金／銀／銅合金新型復合絲材及其制備方法技術

本發明專利技術公開了金／銀／銅合金三層新型復合絲材及其制備方法，屬于電工材料、電子信息材料領域。銅合金的重量百分比化學成份為（重量％）：0.01－1.0Yb，0.01－1.0Er，0.01－1.0Gd，0.01－1.0Tb，余量為Cu。復合絲材的制備工藝步驟包括：制備金管坯和內鑲嵌銀管坯，以及用作銀管內鑲嵌用的高強度高導電銅合金棒坯。在真空條件下熱處理，800－900℃熱擠壓，冷拉拔加工和熱處理，最終獲得三層復合絲材。金包銀再包銅合金新型復合材料，具有優異的導電性、導熱性、耐腐蝕性，以及力學性能等綜合性能，主要用作電子工業、計算機工業等中的集成電路、超大規模集成電路、高可靠電子元器件等的連接引線和高強高導的電纜絞線等材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金、銀和銅合金三層新型復合絲材及其制備方法，屬于電工材料、電子信息材料領域。
技術介紹
復合絲材一般為二層復合材料，如金/銅、銀/銅、金/銀等是微電子、計算機、銅導線等行業中集成電路、超大規模集成電路、高可靠電子元器件、高強高導電銅合金絞線電纜等領域的關鍵基礎材料，要求其高導電、高強度、低弧度及微細化。近年來，隨著電子器件向體積小、多功能、高密集、多芯片的方向發展，對復合絲材的要求越來越高，要求絲材的強度更高、直徑更細，達到鍵合后形成的焊球尺寸小、回線弧度低、跨度長而且形狀穩定，以適應超薄型高密度電子器件的需要。同時，根據復合細絲的應用市場情況，也要求降低原材料成本，節約貴金屬。目前，國內外生產復合絲材的技術有:電鍍法、真空氣相沉積法、鑲嵌套管拉拔熱處理加工法等。例如，日本田中貴金屬公司、新日鐵公司、住友金屬礦山公司，德國Heraeus公司、美國Duport公司和韓國MKE公司等。國內生產復合絲材的廠家主要有賀利氏(中國)公司、寧波康強、北京達博、貴研鉬業股份有限公司、昆明貴金屬研究所等單位，主要集中于Φ0.2 - Φ0.05mm的常規產品，Φ0.05mm以下的超細復合材料細絲，由于技術要求高、加工難度大，在這方面與國際先進水平存在很大差距，不僅在研發上，特別在規模化生產技術上均存在許多問題尚待解決。在我國，占市場份額約40%的高強度、低弧度及超細合金絲，幾乎全部依賴于進口。因此，設計多層貴金屬/賤金屬復合材料的組成和結構，采用鑲嵌焊接法制備三層金/銀/銅合金復合材料錠坯，再通過擠壓、軋制、拉拔、熱處理等特種工藝加工，制備新型金/銀/銅合金三層復 合材料絲材，具有重要的理論意義和應用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供金/銀/銅合金新型三層復合絲材及其制備方法。具體包括下列工藝步驟:I)合金錠坯制備:(I)選擇Au、Ag、Yb、Er、Gd、Tb、Cu金屬為原材料，分別采用水平連鑄設備，制備Au管、Ag管和CuYbErGdTb合金棒材；(2)將Ag管外徑加工成與Au管內徑相同的尺寸，將Cu合金棒材加工成外徑與Ag管內徑相同的尺寸；(3)將Cu合金棒材鑲嵌入Ag管內部，然后再一同鑲嵌入Au管內部，獲得金/銀/銅合金三層復合毛坯；(4)將所得的復合毛坯前、后端面采用Au層進行密封焊接，制備成復合錠坯；2)熱處理:在真空度為I X 10 — 3Pa以下，熱處理溫度為600 — 800°C的條件下，將復合錠坯熱處理4 — 5小時，隨爐升溫，隨爐降溫；3)熱擠壓:將熱處理過的復合錠坯，在加熱溫度為600 - 700°C的條件下，保溫2 — 4小時，采用800噸擠壓機進行擠壓加工，獲得Φ 10 — 20mm直徑的三層復合棒材；擠壓模具溫度為300 — 400 0C ；4)冷拉加工:在室溫條件下，進行復合棒材的冷拉加工，道次變形量5 — 10%，累計變形量為40 — 50% ；5)中間退火熱處理:在真空度為1X10 —3Pa以下，退火溫度為400 — 600°C，保溫時間為I — 2小時，隨爐升溫，隨爐降溫；6)精密加工:利用多模拉絲機進行絲材拉制，并使用鉆石模具和特種潤滑劑，絲材加工范圍Φ0.5 — Φ0.1mm,拉絲速度 200m / min,分別得到 Φ0.203mm、Φ0.16mm、Φ0.127mm、Φ0.102mm的三層復合新型復合絲材成品。所述CuYbErGdTb銅合金化學成份重量％為:0.01 —1.0Yb，0.01 —1.0Er，0.01 —1.0Gd, 0.01 —1.0Tb，余量為 Cu。所述復合絲材為外層為Au，中間層為Ag，內部為CuYbErGdTb合金的三層復合材料。復合錠還擠壓保溫時間為2 — 4小時,為軟態。復合材料冷拉加工道次變形量5 - 10%，累計變形量為40 — 50%。附圖說明圖1為本專利技術的Au / Ag / Cu三層復合材料錠坯的軸向截面結構示意圖。I 一為Au焊接層；2 —為金層；3 —為銀層；4 一為銅合金層；5 —為Au焊接層。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術做詳細說明。本專利技術的工藝步驟為:I)合金錠坯制備:(I)選擇Au、Ag、Yb、Er、Gd、Tb、Cu金屬為原材料,分別采用水平連鑄設備，制備Au管(外徑Φ26_ /內徑Φ23_)、Α@管(外徑Φ23_ /內徑Φ20_)和CuYbErGdTb合金棒材(外徑Φ20πιπι) ;(2)將Ag管外徑加工成與Au管內徑相同的尺寸，將Cu合金棒材加工成外徑與Ag管內徑相同的尺寸；(3 )經過超聲波清洗后，將Cu合金棒材鑲嵌入Ag管內部，然后再一同鑲嵌入Au管內部，獲得金/銀/銅合金三層復合毛坯；(4)將所得的復合毛坯前、后端面采用Au層進行密封焊接，制備成復合錠坯。2)熱處理:在真空度為I X 10 — 3Pa以下，熱 處理溫度為600 — 800°C的條件下，將復合錠坯熱處理4 — 5小時，隨爐升溫，隨爐降溫。3)熱擠壓:將熱處理過的復合錠坯，在加熱溫度為600 - 700°C的條件下，保溫2 — 4小時，采用800噸擠壓機進行擠壓加工，獲得Φ 10 — 20mm直徑的三層復合棒材；擠壓模具溫度為300 - 400。。。4)冷拉加工:在室溫條件下，進行復合棒材的冷拉加工，道次變形量5 — 10%，累計變形量為40 — 50%。5)中間退火熱處理:在真空度為1X10 —3Pa以下，退火溫度為400 — 600°C，保溫時間為I — 2小時，隨爐升溫，隨爐降溫。6)精密加工:利用多模拉絲機進行絲材拉制，并使用鉆石模具和特種潤滑劑，絲材加工范圍Φ0.5 — Φ0.1mm，道次變形量5 — 10 %，拉絲速度200m / min,分別得到Φ0.203mm、Φ0.16mm、Φ0.127mm、Φ0.102mm的三層復合新型復合絲材成品。本專利技術的Au / Ag / Cu新型三層復合絲材的具體實施例、絲材的導電率、抗拉強度、伸長率、單根絲材長度等性能指標，具體如表I所示。表1.Au / Ag / Cu合金三層復合絲材的技術指標本文檔來自技高網...

