一种颗粒增强铜-TiC高强度高导电点焊电极的制备方法，采用低固溶Cu-Al合金，其铝含量不大于0.50wt%，TiC粉末，粒度小于10mm，含量在占总质量的5.7wt%~19.22wt%，氧化剂按质量百分比占Cu-Al粉的2.5%~5%；余量为Cu；其制备工艺包括：氧化剂、TiC粉末和Cu-Al合金粉的混合；内氧化；冷（热）挤压（轧制）变形；其中氧化剂为工业Cu2O，烧结内氧化同步进行，烧结温为900~1000℃，内氧化时间2~6h；本发明专利技术工艺方法制备的弥散铜点焊电极不仅具有高耐磨、高强度、高导电性、高抗软化温度，而且具有内氧化时间短、成本低、效率高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属基复合材料科学
，具体的说是涉及。
技术介绍
高强度高导电铜基复合材料是一类具有优良综合性能的新型功能材料，既具有优良的导电性，又具有高的强度和优越的高温性能。随着电子工业的发展，尤其是上世纪70年代末美国SCM公司开发了 Glidcop系列Al2O3弥散强化Cu复合材料以后，高强度高导电铜基复合材料在美国、日本等发达国家开发研究异常活跃，并已进入实用化阶段。而我国对这类材料的研究起步较晚，到上世纪80年代末90年代初进行了这类材料的研究,但尚未进入实用化阶段。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，如微电子器件点焊 电极材料要求硬度大于等于110 HBS,电导率大于等于85%IACS，抗高温软化温度大于等于 923 K。弥散铜是一种具有高导电、高强度、高抗软化温度的优良电子结构功能材料，广泛应用于大功率电真空管、集成电路引线框架、微波通信、微电子器件管脚、电力输送等领域，在国防工业和电子信息产业具有广泛应用。传统弥散铜的制造技术多采用粉末冶金法，其中以粉末内氧化粉末冶金法应用最为广泛，其常用技术流程为合金熔炼一制粉一内氧化一还原一压制一烧结一热加工一冷加工。由于这种制造技术工艺流程复杂，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。我国市场上的弥散铜大多为美国、日本公司产品，国产规模非常小，难以满足国防和社会发展需求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述导电性差、成本高、材料质量控制困难以及强度低等技术问题的不足，提供，该工艺方法制备的弥散铜点焊电极不仅具有高耐磨、高强度、高导电性、高抗软化温度，而且具有内氧化时间短、成本低、效率高的优点。本专利技术为了解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是 ，其制备方法包括以下步骤(O分别称取粒度为-200目的工业级Cu20、粒度为-200目的低固溶度Cu-Al合金和粒度小于10 μ m的TiC粉末，其中，Cu2O作为氧化剂，其用量为Cu-Al合金质量的2. 5°/Γ5%，TiC粉末的用量为氧化剂、Cu-Al合金和TiC粉末三者总质量的5. 79Γ19. 22%，所述的Cu-Al合金中的铝含量不大于O. 50wt%，将氧化剂、Cu-Al合金和TiC粉末混合后置于球磨机内进行球磨，采用的转速为30rpm，球磨时间为12 16h ；(2)将球磨好的混合粉末装入石墨模具内，在30MPa的条件下预压5min，取出备用；(3)将步骤(2)中装有混合粉末，并经过预压的模具整体置于真空热压烧结炉中，在烧结温度为90(Tl00(TC、真空度为I. 5X10—2 MPa、压制压强为2(T40MPa的条件下热压烧结llh，然后撤去压力烧结llh，所述的烧结与内氧化同步进行，获得完全内氧化的弥散铜，备用; (4)取步骤(3)制取的弥散铜加工为所需要的尺寸即得到产品。本专利技术，步骤(4)中，所述的加工操作为冷挤压、热挤压或轧制变形。本专利技术，所述的挤压变形采用一次挤压成形，所述的轧制采用多道次轧制成形。本专利技术，步骤(3)中，所述的真空热压烧结炉为VDBF-250真空热压烧结炉。点焊电极材料中主要包括Cu、Al、Ti、C和O元素，其中Al和O以氧化铝第二相的 形式存在。本专利技术的有益效果 1、本专利技术使用低固溶度Cu-Al合金材料，不仅强度高，导电性和纯铜相近，而且还具有良好的抗电弧侵蚀、抗电磨损能力及较高的常温强度和高温强度，在Cu-Al合金材料材料中加入TiC粉末，不仅可以使材料的强度、导电率明显提高，而且可以提高铜的强度、耐磨及耐高温性能，对弥散铜进行冷热挤压会轧制变形，在满足尺寸要求的同时，通过冷变形可以进一步提高弥散铜的强度，并且由于纳米氧化铝颗粒和微粒碳化钛的弥散分布，可以将这种形变强化效果保留到较高温度。