[發明專利]一種Cu-MoCu-Cu復合板材的制備方法

有效

• 申請號: 201110248203.9
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102284701A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 梁靜;李來平;林小輝;王國棟;蔣麗娟;張新;曹亮;劉燕
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于復合板材制備技術領域，具體涉及一種Cu-MoCu-Cu復合板材的制備方法。

背景技術

鉬銅合金是一種由體心立方結構的鉬和面心立方結構的銅所組成的既不互相固溶又不形成金屬間化合物的兩相混合組織，通常被稱為“假合金”，主要的制備方法有熔滲法和混合燒結法等。鉬銅合金既具有鉬的高強度、高硬度、低膨脹系數等特性，同時又具有銅的高塑性、良好的導電導熱性等特性。這種特有的綜合性能使鉬銅合金得到廣泛的應用，用于電觸頭材料、熱沉材料、航天高溫材料以及電子封裝材料，鉬銅合金材料由于具有與BeO、Al₂O₃等陶瓷匹配的膨脹系數，用于電真空器件的封接，在電真空器件中它作為與各種陶瓷、玻璃及其他介電材料匹配封接的膨脹合金，在要求高導熱的器件，如超高頻金屬陶瓷管、大功率晶體管等要求導熱性好的封接部位以及作為大功率硅片的下電極和基片，可減小熱阻，提高工作穩定性和壽命，還可應用于軍用電子設備的熱控板、集成電路的散熱器等，鉬銅材料除上述優點外，還具有較好的耐熱性能和足夠的高溫強度而用到航空航天領域。

相對于鉬銅合金材料，Cu-MoCu-Cu復合材料具有更好的應用前景，由于中間層鉬銅合金呈網絡狀分布，使得材料平面和厚度方向的聯通能力大大加強，又因銅的導電、導熱能力很強，所制得的產品在平面和厚度方向導熱、導電性能更好，層間結合強度高、熱應力小。奧地利的Plansee公司已開發了厚度比為1∶4∶1的Cu-MoCu-Cu復合材料，滿足對可控CTE、高熱導和高電導的需要，密度為9.45g/cm³，可用于微波載體和熱沉、微電子封裝底座、GaAs器件安裝和SMP導體。

由于鉬和銅的熔點等物理性質差異很大，常規的燒結方法很難獲得致密的鉬銅燒結體。目前，鉬銅合金的制備方法主要有機械合金化、氧化物共還原法等制備鉬銅復合粉末，熱壓燒結法制備鉬銅合金；加入Ni、Co、Fe元素等活化，液相燒結法制備鉬銅合金；燒結鉬骨架熔滲法制備鉬銅合金等。機械合金化過程耗時長，耗能高，單批制備量小，易引入其他雜質，從而影響材料的電熱性能，限制了這種方法的工業化應用。活化液相燒結法加入活化元素可以獲得較高致密度材料，但活化元素的加入將顯著降低材料的導熱導電性能，對于要求高導熱導電性能的微電子材料是很不利的。目前，工業上較為成熟的方法仍為熔滲法，但熔滲法生產低銅含量的鉬銅合金時，由于鉬骨架致密度高，閉孔較多，熔滲后致密度較差。另外是比高銅含量的鉬銅合金壓力加工困難很多，道次加工率小，易開裂，即使可以軋制，也要多火次多道次加工，加工成本很高。對于厚度較大的熔滲鉬銅合金，軋制到薄板的風險更大，成本更高。

相對于制備鉬銅合金來說，制備Cu-MoCu-Cu復合板材難度更大，一般采用可控氣氛熱軋復合法、爆炸復合-軋制法等進行制備。采用爆炸復合法，制備Cu-MoCu-Cu材料上有一定的局限性，如工藝路線長、成本高、材料利用率偏低、材料厚度配比不易控制，精度低，復合界面存在一些的熔區和微孔洞等問題，影響材料的導電和導熱性能，即使經過軋制，也不能完全消除。可控氣氛熱軋復合是國際先進的復合方法，但是設備復雜，一次投入巨大，技術難度較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種方法簡單，不需要特殊設備，易于實現工業化生產的Cu-MoCu-Cu復合板材的制備方法。該方法采用粉末軋制薄板形易熔滲的鉬骨架，縮短了制備覆銅的鉬銅合金板的加工工藝流程，降低了覆銅的鉬銅合金板的后續加工成本，提高了成品率。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種Cu-MoCu-Cu復合板材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、向鉬粉中加入添加劑，球磨混合2h～8h，然后將混合物用粉末軋機軋制成厚度為0.5mm～3mm的鉬板薄坯；所述添加劑為銅粉、氧化銅粉、甲基纖維素、聚乙烯醇、石蠟、丙三醇、硬脂酸和甘油中的一種或幾種，單個所述添加劑的用量為鉬粉質量的0.1％～1.5％，且所述添加劑的總用量不大于鉬粉質量的3％；

步驟二、將步驟一中所述鉬板薄坯在氫氣氣氛下，于300℃～800℃處理1h～3h；

步驟三、將步驟二中經處理后的鉬板薄坯在1400℃～1700℃條件下燒結1h～3h，形成孔隙率為10％～40％的多孔鉬板；

步驟四、將步驟三中所述多孔鉬板置于兩個銅板之間，在氫氣氣氛保護下，于1250℃～1450℃熔滲覆銅20min～120min，得到覆銅的鉬銅合金板；