【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属基复合材料及先进电子封装热管理材料，尤其涉及一种经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料及其制备工艺。
技术介绍
1、随着现代科技的飞速发展，特别是电子封装、航空航天等领域对材料性能的要求日益严苛，金属基复合材料因其独特的性能优势而备受关注。其中，碳化硅颗粒增强铝基复合材料以其低密度、高热导率、低热膨胀系数以及良好的力学性能等特点，成为极具潜力的新型材料之一，被广泛应用于航天航空、汽车制造、电子仪器等工业领域。
2、现有的碳化硅颗粒增强铝基复合材料在制备过程中面临诸多挑战。由于sic颗粒与al基体之间的润湿性较差，同时界面差异大，这导致在制备过程中容易出现界面结合不良的问题，会产生排除现象，使复合粉体凝固后，易出现分层的现象，影响材料的整体性能。同时，高温烧结时二者容易发生界面反应，生成如al4c3 等脆性相。al4c3 不仅会降低复合材料的强度和韧性，而且其吸潮性会使复合材料在潮湿环境下性能恶化，进而限制了材料的广泛应用。
3、为了解决上述问题，目前的常见做法是对碳化硅颗粒进行表面改性，以改善润湿性、减少界面反应、提高热导率。现有的对碳化硅颗粒进行表面改性的方法包括表面氧化处理、镀覆金属涂层。然而，表面氧化处理虽能在一定程度上改善润湿性，但氧化层厚度难以精准控制，过厚的氧化层可能阻碍al液与sic的接触，影响润湿性，且氧化过程可能引入杂质。镀覆金属涂层（如化学镀镍）工艺复杂、成本高，还存在镀覆不均匀和环境污染等问题。
4、如，申请公开号为cn116732506a的中国专
5、因此，有必要寻求更为有效的制备工艺，制备出导热性能和机械力学性能优异，使用寿命长的镍包覆碳化硅增强铝基复合材料。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种导热性能和机械力学性能优异，使用寿命长的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料及其制备工艺。
2、为达到以上目的，本专利技术提供一种经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，包括如下步骤：
3、步骤s1、压制成型：将经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒以及铝粉放入模具进行压制成型，获得初坯；
4、步骤s2、复压：将经过步骤s1制成的初坯置于惰性气体保护条件下的复压烧结炉中，在低于铝熔点50℃到高于铝熔点200℃范围内的温度条件下连续复压，获得镍包覆碳化硅增强铝基复合材料。
5、优选的，步骤s1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒、铝粉的质量之比为(0.26-2.5):1。
6、优选的，步骤s1中所述压制成型的方式为冷压成型或温压成型。
7、优选的，步骤s1中所述压制成型的具体工艺参数为：压强70-200mpa，温度260-660℃，保温时间3-5min，冷却方式为随炉冷却。
8、优选的，步骤s1中所述模具为经淬火加回火处理的普通cr12mov钢模具。
9、优选的，步骤s1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒的制备方法，包括如下步骤：
10、步骤d1：将碳化硅粉末在95-105℃条件下恒温干燥0.5-0.8h，干燥后进行球磨0.5h，采用真空等离子清洗活化工艺对球磨后的碳化硅粉末进行活化处理；
11、步骤d2：采用磁控溅射方法在活化的碳化硅粉末表面上先溅射过渡包覆层，再溅射金属镍，直至镀层总厚度为2-20μm。
12、优选的，步骤d1中所述碳化硅粉的平均粉末粒径为50nm-50μm。
13、优选的，步骤d1中所述活化处理和步骤d2中所述溅射金属镍的过程中碳化硅粉末均处于超声振动、机械振动、机械搅拌、多相流化中一种或多种状态叠加环境中。
14、优选的，步骤d1中所述活化处理的具体参数为：保护气氛为ar，工作气压为0.5-1.0pa，干燥时间为5-30min，温度为室温，功率为200-600w，偏压为80-200v。
15、优选的，步骤d2中所述过渡包覆层是由cr、nicr、sial中的至少一种复合或层叠而成；所述过渡包覆层的厚度为0.1-1μm。
16、优选的，步骤d2中所述溅射过渡包覆层的具体参数为：工作气氛为ar，工作气压为0.2-2.0pa，磁控溅射功率为500-2500w，溅射时间为10-120min，真空室加热温度为50℃以下；所述溅射金属镍的具体参数为：工作气氛为ar，工作气压为0.2-2.0pa，磁控溅射功率为500-2500w，溅射时间为10-120min，真空室加热温度为50℃以下。
17、优选的，步骤s2中所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
18、优选的，步骤s2中所述复压的压力为5-25mpa，压力加载时间为5-30min。
19、本专利技术的另一个目的，在于提供一种采用上述一种经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺制成的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料。
20、由于上述技术方案的运用，本专利技术具有以下有益效果：
