[发明专利]一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法

权利要求书

1.一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：采用盐浴镀覆技术在金刚石表面镀覆一层均匀的Mo₂C用来改善金刚石与铜的润湿性，然后采用化学镀覆方法继续在Mo₂C层表面镀铜，并根据镀铜质量的不同制备出不同镀铜层厚度的双镀层金刚石粉末；然后通过超高压冷压成形方法直接压制双镀层金刚石粉末来成形，再通过真空无压烧结技术近终成形金刚石/铜复合材料零部件；

具体工艺步骤为：

1)选取晶型度为MBD10且平均粒度为100μm的金刚石粉末、MoO₃粉末以及混合盐NaCl‐KCl，进行机械混料，然后在通Ar气的快速升温管式电炉中进行反应烧结，在高温下使熔盐中的MoO₃粉末与表面石墨化的金刚石反应形成Mo₂C层，NaCl:KCl摩尔比＝1:1；

2)随炉冷却后，将得到的产物进行超声酒精清洗筛分出镀覆Mo₂C层的金刚石粉体，在镀覆Mo₂C层的金刚石粉体表面进行化学镀铜；

3)采用冷压机在超高压压力下将不同镀铜量的Cu‐Mo₂C‐Diamond粉末直接压制成形金刚石/铜复合材料零件；

4)采用钨丝真空炉将零件烧结致密，随炉冷却至室温，得到近终成形的金刚石/铜复合材料零件；

其中的高体积分数指的是复合材料中金刚石的体积分数大于50％。

2.根据权利要求1所述的一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：步骤1)所述金刚石与MoO₃的摩尔比为10:1～3，金刚石与混合盐的质量比为1:3～5；反应烧结温度为1000℃～1100℃，时间为1～3h。

3.根据权利要求1所述的一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：步骤2)所述化学镀铜过程如下：将金刚石粉体置于浓度为30g/L的SnCl₂去离子水溶液中进行表面敏化，然后置于浓度为0.25g/L的PdCl₂去离子水溶液中进行表面活化，最后在配制好的硫酸铜镀液中进行化学镀铜；其中硫酸铜镀液配方为：CuSO₄·5H₂O：15g/L，37％HCHO水溶液：14ml/L，EDTA：14.5g/L，C₄O₆H₄KNa：14g/L，二联吡啶：0.02g/L，亚铁氰化钾：0.01g/L；镀液的酸碱度控制在PH>11，反应温度控制在43±0.5℃；通过控制硫酸铜镀液的用量制备出含铜体积分数不同的双镀层Cu‐Mo₂C‐Diamond粉末。

4.根据权利要求2所述的一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：所述Cu‐Mo₂C‐Diamond双镀层金刚石粉末含铜体积分数为30～50vol.％，镀铜过程所需硫酸铜镀液的量为0.286～0.668L/g，镀覆时间为1～6h。

5.根据权利要求1所述的一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：步骤3)所述冷压机压力为0.8～3.2GPa，保压时间为5～15min。

6.根据权利要求1所述的一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法，其特征在于：步骤4)所述钨丝真空炉真空烧结温度为950℃～1050℃，烧结时间为0.5～2h。