【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通过对金属粉末进行烧结，以压实或不压实来制造包含此粉末的复合层、工件或制品，具体涉及一种高导热铜-金刚石复合材料及其温压近净成形制备方法。
技术介绍
1、随着电子器件向高性能、小型化和高度集成化方向发展，传统散热材料已逐渐难以满足需求，散热问题已成为制约电子信息产业发展的技术瓶颈之一。为了获得稳定的性能，必须改善电子器件散热条件，因此研究高性能散热材料已成为电子工业发展的关键。
2、铜-金刚石复合材料因具有较高的热导率和适宜的热膨胀系数而成为新一代的热管理材料，目前制备铜-金刚石复合材料的方法主要是熔体浸渗法，将熔融状态的金属铜在气体压力、机械挤压力或毛细管力的作用下渗入金刚石颗粒堆积体的间隙，其产品的形状及尺寸受到模具制约，很难做出大尺寸异形产品，而金刚石硬度为摩氏硬度10，后期加工问题是目前世界公认的难点。
3、专利cn109940156a提出一种3d打印近净成形制备金刚石/铜导热复合材料零件的方法，采用3d打印的方式制备金刚石骨架，然后通过真空压力熔渗工艺将铜填充至骨架间隙最终制备得到具有一定形状的铜-金刚石复合材料。但采用压力熔渗工艺生产效率低下，制备成本较高，产品尺寸仍然受到模具的限制。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高导热铜-金刚石复合材料及其温压近净成形制备方法，该复合材料导热率能够满足芯片的散热需求，并且该制备方法能够制备大尺寸异形结构的铜-金刚石复合材料产品，解决了现有技
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、提供一种高导热铜-金刚石复合材料，所述高导热铜-金刚石复合材料由表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒弥散分布于铜合金中得到，并且复合材料中金刚石的体积分数为50～70％。
4、按上述方案，所述高导热铜-金刚石复合材料导热率为500～550w/(m·k)，热膨胀系数为6.0×10-6～7.0×10-6/℃，抗弯强度为350～380mpa，致密度为98～98.5％。
5、按上述方案，所述表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒表面涂层厚度为300～600nm。
6、本专利技术还提供上述高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，具体制备步骤如下：
7、步骤一、金刚石颗粒表面粗化处理：将金刚石颗粒与粗化剂混合搅拌后铺设于氧化铝陶瓷坩埚中，随后将氧化铝陶瓷坩埚放入马弗炉中热处理，所得产物待自然冷却后取出清洗后得到表面粗化的金刚石颗粒；
8、步骤二、金刚石颗粒表面金属化：将步骤一所得表面粗化的金刚石颗粒与预镀金属混合粉、混合盐混合后放入真空管式炉中进行真空沉积反应，得到表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒；
9、步骤三、制备铜金刚石喂料颗粒：将步骤二所得表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒与铜合金粉末、粘结剂混合后加入真空密炼机中进行密炼，完成密炼后通过制粒机制成粒径0.5～1mm的铜金刚石喂料颗粒；
10、步骤四、等温近净成形制备高导热铜-金刚石复合材料：将步骤三所得铜金刚石喂料颗粒填入成型模具中进行温压成形，脱模后得到铜金刚石毛坯，铜金刚石毛坯再经脱脂、烧结处理得到高导热铜-金刚石复合材料。
11、按上述方案，步骤一所述金刚石颗粒粒径为100～500μm，优选为100～300μm。
12、按上述方案，步骤一所述粗化剂的组分及质量百分含量为：fe2o3粉末30～50％，mno2粉末50～70％，fe2o3粉末与mno2粉末粒径为1～20μm，优选为5～10μm。
13、按上述方案，步骤一所述金刚石颗粒与粗化剂质量比为1：3～5。
14、按上述方案，步骤一热处理工艺条件为：室温下以5～20℃/min的升温速率升温至600～800℃，保温30～60min。
15、按上述方案，步骤二所述预镀金属混合粉为金属粉与其氧化物粉末的混合物，其中金属粉选自ti粉、cr粉、mo粉及w粉中的一种，对应的氧化物粉末分别为tio2粉、cr2o3粉、moo2粉及wo3粉，所述金属粉粒径为1～10μm，优选为3～5μm，氧化物粉末粒径为1～10μm，优选为3～5μm，预镀金属混合粉中金属粉的质量百分含量为20～50％。
