專利名稱：鎢銅合金薄板的冷軋方法
技術領域：
本發明涉及一種鎢銅合金薄板的冷軋方法。
背景技術：
鎢銅合金材料既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹系數等特性，同時又具有銅的高 塑性、良好的導電和導熱性等特性，在大規模集成電路和大功率微波器件中，鎢銅合金材料 作為基片、嵌塊、連接件和散熱元件得到迅速發展。但是，鎢銅合金在作為電子封裝材料使 用時，密度需大于98%理論密度，才能保證高的導熱性，因此提高鎢銅合金的致密度是保證 鎢銅合金材料性能的關鍵。現有的鎢銅合金材料加工的主要技術包括以下幾種(1)熱煅+冷鍛處理法；該方法利用鍛壓機械對鎢銅合金坯料施加壓力，加工溫度 高于銅的再結晶溫度使其產生塑性變形以獲得高密度合金材料，然后按照產品要求再經過 常溫鍛壓得到所需規格材料。(2)熱壓+復壓精整處理法；該方法在鎢銅合金燒結同時施加單向壓力，得到相對 密度較高的合金，之后為達到所需尺寸，再對燒結合金材料進行復壓。(3)熱軋+復壓精整處理法；該方法通過在高于銅的再結晶溫度時，對鎢銅燒結合 金在熱軋機上進行軋制來提高合金的密度，然后再根據要求尺寸對鎢銅合金進行復壓。然而，仔細分析上述處理方法技術可知，現有鎢銅合金的加工處理方法均存在一 系列問題，首先涉及的問題就是生產周期過長，一般有2 3道生產工序，以生產厚度為Imm 以下的鎢銅合金薄板為例，其生產周期至少在2 5天以上；二是能耗高熱鍛、熱軋、退火 等工序須采用大功率的高溫加熱爐，能耗較高；并且現有技術方法的成品率低，在高溫加工 時極易產生開裂報廢，以生產Imm厚度的鎢銅合金薄板為例，其綜合成品率僅約50% ；另 夕卜，現有技術方法的使用設備投資大，種類和數量較多，而且多數為大功率和大噸位的加工 設備，需要較大的加工場地。分析上述現有各技術方法存在以上諸多缺陷的主要原因在于鎢銅合 金材料的塑 性較低，當對其熱加工變形時，由于鎢銅兩相的強度、硬度、塑性和熱膨脹系數差異較大，熱 加工時易產生塑性變形不協調，并產生界面開裂；而與此同時，當對其冷加工變形時，首先 鎢銅合金表面受力產生加工硬化，隨著表面強度的提高帶動內部受力從而提高其密度，但 當表面受力增大到其極限應力時合金材料會產生界面開裂；另外一點還在于，當鎢銅合金 用作電子封裝材料時，鎢銅合金材料的厚度較薄，而現有燒結所得合金板坯一般較厚，在制 備板坯的燒結過程中其坯料內部雜質元素難以通過揮發和氫氣還原徹底去除，導致其塑性 較差，而且較厚的板坯需要多次熱加工工序來達到所需厚度，這樣也使得板坯在加工過程 中易產生加工硬化并導致材料開裂。因此，如何采用適當的方法使鎢銅合金避開熱加工工序，并且能夠直接通過冷加 工得到所需厚度是克服現有技術缺陷的關鍵，也是本領域技術人員亟待解決的技術問題之
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發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術中鎢銅合金薄板生產周期過長、能耗高、成品率低、在高溫加工時極易產生開裂報廢，并且設備投資大，種類和數量較多，多數 為大功率和大噸位的加工設備，需要較大的加工場地等缺陷。提供了一種鎢銅合金薄板的 冷軋方法。該方法能顯著提高鎢銅合金的冷加工塑性、連續生產周期短、能耗低、生產效率 高、設備投資小、占用場地小，適用于大規模工業化生產。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將0. 4mm 2. Omm厚度的鎢 銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. Imm 1. 5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述 的多道次冷軋加工道次壓下量為0. Olmm 0. 2mm ；軋制壓力為0. IMPa IOOMPa ；軋制速度 為 0. Olm/s 0. lm/s。本發明中，所述的多道次沒有特別的限定，本領域技術人員應該知道并可以根據 鎢銅合金薄板的目標厚度、以及實際選用的具體工藝參數等條件按照本領域常規方式確 定軋制的具體道次，軋制道次一般為幾到幾十道次，在某些極端條件下，可能會達到上百道 次，實現本發明的最終目的。本發明中，所述的多道次冷軋加工使用的設備為本領域常規設備，一般為板材軋 機。本發明中，所述的0. 4mm 2. Omm厚度的鎢銅合金薄板，由下述方法制得在氫 氣保護氣氛中，將0. 4mm 2. Omm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其 中，所述的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 15cm/min 0. 5cm/min ；燒結溫度為 1250°C 1550°C ；保溫時間為1 4小時。本發明中，所述的0. 4mm 2. Omm厚度的鎢銅合金生板坯可按照本領域常規方法 制備，一般為模壓或冷等靜壓等方法，也市售可得。本發明中對于0. 4mm 2. Omm厚度的選 擇，是發明人經過大量實驗研究發現，在此特別選擇的范圍內，將該合金生板坯用于制備鎢 銅合金薄板，配合燒結方法的其他條件，非常有利于燒結時銅相的擴散和氣孔的排出，并且 直接簡化燒結方法的后續加工程序。其中，所述的鎢銅合金生板坯中金屬鎢和金屬銅的含 量為本領域常規鎢銅合金材料中各成分的含量，一般鎢含量為50wt% 90wt% ；銅含量為 IOwt % 50wt%。本發明中，所述的氫氣保護氣氛在本發明的燒結方法中，氫氣能夠還原被氧化的 鎢和銅，使鎢銅兩相的比表面能增大，進一步有利于鎢銅兩相的結合。本發明中，所述的連續推舟液相燒結為本領域常規操作，一般是將合金坯料在高 溫爐中進行連續推舟液相燒結，具體至本發明，結合本發明特別優選的具體條件，連續推舟 液相燒結能使鎢銅合金板坯中的銅相自前至后熔化，先熔化的銅相可以充分滲透鎢骨架， 使氣孔更有利排出，進一步提高燒結產品致密度。其中，所述的連續推舟液相燒結的燒結溫度為1250°C 1550°C，當鎢銅合金生板 坯在此溫度范圍內進行高溫液相燒結時，該優選的溫度特別有利于減小鎢銅兩相的潤濕 角，使鎢銅兩相分布均勻，且提高燒結致密度。本發明的鎢銅合金薄板的燒結方法一較佳實例，其包括如下步驟在氫氣保護氣 氛中，將0. 8mm 1. Imm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其中，所述的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 2cm/min 0. 45cm/min ；燒結溫度為1350°C 14500C ；保溫時間為2 3小時。
