mocu合金的几种制备方法

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1、一、综述Mo—Cu合金的几种制备方法①韩胜利1蔡一湘1宋月清2崔舜2(1．广州有色金属研究院粉末冶金研究所，广州510650；2．北京有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所，北京100088)摘要Mo—Cu合金具有高的导热系数和低的热膨胀系数，被广泛用作热沉材料和电子封装材料。本文介绍了Mo—Cu合金的几种制备方法，并对凡种方法的优缺点进行了对比分析。结果表明采用化学镀预处理+烧结法和熔渗+热压+二次烧结制得的Mo—Cu合金性能最为优越，其致密度大于99％，组织分布更均匀、细小，综合性能最好。关键词粉末冶金，Mo—Cu合金，烧结中图法分类号：TG146．4文献标识码iA文章编号：

2、1前言Mo—Cu合金是由低膨胀系数的Mo和高热导率的cu通过粉末冶金方法制得一种假合金。该合金兼顾了Mo和cu两种金属的特点，是一种具有低膨胀系数和高热导率的合金。由于这些特性，使得Mo—Cu合金在作为电子封装材料和热沉材料方面有着广泛的应用¨’2‘。国内对高致密Mo—cu合金制备技术的研究起步较晚，无论是理论上还是工艺上都还不成熟。对比国内外研制的Mo—Cu合金可以发现，国内研制的Mo—Cu合金致密度低、气体含量高，并且合金的组织不均匀，晶粒大小不等，目前国内使用的高端Mo—Cu合金产品主要从国外进口。要提高我国Mo—Cu合金的研究开发水平，就要从理论和制备人手，进一步研究Mo—

3、Cu合金的致密化机理和高致密Mo—Cu合金的制备技术，尽快使我国在Mo—Cu合金的研制和制备技术上达到和超越国外水平。因此本文就提高Mo—Cu合金的致密度及改善其组织结构人手，对Mo—Cu合金的几种制备方法进行了对比研究。2试验采用独特的粉末预处理和烧结工艺制备出高致密的Mo一30Cu合金。本试验所用原材料cu粉和Mo粉的主要性能指标见表1，图1为所用cu粉、Mo粉的SEM形貌，其中(a)Mo为粉，(b)为cu粉。表1试验所用的主要原材料RawmaterialsParticlesizePurity／％ManufacturesCupowder一400mesh99．9GRINMPCo．

4、，LtdMopowder3tim99．9ZZCCCo．，Ltd本试验采用冷等静压成型，将混合后的Mo、Cu合金粉末压制成4,20×100nlln圆棒，然后在钼丝炉中进行烧结，氢气气氛保护。采用阿基米德排水法测定密度，用TC-7000H激光热导仪测试合金的热导率。使用WD—Z型数字式涡流电导仪，测试Mo—Cu合金的电导率，试样尺寸妒0x2mm，电导率单①作者简介：韩胜利(1978一)男(汉族)，河南项城人，博士，从事难熔材料及电子封装材料研究。电话：020一61086627，E—mail：shlihan@163．COlll2009全目粉末墙盒学术会*论文集位为IACS。组织观察采用H

5、ITACHIS一4800型冷场发身f扫描电于显微镜和JEM一2000FX型透射电于显微镜。3MoCu合金的几种制备方法rh于Mo、cu两种金属不相溶，熔炼法很难制得这种金届。目前丰要采用粉末请金方法来生产雎。一cu合金，本试验采用以下四种工艺制备了Mo一50Cu台金，具体工艺如下：3．1液相烧结法‘31这种方法是最简单和最原始的方法，是将按比例混台和压制好的Mocu合金粉末的坯料，根据不同成分采用不同的烧结温度，一般烧结温度为13006C—I500。C，由于cu的熔点为1083。C，故烧结过程中产生cu的液相。但这种方法很难制得高致密度Mo—cu合金，往往带有较大的孔隙，使其导热性

6、及其他性能降低。图2为渡相烧结法制备的Mo一50Cu合金的组织，图(a)是采用液相烧结法制备的Mo一50Cu台舍的前端金相组织，町以看到诚区域组织致密，液帽cu凝同后填充到Mo颗粒形成的骨架中，几乎看不到气孔存在。但可以看到陵I)(域Mo相、cu枷组织分布不均匀，一些区域出现Mo相富集，形成岛状的Mo富集区。另一些区域出现cu相的南集，有大量“池出现。这是由于图(b)是采用液相烧结法制备的Mo一50Cu台金的后端盒相组织，从图(b)中可以看到，该合金有蜱区域接近全致密，有些区域却存在较多的气孔，这些气孔严重影响了该舍金的致密性。这足由于烧结后cu帽的体积由粉末意变为凝固态，熔融态的

7、cu在毛细张力的作片j下发生r偏移，导致r舍金的成分偏祈，出现r后端贫cu区和前端富cu区，这种组织结构会降低该台金的使用性能。图2液相烧结法Ⅻ备的MO一50Ca台盒的目女3．2熔渗法”J熔渗法是目前制取Mo—cu合金最常用的一种方法。其工艺是先将Mo粉压制成型，井烧结成有一定孔隙度的Mo骨架，然后再进行渗cu。这种方法可获得的Mo—cu台盘具有高的致密度和比较均匀的组织。图3是采用熔渗工艺制备的No一50Cu台金的组织，从图中可以看出该合金的组织致密，设有气孔存在。