铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法与流程

1.本发明涉及铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法。


背景技术：

2.自驱传感器的自驱供能系统根据振动能量收集器的原理可分为四类：电磁、压电、静电、摩擦等4类。自驱传感器的自驱供能系统一般包括：振动能量收集器、能量收集电路和储能等，振动能量收集器是整个振动能量收集过程的首要环节，能够将感知到的外界振动转换为电能。
3.自驱传感器压电盘是振动能量收集器的一个重要零件，要求导热性能好、线膨胀系数极低、具有自润滑性能，且能降低振动能量收集器的零件之间振动。在相接触的压电盘表面，如果同时具有能降低热效应和减少微动疲劳，可极大提升压电盘的工作可靠性。
4.文献检索和专利检索结果，目前国内还没有关于在自驱传感器压电盘表面设含许多个凸点微晶、每个凸点微晶高度不大于200nm、长度不大于500nm的顶部为球状或近似球状的铁铟硅凸点微晶复合材料和制备方法的相关文献报导。


技术实现要素：

5.本发明的任务是提供一种铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法，通过如下技术方案来实现的: 本发明的铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法，在工业纯铁或钢或含铁超过40%( wt%)合金材料的基体材料表面，设一复合材料层，复合材料层与基体材料成为一体；在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于200nm、长度不大于500nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于200nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过500nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铁超过20%(wt%)且含铟超过10%(wt%)且含硅（si）超过15%(wt%)，每个凸点微晶与复合材料层成为一体，形成铁铟硅凸点微晶复合材料。
6.所述的铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法,其特征在于：所述的凸点微晶的形状和尺寸可以变化。
7.本发明者经过多年来的深入研究发现，自驱传感器系统中，自驱传感器压电盘是振动能量收集器的一个重要零件，与振动能量收集器的其它零件一起将感知到的外界振动转换为电能，自驱传感器压电盘极易产生热效应和微动疲劳。在相接触的压电盘表面，形成铁铟硅凸点微晶，具有极好的导热性能且具有较好的弹塑性等力学性能，同时具有能降低热效应和减少微动疲劳，可极大提升压电盘的工作可靠性，提升压电自驱传感器可靠性，因此，研发铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法，对促进压电自驱传感器技术发展，具有重要的应用价值和实用意义。
8.与现有技术比较，本发明的铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法的相关技术有重大改进：
①
授权专利“一种胎压计零件”(cn202110719059.6)，“一种胎压计零件制造工艺”(cn202110721497.6)，涉及：在“零件表面设一含铟超过60%( wt%)且含铁超过8%( wt%)且
含铟和铁共超过70%( wt%)的复合材料层,在复合材料层表面设有许多个凸点微晶,每个凸点微晶高度大于100nm且小于500μm、直径大于100nm且小于500μm的顶部为球状或近似球状、含铟超过60%( wt%)且含铁超过8%( wt%)且含铟和铁共超过70%(wt%),凸点微晶与复合材料层成为一体
”ꢀ
，不含硅，与本发明的配方成份明显不同；
②“
cn102918182a（公开日为20130206）专利”，“铟铁复合球微晶复合层(zl201410481181.4)”、
“ꢀ
铟铁复合球微晶复合层表面织构(zl201410481180.2)”，“铟铁网状球复合微晶复合层(zl201410481176.3)”、
“ꢀ
铟铁网状球复合微晶复合层表面织构(zl201410481178.2)”，组成成份明显不同，相应的晶体性能排列技术也明显不同。
③
授权专利“一种铟凸点器件结构及其制备方法（cn201610316689.8）”，“一种基于铟凸点的无助焊剂回流工艺方法（cn201010515444.0）”，“红外探测器读出电路铟凸点制备方法（cn201910929868.2）”，上述3项技术的微晶体，不含铁和硅，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。
④ꢀ
论文“刘豫东,张钢,崔建国，等. 织构对铟凸点剪切强度的影响［j］. 红外与毫米波学报，2004,23(3)：225-228”，“liuyu-dong, zhang gang,zhuji-man, et al.microstructure study of magnetron-sputtered indium using ebsp method[j]. rare metal(刘豫东,张钢,朱继满,等.ebsp对磁控溅射甸的组织研究.稀有金属), 2002, 18(4): 226— 229.”，“刘豫东，崔建国，马莒生. 衬底对铟凸点织构的影响研究[j].稀有金属材料与工程，2003,32(8)：596-599.”，报导的铟凸点织构，不含铁，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。
⑤
申请号为202110717599.0名称为“铟复合微晶凸点织构”、与申请号为202110717052.0名称为“铟铁凸点复合微晶压电盘
”ꢀ
、与申请号为202110716710.4名称为“铟铁复合凸点微晶压电盘”等已申请在审的发明专利，其所涉及的凸点微晶高度为“每个凸点微晶高度大于100nm且小于500μm、直径大于100nm且小于500μm”，与本发明的凸点微晶高度及凸点微晶的成份也不同；本发明的每个凸点微晶尺寸明显不同，
⑥
授权专利“芯片封装结构及其装配方法（cn112820703a）”，“芯片封装结构和芯片封装结构的制备方法（cn202110407132.6）”，“焦平面阵列探测器及其制备方法（cn201711240437.2）”，“红外探测器读出电路铟凸点重置方法（cn201911142900.9）”，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。
⑦
武汉理工大学的肖子凡的硕士论文《低成本cas系统微晶玻璃结构与性能的研究》，研究了烧结法cao-al2o3-sio2系统微晶玻璃，通过对cao-al2o3-sio2系微晶玻璃烧结动力学的研究,分析玻璃颗粒烧结过程,探讨不同阶段影响烧结致密程度的主要因素，与本发明明显不同。 因此所需的制备方法明显不同，因此，本发明的相关技术具有明显重大改进。
[0009]
本发明的有益效果是， 采用本方法制造的压电盘，具有散热性能极好、能有效降低压电盘的热应力、且提升压电盘的连接可靠性，能有效降低压电盘的微动疲劳和微动磨损，使用方便，结构简单，适用性强，且应用成本适宜，适合批量生产的特点。
附图说明
[0010]
图1为本发明实施例1的铁铟硅凸点微晶复合材料的结构示意图。
[0011]
图2为本发明实施例1的铁铟硅凸点微晶复合材料样品的10万倍放大的扫描电镜照片。
[0012]
附图中，1-基体材料，2-复合材料层。
实施方式
[0013]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例
[0014]
图1为本发明实施例1的铁铟硅凸点微晶复合材料的结构示意图，图2为本发明实施例1的铁铟硅凸点微晶复合材料的10万倍放大的扫描电镜照片；附图中，1为基体材料，2为复合材料层。
[0015]
在工业纯铁或钢或含铁超过40%( wt%)合金材料的基体材料表面，设一复合材料层，复合材料层与基体材料成为一体；在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于200nm、长度不大于500nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于200nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过500nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铁超过20%( wt%)且含铟超过10%( wt%)且含硅（si）超过15%( wt%)，每个凸点微晶与复合材料层成为一体，形成铁铟硅凸点微晶复合材料。