本發明的鎢銅合金薄板的燒結方法又一較佳實例，其包括如下步驟在氫氣保 護氣氛中，將1.2mm 1.5mm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其中， 所述的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 15cm/min 0. 35cm/min ；燒結溫度為 140014700C ；保溫時間為2. 5 3. 5小時。本發明的鎢銅合金薄板的燒結方法再一較佳實例，其包括如下步驟在氫氣保護 氣氛中，將0. 5mm 0. 7mm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其中，所述 的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 2cm/min 0. 5cm/min ；燒結溫度為1320°C 13600C ；保溫時間為1. 0 1. 5小時。本發明的鎢銅合金薄板的燒結方法再一較佳實例，其包括如下步驟在氫氣保護 氣氛中，將1. 5mm 1. 8mm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其中，所述 的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 15cm/min 0. 2cm/min ；燒結溫度為1440°C 15000C ；保溫時間為2. 5 3. 5小時。本發明的鎢銅合金薄板的燒結方法再一較佳實例，其包括如下步驟在氫氣保護 氣氛中，將1. 8mm 2. Omm厚度的鎢銅合金生板坯進行連續推舟液相燒結即可；其中，所述 的連續推舟液相燒結的條件中推舟速度為0. 15cm/min 0. 2cm/min ；燒結溫度為1500°C 15500C ；保溫時間為2. 0 2. 5小時。在符合本領域常識的基礎上，本發明中上述的各技術特征的優選條件可以任意組 合制得本發明中所要求具體厚度的鎢銅合金薄板。本發明特別設計的鎢銅合金薄板冷軋方法涉及的鎢銅合金薄板塑性較好，可以直 接進行冷加工；同時燒結板坯較薄，鎢銅合金內部比較容易被材料表面應力帶動而提高密 度，降低表面硬化壓力，從而進一步提高冷加工塑性，而且特別設計的軋制工藝在軋制過程 中變形量小，有利于精確控制板坯的厚度，減小板差，并能制得致密的鎢銅合金薄板。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法一較佳實例，其包括如下步驟將1. 5mm厚度 的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 9mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多 道次冷軋加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為30MPa ；軋制速度為0. 05m/s。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法又一較佳實例，其包括如下步驟將1. Imm厚 度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 8mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的 多道次冷軋加工道次壓下量為0. 03mm ；軋制壓力為20MPa ；軋制速度為0. 08m/s。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法再一較佳實例，其包括如下步驟將1. 9mm厚 度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到1.0mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的 多道次冷軋加工道次壓下量為0. 08mm ；軋制壓力為60MPa ；軋制速度為0. 03m/s。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法再一較佳實例，其包括如下步驟將0. 9mm厚 度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的 多道次冷軋加工道次壓下量為0. 06mm ；軋制壓力為50MPa ；軋制速度為0. 04m/s。本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法再一較佳實例，其包括如下步驟將0. 6mm厚 度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 25mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述 的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為SOMPa ；軋制速度為0. 02m/s。
