CN107900327B - 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法 - Google Patents

一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107900327B
CN107900327B CN201711137115.5A CN201711137115A CN107900327B CN 107900327 B CN107900327 B CN 107900327B CN 201711137115 A CN201711137115 A CN 201711137115A CN 107900327 B CN107900327 B CN 107900327B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diamond
copper
composite material
powder
plating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711137115.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107900327A (zh
Inventor
何新波
潘彦鹏
任淑彬
吴茂
曲选辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201711137115.5A priority Critical patent/CN107900327B/zh
Publication of CN107900327A publication Critical patent/CN107900327A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107900327B publication Critical patent/CN107900327B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26—Impregnating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/38—Coating with copper
    • C23C18/40—Coating with copper using reducing agents
    • C23C18/405—Formaldehyde
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法，属于金刚石复合材料领域。本发明采用盐浴镀覆技术在金刚石表面镀覆一层均匀的Cr7C3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Cr7C3层表面镀铜，通过控制镀液中Cu2+含量来控制镀铜层厚度，从而制备出双镀层Cu‑Cr7C3‑Diamond粉末。采用3D打印技术对双镀层金刚石粉末进行激光熔覆，通过金刚石颗粒表面镀铜层熔化而相互粘接形成具有特定形状的多孔预制坯骨架，再放入开瓣石墨模具中通过无压熔渗铜液制备具有复杂形状的金刚石/铜复合材料零部件。该工艺能够制备出组织均匀、致密度高的复合材料，还可直接制备出具有复杂形状的金刚石/铜复合材料零件，解决了金刚石/铜复合材料难以机械加工的困难，可以根据需求定制化生产。

Description

一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法
技术领域
本发明属于金属基复合材料零部件的成形技术，特别是提供了一种结合3D打印技术制备具有复杂形状Diamond/Cu(金刚石/铜)复合材料零件的方法。实现了定制化、高性能金属基复合材料零部件的制备。
背景技术
Diamond/Cu复合材料是由导热性能较好的铜与具有低热膨胀系数、高热导率的金刚石复合制备而成的,一般Diamond/Cu复合材料的密度仅为5.9g/cm3，而热导率可达500W·m-1·K-1以上，同时可通过控制金刚石增强体的体积分数，实现复合材料热导率和热膨胀系数的调节，因此是一种较为理想的电子封装材料。随着Diamond/Cu复合材料研究的不断深入，逐步向各种各样的集成电路底座、微波二极管及相关电子产品中应用，较好地解决了电子电路的发热、散热问题,同时也满足了日益微型化、轻量化的要求。降低了产品的重量，及时将系统产生的热量导出，改善了器件的散热性能、最终达到保证其工作安全性及稳定性的目的。并逐渐取代当前广泛使用的Cu、W-Cu和Al/SiC等材料。目前，制备高体积分数Diamond/Cu复合材料较成熟的方法为金刚石预成形坯-Cu液熔渗法，该方法可以制备出高体积分数的复合材料(可达70％)，该方法首先是将一定比例的金刚石微粉和成形剂(如石蜡、水等)通过粉末冶金模压技术制备出金刚石预成形坯，然后将成形剂脱除并进行预烧结制备出具有一定孔隙度的金刚石骨架，最后通过压力将Cu熔液渗入到金刚石骨架的孔隙中，从而制备出高体积分数的Diamond/Cu复合材料。由于该方法采用粉末冶金模压技术制备金刚石预成形坯，所以成形坯密度不均匀，零件的形状复杂程度也受到很大的限制。同时，由于金刚石和Cu之间不湿润，即使采用各种形式的加压渗透技术也很难达到完全渗透，往往留下一定量的气孔，预成形坯即使通过脱脂仍会有成形剂残留在金刚石表面，降低材料的各项性能，这对于电子封装材料是致命的弱点。此外，基体中高体积分数的Diamond/Cu复合材料的机加工极其困难，也成为该材料实际应用的瓶颈。