一种低成本制备高精度金刚石/Cu复合材料零件的方法

摘要

本发明提供一种低成本制备高精度金刚石/Cu复合材料零件的方法。金刚石与Cu直接结合时界面结合差，热阻大，此外金刚石/Cu复合材料的硬度较大，很难进行二次加工。本发明采用热固性酚醛树脂做成形剂，先制备多孔金刚石坯体，然后采用熔渗的工艺与Cu进行复合。为了改善金刚石与Cu的界面结合，在制备金刚石坯体的过程中加入一定量的Cr粉末，Cr粉末在后期Cu的熔渗过程中能够固熔到Cu液中，同时富集在金刚石颗粒的表面并与金刚石颗粒发生界面反应，使得界面由原来的机械结合变为化学冶金结合。由于Cr粉末是在金刚石坯体成形过程中直接混入到粉末中，避免了镀覆等工艺，因此大大降低了生产的成本。所制备的复合材料导热率超过500W/mK，尺寸精度可以控制在±0.5%范围内。

主权项

一种低成本制备高精度金刚石/Cu复合材料的方法，其特征在于：将一定比例热固性酚醛树脂、金刚石颗粒一起置于乙醇溶液中，然后进行加温搅拌，直至得到干燥的、表面包覆一定厚度酚醛树脂的金刚石粉末，然后再将该金刚石粉末与一定量的Cr粉末进行混合压制，压制先采用冷压成形然后再热压的方法进行，将压制好的坯体置于氢气氛中进行酚醛树脂的分解得到多孔金刚石坯体，坯体内含有一定量的Cr粉末；然后通过熔渗工艺于一定的温度和压力下与纯Cu进行复合，最终得到高尺寸精度、高导热的金刚石/Cu复合材料零件；热固性酚醛树脂与金刚石一起混合置于乙醇中进行搅拌时，酚醛树脂的比例为金刚石粉末质量的5～10％，金刚石粉末的粒度为50～100μm，溶液的搅拌温度为60‑80℃；将经过酚醛树脂包覆的金刚石粉末与Cr粉末进行混合时，Cr粉末的质量为金刚石质量的1‑2％，Cr粉末的粒度为10‑15μm；将金刚石粉末与Cr粉末混合压制成形时，首先在室温进行压制，压制压力为100‑120MPa，然后降低压力至20‑30MPa，并进行升温，直至温度达到180‑190℃后保温保压15‑20分钟，随后进行降温降压。