[發明專利]金剛石-碳化硅復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911086752.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110698202B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 何新波;王旭磊;張子健;曲選輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學廣州新材料研究院
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/565;C04B35/622;C04B35/64;H05K7/20
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 杜寒宇

本發明涉及一種金剛石?碳化硅復合材料及其制備方法和應用。該制備方法采用質量比為(10～80)：(5～20)：(5～20)：(20～60)的金剛石、石墨、硅粉、粘結劑為原料，復合形成散熱性能良好的金剛石?碳化硅復合材料。在該制備方法先將金剛石、石墨、第一硅粉、粘結劑混合，得到混合物；然后對得到的混合物進行激光選區燒結處理，得到坯體；然后在真空環境中，將坯體與第二硅粉接觸，進行熔滲處理。激光選區燒結能夠對坯體的尺寸、形狀、孔徑大小以及孔徑分布等進行良好的控制，能夠根據設計需求實現金剛石?碳化硅復合材料的定制化生產。得到金剛石?碳化硅復合材料之后，不需要對其進行進一步復雜的加工，能夠實現復合材料的近凈成型。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其是涉及一種金剛石-碳化硅復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著生產技術的不斷進步，電子產品翻陳出新的速度逐漸加快。在電子產品更新的過程中，其內部的電子器件的集成化程度越來越高，電子器件的設計和布局已經由單純的二維排布向復雜多變的三維分布轉變。在這個轉變的過程中，電子產品的散熱問題成為制約該轉變進一步加快的瓶頸之一。隨著電子產品內部電子器件集成化程度的提高，對散熱材料的散熱性能要求越來越高；同時，為了能夠更好地實現裝配，對散熱材料的尺寸、形狀等也提出了更高的要求。然而，傳統的制備方法得到的散熱材料的散熱性能欠佳，并且難以對散熱材料的尺寸、形狀等進行有效的控制，在得到散熱材料之后還需要進行繁瑣的后處理以使得散熱材料滿足使用要求。

發明內容

基于此，有必要提供一種制備金剛石-碳化硅復合材料的方法，該制備方法制得的金剛石-碳化硅復合材料具有良好的散熱性能；同時在制備過程中能夠對金剛石-碳化硅復合材料的尺寸、形狀等進行有效控制，能夠實現復合材料的近凈成型。

一種金剛石-碳化硅復合材料的制備方法，包括如下步驟：

將金剛石、石墨、硅粉、粘結劑按質量比(10～80)：(5～20)：(5～20)：(20～60)備料；

將所述硅粉分為第一硅粉和第二硅粉；

將所述金剛石、所述石墨、所述第一硅粉、所述粘結劑混合，得到混合物；

對所述混合物進行激光選區燒結處理，得到坯體；

在真空環境下，對所述坯體與所述第二硅粉進行熔滲處理；

在其中一個實施例中，所述第一硅粉與所述第二硅粉的質量比為10：(50～80)。

在其中一個實施例中，所述金剛石的粒徑為500目～60目，所述硅粉的粒徑為500目～200目，所述石墨的粒徑為800目～180目。

在其中一個實施例中，所述金剛石為單晶金剛石和多晶金剛石中的至少一種；和/或，

所述硅粉的純度不低于99.96％；和/或，

所述粘結劑為酚醛樹脂、環氧樹脂以及水玻璃中的一種或幾種。

在其中一個實施例中，對所述混合物進行激光選區燒結處理的激光功率為20W～30W，掃描速度為600mm/s～1000mm/s，掃描間距為0.04mm～0.08mm，每層鋪粉厚度為0.06mm～0.12mm。

在其中一個實施例中，所述金剛石-碳化硅復合材料的制備方法還包括在對所述坯體與所述第二硅粉進行熔滲處理之前，對所述坯體進行脫脂處理的步驟。

在其中一個實施例中，所述脫脂處理的方法為：在保護性氣體中，將所述坯體在1000℃～1300℃下脫脂15h～25h。

在其中一個實施例中，在真空環境下，將所述坯體覆蓋在所述第二硅粉的上方，然后進行熔滲處理；和/或，

所述真空環境的真空度為0.5MPa～1MP；和/或，