一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于先进陶瓷材料
，具体涉及一种
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]SiC(
碳化硅
)
陶瓷在恶劣环境中依旧保持优异的热稳定性
、
耐腐蚀性
、
导热性和耐磨性，可作为热交换器
、
密封环等，广泛应用于冶金
、
电力
、
机械等工业领域
。
碳化硅大的禁带宽度
、
高的击穿电压
、
优异的导热性能和热膨胀性能可使器件的功率和使用效率大幅度提高，也非常适合用作电子封装散热材料
。
金刚石和碳化硅的密度和热膨胀系数接近，半导体性能优异，都具有立方晶型
。
碳化硅和金刚石结合得到的金刚石
/
碳化硅复合材料具有超高硬度和比刚度，同时具有优异的热导性能
、
耐磨性能等，有望在热管理领域作为电子封装材料，在光学构件领域作为半导体晶圆卡盘
、
高稳定性的光学基板和用于高功率激光器的高速激光扫描镜等，被认为是新一代极具发展潜力的高性能特种陶瓷基复合材料之一
。
[0003]目前研究制备碳化硅
‑
金刚石复相材料大多采用金刚石作为原料，加入粘结剂
、
碳源
(
石墨
)
等，通过气相或者液相渗硅方法，利用碳与硅之间的反应生成碳化硅，与金刚石结合生成金刚石
‑
碳化硅复合材料：如何新波等
(CN 110698202B)
采用金刚石颗粒为原料，石墨
、
硅粉
、
粘结剂混合，得到混合物；然后对得到的混合物进行激光选区烧结处理，得到坯体；然后在真空环境中，将坯体通过熔渗处理得到致密的金刚石
/
碳化硅复合材料
。
该方法虽然制备出的材料具有高热导率的特点，但是原料主要采用金刚石，且粘结剂含量较高
(20
～
60wt
％
)
，造成脱胶时间长
(15h
～
25h)
；黄毅华等
(CN 116143542 A)
采用表面包覆碳化硅层的金刚石微粉
、
碳化硅粉
、
炭黑
、
硅粉
、
粘结剂模压成型后渗硅处理，得到金刚石结合碳化硅复相陶瓷
。
但需要在金刚石表面预包裹碳化硅，制备成本高，且模压成型无法制备复杂形状的部件
。
[0004]基于上述理由，提出本申请
。

技术实现思路

[0005]基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于提供一种
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体及其制备方法和应用，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷：本专利技术制备的碳化硅
‑
金刚石复合粉体可以满足粘结剂喷射打印的要求，在低温下采用液相渗硅方式得到复杂形状
、
致密化的碳化硅
‑
金刚石复合材料部件
。
[0006]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0008](1)
将金刚石与酚醛树脂溶液混合，然后在低速条件下长时间搅拌混匀，加热成糊状，再进一步真空加热，得到酚醛树脂包覆的金刚石；
[0009](2)
按配比将碳化硅与步骤
(1)
所述酚醛树脂包覆的金刚石混匀，然后将所得混合物进一步均质，得到所述的
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体
。
[0010]进一步地，上述技术方案步骤
(1)
中，所述金刚石的粒径范围为
10
‑
100
微米
。
[0011]进一步地，上述技术方案步骤
(1)
中，所述酚醛树脂的加入量为金刚石质量的
10
‑
30
％
。
在本专利技术的优选实施例中，所述酚醛树脂以酚醛树脂溶液的形式添加
。
[0012]优选地，上述技术方案，所述酚醛树脂溶液由酚醛树脂和有机醇溶剂组成，所述有机醇溶剂可以是无水甲醇
、
无水乙醇或无水异丙醇等溶剂中的任意一种，在本专利技术的优选实施例中，所述有机醇溶剂为无水乙醇
。
[0013]具体地，上述技术方案，所述酚醛树脂和有机醇溶剂的用量比可不做具体限定，只要能实现酚醛树脂的完全
、
均匀溶解即可，例如，所述酚醛树脂和有机醇溶剂的体积比可以为1：
(1
‑
5)。
在本专利技术的优选实施例中，所述酚醛树脂和有机醇溶剂的体积比为1：
1。
[0014]进一步地，上述技术方案步骤
(1)
中，所述低速是指搅拌速度为
100
‑
1000
转
/
分钟；在本专利技术的优选实施例中，所述搅拌速度低于
600
转
/
分钟，例如可以为
550
转
/
分钟
、500
转
/
分钟
、400
转
/
分钟
、200
转
/
分钟
、50
转
/
分钟等
。
[0015]进一步地，上述技术方案步骤
(1)
中，所述长时间搅拌是指搅拌时间为6‑
12
小时，在本专利技术的优选实施例中，所述搅拌时间为6小时
。
[0016]进一步地，上述技术方案步骤
(1)
中，第一步加热的温度为
40
‑
70℃。
所述加热的目的在于将混合体系浓缩成糊状
。
第二步在真空条件下加热的温度为
40
‑
70℃
，该步加热的目的在于将混合体系中的有机醇溶剂完全挥发
。
[0017]进一步地，上述技术方案步骤
(2)
中，所述碳化硅的粒径在5‑
100
微米，可采用单一粒径，也可采用几种粒径进行混合
。
[0018]进一步地，上述技术方案步骤
(2)
中，所述碳化硅与酚醛树脂包覆的金刚石的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：
(1)
将金刚石与酚醛树脂溶液混合，然后在低速条件下长时间搅拌混匀，加热成糊状，再进一步真空加热，得到酚醛树脂包覆的金刚石；
(2)
按配比将碳化硅与步骤
(1)
所述酚醛树脂包覆的金刚石混匀，然后将所得混合物进一步均质，得到所述的
3D
打印用碳化硅
‑
金刚石复合粉体
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述金刚石的粒径范围为
10
‑
100
微米；步骤
(2)
中，所述碳化硅的粒径在5‑
100
微米
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述酚醛树脂的加入量为金刚石质量的
10
‑
30
％
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述低速是指搅拌速度为
100
‑
1000
转
/
分钟；所述长时间搅拌是指搅拌时间为6‑
12
小时
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述技术方案步骤
(2)
中，所述碳化硅与酚醛树脂包覆的金刚石的用量具体如下：碳化硅<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇红，洪天祥，王晨皎，王斌，海万秀，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：