16、按上述方案，步骤二所述混合盐粒径为300～400目，组分及质量百分含量为：nh4cl粉末30～40％，nacl粉末30～40％，kcl粉末20～40％。
17、按上述方案，步骤二所述表面粗化的金刚石颗粒与预镀金属混合粉、混合盐混合，各组分及质量百分含量为：表面粗化的金刚石颗粒30～60％，预镀金属混合粉20～50％，混合盐5～20％。
18、优选的是，步骤二所述表面粗化的金刚石颗粒与预镀金属混合粉、混合盐混合，各组分及质量百分含量为：表面粗化的金刚石颗粒50～60％，预镀金属混合粉30～40％，混合盐10～20％。
19、按上述方案，步骤二真空沉积反应工艺条件为：真空度＜1pa，室温下以5～10℃/min的升温速率升温至800～1200℃，沉积30～60min。
20、按上述方案，步骤三所述铜合金粉末粒径为3～10μm，其成分及质量百分含量为：b0.50～1.20％，ti 0.15～0.55％，ag 4.50～8.00％，ni 0.50～1.50％，cr 0.60～1.20％，余量为cu。
21、按上述方案，步骤三所述粘结剂成分及质量百分含量为：聚乙二醇(分子量1000～2000)，20～40％(优选30～35％)，聚甲醛(分子量3～4万)10～30％(优选20～25％)，聚乙烯(分子量20～25万)10～20％(优选15～20％)，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(数均分子量150～350)，20～30％(优选25～30％)，80#微晶蜡1～10％(优选5～10％)。
22、按上述方案，步骤三表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒与铜合金粉末、粘结剂混合，各组分及质量百分含量如下：表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒35～50％，铜合金粉末45～60％，粘结剂5～10％。
23、按上述方案，步骤三混炼工艺条件为：真空度1～20pa，密炼温度为140～180℃，密炼时间为2～4h。
24、按上述方案，步骤四温压成形工艺条件为：温度为140～180℃，压力为300～600mpa，保压时间为10～30s。
25、按上述方案，步骤四脱脂的方法为：采用溶剂脱脂、高温脱脂两种脱脂方式进行。溶剂脱脂所用溶剂为：正庚烷、1,2,3-三溴丙烷、丙酮、甲苯中的一种或者混合物。溶剂脱脂温度为35～50℃，脱脂时间为4～6h。
26、高温脱脂工艺条件为：室温下以5～10℃/min的升温速率升温至450～500℃，保温1～2h，然后以3～5℃/min的升温速率升温至80本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述高导热铜-金刚石复合材料由表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒弥散分布于铜合金中得到，并且复合材料中金刚石的体积分数为50～70％。
2.根据权利要求1所述的高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述高导热铜-金刚石复合材料导热率为500～550W/(m·K)，热膨胀系数为6.0×10-6～7.0×10-6/℃，抗弯强度为350～380MPa，致密度为98～98.5％。
3.根据权利要求1所述的高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒表面涂层厚度为300～600nm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
5.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤一所述金刚石颗粒粒径为100～500μm；步骤一所述粗化剂的组分及质量百分含量为：Fe2O3粉末30～50％，MnO2粉末50～70％，Fe2O3粉末与MnO2粉末粒径为1～20μm；步骤一所述
6.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤二所述预镀金属混合粉为金属粉与其氧化物粉末的混合物，其中金属粉选自Ti粉、Cr粉、Mo粉及W粉中的一种，对应的氧化物粉末分别为TiO2粉、Cr2O3粉、MoO2粉及WO3粉，所述金属粉粒径为1～10μm，氧化物粉末粒径为1～10μm，预镀金属混合粉中金属粉的质量百分含量为20～50％；步骤二所述混合盐粒径为300～400目，组分及质量百分含量为：NH4Cl粉末30～40％，NaCl粉末30～40％，KCl粉末20～40％；步骤二所述表面粗化的金刚石颗粒与预镀金属混合粉、混合盐混合，各组分及质量百分含量为：表面粗化的金刚石颗粒30～60％，预镀金属混合粉20～50％，混合盐5～20％；步骤二真空沉积反应工艺条件为：真空度＜1Pa，室温下以5～10℃/min的升温速率升温至800～1200℃，沉积30～60min。
