[發明專利]梯度金屬陶瓷復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410264329.9
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104046823A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 張其國;黃成沛;黃初旺
• 申請（專利權）人: 上海和輝光電有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C32/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 王芝艷;鄒宗亮

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，具體而言，涉及一種梯度金屬陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

真空蒸鍍法是在真空環境下使待成膜物質于蒸鍍坩堝中受熱蒸發汽化或升華，從而凝結沉積到襯底材料表面形成薄膜的方法。目前真空蒸鍍法已廣泛用于各種薄膜器件，特別是有機薄膜器件的制造，例如，在有機小分子器件如OLED器件的制造過程中，常采用真空蒸鍍法制備器件的各有機功能層，制備過程一般是在高真空(10^-3Pa～10^-7Pa)環境下，通過加熱置于坩堝內的有機材料使其熔化、蒸發，從而沉積到坩堝上方的基片之上。

在蒸鍍工藝過程中，坩堝為必不可少的治具，坩堝材質對蒸鍍材料成膜品質和生產效率具有重要影響。常用的坩堝材質有金屬、氧化鋁、氮化硼、石墨、石英等，可根據不同用途選擇合適的材料。就蒸鍍有機材料而言，上述各種材質的坩堝目前均有應用，但各具優點和不足。其中，金屬坩堝通常采用Ti、Cu和Al等制成，由于金屬導熱性極佳，易使坩堝內的有機材料受熱不均，出現蒸鍍材料爆沖溢出的現象；氧化鋁和石英坩堝則導熱性較差，容易出現有機材料聚集于坩堝口部的封口現象；而氮化硅和石墨坩堝價格昂貴且不易清洗。由此可見，由目前的坩堝材料制成的坩堝，導熱率過大或過小，且將蒸鍍材料置入其中時，基于距離熱源的遠近，存在自下而上受熱不均的問題。

為此，需要一種改進的有機薄膜蒸鍍用坩堝材料，以使制成的坩堝具有合適的導熱率并使置于其中的有機材料受熱均勻，避免爆沖和封口問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種梯度金屬陶瓷復合材料，以導熱性良好的金屬材料作為基體，將導熱性較差的陶瓷粒子分散于金屬基體之中，形成金屬陶瓷復合材料，并基于坩堝不同部位與熱源距離的不同，使陶瓷粒子在金屬基體中的含量形成梯度分布，從而使得該梯度金屬陶瓷復合材料制成的坩堝具有合適的導熱率并使置于其中的有機材料在進行蒸鍍時能夠均勻受熱。

因此，一方面，本發明提供一種梯度金屬陶瓷復合材料，其包含:

金屬基體，所述金屬基體為銅、鋁或銅、鋁的合金；以及

陶瓷粒子，分散于所述金屬基體之中，所述陶瓷粒子為氮化硼、熱解氮化硼、氮化鋁或碳化硅；

其中所述陶瓷粒子在所述金屬基體中沿縱向厚度方向呈梯度分布，體積分數在10％至60％之間呈連續梯度變化。

在本發明的一種實施方式中，所述陶瓷粒子的平均粒徑為5～100μm。

在本發明的另一種實施方式中，所述梯度金屬陶瓷復合材料的導熱率沿縱向厚度方向在70～182W/mk范圍內呈連續梯度變化。

另一方面，本發明提供上述梯度金屬陶瓷復合材料的制備方法，包括：

分層混合金屬粉體、陶瓷粒子和粘結劑，使所述陶瓷粒子均勻分散于所述金屬粉體之中，各層的所述陶瓷粒子體積百分比呈連續梯度變化；

堆疊所述各層，進行壓制成形，形成所述陶瓷粒子沿縱向厚度方向呈梯度分布的成形體；以及

將所述成形體經脫脂處理后進行燒結，以制成所述梯度金屬陶瓷復合材料。

在本發明方法的一種實施方式中，所述金屬粉體為銅、鋁或銅、鋁的合金。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述陶瓷粒子為氮化硼、熱解氮化硼、氮化鋁或碳化硅。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述各層的所述陶瓷粒子體積百分比在10％至60％范圍內呈連續梯度變化。

在本發明方法的另一種實施方式中，分散于所述金屬基體之中的所述陶瓷粒子的平均粒徑為5～100μm。

在本發明方法的另一種實施方式中，所述成形體經脫脂處理后進行燒結的步驟，其中操作環境為真空度高于0.1Pa，工作壓力為50MPa～200MPa，燒結溫度為500～850℃，燒結時間為50～120分鐘。

本發明的梯度金屬陶瓷復合材料適用于有機薄膜蒸鍍用坩堝。