CN1166466C - 铜－钼－铜三层复合板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种铜-钼-铜三层复合板的制造方法，属于复合材料的制备技术领域。该方法生产铜-钼-铜三层复合板以普通电解铜做原料，***石墨模中钼锭两侧空隙，再将模体投入使用氢气等还原性气体做保护气体的加热炉中加热，然后经保温、热轧、热处理等工序加工即成，不仅大大降低了制造成本，且使铜、钼两种不同材料之界面结合强度较传统轧制压接法高出一倍左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜-钼-铜三层复合板的制造方法，属于复合材料的制备技术领域。
背景技术
铜具有高的导热导电性能，易于加工成形，因而在电子工业中得到了广泛的应用，但是，铜较软，热膨胀系数大，限制了它的进一步应用。难熔金属钼则具有强度高、热膨胀系数小、弹性模量大等特点。因此，将两种金属复合，充分发挥各自的优势，可得到单一金属所不可能具有的特殊性能，如可设计的热膨胀系数和良好的导电导热性能。铜-钼-铜三层复合板不仅具有这些性能，还具有良好的成形性能和高温强度，从而在电子封装中得到了越来越广泛的应用。
美国专利文献(US4957823，US4950554，US4988392)阐述了用轧制压接法制备铜-钼-铜复合材料。鉴于铜和钼的性能差异很大，他们采用了700-1000℃热轧压接复合。但铜和钼在高温下极易氧化，所以，整个加热和轧制压接的过程都放在氢、氮、氦等保护气氛中进行。可是，在热轧过程中要对工件进行气体保护是很难的，即使实现，成本也会很高。
另外，由于钼和铜几乎没有互溶度，层压复合板的界面不能达到真正的冶金结合，其界面结合强度较低。
还有，在氢气保护气氛中加热，采用的铜板必须为无氧铜板，否则，铜会发生氢脆而无法加工，采用的钼也必须是已加工的钼板料，否则难以提高其变形能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜-钼-铜三层复合板的制造方法，按照该方法制造铜-钼-铜三层复合板可采用普通电解铜和钼锭做原料，不仅成本低廉，而且可以大大提高材料界面结合强度。
本发明是这样实现的，一种铜-钼-铜三层复合板的制造方法，该方法以钼锭和铜板为基料按下述程序加工：
a、将上述钼锭置于其内腔容量与该钼锭大小匹配的石墨模中，使钼锭两侧侧面分别与石墨模内壁之间形成两侧空腔，
b、将上述铜板置于a工序中所形成之石墨模内的上述钼锭两侧空腔，然后将已置入钼锭和铜板的上述石墨模置入氢气保护状态下的加热炉中加热至1100-1500℃，待铜板熔化为液体铜填满空腔并自然冷却后即得铜-钼-铜三层复合锭坯，
c、将b工序中所得铜-钼-铜三层复合锭坯从上述加热炉中取出，在氢气保护下加热至300-1000℃进行轧制减薄加工至设定厚度的铜-钼-铜三层复合锭坯，
d、将c工序中所得减薄之铜-钼-铜三层复合锭坯进行先酸洗后冷轧，再在氢气保护状态下加热到300-1000℃进行热处理即得成品铜-钼-铜三层复合板。
所述的铜-钼-铜三层复合板材的制造方法，其中的所述氢气保护状态也可以是真空保护状态或氮气保护状态或氩气保护状态或二氧化碳气体保护状态或一氧化碳气体保护状态或上述气体中任意二种气体之混合气体的保护状态。
本发明的这种铜-钼-铜三层复合板的制造方法如上述由于使用氢气等还原性气体做保护气体，故可采用普通电解铜做原料，加之本发明所涉及的工艺设备亦如上述简单易得，故大大降低了铜-钼-铜三层复合板的制造成本，试验结果还显示，采用本发明制备的铜-钼-铜三层复合板材料界面结合强度很高，比轧制压接法(界面临界剪切应力为40-70MPa)高出一倍左右。
附图说明
附图所示为本发明铜-钼-铜三层复合板一个具体实施例的设计示意图，其中1-钼锭、2-铜板、3-石墨模、4-加热炉。
具体实施方式
参见附图，本实施例的铜-钼-铜三层复合板的制造方法取用一模腔尺寸为(100×80×50)立方毫米的石墨模(3)、钼锭(1)尺寸为(100×80×15)立方毫米，将钼锭(1)立于石墨模腔的中心位置，使模腔两边各留17.5毫米的空隙，空隙中放入电解铜块。再将整个组件置入立式钼丝加热炉(4)中在氢气保护下加热至1200℃，保温30分钟，缓慢冷却后取出复合好的锭坯，此时锭坯尺寸为(100×80×50)立方毫米，中间层为钼，两面包覆了17.5毫米厚的铜层。
将复合锭坯在氢气保护下加热至800℃，保温20分钟，取出，经5个道次热轧至2毫米厚。将热轧后的复合板在稀硫酸中清洗，去除氧化皮，然后冷轧到1毫米厚的板材即为本发明的成品铜-钼-铜三层复合板板材。
实施例二，参照附图，该实施例的铜-钼-铜三层复合板的制造方法取用之石墨模(3)其模腔尺寸为(80×50×45)立方毫米，钼锭(1)尺寸为(80×50×20)立方毫米。将(80×50×20)立方毫米之钼锭(1)固定于石墨模(3)模腔的中心位置，钼锭(1)两侧各留12.5毫米阔的间隙，于间隙中放入电解铜板(2)。再将整个组件置于真空加热炉(4)中加热至1200℃，真空度10-4托，保温30分钟，冷却后取出复合好的锭坯，此时锭坯尺寸为(80×50×45)立方毫米。将复合锭坯在氢气和氮气(氢气体积∶氮气体积＝3∶1)的混合气氛中加热到850℃，保温30分钟，热轧至1.8毫米厚。然后在上述混合气氛中对其进行800℃温度热处理1小时，冷却后于稀硫酸中清洗，再冷轧至1.0毫米厚，重复前述热处理，再冷轧至0.4毫米厚，就得到了成品铜-钼-铜三层复合板板材。
Claims (2)
1、一种铜-钼-铜三层复合板的制造方法，该方法以钼锭和铜板为基料进行加工，其特征在于按下述程序加工：
a、将上述钼锭置于其内腔容量与该钼锭大小匹配的石墨模中，使钼锭两侧侧面分别与石墨模内壁之间形成两侧空腔，
b、将上述铜板置于a工序中所形成之石墨模内的上述钼锭两侧空腔，然后将已置入钼锭和铜板的上述石墨模置入氢气保护状态下的加热炉中加热至1100-1500℃，待铜板熔化为液体铜填满空腔并自然冷却后即得铜-钼-铜三层复合锭坯，
c、将b工序中所得铜-钼-铜三层复合锭坯从上述加热炉中取出，在氢气保护下加热至300-1000℃进行轧制减薄加工至设定厚度的铜-钼-铜三层复合锭坯，
d、将c工序中所得减薄之铜-钼-铜三层复合锭坯进行先酸洗后冷轧，再在氢气保护状态下加热到300-1000℃进行热处理即得成品铜-钼-铜三层复合板。
2、根据权利要求1所述的铜-钼-铜三层复合板的制造方法，其特征在于所述保护状态也可以是真空保护状态或氮气保护状态或氩气保护状态或二氧化碳气体保护状态或一氧化碳气体保护状态或上述气体中任意二种气体之混合气体的保护状态。
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