论文部分内容阅读
钨铜合金具有高熔点、高密度、高硬度和高温强度、低的热膨胀系数、良好的抗电烧蚀性,良好的导热、导电性能,因而可被广泛用作电子封装基板、连接件、散热片和微电子壳体用材等。但是,制备大面积、厚度低于1mm的该类应用钨铜合金板材时,存在很大的难度,且板材的力学性能较低、均一性较差,为此,本文采用包覆粉流延法制备钨铜合金薄板,以期解决上述问题,旨在使该类材料能够发挥更加出色的性能特点,而满足多重应用。 通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析和物理、力学性能测试等手段对经包覆粉流延成型烧结得到的钨铜合金薄板进行系统研究,并分析流延过程中粉体原料、浆料、有机溶剂和辅助工序对钨铜合金薄板性能的影响,并且对制备的W-Cu合金薄板进行电弧烧蚀试验,分析其在高压封装电器中应用时的耐烧蚀性能。得出以下结论: 1.包覆粉流延法制备的钨铜合金薄板的显微组织是铜相在合金内部形成紧密的网络状结构,均匀的分布在钨基体周围,提高钨铜合金薄板组织均匀性。有效解决钨铜两相混合均匀性差、铜相偏聚的难题。同时流延成型法制备的钨铜合金薄板,其尺寸和成分可根据实际需要进行设计,有效解决大面积薄板厚度不可控的难题,实现快速高效、方便经济、无切削或少切削和节约资源的目的。 2.包覆粉流延法可制备出性能优异且表面光洁的W80Cu20合金薄板。其相对密度高达99.20％,接近于全致密;导电率为45.5%IACS,W80Cu20合金薄板的显微硬度达到345HV,热导率达210W·(m·K)、热膨胀系数为5.96×10-6℃-1。 3.以铜包钨复合粉体为原料采用流延成型可制备 W80Cu20薄板。用铜含量为11wt%的、粒径约4~10微米的包覆粉作为原料,添加有机溶剂制成流延浆料,常规流延成型后室温干燥8h,对流延板坯在氩气保护气氛炉内,控制在500℃~600℃之间进行排胶预烧结,再对板坯在300~600MPa下进行压制,将压制后的薄板在氮气或氢气气氛炉内,控制温度在1300~1400℃,保温1~1.5h进行熔渗烧结,最后经打磨抛光之后即可得到钨铜合金薄板。 4.与传统机械混合W、Cu粉制备的W-Cu合金相比,包覆粉流延法制备的W80Cu20合金薄板具有优异的耐烧蚀性能,铜包覆钨使得两相之间的结合作用力远高于W-Cu机械混合作用力,为电弧烧蚀过程产生的高温侵蚀提供了阻碍作用,能够有效地缓冲和降低高温堆W-Cu合金的影响,间接地延长了W-Cu合金的使用寿命。