[發明專利]一種銅/鉬/銅層狀復合金屬材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110250983.0
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102371719A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 張家毓;李選明;董運濤;梁艷
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B15/20;B23K20/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于層狀復合材料制備技術領域，具體涉及一種銅/鉬/銅層狀復合金屬材料的制備方法。

背景技術

銅/鉬/銅金屬復合材料具備優異的熱、電性能，在大規模集成電路和大功率微波器件中作為基片、嵌塊、連接件和散熱元件應用。它的高導熱及耐熱性極大提高了微電子器件的使用功能，使器件小型化；它合適的熱膨脹系數可以與微電子器件中硅、砷化鎵等半導體材料及陶瓷材料很好匹配連接，避免熱應力引起的熱疲勞破壞。

目前，銅/鉬/銅層狀金屬復合材料的制備方法有如下幾種：

(1)爆炸焊接復合法，借助炸藥爆炸產生的高強化學能驅動復板高速碰撞基板，碰撞點產生的瞬間高溫高壓不僅破壞了金屬表面的氧化膜，露出了新鮮的表面，而且在露出新鮮金屬表面上形成一層具有塑性變形、熔化、擴散的類似于流體以及波形冶金結合特征的焊接過渡區，實現不同金屬的強固結合。

銅鉬二元相圖上可以看到銅和鉬互不固溶，兩者不能形成真合金，而且銅與鉬的物理性能差異較大，常規焊接方法并不能使銅鉬焊到一起。爆炸焊接復合法便具有焊接銅/鉬這類性能差異較大金屬的能力，但是該方法適合單張面積較大、厚復合板及板坯的生產，對于較薄的復合板尚且不能直接生產。

(2)軋制復合法，金屬板在受到軋機施加其上強大的壓力作用下，兩層金屬的待復合面發生塑性變形，表面金屬層破裂。隨后，潔凈而活化的金屬層從破裂的金屬表面露出，在強大壓力作用下，形成平面狀的冶金結合。在后續的熱處理過程中結合面繼續擴大，形成穩固結合。

軋制復合必須施以較大的初始道次壓下量，促使復合面的物理接觸，對于銅/鉬金屬組對來說，較大的金屬變形量極易使鉬板發生斷裂或層裂。

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，對設備要求不高，生產成本低，容易實現批量生產，具有較好的生產應用價值的銅/鉬/銅層狀復合金屬材料的制備方法。該方法采用爆炸復合技術實現銅/鉬的復合，克服了銅/鉬難以復合的加工難題，并通過控制軋制的工藝參數，避免了復合界面開裂以及鉬本身發生斷裂的情況，為批量化生產銅/鉬/銅層狀復合金屬材料提供了有力的技術支撐。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種銅/鉬/銅層狀復合金屬材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將銅板一和銅板二的待復合面用砂紙進行打磨處理至表面粗糙度不大于1.6μm，將鉬板的待復合面用砂輪進行打磨處理至表面粗糙度不大于1.6μm，將打磨處理后的銅板一、銅板二和鉬板的待復合面用酒精擦拭干凈；

步驟二、將步驟一中擦拭干凈的鉬板置于剛性地基上，然后在鉬板上方均勻設置間隙材料一，再將銅板一置于間隙材料一上方，并保持銅板一的待復合面朝下，最后將炸藥鋪設于銅板一上方，通過雷管引爆炸藥對鉬板和銅板一進行爆炸復合，得到復合板；所述間隙材料一的數量不少于兩個；

步驟三、將步驟二中所述復合板在溫度為500℃～950℃的條件下退火處理0.1h～3h；

步驟四、將步驟三中經退火處理后的復合板置于剛性地基上，并保持鉬板在上，然后在復合板上方均勻設置多個間隙材料二，再將銅板二置于間隙材料二上方，并保持銅板二的待復合面朝下，最后將炸藥鋪設于銅板二上方，通過雷管引爆炸藥對復合板和銅板二進行爆炸復合，得到銅/鉬/銅復合板坯；所述間隙材料二的數量不少于兩個；

步驟五、將步驟四中所述銅/鉬/銅復合板坯于500℃～780℃熱軋3～8道次，道次變形率不大于30％；

步驟六、將步驟五中經熱軋后的銅/鉬/銅復合板坯在溫度為500℃～950℃的條件下退火處理0.1h～3h，隨爐冷卻后得到銅/鉬/銅層狀復合金屬材料。

上述步驟二中所述間隙材料一的材質與銅板一相同，間隙材料一的高度為1mm～5mm。

上述步驟二和步驟四中所述炸藥均為銨油炸藥，炸藥的鋪設密度均為0.5g/cm³～1.0g/cm³，炸藥的鋪設高度均為15mm～40mm，炸藥爆速均為1500m/s～3000m/s。

上述步驟三中所述退火處理的時間為0.5h～1h。

上述步驟五中所述間隙材料二的材質與銅板二相同，間隙材料二的高度為1mm～5mm。

上述步驟五中所述熱軋過程中每道次軋制溫度不低于500℃。

上述步驟五中所述道次變形率不大于10％。

上述步驟五中所述熱軋的總變形率為40％～85％。

上述步驟六中所述退火處理的時間為0.5h～1h。