[发明专利]一种高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：

一、称料：按体积分数称取5%~8%的平均粒径为5~20μm的金刚石粉、45%~72%的平均粒径为20~300μm的金刚石粉和余量的金属基体；

所述平均粒径为5~20μm的金刚石粉和平均粒径为20~300μm的金刚石粉表面具有涂层；涂层材质为W、Mo、Cr或Ti；

二、金刚石预制体的制备：

取步骤一称取的平均粒径为5~20μm的金刚石粉的50%平铺在模具底部，并振实；然后再平铺步骤一称取的平均粒径为20~300μm的金刚石粉，并振实；最后平铺步骤一称取的剩余的平均粒径为5~20μm的金刚石粉，并振实；冷压，得到金刚石坯体；将金刚石坯体带模具转移至放电等离子烧结炉中，在真空或惰性气氛保护下进行放电等离子烧结，得到金刚石预制体；

步骤二所述冷压工艺为：以5~60mm/min的加压速度加压至2~5MPa并保压2~5min；

三、预热和金属基体制备：将步骤二得到的金刚石预制体带模具移至加热炉中进行预热，得到预热的金刚石预制体；在保护气氛下，将步骤一称取的金属基体加热至熔点以上250~400℃，得到熔融态的金属基体；

四、液态金属浸渗：

将步骤三中所得的金刚石预制体带模具置于压力机台面上，将熔融态的金属基体倒入模具内金刚石预制体的上面，进行压力浸渗。

2.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述金属基体为纯铝、铝合金、纯铜或铜合金。

3.根据权利要求2所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述铝合金为Al-Si合金、Al-Si-Cu合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Zn-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金、Al-Si-Cu-Mg合金中的一种或其中几种的组合；所述铜合金为Cu-Zn、Cu-Sn、Cu-Ni合金中的一种或其中几种的组合。

4.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述放电等离子烧结温度为：升温速率为50~200℃/min，烧结温度为1000℃~1500℃，保温时间为5min~15min，脉冲条件为t_on~t_off=(2~10):1。

5.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述惰性气氛采用的气体为氩气、氮气或氦气。

6.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述预热工艺为：从室温升温至金属基体熔点以下20~220℃并保温0.5~2h。

7.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤四所述压力浸渗工艺为：压力为100~150MPa，浸渗的速度为1~3mm/s，熔融态的金属完全浸到金刚石预制体中之后，冷却至室温，冷却后脱模，即完成。

8.根据权利要求7所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤四所述冷却速度为20~40℃/min。

9.根据权利要求1所述的高表面精度高可靠性金刚石增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述涂层厚度为10~50nm。