本专利技术采用真空热压烧结炉使烧结内氧化同时进行，在真空条件下由氧化亚铜提供氧源从而使内氧化时间明显缩短； 2、为了解决材料在高温下直接加压会导致的以下不足点(I)、增加凸模的压缩行程、对凹模侧壁压力增加，由于铜的熔点是1083°C，在高温时颗粒受热膨胀会使颗粒堆轴向、径向增加；(2)、增加模具之间的摩擦力，从而不能使压力完全作用于颗粒；(3)增加了颗粒间的空隙率，不利于材料致密化；(4)影响内氧化反应，颗粒在高温膨胀使颗粒之间中心距增力口，颗粒中的氧化亚铜释放氧源与铝结合的行程将增加，这将影响材料的整体性能，本专利技术采用预压操作，本专利技术的预压采用真空预压，在室温、真空的条件下，由于颗粒处于真空、未加热的环境中使颗粒之间润滑流动性好，能够使颗粒接近于最紧密堆积，颗粒之间更为紧密，有效的减小颗粒之间的空隙率，能够更加有效的提高材料的致密度； 3、目前，国内弥散铜-Mo(30%)导电率48. 6%IACS，显微硬度146HV，致密度96. 90%，国内弥散铜-WC (30%)导电率49. 1%IACS,显微硬度153HV，致密度95. 52%，国内弥散铜-W (50%)导电率46%IACS，显微硬度135HV，致密度95. 52%，传统CrZrCu制备的点焊电极使用总寿命(焊点)为I. 5-1. 8万次，软化温度500°C，0. 6A1203/Cu制备的点焊电极使用总寿命(焊点)为5-5. 5万次； 本方法制备的弥散铜-TiC (30%)导电率82. 6%IACS，显微硬度175 HV，致密度99. 15%，导热系数90. HWXnr1Xr1,约为纯铜的3倍，本专利技术制备点焊电极寿命(焊点)为6. 8-7. 2万次，软化温度闻于650 C ； 实验表明，利用本专利技术工艺方法制备的弥散铜点焊电极与现有技术相比不仅具有高耐磨、高强度、高导电性、高抗软化温度，而且具有内氧化时间短、成本低、效率高的优点。具体实施例方式，其制备方法包括以下步骤 (O分别称取粒度为-200目的工业级Cu20、粒度为-200目的低固溶度Cu-Al合金和粒度小于10 μ m的TiC粉末，其中，Cu2O作为氧化剂，其用量为Cu-Al合金质量的2. 5°/Γ5%，TiC粉末的用量为氧化剂、Cu-Al合金和TiC粉末三者总质量的5. 79Γ19. 22%，所述的Cu-Al合金中的铝含量不大于O. 50wt%，将氧化剂、Cu-Al合金和TiC粉末混合后置于球磨机内进行球磨，采用的转速为30rpm，球磨时间为12 16h ； (2)将球磨好的混合粉末装入石墨模具内，在30MPa的条件下预压5min，取出备用； (3)将步骤(2)中装有混合粉末，并经过预压的模具整体置于真空热压烧结炉中，在烧结温度为90(Tl00(TC、真空度为I. 5X10—2 MPa、压制压强为2(T40MPa的条件下热压烧结llh，然后撤去压力烧结llh，所述的烧结与内氧化同步进行，获得完全内氧化的弥散铜，备用; (4)取步骤(3)制取的弥散铜加工为所需要的尺寸即得到产品； 步骤(4)中，所述的加工操作为冷挤压、热挤压或轧制变形； 所述的挤压变形采用一次挤压成形，所述的轧制采用多道次轧制成形； 步骤(3)中，所述的真空热压烧结炉为VDBF-250真空热压烧结炉。下面结合实施例对本专利技术做详细说明。实施例I 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种颗粒增强铜？TiC高强度高导电点焊电极的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：（1）分别称取粒度为？200目的工业级Cu2O、粒度为？200目的低固溶度Cu？Al合金和粒度小于10μm的TiC粉末，其中，Cu2O作为氧化剂，其用量为Cu？Al合金质量的2.5%~5%，TiC粉末的用量为氧化剂、Cu？Al合金和TiC粉末三者总质量的5.7%~19.22%，所述的Cu？Al合金中的铝含量不大于0.50wt%，将氧化剂、Cu？Al合金和TiC粉末混合后置于球磨机内进行球磨，采用的转速为30rpm，球磨时间为12~16h；（2）将球磨好的混合粉末装入石墨模具内，在30MPa的条件下预压5min，取出备用；（3）将步骤（2）中装有混合粉末，并经过预压的模具整体置于真空热压烧结炉中，在烧结温度为900~1000℃、真空度为1.5×10？2？MPa、压制压强为20~40MPa的条件下热压烧结1~2h，然后撤去压力烧结1~4h，所述的烧结与内氧化同步进行，获得完全内氧化的弥散铜，备用；（4）取步骤（3）制取的弥散铜加工为所需要的尺寸即得到产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，田保红，杨志强，孙永伟，杨雪瑞，龙永强，张毅，贾淑果，任凤章，宋克兴，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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