21、（1）本专利技术提供的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，以铝为基体，磁控溅射制备的镍包覆碳化硅作为增强相，采用磁控溅射干法包覆技术在碳化硅表面沉积镍层以获得镍包覆碳化硅颗粒，将铝粉与制备好的镍包覆碳化硅颗粒按预定比例混合，经混粉、冷压或者温压压制成型后，运用惰性气体保护条件下的复压技术进行成型；磁控溅射工艺能在碳化硅表面形成高质量镍层，显著提升碳化硅与铝基体的界面结合性能，有效抑制界面反应，大幅提高复合材料的热导率。复压技术可确保该类型铝基复合材料在实现高体积分数碳化硅含量的情况下兼顾达到高致密度的效果，该工艺可以克服碳化硅/铝基复合材料的传统粉末冶金制备技术的不足；该工艺通常在相对较低的温度下进行，可避免高温对碳化硅粉体造成的损伤，减少粉体性能的劣化，有利于保持碳化硅的原有性能。
22、（2）本专利技术提供的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料，具有优异的导热性能并兼顾良好的力学性能，可以作为一种性能优异的低成本电子封装材料，在高功率芯片的电子封装、航空航天等领域有着巨大的应用前景。
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1.一种经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒、铝粉的质量之比为(0.26-2.5):1。
3.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述压制成型的方式为冷压成型或温压成型。
4.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述压制成型的具体工艺参数为：压强70-200MPa，温度260-660℃，保温时间3-5min，冷却方式为随炉冷却；步骤S1中所述模具为经淬火加回火处理的普通Cr12MoV钢模具。
5.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤S1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒的制备方法，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材
7.根据权利要求5所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤D1中所述活化处理和步骤D2中所述溅射金属镍的过程中碳化硅粉末均处于超声振动、机械振动、机械搅拌、多相流化中一种或多种状态叠加环境中；步骤D1中所述活化处理的具体参数为：保护气氛为Ar，工作气压为0.5-1.0Pa，干燥时间为5-30min，温度为室温，功率为200-600W，偏压为80-200V。
8.根据权利要求5所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤D2中所述过渡包覆层是由Cr、NiCr、SiAl中的至少一种复合或层叠而成；所述过渡包覆层的厚度为0.1-1μm；步骤D2中所述溅射过渡包覆层的具体参数为：工作气氛为Ar，工作气压为0.2-2.0Pa，磁控溅射功率为500-2500W，溅射时间为10-120min，真空室加热温度为50℃以下；所述溅射金属镍的具体参数为：工作气氛为Ar，工作气压为0.2-2.0Pa，磁控溅射功率为500-2500W，溅射时间为10-120min，真空室加热温度为50℃以下。
9.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤S2中所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种；步骤S2中所述复压的压力为5-25MPa，压力加载时间为5-30min。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺制成的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒、铝粉的质量之比为(0.26-2.5):1。
3.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中所述压制成型的方式为冷压成型或温压成型。
4.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中所述压制成型的具体工艺参数为：压强70-200mpa，温度260-660℃，保温时间3-5min，冷却方式为随炉冷却；步骤s1中所述模具为经淬火加回火处理的普通cr12mov钢模具。
5.根据权利要求1所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中所述经磁控溅射干法镍包覆碳化硅颗粒的制备方法，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤d1中所述碳化硅粉的平均粉末粒径为50nm-50μm。
7.根据权利要求5所述的经磁控溅射干法镍包覆碳化硅增强的铝基复合材料的制备工艺，其特征在于，步骤d1中所述活化处理和步骤d2中所述溅射金...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙崇锋，钱旦，杜秉航，张彬，
申请(专利权)人：宁波云涂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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