金属化(metallized phenomena)是指
高压下
物质从非金属态变成金属态的过程。1925年英国
物理学家J.伯纳耳提出:任何
材料在足够大的
压力下都可能变成金属。这是高压所产生一种特有的相变。近代
高压物理的发展,证明了它的正确性。相应的相变压力称为金属化压力。金属化的特点是相变后的物质的
电阻率降低几个数量级,电阻率的
温度系数从相变前的负值变为相变后的正值。
早期金属化相变的研究,主要在相变压力范围较低的
半导体金属化相变领域。随着高压技术的发展,进入了百万大气压的研究范围,
超高压下
绝缘体金属化相变乃至超导的研究已成为高压物理的前沿课题,其中
金属氢的问题更引人注目。
双原子分子晶体,如碘﹑
氧﹑氮﹑
氢等物质的金属化相变研究不断取得进展。碘在16吉帕时电阻急剧下降,发生金属化,但此时仍为分子相。当压力升至21吉帕时,才发生分子拆键相变成为原子金属相。氧在95吉帕左右有金属化相变,并成为超导转变温度Tc=0.5K的超导体。根据理论预言,氮的金属化相变压力在300吉帕以上,氢的金属化相变压力更高。硼在160吉帕金属化,在175吉帕时成为Tc=6K的超导体,250吉帕时的Tc=11.2K。硫在90吉帕金属化,成为Tc=5K的超导体,150吉帕时的Tc=17K。
离子晶体碘化铯在115吉帕金属化,继而在180吉帕成为超导体,最高超导转变温度为2K。
根据
能带理论,发生金属化的根本原因是:压缩过程中直接或间接
能隙闭合,
价带和
导带重叠,导带中可能出现
电子,价带中形成
空穴,从而导致了金属导电性。另外,根据
金属电子论,金属的特征就是存在
自由电子,它将形成金属的光学性质和行为,如用德鲁德
自由电子模型来表征,从而可从实验判断常规金属特征。但最直接的证据还是电阻率的
测定。
低温下
固化的
惰性气体在足够高的压强下会发生金属化转变,是这种转变的典型例子。例如,Xe的5d电子和6s电子对应的
能带在高压下就会发生交叠。1968年M.罗斯首先用冲击波技术观察到这种转变,1979年有人利用一种变型的
金刚石高压砧用静压方法实现了Xe的金属化转变,他们估计转变压强大约是33吉帕。
陶瓷金属化产品的陶瓷材料为分为96白色
氧化铝陶瓷和93黑色氧化铝陶瓷,成型方法为流延成型。类型主要是金属化
陶瓷基片,也可成为金属化陶瓷基板。金属化方法有厚膜法和共烧法。产品尺寸精密,翘曲小;金属和陶瓷接合力强;金属和陶瓷接合处密实,散热性更好。可用于LED散热基板,陶瓷封装,电子电路基板等。
陶瓷在金属化与封接之前,应按照一定的要求将已烧结好的瓷片进行相关处理,以达到周边无毛刺、无凸起,瓷片光滑、洁净的要求。在金属化与封接之后,要求瓷片沿厚度的周边无银层点。
由于陶瓷材料表面结构与
金属材料表面结构不同,焊接往往不能润湿陶瓷表面,也不能与之作用而形成牢固的黏结,因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法,即金属化的方法:先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜,从而实现陶瓷与金属的焊接。另外,用特制的玻璃焊料可直接实现陶瓷与金属的焊接。