一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺

技术领域

本发明属于电子材料和复合材料技术领域，具体涉及一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺。

背景技术

随着科技的飞速发展以及对电子产品性能的不断追求，电子器件在电力、通信等领域中的作用日益突出，电子器件在生产时需要采用封接材料，人们对封接材料要求越来越多。

电子工业及电真空工业作的封接材料主要采用封接合金，封接合金又称定膨胀合金或可伐合金，在-70℃至500℃温度范围内，具有较恒定的低膨胀系数，和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，易焊接和熔接，有良好可塑性，广泛用于制作电真空元件，发射管，显像管，开关管，晶体管以及密封插头和继电器外壳等。可伐合金与玻璃或陶瓷等被封接材料的膨胀系数相接近，从而达到匹配封接的效果。主要类型有Fe-Ni、Fe-Ni-Co、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Cu系合金。以及无氧铜、钨、钼及其合金和复合材料，常见的有4J29与4J50。

可伐合金的缺点是在变形加工时，它的结晶结构易于转变（奥斯丁体转变成马丁体）致使性能发生变化，如电阻率增加。因此，可伐合金在进行这类加工后，必须进行退火处理。在封接前，可伐合金须在1000℃左右湿氢中的退火，既可消除应力，还可使表面脱碳，这就使可伐合金不致在今后封接加热时，由于表面碳的氧化使封接处出现气泡而降低了封接处的强度和造成慢性漏气。另外，因可伐合金的电阻率高，若考虑到过热所引起的炸裂问题，一般要在可伐合金表面上镀上一层高导电率的材料，如金、银、铜．或做成大面积接触，形成复合材料。但该类结构采用常规的复合轧制的制备工序复杂，退火次数多，难度大，过程控制较繁琐，良品率不高，同时成本和利润空间逐渐被压缩。

因此，探寻可伐合金与AgCu合金的新技术路线和复合工艺，具有重要的技术和经济意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺。该工艺在可伐合金表面制备AgCu合金涂层，AgCu合金涂层与可伐合金在界面处形成强有力的机械咬合，甚至冶金结合，然后通过压延处理使AgCu合金涂层与可伐合金充分结合为整体，形成可伐合金/AgCu合金箔带材，仅需要普通轧机完成最后的压延动作，不必引入多道次的热处理回火处理工序，减少了过多耗能，具有成本低的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤一、在可伐合金表面制备AgCu合金涂层，得到镀有AgCu合金的初级复合箔带；所述可伐合金为箔材或带材；

