[发明专利]5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及铝基复合材料，特指5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料及制备方法。本发明通过化学成分设计、原位纳米颗粒强化、细化，稀土微合金化技术以及开发设计的电磁超声调控双辊连铸轧装置，制备5G基站用高强韧高导热易焊接的铝基复合材料带材。采用本技术制备的复合材料带材，晶粒细小、晶内包含纳米稀土析出相、晶界包含高导热的原位纳米陶瓷颗粒，显著提高合金室温强韧性和导热性的同时，由于低熔点的合金成分设计和晶粒显著细化导致的晶界含量提高、有效提高了合金带材的叠轧冷焊性。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料，特指5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料及制备方法。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5G技术)的发展和应用，5G基站有源天线单元的功耗是4G基站的3倍(单个达到了1300W)，高功耗对散热基板材料导热率和设计制造的要求也越来越高。当前吹胀型铝质散热基板是一种新型的相变高效散热结构，通过流道印刷、叠轧冷焊、吹胀成型等工艺制造出中空铝质板壳，然后通过相变工作介质真空灌注和焊接密封来制备基板，其导热系数可达50000W/(m*K)，为传统铜质/铝质挤压型散热基板的5-10倍，是在5G基站上的全新应用。然而，常用的3003铝合金的强度和导热系数偏低，且叠轧冷焊后相变工作介质型腔气密性低，成为当前吹胀型散热基板用铝材面临的主要问题。

通过成分调控提高合金强度，通过晶粒细化和升高叠轧冷焊温度提高气密性，是当前提高吹胀型铝质散热基板性能和成品率的主要方法。申请号为“CN201910691412.7”的发明专利报道了“一种吹胀式水冷板及所用复合板材的制备方法”，此方法通过Mn、Fe、Cu的成分调整提高合金的强度，通过Ti元素的调控细化合金晶粒，通过严格的温度和时间控制提高基本的叠轧冷焊性和成品率；然而，大量合金元素的引入会降低合金的导热性、耐蚀性和塑韧性，单一Ti元素细化晶粒能力有限，高的叠轧温度导致晶粒极速长大，对合金的导热性、成形性不利。因此，开发新型5G基站吹胀型散热基板用铝材及制备技术迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出了5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料及制备方法。其特征在于通过化学成分设计、原位纳米颗粒强化、细化，稀土微合金化技术以及开发设计的电磁超声调控双辊连铸轧装置，制备5G基站用高强韧高导热易焊接的铝基复合材料带材。

所述的5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料，其特征在于，本发明通过化学成分设计、原位纳米颗粒强化、细化，稀土微合金化技术以及开发设计的电磁超声调控双辊连铸轧装置，制备5G基站用高强韧高导热易焊接的铝基复合材料铸轧带材。铝基复合材料铸轧带材包含以下成分(质量百分比):Si 1.0-1.5，Fe 0.6-1.0，Cu 0.05-0.2，Mn 1.0-2.0，Zr 0.5-1.0，Ti 0.5-1.0，B 0.5-2.0，O 0.2-1.0，Er 0.05-0.3，Sc 0.05-0.3，Y 0.1-0.5，Zn≤0.5，Mg≤0.5，Cr≤0.5，其余为Al。

所述的5G基站用高强韧高导热易焊接铝基复合材料，其特征在于：所述的化学成分设计，是在传统散热基板用3003铝合金的基础提高Si的含量至1.0-1.5wt.％，以进一步降低合金的熔点，同时在合金中添加Zr、Ti、B、O、Er、Sc、Y，以实现原位纳米颗粒强化、细化，稀土微合金化，细化基体晶粒、提高合金的强韧性和叠轧可焊性。