[发明专利]整体弥散铜制备用稀土铜合金材料的制备工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，主要涉及的是一种整体弥散铜制备用稀土铜铝合金材料的制备工艺方法。利用其制备的弥散铜材料可用于大功率电真空管、微电子器件管脚、集成电路引线框架、微波通信、电力输送等领域，在国防工业和电子信息产业具有广泛应用。

背景技术

高强度高导电铜基复合材料是一类具有优良综合性能的新型功能材料，既具有优良的导电性，又具有高的强度和优越的高温性能。随着电子工业的发展，尤其是上世纪70年代末美国SCM公司开发了Glidcop系列Al₂O₃弥散强化Cu复合材料以后，高强度高导电铜基复合材料在美国、日本等发达国家开发研究异常活跃，并已进入实用化阶段。而我国对这类材料的研究起步较晚，到上世纪80年代末90年代初进行了这类材料的研究，但尚未进入规模化实用化阶段。

纯铜和现有牌号的铜合金材料的导电性、强度及高温性能往往难以兼顾，不能全面满足航空、航天、微电子等高技术迅速发展对其综合性能的要求，如大规模集成电路用引线框架材料。按微电子技术发展所需指标：抗拉强度≥600MPa，电导率≥80％IACS，抗高温软化温度≥800K。弥散铜是一种具有高导电、高强度、高抗软化温度的优良电子结构功能材料，广泛应用于大功率电真空管、微电子器件管脚、集成电路引线框架、微波通信、电力输送等领域，在国防工业和电子信息产业具有广泛应用。

传统弥散铜的制造技术多采用粉末冶金法，其中以粉末内氧化粉末冶金法应用最为广泛，其常用技术流程为：合金熔炼→制粉→内氧化→还原→压制→烧结→热加工→冷加工。由于这种制造技术工艺流程复杂，造成材料质量控制困难，成本非常高，极大地限制了其推广应用。我国市场上的弥散铜大多为美国、日本公司产品，国产规模非常小，难以满足国防和社会发展需求。

弥散强化Al₂O₃-Cu复合材料，不仅强度高，导电性和纯铜相近，而且还具有良好的抗电弧侵蚀、抗电磨损能力及较高的常温强度和高温强度，是一种具有广阔应用前景的新型结构与功能材料。随着电子工业的发展，对这类高纯度、高导电复合、材料的需求越来越大。目前国外已将Al₂O₃-Cu复合材料应用于以下几个方面：(1)代替Ag基触点材料；(2)作为导电弹性材料及计算机CPU引线框架材料；(3)用于军用大功率微波管结构及高导电点焊电极材料。

弥散强化铜的发展主要是制备技术的发展。弥散强化铜制备技术的关键是如何获得超细强化微粒均匀分布在高导电的纯铜基体之上，以获得高弥散强化效果的高导电铜基复合材料。其制备技术主要发展经历了传统的粉末冶金法、改进的粉末冶金法和其它制备新技术：

1、传统粉末冶金法

Al₂O₃/Cu复合材料制品的性能与Al₂O₃的大小、数量及分布关系密切，传统的粉末冶金法的粉体制备技术为机械混合法，它是把一定比例的Cu粉与Al₂O₃增强颗粒粉末混合均匀，压制成型后再烧结成烧结体预制件。这种传统方法工艺成熟，但制品性能，尤其是强度和导电率偏低。这与Al₂O₃粉末的粒径较大(微米量级)，弥散强化效果较低有关。

2、改进的粉末冶金法

改进的粉末冶金法与传统粉末冶金法的最大区别在于粉体制备技术的改进，主要有机械合金化法、共沉淀法、溶胶-凝胶法和原位还原法等。

3、弥散强化铜制备新技术

近年来涌现出许多弥散强化铜制备新技术，如反应喷射沉积、复合电沉积、真空混合铸造和XD法等，其主要目的在于保持传统弥散强化铜制品性能的基础上降低弥散强化铜的生产成本，以促进弥散强化铜的推广应用。

弥散强化材料的强度不仅取决于基体和弥散相的本性、而且决定于弥散相的含量、粒度和分布、形态以及弥散相与基体的结合情况，同时也与制备工艺(例如加工方式，加工条件)有关。

发明内容

本发明主要针对国防工业和电子信息产业、微电子行业小尺寸弥散铜制造的需要而提出，即提出一种整体弥散铜制备用稀土铜合金材料的制备工艺方法，使该材料制备的弥散铜具有高强度、高导电性、高抗软化温度的特点，并使该制备方法具有内氧化时间短、成本低、效率高的优点。