[发明专利]一种金刚石/铜复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于金刚石合成领域，具体涉及一种金刚石/铜复合材料的制备工艺，复合材料由下列重量百分比的原料制备而成：金刚石30‑50%，铜粉45‑55%，界面反应结合剂5‑10%；其制备方法为：将金刚石进行除油粗化处理；将处理后的金刚石与专用界面反应结合剂A机械混合5‑10h后得混合均匀粉体；将金刚石与专用界面反应结合剂A混合均匀粉体在惰性气体保护下加热至500‑800℃保温1‑3h；将专业处理后的金刚石与专用界面反应结合剂B、铜粉机械混合5‑10h得混合均匀粉体；将混合均匀粉体压制成型制得压坯；将压坯放入六面顶压机进行高温高压烧结，经后续加工处理得金刚石/铜复合材料。本发明提供的制备方法烧结时间短。

技术领域

本发明属于金属基复合材料领域，具体涉及一种金刚石/铜复合材料及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的高速发展，集成电路的集成度越来越高，导致芯片产生的热量也就越来越多，大大降低了芯片的使用寿命，如何有效并快速的将这些热量散出去是保证这些电子器件能正常运行的关键，尤其在5G基站及终端建设推广不可替代。金刚石是自然界中热导率最高的材料，金属铜也有高的热导率，因此金刚石/铜复合材料具有较好的导热潜力。

现有技术中，如中国发明专利“一种金刚石铜基复合材料的制备方法”，公开号为CN110244506A，该制备方法是将金刚石、锆、铒、铌、钽、稀土偶联剂、铝锆偶联剂混合后在惰性气体保护下加热至700-900℃保温1-3h后，然后压制成型，得压坯；然后将压坯进行等离子放电烧结，得金刚石铜基复合材料，等离子放电烧结是在温度为1050-1150℃、压力为30-40MPa下烧结3-5h，该复合材料的烧结时间长，不利于工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种金刚石/铜复合材料及其制备方法，通过该制备方法缩短烧结时间，并且提高金刚石/铜复合材料的致密度、导热率、使用寿命，且热膨胀系数低。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种金刚石/铜复合材料，由下列重量百分比的原料制备而成：金刚石30-50%，铜粉45-55%，界面反应结合剂5-10%；所述界面反应结合剂由组分A和组分B构成，所述组分A为钨、铬、钼中的一种或几种，所述组分B为钕。

进一步，所述组分B的重量百分比为原料总重量的1-2%。

进一步，所述金刚石为八面体或六面体结构单晶颗粒，粒径范围为40-180μm。

一种金刚石/铜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将金刚石在10%的NaOH溶液中煮沸并搅拌20-60分钟，然后进行水洗；

S2.将除油后的金刚石在浓硝酸中煮沸并搅拌1-2h，然后进行水洗；

S3.称取计算量的金刚石和组分A，将金刚石与组分A采用机械方式混合5-10h得混合均匀粉体；

S4.将上述步骤制得的混合粉体在惰性气体保护下加热至500-800℃保温1-3h，得到处理后金刚石；

S5.称取计算量的铜粉和钕粉，将上述处理后的金刚石与铜粉、钕粉机械混合5-10h得混合均匀粉体；

S6.将上述混合均匀的金刚石、铜粉、钕粉在30-50MPa压力下压制成型，制得压坯；S7.将压坯放入六面顶压机烧结合成金刚石/铜复合材料，烧结温度为1200-1400℃，压力为5-8GPa，烧结时间为15min。

有益效果