鋁銅復(fù)合材料制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種不夾置鎳層、鋁層和銅層的接合強度良好的鋁銅復(fù)合材料及其制造方法。本發(fā)明專利技術(shù)的復(fù)合材料是鋁層（1）和銅層（2）隔著Al-Cu類金屬間化合物層（3）擴散接合的材料。設(shè)上述銅層（2）的厚度方向的中心部C1的晶粒的平均結(jié)晶粒徑為Dcc、設(shè)距上述銅層（2）和金屬間化合物層（3）的界面0.5μm的銅層內(nèi)的界面附近部C2的平均結(jié)晶粒徑為Dcs時，Dcs≤0.5×Dcc。并且上述金屬間化合物層（3）的平均厚度為0.5μm～10μm。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及鋁層和銅層擴散接合得到的鋁銅復(fù)合材料。
技術(shù)介紹
在混合動力車、各種電子機器中搭載的鋰離子電池組件，根據(jù)需要，鋰離子電池串聯(lián)連接，再將串聯(lián)連接的電池組并聯(lián)連接使用。因此，大量使用連接電池之間的配線材料。鋰離子電池中，正極端子由鋁材料形成，負(fù)極端子由銅材料形成。因此，用于串聯(lián)連接的配線材料，作為其原材料，可以適當(dāng)使用鋁材料和銅材料接合得到的鋁銅復(fù)合材料。即，從上述復(fù)合材料制得的配線材料(引線)的鋁層與一側(cè)電池的正極端子連接，其銅層與另一個負(fù)極端子連接。通過進行這樣的連接，能夠防止在電極端子部的電腐蝕，此外，能夠通過電阻熔接或超聲波熔接等容易地接合電極端子和配線材料。 此外，上述鋁銅復(fù)合材料，除了電池連接用的配線材料，還可以作為電容器的配線材料、搭載半導(dǎo)體元件的銅部與散熱器等的鋁部連接用的中間部件等的原材料合適地使用。上述鋁銅金屬復(fù)合，通常通過重合作為鋁層的原材料的鋁板、作為銅層的原材料的銅板，使該重合材料通過壓延輥而壓接，再對所得到的壓接材料實施擴散退火制而制造。上述鋁板、銅板為了提高壓接性，通常使用退火材料。上述擴散退火時，在鋁層和銅層的邊界不可避免地生成了由Al-Cu類金屬間化合物形成的脆的金屬間化合物層。如果退火溫度為350°C以上，則上述金屬間化合物層的產(chǎn)生、生長顯著，因此，難以通過保持時間的調(diào)整控制金屬間化合物層的厚度，鋁層和銅層的接合強度變差。因此，目前，在直接接合鋁層和銅層時，在以擴散退火為300°C以下的低溫保持?jǐn)?shù)小時的退火條件下實施。但是，如上所述，利用在低溫中的擴散退火將鋁層和銅層擴散接合得到的鋁銅金屬復(fù)合存在無法得到充分的接合強度的問題。因此，日本特公昭62-46278號公報(專利文獻I)和日本特開平11-156995號公報(專利文獻2)中提出了能夠在高溫進行擴散退火、鋁層和銅層的接合強度良好的鋁銅復(fù)合材料。該金屬復(fù)合板是隔著鎳層一體壓接鋁層和銅層并實施擴散退火得到的。銅和鎳、鎳和鋁在擴散退火時難以生成金屬間化合物，因此鋁層、鎳層和銅層疊層得到的壓接材料能夠在高溫進行擴散退火，此外，擴散退火得到的復(fù)合材料的接合強度也得到了改善。專利文獻I :日本特公昭62-46278號公報專利文獻2 :日本特開平11-156995號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的課題設(shè)置有上述鎳層的鋁銅復(fù)合材料，即使在擴散退火溫度為500°C左右的高溫，只要保持時間合適，就可以得到良好的鋁層和銅層的接合強度。但是，需要設(shè)置本來不需要的鎳層，鎳存在與鋁或銅相比導(dǎo)電性、熱傳導(dǎo)性差、并且昂貴的問題。本專利技術(shù)是鑒于上述問題作出的，目的在于提供一種能夠在高溫中進行擴散退火、不需要設(shè)置鎳層、鋁層和銅層的接合性優(yōu)異的鋁銅復(fù)合材料和其制造方法。 用于解決課題的方法本專利技術(shù)的專利技術(shù)人對直接壓接鋁層和銅層、在低溫中擴散接合得到的復(fù)合材料，使用電子顯微鏡詳細(xì)觀察了其鋁層和銅層的界面部的組織，研究了上述鋁層和銅層接合強度不充分的原因。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低溫進行擴散退火時，能夠形成比較薄的金屬間化合物層，但是在金屬間化合物層中沿著接合界面存在極薄的氧化鋁的連續(xù)膜，并且鋁層和銅層沿著該連續(xù)膜容易剝離。推測上述氧化鋁膜是起因于在復(fù)合材料制造時作為鋁層的原材料使用的鋁板的表面通過自然氧化生成的氧化鋁。本專利技術(shù)基于上述見解，著眼于通過使上述氧化鋁的連續(xù)膜分割、分散，能夠提高接合強度，從而完成了本專利技術(shù)。