[发明专利]一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法

权利要求书

1.一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

（1）金刚石表面改性

采用酒精对金刚石进行超声波清洗10-15min，采用离子束磁控溅射多功能真空镀膜机对粒度为20µm-53µm的金刚石粉末表面镀一层A，然后再进行磁控溅射镀一层Cu，设备本底真空度小于5×10^-4Pa，工作气压为0.5-1.5 Pa，工作气体为高纯氩气，溅射过后的粉末在气氛管式炉中用氢气含量为1-3%、余量为氩气的混合气氛还原2-3小时，温度为100-200 ℃；所述A选自Cr、B、Ti、Zr、Nb中的至少一种；

（2）表面改性得到的金刚石颗粒在真空环境中热处理5-30min，热处理温度为500-700℃；

（3）通过SLM进行增材制造

将表面改性后的金刚石粉末与Cu-Cr-M合金粉末充分混合，利用刮刀在基板上铺设一层混合粉末，然后根据切片层的信息进行激光选择熔化，扫描方式包括轮廓扫描和实体扫描，每一层扫描时，先进行轮廓扫描再进行实体扫描，实体扫描采用蛇形扫描策略，之后再一次轮廓扫描；上述步骤为铺粉和激光熔化过程，重复上述步骤直到整个零件打印完成，之后将成形的零件从基板上分离，得到成形件；所述 M为Nb或Zr；

所述轮廓扫描参数为： 激光光斑直径为0.08-0.1mm，激光功率为100W-150W，扫描速度为1000-1400mm/s；

所述实体扫描的激光功率为300 W-360 W，扫描速率为650 mm/s-1100 mm/s，搭接间距为0.06mm-0.16mm， 体能量密度为100 J/mm³-280 J/mm³，成形层之间旋转67°，层厚为30-70µm；

（4）放电等离子烧结

对成形件进行SPS处理，SPS参数：温度为850℃-950℃，烧结时间为10-15min；烧结压力为40-50MPa；

（5）成形件在真空气氛中进行时效处理，得到制品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中磁控溅射镀A时，施加的偏压为-50V，磁控靶功率为70W-150W，时间为5～30 min，A镀层的厚度为200-700nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中磁控溅射镀Cu，靶材为高纯Cu靶，纯度≥99.99%，施加的偏压为-50V，磁控靶功率为70W-150W，时间为5～30 min，Cu层厚度为1-2μm，靶基距为5.0cm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中表面改性后的金刚石粉末在混合粉末中的体积分数为5%-50%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述Cu-Cr-M合金粉末中Cr的质量百分比为0.5-11.0%、M的质量百分比为0%-11.0%、余量为铜；所述Cu-Cr-M合金粉末的粒径为15-67μm，且D10为15-25μm、D50为27-33μm、D90为40-55μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：打印所用的基板为不锈钢基板或铜质基板，打印前，基板预加热温度为100-150℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光增材制造需在设备工作腔内通入氩气，使工作腔内氧气含量＜0.1％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中经SPS烧结获得成品的致密度达到99.8%。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（5）中时效温度为350℃-550℃，时效时间为1h-3h，升温速率为10℃/min，水冷。