一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺
阅读说明：本技术 一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺 (Production process of copper-molybdenum-copper or copper-molybdenum-copper composite material ) 是由 申智慧 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺,在最底层的铜板和中间层的钼板或钼铜板的上表面的边缘处开设通槽,在通槽内放置白铜丝,然后按铜板-钼板-铜板或铜板-钼铜板-铜板叠合固定锁紧,整体放入氢气炉内,通入氢气,然后再烧结,冷却后得到结合面没有氧化的铜钼铜或铜钼铜铜预复合材料,最后热轧后冷却修边,得到复合界面无氧化的铜钼铜或铜钼铜铜复合材料。本发明通过在边缘处设置白铜,将结合面与外界隔离开来,因而在冷却以及后续的热轧过程中空气不能到达结合面处,所以也不会对开始冷却时依然高温的结合面氧化,以及在热轧过程中结合面同样不会被氧化。(A production process of a copper-molybdenum-copper or copper-molybdenum-copper composite material comprises the steps of forming through grooves in the edges of the upper surfaces of a copper plate at the bottom layer and a molybdenum plate or a molybdenum-copper plate at the middle layer, placing a white copper wire in the through grooves, then fixedly locking the through grooves in a copper plate-molybdenum plate-copper plate or copper plate-molybdenum-copper plate superposition mode, integrally placing the through grooves into a hydrogen furnace, introducing hydrogen, then sintering, cooling to obtain a copper-molybdenum-copper or copper-molybdenum-copper pre-composite material with a bonding surface not oxidized, finally carrying out hot rolling, cooling and trimming to obtain the copper-molybdenum-copper or copper-molybdenum-copper composite material with a composite interface not oxidized. According to the invention, the cupronickel is arranged at the edge to isolate the joint surface from the outside, so that air can not reach the joint surface in the cooling and subsequent hot rolling processes, the joint surface still having high temperature when the cooling is started can not be oxidized, and the joint surface can not be oxidized in the hot rolling process.)
技术领域
本发明涉及一种复合材料的生产工艺，具体涉及一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺。
背景技术
