一種金屬化陶瓷廢品的回收方法
【專利摘要】本發明公開了一種金屬化陶瓷廢品的回收方法，包括以下工藝步驟：工業酒精浸泡、清水浸泡、超聲波清洗、堿煮、鹽酸浸泡、烘干和兩次燒結工序。經過上述工藝處理后，能夠清除陶瓷廢品表面層的金屬化層，回收工藝簡單易行，成本較低，回收率高，適宜對金屬化陶瓷廢品回收的產業化發展；回收的陶瓷經過檢驗，質量較好，能夠進行二次利用。
【專利說明】一種金屬化陶瓷廢品的回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷廢品的處理回收方法，具體涉及到去除金屬化陶瓷外表面涂覆的金屬層，回收合格的陶瓷產品的方法。
【背景技術】[0002]隨著三維封裝技術發展和系統集成度提高，以大功率發光二極管(LED)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、激光器(LD)為代表的功率型器件在封裝過程中，散熱材料的選用成為關鍵的技術環節，并直接影響到器件的使用性能與可靠性。對于電子封裝而言，散熱基板主要是利用其材料本身具有的高熱導率，將熱量從芯片導出，實現與外界的電互連與熱交換。目前常用的散熱基板主要包括MCPCB (金屬核印刷電路板)、LTCC或HTCC (低溫共燒陶瓷或高溫共燒陶瓷基板)和金屬化陶瓷基板等。
[0003]陶瓷一直是為國防裝備中電子器件配套的重要零件。因陶瓷具有較高的導熱系數、良好的絕緣性、抗熱沖擊性、較低的損耗和化學穩定性好的特點，所以廣泛用于航天、航空核動力工程作大功率器件散熱，在電子行業的電真空器件、行波管、大功率模塊厚膜電路及封裝器件中已被大量采用，起著支撐、絕緣散熱作用。
[0004]目前，陶瓷金屬化涂覆是一般采用印刷、滾涂、車涂等方法將金屬漿料涂覆在陶瓷上。由于在印刷前的產品位置調試、制造過程中由于設備精度和員工操作的熟練程度，難免會出現金屬化圖形移位、表面質量等廢品。陶瓷金屬化的工藝順序為，先將陶瓷表面清洗潔凈，然后在其表面涂覆一層金屬涂料，待金屬涂料干燥后將陶瓷置于燒結室內進行高溫燒結，使金屬涂料與陶瓷表面的結合效果加強。
[0005]雖然陶瓷涂覆后沒有通過燒結，受陶瓷基體體積密度和表面粗糙度的影響，金屬漿料同樣會滲透一部分到陶瓷基體內，通過簡單的擦洗很難測底將金屬漿料去除干凈，因此，行業類通常將印刷后的陶瓷廢品作報廢處理。部分陶瓷(如氧化鈹陶瓷)基體制作成本高，直接報廢損失較大，同時，報廢的氧化鈹陶瓷需要通過特殊處理和特殊掩埋才避免對環境的破壞，致使后期投入的費用也較高。規模化生產的部分陶瓷(如氧化鋁陶瓷)，由于生產數量大，金屬化涂覆后廢品量較多，直接報廢后總價值也較高。金屬化涂覆時，其中有兩個工序可能產生廢品:其一是將金屬涂覆至陶瓷表面，未燒結前時經過檢驗查出的廢品，其一是將表面涂覆有金屬涂料的陶瓷高溫燒結過程中產生的廢品。本發明圍繞節約生產成本、提高產品利用率、提高對資源的重復利用，公開了陶瓷在涂覆金屬化涂料后，燒結前時廢品的回收利用方法。
[0006]為了解決現有技術中的上述不足，本發明提出了一種新的解決方案。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種針對于金屬化陶瓷的處理工藝，經過本發明的工藝，能夠去除金屬化陶瓷廢品表面涂覆的金屬層，將廢品中的潔凈陶瓷回收利用，提高了資源的有效利用率，能夠降低企業生產成本，同時回收的陶瓷在再金屬化的質量良好，符合要求。[0008]為達上述目的，本發明所采用的技術方案是:提供金屬化陶瓷廢品的回收方法，包括以下工藝步驟:
A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為70%~95%的工業酒精中，浸泡30tT50h，再使用清水浸泡Ihlh ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗；
B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為70%~95%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗30mirT60min ；
C、配制金屬清潔劑，將其加熱至80°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持80°C以上；
D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為30%~70%的鹽酸溶液中浸泡4tT8h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干；
E、將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1200°C~1400°C，燒結時間為30min;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為IlOO0C~1400°C，燒結時間為20min ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0009]優選的，本發明工藝包括以下步驟:
A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為70%~80%的工業酒精中，浸泡30tT40h，再使用清水浸泡Ihlh ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗；
B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為70%~80%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗30mirT45min ；` C、配制金屬清潔劑，將其加熱至85°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持85°C以上；
