[發明專利]一種短流程真空熱擠壓制備大錠型SiCP/Al復合材料坯料方法

在審

• 申請號: 201810844113.8
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108893639A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 何如森
• 申請（專利權）人: 常州泰格爾電子材料科技有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/10;C22C21/00;C22F1/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

本發明屬于復合材料成型技術領域，公開一種短流程熱擠壓制備大錠型SiC_P/Al復合材料坯料方法，所屬方法在粉末冶金法制備SiC_P/Al復合材料的基礎上，一方面通過使用表面改性劑對碳化硅顆粒進行改性增加其與Al合金粉末的潤濕性，另一方面通過省去粉末冶金制備預制坯的制坯環節，直接從碳化硅和鋁合金粉末混合料到真空環境熱擠壓SiC_P/Al復合材料坯料成品復合材料的工藝路線。從而縮短傳統粉末冶金工藝中冷壓預制坯的制備環節，提供優質的真空熱擠壓SiC_P/Al復合材料坯料，提高生產效率，節約成本。

技術領域

本發明屬于復合材料成型技術領域，尤其涉及一種短流程真空熱擠壓制備大錠型SiC_P/Al 復合材料坯料方法。

背景技術

鋁基碳化硅復合材料是一種以不同粒徑、高體積分數碳化硅為增強體的鋁合金復合材料。 SiC_P/Al復合材料具有較高的熱導率、低熱膨脹系數以及突出的熱物理性能和綜合力學性能，常應用于航空航天、電子封裝行業，IGBT功率模塊、新能源汽車、電力機車等領域。

目前，國內SiC_P/Al復合材料生產采用粉末冶金、無壓浸滲、壓力浸滲等工藝。其中，粉末冶金法包括粉末的預處理、粉末混合攪拌、靜壓成預制坯、熱壓成型等步驟，可實現SiC_P在Al合金基體中均勻分布，并根據符合材料或器件的性能需求進行成分的剪裁設計；凈成形工藝大幅度減少機加工成本和材料損耗；燒結溫度低，可有效抑制SiC_P/Al合金界面反應的發生。無壓浸滲或壓力浸滲法包括蜂窩陶瓷預制坯的制備、無壓或壓力條件下Al合金熔體的浸滲。

由于以上生產工藝流程較長以及碳化硅顆粒潤濕性較差等影響，高端電子封裝行業用 SiC_P/Al復合材料依然依賴于進口。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供了一種短流程真空熱擠壓制備大錠型SiC_P/Al復合材料坯料方法，所述方法采用直接從碳化硅和鋁合金混合粉末真空熱擠壓成型SiC_P/Al復合材料坯料的工藝路線，從而縮短生產流程，減少傳統粉末冶金的孔隙率，增加熱擠壓坯料的致密度，提供優質的熱擠壓坯料，提高生產效率，節約成本。

本發明所采用的技術方案如下：

一種短流程真空熱擠壓制備大錠型SiC_P/Al復合材料坯料方法，包括以下步驟：

第一步：篩分出不同粒徑的碳化硅顆粒按照一定比例混合，得到碳化硅混合顆粒；

第二步：將碳化硅混合顆粒表面進行酸洗，消除碳化硅表面的污染物，使得碳化硅表面清潔；

第三步：對碳化硅混合顆粒用去離子水清洗，去除殘留在碳化硅顆粒表面的酸，清洗之后烘干備用；

第四步：對碳化硅混合顆粒整形，去除尖角，提高圓整度，并對碳化硅表面使用酸性表面改性劑進行表面改性處理，進而增加碳化硅顆粒與鋁的潤濕性；

第五步：將預處理后的碳化硅混合顆粒和鋁合金粉末按照一定比例進行混料；

第六步：將混合粉末裝入球磨罐中，并給球磨罐中充入高純氮氣，防止鋁合金粉末在球磨過程中氧化；

第七步：對裝入球磨罐中的球料進行球磨，使得碳化硅混合顆粒與鋁合金粉末混合均勻；

第八步：將混合均勻的粉末加入高溫合金熱擠壓模具中，然后對熱擠壓系統進行抽真空；

第九步：在真空環境中將模具中混合均勻的粉體實際裝料體積預壓10％后，通入電流過程中緩慢施加壓力，熱擠壓溫度通過測溫系統控制在580±20℃。