一种硬玻璃封装用三层复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种硬玻璃封装用三层复合材料及其制备方法。尤其涉及一种与硬玻璃封接的定膨胀合金夹铜复合材料。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的发展，尤其是真空电子技术、微电子技术的飞速进步，器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高，对于与硬玻璃封接的材料要求越来越高。既要与硬玻璃进行匹配封接，又要具有较高的导电、导热、拉伸性能。由于硬玻璃的封接温度为550?560°C，膨胀系数a (2Q?5Q(rc)为5X10_6/°C。目前常用的金属材料是4J29合金(FeNi29Co18),此合金虽能与硬玻璃理想匹配，其膨胀系数a (2Q?45crc)为5.1?5.5X10_6/°C，但其导电、导热性能较差，导电率为37% IACS，导热率为19.26ff/m.k ;而且Co含量高，价格昂贵，原料成本高。么1-51(:复合材料的热膨胀系数6.4?12.4\10_6/°〇，导热率150?220W/m.Κ，但它是采用粉末冶金的方法模压、烧结而成，工艺复杂，一致性差。为此研制一种综合性能优良、成本低、加工工艺简单的复合封接材料应用于电真空硬玻璃封接领域是目前的当务之急。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种硬玻璃封装用三层复合材料及其制备方法，解决了4J29合金、复合材料Al-SiC等一致性差，导电率偏低的问题。
[0004]一种硬玻璃封装用三层复合材料，包括上表面层、下表面层和中间层，将原料带材固相复合轧制成一体的三层复合材料结构。上表面层和下表面层是定膨胀合金4J29材料，中间层是纯铜材料，三层的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20%。
[0005]一种硬玻璃封装用三层复合材料的制备方法，具体步骤及参数如下:
[0006]1、将0.4?0.8mm厚4J29带材在1050?1080°C条件下连续退火；
[0007]2、将4J29带材和纯铜带材的结合面进行修磨，除去表面的氧化膜；
[0008]3、将打磨好的带材送入复合轧机上，进行常温连续复合固相轧制为三层复合带材，三层的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;复合轧机速度在L O ?2.0m/min ；
[0009]4、经过轧制后的三层复合材料进行合金层的扩散退火，退火方式采用罩式缓冷，炉内气氛为氮气，退火温度为750?850°C，保温时间2?3小时后缓慢冷却；
[0010]5、将经扩散退火后的三层复合材料在开坯轧机下进行轧制，乳制变形率控制在10%?30% ；
[0011]6、将上述轧制后的三层复合材料进行中间软化连续退火，退火温度为950?1050°C，连续走带速度为1.0?4.5m/min ；
[0012]7、将上述三层复合材料根据客户要求轧制成不同厚度的成品，成品变形率控制在40 ?60%。
[0013]所述纯铜带材为工业纯铜带材，铜含量为99.7%，执行标准GB/T20254.1-2006。所述纯铜带材厚度为2.4?3.2mm，宽度为150?300mm。
[0014]所述的4J29材料为国产带材，执行标准YB/T5231-2005。所述4J29材料厚度为0.4 ?0.8mm,宽度为 150 ?300mm。
[0015]所述三层复合4J29-CU-4J29材料，经上述工艺制造，其抗拉强度彡430MPa，导热率彡120ff/m k，导电率彡43% IACSo
[0016]本发明的优点在于:该材料可以和硬玻璃理想匹配，导热率高、导电率高、成本低、加工工艺简单，易于实现产量化，保证材料的性能一致性，且生产效率高，满足市场需求。
【附图说明】
[0017]图1为硬玻璃封装用三层复合材料的结构示意图。其中，中间层1，下表面层2，上表面层3。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
[0019]选用厚度比为4J29:Cu:4J29 = 15%:70%:15%的4J29带材和纯铜带材，其中4J29带材厚度为0.6mm，纯铜带材厚度为2.8mm。将4J29带材在1080°C条件下连续退火；修磨4J29带材和纯铜带材的结合面，去除氧化膜；以.1.5m/min的乳制速度，室温连续复合固相轧制为厚度1.4mm三层复合带材；复合带材进行扩散退火，加热温度为750°C，保温时间为2小时，氮气保护，罩式缓冷；以28.6%的变形率开坯轧制至1.0mm ;以退火温度为1000°C，走带速度为3.5m/min进行中间软化退火；以50%变形率乳制成0.2mm成品。性能如下:
