[发明专利]一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料及其制备方法。

背景技术

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，Al₂O₃弥散强化铜(Cu-Al₂O₃)复合材料不仅保持了铜基体高的导电、导热性能，而且具有优越的高温性能和抗蚀性能，在电阻焊电极、高强度电力线、计算机引线框架、连铸机结晶器、替代银基触头材料、电气开关触桥、焊炬喷嘴等方面有着广阔的应用前景。

美国SCM公司所开发研制的Glidcop系列Cu-Al₂O₃铜基复合材料，其软化温度为900℃，导电率为90-92％IACS，抗拉强度也达540MPa，并已形成规模化生产，但是其高温性能，特别是高温短时拉伸性能较低，不能满足高温承载性能要求。

目前传统的弥散铜的制造技术多采用粉末冶金法，最开始以外加Al₂O₃颗粒混合均匀，压制成型后进行烧结，制成烧结体。粉末冶金法生产Al₂O₃弥散强化铜工艺成熟，生产出的复合材料性能较好，但生产工艺复杂、成本高、生产效率低，同时复合材料界面易受污染。改进后的工艺以粉末内氧化粉末冶金法应用最为广泛，其常用技术流成为：合金熔炼→制粉→内氧化→还原→压制→烧结→热加工→冷加工，这种制造工艺通过内氧化原位生成的纳米级Al₂O₃颗粒，细小且在基体分布均匀，有较高的热力学稳定性，但是其高温性能不佳，同时流程复杂，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。提高Al₂O₃弥散强化铜复合材料的高温性能，特别是高温拉伸性能是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料。

本发明的另一目的是提供一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料，其化学成分组成为：重量百分含量为0.05～1.5％的α-Al₂O₃，重量百分含量为0.38～0.94％的γ-Al₂O₃，余量的铜。

一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料

取原料α-Al₂O₃粉末、Cu₂O和Cu-Al合金粉末；按照以下重量配比进行配料：α-Al₂O₃粉末的重量百分含量为0.05～1.5％，Cu₂O的重量百分含量为1.90～4.75％，余量的Cu-Al合金粉末；之后将原料充分混合；

(2)真空或保护气氛下形变烧结内氧化

将步骤(1)配制好的原料置于石墨模具内，然后放入高温烧结炉中进行烧结内氧化，同时进行塑性变形，烧结炉气氛为真空或惰性气体或氨分解气体，烧结内氧化温度为950℃，保温时间为2～4小时，形变压力30～100MPa，保压时间1～2小时，制得烧结体，烧结体的直径为30～100mm；

(3)热挤压

将所述烧结体加热至900～1000℃，然后进行热挤压，挤压比≥10，热挤压后空冷至室温，得到热挤压棒材；

(4)冷变形成型

将热挤压棒材在联合拉拔机上进行冷拉拔，冷拉拔变形量控制在80％以上，制得氧化铝粒子弥散强化铜复合材料。

优选的，所述Cu-Al合金粉末为水雾法生产的Cu-Al合金粉末，所述Cu-Al合金粉末中铝的重量百分含量为0.20～0.50％，所述Cu-Al合金粉末的粒度为37.0～106.0微米。

所述α-Al₂O₃粉末的粒度为0.5～5.0微米，α-Al₂O₃粉末的纯度为：α-Al₂O₃的重量百分含量≥99.5％。