一种金刚石表面镀钨的方法技术

本发明专利技术涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种金刚石表面镀钨的方法。本发明专利技术的方法包括以下步骤：将金刚石颗粒进行粗化处理，得到粗化金刚石颗粒；将所述粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化‑活化，然后将敏化‑活化的金刚石颗粒与解胶液混合，进行解胶，得到活化金刚石颗粒；将所述活化金刚石颗粒与镀覆料混合，将得到的混合料在氢气气氛中进行镀覆反应，在金刚石表面形成镀层；所述镀层的成分为W和WC；所述镀覆反应的温度为700～800℃；所述镀覆料为蓝钨或紫钨。本发明专利技术可以在相对较低的温度下在金刚石表面形成镀层，避免造成金刚石热损伤；镀层致密均匀，无漏镀现象，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石表面镀钨的方法
本专利技术涉及镀膜
，尤其涉及一种金刚石表面镀钨的方法。
技术介绍
金刚石具有自然材料中最高的热导率(1200～2000W·m-1·K-1)，将其作为第二相，与高导热的金属铜复合得到的金刚石～Cu复合材料理论上可以获得极为优异的热导率性能，因此作为最具潜力的新一代电子封装用热管理材料而成为研究热点。但是，由于金刚石与铜两相的润湿性差，因此开发或优化可行的界面优化方法，成为相关研究工作的核心。为改善金刚石与铜之间的润湿性，金刚石表面镀钨是行之有效的方法。在目前可选择的镀覆元素所对应的碳化物中，钨与金刚石表面碳原子形成的WC热导率值最高，高达121W·m-1·K-1，且在1150℃时铜对WC的润湿角最小，仅为17°，可显著增加金刚石与铜的润湿性。然而，要在金刚石表面镀一层均匀致密的钨膜同样存在技术难点，现有的镀钨方法主要有磁控溅射法、化学气相沉积、盐浴镀和粉末覆盖烧结法等，但现有的镀钨方法均存在不同的缺点及局限性。陆轻铀在《在金刚石颗粒上形成化学结合的金属镀膜方法》(CN1752267A)中提出磁控溅射法，该方法虽然能在金刚石颗粒表面镀上钨，但是该方法单次镀覆量少，获得的膜厚度不均匀，还会出现金刚石某一晶面乃至部分金刚石颗粒漏镀的现象，尤其是当金刚石颗粒尺寸较小时漏镀现象更严重；同时该方法要求专门的设备，生产效率低，需专门的靶材，专人操作。马捷等在《一种金刚石粉体表面镀钨的方法》(CN106521451A)中利用化学沉积法于550～700℃在金刚石表面镀钨，该工艺镀膜温度低，对金刚石不造成热损伤，但其镀层物相为W，金刚石与钨未形成WC的冶金结合。余新泉等在《一种金刚石表面镀钨的方法》(CN103388142A)中利用盐浴镀法在金刚石表面镀钨，但其镀覆温度高(900～1000℃)，容易造成金刚石热损伤。王西涛等在《一种新型高导热铜基复合材料制备方法》(CN104651658A)中利用金刚石覆盖燃烧法镀钨，获得由W相和WC相组成的镀层，但其镀覆温度高(达950～1050℃)，容易造成金刚石热损伤。向波提出了一种新方法(向波,谢志刚,贺跃辉等.金刚石表面镀覆金属钨的新方法[J].中国有色金属学报,2007,17(9):1511～1515.)，即用H2/H2O混合气体于750℃～900℃还原含有催化剂的氧化钨，利用氧化钨在水蒸气中蒸发及化学气相传输，在金刚石表面镀钨，该方法获得的钨膜出现严重的漏镀现象。以上分析说明金刚石表面镀钨方法有待进一步改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金刚石表面镀钨的方法，可以在相对较低的温度下在金刚石表面形成镀层，避免造成金刚石热损失；镀层致密均匀，无漏镀现象，成本较低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种金刚石表面镀钨的方法，包括以下步骤：将金刚石颗粒进行粗化处理，得到粗化金刚石颗粒；将所述粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化-活化，然后将敏化-活化的金刚石颗粒与解胶液混合，进行解胶，得到活化金刚石颗粒；将所述活化金刚石颗粒与镀覆料混合，将得到的混合料在氢气气氛中进行镀覆反应，在金刚石表面形成镀层；所述镀层的成分为W和WC；所述镀覆反应的温度为700～800℃；所述镀覆料为蓝钨或紫钨。优选的，所述镀覆反应的时间为30～180min。优选的，所述金刚石颗粒的粒径为20～600μm。优选的，所述蓝钨或紫钨的粒径为20～1000nm。优选的，所述活化金刚石颗粒与镀覆料的质量比为1：(0.2～2)。优选的，完成所述镀覆反应后，还包括将反应产物进行筛分分离，得到镀钨金刚石和钨粉。优选的，所述粗化处理的方法为：将金刚石颗粒在硝酸溶液中煮沸3～10min；所述硝酸溶液的质量分数为30％。优选的，所述胶体钯溶液的制备原料包括：氯化钯1g/L、氯化亚锡77.53g/L、锡酸钠7g/L、盐酸300mL/L和余量的水；所述盐酸的质量分数为36～38％。优选的，所述敏化-活化的时间为3～6min。优选的，所述解胶液为稀盐酸或次磷酸氢钠溶液；所述稀盐酸的质量分数为10％，所述次磷酸氢钠溶液的浓度为20～30g/L。