为了解决以上传统方法制备预制坯过程中存在的问题，采用3D打印技术对Cu-Cr7C3-Diamond双镀层金刚石粉末进行激光烧结，通过金刚石颗粒表面镀铜层熔化而相互粘接形成具有特定形状的多孔预制坯骨架，再放入开瓣石墨模具中通过无压熔渗铜液制备具有复杂形状的金刚石/铜复合材料零部件。该工艺不仅能够制备出组织均匀、致密度高的复合材料。同时，由于经过激光烧结后，金刚石表面镀铜层熔化粘接形成了网状的连通开孔，使得之后的熔渗过程更为彻底，避免了气孔的产生。此外，3D打印技术是一种近净成形工艺，因此还可直接制备出具有复杂形状的金刚石/铜复合材料零件，从而彻底解决了金刚石/铜复合材料难以机械加工的困难，使得具有特定复杂形状的金刚石/铜复合材料零件可以根据需求而定制化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备具有复杂形状金刚石颗粒增强铜基复合材料零件的方法，能够定制化制备出具有复杂形状和较高尺寸精度的高性能Diamond/Cu复合材料零件。
本发明采用盐浴镀覆技术在金刚石表面镀覆一层均匀的Cr7C3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Cr7C3层表面镀铜，通过控制镀液中Cu2+含量来控制镀铜层厚度，从而制备出含铜体积分数为10％～30％的双镀层Cu-Cr7C3-Diamond粉末。然后通过3D打印激光熔覆该Cu-Cr7C3-Diamond粉末来制备熔渗预制坯体。将制备的预制坯体置于预先加工好的开瓣石墨模具中，通过真空无压熔渗技术将熔融铜液渗入预制坯孔隙来使复合材料致密化并得到具有复杂形状的金刚石/铜复合材料零部件。本发明具有实际应用前景，与传统冷压压制熔渗预制坯体相比，由于制备出的不同含铜量的双镀层金刚石粉可以通过3D打印熔覆成形，因此便于定制具有复杂形状的预制坯体，且制备的预制坯体中镀铜层形成的连通孔隙与粘结剂相比具有更好的铜液润湿性，因此克服了传统冷压压制预制坯体金刚石棱角不易熔渗的缺点，使得熔渗过程更为彻底，改善了金刚石表面与铜基体的结合强度，制备出的金刚石-铜复合材料性能优异。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、Cr粉以及混合盐NaCl-KCl(摩尔比NaCl:KCl＝1:1)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Cr粉与表面石墨化的金刚石反应形成Cr7C3层。随炉冷却后，将得到的产物进行超声酒精清洗筛分出镀覆Cr7C3层的金刚石粉体。
2)在镀覆Cr7C3层的金刚石粉体表面进行化学镀铜，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-Cr7C3-Diamond粉末。
3)采用3D打印激光熔覆技术将不同镀铜量的Cu-Cr7C3-Diamond粉末制备成熔渗用的预制坯。
4)将该预制坯置于开瓣石墨模具中并在预制坯上覆盖铜块，并在真空电阻炉中加热至1100℃～1200℃保温0.5～2h，随炉冷却至室温，打开石墨模具得到近终成形的金刚石/铜复合材料零件。工艺流程如图1所示。
其中步骤1)中，金刚石与Cr粉的摩尔比为10:1～3，金刚石与混合盐的质量比为1:3～5。镀Cr7C3烧结温度为850℃～950℃，时间为0.5～1.5h。镀铜过程通过控制单位质量金刚石粉末所需镀铜液的量(0.074～0.286L/g)以及镀覆时间(0.5～1h)来制备镀铜体分为10～30vol.％的Cu-Mo2C-Diamond双镀层金刚石粉末。
步骤2)所述化学镀铜过程如下：将金刚石粉体置于SnCl2(30g/L)的去离子水溶液中进行表面敏化，然后置于PdCl2(0.25g/L)的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)，HCHO(37％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℃。
步骤3)所采用3D打印激光成形熔渗用预制坯的工艺如下：激光功率10～50W、扫描速度1000～3000mm/s、扫描间距0.1～0.3mm、切片厚度0.1～0.3mm。本发明的工艺流程如图1所示。
采用3D打印激光熔覆双镀层金刚石粉末成形预制坯与无压真空熔渗相结合的工艺来制备具有特定复杂形状的金刚石/铜复合材料零件具有明显的优势，可以实现复杂形状零件的近净成形，克服了后续不易机加工的困难。同时采用此技术可以灵活的调整金刚石的体积分数，金刚石颗粒在铜基体中的分布也很均匀。制备的预制坯体中镀铜层形成的连通孔隙与粘结剂相比具有更好的铜液润湿性，克服了传统工艺中采用冷压压制预制坯后金刚石棱角不易熔渗的缺点，使得熔渗过程更为彻底，因此制备的复合材料致密度很高，性能优异。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：制备金刚石体积分数为70％的Diamond/Cu复合材料零件
步骤1：称取金刚石粉末10g，Cr粉末14.77g，混合盐NaCl-KCl(摩尔比NaCl:KCl＝1:1)30g，采用混粉机混合均匀。将混合粉末在快速升温管式电炉中加热至850℃保温1.5h，期间通入Ar氛围保护。将反应产物进行清洗、干燥、过筛得到表面镀覆Cr7C3层的金刚石粉末。
步骤2：称取镀覆Cr7C3层的金刚石粉末8g置于0.4L的SnCl2(30g/L)去离子水溶液中进行表面敏化，然后置于0.4L的PdCl2(0.25g/L)去离子水溶液中进行表面活化。最后将处理过的金刚石粉末进行化学镀铜，配制硫酸铜镀液0.592L，其中硫酸铜镀液配方为：CuSO4·5H2O(15g/L)，HCHO(37％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)。镀覆温度为43.5℃，PH＝12，镀覆时间0.5h,最终制备出10Cu-90Diamond(Cr7C3)双镀层金刚石粉末。
