專利名稱：一種疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料的制備，特別是ー種疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子、信息、能源、汽車等エ業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，功能用金屬基復(fù)合材料越來越受到重視，應(yīng)用前景廣闊。這種材料需要具有較高的力學(xué)性能和高導(dǎo)熱、低熱膨脹、高導(dǎo)電等物理性能。銅/鉬結(jié)構(gòu)復(fù)合板具備上述特點(diǎn)，所以一般應(yīng)用于電子封裝材料。金屬基復(fù)合材料主要有以高性能增強(qiáng)纖維、晶須、顆粒等增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料；金屬基體中原位自生增強(qiáng)復(fù)合材料、層板金屬基復(fù)合材料等品種。其制造方法可以分為固態(tài)制造技術(shù)、液態(tài)制造技術(shù)和其他制造技木。目前制造銅/鉬復(fù)合板的方法主要固態(tài)制造技木，其中軋制的主要復(fù)合方法是，通過對(duì)板材進(jìn)行表面處理，除去表面污染層，獲得清潔表面，同時(shí)使表面具有一定的粗糙度，軋制時(shí)使具有一定粗糙度的板材表面相互嚙合，形成初歩機(jī)械結(jié)合， 同時(shí)通過退火使得界面金屬間相互擴(kuò)散，進(jìn)ー步增強(qiáng)界面結(jié)合強(qiáng)度。制備具有良好力學(xué)、物理性能鉬纖維銅/鉬金屬?gòu)?fù)合板的關(guān)鍵是通過足夠大軋制力使鉬板發(fā)生斷裂并釘扎在復(fù)合板中，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括表面處理、大變形量疊軋和退火等エ序。通過表面處理把表面污染層和氧化膜清理干凈，獲得一定的硬化層，使得軋制過程中可以發(fā)生裂縫露出新鮮金屬，利于界面間金屬的嚙合。尋找較佳的變形量、變形速度和變形溫度等條件的疊軋エ藝。在退火エ序中，尋找較佳的退火溫度和時(shí)間，使得鉬纖維和銅界面處應(yīng)カ的釋放、提高元素的擴(kuò)散能力、材料的組織狀態(tài)及持續(xù)變形能力等相互匹配，使界面處具有合適厚度的過渡層而形成充分并有效的冶金結(jié)合，并使復(fù)合板具備所需的微觀組織和力學(xué)性能。在有關(guān)文獻(xiàn)和專利中也涉及了銅/鉬復(fù)合板的制備技木。美國(guó)專利文獻(xiàn) (US4957823，US4950554, US4988392)中指出軋制壓接方法制備銅/鉬/銅復(fù)合板；朱愛輝 (西安建筑科技大學(xué)碩士論文，2006)提出含有助復(fù)劑的冷軋制備銅/鉬/銅復(fù)合板，認(rèn)為在界面間加入一層鋁箔作為過渡層，能夠使復(fù)合板達(dá)到緊密結(jié)合；王海山等在文獻(xiàn)(中南大學(xué)碩士論文，2004;金屬材料熱處理，2004，四(5)；稀有金屬，2005，四(1))中對(duì)銅/鉬/ 銅復(fù)合板制備エ藝及性能進(jìn)行了某些方面的研究，提出了表面處理方式、復(fù)合エ藝及退火制度對(duì)界面復(fù)合質(zhì)量和強(qiáng)度的影響。均為通過軋制制備層狀復(fù)合板。鑒于以上相關(guān)的銅/鉬復(fù)合板制備技術(shù)資料可見，雖然某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到成熟，但均未提及疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板。所以通過表面處理、大變形量疊軋和退火的 エ藝制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板具有重要意義，此方法簡(jiǎn)單、安全且經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干，提出ー種鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的制備方法，該方法用普通銅和鉬作為原料，制備的鉬纖維復(fù)合板的特點(diǎn)是疊軋后鉬板發(fā)生斷裂成纖維狀，分散釘扎在銅板中，滿足現(xiàn)代電子封裝ェ業(yè)對(duì)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電導(dǎo)熱材料的需求。