[發明專利]適用于寬溫度范圍的高導熱金剛石/銅復合材料及方法無效

申請號：	201110448149.2	申請日：	2011-12-28
公開（公告）號：	CN103184363A	公開（公告）日：	2013-07-03
發明（設計）人：	郭宏;尹法章;王光宗;張習敏;范葉明;韓媛媛	申請（專利權）人：	北京有色金屬研究總院
主分類號：	C22C9/00	分類號：	C22C9/00;B22D19/00
代理公司：	北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100	代理人：	劉徐紅
地址：	100088 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	適用于溫度范圍導熱金剛石復合材料方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種適用于寬溫度范圍的高導熱金剛石/銅復合材料及方法，特別是適用于寬溫度范圍(40～350K)的高導熱低膨脹金剛石/銅復合材料及其制備方法，屬于熱管理材料制備技術領域。

背景技術

熱管理材料作為一種重要的功能材料，在裝備制造，電子封裝等領域有著重要的地位。隨著技術的不斷進步，對材料的要求越來越高，不僅要求材料在常溫和日常環境條件下具有高的導熱率，低的熱膨脹系數等性能，而且要求材料在一些極端的環境條件下能滿足使用要求，發揮穩定的性能。在航空航天，低溫電子學，低溫醫學，高溫超導等領域，要求材料在超低溫下，或者在低溫到高溫的循環過程中能保持高的導熱率，有效傳遞熱量。傳統的散熱材料諸如純銅，鋁，以及合金等在常溫下有高的導熱率，但熱膨脹系數較高，不利于與熱沉組件良好接觸，在長期的服役過程中發生熱應力變形等失效行為。

為了克服傳統散熱材料熱膨脹系數較高的缺陷，研究人員開發了低熱膨脹系數的W/Cu，Mo/Cu，以及銅基或鋁基的復合材料，這類材料的導熱率在200～300W/mK之間，熱膨脹系數小，能與熱沉組件良好匹配。但導熱率較低，在一些熱量集中的部位，散熱能力有限，無法達到滿意的效果。尤其在低溫等特殊的應用環境下，材料性能出現了一些特殊的變化，應用受到了限制，也影響整個系統的性能穩定性。同時，在航空航天等尖端應用領域，對材料的可靠性要求極高，需要材料在保證良好性能的前提下，服役期間不發生組織破壞，性能下降等失效行為。為了解決以上問題，急需要一種導熱率高，熱膨脹系數適中，密度低的新型熱管理材料，同時在保證以上性能的前提下，能夠實現近終成型，后續加工簡易方便的制備方法。

發明內容

本發明為了解決目前所面臨的問題，特別提出了一種適用于寬溫度范圍下的高導熱金剛石/銅復合材料。

本發明的適用于寬溫度范圍的高導熱金剛石/銅復合材料，其由增強體、粘結劑和銅基體組成，所述的增強體為一種或兩種不同的金剛石顆粒，所述的銅基體為純銅或銅合金，增強體與粘結劑的體積比為(50～75％)∶(50～25％)，增強體與銅基體的體積比為(50～75％)∶(50～25％)。

上述適用于寬溫度范圍的高導熱金剛石/銅復合材料由金剛石增強體和粘結劑制成預制件，將銅基體熔融后澆注在預制件上，經壓力浸滲工藝制成。該材料在較寬的溫度范圍內能保持較高的導熱率，所適用的溫度范圍為40～350K，導熱率能保持在500W/m·K以上。

銅基體中，純銅可為電解銅，銅合金可為在純銅中加入鈦、鉻、硼、錳、鐵、鈷和鎳等中的一種或幾種元素的合金。

所述金剛石顆粒為未鍍覆金剛石顆粒，鍍鈦、鉻或銅金屬層金剛石顆粒，或表面粗化處理的金剛石顆粒。

不同的金剛石顆粒包括在粒徑、晶型或品級三個方面不同。金剛石顆粒的粒徑尺寸優選為50～500μm，晶型有正八面體、六八面體和方形金剛石，品級有MBD6、MBD8、MBD10、MBD12等。

所述粘結劑可為石蠟基粘結劑，且增強體與粘結劑的體積比更優選地為(60～75％)∶(40～25％)。

本發明還提供了一種能適用于寬溫度范圍(40～350K)高導熱的金剛石/銅復合材料的制備方法。該銅基復合材料由金剛石增強體和粘結劑經預制件的注射成形工藝，制成增強體預制件，將熔融的銅液澆注在增強體預制件上，經壓力浸滲工藝制成。

本發明適用于寬溫度范圍的高導熱金剛石/銅復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)預制件的成型工藝：

a.將增強體和粘結劑按照體積比為(50～75％)∶(50～25％)配制，混合均勻，所述的增強體為一種或兩種不同的金剛石顆粒；