步骤二、将步骤一中得到的镀有AgCu合金的初级复合箔带进行压延处理，得到可伐合金/AgCu合金箔带材。

本发明先在可伐合金表面制备AgCu合金涂层，AgCu合金涂层与可伐合金在界面处形成强有力的机械咬合，甚至冶金结合，然后通过压延处理使AgCu合金涂层与可伐合金充分结合为整体，形成可伐合金/AgCu合金箔带材。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤一中所述制备AgCu合金涂层的过程为：采用一组或多组喷头，对可伐合金表面进行连续化喷涂；所述喷涂为丝爆炸、粉末爆炸、超音速火焰喷涂、等离子体喷涂或喷焊。本发明根据可伐合金的宽度、要求复合厚度和喷涂工艺的不同在可伐合金表面采用一组或多组喷头均匀喷涂AgCu合金，通过采用不同的喷涂工艺使制备的AgCu合金涂层的使用范围更广，本发明中丝爆炸、粉末爆炸，这两种是电爆炸的技术形式，通过高压放电，对丝和粉进行激发，产生爆炸粒子，沉积在基体表面。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤一中所述制备AgCu合金涂层的过程为：采用一组或多组喷头对可伐合金箔带表面进行连续化喷焊岛状AgCu合金涂层，所述岛状AgCu合金涂层的直径为20mm~100mm，高度为0.05mm~0.2mm，相邻所述岛状AgCu合金涂层的边缘互相重叠覆盖，所述重叠覆盖的面积为岛状AgCu合金涂层面积的5%~50%。本发明采用一组或多组喷头在可伐合金表面以阵列的形式连续化喷焊岛状AgCu合金涂层，并使相邻的岛状AgCu合金涂层边缘互相重叠覆盖，通过配合后续的压延处理，在可伐合金上形成一层均匀的AgCu合金涂层，通过岛状喷焊，将喷涂造成的不均匀问题，通过压延处理，整平、均匀化，并降低粗糙度，通过互相区域化的重叠覆盖，可以使岛状合金涂层在后续压延过程中，不产生明显的物理界限，能够在内部连接起来。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤一中所述制备AgCu合金涂层的过程为：采用一组或多组喷头对可伐合金箔带表面进行连续化喷涂AgCu合金涂层，所述AgCu合金涂层的厚度为0.05mm~0.1mm，宽度为20mm~300mm。本发明采用一组或多组喷头在可伐合金表面以连续化喷焊层状AgCu合金涂层，通过配合后续的压延处理，在可伐合金上形成一层均匀的AgCu合金涂层，将喷涂造成的不均匀问题，通过压延处理，整平、均匀化，并降低粗糙度，使合金涂层在后续压延过程中，不产生明显的物理界限，能够在内部连接起来。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤一中所述可伐合金为4J29合金或4J50合金。本发明适用于多种可伐合金，4J29合金或4J50合金在-70至500℃温度范围内，具有较恒定的低膨胀系数，和较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，易焊接和熔接，有良好可塑性，广泛用于制作电真空元件，发射管，显像管，开关管，晶体管以及密封插头和继电器外壳等。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤一中所述AgCu合金涂层的成分为AgCu8515合金、AgCu28合金、AgCu50合金。本申请中通过控制AgCu合金涂层的成分，采用的银、铜属于高导电率的材料，AgCu合金导电性能优异，复合在可伐合金上，是电子行业大规模认可的产品，也包括可以实现被喷涂的合金或陶瓷材料，AgCu合金因其良好的导电、导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、电磨损小、低而稳定的接触电阻，被广泛使用在电子材料领域，作为导电材料。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤二中所述压延处理为进行一次或多次轧制处理，所述轧制处理中每道次下压量为5%~50%。本发明通过一次或多次轧制处理并控制下压量，使可伐合金和AgCu合金充分复合，每一道次下压都要考虑两种材料的缺陷和去应力，使镀有AgCu合金的初级复合箔带达到要求的厚度和粗糙度。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤二中所述镀有AgCu合金的初级复合箔带进行压延处理后进行一次退火，所述退火的温度为200℃~600℃，时间为60min~300min。本发明的可伐合金的缺点是在变形加工时，它的结晶结构易于转变，奥斯丁体转变成马丁体，而使性能变化，如电阻率增加，因此，可伐合金在进行这类加工后，必须进行退火处理，传统的复合轧制，两种材料完全是通过压延行为产生的复合，因延展系数不一致，以及材料界面无法真正的咬合，界面处缺陷产生积累，同时两种材料内部都存在应力积累，本发明通过喷涂和压延处理后，只需一次退火就可以消除应力，也通过高温提高膜基界面处的互扩散，以减少在后续加工中出现层与层之间开裂、脱落。

上述的一种制备可伐合金/AgCu合金复合箔带材的工艺，其特征在于，步骤二中所述可伐合金/AgCu合金箔带材的厚度为20μm~300μm，粗糙度Ra不大于0.1μm，侧弯不大于3mm/m，AgCu合金层的厚度极差小于0.003mm，可伐合金面的硬度为250HV~280HV，AgCu合金面的硬度不小于140HV。本发明制备的可伐合金/AgCu合金箔带材具有优异的力学性能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明在可伐合金表面制备AgCu合金涂层，AgCu合金涂层与可伐合金在界面处形成强有力的机械咬合，甚至冶金结合，然后通过压延处理使AgCu合金涂层与可伐合金充分结合为整体，形成可伐合金/AgCu合金箔带材，仅需要普通轧机完成最后的压延动作，不必引入多道次的热处理回火处理工序，减少了过多耗能，具有成本低的优点。

2、本发明采用一组或多组喷头在可伐合金表面以阵列的形式连续化喷焊岛状AgCu合金涂层，并使相邻的岛状AgCu合金涂层边缘互相重叠覆盖，通过配合后续的压延处理，在可伐合金上形成一层均匀的AgCu合金涂层，通过岛状喷焊，将喷涂造成的不均匀问题，通过压延处理，整平、均匀化，并降低粗糙度，通过互相区域化的重叠覆盖，可以使岛状合金涂层在后续压延过程中，不产生明显的物理界限，能够在内部连接起来。

3、本发明只需要采用接近最终产品厚度的可伐合金箔带，即可得到最终产品要求的厚度和粗糙度，避免了传统复合轧制手段需要架构特殊的复合轧机专用设备，设备采购昂贵的不足，不必引入不同道次要求的苛刻热处理制度，所需步骤少，产生的次品较少，所以本发明具有操作简单的优点。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1进行喷焊和轧制处理的结构示意图。

