一种流延法制备WCU体系梯度复合材料的方法.pdf

《一种流延法制备WCU体系梯度复合材料的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种流延法制备WCU体系梯度复合材料的方法.pdf（12页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103317140 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103317140 A *CN103317140A* (21)申请号 201310255027.0 (22)申请日 2013.06.25 B22F 7/02(2006.01) (71)申请人 武汉理工大学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122 号 (72)发明人 张联盟 周小状 余侃 沈强 罗国强 李美娟 王传彬 刘树龙 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 王守仁 (54) 发明名称 一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的 方法 (57)。

2、 摘要 本发明涉及流延法制备 W-Cu 体系梯度复合 材料的方法， 其步骤包括 ： (1) 金属粉非水基流延 料浆制备及流延成型 ： 将球磨混合后的金属粉非 水基料浆经除泡、 过滤后在流延机上流延成型， 在 空气中干燥后制得单组分金属流延膜带 ； (2) 梯 度结构设计、 裁剪、 叠层 ： 根据铜含量沿厚度方向 分布函数 C=C0+Axp的设计， 将不同 W-Cu 组分的流 延膜片裁剪后叠层成梯度结构的生坯 ； (3) 生坯 排胶和热压烧结 ： 将生坯在氮氢混合气氛中排胶 后， 在真空热压炉中烧结成型。本发明工艺简单、 成本低， 所制备的复合材料的单组分层厚度可以 达到微米量级、 组分变化平缓。

3、、 过渡层光滑连续， 并且具有较良好的电热学性能， 可以用于电触头、 电子封装等热电领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103317140 A CN 103317140 A *CN103317140A* 1/1 页 2 1. 一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法， 其特征是该方法包括以下步骤 ： （1） 金属粉非水基流延膜带制备 ： 将金属粉 60wt.%、 分散剂 1.0wt.%、 粘结剂 3.0wt.%、 增塑。

4、剂 3.2wt.% 及丁酮溶剂 32.8wt.% 球磨混合， 并将球磨完的浆料经除泡、 过滤后得到金属粉非水基流延料浆， 将料浆 在流延机上流延成型， 在空气中干燥后制得单组分 W-Cu 体系金属流延膜带， 金属粉为铜粉 含量 40wt.% 100wt.% 的钨铜混合粉， 金属粉粒径为 1 10m ； （2） 梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向上的分布函数 C=C0+Axp设计梯度材料结构， 其中 C 为梯度复合 材料中任意厚度坐标 x 处的铜含量， p 为函数分布指数， C0为前界面的铜含量， A 为比例系 数 ； （3） 裁剪、 叠层 ： 重复步骤 （1） ， 改变流延料浆中的 W-C。

5、u 粉末配比， 在空气干燥后制备出不同 W-Cu 组分 的金属流延膜片， 然后将不同 W-Cu 组分的流延膜片按照设计叠压成梯度结构的生坯 ； （4） 排胶、 烧结 ： 将生坯在氮氢气氛下进行排胶， 然后用热压烧结工艺制备出 W-Cu 体系梯度复合材料。 2.如权利要求1所述的流延法制备W-Cu体系梯度复合材料的方法， 其特征是金属粉非 水基流延膜带制备步骤为 ： 将得到的流延料浆注入流延机中流延成膜， 流延基带为聚酯膜 带， 在空气中干燥后， 得到厚度为 50 200m 的单组分 W-Cu 体系金属流延膜带。 3.如权利要求1所述的流延法制备W-Cu体系梯度复合材料的方法， 其特征是所述分布。

6、 函数 C=C0+Axp， 其中 C 为梯度复合材料中任意厚度坐标 x 处的铜含量， p=2， C0=100。 4. 如权利要求 1 所述的流延法制备 W-Cu 体系密度梯度材料的方法， 其特征是裁剪、 叠 片步骤为 ： 重复流延浆体制备和流延成型步骤， 改变流延料浆中 W-Cu 粉末配比， Cu 的含量 范围为 40 100wt.%， 在空气中干燥后制备出不同 W-Cu 组分的金属流延膜片， 然后将不同 W-Cu 组分的流延膜片裁剪成直径为 16 32mm 的生坯片， 按照梯度结构设计叠压成生坯。 5. 如权利要求 1 所述的流延法制备 W-Cu 体系密度梯度材料的方法， 其特征是将生坯 在。

