一种高体积分数金刚石/金属基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高体积分数金刚石/金属基复合材料的制备方法，包括水解液的配制、浆料的制备、预制件煅烧、真空低压熔渗各单元过程：首先以正硅酸乙酯为前驱体，无水乙醇作为反应溶剂，酸作为催化剂，配制正硅酸乙酯水解液；以正硅酸乙酯水解液作为胶黏剂，采用注浆成形方式制备预制素坯，经高温煅烧后得到金刚石多孔预制件；随后采用真空低压力浸渗的方式向金刚石多孔预制件中熔渗金属液，实现了金刚石/金属基复合材料的近净成形。本发明制备的金刚石/金属基复合材料具备高导热、低膨胀、高气密性等优点，制备工艺简单、成本低、适合批量生产。

主权项

一种高体积分数金刚石/金属基复合材料的制备方法，包括水解液的配制、浆料的制备、预制件煅烧、真空低压熔渗各单元过程，其特征在于：所述水解液的配制是在30‑60℃条件下，将正硅酸乙酯加入无水乙醇、去离子水和酸性催化剂组成的混合溶液中，在搅拌状态下水解0.5‑2小时，然后静置陈化24‑72小时得到水解液；其中正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、酸性催化剂的摩尔比为1:(2‑6):(0.6‑2.4):(0.03‑0.06)；所述酸性催化剂选自盐酸、硝酸、草酸或冰醋酸；所述浆料的制备是将金刚石细粉、碳化硅粉或硅粉与金刚石粗粉装入容器中混合均匀得到混合粉料，将水解液经无水乙醇稀释后与所述混合粉料混合并搅拌均匀，得到浆料；浆料的制备过程中所述金刚石粗粉的粒度为60‑300μm，所述金刚石细粉、碳化硅粉或硅粉的粒度为10‑60μm；金刚石粗粉在混合粉料中的体积百分比≥30％；所述预制件煅烧是将所述浆料转移至模具中注浆成形，经过空气‑氨气两级干燥得到预制素坯，预制素坯经高温煅烧后得到金刚石多孔预制件；所述真空低压熔渗是将所述金刚石多孔预制件和金属块装入石墨模具并置于真空压力熔渗炉中，通过真空低压力熔渗使金属液浸渗进入金刚石多孔预制件的孔隙中，得到金刚石/金属基复合材料；所述金属块为铝合金、铜合金或银合金；真空低压熔渗过程中各参数设置为：真空度1Pa‑10^‑3Pa，机械压力0.1‑18MPa；真空低压熔渗过程中，所述金属块为铝合金时，浸渗温度为650‑850℃，浸渗时间为1‑30min；所述金属块为铜合金时，浸渗温度为1100‑1300℃，浸渗时间为1‑30min；所述金属块为银合金时，浸渗温度为1000‑1200℃，浸渗时间为1‑30min。