D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為30%~50%的鹽酸溶液中浸泡4tT6h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干；
E、將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1200°C~1300°C;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1100°C~1250°C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0010]優選的，本發明包括以下步驟:
A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為80%~95%的工業酒精中，浸泡40tT50h，再使用清水浸泡2tT3h ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗；
B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為80%~95%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗45mirT60min ；
C、配制金屬清潔劑，將其加熱至90°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持90°C以上；
D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為50%~70%的鹽酸溶液中浸泡6tT8h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干；
E、將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1300°C~1400°C;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1250°C ^HOO0C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0011]本發明中，金屬清潔劑由金屬去污粉和水配制而成，其配制比例為金屬去污粉:水=1:10。[0012]本發明中，超聲波清洗劑的振動頻率優選為IOKHz~20KHz。
[0013]綜上所述，本發明具有以下優點:
本發明所采用的工序中，首先使用工業酒精金屬化陶瓷廢品進行處理，將陶瓷表面的金屬層內粘接劑溶解，減少金屬層的粘接性，使金屬層與陶瓷基體分離，便于后續工藝的處理；同時配合超聲波清洗機，選用適當的清洗頻率，使陶瓷表面清洗完全；
本發明使用鹽酸浸泡，能夠去除掉陶瓷表面殘留的金屬物質，避免陶瓷表面的殘留金屬在后期的高溫燒結時出現的顯色，引起廢品的產生；
金屬清潔劑為弱堿性溶液，能夠去除金屬油污，通過兩次燒結工序，能夠去除酸根和金屬離子的影響。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發明的具體實施過程做詳細說明。
[0015]實施例1
將金屬化陶瓷廢品裝入根據陶瓷廢品外形設計的掛具上，掛具的材質采用耐強酸、強堿的聚四氟乙烯。金屬化陶瓷廢品投入體積分數為70%的工業酒精中，浸泡30h。浸泡過程中，需要采取密閉措施，防止酒精大量揮發。酒精浸泡完畢后，再使用清水浸泡Ih ；，浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗5分鐘，確保陶瓷基體與金屬化層分離。
[0016]將前一步驟中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為70%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗30min，超聲波清洗機在清洗時選用的清洗波段頻率為ΙΟΚΗζ。受陶瓷基體體積密度和表面粗糙度的影響，高壓水槍清洗后的陶瓷基體表面會有少許的金屬漿料殘留的顆粒，使用超聲波清洗，能夠使殘留的金屬顆粒脫離陶瓷基體表面。
[0017]酒精將陶瓷基體表面的金屬層內粘接劑溶解，減少金屬層的粘接性，使金屬層與陶瓷基體分離，便于后續工藝的處理。常見的陶瓷金屬漿料的配方為難熔金屬粉末與有機溶劑的混合物，常見的有機溶劑是乙基纖維素與松油醇的混合物，乙基纖維素作用起粘接作用，松油醇作用是溶解乙基纖維素和調整金屬漿料的粘度。酒精是常用的分散劑，能夠稀釋和溶解乙基纖維素與松油醇，并使乙基纖維素的粘接性能降低，使陶瓷與金屬層出現分離。
[0018]經過超聲波清洗后，然后配制金屬清潔劑，并將金屬清潔劑加熱至80°C以上。在本實施例中，其中金屬清潔劑均由金屬去污粉和水配制而成，其配制比例為金屬去污粉冰=l:10o讓陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min進行連續煮堿，去除基體表面的油污或其它污染物。在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持80°C以上。
[0019]將經過上述處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為30%的鹽酸溶液中浸泡4h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干。