7、氮氢混合气氛中进行排胶得到梯度结构叠片， 控制排胶的升温速率为0.52/min， 在 300 600保温 1 3h ； 所述混合气氛中， 氮氢混合气的体积比为 90:10。 6. 如权利要求 5 所述的流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法， 其特征是将梯度 结构叠片在真空热压炉中烧结， 其热压烧结工艺为 ： 压力为 80MPa 150MPa， 烧结温度为 900 950， 保温 2 5h。 7. 如权利要求 1 所述的流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法， 其特征是该 W-Cu 体系梯度复合材料的最大铜含量跨度从 60wt.%W-40wt.%Cu 至 100wt.% 纯 Cu。。

8、 权 利 要 求 书 CN 103317140 A 2 1/7 页 3 一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法 技术领域 0001 本发明涉及材料领域， 特别是涉及一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方 法。 背景技术 0002 流延成型又称带式浇注法， 刮刀法， 是一种古老的成型方法， 由Glenn N.Howatt最 早提出并应用于陶瓷成型领域， 并于 1952 年获得专利。近十几年来， 流延法成型技术的应 用研究取得了很大进展。流延成型已成为生产多层电容器和多层陶瓷基片的支柱技术， 同 时也是生产电子元件的必要技术 ： 如用 Al2O3制得各种厚度的集成电路基板和衬垫材。

9、料 ； 用 BaTiO3制成电容器介质材料 ； 用ZrO2制成固体氧化物燃料电池、 氧泵和氧传感器等。 它是一 种目前比较成熟的能够获得高质量、 超薄型片材的成型方法， 已被广泛应用于独石电容器 瓷片， 厚膜和薄膜电路基片等先进陶瓷的生产。流延法适合大量生产 0.4 1.0mm 厚的基 板， 且具有生产效率高、 产品一致性好、 性能稳定的优点， 已在日、 美、 德等国得到普遍应用。 另外流延成型也被广泛功能梯度材料的制备中， 特别是先前研究表明流延成型是一种制备 准等熵轻气炮实验中的功能梯度材料的有效方法， 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的利弗 莫尔就利用流延成型技术制备了从 100 Mg 到 。

10、100 Cu 的 19 组分梯度阻抗飞片。 0003 流延成型的工艺过程 ： 将细分散的陶瓷粉料悬浮在由溶剂、 增塑剂、 粘结剂和分散 剂组成的非水基溶液或水基溶液中， 成为可塑且能流动的料浆。 料浆在刮刀下流过， 便在流 延机的运输带上形成薄层的流延膜， 待溶剂逐渐挥发后， 形成具有一定韧性和强度并且可 以进行裁剪的较为致密的流延膜， 再冲压出一定形状的坯体。 然后叠压成素坯， 通过排胶和 烧结制得符合所需特性要求的烧结块体。 0004 流延法成型工艺的主要优点 ： (1) 相对于 EVD、 CVD 等化学成型法而言， 原材料价格 低廉和制作成本低 ； (2) 与干压法相比所制得的材料结构致。

11、密和机械强度高 ； (3) 材料的缺 陷少 ； (4) 降低热压烧结的时间 ； (5) 可制得不同组成膜材料构成的叠层复合材料， 以满足 对材料的特殊性能要求。 0005 功能梯度材料的主要特征是组分结构和物性参数连续变化， 主要制备方法有粉末 冶金法、 平面焊接法、 气相沉积法、 自蔓延反应合成、 等离子喷涂、 电铸法、 电镀法、 激光烧结 和离心铸造等。这些制备方法要求复杂的工艺或设备， 大多需要在制备过程中连续地改变 原料成分或工艺参数。 缺少简便的制备方法， 是限制功能梯度材料进一步发展的重要原因。 0006 流延成型已被广泛功能梯度材料的制备中， 如 ： Al-Mg/ZrO2孔梯度复。