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法，其特征在干，按下列步驟進(jìn)行步驟一，材料預(yù)處理取エ業(yè)純鉬坯料，在1000°C 1350°C條件下軋制成0. 5mm 2. 5mm的鉬板，并進(jìn)行熱處理；取厚度為2mm 6mm的エ業(yè)純銅板，在600°C溫度條件下退火處理0. 5小吋 1. 5 小時(shí)；步驟ニ，分別將熱處理后的鉬板和銅板用水磨床進(jìn)行表面打磨，使表面的粗糙度 Ra < 7 8 μ m，并用丙酮清洗打磨后的表面，用高壓氣體除去鉬板和銅板表面的油污、氧化物和雜質(zhì)；步驟三，將清洗后的銅板和鉬板，以銅/鉬/銅的順序依次疊放在一起，然后將其從一端固定并打磨一定的傾斜度，以便軋機(jī)咬入；步驟四，將上述疊合好的材料置于氬氣或氫氣保護(hù)的加熱爐中，以750°C 850°C 溫度下保溫20分鐘 30分鐘；步驟五，將加熱后的板材取出并立即以60% 70%的單道次壓下率進(jìn)行軋制，軋制溫度為750°C 850°C，此時(shí)銅板屬于熱軋；步驟六，軋制后，先切去板材上的發(fā)生邊裂部分和毛刺，再切成等同的兩部分；步驟七，然后重復(fù)步驟ニ至步驟六的操作，并進(jìn)行4 10道次的累積疊軋；步驟八，將累積疊軋后的板材放在氬氣或氫氣保護(hù)的退火爐中，在200°C 900°C 條件下保溫30 120min，然后冷卻至室溫取出，即制成鉬纖維銅/鉬復(fù)合板。將上述方法所得的鉬纖維銅/鉬復(fù)合板，根據(jù)需要的尺寸進(jìn)行選擇軋制或剪切。本發(fā)明采用累積疊軋エ藝，由于多道次疊軋總變形量較大，銅較軟相對(duì)于鉬變形較大，產(chǎn)生了拉應(yīng)カ使鉬板發(fā)生斷裂行為，因此，鉬在垂直軋制方向發(fā)生斷裂形成纖維狀。 不僅能夠使銅和鉬材料緊密復(fù)合在一起，且顯著的提高了復(fù)合板材的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和膨脹系數(shù)可控性等性能。制備的鉬纖維銅/鉬復(fù)合板縱向抗拉強(qiáng)度為180 360MPa、橫向抗拉強(qiáng)度為390 620MPa、延伸率為25% 45%。具有制備エ藝簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)及成品率高的特點(diǎn)，其最大優(yōu)點(diǎn)是可用于規(guī)?；a(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的エ藝流程圖；圖2是固定方式；圖3是采用本發(fā)明的方法制備的鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖3(a) 是沿軋制方向結(jié)構(gòu)，圖3(b)是垂直軋制方向結(jié)構(gòu)。以下結(jié)合發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式經(jīng)申請(qǐng)人的進(jìn)ー步研究表明，在銅/鉬復(fù)合板中，鉬纖維釘扎在銅內(nèi)，當(dāng)熱環(huán)境影響時(shí)銅會(huì)發(fā)生膨脹，此時(shí)低膨脹性的鉬對(duì)復(fù)合板尺寸變化起主要阻礙作用，但所起的作用有限，因此增加鉬纖維密度有利于緩解這ー問題，即增加疊軋次數(shù)，這樣就提高了材料在熱
4環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性。同吋，會(huì)使復(fù)合板的均熱性增強(qiáng)。另外，由于界面的增多，會(huì)更有效的防止裂紋的擴(kuò)展，提高了材料的斷裂韌性和損傷容限性能。實(shí)施例1 鉬纖維密度較小銅/鉬復(fù)合板的制備參見圖1，鉬纖維密度較小銅/鉬復(fù)合板的制備，具體按以下步驟實(shí)施一、鉬板和銅板制備取エ業(yè)純鉬坯料，在1000°C 1350°C條件下軋制成0. 5mm 2. 5mm的鉬板，并進(jìn)行熱處理，隨爐冷卻；取エ業(yè)純銅板，銅板的厚度為2. Omm 6. 0mm，放在退火爐中，在600°C溫度條件下退火處理1小吋，隨爐冷卻；對(duì)上述鉬板和銅板的表面用水磨床進(jìn)行打磨，使其表面的粗糙度Ra < 7 8 μ m ； 并用丙酮清洗打磨后的表面，以除去鉬板和銅板表面的油污、氧化物和雜質(zhì)，同時(shí)使用高壓氣體吹干表面。