[發(fā)明專利]一種高強高導點焊電極用彌散強化銅基復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510466830.8
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN105112712A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勇;楊志強;朱順新;田保紅;宋克興;張毅;李艷;龍永強
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C32/00;C22C1/05;C22F1/08
• 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)明涉及一種高強高導點焊電極用彌散強化銅基復合材料，以及該銅基復合材料的制備方法，屬于金屬基復合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高強度高導電銅基復合材料是一類具有優(yōu)良綜合性能的新型功能材料，既具有優(yōu)良的導電性，又具有高的強度和優(yōu)越的高溫性能。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是上世紀70年代末美國SCM公司開發(fā)了Glidcop系列Al₂O₃彌散強化Cu復合材料以后，高強度高導電銅基復合材料在美國、日本等發(fā)達國家開發(fā)研究異常活躍，并已進入實用化階段。而我國對這類材料的研究起步較晚，到上世紀80年代末90年代初進行了這類材料的研究，但尚未進入實用化階段。純銅和現(xiàn)有牌號的銅合金材料的耐磨性、導電性、強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，如微電子器件點焊電極材料要求：硬度≥110HBS，電導率≥85％IACS，抗高溫軟化溫度≥923K。

彌散銅是一種具有高耐磨、高導電、高強度、高抗軟化溫度的優(yōu)良電子結(jié)構(gòu)功能材料，廣泛應用于大功率電真空管、微電子器件管腳、集成電路引線框架、微波通信、電力輸送等領(lǐng)域，在國防工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)具有廣泛應用。

傳統(tǒng)彌散銅的制造技術(shù)多采用粉末冶金法，其中以粉末內(nèi)氧化粉末冶金法應用最為廣泛，其常用技術(shù)流程為：合金熔煉→制粉→內(nèi)氧化→還原→壓制→燒結(jié)→熱加工→冷加工。由于這種制造技術(shù)工藝流程復雜，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用。我國市場上的彌散銅大多為美國、日本公司產(chǎn)品，國產(chǎn)規(guī)模非常小，難以滿足國防和社會發(fā)展需求。

彌散強化Al₂O₃-Cu復合材料，不僅強度高，導電性和純銅相近，而且還具有良好的抗電弧燒蝕、抗電磨損能力及較高的常溫強度和高溫強度，是一種具有廣闊應用前景的新型結(jié)構(gòu)與功能材料。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對這類高耐磨、高純度、高導電復合、材料的需求越來越大。

彌散強化銅的發(fā)展主要是制備技術(shù)的發(fā)展。彌散強化銅制備技術(shù)的關(guān)鍵是如何獲得超細強化微粒均勻分布在高導電的純銅基體之上，以獲得高彌散強化效果的高導電銅基復合材料。其制備技術(shù)主要發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的粉末冶金法、改進的粉末冶金法和其它制備新技術(shù)。

彌散強化材料的強度不僅取決于基體和彌散相的本性、而且決定于彌散相的含量、粒度和分布、形態(tài)以及彌散相與基體的結(jié)合情況，同時也與制備工藝(例如加工方式，加工條件)有關(guān)。彌散強化材料因有低的延展性，需要加以重視和改進，但是彌散強化材料在性能上的優(yōu)越性還是占主要的。

中國專利(申請?zhí)枺?01210361562.X)公開了一種顆粒增強銅-TiC高強度高導電率點焊電極的制備方法，包括以下步驟：(1)分別稱取TiC、Cu₂O、Cu-Al三種粉末，混合后在30rpm轉(zhuǎn)速下球磨12～16h；TiC粉末的粒度小于10μm，用量為混合粉末總質(zhì)量的5.7～19.22％；Cu₂O粉末的粒度為200目，用量為Cu-Al合金粉末質(zhì)量的2.5～5％；Cu-Al合金粉末的粒度為200目，Cu-Al中鋁含量不大于0.5wt％；(2)將球磨后的混合粉末裝入石墨模具，在30MPa壓力下預壓5min；(3)將步驟(2)中裝有混合粉末并經(jīng)過預壓的模具整體置于真空熱壓燒結(jié)爐中，在燒結(jié)溫度900～1000℃、真空度1.5×10^-2MPa、壓制壓強20～40MPa條件下熱壓燒結(jié)1～2h，然后撤去壓力燒結(jié)1～4h，得到完全內(nèi)氧化的彌散銅；(4)取步驟(3)中彌散銅加工為所需尺寸的產(chǎn)品。該方法制備的彌散銅點焊電極具有高強度、高耐磨性、高導電性、高抗軟化溫度等特性，然而該電極的強度和導電性仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強高導點焊電極用彌散強化銅基復合材料。

同時，本發(fā)明還提供一種上述彌散強化銅基復合材料的制備方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種高強高導點焊電極用彌散強化銅基復合材料，由以下質(zhì)量百分數(shù)的組分組成：TiC5～10％，In₂O₃1～5％，Al₂O₃0.1～1％，余量為Cu。該復合材料可采用如背景技術(shù)中所述方法制備，不同之處僅在于步驟(1)中多添加了In₂O₃粉末。