12、合材料、 金属 镍和氧化铝叠层复合材料、 Al2O3-TiC功能梯度材料、 陶瓷ZrO2/金属(不锈钢)功能梯度材 料 (FGM)、 PZT 功能梯度陶瓷材料。 0007 武汉理工大学李君利用流延成型技术制备出了从 100 Mg 到 100 Cu 的 5 组分 Mg-Cu 体系密度梯度材料 ； 武汉理工大学池晨利用流延成型技术制备出粘度适中， 固相含 量高的 W-Cu 体系非水基流延膜片， 但国内外针对采用流延法制备金属体系梯度复合材料 的过程参数的研究资料和数据还是比较少。 说 明 书 CN 103317140 A 3 2/7 页 4 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题是 ： 提供。

13、一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的 方法， 该方法工艺简单、 成本低， 最重要的是所制备的密度梯度材料具有单层厚度可以达到 微米量级、 过渡层变化平缓等特点， 并且具有良好的电热学性能， 可以用于电触头、 电子封 装等热电领域。 0009 本发明解决其技术问题采用以下的技术方案 ： 0010 本发明提供的流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法， 其步骤包括 ： 0011 (1) 将金属粉 60wt.%、 分散剂 1.0wt.%、 粘结剂 3.0wt.%、 增塑剂 3.2wt.% 及丁酮溶 剂 32.8wt.% 球磨混合， 并将球磨完的浆料经除泡、 过滤后得到金属粉非水基流延料浆。

14、， 将 料浆在流延机上流延成型， 在空气中干燥后制得单组分 W-Cu 体系金属流延膜带， 金属粉为 铜粉含量 40wt.% 100wt.% 的钨铜混合粉， 金属粉粒径为 1 10m ； 0012 (2)梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向分布函数C=C0+Axp设计梯度材料结构， 其中 C 为梯度复合材料中任意厚度坐标 x 处的铜含量， p 为函数分布指数， C0为前界面的铜 含量， A 为比例系数 ； 0013 (3)裁剪、 叠层 ： 重复步骤1， 改变流延料浆中的W-Cu粉末配比， 在空气干燥后制备 出不同 W-Cu 组分的金属流延膜片， 然后将不同 W-Cu 组分的流延膜片按照设计叠压。

15、成梯度 结构的生坯 ； 0014 (4) 排胶、 烧结 ： 将生坯在氮氢气氛下进行排胶， 然后用热压烧结工艺制备出 W-Cu 体系梯度复合材料。 0015 上述步骤 (1) 中， 分散剂可以采用 Hypermer KD-1。粘结剂可以采用聚乙烯醇缩 丁醛。增塑剂可以采用甘油。其流延成型步骤为 ： 将得到的流延料浆注入流延机中流延成 膜， 刮刀高度为 0.2 1.0mm， 流延速度为 0.1 1.0m/min， 流延基带为聚酯膜带， 在空气中 干燥后， 得到厚度为 40 200m 的单组分 W-Cu 体系金属流延膜带。 0016 上述步骤 (2) 中， 其梯度结构设计步骤为 ： 根据铜含量沿厚度。

16、方向分布函数 C=C0+Axp进行梯度结构设计， 其中 C 为梯度复合材料中任意厚度坐标 x 处的铜含量， A 为比 例系数， 函数分布指数 p=2， 前界面的铜含量 C0=100。 0017 上述步骤 (3) 中， 所述裁剪、 叠片步骤为 ： 重复上述流延料浆制备和流延成型步 骤， 改变流延料浆中 W-Cu 粉末配比， Cu 的含量范围为 40wt.% 100wt.%， 在空气干燥后制 备出不同 W-Cu 组分的金属流延膜片， 然后将不同 W-Cu 组分的流延膜片裁剪成直径为 16 32mm 的生坯片， 按照 W-Cu 配比从高至低叠层成梯度结构的生坯。 0018 上次步骤 (4) 中， 可。