技术特征：
1.铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法, 其特征在于:在工业纯铁或钢或含铁超过40%(wt%)合金材料的基体材料表面，设一复合材料层，复合材料层与基体材料成为一体；在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于200nm、长度不大于500nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于200nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过500nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铁超过20%(wt%)且含铟超过10%(wt%)且含硅（si）超过15%(wt%)，每个凸点微晶与复合材料层成为一体，形成铁铟硅凸点微晶复合材料。2.根据权利要求1所述的铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法,其特征在于：所述的凸点微晶的形状和尺寸可以变化。

技术总结
本发明公开了铁铟硅凸点微晶复合材料及制备方法:在工业纯铁或钢或含铁超过40%(wt%)合金材料的基体材料表面，设一复合材料层，复合材料层与基体材料成为一体；在复合材料层表面设有本许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于200nm、长度不大于500nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于200nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过500nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铁超过20%(wt%)且含铟超过10%(wt%)且含硅（Si）超过15%(wt%)，每个凸点微晶与复合材料层成为一体，形成铁铟硅凸点微晶复合材料。成铁铟硅凸点微晶复合材料。成铁铟硅凸点微晶复合材料。


技术研发人员：江佳阳 林铭 林圻 薛倾宇 董旺霖 夏吉伟 廖汉江 刘伟星
受保护的技术使用者：江佳阳
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/20