[发明专利]一种计算机辅助设计的铜合金薄板直接粉末轧制制备方法

说明书

本发明公开了一种计算机辅助设计的铜合金薄板直接粉末轧制制备方法，称取电解Cu粉末和氧化锆球，将电解Cu粉末、氧化锆球放入三维震动混粉机的混料瓶中混合，混合时混粉机的震动频率为40Hz，得到混合粉末A；将混合粉末A放入模具中，调试多种压强分别进行压制，形成多种压强下对应的坯体B；分别将坯体B分割成多个圆柱试样，采用万能实验机对圆柱试样分别进行单轴压缩，对坯体B进行径向压缩，并分别计算两种断裂强度；将断裂强度进行计算分析，输入到有限元软件中进行模拟计算，并输出模拟密度云图；调整参数，根据模拟密度云图确定指导直接粉末轧制参数；解决了现有技术中存在的合金薄板制备流程中工艺复杂和生坯质量不稳定的问题。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种计算机辅助设计的铜合金薄板直接粉末轧制制备方法。

背景技术

随着集成电路向着轻量化、小型化以及高集成度的方向发展，引线框架单位面积上的引脚数目增加且节距变小，这就对引线框架材料提出了更高的要求，如高强度、高导电率及良好的加工性。目前主流的引线框架材料为铜合金薄板，其厚度通常在0.1mm，而传统的制造方法是进行热机械加工如熔铸和锻造相结合的工艺，其中一系列复杂的过程会导致设备投资成本增加和生产周期长等问题，这一特性极大的限制了铜合金薄板的发展和应用。

直接粉末轧制法可以在不添加粘结剂的情况下，获得近净成形坯料，但由于影响轧制过程的影响因素很多，其中一类因素是粉末的物理性质，如形状、尺寸、松装密度、流动性、硬度和压缩性能。另一个是设备的几何参数，包括轧辊直径、轧制速度、间隙、咬入角和轧辊表面粗糙度。轧制参数的选择始终基于经验方法导致成型质量难以得到稳定保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算机辅助设计的铜合金薄板直接粉末轧制制备方法，解决了现有技术中存在的合金薄板制备流程中工艺复杂和生坯质量不稳定的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种计算机辅助设计的铜合金薄板直接粉末轧制制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、称取粒径为150μm-74μm电解Cu粉末和氧化锆球，将电解Cu粉末、氧化锆球放入三维震动混粉机的混料瓶中混合2h，混合时混粉机的震动频率为40Hz，得到混合粉末A；

步骤2、将混合粉末A放入模具中，调试多种压强分别进行压制，形成多种压强下对应的坯体B；

步骤3、分别将坯体B分割成多个圆柱试样，采用万能实验机对圆柱试样分别进行单轴压缩，对坯体B进行径向压缩，并分别计算两种断裂强度；

步骤4、将步骤3得到的断裂强度进行计算分析，输入到有限元软件中进行模拟计算，并输出模拟密度云图；

步骤5、调整参数，根据模拟密度云图确定指导直接粉末轧制参数。

本发明的特点还在于：

步骤1中电解Cu粉末与氧化锆球的质量之比为1:1，大球和小球之比为4:1，大球直径为9-11mm，小球直径为5-6mm。

步骤2具体过程为：选用多个直径为25mm的yg8硬质合金钢模具，将混合粉末A分别放入模具中，设置100-400MPa范围内的多个压强值，相邻两个压强差为50MPa，分别对每个模具施加不同的压强，压制过程中保持均匀加压，保压时间为1min，得到多个压强下的坯体B。

步骤3圆柱试样的高径比为2:1，高度为6mm，直径为3mm，单轴压缩时保持恒定的压缩速率0.25mm/min。

步骤3径向压缩时采用的径向压缩模具的圆弧加载角为20°，实验恒定压缩速率为0.25mm/min。

步骤4具体过程为：

步骤4.1、通过断裂强度计算Drucker-Prager/Cap模型中的内聚力d，摩擦角β和与体积塑性相关的硬化曲线P_b；