一种多层金属快速复合工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多层金属快速复合工艺，包括以下步骤：将金属型材的表面进行预处理；将多层预处理后的金属型材叠在一起并放在压头之间，叠在一起的金属型材为不同金属材料，压头通电，电流产生的热量将金属型材快速加热到预设温度，且同时在压头之间施加压力，金属型材复合成一体；其中，加热功率为10kw?300kw，预设温度为400℃?2200℃，压力为5MPa?600MPa。采用本发明，可以复合多种金属板材，具有结合强度高，无氧化，板材之间无空隙，复合速度快，生产周期短，成本低，可靠性高等优点。
【专利说明】
一种多层金属快速复合工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及金属复合制造领域，尤其涉及一种多层金属快速复合工艺。
【背景技术】
[0002] 不同金属材料之间浸润性差、难复合。现有的复合工艺难以满足不同金属材料的 复合要求。例如:大功率电子器件的散热要求比较高，散热衬底要求低热膨胀系数、高热导 率。铜具有高热导率，但热膨胀系数太大。钼热膨胀系数低，但热导率也较低。钼和铜如果能 够复合在一起，则同时兼具高热导率和低热膨胀系数的特性，但铜和钼之间材料浸润性非 常差，很难复合在一起，本发明将解决这个问题。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多层金属快速复合工艺，可以解决不 同金属材料之间浸润性差、难复合的问题。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多层金属快速复合工艺，包括以下步 骤： 将金属型材的表面进行预处理； 将多层预处理后的金属型材叠在一起并放在压头之间，叠在一起的金属型材为不同金 属材料，压头通电，电流产生的热量将金属型材快速加热到预设温度，且同时在压头之间施 加压力，金属型材复合成一体； 其中，加热功率为10kw-300kw，预设温度为400°C-2200°C，压力为5MPa-600MPa。
[0005] 作为上述方案的改进，所述金属型材为板材，所述金属型材选用钼板、铜板、钨板、 钢板、铝板、镍板、钼铜板、钨铜板或可伐合金板。
[0006] 作为上述方案的改进，所述金属型材为钼板、铜板。
[0007] 作为上述方案的改进，加热功率为20kw-200kw，压力为10MPa-600MPa，复合过程的 升温时间为lmin_60min。
[0008] 作为上述方案的改进，所述压头为石墨压头，所述压头的面积为〇.〇lm2-l m2,所述 压头通直流电。
[0009] 作为上述方案的改进，单层金属型材的厚度范围为0. 复合后的金属型 材总厚度为0.2mm-100mm，金属型材的面积为0.01m2_l m2。
[0010] 作为上述方案的改进，金属型材的层数为2-100层。
[0011] 作为上述方案的改进，金属型材的复合过程在氢气、氢氮混合气，氢氩混合气或者 真空环境下进行。
[0012] 作为上述方案的改进，预设温度为500°c-2000°c。
[0013] 作为上述方案的改进，所述预处理包括:用4%-35%的盐酸在30°C-98°C的温度范围 内浸泡lm i n-30m i η，去除金属型材表面的氧化物和脏污物。
[0014] 实施本发明实施例，具有如下有益效果： 本发明可以复合多种金属板材，具有结合强度高，无氧化，板材之间无空隙，复合速度 快，生产周期短，成本低，可靠性高等优点，可以根据不同的功能需求复合不同的金属板材。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明金属复合型材第一实施例的结构示意图。
[0016] 图2是本发明金属复合型材第二实施例的结构示意图。
[0017] 图3是本发明金属复合型材第三实施例的结构示意图。
[0018] 图4是本发明金属复合型材第四实施例的结构示意图。
[0019] 图5是本发明金属复合型材第五实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。
[0021] 本发明提供了一种多层金属快速复合工艺，包括以下步骤： 一、将金属型材的表面进行预处理； 具体的，所述预处理包括：用4 % - 3 5 %的盐酸在3 0 °C - 9 8 °C的温度范围内浸泡1 m i η -30min，去除金属型材表面的氧化物和脏污物，有利于提高结合强度，保证金属型材之间无 空隙，且无氧化。
[0022]二、将多层预处理后的金属型材叠在一起并放在压头之间，叠在一起的金属型材 为不同金属材料，压头通电，电流产生的热量将金属型材快速加热到预设温度，且同时在压 头之间施加压力，金属型材复合成一体。
[0023] 其中，加热功率为10kw_300kw，预设温度为400°C-2200°C，压力为5MPa_600MPa。优 选的，加热功率为20kw-200kw，预设温度为500°C_2000°C。压力为10MPa-600MPa，复合过程 的升温时间为lmin-60min。更佳的，加热功率为50kw-200kw，预设温度为1000°C-1800°C。压 力为100MPa-600MPa，复合过程的升温时间为lmin-20min。
[0024]所述金属型材为板材，所述金属型材选用钼板、铜板、钨板、钢板、铝板、镍板、钼铜 板、钨铜板或可伐合金板。优选的，所述金属型材为钼板、铜板。金属型材的层数既可以是两 层，也可以是多层。优选的，金属型材为2-100层。
[0025]单层金属型材的厚度范围为0 . 复合后的金属型材总厚度为0.2mm- 100mm，金属型材的面积为0.01m2_l m2。
[0026] 需要说明的是，可伐合金也称铁镍钴合金，用于真空电子，电力电子等行业的器件 使用。
[0027] 所述压头为石墨压头，所述压头的面积与金属型材的面积相适配，所述压头的面 积为0.01m2-l m2,所述压头通直流电。
