[發明專利]一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710015526.0
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106834764A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 朱樂樂;周洪強
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22F1/18;C22F1/08;C22F1/02;B32B15/20;B32B15/01
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 魏新培

技術領域

本發明涉及金屬復合材料連接技術領域，具體涉及一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法。

背景技術

銅是良好的導熱和導電材料，且具有良好的柔韌性，易于加工成型，被廣泛的應用于電子封裝材料領域。但由于其熱膨脹系數較大，不能與很多半導體材料相匹配，限制了它的進一步應用；難熔金屬鉬，具有優良的高溫強度，而且其熱膨脹系數低，導熱導電性能好，同時，鉬屬于體心立方結構，銅屬于面心立方結構，兩者互不相容，組合在一起，制成復合材料，集兩者的優點于一體，且各自在組分上保持相對獨立，從而可得到單一材料所沒有的特殊性能；并且，可通過改變銅鉬銅復合材料的厚度比，達到可設計的熱膨脹系數和良好的導熱導電性能。銅鉬銅三層復合板不僅具有以上這些性能，還具有良好的成型性能和良好的高溫強度。因此，在電子產業領域得到廣泛應用。

隨著科學技術的不斷進步，電子產業的發展突飛猛進，對銅鉬銅復合材料的需求不斷增加。而且與鉬銅、鎢銅等材料相比，其生產成本低，平面導熱性好，且致密度高；同時，銅鉬銅層狀復合材料在HB-LED、多基片組板材料、電子封裝、熱沉材料、航空航天等領域，有著廣泛的應用前景。

目前，制造銅鉬銅復合材料的方法主要有：軋制復合法、爆炸復合法、液固相鑄軋復合法、反向凝固法以及激光表面熔敷技術。但軋制復合法一次性投資較大，不利于小批量生產，且軋制復合邊部易開裂；爆炸復合法的危險性較高，且生產的復合板表面質量較差，性能難以滿足使用要求；液固相軋制復合、反向凝固法及激光表面熔覆技術還處于理論階段，還沒有實踐。因此，急需一種利于實際生產，而且產品性能良好的銅鉬銅復合材料的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法，不同材料界面結合良好，解決了軋制復合邊部易開裂的問題。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、鉬板及銅坯的預處理

將純鉬板經線切割，加工成目標尺寸的鉬板，銅板坯經線切割，加工成目標尺寸的銅坯，然后將加工好的鉬板用水磨床進行表面打磨，使得鉬板表面的粗糙度R_a≤10μm，打磨好的鉬板和銅坯分別用丙酮進行清洗，除去表面污物；

步驟二、鑲鑄板材的排列組裝

取坩堝，將坩堝內腔中相對設置的兩個側壁上開設多個條形卡槽，條形卡槽的長度方向沿坩堝底部向坩堝開口處延伸；將清洗后的鉬板插入坩堝內壁上的條形卡槽中，然后將相應塊數的銅坯插入坩堝內壁上的條形卡槽中，使鉬板與銅坯相間排列；

步驟三、加熱鑲鑄

將坩堝置于真空加熱爐中，加熱至銅坯完全融化，且在坩堝中分布均勻后，置于真空加熱爐中進行冷卻，使得鉬板鑲嵌在融化的銅坯中，制得多層銅鉬銅復合材料鑄坯；

步驟四、打磨修整

將鑲鑄好的多層銅鉬銅復合材料鑄坯從坩堝中取出，切除鑄坯兩側多余的鉬板，鑄坯表面經銑床修理平整，用砂輪機把鑄坯一端打磨出30°的傾斜度，以便后續軋制軋機的咬入；

步驟五、熱軋及退火熱處理

將打磨修整好的鑄坯置于氫氣保護的加熱爐中，加熱至500~800℃，保溫10~60min，進行多道次的熱軋后，在氫氣保護氣氛的加熱爐中加熱至400~800℃，退火處理0.5~5h，制得復合板材；

步驟六、冷軋及退火熱處理

將退火處理后的復合板材進行冷軋處理，冷軋至所需厚度后，在氫氣保護條件下，加熱至200~600℃，退火處理30~60min，制得銅鉬銅多層復合材料。

其中，本發明的步驟一所選用的純鉬板的厚度為0.5~2mm，銅板坯的厚度為2~6mm。

其中，步驟二中，鉬板插入坩堝上的條形卡槽的位置根據目標所需制備的多層復合材料的鉬板之間的間距確定。

其中，步驟二中，鉬板與銅坯相間排列完成后，若坩堝兩側留有空隙，使用方形石墨塊進行填充空隙。

優選的，本發明步驟二采用方體結構的坩堝，坩堝的外觀尺寸寬×高×長為53mm×165mm×230mm，壁厚15mm；在尺寸寬×高為23mm×165mm的兩個內壁上，沿內壁的寬度方向每隔1mm設計一個寬×高×長為1mm×150mm×2mm的卡槽。該尺寸的坩堝主要用來鑲鑄鉬板厚度≤1mm的銅鉬銅復合板坯。