铜钼铜(CMC）以及铜钼铜铜（CPC）由于具有较佳的性能而被广泛作为微电子封装热沉材料使用，具体方式是将铜板-钼板-铜板或铜板-钼铜板-铜板轧制或高温合成整体的复合材料板。然而，机械轧制有可能导致钼板开裂或分层，而在高温复合过程中，铜板和钼板或铜板和钼铜板之间依然是物理贴合，还会有一定间隙，在冷却过程中，氧气会进入间隙内，进而氧化依旧高温的界面处，使界面的结合强度变差，复合材料的Z向热导率变差，线膨胀系数高。
如申请号CN201210040115.4，名称为“一种铜钼铜层状复合材料的制备方法”公开了一种铜钼铜层状复合材料的制备方法，属异种金属连接技术领域。本发明的主要特征是将粉末冶金制得的钼板和铜板材轧制成不同厚度，高温退火去除内应力，再将不同厚度比的钼板和铜板材进行表面打磨清洗，烘干后层叠放入氢气隧道炉中，在高温和一定压力的作用下复合成层状复合板材。
又有申请号CN201710015526.0，名称为“一种铜钼铜多层复合材料的制备方法”的发明专利申请公开了一种铜钼铜多层复合材料的制备方法，包括钼板及铜坯的预处理步骤、镶铸板材的排列组装步骤、加热镶铸步骤、打磨修整步骤、热轧及退火热处理步骤以及冷轧及退火热处理步骤。本发明利用镶铸+轧制的方法，将铜钼铜板材复合在一起，形成了多层复合结构，而且对坩埚进行了设计，提高了铜钼铜厚度比的准确性，这种方法不仅使铜钼材料紧密复合在一起，而且显著增强了复合界面的结合强度，同时，对铜钼铜复合板材的导热、导电和膨胀系数可控性能都有了显著提高。
上述方案一是将复合后的材料在氢气炉中随炉冷却，且在冷却过程中还需要继续通入氢气，这样的冷却速度慢，且长时间的氢气通入也不安全。方案二中是将加热后的复合材料在真空加热炉中冷却，速度较慢，成本较高。因此，还是需要改进。
发明内容
本发明针对当前铜钼铜或铜钼铜铜复合材料在制备过程中其接触界面容易氧化，导致复合材料性能下降的问题，提出了一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺，避免接触面在冷却过程中被氧化。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺，在最底层的铜板和中间层的钼板或钼铜板的上表面的边缘处开设通槽，在通槽内放置白铜丝，然后按铜板-钼板-铜板或铜板-钼铜板-铜板叠合固定锁紧，整体放入氢气炉内，通入氢气，然后再烧结，冷却后得到结合面没有氧化的铜钼铜或铜钼铜铜预复合材料，最后热轧后冷却修边，得到复合界面无氧化的铜钼铜或铜钼铜铜复合材料。
进一步地，通槽位于铜板、钼板或钼铜板距离边缘处0.5-1.5mm的位置处。
进一步地，通槽位于铜板、钼板或钼铜板距离边缘处1mm的位置处。
进一步地。通槽的宽度大于白铜丝的外径，通槽的深度小于白铜丝的外径。
进一步地，通槽的宽度大于白铜丝的外径0.05-0.15mm，通槽的深度小于白铜丝的外径0.2-0.4mm。
进一步地，通槽的宽度大于白铜丝的外径0.1mm，通槽的深度小于白铜丝的外径0.3mm。
进一步地，氢气炉内的烧结温度为850-1050oC。
进一步地，氢气炉内的烧结温度为950oC。
进一步地，氢气炉内的烧结时间为0.5-4h。
进一步地，氢气炉内的烧结时间为1h。
进一步地，热轧温度为750-900 oC。
进一步地，热轧温度为850 oC。
进一步地，修边时，去除铜钼铜或铜钼铜铜复合材料边缘处1.5-4mm的边缘部分。
进一步地，铜板、钼板或钼铜板叠合前进行表面处理以去除污物。
本发明的有益效果是：
本发明通过在最底层的铜板以及中间的钼板或钼铜板的边缘处放置白铜，在加热复合的过程中白铜会被融化，均匀分布在结合面的四周，将结合面与外界隔离开，使得在冷却的过程中，白铜将两种材料焊接起来，使得氧气不能进入结合面处，因而不会对开始冷却时依然高温的结合面氧化。且在冷却后，再经过热轧，提高复合界面强度，最后再对复合材料进行的修边操作避免白铜混入铜与钼或钼铜之间的复合界面处，保证了复合材料的性能。这样制备出的复合材料结合面完全没有被氧化，大大提高了复合材料的性能。而修边产生的余料由于熔点不同而能够很容易进行分离，以回收再利用。
附图说明
图1为在铜板或钼板或钼铜板上开设通槽的结构示意图；
图中：1.通槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例一