[0020]抗拉强度:458MPa、导热率139W/mk、导电率70% IACS。
[0021]实施例2:
[0022]选用厚度比为4J29:Cu:4J29 = 10%:80%:10%的4J29带材和纯铜带材，其中4J29带材厚度为0.5mm，纯铜带材厚度为4.0mm。将4J29带材在1080°C条件下连续退火；修磨4J29带材和纯铜带材的结合面，去除氧化膜；以.1.0m/min的乳制速度，室温连续复合固相轧制为厚度1.5mm三层复合带材；复合带材进行扩散退火，加热温度为750°C，保温时间为2小时，氮气保护，罩式缓冷；以30%的变形率开坯轧制至1.05mm ;以退火温度为1050°C，走带速度为2.5m/min进行中间软化退火；以40%变形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0023]抗拉强度:430MPa、导热率160W/m k、导电率80% IACS。
[0024]实施例3:
[0025]选用厚度比为4J29:Cu:4J29 = 20%:60%:20%的4J29带材和纯铜带材，其中4J29带材厚度为0.6mm，纯铜带材厚度为1.8mm。将4J29带材在1080°C条件下连续退火；修磨4J29带材和纯铜带材的结合面，去除氧化膜；以.2.0m/min的乳制速度，室温连续复合固相轧制为厚度1.4mm三层复合带材；复合带材进行扩散退火，加热温度为750°C，保温时间为2小时，氮气保护，罩式缓冷；以28.6%的变形率开坯轧制至1.0mm ;以退火温度为980°C，走带速度为4.0m/min进行中间软化退火；以60%变形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0026]抗拉强度:520MPa、导热率120W/m k、导电率43% IACS。
【主权项】
1.一种硬玻璃封装用三层复合材料，其特征在于，包括上表面层、下表面层和中间层，上表面层和下表面层是定膨胀合金4J29材料，中间层是纯铜材料，三层的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10 ?20%:60 ?80%:10 ?20%。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的纯铜带材为工业纯铜带材，铜含量为99.7%，执行标准GB/T20254.1-2006 ;纯铜带材厚度为2.4?3.2mm，宽度为150?300mmo
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的4J29材料为国产带材，执行标准 YB/T5231-2005，厚度为 0.4 ?0.8mm，宽度为 150 ?300mm。
4.一种权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤及参数如下: 1)将0.4?0.8mm厚4J29带材在1050?1080°C条件下连续退火； 2)将4J29带材和纯铜带材的结合面进行修磨，除去表面的氧化膜； 3)将打磨好的带材送入复合轧机上，进行常温连续复合固相轧制为三层复合带材，三层的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;复合轧机速度在1.0?.2.0m/min ； 4)经过轧制后的三层复合材料进行合金层的扩散退火，退火方式采用罩式缓冷，炉内气氛为氮气，退火温度为750?850°C，保温时间2?3小时后缓慢冷却； 5)将经扩散退火后的三层复合材料在开坯轧机下进行轧制，乳制变形率在10%?30% ； 6)将上述轧制后的三层复合材料进行中间软化连续退火，退火温度为950?1050°C，连续走带速度为1.0?4.5m/min ； 7)将上述三层复合材料根据客户要求轧制成不同厚度的成品，成品变形率在40?60%。
【专利摘要】一种硬玻璃封装用三层复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。包括上表面层、下表面层和中间层，上表面层和下表面层是定膨胀合金4J29材料，中间层是纯铜材料，三层的厚度比：4J29：Cu：4J29＝10～20％：60～80％：10～20％。优点在于，该材料可以和硬玻璃理想匹配，导热率高、导电率高、成本低、加工工艺简单，易于实现产量化，保证材料的性能一致性，且生产效率高，满足市场需求。
【IPC分类】C21D8-00, B32B15-01
【公开号】CN104553134
【申请号】CN201410852372
【发明人】于敏, 张 荣, 蔡凯洪, 彭伟峰, 张乐
【申请人】北京北冶功能材料有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日