一種汽車電子封裝用納米金剛石‑矽複合增強鋁鎂合金材料及其製備方法與流程

2024-02-22 03:05:15 1

本發明涉及電子封裝材料技術領域，尤其涉及一種汽車電子封裝用納米金剛石-矽複合增強鋁鎂合金材料及其製備方法。

背景技術：

汽車電子是汽車電子控制裝置和車載汽車電子裝置的總稱，汽車電子在汽車技術中佔據至關重要的位置，是開發新車型、改進汽車性能最重要的技術措施。由於汽車內部存在極端的工作溫度範圍、強烈的機械振動以及汙漬較多等惡劣環境因素，要確保汽車電子產品性能不受幹擾，必須做好產品的封裝工作，選擇好的封裝材料以實現行業更低的成本、更強的功能、更高的可靠性等技術發展趨勢。

理想的電子封裝材料要具備熱膨脹係數低、高導熱、氣密性佳、足夠的強度和剛度、便於加工成型和焊接以及輕質輕量等優點，目前常用的幾類封裝材料主要有塑料封裝材料、陶瓷封裝材料、金屬封裝材料以及金屬基複合材料幾大類，其中金屬基複合電子封裝材料具有強度高、導熱性好等優點成為行業研究的熱點，尤其是鋁基金屬材料，其輕質的優點在汽車領域廣受青睞，提高鋁基封裝材料的綜合性能也是研究熱點。《真空熱壓燒結法製備金剛石/Al-Cu基複合材料》一文利用真空熱壓燒結的方式改善金剛石與鋁的界面不良反應，同時加入Cu粉改善性能，這種方法使用的是微米級的金剛石粉體，雖然獲得了高熱導率的複合材料，但是合金材料的強度、塑性卻在一定程度上降低，使用範圍受限，納米級無機材料在改善合金性能方面有突出的優點，但是納米級材料在合金中的分散性卻不盡如人意。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種汽車電子封裝用納米金剛石-矽複合增強鋁鎂合金材料及其製備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種汽車電子封裝用納米金剛石-矽複合增強鋁鎂合金材料，該合金材料由以下重量份的原料製成：鎂6-8%、銅2-3%、鈦1-2%、納米金剛石-矽溶膠50-60%、造孔劑1-2%、無水乙醇0.5-1%、餘量為鋁。

所述的納米金剛石/矽溶膠由以下方法配製而成：將十二烷基三甲基溴化銨投入無水乙醇中，攪拌至其完全溶解後投入納米金剛石、納米二氧化矽，超聲振蕩分散5-10h，即得；其中納米金剛石、納米二氧化矽、無水乙醇、十二烷基三甲基溴化銨四者的重量比為1：1：5：0.1。

所述的造孔劑為氯化鈉、碳酸鈉、球形尿素中的一種。

所述的一種汽車電子封裝用納米金剛石-矽複合增強鋁鎂合金材料的製備方法包括以下步驟：

（1）先將鋁、鎂、銅、鈦、造孔劑、無水乙醇混合，以200-500轉/min的轉速混粉5-10min，所得混合物料經壓實緻密化處理獲得生坯，隨後將生坯放入模具中在真空條件下熱壓燒結成型，燒結工藝為：體系以15-20℃/min的升溫速度升溫至500-550℃，在溫度達到450℃時加壓，壓力為50-100MPa，保溫燒結30-50min，隨後自然冷卻至室溫後卸壓，所得產品放入水中溶出造孔劑後乾燥，得泡沫鋁鎂合金預製件備用；

（2）將步驟（1）所得的泡沫鋁鎂合金預製件放入模具中，隨後加入納米金剛石/矽溶膠，在-0.01--0.05MPa下滲積40-60min，處理結束後恢復常壓，取出預製件，在80-100℃烘箱中乾燥處理2-3h，隨後將預製件再次放入模具中，在700-800℃、20-30MPa壓力下再次燒結20-30min，最後降溫卸壓，冷卻至室溫後即得所述的封裝合金材料。

本發明的優點是：

（1）本發明的封裝材料以鋁鎂合金作為基材，並在其中摻混銅、鈦元素，提高了複合合金材料的綜合力學性能，具有輕質、高強、耐高溫、可塑性強等優勢。

（2）本發明在工藝上先將合金粉末加工成泡沫鋁鎂合金預製件，並將納米金剛石/矽溶膠真空滲積到合金件中，再經過二次燒結後製得成品，這種工藝流程改善了納米材料在合金材料中容易團聚的現象，有效的改善了合金材料的力學性能，獲得具有高導熱、低膨脹係數、輕質、耐溫的合金材料，貼合汽車電子系統的工作環境，經濟耐用，其獨特的結構還能有效降低環境噪音，為高性能汽車的發展保駕護航。

具體實施方式

一種汽車電子封裝用納米金剛石矽複合增強鋁鎂合金材料，該合金材料由以下重量份的原料製成：鎂6%、銅2%、鈦1%、納米金剛石矽溶膠50%、造孔劑1%、無水乙醇0.5%、餘量為鋁。

其中納米金剛石/矽溶膠由以下方法配製而成：將十二烷基三甲基溴化銨投入無水乙醇中，攪拌至其完全溶解後投入納米金剛石、納米二氧化矽，超聲振蕩分散5h，即得；其中納米金剛石、納米二氧化矽、無水乙醇、十二烷基三甲基溴化銨四者的重量比為1：1：5：0.1。

其中造孔劑為球形尿素。

該合金材料的製備方法包括以下步驟：

（1）先將鋁、鎂、銅、鈦、造孔劑、無水乙醇混合，以200轉/min的轉速混粉5min，所得混合物料經壓實緻密化處理獲得生坯，隨後將生坯放入模具中在真空條件下熱壓燒結成型，燒結工藝為：體系以15℃/min的升溫速度升溫至500℃，在溫度達到450℃時加壓，壓力為50MPa，保溫燒結30min，隨後自然冷卻至室溫後卸壓，所得產品放入水中溶出造孔劑後乾燥，得泡沫鋁鎂合金預製件備用；

（2）將步驟（1）所得的泡沫鋁鎂合金預製件放入模具中，隨後加入納米金剛石/矽溶膠，在-0.01MPa下滲積60min，處理結束後恢復常壓，取出預製件，在80℃烘箱中乾燥處理3h，隨後將預製件再次放入模具中，在700℃、30MPa壓力下再次燒結30min，最後降溫卸壓，冷卻至室溫後即得所述的封裝合金材料。

取所製得的材料製備標準試樣，根據相關標準進行性能測試，測試結果為：

密度：2.68g/cm3；抗彎強度：54MPa；導熱率：182W/m.k；熱膨脹係數：2.2×10-6m/k；是否可焊接：是。