Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为及腐蚀机理研究

作者：罗淑文; 马名生; 刘峰; 刘志甫

来源：无机材料学报, 2022, 1-8.

• 低温共烧陶瓷
• 硼硅酸盐玻璃
• 浸泡
• 腐蚀机理

LTCC材料在电镀和化学镀工艺中对酸/碱镀液的耐蚀性是低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic， LTCC）材料在实际应用中需要关注的重要特性。本工作研究了HCl、H2SO4和NaOH溶液（0.01～2.00 mol/L）和浸泡时间（10～300 min）对Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为的影响规律。结果表明：LTCC材料在不同的酸溶液中浸泡相同时间时，样品的腐蚀失重量会随着酸溶液浓度增大呈现出先增大后减小的趋势，当盐酸溶液浓度为1.00 mol/L时，LTCC材料失重百分比最大为54.96%，当硫酸溶液浓度为0.10 mol/L时，LTCC材料失重百分比最大为8.80%，而在碱溶液中并未观察到明显的腐蚀现象。LTCC材料中的CaB2O4和CaSiO3晶相会与酸溶液发生溶解反应进而造成腐蚀，并且随着酸溶液浓度的增大，反应后样品表面富Si蚀变层的形成速度更快，而起到钝化作用的富Si蚀变层会使得LTCC材料在较高浓度酸溶液中的浸泡失重量减小。LTCC材料在1 mol/L 盐酸溶液中溶解反应的表观活化能为20.38 kJ/mol，0.1 mol/L硫酸溶液中为5.43 kJ/mol，故盐酸溶液对LTCC材料的腐蚀速率大于硫酸溶液。结合化学腐蚀反应动力学和热力学分析，揭示了LTCC材料在酸溶液中以离子交换和水解反应占主导的腐蚀机理。

• 单位
  上海师范大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所