一种高导热金刚石-铝基复合材料的制备方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种高导热金刚石

【技术实现步骤摘要】
一种高导热金刚石
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铝基复合材料的制备方法及产品


[0001]本专利技术属于复合材料领域，更具体地，涉及一种高导热金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法及产品。

技术介绍

[0002]随着芯片等电子元器件性能的提升和尺寸的微型化，呈现出越来越大的热流密度，电子元器件的散热问题已经引起了更高的关注，在许多场景下散热问题已然成为技术发展的瓶颈。发展更先进的热管理材料是解决散热问题的重要手段，研究表明高性能的热管理材料需具备低密度、高导热、与半导体及芯片材料膨胀系数匹配、良好的强度和气密性等性能特点。金刚石/铝基复合材料正好有具备以上性能的潜质，近年来受到了国内外广泛的关注。
[0003]目前，国内关于金刚石
‑
铝基复合材料相关成果较多，但大部分仍处于实验室研究阶段，材料的批量制备和工程应用存在较大的难度。浸渗法是制备铝基金刚石复合材料的重要手段，但使用此种方法时仍存在许多难点。浸渗法的核心点之一是制备增强体骨架，而金刚石难以制作高孔隙率骨架，浸渗法制备的金刚石
‑
铝基复合材料致密度低、热导率不高。此外，压力熔渗工艺对设备模具要求高，工艺成本昂贵，阻碍了熔渗法在铝基金刚石复合材料制备上的应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高导热金刚石
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铝基复合材料的制备方法及产品，其目的在于通过制备孔隙稳定且合适的金刚石
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铝骨架复合体，保证铝合金溶体顺利渗透，形成高致密度的金刚石
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铝基复合材料，提高复合材料的导热性能，由此解决现有技术由于金刚石难以制作高孔隙率骨架，导致熔渗法制备的金刚石
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铝基复合材料致密度低、导热率不高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)将金刚石粉体嵌入铝框架中，获得金刚石粉体填充层；
[0007](2)将步骤(1)获得的金刚石粉体填充层和铝丝网沿Z方向交替叠加于模具内，获得金刚石
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铝骨架复合体；所述铝丝网用于固定相邻金刚石粉体填充层中的金刚石粉体；
[0008](3)使不超过铝熔融温度的铝合金熔体真空条件Z方向熔渗入步骤(2)获得的金刚石
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铝骨架复合体中，获得金刚石铝基复合材料。
[0009]优选地，所述金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法，其包括步骤：
[0010](4)将步骤(3)获得的金刚石
‑
铝基复合材料进行真空热压。
[0011]优选地，所述金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其步骤(1)所述金刚石粉体粒径在30
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80目之间，优选为30
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45目。
[0012]优选地，所述金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其步骤(1)所述铝框架应与金刚
石粉体匹配，其网孔目数需大于金刚石粉体粒径5
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10目，优选铝框架高度为30
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50μm；优选铝框架孔隙率为80％
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95％。
[0013]优选地，所述金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法，其步骤(2)所述铝丝网，网孔目数需大于铝框架网孔目数5
‑
10目，优选高度为30
‑
50μm。
[0014]优选地，所述金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其步骤(2)在将金刚石粉体填充层和铝丝网交替叠加于模具内进行预压获得金刚石
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铝骨架复合体，预压压力在10MPa
‑
25MPa之间；。
[0015]优选地，所述金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法，其步骤(3)所述真空条件维持压力差100kPa以上。
[0016]优选地，所述金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其步骤(3)采用真空无压条件，具体操作为：
[0017]将真空炉抽真空至10Pa以下，加热至600
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650℃，优选630
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650℃，保温30
‑
90min。
[0018]优选地，所述金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其步骤(4)真空热压烧结条件为：
[0019]将真空热压炉抽真空至10Pa以下加热至600
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700℃，保温20
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120min热压烧结，压力为20MPa
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50MPa保压冷却。
[0020]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种金刚石
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铝基复合材料，其按照本专利技术提供的金刚石
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铝基复合材料的制备方法制备，致密度大于99.5％，热导率为300
‑
550W/m
·
K，抗拉强度为200MPa
‑
300MPa。
[0021]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相能够取得下列有益效果：
[0022]本专利技术在金刚石粉体填充层之间，巧妙的通过铝丝网固定相邻金刚石粉体填充层中的金刚石粉体，利用铝网搭设出金刚石骨架，形成三维联通的孔洞，作为液相铝渗入的通道，稳定不易塌陷；熔渗工艺中，上部铝合金先于铝网熔化，通过毛细作用填充入骨架的孔隙中，从而提高金刚石
‑
铝基复合材料的致密度，从而提升复合材料的导热性能以及机械性能。本专利技术所述材料制备方法工序简单、可控性好，适宜大规模推广。
[0023]优选方案，将无压浸渗得到的复合材料再进行真空热压处理，可进一步提高复合材料的致密度，从而提升复合材料的导热性能量和力学性能。优选方案，通过金刚石、铝框架以及铝丝网的空隙级配，形成空隙率良好的金刚石
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铝骨架复合体；配合预压工艺以及熔渗压力条件，进一步提高金刚石
‑
铝基复合材料的致密度及导热性能。
附图说明
[0024]图1是本专利技术提供的金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法示意图；
[0025]图2是本专利技术提供的金刚石
‑
铝骨架复合体结构示意图；
[0026]图3是本专利技术提供的金刚石
‑
铝骨架复合体电镜照片。
[0027]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于
限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金刚石粉体嵌入铝框架中，获得金刚石粉体填充层；(2)将步骤(1)获得的金刚石粉体填充层和铝丝网沿Z方向交替叠加于模具内，获得金刚石
‑
铝骨架复合体；所述铝丝网用于固定相邻金刚石粉体填充层中的金刚石粉体；(3)使不超过铝熔融温度的铝合金熔体真空条件Z方向熔渗入步骤(2)获得的金刚石
‑
铝骨架复合体中，获得金刚石铝基复合材料。2.如权利要求1所述的金刚石
‑
铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(4)将步骤(3)获得的金刚石
‑
铝基复合材料进行真空热压。3.如权利要求1所述的金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金刚石粉体粒径在30
‑
80目之间，优选为30
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45目。4.如权利要求1所述的金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铝框架应与金刚石粉体匹配，其网孔目数需大于金刚石粉体粒径5
‑
10目，优选铝框架高度为30
‑
50μm；优选铝框孔隙率为80％
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95％。5.如权利要求1所述的金刚石
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铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述铝丝网，网孔目数需大于铝框架网孔目数5
‑
10目，优选高度为30

【专利技术属性】
技术研发人员：夏兆辉，白华，顾立新，王瑞春，蒋芳，潘旸，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：