[发明专利]金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种金刚石‑碳化硅复合材料及其制备方法和应用。该制备方法采用质量比为(10～80)：(5～20)：(5～20)：(20～60)的金刚石、石墨、硅粉、粘结剂为原料，复合形成散热性能良好的金刚石‑碳化硅复合材料。在该制备方法先将金刚石、石墨、第一硅粉、粘结剂混合，得到混合物；然后对得到的混合物进行激光选区烧结处理，得到坯体；然后在真空环境中，将坯体与第二硅粉接触，进行熔渗处理。激光选区烧结能够对坯体的尺寸、形状、孔径大小以及孔径分布等进行良好的控制，能够根据设计需求实现金刚石‑碳化硅复合材料的定制化生产。得到金刚石‑碳化硅复合材料之后，不需要对其进行进一步复杂的加工，能够实现复合材料的近净成型。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种金刚石-碳化硅复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着生产技术的不断进步，电子产品翻陈出新的速度逐渐加快。在电子产品更新的过程中，其内部的电子器件的集成化程度越来越高，电子器件的设计和布局已经由单纯的二维排布向复杂多变的三维分布转变。在这个转变的过程中，电子产品的散热问题成为制约该转变进一步加快的瓶颈之一。随着电子产品内部电子器件集成化程度的提高，对散热材料的散热性能要求越来越高；同时，为了能够更好地实现装配，对散热材料的尺寸、形状等也提出了更高的要求。然而，传统的制备方法得到的散热材料的散热性能欠佳，并且难以对散热材料的尺寸、形状等进行有效的控制，在得到散热材料之后还需要进行繁琐的后处理以使得散热材料满足使用要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种制备金刚石-碳化硅复合材料的方法，该制备方法制得的金刚石-碳化硅复合材料具有良好的散热性能；同时在制备过程中能够对金刚石-碳化硅复合材料的尺寸、形状等进行有效控制，能够实现复合材料的近净成型。

一种金刚石-碳化硅复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将金刚石、石墨、硅粉、粘结剂按质量比(10～80)：(5～20)：(5～20)：(20～60)备料；

将所述硅粉分为第一硅粉和第二硅粉；

将所述金刚石、所述石墨、所述第一硅粉、所述粘结剂混合，得到混合物；

对所述混合物进行激光选区烧结处理，得到坯体；

在真空环境下，对所述坯体与所述第二硅粉进行熔渗处理；

在其中一个实施例中，所述第一硅粉与所述第二硅粉的质量比为10：(50～80)。

在其中一个实施例中，所述金刚石的粒径为500目～60目，所述硅粉的粒径为500目～200目，所述石墨的粒径为800目～180目。

在其中一个实施例中，所述金刚石为单晶金刚石和多晶金刚石中的至少一种；和/或，

所述硅粉的纯度不低于99.96％；和/或，

所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂以及水玻璃中的一种或几种。

在其中一个实施例中，对所述混合物进行激光选区烧结处理的激光功率为20W～30W，扫描速度为600mm/s～1000mm/s，扫描间距为0.04mm～0.08mm，每层铺粉厚度为0.06mm～0.12mm。

在其中一个实施例中，所述金刚石-碳化硅复合材料的制备方法还包括在对所述坯体与所述第二硅粉进行熔渗处理之前，对所述坯体进行脱脂处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述脱脂处理的方法为：在保护性气体中，将所述坯体在1000℃～1300℃下脱脂15h～25h。

在其中一个实施例中，在真空环境下，将所述坯体覆盖在所述第二硅粉的上方，然后进行熔渗处理；和/或，

所述真空环境的真空度为0.5MPa～1MP；和/或，