ニ、將清洗吹干后的銅板和鉬板以銅/鉬/銅的順序疊放在一起(鉬板的厚度要小于等于銅板厚度，如1 1 1或2 1 2)，疊合后板材的總厚度小于15mm;將其從一端固定(鉚釘連接，圖2中1處)并打磨一定的傾斜度，總體效果如圖2所示，以便軋機(jī)咬入；三、將上述疊合好的材料置于氬氣或氫氣等氣體保護(hù)的加熱爐中，以750°C 850°C溫度下保溫20分鐘 30分鐘；四、將加熱后的板材取出并立即以60% 70%的單道次壓下率進(jìn)行軋制，軋制溫度為750 850°C，此時(shí)銅板屬于熱軋。五、將軋制后的板材切去除發(fā)生邊裂部分和毛刺，再切成等同的兩部分，然后重復(fù)上述步驟一中打磨操作至步驟五的操作(重復(fù)步驟ニ時(shí)要將咬入端固定同時(shí)固定尾端)， 并進(jìn)行4 7道次的累積疊軋；六、將累積疊軋后的板材放在氬氣/氫氣保護(hù)的退火爐中，在200°C 900°C、保溫時(shí)間30 120min的條件下進(jìn)行熱處理，然后冷卻至室溫取出進(jìn)行性能檢測(cè)，即制成鉬纖維
密度較小銅/鉬復(fù)合板。實(shí)施例2 鉬纖維密度較大銅/鉬復(fù)合板的制備本實(shí)施例按照實(shí)例1中的エ藝進(jìn)行制備，所不同的是，在重復(fù)步驟一中打磨操作至步驟五的操作，需要進(jìn)行8 10道次的累積疊軋，然后執(zhí)行步驟六的熱處理，即獲得鉬纖維密度較大銅/鉬復(fù)合板。經(jīng)檢測(cè)，上述實(shí)施例制備的銅/鉬復(fù)合板縱向抗拉強(qiáng)度為180 360MPa、橫向抗拉強(qiáng)度為390 620MPa、延伸率為25 % 45 %?？梢愿鶕?jù)需要的尺寸進(jìn)行后續(xù)選擇軋制或剪切。
權(quán)利要求
1. 一種疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法，其特征在于，按下列步驟進(jìn)行 步驟一，材料預(yù)處理取エ業(yè)純鉬坯料，在1000°c 1350°c條件下軋制成0. 5mm 2. 5mm的鉬板，并進(jìn)行熱處理；取厚度為2mm 6mm的エ業(yè)純銅板，在600°C溫度條件下退火處理0. 5小吋 1. 5小時(shí)；步驟ニ，分別將熱處理后的鉬板和銅板用水磨床進(jìn)行表面打磨，使表面的粗糙度 Ra < 7 8 μ m，并用丙酮清洗打磨后的表面，用高壓氣體除去鉬板和銅板表面的油污、氧化物和雜質(zhì)；步驟三，將清洗后的銅板和鉬板，以銅/鉬/銅的順序依次疊放在一起，然后將其從ー 端固定并打磨一定的傾斜度，以便軋機(jī)咬入；步驟四，將上述疊合好的材料置于氬氣或氫氣保護(hù)的加熱爐中，以750°C 850°C溫度下保溫20分鐘 30分鐘；步驟五，將加熱后的板材取出并立即以60% 70%的單道次壓下率進(jìn)行軋制，軋制溫度為750°C 850°C，此時(shí)銅板屬于熱軋；步驟六，軋制后，先切去板材上的發(fā)生邊裂部分和毛刺，再切成等同的兩部分； 步驟七，然后重復(fù)步驟ニ至步驟六的操作，并進(jìn)行4 10道次的累積疊軋； 步驟八，將累積疊軋后的板材放在氬氣或氫氣保護(hù)的退火爐中，在200°C 900°C條件下保溫30 120min，然后冷卻至室溫取出，即制成鉬纖維銅/鉬復(fù)合板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法，該方法制備的鉬纖維銅/鉬復(fù)合板是通過疊軋使鉬發(fā)生斷裂并形成纖維狀，釘扎在銅板中，而且通過疊軋道次可以控制鉬纖維密度，制備方法包括預(yù)處理、熱軋復(fù)合、累積疊軋、成品退火及后續(xù)加工。此方法制備的鉬纖維銅/鉬復(fù)合板，通過疊軋可以制備不同鉬纖維密度的銅/鉬復(fù)合板，軋制過程中銅鉬界面無開裂現(xiàn)象，在氬氣或氫氣保護(hù)條件下熱處理過程中界面無氧化現(xiàn)象，制備的復(fù)合板縱向抗拉強(qiáng)度為180～360MPa、橫向抗拉強(qiáng)度為390～620MPa、延伸率為25％～45％，熱膨脹系數(shù)可控。具有制備工藝簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)及成品率高的特點(diǎn)，其最大優(yōu)點(diǎn)是可用于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)B32B37/06GK102529217SQ201110456
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者孔亮, 張兵, 林兆霞, 王峰, 王快社, 王文 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)