步骤3：采用3D打印激光成形熔渗用预制坯，激光功率30W、扫描速度1000mm/s、扫描间距0.1mm、切片厚度0.1mm。
步骤4：将制备好的预制坯体置于开瓣石墨模具中，并在坯体上放置占零件剩余空隙体分为20vol.％的铜块用于熔渗。将石墨模具置于真空钨丝炉中加热到1100℃，保温时间为2h。随炉冷却至室温，将石墨模具分瓣取出，得到具有特定形状的70vol.％Diamond/Cu复合材料零部件。
实施例2：制备金刚石体积分数为60％的Diamond/Cu复合材料零件
步骤1：称取金刚石粉末10g，Cr粉29.54g，混合盐NaCl-KCl(摩尔比NaCl:KCl＝1:1)40g，采用混粉机混合均匀。将混合粉末在快速升温管式电炉中加热至900℃保温1h，期间通入Ar氛围保护。将反应产物进行清洗、干燥、过筛得到表面镀覆Cr7C3层的金刚石粉末。
步骤2：称取镀覆Cr7C3层的金刚石粉末8g置于0.4L的SnCl2(30g/L)去离子水溶液中进行表面敏化，然后置于0.4L的PdCl2(0.25g/L)去离子水溶液中进行表面活化。最后将处理过的金刚石粉末进行化学镀铜，配制硫酸铜镀液1.326L，其中硫酸铜镀液配方为：CuSO4·5H2O(15g/L)，HCHO(37％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)。镀覆温度为43.5℃，PH＝12，镀覆时间0.8h,最终制备出20Cu-80Diamond(Cr7C3)双镀层金刚石粉末。
步骤3：采用3D打印激光成形熔渗用预制坯，激光功率40W、扫描速度2000mm/s、扫描间距0.2mm、切片厚度0.2mm。
步骤4：将制备好的预制坯体置于开瓣石墨模具中，并在坯体上放置占零件剩余空隙体分为20vol.％的铜块用于熔渗。将石墨模具置于真空钨丝炉中加热到1150℃，保温时间为1h。随炉冷却至室温，将石墨模具分瓣取出，得到具有特定形状的60vol.％Diamond/Cu复合材料零部件。
实施例3：制备金刚石体积分数为50％的Diamond/Cu复合材料零件
步骤1：称取金刚石粉末10g，Cr粉44.31g，混合盐NaCl-KCl(摩尔比NaCl:KCl＝1:1)50g，采用混粉机混合均匀。将混合粉末在快速升温管式电炉中加热至950℃保温0.5h，期间通入Ar氛围保护。将反应产物进行清洗、干燥、过筛得到表面镀覆Cr7C3层的金刚石粉末。
步骤2：称取镀覆Cr7C3层的金刚石粉末8g置于0.4L的SnCl2(30g/L)去离子水溶液中进行表面敏化，然后置于0.4L的PdCl2(0.25g/L)去离子水溶液中进行表面活化。最后将处理过的金刚石粉末进行化学镀铜，配制硫酸铜镀液2.288L，其中硫酸铜镀液配方为：CuSO4·5H2O(15g/L)，HCHO(37％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)。镀覆温度为43.5℃，PH＝12，镀覆时间1h,最终制备出30Cu-70Diamond(Cr7C3)双镀层金刚石粉末。
步骤3：采用3D打印激光成形熔渗用预制坯，激光功率50W、扫描速度3000mm/s、扫描间距0.3mm、切片厚度0.3mm。
步骤4：将制备好的预制坯体置于开瓣石墨模具中，并在坯体上放置占零件剩余空隙体分为20vol.％的铜块用于熔渗。将石墨模具置于真空钨丝炉中加热到1200℃，保温时间为0.5h。随炉冷却至室温，将石墨模具分瓣取出，得到具有特定形状的50vol.％Diamond/Cu复合材料零部件。

Claims (4)

1.一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法，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Cr7C3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Cr7C3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，从而制备出含铜体积分数为10%~30%的双镀层Cu-Cr7C3-Diamond粉末；然后通过3D打印激光熔覆该Cu-Cr7C3-Diamond粉末来制备熔渗预制坯体；将制备的预制坯体置于预先加工好的开瓣石墨模具中，通过真空无压熔渗技术将熔融铜液渗入预制坯体孔隙来使复合材料致密化并得到具有复杂形状的金刚石/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、Cr粉以及混合盐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Cr粉与表面石墨化的金刚石反应形成Cr7C3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Cr7C3层的金刚石粉体，在镀覆Cr7C3层的金刚石粉体表面进行化学镀铜；
3）通过3D打印激光熔覆该Cu-Cr7C3-Diamond粉末来制备熔渗预制坯体；
4）将制备的预制坯体置于预先加工好的开瓣石墨模具中并在预制坯体上覆盖熔渗用铜块，并在真空电阻炉中加热保温一段时间，随炉冷却至室温，打开石墨模具得到近终成形的金刚石/铜复合材料零件；
步骤1）所述金刚石粉末与Cr粉的摩尔比为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850℃~ 950℃，时间为0.5~1.5h。
