[發明專利]一種碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611064911.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106636719B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 周樂平
• 申請（專利權）人: 江西樂富軍工裝備有限公司
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/02;C22C21/00;C23C18/08;C23C18/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 喻莎

本發明公開了一種碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法，包括初步堿洗：用于去除Si、SiO₂夾渣和SiC表面形成的SiO₂薄膜；刻蝕：對碳化硅顆粒表面進行刻蝕；浸泡前驅體溶液：獲得表面附著前驅體相的碳化硅顆粒；熱分解：獲得表面附著Ir?Cu氧化物復合層的碳化硅顆粒；無壓滲透：制得碳化硅增強鋁基復合材料。通過本發明所述碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法，可以實現在無壓滲透之前先在SiC表面形成一層Ir?Cu氧化物復合層，能有效改善增強相顆粒界面與鋁合金液相界面的附著程度，進而減少兩相間產生的孔隙，宏觀上表現為復合材料的熱導率提高。

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料領域，特別涉及一種碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

隨著現代電子信息技術的高速發展，電子元器件內部芯片集成度迅速提高、功率快速增大，電子器件工作所產生的熱量急劇增大，對電子封裝材料導熱性能的需求越來越高；同時隨著芯片集成度的提高，電子產品內部結構趨于復雜化、精細化，這對電子封裝材料與芯片及其它半導體器件的熱匹配性能要求也越來越高。近年來，顆粒增強金屬基復合材料用作電子封裝材料的優勢逐漸被人們所認知，其中以碳化硅顆粒增強鋁基復合材料SiCp/Al)為代表的顆粒增強鋁基復合材料已經成為新型電子封裝材料的重要開發方向之一。

在電子元器件的工作過程中，工作溫度的升高使電子元器件失效的概率增大，因而要求電子封裝材料應該具備良好的導熱性能。因此，熱導率是電子封裝用SiCp/Al復合材料最為重要的性能指標。目前的SiCp/Al復合材料制備方法主要可以分為：(1)固態法，如粉末冶金法、熱壓法；(2)液態金屬法，如擠壓鑄造法、攪拌鑄造法、液態金屬浸滲法；(3)自生成法及其他制備方法，如自蔓延高溫合成法、放熱彌散法。其中，液態金屬法因其相對較低的成本且可進行大規模生產而具有更廣闊的應用前景。液相金屬法中的液相金屬和固相增強相之間的潤濕和附著行為起著至關重要的作用，兩相間產生的孔隙和相界面狀態對復合材料的機械性能、熱物理性能以及耐腐蝕性能都有十分直觀的影響，但是目前對液相金屬法制造復合材料的上述缺陷的研究較少，復合材料制備過程中，固態相表面和液態相差距較大，熱熔滲過程中兩相不能充分浸潤，在兩相間十分容易形成殘余氣孔、SiC顆粒與鋁基體之間容易形成微裂紋等材料缺陷，造成制備的電子元器件性能不足，制約了SiCp/Al復合材料的發展。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足，本發明提供了一種碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法，使得采用液相金屬法制造的復合材料固液兩相浸潤更加充分，相間氣孔率明顯減少，復合材料導熱率提高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種碳化硅增強鋁基復合材料的制備方法，其具體步驟為：

1)初步堿洗：由于碳化硅(SiC)顆粒中含有大量的Si和SiO₂夾渣，且SiC表面容易形成SiO₂薄膜，影響了熱分解過程中Ir-Cu氧化物復合層的形成和附著，因此應當予以去除。由于硅和SiO₂均能與強堿發生反應，但是SiC在強堿溶液中比較穩定，所以選擇強堿作為清除碳化硅顆粒中Si和SiO₂的清洗劑，Si和SiO₂在強堿中的反應方程式為：

Si+2OH^-+H₂O→SiO₃^2-+2H₂↑

SiO₂+2OH^-→SiO₃^2-+H₂O