【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料制备，尤其涉及一种高导热金刚石复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着电子工业的快速发展，电子元件的集成度和小型化程度逐渐提高，如何在有限的空间内进行高效散热成为了电子元器件进一步发展的瓶颈。以金刚石作为增强相的金属基复合材料由于优异的热导率特性以及可调控的热膨胀系数，被认为是最具有应用前景的下一代电子封装材料。然而，不论何种工艺所制备的金刚石复合材料，金刚石颗粒都是随机分布在金属基体内部，分散的金刚石颗粒很难在复合材料中形成有效的热传输路径，复合材料的热导率远未达到预期。
2、目前，用于能量转换，电化学传感，高效热管理等领域的三维互联互通架构因其独特的结构特点受到越来越多的关注，特别是在用于高效热管理的聚合物基复合材料领域，相比于相关分散填料，通过自组装、化学气相沉积等方法形成三维连续增强结构已成为更有效的策略。因此，如何提供一种高导热金刚石复合材料及其制备方法，在金属基体中构建三维互通互连的金刚石网络，大部分热量可以通过金刚石网络传递，有利于提高金刚石复合材料的热导率性能是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的目的在于提出一种高导热金刚石复合材料及其制备方法，利用增材制造技术将直写3d打印技术创建复杂设计的能力应用于金刚石复合材料的制备中，构建具有三维互通互连的金刚石网络结构的金刚石复合材料，以期实现提高金刚石复合材料的热导率性能的目标。
2、为达到
3、铬粉与预处理后的金刚石混合，并在750-1050℃条件下真空高温共混反应0.5-4h得到表面镀铬的改性金刚石颗粒；
4、将所述改性金刚石颗粒与增稠剂按照2-4:1的质量比混合形成假塑性墨水；利用直写式3d打印按照预设的几何结构3d打印成型，并烘干固化、脱脂处理得到金刚石预制坯体；直写式3d打印中设备采用的喷嘴直径为0.5mm-3mm，打印速度为100mm/min-500mm/min，挤出压力为1psi-10psi；
5、将所述金刚石预制坯体置于模具中，并将金属基体材料放置在所述金刚石预制坯体上进行真空熔渗后冷却得到金刚石复合材料。
6、在一些实施例中，烘干固化参数为50℃-70℃，固化时间为2-6h。
7、在一些实施例中，脱脂处理过程中脱脂温度为300℃-550℃，保温时间为1-6h，升温速率为0.5-2℃/min；其中气氛环境是空气气氛、ar气氛或n2气氛。
8、在一些实施例中，预处理后的所述金刚石与所述铬粉的质量比为1:2.5-5。
9、在一些实施例中，所述金刚石的预处理方法为将粒度为50-300μm的金刚石表面进行除油和粗化处理；所述铬粉的平均粒度为10-45μm。
10、在一些实施例中，所述金属基体材料为铜或铝；所述金属基体材料为铜时，熔渗温度为1080℃-1350℃，时间为30-120min，升温速率为5-10℃/min；所述金属基体材料为铝时，熔渗温度为660℃-900℃，保温时间为30-120min，升温速率为5-10℃/min。
11、在一些实施例中，所述金刚石预制坯体与铜的质量比为0.35-0.6：1,所述金刚石预制坯体与铝的质量比为1：1.3-1.94。
12、在一些实施例中，所述增稠剂为12wt.%的pvb酒精溶液。
13、在一些实施例中，预设的几何结构为三维互联互通网格状结构。
14、根据本申请的第二个方面提出了一种高导热金刚石复合材料，其利用上述任一实施例中的制备方法制备而成。
15、与现有技术相比，本申请具有以下有益的技术效果：本申请相比于常规的热压烧结炉、放电等离子体烧结与无压熔渗技术，本申请提供的金刚石复合材料，其内部金刚石颗粒具有三维互通互连的网络结构，能够有效提高金刚石复合材料的热导率特性。其中直写3d打印技术还具有低成本、简单设备构造、材料兼容性强大的优点，其作为一种基于挤出假塑性墨水的层层浇筑、堆叠成型的制造方式，不仅能够在宏观尺度上制备出复杂几何外形的材料，还能在微观尺度上设计其结构特征。
16、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种高导热金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烘干固化参数为50℃-70℃，固化时间为2-6h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，脱脂处理过程中脱脂温度为300℃-550℃，保温时间为1-6h，升温速率为0.5-2℃/min；其中气氛环境是空气气氛、Ar气氛或N2气氛。
4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，预处理后的所述金刚石与所述铬粉的质量比为1:2.5-5。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金刚石的预处理方法为将粒度为50-300μm的金刚石表面进行除油和粗化处理；所述铬粉的平均粒度为10-45μm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属基体材料为铜或铝；所述金属基体材料为铜时，熔渗温度为1080℃-1350℃，时间为30-120min，升温速率为5-10℃/min；所述金属基体材料为铝时，熔渗温度为660℃-900℃，保温时间为30-120min，升温速率为5-10℃/min。
<...【技术特征摘要】
1.一种高导热金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烘干固化参数为50℃-70℃，固化时间为2-6h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，脱脂处理过程中脱脂温度为300℃-550℃，保温时间为1-6h，升温速率为0.5-2℃/min；其中气氛环境是空气气氛、ar气氛或n2气氛。
4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，预处理后的所述金刚石与所述铬粉的质量比为1:2.5-5。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金刚石的预处理方法为将粒度为50-300μm的金刚石表面进行除油和粗化处理；所述铬粉的平均粒度为10-45μm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，韩炳熙，李明亮，张凯，南璇，
申请(专利权)人：中原关键金属实验室，
类型：发明
国别省市：
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