本专利技术提供了一种金刚石表面镀钨的方法，包括以下步骤：将金刚石颗粒进行粗化处理，得到粗化金刚石颗粒；将所述粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化-活化，然后将敏化-活化的金刚石颗粒与解胶液混合，进行解胶，得到活化金刚石颗粒；将所述活化金刚石颗粒与镀覆料混合，将得到的混合料在氢气气氛下进行镀覆反应，在金刚石表面形成镀层；所述镀层的成分为W和WC；所述镀覆反应的温度为700～800℃；所述镀覆料为蓝钨或紫钨。本专利技术利用粗化处理在金刚石表面形成微蚀坑，便于后续金刚石镀钨；然后将得到的粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化-活化，在金刚石颗粒表面吸附胶体钯微粒，之后与解胶液混合进行解胶，得到吸附有钯活性位点的活化金刚石颗粒；最后将吸附有钯活性位点的活化金刚石颗粒与镀覆料混合，以蓝钨或紫钨作为镀覆料，利用蓝钨、紫钨较强的反应活性，在较低的温度(700～800℃)下，蓝钨或紫钨便可与氢气发生还原反应，生成的活性W原子随气相迁移与金刚石表面充分接触，同时金刚石活化后表面存在的钯活性位点，有利于钨在金刚石表面的沉积；根据金刚石晶体结构可知，金刚石表面碳原子存在一个悬挂键，该悬挂键可与W等强碳化物形成元素在镀覆温度下发生界面键合反应，生成稳定的WC。镀覆过程中伴随着金刚石表面的C及W原子的扩散迁移，物理距离较近的W与C结合，反应生成WC，随着反应的进行，生成的WC层阻碍C与W进一步的扩散和迁移，部分W原子以金属W形式沉积在镀层表面。因而经扩散镀钨后金刚石表面能形成均匀致密的镀层，镀层物相由W、WC组成。本专利技术的镀覆反应温度较低(为700～800℃)，因此可避免金刚石发生热损伤。此外，因为传统镀钨方法反应温度高，镀层厚度不易控制，镀层较厚时在金刚石表面棱角处易引起应力集中，导致镀层脱落，同时镀层和金刚石基体的界面应力差也易引起镀层剥落；本专利技术对金刚石进行敏化-活化处理，使得金刚石颗粒易于吸附镀覆过程中产生的活性W原子，同时采用低温活性镀，能控制镀层厚度在100nm以内，镀层与金刚石之间应力差较小，因而无漏镀现象。采用本专利技术的方法能有效镀覆粒径范围为20～600μm的金刚石，镀覆范围更广。这是由于盐浴镀和粉末覆盖烧结法的镀覆温度一般在900℃以上，金刚石与镀覆料反应后会有粘结现象，镀覆料颗粒之间也会产生团聚，不能有效分离金刚石，不适于镀覆200目以下金刚石；而本专利技术的镀覆温度较低，可减少镀覆料与金刚石之间的粘结，避免镀覆料颗粒之间产生团聚，仅通过简单的筛分就可实现金刚石的分离，筛分简单，因而镀覆范围更广。本专利技术的镀覆反应的产物为镀钨金刚石与钨粉，钨粉商业价值高，降低了镀覆成本。采用本专利技术方法得到的镀钨金刚石可应用于金刚石-Cu高导热材料的制备，同时镀钨后金刚石电阻率大幅下降，尤其400目金刚石微粉电阻率降至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石表面镀钨的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将金刚石颗粒进行粗化处理，得到粗化金刚石颗粒；/n将所述粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化-活化，然后将敏化-活化的金刚石颗粒与解胶液混合，进行解胶，得到活化金刚石颗粒；/n将所述活化金刚石颗粒与镀覆料混合，将得到的混合料在氢气气氛中进行镀覆反应，在金刚石表面形成镀层；所述镀层的成分为W和WC；所述镀覆反应的温度为700～800℃；所述镀覆料为蓝钨或紫钨。/n

【技术特征摘要】
1.一种金刚石表面镀钨的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金刚石颗粒进行粗化处理，得到粗化金刚石颗粒；
将所述粗化金刚石颗粒与胶体钯溶液混合，进行敏化-活化，然后将敏化-活化的金刚石颗粒与解胶液混合，进行解胶，得到活化金刚石颗粒；
将所述活化金刚石颗粒与镀覆料混合，将得到的混合料在氢气气氛中进行镀覆反应，在金刚石表面形成镀层；所述镀层的成分为W和WC；所述镀覆反应的温度为700～800℃；所述镀覆料为蓝钨或紫钨。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镀覆反应的时间为30～180min。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒径为20～600μm。


4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述蓝钨或紫钨的粒径为20～1000nm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化金刚石...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗莉，周强，温禄，潘锡翔，魏世超，
申请(专利权)人：江西离子型稀土工程技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36