[发明专利]宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法。

背景技术

铜（Cu）具有高的导电、导热性能，铜钼合金（CuMo70）具有低的热膨胀系数、高强度、低剩磁率等优点，若将Cu与CuMo70两种异质材料通过特种材料成型的方法连接在一起，制备成一种综合性能优良的多层状Cu-CuMo70-Cu异质复合材料，将会协同发挥这两种材料各自的性能优点，实现结构-功能一体化，其作为热沉或电子封装材料得到广泛应用，在微电子和其他领域方面也有广泛的应用前景。

目前，由于铜具有良好的延展性可以通过冷轧制获得毫米级与亚毫米级的铜箔，但是铜的膨胀系数较高，在受热或者冷却时易发生变形，不能直接用作封装材料。CuMo70合金可采用热等静压法、熔渗法等方法制备，但通常用作块体材料，也可采用热轧制的方法获得毫米级板材。报道中有通过热挤压方法、模压法制备Cu-Mo-Cu复合材料，但是由于Cu与Mo结合强度较低，在制备Cu-Mo-Cu薄板的轧制过程中常有开裂、变形等缺陷产生，导致不能制备宽幅大尺寸多层Cu-Mo-Cu复合材料；为了获得性能良好的宽幅多层复合材料，本发明采用具有一定塑性变形能力的CuMo70代替Mo制备多层Cu-CuMo70-Cu复合材料，对于本发明中提到的Cu-CuMo70-Cu复合材料及其制备方法目前还没有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法，解决了现有Cu-Mo-Cu薄板的轧制过程中常有开裂、变形等缺陷产生，导致不能制备宽幅大尺寸多层Cu-Mo-Cu复合材料的问题。

本发明所采用的技术方案是，宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法，将预处理过的CuMo70板材放在模具中，然后将CuNi10材料和表面处理过的Cu材料一同放置在石墨坩埚中，将石墨坩埚置于模具之上并一起放在真空烧结炉中进行熔渗烧结后保温，最后除去多余的Cu，在650～900℃下多道次轧制，即得到宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料。

本发明的特点还在于，

熔渗烧结后保温是在ZRS-18Q型微机程控真空高温烧结炉中进行，具体操作过程为：首先对ZRS-18Q型微机程控真空高温烧结炉抽真空，当真空度达到3.0×10^-3Pa～9.0×10^-3Pa后开始加热烧结40～80min，温度达到1100～1200℃，保温0.5～3h，待Cu液完全流入模具与CuMo70板材实现界面充分扩散后随炉冷却。

CuNi10材料的添加量根据CuMo70板材的表面积进行确定，即100～500g/m²。

CuMo70板材的预处理是用75%磷酸在CuMo70板材表面电解腐蚀1～3min。

Cu材料的表面处理是用汽油冲洗Cu材料表面残留的氧化皮，再用酒精清洗残留在Cu材料表面的油污。

本发明的有益效果是，本发明宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法，利用金属Cu与CuMo70合金在膨胀系数和熔点上的差别，在Cu与CuMo70之间加入适量第三组元CuNi10材料实现两者高强度的冶金结合，经过真空高温烧结和缓慢冷却处理，形成的双金属复合材料除了具有金属Cu和CuMo70合金的各自优越性能外，同时还具有较高的结合强度，其界面结合强度可达200Mpa以上，实现结构功能一体化。

附图说明

图1是宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法的工艺流程图；

图2是实施例2制备7层Cu-CuMo70-Cu所用的模具剖视图。

图中，1.CuMo70板材，2.7层异质材料成型模具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明宽幅多层Cu-CuMo70-Cu复合材料的制备方法，将预处理过的CuMo70板材放在模具中，然后将CuNi10材料和表面处理过的Cu材料一同放置在石墨坩埚中，将石墨坩埚置于模具之上并一起放在真空烧结炉中进行熔渗烧结后保温，最后除去多余的Cu，在650～900℃下多道次轧制，即得。

如图1所示的工艺流程，具体按照以下步骤实施：

步骤1，模具设计及原材料的准备

根据多层复合材料的层数设计模具，并根据所用模具的形状尺寸机械加工CuMo70板材；根据多层复合材料的层数和模具的尺寸计算所需Cu材料的重量；