17、以将生坯在氮氢混合气氛中进行排胶， 控制排胶的升温速率 为 0.5 2 /min， 在 300 600保温 1 3h。将排胶好的梯度结构叠片在真空热压炉 中烧结， 其热压烧结工艺为 ： 压力为 80 150MPa， 烧结温度为 900 950， 保温 3 5h， 制备出 W-Cu 体系梯度复合材料。 0019 本发明制备的 W-Cu 体系梯度复合材料， 其铜含量跨度可以从 60wt.%W-40wt.%Cu 至纯 Cu(100wt.%)。 0020 本发明与现有技术相比具有以下主要的优点 ： 0021 其一， 工艺简单 ： 利用现有流延成型设备即可生产， 且工艺稳定， 连续操作， 生产效 率高，。

18、 自动化水平高， 低成本， 易于控制。 说 明 书 CN 103317140 A 4 3/7 页 5 0022 其二， 所制备的金属粉非水基流延料浆固相含量高 ( 可达 60wt.%)， 并且分散性和 稳定性好、 粘度适中 ( 小于 2000mPas)， 适合流延成型工艺。 0023 其三， 在制备W-Cu体系梯度复合材料过程中， 通过控制W-Cu的配比可以达到精确 控制其梯度组成， 每层的厚度可以达到微米量级。 0024 其四， 所制备的 W-Cu 体系梯度复合材料具有致密度高， 组分连续可控， 分布更加 平缓， 并且具有良好的电热学性能。 其等效电导率可达到0.3976108S/m， 等效。

19、热导率可达 到 323.5W/(mk) 0025 其五， 适应性强 ： 可满足过渡层更加平缓、 分布更加连续、 致密度高的梯度复合材 料的制备要求。 附图说明 0026 图 1 是本发明的制备工艺流程图。 0027 图 2 是纯 Cu 流延料浆的流变曲线图。 0028 图 3 是流延成型、 干燥后的纯 Cu 流延膜的 SEM 图。 0029 图 4 是流延成型、 干燥后的 60wt.%W-40wt.%Cu 的 SEM 图。 0030 图 5 是最终的 W-Cu 体系梯度复合材料的 SEM 图。 具体实施方式 0031 本发明提供的是一种流延法制备 W-Cu 体系梯度复合材料的方法， 具体是 ：。

20、 利用分 散剂 Hypermer KD-1 实现金属粉体在有机溶剂中的良好分散 ； 通过加入聚乙烯醇缩丁醛作 为粘结剂， 赋予流延膜一定的强度和韧性 ； 通过加入甘油作为增塑剂， 使流延膜的柔韧性增 大 ； 通过合适的球磨方式均匀分散和混合料浆。 把制备的流延料浆在流延机上流延成型。 根 据铜含量分布函数对梯度结构进行设计， 将干燥后的流延膜进行裁剪， 叠层， 然后对叠层的 坯体在氮氢混合气氛下进行排胶， 利用真空热压烧结工艺制备出所需要的梯度复合材料。 0032 下面结合实施例进一步阐明本发明的内容， 但本发明的内容不仅仅局限于下面的 实施例。 0033 实施例 1 ： 0034 如图 1 。

21、所示， W-Cu 体系梯度复合材料的制备方法， 它包括如下步骤 ： 0035 1)流延料浆的制备 ： 各原料所占质量百分数为 ： 粒径为10m的Cu粉的固相含量 为60%， 分散剂Hypermer KD-11%， 粘结剂聚乙烯醇缩丁醛3%， 增塑剂甘油3.2%， 溶剂32.8% ； 将溶剂、 分散剂Hypermer KD-1、 Cu粉、 粘结剂和增塑剂放入尼龙球磨罐中， 以玛瑙球为球磨 介质， 球料比为 1:1， 在球磨机上进行球磨混合 24 小时， 得到混合料浆 ； 将球磨后的混合料 浆除气 ( 使用小型脱泡机进行真空抽滤 )、 过滤后， 即得到纯 Cu 粉非水基流延料浆， 其流变 性能如图。

