一种金刚石复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石复合材料及其制备方法，方法包括步骤：提供金刚石粉和导热金属粉；将金刚石粉和导热金属粉混合后平铺于金属杯中，放入导热金属片，得到装配好的组件；或，将导热金属片装入金属杯中，将金刚石粉和导热金属粉混合后铺设在导热金属片上，再放入导热金属片，得到装配好的组件；对装配好的组件在第一预设温度下进行真空处理；将真空处理后的组件装入叶腊石合成组件中，在预设压力和第二预设温度下进行烧结，制得金刚石复合材料。本发明专利技术通过将金刚石粉和导热金属粉在高温高压下烧结制备出兼具金刚石和高导热金属的高硬度、高导热性能的金刚石复合材料，同时调控金刚石粉含量可实现对金刚石复合材料的热膨胀系数可调。膨胀系数可调。膨胀系数可调。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超硬材料制造
，尤其涉及一种金刚石复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的飞速发展，电子及半导体器件集成度越来越高，其产生的热流密度越来越大，造成元器件较高的温升。研究结果显示，半导体元器件每升高10℃，其可靠性降低50％；现代微电子电路故障中大约55％是由于热损伤造成的。因此，如何实现高效散热是保证电子设备运行的稳定性和可靠性的关键。
[0003]选择导热性能优异的热管理材料作为热沉或散热器件可以协调逐渐增大的功率密度与周围环境的温差，实现高效散热并降低与芯片材料热膨胀系数不匹配的目的，提高系统的稳定性和可靠性。理想的热管理材料应具有超高的热导率(thermal conductivity,TC)和可匹配的热膨胀系数。金属基复合材料由于其结构和性能的可设计性使得其在热管理领域的应用得到充分发展，其中，金刚石/金属复合材料由于其低密度、高导热和热膨胀系数可调等优势而成为热管理领域的研究热点和发展方向，金刚石/金属复合材料导热性能的优劣很大程度上依赖于制备工艺，因此，复合工艺方法在材料研究中显得尤为重要。金属基复合材料的制备方法多种多样，主要包括放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)、真空热压烧结、无压浸渗、真空气压浸渗和挤压铸造，然而这些方法都无法实现金刚石复合材料的高导热和热膨胀系数可调。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种金刚石复合材料及其制备方法，旨在解决现有金刚石复合材料的制备方法无法实现金刚石复合材料高导热和热膨胀系数可调的问题。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种金刚石复合材料的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]提供金刚石粉和导热金属粉；
[0009]将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后平铺于金属杯中，放入导热金属片，得到装配好的组件；或，将导热金属片装入金属杯中，将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后铺设在所述导热金属片上，再放入导热金属片，得到装配好的组件；
[0010]对所述装配好的组件在第一预设温度下进行真空处理；
[0011]将真空处理后的组件装入叶腊石合成组件中，在预设压力和第二预设温度下进行烧结，制得所述金刚石复合材料。
[0012]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述金刚石复合材料为双层结构或夹层结构。
[0013]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述金刚石粉为表面镀覆导热金属膜的金刚石粉。
[0014]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述导热金属膜为铜膜、铝膜、银膜、金膜、铜合金膜、铝合金膜、银合金膜中的一种,所述导热金属膜的热导率为200～500W/m.K。
[0015]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述导热金属粉选自铜粉、铝粉、银粉、金粉、铜合金粉、铝合金粉、银合金粉中的一种，所述导热金属粉的热导率为200～550W/m.K；
[0016]所述导热金属片选自铜片、铝片、银片、金片、铜合金片、铝合金片、银合金片中的一种，所述导热金属片的热导率为200～550W/m.K。
[0017]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述第一预设温度为500～700℃，所述真空处理的时间为2～10h。
[0018]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述第二预设温度为800～2000℃，所述预设压力为2～10GPa。
[0019]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述金刚石粉和所述导热金属粉以85～99.9：0.01～15的重量比混合，所述金刚石粉的粒径为10～500μm，所述导热金属粉的粒径为1～20μm，所述导热金属片的厚度为0.5～5mm。