[0028] 金属型材的复合过程优选在氢气、氢氮混合气，氢氩混合气或者真空环境下进行， 有利于提高结合强度，结合强度高达50MPa-350Mpa，保证金属板材之间无空隙，无氧化，可 靠性高。
[0029] 下面以具体实施例进一步阐述本发明 实施例1 一、 将钼板、铜板用35%的盐酸在30°C的温度范围内浸泡lmin，去除金属型材表面的氧 化物和脏污物； 二、 将预处理后的钼板103、铜板104、铜板105按图1所示的结构叠在一起并放在上压头 101、下压头102之间，压头通电，在氢气氛围下将金属型材快速加热到1050°C，加热功率为 100kw，升温时间为lmin，且同时在压头之间施加压力lOOMPa，金属型材复合成一体。
[0030] 实施例2 一、 将钼板、铜板用1 〇%的盐酸在50 °C的温度范围内浸泡1 Omin，去除金属型材表面的氧 化物和脏污物； 二、 将预处理后的钼板103、铜板104按图2所示的结构叠在一起并放在上压头101、下压 头102之间，压头通电，在氢氩混合气的环境下将金属型材快速加热到1000°C，加热功率为 80kw，升温时间为5min，且同时在压头之间施加压力200MPa，金属型材复合成一体。
[0031] 实施例3 一、 将铜板、钨板用15%的盐酸在60 °C的温度范围内浸泡15min，去除金属型材表面的氧 化物和脏污物； 二、 将预处理后的钨板103、铜板104、铜板105按图3所示的结构叠在一起并放在上压头 101、下压头102之间，压头通电，在真空环境下将金属型材快速加热到1000°C，加热功率为 200kw，升温时间为8min，且同时在压头之间施加压力300MPa，金属型材复合成一体。
[0032] 实施例4 一、 将钨铜板、铜板用25%的盐酸在70 °C的温度范围内浸泡20min，去除金属型材表面的 氧化物和脏污物； 二、 将预处理后的钨铜板103、钨铜板106、铜板104、铜板105、铜板107按图4所示的结构 叠在一起并放在上压头101、下压头102之间，压头通电，在氢气、氢氮混合气的环境下将金 属型材快速加热到1070°C，加热功率为150kw，升温时间为10min，且同时在压头之间施加压 力250MPa，金属型材复合成一体。
[0033] 实施例5 一、 将可伐合金板、镍板用4%的盐酸在98 °C的温度范围内浸泡lmin-30min，去除金属型 材表面的氧化物和脏污物； 二、 将预处理后的可伐合金板103、镍板104、铜板105按图5所示的结构叠在一起并放在 上压头101、下压头102之间，压头通电，在真空环境下将金属型材快速加热到2000°C，加热 功率为300kw，升温时间为20min，且同时在压头之间施加压力600MPa，金属型材复合成一 体。
[0034] 将实施例1-5所得的复合金属型材做技术检测，结果如下:_
' 综上，本发明可以复合多种金属板材，具有结合强度高，无氧化，板材之间无空隙，复合^ 速度快，生产周期短，成本低，可靠性高等优点，可以根据不同的功能需求复合不同的金属 板材。
[0035]最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质 和范围。
【主权项】
1. 一种多层金属快速复合工艺，其特征在于，包括以下步骤： 将金属型材的表面进行预处理； 将多层预处理后的金属型材叠在一起并放在压头之间，叠在一起的金属型材为不同金 属材料，压头通电，电流产生的热量将金属型材快速加热到预设温度，且同时在压头之间施 加压力，金属型材复合成一体； 其中，加热功率为10kw-300kw，预设温度为400°c-2200°c，压力为5MPa-600MPa。2. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，所述金属型材为板材，所述 金属型材选用钼板、铜板、钨板、钢板、铝板、镍板、钼铜板、钨铜板或可伐合金板。3. 如权利要求2所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，所述金属型材为钼板、铜板。4. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，加热功率为20kw-200kw，压 力为10MPa-600MPa，复合过程的升温时间为lmin-60min。5. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，所述压头为石墨压头，所述 压头的面积为0.Olm2-I m2,所述压头通直流电。6. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，单层金属型材的厚度范围为 0.1 mm-IOmm，复合后的金属型材总厚度为0.2mm-100mm，金属型材的面积为0.0 lm2-I m2。7. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，金属型材的层数为2-100层。8. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，金属型材的复合过程在氢 气、氢氮混合气，氢氩混合气或者真空环境下进行。9. 如权利要求1所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，预设温度为500 °C-2000 °C。10. 如权利要求1-9任一项所述多层金属快速复合工艺，其特征在于，所述预处理包括： 用4%-35%的盐酸在30°C_98°C的温度范围内浸泡lmin-30min，去除金属型材表面的氧化物 和脏污物。
【文档编号】B32B15/01GK105946312SQ201610464197
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】马文珍, 王宁, 刘凯, 戴高环, 张伟, 张耀辉
【申请人】佛山华智新材料有限公司