一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108707770A(43)申请公布日2018.10.26(21)申请号201810421971.1C23C14/18(2006.01)(22)申请日2018.05.04(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号申请人青岛滨海学院(72)发明人张海龙李宁王西涛戴景杰宋为(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C26/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法(57)摘要本发明属于复合材料技术领域，提供了一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，具体包括：通过磁控溅射或真空微蒸发在金刚石颗粒表面镀锆；对磁控溅射获得的镀锆金刚石颗粒进行热处理，加热温度为950~1050℃，保温时间为0.5~2h；将装填好镀锆金刚石颗粒和纯铝块的模具放置在炉内感应加热区；炉体抽真空后将模具加热；向炉内注入高纯氩气保温保压；冷却至室温即得复合材料。本发明所制的金刚石/铝复合材料具有优异的导热性能并且比重较小，热导率可达622W/mK，密度≦3.3g/cm3，可满足航空航天领域大功率器件散热对高导热及轻量化热管理材料的迫切需求；减少了易水解碳化铝界面相的生成，有利于复合材料在潮湿环境中的使用和储存。CN108707770ACN108707770A权利要求书1/1页1.一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）通过磁控溅射或真空微蒸发在金刚石颗粒表面镀覆100~500nm厚的锆涂层；2）对通过磁控溅射获得的镀锆金刚石颗粒进行热处理；3)将热处理后的镀锆金刚石颗粒或真空微蒸发得到的镀锆金刚石颗粒装填在型模中，将装填好的型模放在石墨套筒中并将纯铝块放在型模上部，制成完整模具；4)将模具放置在连接有真空系统和增压充气系统的炉中，在真空条件下，对步骤3）制得的模具进行加热并保温；5)进行熔渗处理，炉内进行增压充气，注入高纯氩气，并保温保压，铝液在高压气体作用下渗入模具中的金刚石颗粒之间孔隙；6)冷至室温后取出模具脱模，即得金刚石/铝复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述热处理条件为：加热温度为950~1050℃，保温时间为0.5~2h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)所述真空度低于0.1Pa。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)所述模具加热温度为750~800℃，保温时间为5~30min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5)所述炉内气体压力为0.5~2.0MPa；在750~800℃下保压5~30min。6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所制得的镀Zr金刚石颗粒增强3铝基复合材料热导率为340~622W/mK，密度≦3.3g/cm。2CN108707770A说明书1/3页一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种镀锆金刚石颗粒增强铝基复合材料的制备方法。背景技术[0002]电子信息产业是当今世界经济发展的先导和支柱产业之一。随着电子器件向高性能、高可靠性、轻量化的方向发展，功率器件对电子封装材料的性能提出了更高的要求。随着电子器件集成度不断提高、功率密度不断增大，散热问题成为制约电子器件进一步发展的瓶颈。传统电子封装材料如Kovar、Invar、W-Cu合金以及SiCP/Al复合材料的热导率低于300W/mK，不能满足电子器件的散热需求，急待开发新一代的高导热电子封装材料。金刚石的热导率高达2000W/mK，热膨胀系数仅为0.8×10-6/K，金刚石颗粒增强金属基复合材料不仅可以获得较高的热导率，而且可以调配热膨胀系数，因此成为新一代电子封装材料的研究热点。[0003]在金刚石颗粒增强铝基（金刚石/铝）复合材料中，金刚石与铝反应生成碳化铝（Al4C3）可以改善界面结合从而获得高的热导率。然而，Al4C3是一种易水解的碳化物，极大限制了金刚石/铝复合材料在潮湿环境中的使用和储存。因此，在改善金刚石/铝界面结合的同时避免生成易水解的Al4C3，制备出综合性能优异的复合材料，是金刚石/铝复合材料领域迫切需要解决的问题。为了改善界面结合并减少Al4C3的产生，文献提出在金刚石表面镀覆金属元素如W、Ti、Ni、Mo或碳化物如WC、TiC、SiC阻止金刚石与铝发生反应。文献采用放电等离子烧结、真空热压烧结、挤压浸渗等不同方法制备金刚石/铝复合材料。放电等