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　　申请号：201710039147.5
　　申请人：北京科技大学
　　发明人：何新波 郑伟 吴茂 潘彦鹏 曲选辉

　　摘要： 一种金刚石/硅复合材料的制备方法，属于金刚石/硅复合材料领域。本发明在真空条件下，采用硅蒸汽气相渗透的方法制备金刚石/硅的复合材料。首先，将适当比例的金刚石颗粒，硅粉和粘结剂混合，采用有机溶剂进行润湿，然后通过混料机混合，制备原始的混合粉料，然后将混合粉料在压机上预压成型，制备多孔的预制坯，接着在管式炉中进行脱脂，随后将经过脱脂的预制坯在真空熔渗炉中进行硅蒸汽的气相渗透，实现多孔预制坯的致密化，最终得到具有良好导热性能的金刚石/硅复合材料。本发明工艺操作简单，效率高，得到的复合材料，致密度达到99％以上，热导率为200～500W/(m·K)，热膨胀系数为1.5～4.5×10‑6，产品的强度硬度高，有利于实现金刚石/硅复合材料的产业化。

　　主权利要求：1.一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于采用硅粉作为浸渗剂，在真空条件下，将硅粉加热到1420℃以上；具体操作过程是：将粘结剂用有机溶剂加热溶解，再将硅粉加入其中并搅拌均匀，接着加入金刚石粉搅拌至糊状，然后将混合物放入球磨罐中，加入磨球，在混料机上搅拌均匀；经过搅拌后的混合粉料用有机溶剂清洗，并经过烘干、破碎、过筛的工艺，得到颗粒均匀的混合原料；然后取适量的混合原料装入模具中，在压机上压制得到多孔预制坯，然后将预制坯在管式炉中进行脱脂，使粘结剂完全分解，得到脱脂坯；然后将真空熔渗炉的石墨容器中装入硅粉，将脱脂坯悬挂固定在硅粉的上方，最后对熔渗炉抽真空，并升高温度，进行硅蒸汽气相渗透；渗透过程完成后试样随炉冷却，最后取出样品，得到致密的金刚石/硅复合材料，其中金刚石粉，硅粉和粘结剂的重量百分数为：10％～80％，10％～70％，10％～40％。
　　2.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于所采用的金刚石为单晶，聚晶或者是金刚石破碎粉料，粒径10～500μm；金刚石在使用前需要用有机溶剂进行清洗，以除去表面的杂质。
　　3.如权利要求2所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于对金刚石粉进行表面腐蚀，或者必要的表面改性，增加金刚石的表面粗糙度。
　　4.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于作为基体的硅粉选用纯度在99.99％以上的金属硅粉，高纯硅，或者是相应的硅合金。
　　5.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于采用的有机粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸、聚苯乙烯其中的一种或几种。
　　6.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于有机溶剂选用无水乙醇或丙酮。
　　7.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于混料时转速800r/min～1500r/min，混料时间4～24h，球料比10～20:1；烘干温度50～120℃，筛网60～3000目。
　　8.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于预压成型时压力35～100MPa，温度80～150℃。
　　9.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于脱脂时采用氩气或者真空条件，升温速度2～10℃/min，脱脂温度1000～1200℃，保温时间1～2.5h，然后随炉冷却至室温。
　　10.如权利要求1所述一种金刚石/硅复合材料的制备方法，其特征在于采用的设备为真空熔渗炉；熔渗时的真空度在15Pa以下，升温速率5～10℃/min，保温温度1420～2000℃，保温时间15～90min。