图2为本发明实施例1制备的可伐合金/AgCu合金带材的截面图。

附图标记说明：

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤一、采用三组喷头1，对厚度为300μm宽度为200mm的4J29可伐合金带2表面进行连续化喷焊岛状AgCu50合金涂层3，得到镀有AgCu合金的初级复合带4；所述岛状AgCu合金涂层3的直径为60mm，高度为0.05mm，相邻所述岛状AgCu合金涂层3的边缘互相重叠覆盖，所述重叠覆盖的面积为岛状AgCu合金涂层面积的30%；所述AgCu50合金涂层3采用线径0.5mm的AgCu50合金丝材5，见图1；

步骤二、将步骤一中得到的镀有AgCu合金的初级复合带4进行三次轧制处理，然后进行一次退火，得到可伐合金/AgCu合金带材；所述轧制处理中每道次下压量为33%，所述轧制处理采用的轧辊6的粗糙度Ra≤0.1mm，见图1。

经检测，本实施例制备的可伐合金/AgCu合金带材的厚度为150μm，其中可伐合金层的厚度为120μm，AgCu50合金涂层的厚度为30μm，粗糙度为Ra0.1μm，侧弯为3mm/m，AgCu合金层的厚度极差为0.003mm，可伐合金面的硬度为260HV，AgCu合金面的硬度为140HV。

图2为本实施例制备的可伐合金/AgCu合金带材的截面图，从图2中可以看出，本实施例制备的可伐合金/AgCu合金带材平整度好，表面光滑，底部的可伐合金基体与表层的AgCu合金各自的厚度符合产品要求，并在界面处产生了有效的结合区。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤一中重叠覆盖的面积为岛状面积的5%，岛状AgCu合金涂层的直径为20mm，高度为0.1mm，步骤二中每道次下压量为5%。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤一中重叠覆盖的面积为岛状面积的50%，岛状AgCu合金涂层的直径为100mm，高度为0.08mm，步骤二中每道次下压量为50%。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

步骤一、采用三组喷头，对厚度为200μm宽度为300mm的4J50可伐合金带表面进行连续化超音速火焰喷涂AgCu8515合金涂层，得到镀有AgCu合金的初级复合箔带；所述AgCu合金涂层的厚度为0.1mm，宽度为100mm；所述AgCu50合金涂层采用线径1mm的AgCu8515合金丝材；

步骤二、将步骤一中得到的镀有AgCu合金的初级复合箔带进行三次轧制处理，然后进行一次退火，得到可伐合金/AgCu合金箔带材；所述轧制处理中每道次下压量为40%，所述轧制处理采用的轧辊的粗糙度Ra≤0.1mm。

经检测，本实施例制备的可伐合金/AgCu合金箔带材的厚度为100μm，其中可伐合金层的厚度为80μm，AgCu50合金涂层的厚度为20μm，粗糙度为Ra0.08μm，侧弯为2.5mm/m，AgCu合金层的厚度极差0.002mm，可伐合金面的硬度为280HV，AgCu合金面的硬度150HV。

实施例5

本实施例包括以下步骤：

步骤一、采用一组喷头，对厚度为180μm宽度为100mm的4J29可伐合金带表面进行连续化等离子体喷涂AgCu28合金涂层，得到镀有AgCu合金的初级复合箔带；所述AgCu合金涂层的厚度为0.08mm，宽度为50mm；所述AgCu28合金涂层采用线径1mm的AgCu28合金丝材；

步骤二、将步骤一中得到的镀有AgCu合金的初级复合箔带进行三次轧制处理，然后进行一次退火，得到可伐合金/AgCu合金箔带材；所述轧制处理中第一道次的下压量为16.7%，第二道次的下压量为12.1%，第三道次的下压量为12.1%，所述轧制处理采用的轧辊的粗糙度Ra≤0.1mm。

经检测，本实施例制备的可伐合金/AgCu合金箔带材的厚度为150μm，其中可伐合金层的厚度为120μm，AgCu50合金涂层的厚度为30μm，粗糙度为Ra0.09μm，侧弯为2.0mm/m，AgCu合金层的厚度极差为0.001mm，可伐合金面的硬度为250，AgCu合金面的硬度为155HV。

实施例6

本实施例与实施例5的不同之处在于：步骤一中4J29可伐合金带表面进行连续化丝爆炸喷涂AgCu50合金涂层，AgCu合金涂层的厚度为0.05mm，宽度为300mm。

实施例7

本实施例与实施例5的不同之处在于：步骤一中4J29可伐合金带表面进行连续化粉末爆炸喷涂AgCu50合金涂层AgCu合金涂层的厚度为0.08mm，宽度为20mm。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。