[发明专利]一种金刚石/金属复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种金刚石/金属复合材料的制备方法，即金刚石颗粒增强的铜基（或铝基、银基）复合材料，其特征在于其制备方法包括以下4个步骤：

第一步，金刚石颗粒表面镀覆薄膜：在清洗干净的粒径为1~500μm的金刚石原生颗粒和/或破碎微粉颗粒表面镀覆一层厚度为1~1000nm的Ti、Cr、W、Zr、B、Si、Mo、Nb、V、RE中的一种或多种，其中RE代表稀土金属；

第二步，制作熔渗装置：将模具（1）、第一步得到的镀层金刚石颗粒（2）、模具盖（3）依次均匀放入到不锈钢制成的第一包套（4）内，并与第一抽气管（5）一同焊接密封；将过量的基体金属（9）放入第二包套（10）内并与第二抽气管（8）一同焊接密封；再将第一包套（4）和第二包套（10）用第一抽气管（5）、第二抽气管（8）和抽气嘴（6）相连；将制作好的熔渗装置放入真空中排气，直到真空度达到7×10^-1Pa以下，将抽气嘴封焊密封形成抽气嘴封口（7），检漏确认无误后备用；

第三步，热等静压：抽真空到7×10⁰Pa以下时，向热等静压机内充入Ar、He或N₂气，并以1~20℃/min的速度加热到基体金属（9）熔点以下1~300℃，保温20~90min，使镀层金刚石颗粒（2）烧结成形得到具有一定强度的多孔预制体；继续升温到基体金属（9）熔点以上1~500℃，当压力逐渐达到10~200MPa时保温保压30~120min，此时熔化的基体金属（9）在气压的作用下从第二包套（10）依次通过抽气管（8）和（5）注入模具内的镀层金刚石颗粒（2）之间的孔隙中；

第四步，冷却脱模：以1~30℃/min的速率降温到100℃以下，并卸压，取出熔渗装置后去除包套（4）脱模后得到金刚石/金属复合材料。

2.一种金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于权利要求1所述的金刚石颗粒表面镀覆镀层的方法为磁控溅射、电弧离子镀、真空蒸镀、化学镀、溶胶凝胶、熔盐镀、真空微蒸发镀、化学气相沉积、激光脉冲沉积、原子层沉积中的一种或多种。

3.一种金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于权利要求1所述的基体金属（9）为铜和/或铜合金、铝和/或铝合金、银和/或银合金中的一种或多种，具体形式为块状、板状、条状、棒状、丝状、网状、粉末状、颗粒状中的一种或多种。

4.一种金刚石/金属复合材料的制备方法，其特征在于权利要求1所述的熔渗装置由模具（1）、镀层金刚石颗粒（2）、模具盖（3）、第一包套（4）、第一抽气管（5）、抽气嘴（6）、抽气嘴封口（7）、第二抽气管（8）、基体金属（9）、第二包套组成（10）；其中模具（1）、镀层金刚石颗粒（2）和模具盖（3）放置于第一包套（4）内，基体金属（9）放置于第二包套（10）内，第一包套（4）和第二包套（10）通过第一抽气管（5）、第二抽气管（8）和抽气嘴（6）焊接连接；镀层金刚石颗粒（2）与模具盖（3）下端面之间的间隙为0.01~10mm；第一包套（4）与模具（1）、模具盖（3）之间，以及第二包套（10）与基体金属（9）之间的装配间隙均不大于5mm；第一抽气管（5）与第一包套（4）之间、第二抽气管（8）与第二包套（10）之间均为焊接连接，第一抽气管（5）穿透模具盖（3）；模具（1）和模具盖（3）为表面涂覆有h-BN层的石墨、SiC、BN、Al₂O₃、ZrO₂中的一种或多种制成；第一包套（4）和第二包套（10）为镍、不锈钢、低碳钢、石英中的一种或两种焊接制成；第一抽气管（5）、第二抽气管（8）、抽气嘴（6）为不锈钢或低碳钢制成；抽气嘴封口（7）为抽气嘴封焊密封后形成。

5.权利要求1~4任一项所述方法制备得到的金刚石/铜、金刚石/铝、金刚石/银材料。

6.权利要求5所述的金刚石/铜、金刚石/铝、金刚石/银材料的应用，其特征在于，所述金刚石/铜、金刚石/铝、金刚石/银材料用于制备半导体器件导电导热基板、均热板、冷板、散热器或热沉材料。