互不固溶金属的连接工艺的制作方法_2

文档序号:9481086阅读:来源:国知局
连接面进行打 磨,然后,对打磨后的待连接面依次进行酒精清洗处理、去离子水清洗处理以及超声波清洗 处理。
[0029] 本实施例对第二金属进行预处理的一个具体的例子为:使用酒精对第二金属进行 清洗(如用酒精擦洗第二金属的待连接面),然后,将酒精清洗过的第二金属放入去离子水 中(如浸泡15分钟左右,且第二金属的待连接面应充分浸入去离子水中);然后,对第二金 属进行超声波清洗(如利用超声频率为50Hz且温度为30摄氏度的超声波对第一金属的待 连接面清洗20分钟);在超声波清洗结束后,将第二金属晾干待用。
[0030] 本实施例通过对第一金属和第二金属进行预处理有利于获得高强度的第一金属 和第二金属的结合界面。
[0031] S110、将第二金属的粉状物压制成厚度为2-5毫米的坯。
[0032] 具体的,本实施例中的第二金属的粉状物的颗粒大小通常不超过5微米,且颗粒 大小通常为3-5微米。
[0033] 本实施例可以利用压膜机来将第二金属的粉状物压制成坯,如利用压膜机对一定 量的第二金属的粉状物施加20-35MPa的压力,并压制5-10分钟,从而获得厚度为2-5毫米 的坯。坯的形状通常取决于第一金属和第二金属的待连接面的形状,本实施例可以利用与 第一金属和第二金属的待连接面形状相适应的模具来使坯具有相应的形状。
[0034] 本实施例所使用的第二金属的粉状物的多少通常取决于第一金属和第二金属的 待连接面的面积以及坯的厚度。
[0035] 本实施例应保证坯的厚度不少于2毫米,以保证第一金属和第二金属的结合界面 的强度,且本实施应保证坯的厚度不超过5毫米,以避免不必要的材料浪费。
[0036] 需要特别说明的是,虽然本实施例中的步骤S110是放在步骤S100的后面进行描 述的,但是,这并不表示步骤S100必须在步骤S110之前被执行,本实施例的步骤S100和步 骤S110可以同时执行,另外,本实施例的步骤S110也可以先于步骤S100执行。
[0037] S120、按照第一金属、坯以及第二金属的顺序叠放。
[0038] 具体的,本实施例中的坯应设置在第一金属和第二金属的待连接面之间;另外,在 将第二金属的粉状物压制成厚度为2-5毫米的坯之后,且在将坯设置于第一金属和第二金 属的待连接面之间之前,优选的,本实施例可以对坯进行预处理;本实施例对坯进行预处理 的过程通常包括:对坯依次进行酒精清洗处理、去离子水清洗处理以及超声波清洗处理等。
[0039] 本实施例对坯进行预处理的一个具体的例子为:使用酒精对坯进行清洗(如用酒 精擦洗坯的整个外表面),然后,将酒精清洗过的坯放入去离子水中(如浸泡15分钟左右, 且坯应完全浸没在去离子水中);然后,对坯进行超声波清洗(如利用超声频率为50Hz且 温度为30摄氏度的超声波对整个坯清洗20分钟);在超声波清洗结束后,将坯晾干待用。
[0040] S130、对顺序叠放的第一金属、还以及第二金属进行固定并施加压力,以使第一金 属的待连接面和第二金属的待连接面均与坯紧密贴合。
[0041] 具体的,本实施例可以利用加压装置对顺序叠放的第一金属、坯以及第二金属进 行固定并施加压力。利用加压装置对顺序叠放的第一金属、坯以及第二金属进行固定并施 加压力的一个具体的例子为:在第一金属的外侧叠放一块石英板,在第二金属的外侧叠放 一块石英板,并在两块石英板的外侧分别叠放一块钨板,两块钨板的左右两侧分别设置有 螺栓孔,两个钼制加压螺栓分别穿过两块钨板的左右两侧的螺栓孔,使两块钨板相互连接; 使用扭矩扳手(扭矩可以设置为30N · m)旋转两块钨板左右两侧的钼制加压螺母,从而对 顺序叠放的第一金属、还以及第二金属进行固定并施加一定的压力(如施加3MPa-10MPa的 压力,且通常可以为3MPa)。
[0042] 另外,本实施例最好在对两块石英板和两块钨板分别进行酒精清洗处理(如用酒 精分别擦洗两块石英板和两块钨板的表面)之后,再利用石英板、钨板、钼制加压螺栓以及 钼制加压螺母对顺序叠放的第一金属、坯以及第二金属进行固定并施加压力。
