[發(fā)明專利]一種制備金剛石增強金屬基復合材料的混料方法

無效

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• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102277510A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 朱嘉琦;高明;王永杰;韓杰才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C26/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發(fā)明涉及一種制備金剛石增強金屬基復合材料過程中的混料方式，具體涉及以復合材料中的金屬基體材料為磨球的濕法球磨混料方法，屬于電子封裝領域。

背景技術

金剛石/金屬基復合材料是一種新型的熱管理材料，其所具有的高熱導率、低密度以及可調(diào)熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點使得其成為研究的熱點內(nèi)容。而采用粉末冶金方法制備出的金剛石增強復合材料致密度高，是獲得高熱導性能的基礎。粉末冶金方法涉及混料過程，濕法球磨混料方式可以獲得分布均勻的顆粒，但是由于目前采用的磨球多為氧化鋯、氧化鋁等陶瓷，而所制備的增強導熱復合材料的金屬基體多為鋁和銅等材料，由于金剛石硬度很大，在混合的過程中會使磨球磨損從而引入雜質(zhì)。雜質(zhì)的引入對復合材料的熱學性能將產(chǎn)生較大的影響。對于熱學性能來說，雜質(zhì)會使合金的熱導率迅速降低，甚至低于純金屬熱導率。各類物質(zhì)的熱導率〔W/(m·K)〕的大致范圍是：金屬為50～415W/m·K，陶瓷氧化鋁為10W/m·K。所以磨球雜質(zhì)的引入是影響金剛石增強導熱復合材料的最重要因素之一，以復合材料中金屬基體材料作為磨球的濕法球磨混料方法正是為了解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有金剛石增強金屬基復合材料制備方法中的混料過程中采用氧化鋯、氧化鋁等陶瓷材料作磨球，混料過程中引入雜質(zhì)，導致制備的金剛石增強金屬基復合材料的熱導率降低的問題，本發(fā)明提供了一種制備金剛石增強金屬基復合材料的混料方法，以金屬基體材料為磨球材料，通過濕法球磨混料，制備出的金剛石增強金屬基復合材料的熱導率與現(xiàn)有方法相比有明顯提高。

本發(fā)明的制備金剛石增強金屬基復合材料的混料方法是通過以下步驟實現(xiàn)的：一、分別稱取金剛石顆粒和金屬基體材料原料，其中稱取的金剛石顆粒的重量為設計的金剛石增強金屬基復合材料中的金剛石的重量，稱取的金屬基體材料的重量為設計的金剛石增強金屬基復合材料中的金屬基體材料重量的93％～97％，金屬基體材料為鋁或銅；二、將步驟一稱取的原料加入混料機中，然后向混料機中加入酒精，再加入磨球，進行球磨混合5～10h即可，其中，酒精與原料的體積比不低于3∶1，磨球的材質(zhì)為金屬基體材料，磨球與步驟一稱取的金屬基體材料的質(zhì)量比為1.5～2.5∶1。

本發(fā)明步驟二中控制原料、酒精及磨球的總體積是到混料罐容積的70％-90％之間。

本發(fā)明步驟一中金剛石顆粒為研磨級、MBD4或者SMD種類。

本發(fā)明將配比好的原料及酒精倒入混料罐中，在酒精的環(huán)境下進行球磨混合。混料罐旋轉帶動磨球高速轉動，通過磨球同原料顆粒的不斷撞擊，使原料分散成細小顆粒而懸浮于酒精溶劑混合，從而達到均勻的目的。

在混料過程中，由于金剛石與金屬基體材料磨球的摩擦，磨球會被磨損而造成金屬基體材料的增加，因此，考慮磨球的磨損，原料中的金屬基體材料的用量為設計的金剛石增強金屬基復合材料中的金屬基體材料重量的93％～97％。

利用本發(fā)明的混料方法混料后的濕混料，采用水浴干燥法在真空條件下除去溶劑，再利用熱壓燒結法制備得到的金剛石增強金屬基復合材料的熱導率的提高明顯，可以提高39％以上。

可見，采用金屬基體材料最為磨球材質(zhì)，可以有效防止引入雜質(zhì)，使制備得到的金剛石增強金屬基復合材料的熱導率得到了明顯的提高。

具體實施方式

本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式為制備金剛石增強金屬基復合材料的混料方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的：一、分別稱取金剛石顆粒和金屬基體材料原料，其中稱取的金剛石顆粒的重量為設計的金剛石增強金屬基復合材料中的金剛石的重量，稱取的金屬基體材料的重量為設計的金剛石增強金屬基復合材料中的金屬基體材料重量的93％～97％，金屬基體材料為鋁或銅；二、將步驟一稱取的原料加入混料機中，然后向混料機中加入酒精，再加入磨球，進行球磨混合5～10h即可，其中，酒精與原料的體積比不低于3∶1，磨球的材質(zhì)為金屬基體材料，磨球與步驟一稱取的金屬基體材料的質(zhì)量比為1.5～2.5∶1。

本實施方式步驟二的磨球顆粒為均勻、直徑位于3～6mm之間、表面粗糙度小于6.3μm的磨球。

本實施方式將配比好的原料及酒精倒入混料罐中，在酒精的環(huán)境下進行球磨混合。混料罐旋轉帶動磨球高速轉動，通過磨球同原料顆粒的不斷撞擊，使原料分散成細小顆粒而懸浮于酒精溶劑混合，從而達到均勻的目的。