22、 2 所示， 粘度随着转速基本不变， 说明料浆稳定性和分散性好。 0036 2) 流延成型 ： 将步骤 1) 中得到的纯 Cu 粉料浆注入流延机中， 调整刮刀高度为 0.4mm， 流延速度为 0.3m/min， 流延成膜的料浆在空气中自然挥发干燥， 在聚酯膜带上获得 了 100m 的纯 Cu 流延膜， 其微观结构如图 3 的 SEM 照片所示， 金属颗粒分布均匀， 堆积紧 密。 0037 3) 梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向上的分布函数 C=C0+Axp设计 4mm 厚， 铜 说 明 书 CN 103317140 A 5 4/7 页 6 含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(4。

23、0wt.%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复合材料。 其中函数分布指数 p=2， 前界面铜含量 C0=100， 比例系数 A 计算得 -666.67， 则分布函数为 C=100-666.67x2， 各组分厚度分布如表 1 所示。 0038 4) 裁剪、 叠片 ： 改变 W-Cu 混合粉的 W 粉和 Cu 粉的质量比， 重复步骤 1) 和步骤 2)， 获得 60wt.%W-40wt.%Cu 到纯 Cu 的不同组分的 W-Cu 流延膜， 其中 60wt.%W-40wt.%Cu 的流 延膜的微观结构如图 4 所示 ； 将流延膜裁剪成直径 23mm 的圆片， 将相同直径的圆片根。

24、据铜 含量分布函数叠压起来， 获得 60wt.%W-40wt.%Cu 至纯 Cu 的梯度结构薄膜坯片。 0039 5) 排胶、 烧结 ： 将叠好的梯度结构薄膜坯体放在模具中， 通入氮氢混合气氛 (90vol.%N2+10vol.%H2)， 以 1 /min 的升温速度升至 400， 保温 2h， 再以 1 /min 的 升温速度升至 600， 保温 1h ； 将排胶完的梯度结构薄片放入真空热压炉中， 将压力升至 100MPa， 以 10 /min 的升温速度升至 950， 保温 4h 后， 自然降温， 获得了致密度高、 过渡 层均匀、 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.。

25、%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复 合材料， 梯度复合材料的显微结构如图 5 所示。 0040 实施例 2 ： 0041 如图 1 所示， W-Cu 体系梯度复合材料的制备方法， 它包括如下步骤 ： 0042 1) 流延料浆的制备 ： 各原料所占质量百分数为 ： 粒径为 10m 的铜粉的固相含量 为60%， 分散剂Hypermer KD-11%， 粘结剂聚乙烯醇缩丁醛3%， 增塑剂甘油3.2%， 溶剂32.8% ； 将溶剂、 分散剂Hypermer KD-1、 Cu粉、 粘结剂和增塑剂放入尼龙球磨罐中， 以玛瑙球为球磨 介质， 球料比为 1:1， 在球磨机上进行球磨混。

26、合 24 小时， 得到混合料浆 ； 将球磨后的混合料 浆除气 ( 使用小型脱泡机进行真空抽滤 )、 过滤后， 即得到纯 Cu 粉非水基流延料浆。 0043 2) 流延成型 ： 将步骤 1) 中得到的纯 Cu 粉料浆注入流延机中， 调整刮刀高度为 0.2mm， 流延速度为 1m/min， 流延成膜的料浆在空气中自然挥发干燥， 在聚酯膜带上获得了 70m 的纯 Cu 流延膜。 0044 3) 梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向上的分布函数 C=C0+Axp设计 1.5mm 厚， 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度。

27、复合材料。 其中函数分布指数 p=2， 前界面铜含量 C0=100， 比例系数 A 计算得 -6000， 则分布函数为 C=100-6000x2， 各组分厚度分布如表 2 所示。 0045 4) 裁剪、 叠片 ： 改变 W-Cu 混合粉的 W 粉和 Cu 粉的质量比， 重复步骤 1) 和步骤 2)， 获得 60wt.%W-40wt.%Cu 到纯 Cu 的不同组分的 W-Cu 流延膜 ； 将流延膜裁剪成直径 23mm 的 圆片， 将相同直径的圆片根据铜含量分布函数叠压起来， 获得60wt.%W-40wt.%Cu至纯Cu的 梯度结构薄膜坯片。 0046 5) 排胶、 烧结 ： 将叠好的梯度结构薄膜。