[0020]所述的金刚石复合材料的制备方法，其中，所述金属杯的材质为钼、铌、锆、钽中的一种或多种。
[0021]一种金刚石复合材料，其中，采用如本专利技术上述方案所述的方法制备得到。
[0022]有益效果：本专利技术公开了一种金刚石复合材料及其制备方法，通过将金刚石粉和导热金属粉共同在高温高压下进行烧结制备金刚石复合材料，使得最终制备的金刚石复合材料能够兼具金刚石和导热金属的高硬度、高导热性能，同时通过调控金刚石粉末的含量可以实现对于制备的金刚石复合材料的热膨胀系数可调，本专利技术的制备方法具有制备技术简单操作可重复性强的优点，制得的金刚石复合材料导热性能优异，致密度高，重复性好。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的一种金刚石复合材料的制备方法的实施流程图。
[0024]图2为本专利技术实施例制备的金刚石复合材料样品示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例一种双层金刚石复合材料结构示意图。
[0026]图4为本专利技术实施例一种夹层金刚石复合材料结构示意图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种金刚石复合材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。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。
[0028]参见图1，本专利技术提供了一种金刚石复合材料的制备方法，其包括步骤：
[0029]S10、提供金刚石粉和导热金属粉；
[0030]S20、将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后平铺于金属杯中，放入导热金属片，得到装配好的组件；或，将导热金属片装入金属杯中，将所述金刚石粉和所述导热金属
粉混合后铺设在所述导热金属片上，再放入导热金属片，得到装配好的组件；
[0031]S30、对所述装配好的组件在第一预设温度下进行真空处理；
[0032]S40、将真空处理后的组件装入叶腊石合成组件中，在预设压力和第二预设温度下进行烧结，制得所述金刚石复合材料。
[0033]具体地，本专利技术通过将金刚石粉和导热金属粉共同在高温高压下进行烧结制备金刚石复合材料，使得最终制备的金刚石复合材料能够兼具金刚石和导热金属的高硬度，高导热性能，同时通过调控金刚石粉末的含量可以实现对于制备的金刚石复合材料的热膨胀系数可调，本专利技术的制备方法具有制备技术简单操作可重复性强的优点，制得的金刚石复合材料导热性能优异，致密度高，重复性好，制备得到的金刚石复合材料的样品如图2所示。
[0034]在一些实施方式中，所述金刚石复合材料为双层结构或夹层结构，当所述步骤S20为将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后平铺于金属杯中，放入导热金属片，得到装配好的组件时，最终制得的金刚石复合材料为双层金刚石复合材料；当所述步骤S20为将导热金属片装入金属杯中，将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后铺设在所述导热金属片上，再放入导热金属片，得到装配好的组件时，最终制得的金刚石复合材料为夹层金刚石复合材料；所述双层金刚石复合材料和所述夹层金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供金刚石粉和导热金属粉；将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后平铺于金属杯中，放入导热金属片，得到装配好的组件；或，将导热金属片装入金属杯中，将所述金刚石粉和所述导热金属粉混合后铺设在所述导热金属片上，再放入导热金属片，得到装配好的组件；对所述装配好的组件在第一预设温度下进行真空处理；将真空处理后的组件装入叶腊石合成组件中，在预设压力和第二预设温度下进行烧结，制得所述金刚石复合材料。2.根据权利要求1所述的金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述金刚石复合材料为双层结构或夹层结构。3.根据权利要求1所述的金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述金刚石粉为表面镀覆导热金属膜的金刚石粉。4.根据权利要求3所述的金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述导热金属膜为铜膜、铝膜、银膜、金膜、铜合金膜、铝合金膜、银合金膜中的一种,所述导热金属膜的热导率为200～500W/m.K。5.根据权利要求1所述的金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，所述导热金属粉选自铜粉、铝粉、银粉、金粉、铜合金粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成，郭建轩，徐浩然，胡亚军，
申请(专利权)人：中山市海明润超硬材料有限公司，
类型：发明
国别省市：