2.根据权利要求1所述的一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法，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：15g/L的CuSO4•5H2O，14ml/L的质量浓度为37%的HCHO水溶液，14.5g/L 的EDTA，14g/L的C4O6H4KNa，0.02g/L的二联吡啶，0.01g/L的亚铁氰化钾；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-Cr7C3-Diamond粉末；根据Cu-Cr7C3-Diamond双镀层金刚石粉末含铜体积分数为10~30vol.%的变化范围，来调整镀铜过程镀覆单位质量的双镀层金刚石粉末所需硫酸铜镀液的量为0.074~0.286L，镀覆时间为0.5~1h。
3.根据权利要求1所述的一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法，其特征在于：步骤3）所述通过3D打印激光熔覆该Cu-Cr7C3-Diamond粉末来制备熔渗预制坯体中，选用参数为：激光功率 10~50W，扫描速度 1000~3000mm/s，扫描间距 0.1~0.3mm以及切片厚度 0.1~0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种结合3D打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法，其特征在于：步骤4）所述真空电阻炉中加热温度为1100℃~1200℃，保温时间为0.5~2h。
CN201711137115.5A 2017-11-16 2017-11-16 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法 Active CN107900327B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711137115.5A CN107900327B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711137115.5A CN107900327B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107900327A CN107900327A (zh) 2018-04-13
CN107900327B true CN107900327B (zh) 2019-10-18

Family

ID=61844347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711137115.5A Active CN107900327B (zh) 2017-11-16 2017-11-16 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107900327B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111302336A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 北京科技大学 一种鳞片石墨原位反应包覆碳化铬的方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111170317B (zh) * 2018-11-12 2022-02-22 有研工程技术研究院有限公司 一种石墨烯改性金刚石/铜复合材料的制备方法
CN111424270B (zh) * 2020-05-25 2021-11-05 上海交通大学 铜合金表面激光熔覆铜基金刚石颗粒增强复合涂层的方法
CN111889676B (zh) * 2020-08-06 2021-10-19 哈尔滨工业大学 一种增材制造工艺制备金刚石铜基复合材料的方法
CN111992708B (zh) * 2020-08-30 2021-10-22 中南大学 一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法
CN113215432B (zh) * 2021-04-23 2022-07-15 广东省科学院材料与加工研究所 一种适用于3d打印的纳米碳化硅颗粒增强铜基球形金属粉体及其制备方法
CN113860903B (zh) * 2021-09-23 2023-01-24 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种高导热石墨-铜复合板的制备方法
CN115094411A (zh) * 2022-05-05 2022-09-23 有研工程技术研究院有限公司 一种梯度金刚石/金属复合材料及其制备方法
CN116550975B (zh) * 2023-07-04 2023-09-26 赣州金顺科技有限公司 一种金刚石/铜复合材料制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104046833A (zh) * 2014-06-18 2014-09-17 南昌航空大学 一种高导热性能的金刚石/铜复合材料及其制备方法
CN106312048A (zh) * 2016-09-18 2017-01-11 广东工业大学 一种金属陶瓷颗粒及其制备方法与应用
CN106583735A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 北京科技大学 一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法
