CN102605307A - 一种钨铜合金薄板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钨铜合金薄板的制备方法，包括制备钨铜合金柸材，加热和轧制直至得到所需厚度的钨铜合金薄板，退火，机械加工，表面清洗，再依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得。本发明方法与现有技术相比，能制备更小厚度的薄板，且制备的薄板性能良好。

Description

一种钨铜合金薄板的制备方法

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种钨铜合金薄板的制备方法。

背景技术

近年来，作为传统电子封装、微电子壳体、连接件、散热片以及靶材、电子阻挡层等用材的取代和升级产品-钨铜合金板材的制备和应用受到了关注。钨具有耐高温、高强度、高密度和低热膨胀系数等特性，铜具有高导电、导热性、好的塑性等优点，钨铜合金板材兼有两者的性能优势。此外，在材料加工成形领域中，与采用普通加工变形的产品性能相比，采用特定工艺制备钨铜合金板材的强度及拉伸性能等成倍的提升，并且兼具质地成分分布均匀无缺陷，气密性、散热性以及导电性能优异等优势，其产品将广泛的应用于航天、电子、机械、电器等各个工业部门。

国内外有如等离子喷涂、热压等多种制备方法，但是这些制备方法制备的钨铜合金板材存在厚度限制和性能缺陷等问题。随着现代化工业的高速发展和资源危机，再加上集成电路向超大规模以及高集成化方向进展，对材料的要求越来越苛刻，因此更加迫切需要寻找更加经济和可操作的手段来制备钨铜合金板材来满足不同领域应用的更高要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨铜合金薄板的制备方法，与现有技术相比，能制备更小厚度的薄板，且制备的薄板性能良好。

本发明所采用的技术方案是，一种钨铜合金薄板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、制备钨铜合金柸材

采用常规熔渗方法制备符合成分需求且厚度不超过20mm的钨铜合金柸材，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物；

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至750℃～900℃后，保温，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为5min/mm～10min/mm；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力与轧制面积的比例关系为1吨/cm²～10吨/cm²，使轧制后的钨铜合金板坯厚度变化量保持在40％～60％；

重复此步骤，直至得到所需厚度的钨铜合金薄板；

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到420℃～460℃，保温1h～2h，随炉冷却；

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到所需尺寸大小的钨铜合金薄板；

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得。

本发明钨铜合金薄板的制备方法的有益效果是，所制备钨铜合金薄板的厚度可控，通过多次重复加热和轧制，可以达到1mm甚至超薄的尺度，变形均匀且厚度均匀，适用于制备不同成分配比要求的钨铜合金薄板，致密性、导电、导热性以及强度等各项性能优异，操作简单易行，经济高效。

具体实施方式

本发明钨铜合金薄板的制备方法，具体步骤如下：

步骤1、制备钨铜合金柸材

按用户对成分的需求，采用常规熔渗方法制备钨铜合金柸材，钨铜合金柸材的宽度和长度不限且厚度不超过20mm，将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物。

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至750℃～900℃后，保温，根据钨铜合金板坯的厚度决定保温时间，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为5min/mm～10min/mm。

将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力与轧制面积的比例关系为1吨/cm²～10吨/cm²，使轧制后的钨铜合金板坯厚度变化量保持在40％～60％。

重复此步骤，直至得到所需厚度的钨铜合金薄板。

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到420℃～460℃，保温1h～2h，随炉冷却。

步骤4、机械加工

按照用户对尺寸的要求，将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁等机械加工处理，得到所需尺寸大小的钨铜合金薄板。

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得表面呈光亮金属光泽的钨铜合金薄板。

实施例1

制备长宽厚尺寸为100mm×100mm×1mm的W50Cu50钨铜合金薄板(即钨和铜的质量分数各为50％)。

步骤1、制备钨铜合金柸材

采用常规熔渗方法制备钨铜合金柸材，该钨铜合金柸材中钨和铜的质量分数各为50％，长宽厚尺寸为100mm×100mm×15mm，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物。

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至750℃，保温90min；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力为300吨，此时，轧制压力与轧制面积的比例关系为3吨/cm²，轧制后的钨铜合金板坯厚度为8mm，厚度变化量约为46.7％。

重复此步骤，使每次轧制中轧制压力为300吨，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为6min/mm，厚度变化量约为46.7％，直至得到厚度为1mm的钨铜合金薄板。

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到420℃，保温1h，随炉冷却。

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到长宽厚尺寸为100mm×100mm×1mm的钨铜合金薄板。

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得表面呈光亮金属光泽的W50Cu50合金薄板。

实施例2

制备尺寸为Φ50mm×1mm的W60Cu40钨铜合金板材(即钨和铜的质量分数各为60％和40％)。

步骤1.钨铜合金坯材的制备。

采用常规熔渗方法制备钨铜合金柸材，该钨铜合金柸材中钨和铜的质量分数各为60％和40％，尺寸为Φ50mm×10mm，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物。