S卩，本專利技術(shù)的鋁銅復(fù)合材料是鋁層和銅層隔著Al-CU類金屬間化合物層擴散接合得到的，設(shè)上述銅層的厚度方向的中心部的晶粒的平均結(jié)晶粒徑為Dcc、設(shè)距上述銅層和金屬間化合物層的界面O. 5μπι的銅層內(nèi)的界面附近部的平均結(jié)晶粒徑為Dcs時， Dcs ( O. 5XDcc，優(yōu)選Dcs ( O. 4 X Dcc，并且上述金屬間化合物層的平均厚度為O. 5 μ m 10 μ m,優(yōu)選為 I. O μ m 5. O μ m。代替上述銅層的界面部的平均結(jié)晶粒徑Dcs的規(guī)定，設(shè)上述鋁層的厚度方向的中心部的晶粒的平均結(jié)晶粒徑為Dac、設(shè)距上述鋁層和金屬間化合物的界面O. 5 μ m的鋁層內(nèi)的界面附近部的平均結(jié)晶粒徑為Das時，Das彡O. 5XDac，優(yōu)選能夠使Das彡O. 4XDac。本專利技術(shù)的復(fù)合材料中，金屬間化合物層設(shè)定為接合強度不會劣化的規(guī)定的厚度。并且，使銅層界面附近部的平均結(jié)晶粒徑Dcs滿足Dcs ( O. 5 XDcc，優(yōu)選Dcs < O. 4 XDcc，或者使鋁層界面附近部的平均結(jié)晶粒徑Das滿足Das彡O. 5XDac，優(yōu)選Das彡O. 4XDac。即，銅層和金屬間化合物層或者鋁層和金屬間化合物層的界面部中晶粒與銅層或者鋁層的中心部的晶粒相比，以規(guī)定的比例被微細(xì)化。其結(jié)果，擴散退火時，從在銅層或者鋁層的界面部存在的、微細(xì)且結(jié)晶方位無規(guī)的晶粒，生成其晶粒微細(xì)且結(jié)晶方位無規(guī)的Al-Cu類金屬間化合物。因此，鋁層的原材料表面存在的氧化鋁的連續(xù)膜，被微細(xì)且向無規(guī)方位生長的金屬間化合物分割、分散。因此，能夠抑制起因于上述氧化鋁的連續(xù)膜的剝離，提高上述鋁層和銅層的接合強度。此外，擴散退火時，金屬間化合物以銅層或者鋁層的界面部的微細(xì)的晶粒為起點生長，因此參與金屬間化合物生長的原子的擴散在某種程度得到抑制。因此，即使擴散退火在450°C 550°C左右的高溫進行，也能夠通過適當(dāng)?shù)乜刂票３謺r間而能夠容易地形成規(guī)定厚度的金屬間化合物層。因此，擴散退火時的退火溫度不被制約于低溫。上述復(fù)合材料中，能夠以純鋁或者導(dǎo)電率10%IACS以上的鋁合金形成上述鋁層、以純銅或者導(dǎo)電率10%IACS以上的銅合金形成上述銅層。通過使用這樣的鋁材、銅材，能夠使復(fù)合材料的導(dǎo)電性良好。此外，能夠分別使上述鋁層和銅層的厚度為O. I 2_。通過加工這樣的厚度的復(fù)合材料，能夠提供通用性好的配線材料。此外，本專利技術(shù)的制造方法是上述鋁銅復(fù)合材料的制造方法，包括準(zhǔn)備作為上述鋁層的原材料的鋁板和作為上述銅層的原材料的銅板的準(zhǔn)備工序；使重合所準(zhǔn)備的鋁板和銅板并進行壓接的壓接工序；和對壓接得到的壓接材料進行擴散退火的擴散退火工序，設(shè)上述銅板的壓接側(cè)表面的平均表面硬度為Hc(Hv)、設(shè)上述銅板的完全退火材料的平均表面硬度為Hca (Hv)時，He彡1.6XHca，優(yōu)選He彡L 7Hca，上述擴散退火中，使退火溫度T (°C)為150°C 550°C，使退火時間t (min)為滿足下式的范圍。tmin ^ t ^ tmaxtmax =— I. 03 X T + 567— O. 19XT + 86 < O. 5 時，tmin = O. 5— O. 19XT + 86 彡 O. 5 時，tmin =— O. 19XT + 86上述擴散退火條件優(yōu)選為使上述退火溫度T (V)為300°C 550°C，使退火時間t (min)為滿足下述式的范圍。tmin ^ t ^ tmax tmax = — O. 90 X T + 478— O. 36XT + 168 < I 時，tmin = I. O— O. 36XT + 168 彡 I. O 時，tmin = — O. 36XT + 168代替上述銅層的壓接側(cè)表面的平均表面硬度的規(guī)定，設(shè)上述鋁板的壓接側(cè)表面的平均表面硬度為Ha (Hv)、設(shè)上述鋁板的完全退本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：織田喜光，石尾雅昭，橋本彰夫，池內(nèi)建二，
申請(專利權(quán))人：株式會社新王材料，
類型：
國別省市：