[發(fā)明專利]一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006177.3
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102676867A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田保紅;楊雪瑞;龍永強(qiáng);張毅;劉勇;任鳳章;賈淑果;宋克興
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C1/05
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

純銅和現(xiàn)有牌號的銅合金材料的導(dǎo)電性、強(qiáng)度及高溫性能往往難以兼顧，不能全面滿足航空、航天、微電子等高技術(shù)迅速發(fā)展對其綜合性能的要求，Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅(Cu-Al₂O₃)復(fù)合材料不僅保持了銅基體高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，而且具有優(yōu)越的高溫性能和抗蝕性能，在電阻焊電極、高強(qiáng)度電力線、計(jì)算機(jī)引線框架、連鑄機(jī)結(jié)晶器、替代銀基觸頭材料、電氣開關(guān)觸橋、焊炬噴嘴等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

美國SCM公司所開發(fā)研制的Glidcop系列Cu-Al₂O₃銅基復(fù)合材料，其軟化溫度為900℃，導(dǎo)電率為90-92％IACS，抗拉強(qiáng)度也達(dá)540MPa，并已形成規(guī)模化生產(chǎn)，但是其高溫性能，特別是高溫短時(shí)拉伸性能較低，不能滿足高溫承載性能要求。

目前傳統(tǒng)的彌散銅的制造技術(shù)多采用粉末冶金法，最開始以外加Al₂O₃顆粒混合均勻，壓制成型后進(jìn)行燒結(jié)，制成燒結(jié)體。粉末冶金法生產(chǎn)Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅工藝成熟，生產(chǎn)出的復(fù)合材料性能較好，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、生產(chǎn)效率低，同時(shí)復(fù)合材料界面易受污染。改進(jìn)后的工藝以粉末內(nèi)氧化粉末冶金法應(yīng)用最為廣泛，其常用技術(shù)流成為：合金熔煉→制粉→內(nèi)氧化→還原→壓制→燒結(jié)→熱加工→冷加工，這種制造工藝通過內(nèi)氧化原位生成的納米級Al₂O₃顆粒，細(xì)小且在基體分布均勻，有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，但是其高溫性能不佳，同時(shí)流程復(fù)雜，造成材料質(zhì)量控制困難，成本非常高，極大地限制了其推廣應(yīng)用。提高Al₂O₃彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料的高溫性能，特別是高溫拉伸性能是目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的是提供一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料，其化學(xué)成分組成為：重量百分含量為0.05～1.5％的α-Al₂O₃，重量百分含量為0.38～0.94％的γ-Al₂O₃，余量的銅。

一種氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料

取原料α-Al₂O₃粉末、Cu₂O和Cu-Al合金粉末；按照以下重量配比進(jìn)行配料：α-Al₂O₃粉末的重量百分含量為0.05～1.5％，Cu₂O的重量百分含量為1.90～4.75％，余量的Cu-Al合金粉末；之后將原料充分混合；

(2)真空或保護(hù)氣氛下形變燒結(jié)內(nèi)氧化

將步驟(1)配制好的原料置于石墨模具內(nèi)，然后放入高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)內(nèi)氧化，同時(shí)進(jìn)行塑性變形，燒結(jié)爐氣氛為真空或惰性氣體或氨分解氣體，燒結(jié)內(nèi)氧化溫度為950℃，保溫時(shí)間為2～4小時(shí)，形變壓力30～100MPa，保壓時(shí)間1～2小時(shí)，制得燒結(jié)體，燒結(jié)體的直徑為30～100mm；

(3)熱擠壓

將所述燒結(jié)體加熱至900～1000℃，然后進(jìn)行熱擠壓，擠壓比≥10，熱擠壓后空冷至室溫，得到熱擠壓棒材；

(4)冷變形成型

將熱擠壓棒材在聯(lián)合拉拔機(jī)上進(jìn)行冷拉拔，冷拉拔變形量控制在80％以上，制得氧化鋁粒子彌散強(qiáng)化銅復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述Cu-Al合金粉末為水霧法生產(chǎn)的Cu-Al合金粉末，所述Cu-Al合金粉末中鋁的重量百分含量為0.20～0.50％，所述Cu-Al合金粉末的粒度為37.0～106.0微米。

所述α-Al₂O₃粉末的粒度為0.5～5.0微米，α-Al₂O₃粉末的純度為：α-Al₂O₃的重量百分含量≥99.5％。