[0020]鹽酸浸泡后能夠去除掉陶瓷表面殘留的金屬物質，避免陶瓷表面的殘留金屬在后期的高溫燒結時出現的顯色，引起廢品的產生。金屬去污粉中含有部分金屬，且金屬漿料中含有少量的難熔金屬，這些金屬殘留在陶瓷表面的金屬在高溫燒結時很容易顯色造成陶瓷表面廢品；通過鹽酸可以使金屬進行溶解，起到去除陶瓷表面金屬的目的。
[0021]烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1200°C，燒結30min ;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為110(TC，燒結20min;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0022]陶瓷產品通常需要對其外觀進行檢測，不同用途的陶瓷產品，其檢測項目和要求可能不相同。一般地，陶瓷的外觀檢測項目一般包括對其麻點、斑點、磁皰、粘粒、缺陷凹坑、氣孔、氣泡等。本發明是針對金屬化陶瓷的回收工藝，其回收過程不會改變陶瓷的外觀形狀，即不會影響原有陶瓷的麻點、斑點、磁皰、粘粒、缺陷凹坑、氣孔、氣泡的數量和面積。因此為了檢測回收陶瓷是否凈化完全，主要通過檢測其外表面是否有異物，對比同類陶瓷的透光度即可。
[0023]金屬化陶瓷回收處理后，其化學穩定性不會發生改變，但是由于金屬化后，陶瓷表面具有的透光率會受到影響，因此金屬層的清洗程度會影響陶瓷的透光率，進而影響陶瓷的再利用。金屬層清洗越徹底，相同條件下透光率更好。
[0024]陶瓷的透光度檢測可以將陶瓷置于40W日光燈下，人眼進行透光觀察。將實施例1中回收后的陶瓷進行檢驗，透光度符合國家標準，表面無粘砂。
[0025]實施例2
將金屬化陶瓷廢品裝入根據陶瓷廢品外形設計的掛具上，掛具的材質采用耐強酸、強堿的聚四氟乙烯。金屬化陶瓷廢品投入體積分數為80%的工業酒精中，浸泡40h。浸泡過程中，需要采取密閉措施，防止酒精大量揮發。酒精浸泡完畢后，再使用清水浸泡2h ；，浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗10分鐘，確保陶瓷基體與金屬化層分離。
[0026]將前一步驟中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為80%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用 超聲波清洗劑清洗45min，超聲波清洗機在清洗時選用的清洗波段頻率為15KHz。受陶瓷基體體積密度和表面粗糙度的影響，高壓水槍清洗后的陶瓷基體表面會有少許的金屬漿料殘留的顆粒，使用超聲波清洗，能夠使殘留的金屬顆粒脫離陶瓷基體表面。
[0027]經過超聲波清洗后，然后配制金屬清潔劑，并將金屬清潔劑加熱至85°C以上。在本實施例中，其中金屬清潔劑均由金屬去污粉和水配制而成，其配制比例為金屬去污粉冰=l:10o讓陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min進行連續煮堿，去除基體表面的油污或其它污染物。在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持85°C以上。
[0028]將經過上述處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為50%的鹽酸溶液中浸泡6h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干。
[0029]烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1300°C，燒結30min ;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1250°C，燒結20min ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0030]將實施例2中回收后的陶瓷進行檢驗，透光度符合國家標準，表面無粘砂。
[0031]實施例3
將金屬化陶瓷廢品裝入根據陶瓷廢品外形設計的掛具上，掛具的材質采用耐強酸、強堿的聚四氟乙烯。金屬化陶瓷廢品投入體積分數為95%的工業酒精中，浸泡50h。浸泡過程中，需要采取密閉措施，防止酒精大量揮發。酒精浸泡完畢后，再使用清水浸泡3h ;，浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗15分鐘，確保陶瓷基體與金屬化層分離。
[0032]將前一步驟中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為95%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗60min，超聲波清洗機在清洗時選用的清洗波段頻率為20KHz。受陶瓷基體體積密度和表面粗糙度的影響，高壓水槍清洗后的陶瓷基體表面會有少許的金屬漿料殘留的顆粒，使用超聲波清洗，能夠使殘留的金屬顆粒脫離陶瓷基體表面。
[0033]經過超聲波清洗后，然后配制金屬清潔劑，并將金屬清潔劑加熱至90°C以上。在本實施例中，其中金屬清潔劑均由金屬去污粉和水配制而成，其配制比例為金屬去污粉冰=l:10o讓陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min進行連續煮堿，去除基體表面的油污或其它污染物。在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持90°C以上。