本發明的鎢銅合金薄板的冷軋方法再一較佳實例，其包括如下步驟將0. 4mm厚 度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. Imm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的 多道次冷軋加工道次壓下量為0. Olmm ；軋制壓力為IOOMPa ；軋制速度為0. Olm/s。本發明中，所述的鎢銅合金薄板在本發明冷軋方法處理之后，一般都按照本領域 常規方法對合金薄板進行退火處理工序。本發明所用試劑和原料均市售可得。 在符合本領域常識的基礎上，本發明中上述的各技術特征的優選條件可以任意組 合得到較佳實例。本發明的積極進步效果在于本發明提供了一種鎢銅合金薄板的冷軋方法。該方 法對鎢銅合金薄板直接進行多道次冷軋加工，冷加工塑性高；生產周期短，以生產厚度為 0. 5mm以下的薄板為例，能在1天內完成；并且該方法可根據成品要求，靈活調整燒結合金 尺寸，消除熱加工時易產生塑性變形不協調并產生界面開裂的缺陷，以生產0. 5mm厚度的 鎢銅合金薄板為例，其綜合成品率可達95%以上；并且該方法使用的生產設備投資小、占 用場地小，特別適用于工業化生產。
具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實 施例范圍之中。下述實施例中產品的相對密度測量依據GB3580-83所規定方法測定。實施例1一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將1. 5mm厚度的鎢銅合金薄板 進行10 15道次冷軋加工，得到0. 9mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋 加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為30MPa ；軋制速度為0. 05m/s。其中，所述的1. 5mm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得1. 9mm厚的鎢銅合金薄 板生坯(鎢80wt %，銅20wt %，市售可得，下述實施例同此處)，將其在氫氣保護氣氛中，高 溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為0. 15cm/min ；燒結溫度為1450°C ；保溫時 間為2. 5小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到96%，生 產周期為1天。實施例2一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將1. Imm厚度的鎢銅合金薄板 進行9 13道次冷軋加工，得到0. 8mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋加 工道次壓下量為0. 03mm ；軋制壓力為20MPa ；軋制速度為0. 08m/s。其中，所述的1. Imm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得1.4mm厚的鎢銅合金 薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 3cm/min ；燒結溫度為1400°C ；保溫時間為2小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到97%，生 產周期均1天。實施例3
一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將1. 9mm厚度的鎢銅合金薄板 進行12 16道次冷軋加工，得到1. Omm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋 加工道次壓下量為0. 08mm ；軋制壓力為60MPa ；軋制速度為0. 03m/s。其中，所述的1. 9mm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得2. 4mm厚的鎢銅合金 薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 15cm/min ；燒結溫度為1450°C ；保溫時間為2. 5小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到97%，生 產周期為1天。實施例4一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將0. 9mm厚度的鎢銅合金薄板 進行15 20道次冷軋加工，得到0. 5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋 加工道次壓下量為0. 06mm ；軋制壓力為50MPa ；軋制速度為0. 04m/s。其中，所述的0.9mm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得1. Imm厚的鎢銅合金 薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 45cm/min ；燒結溫度為1350°C ；保溫時間為1. 5小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到96%，生 產周期均為1天。實施例5一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將0. 6mm厚度的鎢銅合金薄板 進行18 23道次冷軋加工，得到0. 25mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋 加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為80MPa ；軋制速度為0. 02m/s。