CN106756906A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 北京科技大学 一种双镀层金刚石粉末的制备方法
CN106825568A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 中国地质大学（武汉） 一种金属基金刚石复合材料及其零部件的3d打印制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460748B2 (en) * 2004-01-08 2008-12-02 Tang Yin S Lensed tip optical fiber and method of making the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104046833A (zh) * 2014-06-18 2014-09-17 南昌航空大学 一种高导热性能的金刚石/铜复合材料及其制备方法
CN106312048A (zh) * 2016-09-18 2017-01-11 广东工业大学 一种金属陶瓷颗粒及其制备方法与应用
CN106583735A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 北京科技大学 一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法
CN106756906A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 北京科技大学 一种双镀层金刚石粉末的制备方法
CN106825568A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 中国地质大学（武汉） 一种金属基金刚石复合材料及其零部件的3d打印制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
盐浴镀覆温度对diamond-Cr /Cu 复合材料组织性能的影响;任学堂等;《材料热处理学报》;20170131;第38卷(第1期);第1-6页 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111302336A (zh) * 2020-02-24 2020-06-19 北京科技大学 一种鳞片石墨原位反应包覆碳化铬的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107900327A (zh) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107900327B (zh) 一种结合3d打印技术制备金刚石/铜复合材料的方法
CN106583735B (zh) 一种制备具有高体积分数金刚石/铜复合材料零件的方法
CN111992708B (zh) 一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法
CN113215441B (zh) 基于slm成型的纳米颗粒增强钛基复合材料及其制备方法
CN107855533B (zh) 一种结合注射成形技术制备金刚石/铜复合材料的方法
CN105112754B (zh) 三维网络金刚石骨架增强金属基复合材料及制备方法
CN107649688B (zh) 一种易加工的金刚石导热复合材料及其制备方法和应用
CN105256168B (zh) 一种铜基‑石墨自润滑复合材料及其制备方法
CN103924119B (zh) 一种超高导热石墨鳞片/铜复合材料及其制备方法
CN108179302A (zh) 一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法
CN105624505B (zh) 一种金属基超硬复合材料及其制备方法
CN103467140B (zh) 一种碳化硅陶瓷的表面金属化层及金属化方法
CN105950940B (zh) 一种镀镍立方氮化硼复合材料及其制备方法
WO2009049427A1 (en) Open cell, porous material, and a method of, and mixture for, making same
CN105506345A (zh) 高导热金刚石/铜复合封装材料及其制备方法
CN102071332A (zh) 一种制备高体积分数金刚石增强铜基复合材料的方法
CN105149717A (zh) 一种硅基陶瓷表面金属化方法
WO2019218560A1 (zh) 一种二硼化钛基复相陶瓷及其制备方法和应用
CN112266251B (zh) 一种基于放电等离子烧结的氮化硅/碳化钛陶瓷材料制备方法
CN113149002B (zh) 一种基于光固化成型的金刚石-陶瓷复合材料的制备方法
CN112091217A (zh) 一种采用球形钨粉激光3d打印制造铜钨材料的方法
CN101538661A (zh) 一种制备高导热金刚石/Al复合材料方法
CN108411137B (zh) 超细晶碳化钨基硬质合金的制备方法
CN108034866B (zh) 一种高性能氮化硅铝基复合材料及其制备方法
CN103302294A (zh) 一种粉末冶金法制备纳米Cu@SiC/Cu基复合材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant