[发明专利]一种铜钼铜多层复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属复合材料连接技术领域，具体涉及一种铜钼铜多层复合材料的制备方法。

背景技术

铜是良好的导热和导电材料，且具有良好的柔韧性，易于加工成型，被广泛的应用于电子封装材料领域。但由于其热膨胀系数较大，不能与很多半导体材料相匹配，限制了它的进一步应用；难熔金属钼，具有优良的高温强度，而且其热膨胀系数低，导热导电性能好，同时，钼属于体心立方结构，铜属于面心立方结构，两者互不相容，组合在一起，制成复合材料，集两者的优点于一体，且各自在组分上保持相对独立，从而可得到单一材料所没有的特殊性能；并且，可通过改变铜钼铜复合材料的厚度比，达到可设计的热膨胀系数和良好的导热导电性能。铜钼铜三层复合板不仅具有以上这些性能，还具有良好的成型性能和良好的高温强度。因此，在电子产业领域得到广泛应用。

随着科学技术的不断进步，电子产业的发展突飞猛进，对铜钼铜复合材料的需求不断增加。而且与钼铜、钨铜等材料相比，其生产成本低，平面导热性好，且致密度高；同时，铜钼铜层状复合材料在HB-LED、多基片组板材料、电子封装、热沉材料、航空航天等领域，有着广泛的应用前景。

目前，制造铜钼铜复合材料的方法主要有：轧制复合法、爆炸复合法、液固相铸轧复合法、反向凝固法以及激光表面熔敷技术。但轧制复合法一次性投资较大，不利于小批量生产，且轧制复合边部易开裂；爆炸复合法的危险性较高，且生产的复合板表面质量较差，性能难以满足使用要求；液固相轧制复合、反向凝固法及激光表面熔覆技术还处于理论阶段，还没有实践。因此，急需一种利于实际生产，而且产品性能良好的铜钼铜复合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜钼铜多层复合材料的制备方法，不同材料界面结合良好，解决了轧制复合边部易开裂的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种铜钼铜多层复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、钼板及铜坯的预处理

将纯钼板经线切割，加工成目标尺寸的钼板，铜板坯经线切割，加工成目标尺寸的铜坯，然后将加工好的钼板用水磨床进行表面打磨，使得钼板表面的粗糙度R_a≤10μm，打磨好的钼板和铜坯分别用丙酮进行清洗，除去表面污物；

步骤二、镶铸板材的排列组装

取坩埚，将坩埚内腔中相对设置的两个侧壁上开设多个条形卡槽，条形卡槽的长度方向沿坩埚底部向坩埚开口处延伸；将清洗后的钼板插入坩埚内壁上的条形卡槽中，然后将相应块数的铜坯插入坩埚内壁上的条形卡槽中，使钼板与铜坯相间排列；

步骤三、加热镶铸

将坩埚置于真空加热炉中，加热至铜坯完全融化，且在坩埚中分布均匀后，置于真空加热炉中进行冷却，使得钼板镶嵌在融化的铜坯中，制得多层铜钼铜复合材料铸坯；

步骤四、打磨修整

将镶铸好的多层铜钼铜复合材料铸坯从坩埚中取出，切除铸坯两侧多余的钼板，铸坯表面经铣床修理平整，用砂轮机把铸坯一端打磨出30°的倾斜度，以便后续轧制轧机的咬入；

步骤五、热轧及退火热处理

将打磨修整好的铸坯置于氢气保护的加热炉中，加热至500~800℃，保温10~60min，进行多道次的热轧后，在氢气保护气氛的加热炉中加热至400~800℃，退火处理0.5~5h，制得复合板材；

步骤六、冷轧及退火热处理

将退火处理后的复合板材进行冷轧处理，冷轧至所需厚度后，在氢气保护条件下，加热至200~600℃，退火处理30~60min，制得铜钼铜多层复合材料。

其中，本发明的步骤一所选用的纯钼板的厚度为0.5~2mm，铜板坯的厚度为2~6mm。

其中，步骤二中，钼板插入坩埚上的条形卡槽的位置根据目标所需制备的多层复合材料的钼板之间的间距确定。

其中，步骤二中，钼板与铜坯相间排列完成后，若坩埚两侧留有空隙，使用方形石墨块进行填充空隙。

优选的，本发明步骤二采用方体结构的坩埚，坩埚的外观尺寸宽×高×长为53mm×165mm×230mm，壁厚15mm；在尺寸宽×高为23mm×165mm的两个内壁上，沿内壁的宽度方向每隔1mm设计一个宽×高×长为1mm×150mm×2mm的卡槽。该尺寸的坩埚主要用来镶铸钼板厚度≤1mm的铜钼铜复合板坯。