一种陶瓷金属复合制品及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷金属复合制品，包括：多孔陶瓷基体以及填充于所述多孔陶瓷基体的孔隙内的金属材料，所述多孔陶瓷基体的外表面设有裸露区和阻渗区，所述阻渗区覆盖有陶瓷层。本发明专利技术还提供了一种陶瓷金属复合制品的制备方法，包括下述步骤：步骤1、提供多孔陶瓷预制体，所述多孔陶瓷预制体的外表面包括裸露区和阻渗区；步骤2、在所述多孔陶瓷预制体的阻渗区形成陶瓷层；步骤3、通过所述多孔陶瓷预制体的裸露区熔渗金属材料的熔液，使所述多孔陶瓷预制体的孔隙内填入所述金属材料的熔液，冷却后得到如上所述的陶瓷金属复合制品。本发明专利技术的制备方法能够实现陶瓷金属复合制品的近净成型，无需后处理工序，节约成本和时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导热材料领域，具体涉及ー种陶瓷金属复合制品及其制备方法。
技术介绍
陶瓷金属复合材料是复合材料领域中研究最多、应用最广的ー类复合材料，例如，SiC/Al复合材料因其具有优异的物理和力学性能2 3倍于钛合金的比強度、优于铍材的高尺寸稳定性、可以与钢材或钛合金甚至是陶瓷基片匹配的低线膨胀系统、与铍材强度及碳化硅陶瓷相当的热导率、远高于铝合金的屈服强度以及与铸造铝合金相当的断裂韧性等，目前已成为最为理想的电子封装材料之一。近年来，陶瓷金属复合材料的研究成为材料研究领域的热点。以SiC/Al复合材料的制备为例，目前业界常用的制备SiC/Al复合材料或制品的 方法是SiC预制体一Al液熔渗法，国外ー些大公司采用SiC预制体一Al液熔渗法成功开发出各种高性能的热封装材料和功能制品，国内ー些高校和研究所采用SiC预制体一Al液熔渗法也成功制备出电子封装用SiC/Al复合材料。SiC预制体一Al液熔渗法首先是将ー定比例的SiC微粉和成型剂(如石蜡等)通过粉末冶金模压技术制备出SiC预制体，然后将成形剂脱除并进行预烧结制备出具有一定孔隙度的SiC骨架，最后通过压カ将Al熔液渗入到SiC骨架的孔隙中，从而制备出SiC/Al复合制品。然而，SiC预制体一Al液熔渗法在Al熔液渗入的过程中，Al熔液会反渗出SiC预制体的表面，熔渗エ艺后，在SiC预制体的表面会出现Al熔液凝固后形成的凸点或凸块，需要后处理工序来除去这些凸点或凸块，并且，因为SiC/Al复合制品的硬度非常高，机加工较困难，所以后处理过程耗时耗力，不利于节约成本和时间。
技术实现思路
本专利技术为了解决采用现有技术制备陶瓷金属复合材料时，在金属熔液渗入预制体的过程中，金属熔液会反渗出预制体的表面，需要后加工エ序进行处理的技术问题。本专利技术提供了一种陶瓷金属复合制品，包括多孔陶瓷基体以及填充于所述多孔陶瓷基体的孔隙内的金属材料，所述多孔陶瓷基体的外表面设有裸露区和阻渗区，所述阻渗区覆盖有陶瓷层。在所述的陶瓷金属复合制品中，优选地，所述阻渗区的面积大于所述裸露区的面积。在所述的陶瓷金属复合制品中，优选地，所述多孔陶瓷基体的孔隙度为23-35% ；所述陶瓷层的厚度为10-12 μ m。在所述的陶瓷金属复合制品中，优选地，所述陶瓷层和所述多孔陶瓷基体由相同的陶瓷材料制成。在所述的陶瓷金属复合制品中，优选地，所述多孔陶瓷基体为SiC多孔陶瓷基体，所述陶瓷层为SiC层。在所述的陶瓷金属复合制品中，优选地,所述金属材料选自Al、Cu、Fe、Ni、Mg中的一种或者Al、Cu、Fe、Ni、Mg的合金中的ー种。本专利技术还提供了一种陶瓷金属复合制品的制备方法，包括下述步骤 步骤I、提供多孔陶瓷预制体，所述多孔陶瓷预制体的外表面包括裸露区和阻渗区； 步骤2、在所述多孔陶瓷预制体的阻渗区形成陶瓷层； 步骤3、通过所述多孔陶瓷预制体的裸露区熔渗金属材料的熔液，使所述多孔陶瓷预制体的孔隙内填入所述金属材料的熔液，冷却后得到如上所述的陶瓷金属复合制品。在所述的陶瓷金属复合制品的制备方法中，优选地，在步骤2中，通过化学气相沉积的方法在所述多孔陶瓷预制体的阻渗区形成陶瓷层。在所述的陶瓷金属复合制品的制备方法中，优选地，在化学气相沉积前，通过遮盖 物覆盖所述裸露区避免在裸露区生成陶瓷层，在化学气相沉积后，撤去覆盖于裸露区上的遮盖物。在所述的陶瓷金属复合制品的制备方法中，优选地，在步骤3中，所述熔渗采用无压熔渗的方法，所述无压熔渗的条件为在惰性气体的保护气氛中，在金属材料的熔点之上的温度下进行，并且在该温度下，金属材料的熔液与多孔陶瓷预制体的润湿角小于90°。在所述的陶瓷金属复合制品的制备方法中，优选地，所述裸露区位于所述阻渗区的上方。在所述的陶瓷金属复合制品的制备方法中，优选地，所述多孔陶瓷预制体由SiC陶瓷粉体制成；所述陶瓷层为SiC层；所述金属材料选自Al、Cu、Fe、Ni、Mg中的一种或者Al、Cu、Fe、Ni、Mg的合金中的一种。