[發明專利]一種金剛石/銅復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110034857.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112877560B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 吳勁頻;周強;黃紫彬;羅莉;潘錫翔;溫祿;魏世超
• 申請（專利權）人: 江西離子型稀土工程技術研究有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;C22C26/00;C25D3/38;C25D15/00;C22C1/10
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

本發明屬于復合材料技術領域，本發明提供了一種金剛石/銅復合材料及其制備方法，本發明提供的制備方法先將金剛石顆粒通過沉降的方式均勻分散在純銅基體上，然后采用電沉積的方法使銅沉積在金剛石顆粒形成的縫隙中，提高了純銅基體表面銅和金剛石的分散均勻性，也保證了銅和金剛石沉積層與純銅基體表面的結合力；且本發明提供的制備方法操作條件溫和。實施例的數據表明：本發明提供的金剛石/銅復合材料中金剛石的質量百分含量為12.7～42.5％；所述金剛石/銅復合材料的熱導率為415～617W/mK。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種金剛石/銅復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子產品輕量化、高效率、小型化需求的提高，具有高導熱能力的封裝材料已成為國內外的研究熱點。金剛石/銅復合材料因其具有較高的導熱率而受到廣泛的關注。

目前金剛石/銅復合材料主要的制備方法包括粉末冶金法、高溫高壓法、放電等離子體燒結法和液體熔滲法。在這些制備方法中，粉末冶金法通常需要在1000℃以上的高溫下進行，這將導致金剛石的石墨化；高溫高壓法在制備金剛石/銅復合材料的過程中不僅需要施加高溫同時也需要施加一定的壓力，制備條件比較嚴苛；此外，放電等離子體燒結法很難獲得較高金剛石含量的金剛石/銅復合材料；液體熔滲法對制備設備的要求較高。這些制備方法中出現的各種問題嚴重制約了金剛石/銅復合材料的發展，限制了金剛石/銅復合材料在封裝中的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種金剛石/銅復合材料及其制備方法。本發明提供的制備方法反應條件溫和，且使金剛石顆粒很好地與銅復合并結合在純銅基體表面。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種金剛石/銅復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將純銅基體浸漬在電解質溶液中，待所述電解質溶液中的金剛石顆粒完全沉降在所述純銅基體后，以沉降有金剛石顆粒的純銅基體為陰極，含磷銅片為陽極，進行電沉積，得到金剛石/銅復合材料；

所述電解質溶液包括銅離子、表面活性劑和金剛石顆粒。

優選地，所述電解質溶液為包括以下濃度組分的水溶液：銅離子40～60g/L，表面活性劑0.01～10g/L，金剛石顆粒1.5～3.5g/L。

優選地，所述電解質溶液的pH值為2～5或8～9。

優選地，所述金剛石顆粒的粒徑為15～55μm。

優選地，所述金剛石顆粒的表面還包裹金屬層，所述金屬層的材質為WC、Cr、Ni或Mn；所述金屬層的包裹量為金剛石顆粒重量的20～200％。

優選地，所述表面活性劑包括第一表面活性劑、第二表面活性劑或第三表面活性劑中的一種或幾種；所述第一表面活性劑包括明膠、十二烷基硫酸鈉、硫脲、苯并三氮唑和乙二胺中的一種或幾種；所述第二表面活性劑包括聚乙二醇和/或聚丙二醇；所述第三表面活性劑包括氯化銅或氰化銅。

優選地，當所述表面活性劑為第一表面活性劑時，所述第一表面活性劑的濃度為0.01～1.5g/L；

當所述表面活性劑為第一表面活性劑和第二表面活性劑時，所述第一表面活性劑的濃度為0.01～1g/L；所述第二表面活性劑的濃度為0.01～1g/L；

當所述表面活性劑為第一表面活性劑和第三表面活性劑時，所述第一表面活性劑的濃度為0.01～1.5g/L；所述第三表面活性劑的濃度為0.05～2g/L；

當所述表面活性劑為第一表面活性劑、第二表面活性劑和第三表面活性劑時，所述第一表面活性劑的濃度為0.01～1.5g/L；所述第二表面活性劑的濃度為0.01～1g/L，所述第三表面活性劑的濃度為0.05～2g/L；