【技術保護點】
金／銀／銅合金三層復合絲材的制備方法，具體包括下列工藝步驟：1）合金錠坯制備：（1）選擇Au、Ag、Yb、Er、Gd、Tb、Cu金屬為原材料，分別采用水平連鑄設備，制備Au管、Ag管和CuYbErGdTb合金棒材；（2）將Ag管外徑加工成與Au管內徑相同的尺寸，將Cu合金棒材加工成外徑與Ag管內徑相同的尺寸；（3）將Cu合金棒材鑲嵌入Ag管內部，然后再一同鑲嵌入Au管內部，獲得金／銀／銅合金三層復合毛坯；（4）將所得的復合毛坯前、后端面采用Au層進行密封焊接，制備成復合錠坯；2）熱處理：在真空度為1×10－3Pa以下，熱處理溫度為600－800℃的條件下，將復合錠坯熱處理4－5小時，隨爐升溫，隨爐降溫；3）熱擠壓：將熱處理過的復合錠坯，在加熱溫度為600－700℃的條件下，保溫2－4小時，采用800噸擠壓機進行擠壓加工，獲得Ф10－20mm直徑的三層復合棒材；擠壓模具溫度為300－400℃；4）冷拉加工：在室溫條件下，進行復合棒材的冷拉加工，道次變形量5－10％，累計變形量為40－50％；5）中間退火熱處理：在真空度為1×10－3Pa以下，退火溫度為400－600℃，保溫時間 為1－2小時，隨爐升溫，隨爐降溫；6）精密加工：利用多模拉絲機進行絲材拉制，并使用鉆石模具和特種潤滑劑，絲材加工范圍Ф0.5→Ф0.1mm，拉絲速度200m／min，分別得到Ф0.203mm、Ф0.16mm、Ф0.127mm、Ф0.102mm的三層復合新型復合絲材成品。...

【技術特征摘要】
1.金/銀/銅合金三層復合絲材的制備方法，具體包括下列工藝步驟: 1)合金錠坯制備: (I)選擇Au、Ag、Yb、Er、Gd、Tb、Cu金屬為原材料，分別采用水平連鑄設備，制備Au管、Ag管和CuYbErGdTb合金棒材；(2)將Ag管外徑加工成與Au管內徑相同的尺寸，將Cu合金棒材加工成外徑與Ag管內徑相同的尺寸；(3)將Cu合金棒材鑲嵌入Ag管內部，然后再一同鑲嵌入Au管內部，獲得金/銀/銅合金三層復合毛坯；(4)將所得的復合毛坯前、后端面采用Au層進行密封焊接，制備成復合錠坯； 2)熱處理: 在真空度為1X10 —3Pa以下，熱處理溫度為600 - 800°C的條件下，將復合錠坯熱處理4 - 5小時，隨爐升溫，隨爐降溫； 3)熱擠壓: 將熱處理過的復合錠坯，在加熱溫度為600 - 700°C的條件下，保溫2 — 4小時，采用800噸擠壓機進行擠壓加工，獲得Φ10 — 20mm直徑的三層復合棒材；擠壓模具溫度為300 — 400 0C ； 4)冷拉加工: 在室溫條件下，進行復合棒材的冷拉加工，道次變形量5 - 10%，累計變形量為40 -50% ； 5)中間退火熱處理: 在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝明，陳永泰，張吉明，楊有才，王塞北，劉滿門，崔浩，楊云峰，胡潔瓊，王松，
申請(專利權)人：昆明貴金屬研究所，
類型：發明
國別省市：