[发明专利]表面覆金属层的铜金刚石复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，包括：

铜金刚石芯材和包覆在所述铜金刚石芯材外的表面金属层；

所述铜金刚石芯材包括铜和表面改性的金刚石颗粒；所述表面改性为在所述金刚石颗粒表面镀一层厚度为100~300nm的金属；

所述表面金属层包括钨铜、钼铜和铱铜中的一种；表面金属层中的铜与铜金刚石芯材中的铜为连续分布相；表面金属层的厚度为0.03mm～0.20mm；

所述表面覆金属层的铜金刚石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

制备金属骨架：对金属粉末进行成型处理，制备金属骨架坯料，将金属骨架坯料在真空或者保护气氛中加热烧结，获得孔隙率为15%～45%的金属骨架，所述金属粉末采用钨粉、钼粉和铱粉中的一种；

金属骨架机加工：采用数控铣工艺或线切割工艺对金属骨架进行机加工，以形成用于包覆表面改性的金刚石的金属骨架，所述金属骨架包括金属骨架盒体和金属骨架盖板；

装填表面改性的金刚石颗粒：对金刚石颗粒进行表面改性处理，获得表面改性的金刚石颗粒，再将表面改性的金刚石颗粒装填到机加工后的金属骨架内，形成复合坯料；

浸渗铜：将复合坯料与铜置于双室真空气压浸渗炉中，先抽真空并进行加热，使得铜熔化为铜液并浇注到复合坯料上，停止抽真空，再向双室真空气压浸渗炉通入保护气体，增加炉内压力，使得铜液在气体压力作用下浸渗到复合坯料中的金属骨架和表面改性的金刚石颗料孔隙中，冷却，获得表面覆金属层的铜金刚石复合材料。

2.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

浸渗铜的具体步骤包括：将复合坯料置于石墨模具中，将带有复合坯料的石墨模具与铜置于双室真空气压浸渗炉中，先抽真空，对双室进行加热，控制装有石墨模具的处理室的温度为1100℃～1300℃，控制装有铜的处理室的温度为1150℃～1350℃，将铜形成的铜液浇注到石墨模具的复合坯料上，停止抽真空，再向双室真空气压浸渗炉通入保护气体，增加炉内压力达到1MPa～10MPa，恒温恒压保持5min～30min，使得铜液在气体压力作用下浸渗到复合坯料中的金属骨架和表面改性的金刚石上，冷却后取出。

3.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

所述金属粉末的粒度为1μm～15μm。

4.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

所述金属粉末的成型处理采用干法模压法、注射成型法和凝胶注模法中的一种；金属骨架坯料加热烧结的温度为1100℃～1400℃，时间为1h～5h。

5.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

所述表面改性的金刚石颗粒的粒径为80μm～450μm。

6.根据权利要求1 所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

对金刚石颗粒进行表面改性处理的工艺采用磁控溅射法，所述磁控溅射法包括在金刚石颗粒表面磁控溅射金属粉末，金属粉末形成的金属层的厚度为100nm～300nm，然后置于真空度为8Pa～12Pa、温度为1150℃～1350℃、时间为2h～4h的条件下进行反应，获得表面改性的金刚石颗粒；或者，

对金刚石颗粒进行表面改性处理的工艺采用高温反应法，所述高温反应法包括将金刚石颗粒与金属粉末混合，在置于真空度为0.4Pa～0.6Pa、温度为1000℃～1200℃、时间为1.5h～2.5h的条件下进行反应，获得表面改性的金刚石颗粒。

7.根据权利要求4所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，

浸渗铜冷却后还包括精密机械加工处理。