[發明專利]一種三維連通網狀結構的鉬銅復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510963308.0
• 申請日: 2015-12-19
• 公開（公告）號: CN105543513A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 劉龍飛;曹富華;盧立偉;顏建輝
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00;B22D23/04;C22C1/08
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種三維連通網狀結構的鉬銅復合材 料及其制備方法。

背景技術

鉬銅復合材料綜合了鉬的高強度、高熔點以及銅的優良的韌性、高熱、電 導率，具有耐高溫、抗燒蝕、高導熱導電率和較低的熱膨脹系數等特點。在工 業上廣泛應用于電子封裝、真空電子器件及導彈藥罩，飛機喉襯等軍工部件中。 特別是其密度比與之功能和性質相近的鎢銅復合材料更小，更符合航空航天等 特殊領域的要求。隨著高能電子器件的發展，對電子封裝材料的熱導率及電導 率的要求越來越高，這就需要鉬銅復合材料中銅含量越來越高。然而對于一般 離散型結構的鉬銅復合材料而言，銅含量的增加則導致熱脹系數的增加及材料 強度的降低，這限制了材料在高能電子器件及導彈等軍工領域的使用。隨著對 鉬銅復合材料的開發，近年又出現了鉬/銅/鉬層狀結構的鉬銅復合材料(如專利 CN1843691A，公開日2006.10.11)，及纖維結構鉬銅復合材料(專利CN 103451579，公開日2013.12.18)。前者具有較好的熱、電性能，而后者致密性 良好，但這兩者均具有很強的各向異性。

目前鉬銅復合材料主要采用混粉燒結法和普通熔滲法。普通熔滲法是將鉬 粉壓制燒結形成一定孔隙的鉬骨架而后進行熔滲；混粉燒結法是將鉬粉和銅粉 進行混合，再進行液相燒結。這兩種方法都能獲得致密性較好的鉬銅復合材料， 但鉬相和銅相分布均較分散，限制了鉬銅兩相各自性能的發揮。此外由于鉬粉 直接壓制成型所獲的孔隙率有限，而混粉燒結中若銅含量較高則很難獲得致密 性較佳的樣品，因此這兩種方法都難以制備較高銅含量的樣品，這在一定程度 上限制了鉬銅復合材料在大功率電子器件及其他對導熱導電要求較高領域的應 用。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種三維連通網狀結構的鉬銅復合材 料及其制備方法。該方法制備出的鉬銅復合材料兼備層狀復合材料及三維立體 材料的優點，兩相各成系統又相互纏繞且相互連通。并且可以根據實際需要通 過調整技術參數獲得所需性能的鉬銅復合材料。本發明所提供材料的制備方法 簡單，參數調節方便，可制備較高銅含量的鉬銅復合材料，熱力學性能良好。

本發明解決上述技術問題的技術方案是：

一種三維連通網狀結構的鉬銅復合材料，鉬相和銅相各成獨立系統又相互 纏繞且相互連通，任一截面均為網狀鉬層包圍銅區的結構。

上述的三維連通網狀結構的鉬銅復合材料的制備方法，先利用造孔劑將鉬 粉制備成多孔鉬生坯，然后與銅進行熔滲得到三維連通網狀結構的鉬銅復合材 料。

進一步地，所述的多孔鉬生坯，其制備包括混料、壓制和溶解。

進一步地，所述的造孔劑百分比與銅含量的關系滿足： C_Cu＝C_zk+(1-C_zk)*10％，式中，C_Cu為鉬銅復合材料中銅的百分含量，C_zk為多 孔鉬生坯所需造孔劑百分比；所述鉬粉質量與造孔劑百分比關系為： M_Mo＝R*S*(1-C_zk)*ρ_Mo，所述造孔劑質量與造孔劑百分比關系為： M_C＝S*R*C_zk*ρ_C，R為所選造孔劑的直徑，S為所用模具橫截面積，C_zk為所 需造孔劑百分比，ρ_Mo為鉬粉密度，ρ_C為造孔劑密度；所述的造孔劑優選尿素。

進一步地，所述的混料為根據換算關系式計算并稱取鉬粉與造孔劑的質量， 然后將稱取的鉬粉與造孔劑依次裝入模具，用模具桿輕壓尿素，使其嵌入鉬粉 中，重復上述混料過程4～8次。

進一步地，所述的壓制為將混料完畢的模具在液壓機上于200～500MPa壓 制成坯。

進一步地，所述的溶解為將所得生坯放入50～80℃熱水中浸泡2～5h以去除 生坯中的尿素。

進一步，所述的熔滲，條件為無壓真空，溫度為1200～1400℃，時間為2～5 小時。

進一步地，所述的熔滲前還包括干燥或燒結，所述的干燥，溫度為200～300 ℃，時間為2～5小時；所述的燒結，溫度為1400～1600℃，時間為2～4小時。

作為優選地，本發明的三維連通網狀結構鉬銅復合材料的的制備方法，包 括以下步驟：