[发明专利]一种铜-纳米碳化硅-铝三明治结构复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构复合材料及其制备方法。其技术方案的步骤依次是：纳米碳化硅粉末的预处理；待加工铜材和铝材的表面毛化处理；铜‑纳米碳化硅‑铝的三明治结构组装；铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构材料复合轧制；铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构轧制材料稳定化处理；制得铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构复合材料。本发明具有工艺简单、生产周期短和制备成本低的特点，所制制品强度大、热膨胀系数低、导热性高、耐腐蚀性能优良、表面机械啮合水平高、塑性变形能力强和结合强度好。

主权项

1.一种铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：第一步、纳米碳化硅粉末的预处理先将粒径为20～80nm的碳化硅粉末在坩埚炉中于800～1100℃条件下热处理1～3h，热处理期间每隔0.5h搅拌一次，随炉冷却，得到表面被氧化的纳米碳化硅粉末；将所述表面被氧化的纳米碳化硅粉末置于浓度为3～6wt％的氢氟酸溶液中，超声波振动0.5～2h，再用氢氧化钠溶液调节至pH＝7，静置8～12h；然后将静置后的溶液洗涤3～5次，过滤，干燥，得到预处理后的纳米碳化硅粉末；第二步：待加工铜材和铝材的表面毛化处理将待加工铜材在280～500℃条件下退火0.5～1.5h，得到退火后的待加工铜材；将退火后的待加工铜材的一面和待加工铝材的一面分别用电动钢丝刷进行表面毛化处理，表面毛化处理后的粗糙度均为Ra50～100μm，所述表面毛化处理的方向与待轧制方向相互垂直；所述待加工铜材的厚度为0.5～1.5mm；所述待加工铝材∶所述待加工铜材的厚度比为(2.5～4)∶1，所述待加工铝材的宽度减去所述待加工铜材的宽度为1～3mm；第三步：铜‑纳米碳化硅‑铝的三明治结构组装将所述预处理后的纳米碳化硅粉末装在储粉罐内，所述储粉罐与高压喷嘴相连；再将表面毛化处理后的铜材固定在喷粉箱中，在气压为0.8～1.2MPa、流量为0.1～0.3L/min和喷粉量为0.5～1.2g/min的条件下，用高压喷嘴向所述喷粉箱内喷粉至铜材毛化表面的层厚为0.2～1.5μm，静置0.15～0.5h，得到固‑粉双层结构的铜‑纳米碳化硅材料；然后将表面毛化处理后的铝材毛化面与所述固‑粉双层结构的铜‑纳米碳化硅材料的粉末沉降面相对叠置，得到固‑粉‑固三明治结构的铜‑纳米碳化硅‑铝组装材料；第四步：铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构材料复合轧制将所述固‑粉‑固三明治结构的铜‑纳米碳化硅‑铝组装材料装进导卫系统，在室温条件下进行复合轧制，复合轧制的速度为2.5～12m/min，复合轧制的第一道次的轧制压下率为70～80％；然后在氩气气氛和400～520℃条件下保温2～4.5h，进行第二道次轧制，第二道次的轧制压下率为20～30％；再于室温条件下进行第三道次轧制，第三道次轧制压下率为50～80％，得到铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构轧制材料；第五步：铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构轧制材料稳定化处理对所述铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构轧制材料在氩气气氛中，于375～450℃条件下保温12～18h，制得铜‑纳米碳化硅‑铝三明治结构复合材料。