[发明专利]一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法

权利要求书

1.一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于该方法的步骤为：

1）将碳纤维布平整放置在沉积室内的样品台上，碳纤维布与样品台紧密贴合并用夹具固定，然后用电弧等离子体喷射方法在碳纤维布表面沉积金刚石薄膜；

2）将步骤1）得到的碳纤维布浸泡在酚醛树脂浸渍液中，完全浸渍后取出，自然晾干；

3）将步骤2）中处理好的碳纤维布进行叠层热压；

4）将步骤3）中处理好的碳纤维布放入碳化炉中进行常压碳化处理；

5）将步骤4）中碳化处理后的碳纤维布取出后放入沥青浸渍罐中进行中温煤沥青浸渍；

6）将步骤5）中浸渍沥青后的碳纤维布放入碳化炉中进行常压碳化处理；

7）重复步骤5）和6）一次以上，得到碳/碳复合材料的密度可达1.6g/cm³；

8）将步骤7）处理后的碳/碳复合材料放入高温炉中进行最终热处理，即得金刚石薄膜增强碳/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤1）中电弧等离子体喷射方法所使用的设备为：30千瓦级高功率直流电弧等离子体喷射DC Arc Plasma Jet设备。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤1）中，金刚石薄膜沉积工艺参数为：衬底与等离子体炬喷口距离10～20cm；等离子体炬功率为8～12kW；沉积压力为2～4kPa；衬底温度为600～800℃；Ar/H₂体积比为1:2～2:1；甲烷浓度为1%～4%。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤2）中，酚醛树脂浸渍液配制方法为：将酚醛树脂与酒精按质量比1：2称取后放入搅拌容器内，采用机械搅拌2小时以上。

5.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤3）中，热压工艺参数为：室温～90℃，升温1～2h；90℃保温1～3h，加压至2～5MPa；90℃～120℃，升温3～5h，逐渐加压至8～10MPa；120℃保温2～4h，并逐渐加压至10～15MPa；120℃～180℃，升温3～5h，并逐渐加压至15～30MPa；180℃保温3～5h，保持压力15～30MPa；保持压力为15～30MPa，自由降温。

6.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤4）中，碳化工艺参数为：室温～200℃，升温速率10～15℃/min；200～400℃，升温速率1～5℃/min；400℃，保温5～10h；400～600℃，升温速率1～5℃/min；600℃，保温5～10h；600～900℃，升温速率3～5℃/min，900℃，保温3～5h；自由降温。

7.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤5）中，中温煤沥青浸渍温度为200～240℃，浸渍压力为-0.1～3MPa，保压时间为3～5h。

8.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤6）中，碳化工艺参数为：室温～300℃，升温速率5～10℃/min；300～450℃，升温速率1～5℃/min；450℃，保温5～10h；450～650℃，升温速率1～5℃/min；650℃，保温5～10h；650～900℃，升温速率3～5℃/min，900℃，保温3～5h；自由降温。

9.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤8）中，最终热处理温度不超过1650℃，最终热处理工艺参数为：室温～900℃，升温速率10～15℃/min；900～1200℃，升温速率5～10℃/min；1200℃保温2～4h；1200℃～1600℃，升温速率3～5℃/min；1600℃保温2～4h；控制降温速率小于10℃/min直到温度降至900℃以下；900℃以下自由降温。

10.根据权利要求1所述的一种金刚石薄膜增强碳/碳复合材料热导率的方法，其特征在于：步骤1）中碳纤维布是按照金刚石薄膜沉积设备尺寸和需要制备的，然后将碳纤维布放入丙酮溶液中进行超声清洗处理，超声处理时间不小于15min。