銅合金與鎢鉬間潤濕性的研究.pdf

1、CuW復(fù)合材料因具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和低的熱膨脹系數(shù)而被廣泛地用作電觸頭材料、電子封裝和熱沉材料。由于W、Cu熔點(diǎn)相差很大且不互溶,通常采用熔滲法來制備。熔滲時如何有效地降低骨架相在熔滲液相中的溶解度和熔滲液相對骨架的侵蝕是熔滲技術(shù)中急需解決的問題之一,而熔滲的好壞直接與液固間的潤濕性有關(guān)。目前國內(nèi)外尚無有關(guān)影響Cu/W間潤濕性因素的詳細(xì)報(bào)道,鑒于此本課題采用座滴法分別研究了溫度、Ni和Cr含量、不同的氣氛和靜電場強(qiáng)度對銅合金與W間潤濕

2、性的影響,同時也初步研究了溫度、Cr含量對CuCr/Mo間潤濕性的影響,旨在優(yōu)化熔滲工藝,為熔滲技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。首先,分別測量了1100℃、1200℃真空中不同Cr含量的CuCr合金在W、Mo板上的潤濕角和1150℃、1250℃、1350℃氬氣下不同Ni含量的CuNi合金在W板上的潤濕角,分析了Cr、Ni含量和溫度對潤濕性的影響并闡述其機(jī)理。結(jié)果表明:Cr、Ni為表面活性元素,Cu中添加Cr、Ni后可降低Cu在W、Mo上的

3、潤濕角,且角度隨Cr、Ni含量的增加而降低;同一成分的銅合金與W、Mo間的潤濕角隨溫度的升高而降低。用EDS和EPMA對界面進(jìn)行微觀分析,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潤濕性的改善與座滴/基板間的元素?cái)U(kuò)散程度有關(guān),升高溫度有助于提高元素間的擴(kuò)散能力。作者認(rèn)為此時的潤濕機(jī)制是擴(kuò)散固溶潤濕,它可看成反應(yīng)潤濕與非反應(yīng)潤濕的復(fù)合體,降低了固液界面張力。其次,分別系統(tǒng)地研究了不同氣氛對Cu/W、CuCr/W間潤濕性的影響。對于Cu/W系統(tǒng),Ar、N2和真空中的試樣表面

4、有氧化,潤濕性不好;從防氧化的角度看,實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)采用H2環(huán)境下制備。對于CuCr/W系統(tǒng),真空環(huán)境下的潤濕情況最好,Ar條件下次之;因Cr易吸氫且與氮反應(yīng)生成了阻礙潤濕的陶瓷相,所以H2、N2下潤濕效果不好。此環(huán)節(jié)說明,對于制備CuWCr復(fù)合材料應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選取適宜的氣氛。氣氛中基板表面形成的先驅(qū)膜可改變液相前沿的微觀結(jié)構(gòu),在一定程度上促進(jìn)潤濕。最后,研究了靜電場強(qiáng)度對CuCr/W潤濕性的影響,發(fā)現(xiàn)靜電場可改善CuCr/W間的潤濕性。