[发明专利]金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法是首先将金刚石自支撑膜激光切割成形，对金刚石颗粒和金刚石自支撑膜条表面镀覆金属过渡层，其后将铜粉和金刚石颗粒进行混合均匀，在所需的散热体形状的模具中将金刚石自支撑膜条规则埋放铜粉和金刚石颗粒的混料中，然后进行热压成型和表面加工；具体包括以下步骤:

1） 金刚石自支撑膜条的成形：将用直流电弧等离子体CVD、微波等离子体CVD或热丝CVD技术制备的直径60~300mm、厚度0.2~3mm的CVD金刚石自支撑膜，然后用激光切割而成，其长度、宽度和形状可根据散热体的形状而定，所述的金刚石自支撑膜条的热导率在1200-2000W/（m·K）；

2） 金刚石颗粒和金刚石自支撑膜条表面处理：应用磁控溅射、电弧离子度或过滤电弧方法镀覆于金刚石颗粒和金刚石自支撑膜条表面的钛、钨、钼、铌、钽或铬组成的物质中的任意一种或它们的组合，镀覆层的厚度为0.1-2μm；

3） 混料：以铜粉和金刚石颗粒为原料进行混合形成胎体料，所选用的铜粉的粒度范围30-150μm, 金刚石颗粒的粒径范围1-150μm, 金刚石颗粒在胎体中的含量按质量计为5-65%，将铜粉和金刚石颗粒装入聚氨酯磨料罐中，在三维混料机中混合，混料时间为0.5-4小时；

4） 金刚石自支撑膜条放置：先将部分铜粉和金刚石颗粒的混合胎体料装入所需的散热体形状的热压石墨模具中，混合胎体料的高度为模具高度的1/3，然后将金刚石自支撑膜条规则插入放置，再用铜粉和金刚石颗粒的混合胎体料填满；

5） 热压烧结：将规则放置有金刚石自支撑膜条及铜粉和金刚石颗粒的混合胎体料的热压石墨模具放置在真空热压烧结炉中，烧结温度500-950℃，压制压力5-35MPa，烧结时间0.5-3小时；

6） 材料加工：采用线切割再打磨或直接打磨方法将热压烧结制品加工成所需形状和尺寸。

2.根据权利要求1所述的定向超高导热的金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石自支撑膜条是弧形、“I”形、“L”形、“T”形或“工”形。

3.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备出的金刚石自支撑膜条是提高复合材料定向热导率的主体，金刚石自支撑膜条使用直流电弧等离子体CVD、微波等离子体CVD或热丝CVD技术制备直径60~300mm、厚度0.2~3mm的CVD金刚石自支撑膜，然后用激光切割而成，其长度和形状可根据散热体的形状而定，可以是弧形、“I”形、“L”形、“T”形以及“工”形的长条。

4.根据权利要求3所述的金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述金刚石颗粒和金刚石自支撑膜表面金属过渡层镀覆的方法是磁控溅射、电弧离子度、过滤电弧方法或它们的任意组合，镀覆层的厚度为0.1-2μm。

5.根据权利要求3所述的金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料是由铜为金属基体与金刚石颗粒形成的混合料为胎体，分布于胎体中的各种形状的金刚石自支撑膜条为导热增强体，以及改善铜与金刚石颗粒和金刚石自支撑膜条界面结合状况的金属过渡层构成，所选用的铜粉的粒度范围30-150μm, 金刚石颗粒的粒径范围1-150μm, 金刚石颗粒在胎体中的含量按质量计为5-65%，所述的金刚石自支撑膜条厚度为0.2-3mm, 热导率在1200-2000W/（m·K），所述的金属过渡层为镀覆于金刚石颗粒和金刚石自支撑膜条表面的钛、钨、钼、铌、钽或铬组成的物质中的任意一种或它们的组合。