其中，所述的0.6mm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得0.75mm厚的鎢銅合 金薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 35cm/min ；燒結溫度為1350°C ；保溫時間為2小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到86%，生 產周期均為2天。實施例6一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將0. 4mm厚度的鎢銅合金薄板 進行30 36道次冷軋加工，得到0. Imm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋 加工道次壓下量為0. Olmm ；軋制壓力為IOOMPa ；軋制速度為0. 01m/s。其中，所述的0. 4mm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得0. 5mm厚的鎢銅合金 薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 5cm/min ；燒結溫度為1350°C ；保溫時間為1. 5小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到58%，生 產周期均為2天。實施例7一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將2. Omm厚度的鎢銅合金薄板 進行6 9道次冷軋加工，得到1. 5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋加 工道次壓下量為0. 2mm ；軋制壓力為0. IMPa ；軋制速度為0. lm/s。
其中，所述的2. Omm厚度的鎢銅合金薄板由下述方法制得2. Omm厚的鎢銅合金 薄板生坯，將其在氫氣保護氣氛中，高溫爐中進行連續推舟液相燒結，其中，推舟速度為 0. 5cm/min ；燒結溫度為1350°C ；保溫時間為1. 5小時。經計算，本實施例中制備產品的相對密度達到99. 5%，一次成品率達到95%，生產周期均為1天。
權利要求
一種鎢銅合金薄板的冷軋方法，其包括如下步驟將0.4mm～2.0mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0.1mm～1.5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0.01mm～0.2mm；軋制壓力為0.1MPa～100MPa；軋制速度為0.01m/s～0.1m/s。
2.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將1.5mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 9mm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為30MPa ；軋制速度為0. 05m/s。
3.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將 1. Imm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 8mm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 03mm ；軋制壓力為20MPa ；軋制速度為0. 08m/s。
4.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將 1. 9mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到1. Omm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 08mm ；軋制壓力為60MPa ；軋制速度為0. 03m/s。
5.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將 0. 9mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 06mm ；軋制壓力為50MPa ；軋制速度為0. 04m/s。
6.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將 0. 6mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. 25mm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. 05mm ；軋制壓力為SOMPa ；軋制速度為0. 02m/s。
7.如權利要求1所述的鎢銅合金薄板冷軋方法，其特征在于其包括如下步驟將 0. 4mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0. Imm厚的鎢銅合金薄板即可；其 中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0. Olmm ；軋制壓力為IOOMPa ；軋制速度為0. Olm/So
全文摘要
本發明公開了一種鎢銅合金薄板的冷軋方法。該方法包括如下步驟將0.4mm～2.0mm厚度的鎢銅合金薄板進行多道次冷軋加工，得到0.1mm～1.5mm厚的鎢銅合金薄板即可；其中，所述的多道次冷軋加工道次壓下量為0.01mm～0.2mm；軋制壓力為0.1MPa～100MPa；軋制速度為0.01m/s～0.1m/s。該方法能顯著提高鎢銅合金的冷加工塑性、連續生產周期短、能耗低、生產效率高、設備投資小、占用場地小，適用于大規模工業化生產。
文檔編號B21B1/22GK101862751SQ201010177489
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者朱玉斌, 李建 申請人:上海六晶金屬科技有限公司