28、坯体放在模具中， 通入氮氢混合气氛 (90vol.%N2+10vol.%H2)， 以 0.5 /min 的升温速度升至 400， 保温 2h， 再以 0.5 /min 的升温速度升至 600， 保温 1h ； 将排胶完的梯度结构薄片放入真空热压炉中， 将压力升至 150MPa， 以 10 /min 的升温速度升至 900， 保温 5h 后， 自然降温， 获得了致密度高、 过渡 层均匀、 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复 合材料。 0047 实施例 3 ： 0048 如图 1 所示， W-Cu 体系梯度复合材料。

29、的制备方法， 它包括如下步骤 ： 说 明 书 CN 103317140 A 6 5/7 页 7 0049 1)流延料浆的制备 ： 各原料所占质量百分数为 ： 粒径为10m的Cu粉的固相含量 为60%， 分散剂Hypermer KD-11%， 粘结剂聚乙烯醇缩丁醛3%， 增塑剂甘油3.2%， 溶剂32.8% ； 将溶剂、 分散剂Hypermer KD-1、 Cu粉、 粘结剂和增塑剂放入尼龙球磨罐中， 以玛瑙球为球磨 介质， 球料比为 1:1， 在球磨机上进行球磨混合 24 小时， 得到混合料浆 ； 将球磨后的混合料 浆除气 ( 使用小型脱泡机进行真空抽滤 )、 过滤后， 即得到纯 Cu 粉非水基。

30、流延料浆。 0050 2) 流延成型 ： 将步骤 1) 中得到的纯 Cu 粉料浆注入流延机中， 调整刮刀高度为 1.0mm， 流延速度为 1.0m/min， 流延成膜的料浆在空气中自然挥发干燥， 在聚酯膜带上获得 了 200m 纯 Cu 流延膜。 0051 3) 梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向上的分布函数 C=C0+Axp设计 4mm 厚， 铜 含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复合材料。 其中函数分布指数 p=2， 前界面铜含量 C0=100， 比例系数 A 计算得 -666.67， 则分布函数为 C=1。

31、00-666.67x2。 0052 3) 裁剪、 叠片 ： 改变 W-Cu 混合粉的 W 粉和 Cu 粉的质量比， 重复步骤 1) 和步骤 2)， 获得 60wt.%W-40wt.%Cu 到纯 Cu 的不同组分的 W-Cu 流延膜 ； 将流延膜裁剪成直径 32mm 的 圆片， 将相同直径的圆片根据铜含量分布函数叠压起来， 获得60wt.%W-40wt.%Cu至纯Cu的 梯度结构薄膜坯片。 0053 4) 排胶、 烧结 ： 将叠好的梯度结构薄膜坯体放在模具中， 通入氮氢混合气氛 (90vol.%N2+10vol.%H2)， 以 2 /min 的升温速度升至 400， 保温 2h， 再以 2 /m。

32、in 的升温 速度升至 600， 保温 1h ； 将排胶完的梯度结构薄片放入真空热压炉中， 将压力升至 80MPa， 以 10 /min 的升温速度升至 950， 保温 3h 后， 自然降温， 获得了致密度高、 过渡层均匀、 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至纯 Cu(100wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复合材料。 0054 实施例 4 ： 0055 如图 1 所示， W-Cu 体系梯度复合材料的制备方法， 它包括如下步骤 ： 0056 1)流延料浆的制备 ： 各原料所占质量百分数为 ： 粒径为10m的Cu粉的固相含量 为 24%， 粒径为 10m 的 W 。

33、粉的固相含量为 36%， 分散剂 Hypermer KD-11%， 粘结剂聚乙烯醇 缩丁醛 3%， 增塑剂甘油 3.2%， 溶剂 32.8% ； 将溶剂、 分散剂 Hypermer KD-1、 Cu 粉、 粘结剂和 增塑剂放入尼龙球磨罐中， 以玛瑙球为球磨介质， 球料比为 1:1， 在球磨机上进行球磨混合 24 小时， 得到混合料浆 ； 将球磨后的混合料浆除气 ( 使用小型脱泡机进行真空抽滤 )、 过滤 后， 即得到 60wt.%W-40wt.%Cu 非水基流延料浆。 0057 2) 流延成型 ： 将步骤 1) 中得到的 60wt.%W-40wt.%Cu 料浆注入流延机中， 调整刮 刀高度为 。