一种铜钼铜或铜钼铜铜复合材料生产工艺，本实施例中，以铜钼铜复合材料为例进行说明，铜钼铜铜复合材料的生产方式只需将本实施例中的钼板替换为钼铜板即可。如图1所示，在最底层的铜板和钼板的上表面开设通槽1，开通槽1后的铜板和钼板以及最上层铜板的接触面需要进行去除氧化层和污染物等表面处理。在通槽1内放置白铜，按铜板、钼板、铜板叠合锁紧固定，将多块叠合后的材料板堆放到石墨板上，并在最顶上也放置石墨板，然后将两端的石墨板锁紧，以进一步将叠合后的材料板锁紧。将整体放入氢气炉中，先通氢气，利用氢气将铜板和钼板结合面处的氧气赶跑，然后再加热，这样就能避免结合面在加热过程中被氧化，且在加热的过程中，加热的温度需要高于白铜的熔点但低于铜的熔点，保证白铜能够熔化而铜不会熔化。加热完成后，将材料板取出冷却，得到预复合材料板，由于加热中的温度高于白铜熔点，加上物质热胀冷缩的原理，因此白铜会熔化在通槽1处且填满通槽1处的结合面，这样将围在通槽1内的结合面与外部完全隔离开来，外部空气不能进入结合面处，彻底避免了冷却过程中结合面的氧化。且此预复合材料板可以直接放在空气中冷却，不需要特殊的冷却场所，既降低了生产成本，也加快了冷却速度。最后对冷却后的预复合材料板进行热轧，进一步提高复合界面的强度，再次冷却后修边，即得到满足要求的复合材料板。
通槽1距离边缘处0.5-1.5mm的位置，优选为1mm，既要保证通槽1在整个上表面处连续闭合，不会由于离边缘太近而形成缺口，也不至于离边缘太远而使能够有效利用的面积过小。通槽1的宽度和深度根据选用的白铜丝的大小来确定，其宽度略大于白铜丝外径，优选比外径大0.05-0.15mm，如当选用的白铜丝外径为0.5mm时，通槽1宽度可以优选为0.55mm-0.6mm之间；当选用的白铜丝外径为1mm时，通槽1宽度可以为1.1mm左右。考虑到通槽1的宽度大于白铜的外径，白铜放置到通槽1后会在通槽1内留有间隙，因此，通槽1的深度与小于白铜的外径，如小于0.2-0.4mm，具体根据通槽1与白铜间的间隙大小来选择，避免过大时熔化后的白铜不能填满通槽1处铜板与钼板之间的结合面、或过小时白铜溢出通槽1处的结合面流入铜板或钼板中间，影响复合材料板的质量。
放入通槽1内的白铜选择市购的白铜丝即可，通常使用外径0.5mm或1mm的规格，具体根据所制作的复合材料的尺寸选取，当复合材料的尺寸较大时，通槽1的长度较长，最好选取1mm的白铜丝，此时可以使通槽1离边缘距离稍大一些，通槽1的宽度和深度也稍大，以方便加工；反之，当复合材料尺寸较小时，可以选取0.5mm的白铜丝。
氢气炉内的烧结温度控制在850-1050 oC之间，使白铜能够熔化而铜板不会熔化，也可以进一步限定在900-1000 oC之间，优选为950 oC，此时，白铜彻底熔化，但温度也不至于太高而导致能耗过高。烧结的时间为0.5-4h，优选为1h，具体根据氢气炉内的温度参考选择。当温度低时，烧结时间可相对延长；而当温度高时，可相对缩减烧结时间。
热轧时的温度控制在750-900 oC之间，既要保证温度足够高以达到提高结合界面强度的效果，但又需低于白铜的熔点保证在热轧时白铜焊接的部位不会变化，这样，氧气才不会进入到预复合材料的内部去，从而保证在热轧的过程中，复合界面不会被氧化，这对复合材料的质量稳定起到了非常好的效果。热轧温度优选为850oC，此温度下，白铜性能较稳定，热轧效果也较好。通过热轧，进一步提高了复合界面的强度，得到复合界面良好的铜钼铜复合材料。
热轧后需要对预复合材料板进行修边操作，以去除混有白铜的部分。可将预复合材料板边缘处包括通槽1在内的1.5-4mm的边缘去除，具体根据通槽1离边缘处的距离以及通槽1的宽度选取，需保证最后的复合材料上不会混有白铜。当通槽1离边缘近、且通槽1的宽度较小时，需要切除的边缘部分则会较小；反之，当通槽1离边缘较远、且通槽1的宽度较大时，可能需要去除较大的边缘部分，这样才能将结合面处的白铜全部去除。
本实施例所采用的复合材料生产方法，可以将多个待加热的材料板同时放入氢气炉中加热，适合批量生产，冷却时也无需特殊场所的要求，冷却速度快。而修边后的铜、钼和白铜由于熔点不同，能够较容易就分离回收再利用，不会存在材料上的浪费。由此方法得当的复合材料，其结合面处完全不会被氧化，性能优越，同时此种方法能够生产出宽度在300mm以上的大件的CMC和CPC，能够适应不同的尺寸要求。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。
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