CN1250108A - 陶瓷增强铜合金及其制取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷增强铜合金及其制取方法,该铜合金包括铜基体材料和作为增强相的硼化物陶瓷;所述作为增强相的硼化物陶瓷占铜合金重量的2—8%;所述硼化物增强相是二硼化锆(ZrB2);所述硼化物增强相也可以是二硼化钛(TiB2);该方法包括冶炼法和粉末冶金两种方法;本发明所提供的陶瓷增强铜合金可以用于微电子工业中大规模集成电路的引线框架材料、接插件材料、电阻焊电极材料,以及其它一些要求高导电性、高强度、高软化温度的应用领域。
Description
本发明涉及一种铜合金，特别是一种具有高导电率、高强度、高软化温度的铜合金的组份和制取方法。
现有技术中，铜合金是在铜基体中加入一种或几种元素所构成的铜合金，这些铜合金的合金相是铜与溶质元素所构成的固溶体，或是以这种固溶体为基，其中分布一定的铜与溶质元素所生成的金属间化合物，JB/T7598--94标准中所规范的铜铬锆合金就是属于这一类。
现有技术中还有另一类铜合金是以粉末冶金方法制取的铜合金，即在铜粉末中加入作为增强相的纤维或颗粒，经过加压、烧结制成，组成合金的各组份多数是以独立的相存在，不形成合金相，如现有的钨--铜合金即属于这一类。
以上这些铜合金虽然能在一两个方面显示出较高的性能，但它的综合性能指标较低，特别是其导电、导热性与其高强度、高温性能难以兼顾。随着高新技术的发展，这些铜合金已不能全面满足高新技术的各项要求。
本发明的目的在于：提供一利具有高导电率、高强度、耐高温的陶瓷增强铜合金及其制取方法。
本发明的技术方案是：一利陶瓷增强铜合金，该铜合金包括铜基体材料和作为增强相的硼化物陶瓷；所述作为增强相的硼化物陶瓷占铜合金重量的2--8％；所述硼化物增强相是二硼化锆(ZrB2)；所述硼化物增强相也可以是二硼化钛(TiB2)。
一种陶瓷增强铜合金的制取方法，包括冶炼法和粉末冶金两种方法；所述冶炼法是按铜合金的原始组份先制取铜硼合金和铜锆(钛)合金溶液，再将两种合金溶液均匀混合，在混合过程中硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相；所述粉末冶金法是按铜合金原始组份的粉末加热至铜的熔点以上，使原始组份中的硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相。
陶瓷增强铜合金由两个组份构成，即作为基体材料的铜和作为增强相、占铜合金重量2--8％的硼化物陶瓷，本发明所述的硼化物陶瓷是指ZrB2或TiB2，为了叙述方便，以M代表Zr或Ti。
在上述增强相所占重量比的范围内，随着增强相所占比例的增加，陶瓷增强铜合金的导电率相应降低，抗拉强度和软化温度相应提高，，调节增强相在陶瓷增强铜合金中所占比例，即可做出具有不同性能的陶瓷增强铜合金系列。
陶瓷增强铜合金的制取方法有两种：
1.冶炼法：
首先，按现有铜合金的制取方法制取Cu--B合金溶液和Cu--M合金溶液，然后将这两种溶液均匀混合，混合溶液中的B和M进行化学反应生成MB2后，将混合溶液迅速冷却。
2.粉末冶金法：将粉末状的Cu、B、M各组份按比例配制后放入高能球磨机进行混合，均质，将混合后的粉末放在模具内加压，同时加热至铜的溶点以上，待B和M进行化学反应生成MB2后迅速冷却。
陶瓷增强铜合金原始组份中Cu、B、M的用量，按增强相在铜合金中所占比例，该技术领域的技术人员可以很方便地计算出来。
本发明的优点是：
从上述陶瓷增强铜合金的制取方法中可以看出，与现有技术所不同的是陶瓷增强铜合金的增强相MB2是在铜合金的制取过程中由原始组份中的B和M进行化学反应所生成的化合物，而且这一化学反应是在基体铜的溶液中完成的，因此，增强相的颗粒细小，分布均匀，增强相与基体相之间界面清洁，结合力强，正因为如此，这种陶瓷增强铜合金才具有综合性能指标高于现有铜合金的特点。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
实施例：一种陶瓷增强铜合金，该铜合金包括铜基体材料和作为增强相的硼化物陶瓷；所述作为增强相的硼化物陶瓷占铜合金重量的3％；所述硼化物增强相是二硼化锆ZrB2或二硼化钛TiB2。
一种陶瓷增强铜合金的制取方法，包括冶炼法和粉末冶金两种方法；所述冶炼法是按铜合金的原始组份先制取铜硼合金和铜锆(钛)合金溶液，再将两种合金溶液均匀混合，在混合过程中硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相；所述粉末冶金法是按铜合金原始组份的粉末加热至铜的熔点以上，使原始组份中的硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相。本实施例中，铜合金的导电率为76％IACS，抗拉强度为600MPa，软化温度为575℃，而钨铜合金CuW70的导电率只有40％IACS。从这些性能指标的比较中可以看出陶瓷增强铜合金的综合性能指标高于现有的铜合金。
本发明所提供的陶瓷增强铜合金可以用于微电子工业中大规模集成电路的引线框架材料、接插件材料、电阻焊电极材料，以及其它一些要求高导电性、高强度、高软化温度的应用领域。
Claims (7)
1.一种陶瓷增强铜合金，其特征在于：该铜合金包括铜基体材料和作为增强相的硼化物陶瓷。
2.根据权利要求1所述的陶瓷增强铜合金，其特征在于：所述作为增强相的硼化物陶瓷占铜合金重量的2--8％。
3.根据权利要求1所述的陶瓷增强铜合金，其特征在于：所述硼化物增强相是二硼化锆(ZrB2)。
4.根据权利要求1所述的陶瓷增强铜合金，其特征在于：所述硼化物增强相是二硼化钛(TiB2)。
5.一种陶瓷增强铜合金的制取方法，其特征在于：包括冶炼法和粉末冶金两种方法。
6.根据权利要求5所述的陶瓷增强铜合金的制取方法，其特征在于：所述冶炼法是按铜合金的原始组份先制取铜硼合金和铜锆(钛)合金溶液，再将两种合金溶液均匀混合，在混合过程中硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相。
7.根据权利要求5所述的陶瓷增强铜合金的制取方法，其特征在于：所述粉末冶金法是按铜合金原始组份的粉末加热至铜的熔点以上，使原始组份中的硼和锆(钛)元素在溶液中进行化学反应，生成增强相。
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