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至780℃，保温50min；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力为196吨，此时，轧制压力与轧制面积的比例关系约为10吨/cm²，轧制后的钨铜合金板坯厚度为5.5mm，厚度变化量约为45％。

重复此步骤，使每次轧制中轧制压力为200吨，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为5min/mm，厚度变化量约为45％，直至得到厚度为1mm的钨铜合金薄板。

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到450℃，保温2h，随炉冷却。

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到尺寸规格为Φ50mm×1mm的钨铜合金薄板。

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得表面呈光亮金属光泽的W60Cu40合金薄板。

实施例3

制备尺寸为100mm×200mm×0.5mm的W70Cu30钨铜合金板材(即钨和铜的质量分数各为70％和30％)。

步骤1.钨铜合金坯材的制备。

采用常规熔渗方法制备钨铜合金柸材，该钨铜合金柸材中钨和铜的质量分数各为70％和30％，尺寸为100mm×200mm×5mm，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物。

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至800℃，保温50min；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力为350吨，此时，轧制压力与轧制面积的比例关系为1.75吨/cm²，轧制后的钨铜合金板坯厚度为3mm，厚度变化量约为40％。

重复此步骤，使每次轧制中轧制压力为350吨，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为10min/mm，厚度变化量约为40％，直至得到厚度为0.5mm的钨铜合金薄板。

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到450℃，保温1.5h，随炉冷却。

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到尺寸规格为100mm×200mm×0.5mm的钨铜合金薄板。

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得表面呈光亮金属光泽的W70Cu30合金薄板。

实施例4

制备尺寸为Φ120mm×1mm的W80Cu20钨铜合金板材(即钨和铜的质量分数各为80％和20％)。

步骤1.钨铜合金坯材的制备。

采用常规熔渗方法制备钨铜合金柸材，该钨铜合金柸材中钨和铜的质量分数各为80％和20％，尺寸为Φ120mm×8mm，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物。

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至900℃，保温80min；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力为450吨，此时，轧制压力与轧制面积的比例关系为3.98吨/cm²，轧制后的钨铜合金板坯厚度为3.2mm，厚度变化量约为60％。

重复此步骤，使每次轧制中轧制压力为450吨，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为6min/mm，厚度变化量约为60％，直至得到厚度为1mm的钨铜合金薄板。

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到460℃，保温2h，随炉冷却。

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到尺寸规格为Φ120mm×1mm的钨铜合金薄板。

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得表面呈光亮金属光泽的W80Cu20合金薄板。

如下表所示为上述各实施例的不同成分钨铜合金板材在采用本发明方法加工前后的性能参数对比表。

现有方法如冷轧、锻造等得到的钨铜合金板材厚度难以满足用户要求，一般只能达到1mm以上，很难得到超薄尺寸的合金板材。与现有方法相比，本发明方法可以制备出厚度低于1mm的钨铜合金薄板，并且本发明方法能改善钨的塑性，进而易于变形的进行，轧制变形会消除铜富集现象，破碎粗大的晶粒，使得W、Cu两相相互挤压、滑移形成相互连通的网络状组织，从而保证了钨铜合金薄板的高导电、导热性，提高材料的硬度、致密度等力学性能；另外，变形加工后及时进行退火处理，消除了材料内部应力，使钨铜合金薄板的组织性能得到改善。

Claims (1)

1.一种钨铜合金薄板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、制备钨铜合金柸材

采用常规熔渗方法制备符合成分需求且厚度不超过20mm的钨铜合金柸材，并将得到的钨铜合金板坯用砂纸或铣床清洁表面油污和附着物；

步骤2、加热和轧制

将步骤1得到的钨铜合金板坯在真空或氮气气氛炉中加热至750℃～900℃后，保温，保温时间与该钨铜合金板坯的厚度的比例关系为5min/mm～10min/mm；将预热后的钨铜合金板坯快速运到轧制机上，进行轧制，轧制压力与轧制面积的比例关系为1吨/cm²～10吨/cm²，使轧制后的钨铜合金板坯厚度变化量保持在40％～60％；

重复此步骤，直至得到所需厚度的钨铜合金薄板；

步骤3、退火

将步骤2得到的钨铜合金薄板在真空或氮气气氛炉中加热到450℃，保温1h～2h，随炉冷却；

步骤4、机械加工

将步骤3得到的钨铜合金薄板进行剪裁，得到所需尺寸大小的钨铜合金薄板；

步骤5、表面清洗

将步骤4得到的钨铜合金薄板依次碱洗、酸洗、水洗并烘干后，即得。