo-MnO_2, Mo-Mn-SiO_2$ 의 세가지 metallizing 혼합물을 1,450 ℃에서 45분간 습한 수소 분위기로 matallizing 시켰다.
Metallizing 된 시편위에 nickel 피막을 입힌 후, 구리와 경납 용접하여 시편을 완성하였다. 접합강도를 알기 위해 Instron 에서 인장시험 하였으며 metallizing하는 동안에 일어나는 반응을 알기 위해 X-선 회절분석을 하였다. 그리고 alumina 소결체의 현미경조직과 alumina 소결체와 metallizing 금속층 사이의 현상을 보기위해 현미경사진을 찍었다.
본 실험의 결과로 부터, 초고순도 alumina를 metallizing 했을때 metallizing 혼합물속에 있는 manganese가 습한 수소분위기 속에서 manganese oxide로 변하고 alumina spinel을 형성하게 된다는 것을 알았으며 이 manganese aluminate spinel이 접합을 이루는 역할을 할 것으로 짐작된다. 그리고 고순도 alumina를 metallizing 했을 경우엔 alumina 속에 존재하는 유리질이 metallizing 온도에서 용융되어 metallizing 층으로 이동해서 접합이 일어난다는 것을 알았다.
