電場與合金元素Fe、Co對鎢銅間潤濕性的研究.pdf

1、CuW復合材料因具有優(yōu)良的導電導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兩相熔點相差很大且不互溶,CuW復合材料通常采用熔滲法來制備。在采用熔滲法制備CuW復合材料過程中,W/Cu之間的潤濕性在很大程度上影響了材料的致密度、W、Cu界面結(jié)合質(zhì)量、硬度、電導率等性能。鑒于此,本試驗采用座滴法,研究了溫度、氣氛、合金元素Fe、Co對W/Cu之間的潤濕性的影響,同時研究了電場作用下W/Cu之間的潤濕性。

2、 首先,研究了真空、Ar氣、H2保護條件下、試驗溫度分別為1150℃、1200℃、1250℃、1300℃,添加不同含量的合金元素Fe、Co對W/Cu之間潤濕性的影響。結(jié)果表明,添加合金元素降低了W/Cu之間的接觸角,改善了潤濕性,并且接觸角隨合金元素添加量的增加而降低,但減小的幅度逐漸減弱。通過SEM、EDS分析了座滴與W基板界面結(jié)合處的微觀形貌和元素分布,并分析了界面區(qū)域的顯微硬度分布,結(jié)果表明,界面處存在著顯微硬度和Cu、W元

3、素的連續(xù)變化區(qū)。分析認為,合金元素Fe、Co作為表面活性元素,降低了Cu的表面張力和Cu、W之間的界面張力,同時促進了界面處各元素之間的擴散,增強了界面處的Cu-Cu、Cu-W結(jié)合偶,進而降低了接觸角、提高了界面的顯微硬度。 其次研究了Ar氣保護、1200℃條件下,施加外電場對Cu(Fe)/W之間潤濕性的影響。結(jié)果表明隨著電場強度的增加,Cu(Fe)/W之間接觸角逐漸減小,但減小的幅度不大,即電場的影響不如合金元素的影響顯著。通

4、過SEM、EDS分析發(fā)現(xiàn)界面處同樣存在著硬度、元素的連續(xù)變化區(qū)域。分析認為,電場通過降低元素之間的擴散激活能、促進界面的空位擴散和元素之間的固溶等機制,促進了界面處各元素之間的擴散、界面結(jié)合層的形成,降低了界面張力,增強了界面Cu-Cu、Cu-W結(jié)合偶和界面附著功,從而改善了潤濕性。 再次研究了不同溫度、保護氣體對Cu(Co)W、Cu(Fe)/W之間潤濕性的影響,結(jié)果表明,由于溫度對元素的擴散、座滴的表面張力、潤濕前沿先驅(qū)膜的形