[0043] S140、对处于固定并加压状态的第一金属、坯以及第二金属进行退火处理。
[0044] 具体的,本实施例在对处于固定并加压状态的第一金属、坯以及第二金属进行退 火处理时,应保证第一金属和第二金属均不会发生变形熔化现象,即本实施例中的退火温 度应分别低于第一金属的熔点和第二金属的熔点;由于第一金属的熔点高于第二金属的熔 点,又由于由第二金属的粉状物压制而成的坯通常会先于第二金属发生变形熔化而呈现出 瞬时液相,因此,本实施例在进行退火处理时,退火温度应低于第二金属的熔点10-50摄氏 度,从而在使坯产生瞬时液相的同时,保证第一金属和第二金属分别处于固相。在第二金 属为铜的情况下,本实施例中的退火温度可以为1050摄氏度左右;在第二金属为银的情况 下,本实施例中的退火温度可以为950摄氏度左右。
[0045] 本实施例对处于固定并加压状态的第一金属、坯以及第二金属进行退火处理的一 个具体的例子为:将第一金属、坯以及第二金属连带加压装置一起放入气氛保护炉中,以每 分钟6摄氏度的升温速度将气氛保护炉中的温度升高至250摄氏度,并在250摄氏度的温 度下保持10分钟左右;再以每分钟6摄氏度的升温速度将气氛保护炉中的温度升高至退火 温度(如1050摄氏度或者950摄氏度),在退火温度保持3小时-5小时(通常为4小时左 右)后,开始降温,如采用随炉冷却方式降温。
[0046] 在经过上述步骤S100-S140之后,第一金属和第二金属被紧密的连接在一起,为 了验证第一金属和第二金属之间的结合界面的均匀性以及连续性,并为了测量第一金属和 第二金属之间的结合强度,本发明进行了如下实验:
[0047] 实验步骤A、选取直径均为10mm的铜金属棒1和钼金属棒3 (如图2所示)。
[0048] 实验步骤B、对钼金属棒3的表面进行去油并清洗;如先用酒精擦洗钼金属棒3的 外表面,然后,将钼金属棒3的待连接面一端浸入去油液(去油液的配比可以为:1升的去 油液由37%浓盐酸50mL+98%浓硫酸50mL+蒸馏水组成)中,浸入去油液中的钼金属棒3 的长度可以为5_,钼金属棒3在去油液中浸泡3分钟后,将钼金属棒3从去油液中取出,并 浸入去离子水中浸泡5分钟,以清洗钼金属棒3,可以利用去离子水对钼金属棒3反复清洗 3次。
[0049] 实验步骤C、对铜金属棒1的表面进行清洗;如先用酒精擦洗铜金属棒1的外表面 (如待连接面),然后,将擦洗干净的铜金属棒1浸入去离子水中浸泡15分钟后取出,利用 超声频率为50Hz且温度为30°C的超声波对铜金属棒1进行超声波清洗20分钟,然后,将铜 金属棒1晾干待用。
[0050] 实验步骤D、对钼金属棒3的待连接面进行刻蚀处理;如将经过去离子水清洗的钼 金属棒3的待连接面一端浸入刻蚀液(刻蚀液的配比可以为:1升的刻蚀液由37%浓盐酸 150mL+98%浓硫酸150mL+蒸馏水+80g三氧化铬组成)中,刻蚀10分钟,将钼金属棒3从 刻蚀液中取出,并浸入去离子水中浸泡15分钟,然后,利用超声频率为50Hz且温度为30°C 的超声波对钼金属棒3进行超声波清洗20分钟后,将钼金属棒3晾干待用。
[0051] 实验步骤E、对铜粉进行压坯及清洗处理;如取颗粒大小为5微米的铜粉5克,将5 克铜粉倒入用于压膜的模具中,并将装有铜粉的模具放入压膜机中,在30MPa的压力下,将 铜粉压制5-10分钟,使铜粉成为具有3-5毫米高度且直径为10mm的圆坯2,用酒精擦洗圆 坯2,并将圆坯2完全浸没在去离子水中浸泡15分钟,然后,将圆坯2从去离子水中取出,并 利用超声频率为50Hz且温度为30°C的超声波对钼金属棒3进行超声波清洗20分钟后,将 圆坯2晾干待用。
[0052] 实验步骤F、对铜金属棒1、圆还2和钼金属棒3进行叠放,并进行固定和加压处 理;如铜金属棒1、圆还2以及钼金属棒3依次叠加(如
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