[发明专利]一种高热导金刚石掺杂SiC陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体是一种高热导金刚石掺杂SiC复合材料的制备方法。

背景技术

Diamond/SiC复合材料具有高硬度、高热导和低热膨胀性能较好的特性，可以作为综合性能优秀第三代电子封装材料使用，以及高性能耐磨材料。其中通过热等静压烧结（HIP）、高温高压烧结（HPHT）、反应熔体渗透气相硅（RMI）和先驱体裂解转换（PIP）等方法已经成功制备出Diamond/SiC复合材料，而通过化学气相沉积（CVI）技术来制备Diamond/SiC复合材料，目前还没有相关技术报道。但是通过CVI技术制备金刚石/SiC复合材料，首先必须得到均匀的多孔金刚石预制体，这成为CVI方法制备金刚石/SiC复合材料的一大技术难题。

文献1“Masaru Shimono,Shoichi Kume*.HIP-Sintered Composites of C(Diamond)/SiC.Am.Ceram.Soc.2004,87[4]:752-755.”介绍了利用热等静压烧结法（1300℃—1500℃,50MPa）制备Diamond/SiC复合材料，采用热等静压法可以制备出成分比较均匀致密的Diamond/SiC复合材料。但由于该研究采用热等静压设备较为昂贵，实验制备流程较为复杂，且复合材料中残余硅，极大的影响材料在高温环境下使用。

文献2“Zhenliang Yang,Xinbo He,Mao Wu,Lin Zhang,An Ma,Rongjun Liu,Haifeng Hu,Yudi Zhang,Xuanhui Qu.Fabrication of Diamond/SiC composites by Si-vaporvacuum reactive infiltration.Ceramics International.2013,39:3399-3403.”通过向金刚石和石墨混合预制体中渗透气相硅，在1600℃无压氩气保护条件下发生硅碳反应制备了Diamond/SiC复合材料，所制材料致密度极高，且热导率和热膨胀系数在500℃以下分别高于500W/(m*k)和低于5*10^-6/K，表现出性能优异的热物理性能。但是复合材料中残余硅和石墨，高温下硅的软化极大影响了材料热物理稳定性和力学性能，以及设备本身模具尺寸的限制，不能制备大尺寸板材Diamond/SiC复合材料。

在专利号US7959841B2中公开了一种Diamond/SiC复合材料的制备方法，该方法通过均匀混合金刚石和硅粉后高温高压烧结。该方法在高温高压环境下进行，实验容易发生爆炸危险，并且容易发生金刚石颗粒的石墨化和材料中不可避免残留硅。

在专利号CN201110065272.6中公开了一种Diamond/SiC复合材料的制备方法，该方法采用高温真空气相浸渗方法将硅渗入金刚石和石墨混合预制体中。该方法引入较多杂质，且高温下金刚石容易发生石墨化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的对实验条件要求高、制备材料中总是有硅或者石墨的存在，以及不能大规模制备大尺寸Diamond/SiC板材的问题，本发明提出了一种Diamond/SiC复合材料的制备方法。

一种高热导金刚石掺杂SiC陶瓷的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、制备金刚石浆料流延基片：

1、将经步骤1金刚石微粉、溶剂甲苯、异丙醇和分散剂磷酸三乙酯按照配比混合进行球磨得到浆料，球磨时间为7h，球磨滚筒速率为120r/min；所述金刚石微粉为wt50%；所述溶剂甲苯为wt20%；所述异丙醇为wt20%；所述分散剂磷酸三乙酯为wt2%；

2、再将塑化剂丙三醇、邻苯二甲酸二辛酯、除泡剂正丁醇、乙二醇，粘结剂聚乙烯醇缩丁醛加入浆料中，再次放入滚筒式球磨机，球磨时间和球磨滚筒速率同上；所述塑化剂丙三醇为wt1.5%；所述邻苯二甲酸二辛酯为wt1.5%；所述除泡剂正丁醇为wt1%；所述乙二醇为wt1%；所述粘结剂聚乙烯醇缩丁醛为wt3%；

3、进行抽真空处理，抽真空至-0.10MPa以下；然后在玻璃基板上涂一层硅油，流延浆料厚度为1.25mm；5h空气环境下干燥后，进行金刚石流延基片的脱模，得到厚度为0.4mm的金刚石流延基片；