34、0.4mm， 流延速度为 0.3m/min， 流延成膜的料浆在空气中自然挥发干燥， 在聚酯膜 带上获得了 60wt.%W-40wt.%Cu 流延膜。 0058 3) 梯度结构设计 ： 根据铜含量沿厚度方向上的分布函数 C=C0+Axp设计 1.5mm 厚， 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至 10wt.%W-90wt.%Cu(90wt.%) 的 W-Cu 体系梯 度复合材料。其中函数分布指数 p=2， 前界面铜含量 C0=90， 比例系数 A 计算得 -3000， 则分 布函数为 C=100-3000x2。 0059 4) 裁剪、 叠片 ： 改变 W-Cu 混合。

35、粉的 W 粉和 Cu 粉的质量比， 重复步骤 1) 和步 骤 2)， 获得 60wt.%W-40wt.%Cu 到 10wt.%W-90wt.%Cu 的不同组分的 W-Cu 流延膜 ； 将流 延膜裁剪成直径 23mm 的圆片， 将相同直径的圆片根据铜含量分布函数叠加起来， 获得 说 明 书 CN 103317140 A 7 6/7 页 8 60wt.%W-40wt.%Cu 至 10wt.%W-90wt.%Cu 的梯度结构薄膜坯片。 0060 5) 排胶、 烧结 ： 将叠好的梯度结构薄膜坯体放在模具中， 通入氮氢混合气氛 (90vol.%N2+10vol.%H2)， 以 1 /min 的升温速度升。

36、至 400， 保温 2h， 再以 1 /min 的 升温速度升至 600， 保温 1h ； 将排胶完的梯度结构薄片放入真空热压炉中， 将压力升至 100MPa， 以 10 /min 的升温速度升至 950， 保温 4h 后， 自然降温， 获得了致密度高、 过渡 层均匀、 铜含量跨度为 60wt.%W-40wt.%Cu(40wt.%) 至 10wt.%W-90wt.%Cu(90wt.%) 的 W-Cu 体系梯度复合材料。 0061 上述实施例24中， 其制备的纯Cu粉非水基流延料浆的流变性能可以参见图2， 其制备的纯Cu流延膜的微观结构可以参见图3， 其制备的W-Cu流延膜的微观结构可以参见 图。

37、 4， 其制备的 W-Cu 体系密度梯度材料的显微结构可以参见图 5。图 5 中， 上面为 Cu 结构， 下面为 W-Cu 结构。 0062 上述实施例中， 可以采用 QM-3SP04 型球磨机对金属粉、 分散剂、 粘结剂、 增塑剂及 丁酮溶剂进行球磨。 0063 本发明所列举的各原料都能实现本发明， 以及各原料的上下限取值、 区间值都能 实现本发明， 本发明的工艺参数的上下限取值以及区间值都能实现本发明， 在此不一一列 举实施例。 0064 附表 0065 表 1 4mm 梯度复合材料各组分厚度分布表 0066 Table1C0CAX(m)Thickness(m)Number Cu10090。

38、-666.671224.71224.730 90Cu10W10080-666.671732.1507.412 80Cu20W10070-666.672121.3389.212 70Cu30W10060-666.672449.5328.211 60Cu40W10050-666.672738.6289.113 50Cu50W10040-666.673000.0261.414 40Cu60W100 -666.674000.01000.032 0067 表 2 1.5mm 梯度复合材料各组分厚度分布表 说 明 书 CN 103317140 A 8 7/7 页 9 0068 Table1C0CAX(m)。

39、Thickness(m)Number Cu10090-6000408.2408.212 90Cu10W10080-6000577.4169.28 80Cu20W10070-6000707.1129.76 70Cu30W10060-6000816.5109.45 60Cu40W10050-6000912.996.45 50Cu50W10040-60001000.087.14 40Cu60W100 -60001500.0500.015 说 明 书 CN 103317140 A 9 1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103317140 A 10 2/3 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103317140 A 11 3/3 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103317140 A 12 。