[发明专利]一种Cu-MoCu-Cu复合板材的制备方法有效

专利信息
申请号: 201110248203.9 申请日: 2011-08-26
公开(公告)号: CN102284701A 公开(公告)日: 2011-12-21
发明(设计)人: 梁静;李来平;林小辉;王国栋;蒋丽娟;张新;曹亮;刘燕 申请(专利权)人: 西北有色金属研究院
主分类号: B22F7/04 分类号: B22F7/04
代理公司: 西安创知专利事务所 61213 代理人: 谭文琰
地址: 710016*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 cu mocu 复合 板材 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于复合板材制备技术领域,具体涉及一种Cu-MoCu-Cu复合板材的制备方法。

背景技术

钼铜合金是一种由体心立方结构的钼和面心立方结构的铜所组成的既不互相固溶又不形成金属间化合物的两相混合组织,通常被称为“假合金”,主要的制备方法有熔渗法和混合烧结法等。钼铜合金既具有钼的高强度、高硬度、低膨胀系数等特性,同时又具有铜的高塑性、良好的导电导热性等特性。这种特有的综合性能使钼铜合金得到广泛的应用,用于电触头材料、热沉材料、航天高温材料以及电子封装材料,钼铜合金材料由于具有与BeO、Al2O3等陶瓷匹配的膨胀系数,用于电真空器件的封接,在电真空器件中它作为与各种陶瓷、玻璃及其他介电材料匹配封接的膨胀合金,在要求高导热的器件,如超高频金属陶瓷管、大功率晶体管等要求导热性好的封接部位以及作为大功率硅片的下电极和基片,可减小热阻,提高工作稳定性和寿命,还可应用于军用电子设备的热控板、集成电路的散热器等,钼铜材料除上述优点外,还具有较好的耐热性能和足够的高温强度而用到航空航天领域。

相对于钼铜合金材料,Cu-MoCu-Cu复合材料具有更好的应用前景,由于中间层钼铜合金呈网络状分布,使得材料平面和厚度方向的联通能力大大加强,又因铜的导电、导热能力很强,所制得的产品在平面和厚度方向导热、导电性能更好,层间结合强度高、热应力小。奥地利的Plansee公司已开发了厚度比为1∶4∶1的Cu-MoCu-Cu复合材料,满足对可控CTE、高热导和高电导的需要,密度为9.45g/cm3,可用于微波载体和热沉、微电子封装底座、GaAs器件安装和SMP导体。

由于钼和铜的熔点等物理性质差异很大,常规的烧结方法很难获得致密的钼铜烧结体。目前,钼铜合金的制备方法主要有机械合金化、氧化物共还原法等制备钼铜复合粉末,热压烧结法制备钼铜合金;加入Ni、Co、Fe元素等活化,液相烧结法制备钼铜合金;烧结钼骨架熔渗法制备钼铜合金等。机械合金化过程耗时长,耗能高,单批制备量小,易引入其他杂质,从而影响材料的电热性能,限制了这种方法的工业化应用。活化液相烧结法加入活化元素可以获得较高致密度材料,但活化元素的加入将显著降低材料的导热导电性能,对于要求高导热导电性能的微电子材料是很不利的。目前,工业上较为成熟的方法仍为熔渗法,但熔渗法生产低铜含量的钼铜合金时,由于钼骨架致密度高,闭孔较多,熔渗后致密度较差。另外是比高铜含量的钼铜合金压力加工困难很多,道次加工率小,易开裂,即使可以轧制,也要多火次多道次加工,加工成本很高。对于厚度较大的熔渗钼铜合金,轧制到薄板的风险更大,成本更高。

相对于制备钼铜合金来说,制备Cu-MoCu-Cu复合板材难度更大,一般采用可控气氛热轧复合法、爆炸复合-轧制法等进行制备。采用爆炸复合法,制备Cu-MoCu-Cu材料上有一定的局限性,如工艺路线长、成本高、材料利用率偏低、材料厚度配比不易控制,精度低,复合界面存在一些的熔区和微孔洞等问题,影响材料的导电和导热性能,即使经过轧制,也不能完全消除。可控气氛热轧复合是国际先进的复合方法,但是设备复杂,一次投入巨大,技术难度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种方法简单,不需要特殊设备,易于实现工业化生产的Cu-MoCu-Cu复合板材的制备方法。该方法采用粉末轧制薄板形易熔渗的钼骨架,缩短了制备覆铜的钼铜合金板的加工工艺流程,降低了覆铜的钼铜合金板的后续加工成本,提高了成品率。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种Cu-MoCu-Cu复合板材的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤一、向钼粉中加入添加剂,球磨混合2h~8h,然后将混合物用粉末轧机轧制成厚度为0.5mm~3mm的钼板薄坯;所述添加剂为铜粉、氧化铜粉、甲基纤维素、聚乙烯醇、石蜡、丙三醇、硬脂酸和甘油中的一种或几种,单个所述添加剂的用量为钼粉质量的0.1%~1.5%,且所述添加剂的总用量不大于钼粉质量的3%;

步骤二、将步骤一中所述钼板薄坯在氢气气氛下,于300℃~800℃处理1h~3h;

步骤三、将步骤二中经处理后的钼板薄坯在1400℃~1700℃条件下烧结1h~3h,形成孔隙率为10%~40%的多孔钼板;

步骤四、将步骤三中所述多孔钼板置于两个铜板之间,在氢气气氛保护下,于1250℃~1450℃熔渗覆铜20min~120min,得到覆铜的钼铜合金板;

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