7.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤三所述铜合金粉末粒径为3～10μm，其成分及质量百分含量为：B 0.50～1.20％，Ti 0.15～0.55％，Ag 4.50～8.00％，Ni 0.50～1.50％，Cr 0.60～1.20％，余量为Cu；步骤三所述粘结剂成分及质量百分含量为：聚乙二醇20～40％，聚甲醛10～30％，聚乙烯10～20％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20～30％，80#微晶蜡1～10％；步骤三表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒与铜合金粉末、粘结剂混合，各组分及质量百分含量如下：表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒35～50％，铜合金粉末45～60％，粘结剂5～10％；步骤三混炼工艺条件为：真空度1～20Pa，密炼温度为140～180℃，密炼时间为2～4h。
8.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤四温压成形工艺条件为：温度为140～180℃，压力为300～600MPa，保压时间为10～30s；步骤四脱脂的方法为：采用溶剂脱脂、高温脱脂两种脱脂方式进行。
9.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤四烧结工艺条件为：真空度10-5～10-3Pa，以1～3℃/min的升温速率升温至650～700℃，保温30～60min，然后以0.5～1℃/min的升温速率升温至950～1050℃，保温60～180mim，降温至600～700℃保温120～240min。
10.权利要求1-3任一项所述的高导热铜-金刚石复合材料在电子封装材料方面的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述高导热铜-金刚石复合材料由表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒弥散分布于铜合金中得到，并且复合材料中金刚石的体积分数为50～70％。
2.根据权利要求1所述的高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述高导热铜-金刚石复合材料导热率为500～550w/(m·k)，热膨胀系数为6.0×10-6～7.0×10-6/℃，抗弯强度为350～380mpa，致密度为98～98.5％。
3.根据权利要求1所述的高导热铜-金刚石复合材料，其特征在于，所述表面包覆金属化涂层的金刚石颗粒表面涂层厚度为300～600nm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
5.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤一所述金刚石颗粒粒径为100～500μm；步骤一所述粗化剂的组分及质量百分含量为：fe2o3粉末30～50％，mno2粉末50～70％，fe2o3粉末与mno2粉末粒径为1～20μm；步骤一所述金刚石颗粒与粗化剂质量比为1：3～5；步骤一热处理工艺条件为：室温下以5～20℃/min的升温速率升温至600～800℃，保温30～60min。
6.根据权利要求4所述的高导热铜-金刚石复合材料的温压近净成形制备方法，其特征在于，步骤二所述预镀金属混合粉为金属粉与其氧化物粉末的混合物，其中金属粉选自ti粉、cr粉、mo粉及w粉中的一种，对应的氧化物粉末分别为tio2粉、cr2o3粉、moo2粉及wo3粉，所述金属粉粒径为1～10μm，氧化物粉末粒径为1～10μm，预镀金属混合粉中金属粉的质量百分含量为20～50％；步骤二所述混合盐粒径为300～400目，组分及质量百分含量为：nh4cl粉末30～40％，nacl粉末30～40％，kcl粉末20～40％；步骤二所述表面粗化的金刚石颗粒与预镀金属...
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