楊文昭 陳 帥（等同第一作者）

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津300304）

1 專利檢索情況

通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料專利技術(shù)綜述的了解，以及結(jié)合各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)量和文獻(xiàn)分布特點(diǎn)，選擇中文專利數(shù)據(jù)庫(kù)CNABS 和外文專利數(shù)據(jù)庫(kù)VEN，采用關(guān)鍵詞和IPC 分類號(hào)相結(jié)合的方式進(jìn)行檢索統(tǒng)計(jì)，對(duì)國(guó)內(nèi)外顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的專利進(jìn)行全面分析。

2 顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料概況

銅基復(fù)合材料，不僅強(qiáng)度高，導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性與純銅相近，還有良好的抗電弧侵蝕和抗磨損能力，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的新型材料。其中顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料是研究最多的種類，并且已經(jīng)取得很多成果。顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料是指在銅基體中人為地通過(guò)一定工藝生成彌散分布的第二相粒子。第二相粒子利用混合強(qiáng)化和阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)提高銅基體的強(qiáng)度[1-2]。

3 專利申請(qǐng)分析

3.1 增強(qiáng)體申請(qǐng)量分布

圖1 顯示了不同增強(qiáng)體顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的專利申請(qǐng)量分布，從圖中可以看出，氧化物、碳化物為增強(qiáng)體的顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料專利申請(qǐng)較多，其中氧化物最多，其他種類的增強(qiáng)體如硼化物、氮化物、碳及其異形體也有較多的申請(qǐng)。氧化物增強(qiáng)體中以金屬氧化物如Al2O3、非金屬氧化物如SiO2、稀土氧化物如Y2O3為主。氧化物、碳化物、硼化物、氮化物為增強(qiáng)體的顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料主要是針對(duì)材料的力學(xué)性能而設(shè)計(jì)。碳及其異形體包括石墨、金剛石，主要是針對(duì)材料的導(dǎo)電熱熱性能和潤(rùn)滑性能而設(shè)計(jì)。其他種類的增強(qiáng)體中高溫金屬顆粒如W、Mo，均是為了提高材料的耐熱性能而添加。硅藻土浮石氧化鐵復(fù)合物、硅藻土海泡石氧化鐵鈷復(fù)合物則是針對(duì)材料的吸波性能而添加。鋰鑭鋯氧基陶瓷是針對(duì)材料的阻尼性能添加。硫化物的添加如MoS2、WS2等往往是為了獲得更好的潤(rùn)滑性能。

但是整體而言，增強(qiáng)體的選擇仍是針對(duì)材料的力學(xué)性能為主，目的在于不降低銅合金導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的前提下，來(lái)提高材料的力學(xué)性能，以使其滿足更多應(yīng)用場(chǎng)景。

圖1 不同增強(qiáng)體的專利申請(qǐng)量分布

3.2 制備方法的技術(shù)功效

圖2 顯示出不同制備方法制備顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的技術(shù)功效?？梢钥闯觯煌苽浞椒ㄖ苽涑龅念w粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，主要都是針對(duì)材料的力學(xué)性能，其次是電性能和熱性能，其他性能較少。這與顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)目的有關(guān)，因?yàn)殂~合金本身就具有較好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，而銅合金制成的部件則要求材料不僅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，而且還應(yīng)具有較好的耐磨性，較高的強(qiáng)度，并具有良好的成型性，因而顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的目的就是在不明顯降低銅基體的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)上，來(lái)提高材料的各種力學(xué)性能。對(duì)于其他性能，則與銅合金在一些特定場(chǎng)合的特性需求有關(guān)，比如阻尼和吸波性能、抗熔焊粘結(jié)性能、阻垢率等。

圖2 不同制備方法的技術(shù)功效圖

3.3 該技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域

顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料不僅具有銅合金的高電導(dǎo)率和高熱導(dǎo)率，還具備良好的力學(xué)性能。因此，使得顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料比常規(guī)的銅合金具有更廣泛的用途。隨著電子電氣行業(yè)的發(fā)展，顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料以優(yōu)異的電性能被用作電導(dǎo)體和電連接件，以優(yōu)異的熱性能被用作電子封裝材料、熱沉、半導(dǎo)體引線框等散熱部件，以優(yōu)異的耐磨性能和導(dǎo)電性被用作電刷、點(diǎn)焊電極。而在汽車行業(yè)，顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料以優(yōu)異的耐磨性能備用作剎車片、軸承等零部件。在其他領(lǐng)域，顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料還以其優(yōu)異的阻尼性能，可作為吸波材料。

4 技術(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)

從以上分析來(lái)看，顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料目前雖然已經(jīng)做了大量研究，也取得了很多成果，但是仍然存在諸多問(wèn)題：尋找新的增強(qiáng)體種類、多種不同種類或不同尺寸增強(qiáng)體的復(fù)合強(qiáng)化，仍然有待進(jìn)一步探索；如何以更簡(jiǎn)單的工藝和參數(shù)，拓展顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景是相關(guān)研究者的一個(gè)研究方向[3-4]。