[發明專利]一種定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010312084.8
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111421141B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 姚建華;王健君;李波
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F1/12;C23C4/12;C23C4/06;C22C26/00;B22F9/22
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

1.一種定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法為：

(1)將金剛石粉末與高導熱金屬粉末進行球磨混合，形成均勻的復合粉末，備用；

(2)取低導熱金屬粉末作為超音速激光沉積的填充相，備用；

(3)噴涂之前，分別對步驟(1)、步驟(2)準備好的粉末進行保溫處理，然后再進行還原處理；

(4)對基體進行清洗，去除表面油污，然后吹干，采用超音速激光沉積技術在基體上先沉積經過步驟(3)處理的金剛石與高導熱金屬的復合粉末，再沉積經過步驟(3)處理的低導熱金屬粉末作為填充，從而制備出單層含有復合粉末及低導熱金屬粉末的單層沉積層，然后通過逐層累加的方式制備出一種定向高導熱金剛石/金屬基復合材料；

超音速激光沉積時，粉末顆粒在拉瓦爾噴嘴中加速至超音速，噴嘴與基體垂直方向偏離±10°范圍內；激光束與噴嘴軸線呈20～30°夾角；激光光斑輻照基體的區域與粉末沉積區域重合；

超音速激光沉積的工作參數為：采用半導體激光，波長為960～1100nm，功率密度為3～5×10⁵W/cm²，掃描速度為20～60mm/s，噴涂距離為20～40mm，送粉量為30～60g/min，載氣預熱溫度為400～800℃，載氣壓力為3～5MPa，載氣為壓縮空氣或氮氣中的一種。

2.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所得復合粉末中，金剛石粉末的體積分數為50％～80％。

3.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述金剛石粉末的粒徑分布為30-50μm。

4.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述高導熱金屬粉末的導熱系數200W/m·K，形狀為球形或類球形，粒徑分布為5-50μm，選自純銅及其合金粉末、純鋁及其合金粉末的一種或幾種。

5.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述低導熱金屬粉末的導熱系數70W/m·K，形狀為球形或類球形，粒徑分布為5-50μm，選自純鐵、鎳及不銹鋼粉末的一種或幾種。

6.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述保溫處理的溫度為120℃，時間為30min。

7.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述還原處理以氫氣為還原氣氛，還原時間為30min，還原溫度為200℃。

8.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述基體為任意形狀的鐵基材料。

9.如權利要求1所述定向高導熱金剛石/金屬基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述復合材料的高導熱方向為一維傳熱、二維傳熱或三維傳熱。