[0034]將經過上述處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為70%的鹽酸溶液中浸泡8h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干。 [0035]烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1400°C ;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1400°C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
[0036]將實施例3中回收后的陶瓷進行檢驗，透光度符合國家標準，表面無粘砂。
【權利要求】
1.一種金屬化陶瓷廢品的回收方法，包括以下工藝步驟: A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為70%~95%的工業酒精中，浸泡30tT50h，再使用清水浸泡Ihlh ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗； B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為70%~95%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗30mirT60min ； C、配制金屬清潔劑，將其加熱至80°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持80°C以上； D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為30%~70%的鹽酸溶液中浸泡4tT8h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干； E、將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1200°C~1400°C;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1100°C ^HOO0C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
2.如權利要求1所述的金屬化陶瓷廢品的回收方法，包括以下步驟: A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為70%~80%的工業酒精中，浸泡30tT40h，再使用清水浸泡Ihlh ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗； B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為70%~80%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗30mirT45min ； C、配制金屬清潔劑，將其加熱至85°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持85°C以上； D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為30%~50%的鹽酸溶液中浸泡4tT6h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干； E、將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1200°C~1300°C;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1100°C~1250°C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
3.如權利要求1所述的金屬化陶瓷廢品的回收方法，包括以下步驟: A、將金屬化陶瓷廢品投入體積分數為80%~95%的工業酒精中，浸泡40tT50h，再使用清水浸泡2tT3h ;浸泡后的金屬化陶瓷廢品使用高壓水槍沖洗； B、將步驟A中的金屬化陶瓷廢品放入超聲波清洗機內，加入體積分數為80%~95%的工業酒精將陶瓷廢品浸沒，使用超聲波清洗劑清洗45mirT60min ； C、配制金屬清潔劑，將其加熱至90°C以上，讓步驟B中的陶瓷廢品在金屬清潔劑中浸泡30mirT60min，在浸泡過程中，金屬清潔劑的溫度保持90°C以上； D、經過步驟C處理后的金屬化陶瓷廢品在質量分數為50%~70%的鹽酸溶液中浸泡6h-8h，然后用流動的清水清洗，清洗后置于烘箱內烘干； 將烘干后的金屬化陶瓷廢品進行氧化氣氛燒結，燒結溫度為1300°C~1400°C;氧化氣氛燒結工序完畢后，進行氮氣保護氣氛燒結，其燒結溫度為1250°C ^HOO0C ;燒結工序完畢后對陶瓷進行檢驗，剔除不合格產品。
4.如權利要求1至3中任一所述的金屬化陶瓷廢品的回收方法，其中金屬清潔劑由金屬去污粉和水配制而成，其配制比例為金屬去污粉:水=1:10。
5.如權利要求1至3中任一所述的金屬化陶瓷廢品的回收方法，其中超聲波清洗劑的振動頻率為10KHz-20KHz。
【文檔編號】C04B41/91GK103693998SQ201310430961
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月22日 優先權日:2013年9月22日
【發明者】林貴洪, 尚華, 李錦松, 管建波, 王翔, 任鵬道, 毛晉峰, 王剛 申請人:宜賓紅星電子有限公司