实施本专利技术的有益效果本专利技术将多孔陶瓷预制体的表面区分为裸露区和阻渗区，在所述阻渗区生成一层致密的陶瓷层；在熔渗阶段，通过所述裸露区进行压カ熔渗或无压熔渗，同时，所述阻渗区形成的陶瓷层在熔渗阶段能够起到阻渗作用，避免金属熔体的溢出，从而达到近净成形的目的，无需进行后处理工艺(例如磨削、抛光处理)即可得到金属陶瓷复合制品，节约成本和时间，并且所得到金属陶瓷复合制品的致密度高、表观性能好。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一歩详细说明。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。本专利技术提供了一种陶瓷金属复合制品的制备方法，包括下述步骤 步骤I、提供多孔陶瓷预制体所述多孔陶瓷预制体可以采用现有的制备方法制成，具体步骤包括称取配方量的原料，所述原料包含陶瓷粉体、粘结剂、表面活性剤，采用干压、挤出、热压铸、注射等成型方法制备生坯，经排胶、预烧后制得多孔陶瓷预制体。其中，所述陶瓷粉体可选择本领域常见的用于制作陶瓷金属复合制品的陶瓷粉体，优选地，所述陶瓷粉体选自SiC、AlN、BN等陶瓷粉体中的ー种，粒径为I -150 μ m;所述粘结剂和表面活性剂可采用本领域常用的粘结剂和表面活性剤，其作用和种类已为本领域技术人员所公知。所述粘结剂优选为多聚合物组元石蜡基粘结剂(PW)、聚醋酸こ烯酯(PVA)、环氧树脂(EP)、聚こ烯(PE)、こ烯-醋酸こ烯共聚物(EVA)等中的ー种，具有较低的熔点(例如PW的熔点仅为50-60°C)，并且在排胶阶段易于除去；所述表面活性剂优选为硬脂酸(SA)、油酸中的ー种，表面活性剂的作用在于改善陶瓷粉体与粘结剂的相容性。在本专利技术中，以100重量份的陶瓷粉体为基准，所述粘结剂的含量为8. 5-14重量份，所述表面活性剂的含量为O. 7-1重量份。所述干压、挤出、热压铸、注射等成型方法所采用的设备和制作步骤已为本领域技术人员所公知，实际成型时，可根据所选用的陶瓷粉体、粘结剂、表面活性剂的种类和含量的不同，适当的调节其制备条件和參数。所述排胶エ艺也为本领域技术人员所公知，其作用在于除去生坯中的粘结剂，可根据实际情况进行调节，在本专利技术中，优选以缓慢升温和分段升温的方式进行排胶，例如以5°C /min-10°C /min的速度升温至50°C _60°C，然后以O. 2-0. 5°C /min的速度升温至150°C ±20°C，在150°C ±20°C下保温l_3h，再以O. 2-0. 5°C/min的速度升温至3000C ±30°C，在 300°C下保温 l_3h。所述预烧エ艺也为本领域技术人员所公知，可根据实际情况进行调节，例如SiC多孔陶瓷预制体的预烧温度在1000-1200°C，在预烧阶段控制预烧温度，能够使坯体获得一定的強度，并能够使SiC多孔陶瓷预制体的孔隙为开孔；优选地，在排胶完成后以10°C/min±5°C /min的速度升温至1000- 1200°C进行预烧处理，预烧时间为l_3h，预烧完成后得到具有一定孔隙度和強度的多孔陶瓷预制体。在排胶和预烧结的过程中，通过控制温度，可以使得粘结剂被脱除后所留下的孔隙全部为开孔，这样可以保证金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷金属复合制品，其特征在于，包括多孔陶瓷基体以及填充于所述多孔陶瓷基体的孔隙内的金属材料，所述多孔陶瓷基体的外表面设有裸露区和阻渗区，所述阻渗区覆盖有陶瓷层。2.根据权利要求I所述的陶瓷金属复合制品，其特征在于，所述阻渗区的面积大于所述裸露区的面积。3.根据权利要求I所述的陶瓷金属复合制品，其特征在于，所述多孔陶瓷基体的孔隙度为23-35% ;所述陶瓷层的厚度为10-12 μ m。4.根据权利要求I所述的陶瓷金属复合制品，其特征在于，所述陶瓷层和所述多孔陶瓷基体由相同的陶瓷材料制成。5.根据权利要求I或4所述的陶瓷金属复合制品，其特征在于，所述多孔陶瓷基体为SiC多孔陶瓷基体，所述陶瓷层为SiC层。6.根据权利要求I所述的陶瓷金属复合制品，其特征在于，所述金属材料选自Al、Cu、Fe、Ni、Mg中的一种或者Al、Cu、Fe、Ni、Mg的合金中的一种。7.—种陶瓷金属复合制品的制备方法，其特征在于，包括下述步骤 步骤I、提供多孔陶瓷预制体，所述多孔陶瓷预制体的外表面包括裸露区和阻渗区； 步骤2、在所述多孔陶瓷预制体的阻渗区形成陶瓷层； 步骤3、通过所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐述荣，林勇钊，张旭，林信平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：